一种集成直流磁偏置的微型低频磁电接收天线
应用物理
2021-07-28 v2
摘要
由于其在气象广播、无线电导航与水下通信中的应用，低频（LF）接收天线已被积极研究。然而，由于 LF 天线的频率范围为 30kHz 至 300kHz，其电磁波长为 1km 至 10km，这使得 LF 电磁天线难以在微型化或便携设备中实现。本文提出了一种集成直流磁偏置的微型 LF 磁电（ME）接收天线。该天线基于磁电效应，并通过在其机械谐振频率处谐振工作。因此，相较于传统 LF 线天线，ME 天线的尺寸显著减小。与先前无直流磁偏置的 ME 天线相比，通过集成微型直流磁偏置可实现更高性能。与先前具有笨重外部直流磁偏置的 ME 天线相比，集成直流磁偏置的 ME 天线显著减小了尺寸。磁致伸缩 TbDyFe2（Terfenol-D）与压电锆钛酸铅（PZT）薄膜粘接在一起构成 38x12x5.8mm3 的 ME 接收天线。采用四块 10x10x10mm3 铷磁铁为天线提供最优直流偏置。在直流磁场偏置下演示了 2.5m 的最大工作距离，为无直流磁场偏置天线最大工作距离的 2.27 倍。还表征了该 ME 接收天线的效率、增益与品质因数。该微型 LF ME 天线在便携电子、物联网与水下通信中具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2103.10035,
title = {A Miniaturized Low Frequency (LF) Magnetoelectric Receiving Antenna with an Integrated DC Magnetic Bias},
author = {Yunping Niu and Hao Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.10035},
year = {2021}
}
备注
10 pages, 7 figures for the main manuscript. The manuscript is revised with added experimental results