實驗名稱：高壓功率放大器在聲波諧振電小天線測試中的應用

　　研究方向：聲波諧(xie)振

　　實驗設備：ATA-2031高壓放大器、信號發生器、阻抗分析儀、網絡分析儀

　　實驗內容：

　　設計了三種不(bu)同類型的聲波諧振(zhen)電小天線，包括基于Fe-Si-B/PIMNT復合材料的聲波諧振電小天線，基于Fe-Ga/PIMNT復合材料的聲波諧振電小天線，以及基于Fe-Ga/AlN的薄膜聲波諧振電小天線。

　　研究不同類型聲波諧振(zhen)電小(xiao)天(tian)(tian)線(xian)的(de)設(she)計和實現方案。通過對結構(gou)參(can)(can)數(shu)、材(cai)料(liao)參(can)(can)數(shu)和工作模式(shi)等進(jin)行分(fen)析(xi)，確(que)定影響聲波諧振(zhen)電小(xiao)天(tian)(tian)線(xian)性能的(de)關(guan)鍵參(can)(can)數(shu)，同時設(she)計相(xiang)應的(de)測試系(xi)統。

　　實(shi)驗過程(cheng)：

　　采用自己搭建(jian)的(de)正(zheng)磁(ci)電(dian)耦(ou)合(he)系(xi)(xi)數(shu)測(ce)量系(xi)(xi)統測(ce)試磁(ci)電(dian)復合(he)材料(liao)的(de)正(zheng)磁(ci)電(dian)耦(ou)合(he)系(xi)(xi)數(shu)。基本原理為：信號發生器產生交流信號施加在調制線圈上得到一個交變的磁場dH，將此交變磁場信號作為樣品輸入信號。在磁電復合材料獲得這(zhe)個(ge)交(jiao)變磁(ci)場(chang)的同(tong)時(shi)，外加一(yi)個(ge)直(zhi)流的掃(sao)描(miao)磁(ci)場(chang)H，而這個掃描磁(ci)場(chang)(chang)大小由(you)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)源控制，由(you)高(gao)(gao)斯計(ji)(ji)測量反饋，能較精確的(de)(de)(de)控制掃描磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)大小和(he)變化。最后將調制線圈(quan)中的(de)(de)(de)交變磁(ci)場(chang)(chang)信(xin)號(hao)(hao)dH，掃描磁(ci)場(chang)(chang)信(xin)號(hao)(hao)H和(he)磁(ci)電(dian)(dian)復(fu)(fu)合(he)材料得到(dao)交變電(dian)(dian)壓信(xin)號(hao)(hao)dE通過示波器計(ji)(ji)算機等部件，得出磁(ci)電(dian)(dian)復(fu)(fu)合(he)材料的(de)(de)(de)性能參數。由(you)于在高(gao)(gao)頻下調制線圈(quan)感抗較大，通常會在信(xin)號(hao)(hao)發生器與調制線圈(quan)之(zhi)間加一個功率放(fang)大器。該系(xi)統(tong)主要包括三個模(mo)塊，即：交流(liu)(liu)磁(ci)場(chang)(chang)施(shi)加模(mo)塊、直流(liu)(liu)磁(ci)場(chang)(chang)施(shi)加和(he)檢測模(mo)塊和(he)交流(liu)(liu)信(xin)號(hao)(hao)檢測模(mo)塊。

　　交流磁場(chang)施(shi)加模塊(kuai)用(yong)于對(dui)磁電(dian)耦合器(qi)件(jian)施(shi)加一個頻(pin)率和(he)磁場(chang)強(qiang)度可(ke)調的交流輸入磁場(chang)，選(xuan)用(yong)信(xin)號發生器(qi)（任(ren)意波形函數信(xin)號發生器(qi)）。利用(yong)該信(xin)號發生器(qi)提供(gong)1μHz至25MHz的正弦波信號，采樣率為200MSa/s。為了在高頻下對調制線圈施加足夠的電壓/電流，以獲得一定強度的均勻磁場，將正磁電耦合測量系統的信號發生器與電壓放大器連接。選擇西安安泰公司生產的ATA-2031高壓放大器，輸出電壓300Vp-p（±150Vp），輸出電流120mAp，輸出電壓增益0~50倍（0.1step）。

　　給樣品(pin)施加(jia)一定區域的(de)均勻磁場(chang)，同時磁場(chang)強(qiang)度(du)不小于(yu)1Oe（設計磁場頻率范圍為dc-100kHz），選用的交流磁場產生線圈為特殊設計的小亥姆霍茲線圈。簡要介紹如下：為了在線圈中部有φ20mm*50mm的均勻圓柱磁場區域來為樣品提供交流磁場。選擇了大輸出電壓300Vp-p（±150Vp），大輸出120mAp的高壓放大器，計算了線圈的不同匝數和尺寸亥姆霍茲線圈的阻抗值。通過調整匝數和尺寸的變化，使總阻抗基本保持不變，但在該電壓放大器的激勵下能獲得的一定強度的均勻磁場區域越大越好。

　　實驗結(jie)果：

　　在Maxwell模擬中僅僅以電流激勵線圈，在靜磁場條件下計算磁場的均勻度。分析模擬結果，可以得到一個至少可以得到φ30mm*50mm的均勻磁場區域（磁場均勻度為+/-5%）。線圈內部對(dui)應平面的磁(ci)場分布情況直流(liu)磁場(chang)施(shi)(shi)加模塊主(zhu)要(yao)用(yong)于給(gei)磁電(dian)復(fu)合材料施(shi)(shi)加一(yi)個(ge)磁場(chang)強度可(ke)控(kong)的直流(liu)偏置磁場(chang)。采用(yong)自(zi)制線圈或大亥姆霍(huo)茲(zi)線圈，利用(yong)直流(liu)源直接給(gei)線圈施(shi)(shi)加直流(liu)電(dian)壓(ya)（0-31V）。利用高斯計進行磁場(chang)電流常數的標定(ding)。標定(ding)結(jie)果(guo)表(biao)明，選用大亥(hai)姆霍茲線圈可(ke)獲(huo)得0-145Gs直流磁場(chang)。

　　交流(liu)(liu)信(xin)號(hao)檢測模塊用(yong)于檢測樣品產生的(de)(de)電(dian)壓信(xin)號(hao)。利(li)用(yong)波器讀(du)出(chu)交變磁場信(xin)號(hao)強度可通過(guo)電(dian)壓放大器的(de)(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)(liu)和標(biao)定線圈(quan)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)-磁場常數簡單計算得到。

　　高壓放大器在該實驗中發(fa)揮的效能：將(jiang)信號發(fa)生器中的電壓信號放大

　　ATA-2031電壓放大器(qi)參數指標：

　　本文實驗素材由西安安泰(tai)電子整理發布，西(xi)安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。