實驗名稱：電壓放大器在低頻探測天線技術研究中的應用

實驗設備：信號發生器，ATA-2161

電壓放大器，LiNbO3材料，頻譜儀，線圈等。

實驗內容：提出了一款工作在45kHz的壓電天線。分析壓電天線的遠場磁感應強度和輻射效率的理論計算公式，并通過在COMSOL中仿真不同壓電材料，不同圓柱體尺寸、不同鍍金厚度以及不同耦合環尺寸對壓電天線性能的影響，得到在遠場磁感應強度和輻射效率上都優異的壓電天線。

實驗過程：

(1)壓電天線的設計;

經過不斷調試，選擇LiNbO3作為壓電材料設計壓電天線，該壓電天線在COMSOL中的物理模型如圖所示。

(2)壓電天線的實測過程;

在壓電天線的諧振頻率的實測中，利用函數信號發生器發送45 kHz的正弦波，再利用ATA- -2161電壓放大器將正弦波的電壓幅度放大，將放大的電壓輸入到LiNbO3晶體兩端，再利用接收線圈接收LiNbO3晶體輻射出的電磁波，并通過在接收線圈上加調諧電容使接收線圈諧振最后利用頻譜儀對接收線圈進行掃頻，可得到LiNbO3壓電天線的諧振頻率。

壓電天線的發送信號系統

壓電線圈的接收信號系統

(3)通過改變LiNbO3晶體兩端電壓和接收線圈與LiNbO3晶體之間的間距，可以測得不同電壓和不同間距下接收線圈的接收功率。

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壓電天線收發信息系統的實物測試

實驗結果：

(1)不同電壓和不同間距下接收線圈的接收功率

(2)空曠環境下不同間距下接收線圈的接收功率。

實驗結論：

圖對比發現兩者一致，驗證了壓電天線具有向外輻射電磁波的特性。通過改變LiNbO;晶體兩端輸入電壓和接收線圈與LiNbO3壓電天線之間的距離,測得不同情況下接收線圈的接收功率。之后我們去空曠干擾小的環境對壓電天線再次進行了測試，在LiNbO3晶體兩端輸入電壓為115V情況下測得壓電天線最遠距離下能接收到的輻射功率，最遠距離為58 m，其輻射功率為-138 dBm。

實驗中所用到的電壓放大器ATA-2161參數指標：

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審核編輯：湯梓紅