針對國內(nèi)外對體聲波磁電天線原理的解析計(jì)算與設(shè)計(jì)方法的研究還不成熟,以及現(xiàn)有解析計(jì)算方法存在誤差的問題,提出了一套相對精確的體聲波磁電天線的解析計(jì)算方法。利用該解析計(jì)算法分別計(jì)算了磁電天線中壓電層和磁致伸縮層的勢能,并求出磁電天線的總勢能。由于磁電天線的輻射功率是由磁致伸縮層表面的孔徑電場決定,故利用本構(gòu)方程將孔徑電場替換為正弦分布的應(yīng)力場,對磁電天線的平均輻射功率進(jìn)行了求解,進(jìn)而得到歸一化的天線輻射品質(zhì)因數(shù)。通過對不同層數(shù)結(jié)構(gòu)磁電天線的歸一化后勢能、平均輻射功率和輻射品質(zhì)因數(shù)等性能參數(shù)的比較分析,得到了優(yōu)選的"壓電層-磁致伸縮層-壓電層"三層交替堆疊結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了磁電天線輻射性能的最優(yōu)化多層設(shè)計(jì)。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

磁電效應(yīng)示意圖

磁電天線利用逆磁電效應(yīng)來發(fā)射電磁波。圖2為雙層磁電天線工作原理。由圖可知,在壓電相兩端加激勵電壓時,由于壓電效應(yīng),壓電材料會產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)變,而動態(tài)應(yīng)變在壓電相和壓磁相的界面處連續(xù)傳遞,使壓磁相產(chǎn)生動態(tài)磁通B,同時產(chǎn)生時變的孔徑電場E0和H,進(jìn)而向外部輻射電磁波。實(shí)際應(yīng)用中,按照磁電天線的工作原理,可將其設(shè)計(jì)為不同功能層(壓電層/磁致伸縮層)交替堆疊的磁電天線結(jié)構(gòu),如三層結(jié)構(gòu)(壓電層-磁致伸縮層-壓電層)磁電天線、四層結(jié)構(gòu)(壓電層-磁致伸縮層-壓電層-磁致伸縮層)磁電天線,以此類推。交替層數(shù)不同,天線的輻射性能也不同,需要從理論上找出最優(yōu)解。

以AlN和FeGaB為例[1],FeGaB的柔度系數(shù)約為AlN的4倍,即sH=4sD。由胡克定理可知,應(yīng)變?yōu)閼?yīng)力與柔度系數(shù)的乘積,n=4。其歸一化的勢能結(jié)果如圖3所示。磁電天線的總勢能與其層數(shù)成正相關(guān),且在2、3層結(jié)構(gòu)之間的增幅最大。3 平均輻射功率

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]薄膜體聲波諧振器的研究與仿真[J]. 陳鵬光,王瑞,馬琨,陳劍鳴.  壓電與聲光. 2019(03)

碩士論文
[1]FeCo/PZT層狀磁電復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 洪賀.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：3603013