實(shí)驗名稱：磁電/壓電器件與系統(tǒng)研究實(shí)驗

研究方向：超低頻/甚低頻機(jī)械天線

測試設(shè)備：ATA-3082D功率放大器，任意波形發(fā)生器，信號發(fā)生器，NI采集卡，螺線管等。

實(shí)驗過程：

在發(fā)射段，使用信號發(fā)生器或者NI采集卡產(chǎn)生激勵波形，然后利用線性功率放大器(ATA-3082D,Aigtek,China)對驅(qū)動信號進(jìn)行電壓或者電流的放大，最后饋入超低頻和甚低頻機(jī)械天線。在接收端，采用普通螺線管進(jìn)行磁場探測，并利用前置電壓放大器進(jìn)行弱信號濾波放大，最后采用NI采集卡實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并在上位機(jī)進(jìn)行解調(diào)。

試驗1：驅(qū)動信號通過任意波形發(fā)生器提供，并由線性功率放大器（ATA-3082D，Aigtek，中國）放大。自制線圈用于接收磁場，并計算輻射磁場。

試驗2：在發(fā)射端，信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率在樣品諧振頻率處的單頻正弦波信號，經(jīng)功率放大器放大至40Vpp的電壓值，最后饋送入樣品中。在接收端，考慮到遠(yuǎn)距離情況下磁場將會衰減到fT量級，因此我們采用中國科學(xué)院電子所生產(chǎn)的高性能磁場傳感器CAS-30作為接收器，CAS-30探測到的信號經(jīng)由線纜連接到采集卡上，采集卡將采集到的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至電腦上，經(jīng)由電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到結(jié)果。

實(shí)驗結(jié)果：實(shí)驗一：對于我們優(yōu)化的一維陣列，在65Hz驅(qū)動頻率下，自由空間中2米距離處測得的磁通密度達(dá)到137nT峰峰值（100米處為1100fT峰峰值）。該陣列具有19×6×2.2cm3的緊湊尺寸，品質(zhì)因數(shù)（FOM_1）計算值為5560A2m/W。最后，通過優(yōu)化后的磁偶極子天線（MPA）成功傳輸了二進(jìn)制幅移鍵控（BASK）和二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）信號。實(shí)驗證明其可在22米距離實(shí)現(xiàn)4比特/秒的可靠通信，用于評估通信性能的FOM_2指標(biāo)高達(dá)169.2b/s/(m2·Hz)，達(dá)到其他磁偶極子天線性能指標(biāo)的近八倍。

圖：實(shí)驗結(jié)果

實(shí)驗二：改進(jìn)型二進(jìn)制幅移鍵控（BASK）方案在通信效率僅降低20%的情況下，實(shí)現(xiàn)了5倍帶寬提升。實(shí)驗數(shù)據(jù)顯示，基于所提出波形設(shè)計的可靠通信速率在15米距離下可達(dá)1000比特/秒，而傳統(tǒng)BASK方法在10米距離下僅能實(shí)現(xiàn)500比特/秒。這種預(yù)失真波形與建立的調(diào)制方法突破了甚低頻（VLF）機(jī)械天線信息帶寬與物理帶寬相互制約的局限，有望推動磁電（ME）天線在VLF波段的通信應(yīng)用進(jìn)程。

圖：實(shí)驗結(jié)果

功率放大器推薦：ATA-3082D功率放大器

圖：ATA-3082D功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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