實驗名稱：高壓功率放大器在超聲波實現能量與信號的同步傳輸中的應用

實驗目的：提出了一種利用超聲波實現能量與信號反向同步傳輸的方法，利用負載電壓信號與三角波信號比較得到PWM波，负载电压的变化体现在PWM波占空比的变化，该PWM波用于驱动实现信号传递的换能器，接收到的电压均方根值与负载电压幅值成线性关系。在此基础上，对 PWM波进行傅里叶分解，从波的组成的角度对信号的传递做简要分析。

實驗設備：驅動電源（ATA-4011高壓功率放大器）、高速比較電路、驅動電路以及信號檢測電路等。

實驗過程：

金屬板介質下UWCPT和信號同步傳輸系統的設計：

利用超声波实现金屬板介質下能量与信号的同步传输系统分解为两部分，其中一个部分是金屬板介質下的UWCPT系統，將能量從發射側傳遞到能量接收側，即能量從金屬容器外部傳送給金屬容器內各電氣負載供電的過程，其決定著系統傳輸功率的大小;而另一個部分是信號的同步傳輸部分，即將負載的電壓信號傳回到能量的發射側，並可以完成對信號的進行解讀，其信號應與負載兩端電壓信號有對應關系，以此來實現負載電壓信號的同步傳輸。

在超聲波無線電能傳輸領域，能量傳輸的效率較低，因此在同等傳輸條件下，對能量輸入側的提升，便成爲了能夠提升系統傳輸能量的一種方式。在已知換能器的最佳諧振頻率以及系統傳輸功率的要求下，設計合適的電源對換能器進行驅動。在進行嘗試性實驗的過程中，使用的是ATA-4011型的高壓功率放大器作爲能量來源。

金屬板介質下UWCPT系統結構圖

信號同步傳輸部分系統框圖

實驗結果：

由實驗結果可知，在換能器的測試頻率，即 39840Hz，系统接收到的电压的均方根值比较�。�而当频率为40360Hz时，系统接收到的电压的均方根值达到最大值，同时由图4.7结果显示，此频率下负载的功率也达到最大值，为5.491W。可知，换能器的频带很窄，找到最佳的工作频率尤为重要。对于该换能器存在这样一段频率区间，即40.6~41.9kHz 区间，频率的变化对接收到的电压均方根值无影响，保持数值稳定。在进行信号回传时，应避免该区间频率的选择。

實驗中用到的高壓功率放大器ATA-4011：

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此實驗引用自知網論文《金屬板介質下用超聲波實現能量與信號的同步傳輸》