實驗名稱：高壓功率放大器在超(chao)聲波實現能量與信號的(de)同步(bu)傳輸中的應(ying)用

實驗目的：提出了一種利用超(chao)聲波實現(xian)能量(liang)與(yu)信號(hao)反(fan)向同步傳(chuan)輸的方法，利用負載電壓信號(hao)與(yu)三角(jiao)波信號(hao)比較得到(dao)PWM波，負載電壓的變化體現在PWM波占空比的變化，該PWM波用于驅動實現信號傳遞的換能器，接收到的電壓均方根值與負載電壓幅值成線性關系。在此基礎上，對 PWM波進行傅里葉分解，從波的組成的角度對信號的傳遞做簡要分析。

實驗設備(bei)：驅動(dong)電源（ATA-4011高壓功率放大器）、高速比較電路、驅動電路以及信號檢測電路等。

實驗過程(cheng)：

金屬板(ban)介質下UWCPT和信號同步傳輸系統的設計：

利用超聲波實現金(jin)屬(shu)板介質(zhi)下(xia)(xia)能量(liang)與信號的同步(bu)傳輸(shu)系(xi)統分(fen)(fen)解為(wei)兩部(bu)分(fen)(fen)，其中一(yi)個部(bu)分(fen)(fen)是(shi)金(jin)屬(shu)板介質(zhi)下(xia)(xia)的UWCPT系統，將能量從發射側傳遞到能量接收側，即能量從金屬容器外部傳送給金屬容器內各電氣負載供電的過程，其決定著系統傳輸功率的大小;而另一個部分是信號的同步傳輸部分，即將負載的電壓信號傳回到能量的發射側，并可以完成對信號的進行解讀，其信號應與負載兩端電壓信號有對應關系，以此來實現負載電壓信號的同步傳輸。

在(zai)超(chao)聲(sheng)波無(wu)線電(dian)能(neng)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)領域，能(neng)量傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)的(de)(de)效率(lv)較低，因此在(zai)同等傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)條件下(xia)，對能(neng)量輸(shu)(shu)入側的(de)(de)提升，便成為了能(neng)夠(gou)提升系(xi)統(tong)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)能(neng)量的(de)(de)一種方式。在(zai)已知換能(neng)器的(de)(de)最佳諧振(zhen)頻率(lv)以(yi)及系(xi)統(tong)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)功率(lv)的(de)(de)要求(qiu)下(xia)，設計合適的(de)(de)電(dian)源(yuan)對換能(neng)器進行驅動(dong)。在(zai)進行嘗試性實(shi)驗的(de)(de)過程中，使(shi)用(yong)的(de)(de)是ATA-4011型的高壓功率放大器作為能量來源。

金屬板介質(zhi)下UWCPT系統結構圖

信(xin)號同步(bu)傳輸部分(fen)系統框(kuang)圖

實(shi)驗結果：

由實驗結(jie)果(guo)可知，在換(huan)能器的(de)測(ce)試(shi)頻(pin)率，即 39840Hz，系統接收到的電壓的均方根值比較小，而當頻率為40360Hz時，系統接收到的電壓的均方根值達到最大值，同時由圖4.7結果顯示，此頻率下負載的功率也達到最大值，為5.491W。可知，換能器的頻帶很窄，找到最佳的工作頻率尤為重要。對于該換能器存在這樣一段頻率區間，即40.6~41.9kHz 區間，頻率的變化對接收到的電壓均方根值無影響，保持數值穩定。在進行信號回傳時，應避免該區間頻率的選擇。

實(shi)驗中(zhong)用到的高壓功率放大器ATA-4011：

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此實(shi)驗引用自知網論文(wen)《金屬板介質下用超聲(sheng)波(bo)實現(xian)能量與(yu)信號的同步傳輸》