应用案例

【概述】

某研究团队使用功率放大器，搭建MME复合材料实验系统。

实验名称：MME复合材料的电致应变实验

研究方向：无线通信一直是现代信息化社会中不可或缺的元素。除了商用电天线之外，极低频（VLF）机械天线最近成为研究热点，因为它们在有损导电环境中结合了小型化和良好的辐射效率。然而，由于辐射能力和调制带宽相对有限，它们的使用受到了挑战。本研究展示了一种基于磁-机械-电（MME）效应的改进型高效磁电（ME）机械天线，该天线是通过压电驱动磁体运动和反向磁电（ME）的协同效应实现的。相反，ME系数和辐射测量表明，MME天线表现出优于普通ME天线的性能。振荡磁体在ME复合材料之外用作额外的振动磁偶极子，从而增强机械天线的辐射。此外，使用VLF载波信号进行数字信号调制，以实现抗干扰和抗衰减通信。鉴于示范性演示，基于MME效应的天线有望为机械天线改进提供新策略，并在导电环境通信应用中显示出巨大的潜力。

实验目的：使用FEA对谐振频率的阻抗依赖性进行建模，并根据经验进行测量，以量化具有不同结构的复合材料的机电性能，为后续实验做论证和铺垫。

测试设备：ATA-3090B功率放大器、信号发生器、示波器、MME天线、前置放大器

实验过程：将音频电压信号输入功率放大器ATA-3090B，然后将放大的信号传输到MME天线。将线圈放置在距离悬臂15cm处作为接收器。接收到的信号被放大并馈送到示波器进行观察。当具有固定振幅不同频率（0.5、1、3和5kHz）的正弦波的MME天线时，接收信号表现出相同频率的正弦响应。实验过程流程图如图1-1。

图1-1ME复合材料的电致应变实验框图

实验结果：图1-2a分别描述了L-T模式ME复合材料、ME悬臂和MME悬臂的辐射场强度与功耗的函数关系。由于复合材料的谐振工作频率（分别为24.6kHz、11.32kHz和11.5kHz）的远场区域（kr>>1，k是波数，r是距离）超过2km，因此很难测试远场辐射特性。沿纵向距离辐射源20cm处放置搜索线圈，天线在其谐振频率下以500mW驱动。将从搜索线圈接收到的电压输出除以线圈的传递函数，得到检测到的磁通密度。MME天线产生的辐射场强度比具有相同施加功率的L-T模式ME复合材料和ME悬臂强得多（图2a）。如图1-2b所示，磁通量随距离的增加而迅速减小，而在5m处可以检测到T磁场。此外，经验曲线拟合表明，测得的磁通量衰减为1/r3，这与准静态磁场的衰减定律非常吻合。

图1-2ME天线的辐射性能。a）在20cm处测量的B场作为无应力L-T模式ME层压板、一端夹紧ME和MME悬臂在其谐振状态下的输入功率的函数。b）在驱动电压为20V、功率为500mW、频率为11320Hz的情况下，由MME悬臂引起的B场分布与沿纵向距离的函数关系。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、大功率输出能力——驱动MME天线在谐振频率下产生强辐射

二、宽频带与平坦响应——精准匹配多频率正弦波测试，保障接收信号频率响应的一致性

三、低失真与高输出稳定性——保障远场辐射特性外推及距离衰减规律测量精度

【推荐产品】：ATA-3090C功率放大器

图：ATA-3090C功率放大器指标参数

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