实验名称：高压功率放大器在声波谐振电小天线测试中的应用

　　研究方向：声波谐振

　　实验设备：ATA-2031高压放大器、信号发生器、阻抗分析仪、网络分析仪

　　实验内容：

　　设计了三种不同类型的声波谐振电小天线，包括基于Fe-Si-B/PIMNT复合材料的声波谐振电小天线，基于Fe-Ga/PIMNT复合材料的声波谐振电小天线，以及基于Fe-Ga/AlN的薄膜声波谐振电小天线。

　　研究不同类型声波谐振电小天线的设计和实现方案。通过对结构参数、材料参数和工作模式等进行分析，确定影响声波谐振电小天线性能的关键参数，同时设计相应的测试系统。

　　实验过程：

　　采用自己搭建的正磁电耦合系数测量系统测试磁电复合材料的正磁电耦合系数。基本原理为：信号发生器产生交流信号施加在调制线圈上得到一个交变的磁场dH，将此交变磁场信号作为样品输入信号。在磁电复合材料获得这个交变磁场的同时，外加一个直流的扫描磁场H，而这个扫描磁场大小由直流电源控制，由高斯计测量反馈，能较精确的控制扫描磁场的大小和变化。最后将调制线圈中的交变磁场信号dH，扫描磁场信号H和磁电复合材料得到交变电压信号dE通过示波器计算机等部件，得出磁电复合材料的性能参数。由于在高频下调制线圈感抗较大，通常会在信号发生器与调制线圈之间加一个功率放大器。该系统主要包括三个模块，即：交流磁场施加模块、直流磁场施加和检测模块和交流信号检测模块。

　　交流磁场施加模块用于对磁电耦合器件施加一个频率和磁场强度可调的交流输入磁场，选用信号发生器（任意波形函数信号发生器）。利用该信号发生器提供1μHz至25MHz的正弦波信号，采样率为200MSa/s。为了在高频下对调制线圈施加足够的电压/电流，以获得一定强度的均匀磁场，将正磁电耦合测量系统的信号发生器与电压放大器连接。选择西安安泰公司生产的ATA-2031高压放大器，输出电压300Vp-p（±150Vp），输出电流120mAp，输出电压增益0~50倍（0.1step）。

　　给样品施加一定区域的均匀磁场，同时磁场强度不小于1Oe（设计磁场频率范围为dc-100kHz），选用的交流磁场产生线圈为特殊设计的小亥姆霍兹线圈。简要介绍如下：为了在线圈中部有φ20mm*50mm的均匀圆柱磁场区域来为样品提供交流磁场。选择了大输出电压300Vp-p（±150Vp），大输出120mAp的高压放大器，计算了线圈的不同匝数和尺寸亥姆霍兹线圈的阻抗值。通过调整匝数和尺寸的变化，使总阻抗基本保持不变，但在该电压放大器的激励下能获得的一定强度的均匀磁场区域越大越好。

　　实验结果：

　　在Maxwell模拟中仅仅以电流激励线圈，在静磁场条件下计算磁场的均匀度。分析模拟结果，可以得到一个至少可以得到φ30mm*50mm的均匀磁场区域（磁场均匀度为+/-5%）。线圈内部对应平面的磁场分布情况直流磁场施加模块主要用于给磁电复合材料施加一个磁场强度可控的直流偏置磁场。采用自制线圈或大亥姆霍兹线圈，利用直流源直接给线圈施加直流电压（0-31V）。利用高斯计进行磁场电流常数的标定。标定结果表明，选用大亥姆霍兹线圈可获得0-145Gs直流磁场。

　　交流信号检测模块用于检测样品产生的电压信号。利用波器读出交变磁场信号强度可通过电压放大器的输出电流和标定线圈的电流-磁场常数简单计算得到。

　　高压放大器在该实验中发挥的效能：将信号发生器中的电压信号放大

　　ATA-2031电压放大器参数指标：

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