天線在信號的傳輸中一直都是最主要的設(shè)備。傳統(tǒng)長波天線是通過金屬結(jié)構(gòu)中的電諧振產(chǎn)生電磁輻射,因此通常需要成百上千米的尺寸來滿足工作頻率的要求,不利于安裝和維護(hù)。機(jī)械天線則是利用機(jī)械振動帶動材料內(nèi)部電偶極子或磁偶極子翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電磁輻射,能夠突破結(jié)構(gòu)尺寸與輻射效率的限制實(shí)現(xiàn)長波天線的小型化設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動的方式目前多采用壓電陶瓷材料。
安泰電子ATA-4000系列高壓功率放大器,其最大輸出電壓310Vpp,最大輸出功率1272W,帶寬范圍DC~3MHz能夠驅(qū)動市面上大部分壓電陶瓷,并且其他需要交流大功率電壓信號的科學(xué)實(shí)驗(yàn)也適配。
實(shí)驗(yàn)名稱:壓電機(jī)械天線發(fā)射系統(tǒng)測試
實(shí)驗(yàn)原理:功率放大器向壓電材料兩端施加交流電壓時(shí),在交變電場作的用下,逆壓電效應(yīng)會導(dǎo)致壓電材料發(fā)生周期性的軸向膨脹或收縮的機(jī)械變形,這種機(jī)械變形最終會導(dǎo)致壓電陶瓷內(nèi)部產(chǎn)生振蕩電流,并向外輻射出低頻電磁波。
實(shí)驗(yàn)框圖:
實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖:
實(shí)驗(yàn)過程:
信號發(fā)生器輸出連續(xù)的正弦波信號,通過功率放大器放大,輸出高電壓信號。將半導(dǎo)體饋電探針末端放置在壓電機(jī)械天線表面,探針另一端接放大器輸出端。施加交流電源,使壓電陶瓷振動。在機(jī)械天線底面放置銅板,使機(jī)械天線底面電極接地。因?yàn)閴弘娞沾稍诠ぷ鬟^程中,發(fā)生微小的位置偏移就會對振動產(chǎn)生影響,導(dǎo)致壓電機(jī)械天線的性能變差。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
信號發(fā)生器輸出的電信號,通過功率放大器后輸出,驅(qū)動壓電材料振動發(fā)射聲波信號,分別使用P5-H鐵電陶瓷和環(huán)形天線SAS-565L在使用頻率范圍之內(nèi)接收聲波信號。對比兩種材料接收到信號的強(qiáng)弱,判斷兩種材料的輻射性能那個更優(yōu)。
應(yīng)用場景:地質(zhì)探測、水下通信、遠(yuǎn)洋通信等
圖:ATA-4000系列高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)
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