【導(dǎo)讀】低頻磁電天線在實際應(yīng)用中常受限于窄帶特性及陣列應(yīng)用時的頻率偏差問題，制約了其性能發(fā)揮。本研究聚焦低頻可重構(gòu)磁電天線設(shè)計，基于磁電天線機械振蕩原理，創(chuàng)新性提出機械調(diào)節(jié)方法實現(xiàn)超低頻可重構(gòu)特性，可在不破壞天線結(jié)構(gòu)的前提下寬范圍調(diào)控工作頻率、帶寬等多維性能。
實驗名稱：激勵低頻可重構(gòu)磁電天線
實驗內(nèi)容：根據(jù)磁電天線的機械振蕩原理，本研究提出了一種基于機械調(diào)節(jié)方法的超低頻可重構(gòu)磁電天線。該磁電天線的多維性能，如工作頻率、帶寬和品質(zhì)因數(shù)（Q），可以在不破壞天線結(jié)構(gòu)的情況下在很大的動態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。基于磁電天線的振蕩理論，還構(gòu)建了相應(yīng)的等效電路模型，并定量分析了磁電天線的多維調(diào)諧方法。最后，制作了原型機，分別在機械域和電磁域測試了磁電天線的可重構(gòu)特性，驗證了機械調(diào)諧方法的可行性和有效性。
研究方向：低頻可重構(gòu)磁電天線設(shè)計
測試設(shè)備：ATA-7010高壓放大器，信號發(fā)生器，GMI磁傳感器，頻譜儀等。
圖1：磁電天線測試平臺的整體圖
圖2：磁電天線測試平臺發(fā)射端細(xì)節(jié)圖
實驗過程：信號發(fā)生器產(chǎn)生的掃頻信號通過ATA-7010高壓放大器傳輸?shù)酱烹娞炀€的叉指電極膜上?；趬弘娦?yīng)，在亥姆霍茲線圈提供的磁偏壓（60Oe）下，叉指電極薄膜上的電場通過PZT-5H壓電陶瓷轉(zhuǎn)換為機械波。然后，機械波驅(qū)動鐵鎵合金薄片，并根據(jù)壓磁效應(yīng)感應(yīng)出與機械波頻率相同的磁流。最后，磁流產(chǎn)生輻射磁場，并被距離天線0.9米的GMI磁傳感器捕獲。然后，磁傳感器的信息被發(fā)送到頻譜分析儀，從而獲得磁電天線在電磁域的幅頻響應(yīng)特性和衰減特性。
實驗結(jié)果：
圖3：磁電天線頻率響應(yīng)特性的仿真結(jié)果
圖4：磁電天線頻率響應(yīng)的測試結(jié)果
機械域和電磁域的測試結(jié)果如附圖3和4所示。可以看出，在不同的彈簧條件下，ME天線在兩個域中的頻率響應(yīng)特性與等效電路的結(jié)果具有很好的一致性。實驗結(jié)果表明，工作頻率、帶寬和Q值調(diào)節(jié)范圍分別為138~1133Hz、14~222Hz和2.85~22.57。該技術(shù)有望解決現(xiàn)有磁電天線的現(xiàn)實窄帶問題和天線陣列應(yīng)用中的工作頻率偏差問題。
功率放大器推薦：ATA-7010高壓放大器
圖：ATA-7010高壓放大器指標(biāo)參數(shù)
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總結(jié)
本研究通過理論建模、原型機制作與多域測試，系統(tǒng)完成了激勵低頻可重構(gòu)磁電天線的相關(guān)研究工作。實驗結(jié)果證實，基于機械調(diào)節(jié)方法的磁電天線可實現(xiàn)138~1133Hz的工作頻率、14~222Hz的帶寬及2.85~22.57的品質(zhì)因數(shù)調(diào)節(jié)，且測試結(jié)果與等效電路模型具有良好一致性，充分驗證了機械調(diào)諧方法的可靠性。該技術(shù)有效突破了現(xiàn)有磁電天線窄帶及陣列應(yīng)用中頻率偏差的瓶頸，具備顯著的實際應(yīng)用價值。西安安泰電子提供的ATA-7010高壓放大器等專業(yè)測試設(shè)備，為實驗的順利開展與精準(zhǔn)測試提供了有力保障。
