电压放大器在低频探测天线技术研究中的应用.pdf

案例 14 电压放大器在低频探测天线技术研究中的应用 实验名称：电压放大器在低频探测天线技术研究中的应用 测试设备：信号发生器，ATA-2161电压放大器，LiNbO3材料，频谱仪，线圈等。 实验内容：提出了一款工作在45kHz的压电天线。分析压电天线的远场磁感应强度和辐射效率的 理论计算公式，并通过在COMSOL 中仿真不同压电材料，不同圆柱体尺寸、不同镀金厚度以及不同 耦合环尺寸对压电天线性能的影响，得到在远场磁感应强度和辐射效率上都优异的压电天线。 实验过程： （1）压电天线的设计； 经过不断调试，选择LiNbO3作为压电材料设计压电天线，该压电天线在COMSOL 中的物理模型 如图所示。 （2）压电天线的实测过程。在压电天线的谐振频率的实测中，利用函数信号发生器发送45 kHz 的正弦波，再利用ATA- 2161电压放大器将正弦波的电压幅度放大，将放大的电压输入到LiNbO3 晶体两端，再利用接收线圈接收LiNbO3晶体辐射出的电磁波，并通过在接收线圈上加调谐电容使 接收线圈谐振最后利用频谱仪对接收线圈进行扫频，可得到LiNbO3压电天线的谐振频率。 压电天线的发送信号系统 （3）通过改变LiNbO3晶体两端电压和接收线圈与LiNbO3晶体之间的间距，可以测得不同电 压和不同间距下接收线圈的接收功率。 压电天线收发信息系统的实物测试 实验结果： （1）不同电压和不同间距下接收线圈的接收功率； （2）空旷环境下不同间距下接收线圈的接收功率； 图对比发现两者一致，验证了压电天线具有向外辐射电磁波的特性。通过改变LiNbO;晶体两 端输入电压和接收线圈与LiNbO3压电天线之间的距离,测得不同情况下接收线圈的接收功率。之后 我们去空旷干扰小的环境对压电天线再次进行了测试，在LiNbO3晶体两端输入电压为115V情况下 测得压电天线最远距离下能接收到的辐射功率，最远距离为58 m，其辐射功率为-138 dBm。 高压放大器ATA-2161H参数指标及外观： 型号 ATA-2161 通道数 1 输出形式 差分输出 带宽 （-3dB） DC~150kHz 最大输出电压 1600Vp-p （±800Vp） 20mAp （DC~50Hz） 最大输出电流 40mAp （＞50Hz） 最大输出功率 32Wp