应用案例

【概述】

哈尔滨工业大学研究团队使用ATA-4052C高压功率放大器，搭建极低频机械天线实验系统。

实验名称：极低频机械天线在跨介质通信中的应用

研究方向：极低频通信

实验内容：该极低频机械天线的核心工作机制基于压电效应。当外部电信号激励压电陶瓷层时，通过逆压电效应产生应变，进而形成强大的弯曲力矩。该力矩作用于复合梁，激发其产生低频弯曲振动。在该时变磁场的传播路径上，布置由漆包线绕制的接收线圈，通过电磁感应原理，即可有效捕获天线所辐射的ELF磁信号，实现信号的跨介质传输与探测。

测试设备：信号发生器，ATA-4052C高压功率放大器，接收线圈，示波器等。

实验过程：

图1：实验系统图

机械天线工作于极低频（ELF）频段。当输入与工作频率相对应的激励信号时，天线在电-机转换机制驱动下产生同频机械振动，进而辐射出同频率的电磁波信号。由于信号发生器所产生的原始激励信号强度较低，需先经由高电压功率放大器进行放大，以提供足够的驱动能力。

接收端采用多匝铜线圈作为信号探测装置，将其安置于充注海水的水槽内。天线所辐射的电磁波信号首先在空气中传播，继而穿透空气-海水界面，进入导电介质中，最终被水下接收线圈捕获。

为评估天线在跨介质场景下的传输性能，通过系统调节发射端与接收端之间的距离，在远场条件下测量不同位置处的辐射磁场强度。基于所采集的数据，进一步通过磁偶极子辐射模型进行拟合，以准确预测远场区域的磁场衰减特性。

实验结果：

图2：水下与空气中功率-磁场曲线

图3：单EMA/双EMA在海水中磁通密度(B)随传输距离(d)变化实测值与预测值

在天线谐振频率9.7Hz激励下，其辐射磁场在空气和海水中的曲线高度吻合。印证了极低频信号在导电介质中传播损耗极低的特性。高达当输入功率达到54.9mW时，单EMA在海水环境中1米处产生了644.5nT的磁通量密度。同时，辐射强度随着输入功率增加出现饱和趋势，表明仅靠驱动功率提升性能存在局限。拟合结果表明，在20米的传输距离上，单EMA可以产生60.9pT的磁场，而并联系统则可以将磁场强度提升至114pT。数字调制实验结果显示，发射端施加的ASK调制信号能够在接收端产生清晰可辨的信号，尽管由于海水存在衰减与波动现象，但仍能还原原始的数字序列波形。表明该天线系统不仅在物理层面上证实了其高效的极低频磁场辐射能力，更在系统层面展示了可行的远程数字通信潜力。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、高电压与大功率输出能力——驱动机械天线产生强低频弯曲振动

二、宽频带与平坦响应——精准匹配工作频率，保障空气/海水中辐射磁场曲线高度吻合

三、低失真与高输出稳定性——保障多距离、多功率水平实验的激励一致性

【推荐产品】：ATA-4052C高压功率放大器

图：ATA-4052C高压功率放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

原文链接：https://www.aigtek.com/news/4795.html