實驗名稱：天線輻射性能表征研究

研究方向：通過制備聲激勵低頻磁電天線的原理樣機、搭建測試平臺和完成天線輻射特性的測試。

測試設備：ATA-2041高壓放大器、函數發生器、頻譜分析儀、低噪聲放大器、線圈、天線等。

實驗過程：

圖1：輻射性能測試平臺

利用如圖1所示搭建的測試平臺，可以得到天線的輻射強度、方向圖、效率等一系列的基本性能參數。如圖所示正弦波由射頻信號源產生，由ATA-2041高壓放大器放大。將放大后的信號加載到磁電天線的壓電電極上，產生電磁波。電磁波通過200轉線圈接收，然后由低噪聲前置放大器(ATA-5520前置微小信號放大器)放大。放大后的信號加載到頻譜分析儀。頻譜儀上直接獲取的是電壓值，需要轉換一下才是磁場強度大小。

實驗結果：

圖2：直流磁偏置對天線輻射強度的影響(a)彎曲諧振(b)長度剪切波諧振(c)寬度蘭姆波諧振

圖2反應了天線不同工作模式的輻射強度和直流磁偏置之間關系。從圖中可以看出隨著直流磁偏置增加天線的三種工作模式的輻射強度先增加后減少。當磁致伸縮層的厚度占比為0.5時，天線的三種工作模式的輻射強度均達到最大。這與前面仿真結過得到的天線最優的磁致伸縮層厚度占比為0.5一致。此時，長度諧振模式下天線的工作頻率為45.72kHz，尺寸為40×10×0.8mm3，滿足天線頻率和尺寸的設計指標。

圖3：最優直流磁偏置和Metglas層之間的關系

圖3反映了不同工作模式下Metglas層厚度對天線最優直流磁偏置的影響，從圖中可以看到彎曲諧振的最優直流磁偏置最小，大約為幾Oe；寬度蘭姆波諧振的最優直流磁偏置最大，大約為一百多Oe。隨著Metglas層厚度的增加天線工作的最優直流磁偏置在增加。不同工作模式的最優直流磁偏置是不一樣的。因此，我們可以施加適當的直流磁偏置，大幅度提升天線的輻射強度。最后根據不同的工作模式和Metglas層厚度優化直流磁偏置。

電壓放大器推薦：ATA-2041

圖：ATA-2041高壓放大器指標參數

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審核編輯 黃宇