一种磁电天线的二元并联阵列及其等效电路模型建立方法

本申请涉及磁电天线，更具体地，涉及一种磁电天线的二元并联阵列及其等效电路模型建立方法。

背景技术：

1、磁电天线是一种小型化低频机械天线，能够基于振动磁偶极子直接产生电磁辐射。目前关于磁电天线的研究主要在于如何提高磁电天线的辐射强度和通信距离等方面。对于如何提高磁电天线的辐射强度，在材料学领域，依托于等效磁荷更大的新型材料；在结构力学领域，研究重点在设计振幅更大的磁电天线结构；在天线设计领域，主要通过设计天线阵列提升总体辐射强度。

2、当前，磁电天线阵列在设计中，面临一个较为严重的问题，即缺乏有效的理论指导，只能直接实验，无法形成闭环研究。

技术实现思路

1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种磁电天线的二元并联阵列及其等效电路模型建立方法，能够定量分析磁电天线的二元并联阵列的频率响应，提高磁电天线的辐射强度。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种磁电天线的二元并联阵列，包括第一磁电天线、第二磁电天线和固定约束装置，固定约束装置设置于第一磁电天线和第二磁电天线之间，用于将第二磁电天线固定连接于第一磁电天线，以使得第二磁电天线的振动方向与第一磁电天线的振动方向平行。

3、进一步地，第一磁电天线和第二磁电天线的结构相同，第一磁电天线和第二磁电天线均包括由内到外设置的叉指电极薄膜、铁电相薄膜和铁磁相薄膜，固定约束装置设置于第一磁电天线的铁磁相薄膜和第二磁电天线的铁磁相薄膜之间。

4、进一步地，固定约束装置采用无磁性材料制成。

5、进一步地，无磁性材料包括亚克力或橡胶。

6、进一步地，第一磁电天线和第二磁电天线的物理量相同，物理量包括弹簧的弹力系数和负载质量，第一磁电天线或第二磁电天线的谐振频率与物理量的关系为：

7、

8、其中，m为负载质量，k为弹簧的弹力系数，f为磁电天线谐振频率。

9、进一步地，物理量还包括磁电天线阻尼，第一磁电天线或第二磁电天线的带宽与物理量的关系为：

10、

11、其中，r为磁电天线阻尼，b为磁电天线带宽。

12、按照本发明的第二个方面，提供了一种等效电路模型建立方法，应用于上述任一项磁电天线的二元并联阵列，该方法包括：

13、分别获取第一磁电天线和第二磁电天线的物理量，物理量包括弹簧的弹力系数、负载质量和磁电天线阻尼；

14、根据弹簧的弹力系数、负载质量和磁电天线阻尼，建立磁电天线的二元并联阵列的等效电路模型，等效电路模型包括第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻，第一电容和第二电容并联，第一电容、第一电感、第二电感、第一电阻和第二电阻串联；其中，第一电容的取值为第一磁电天线的弹簧的弹力系数的倒数，第二电容的取值为第二磁电天线的弹簧的弹力系数的倒数，第一电感的取值为第一磁电天线的负载质量，第二电感的取值为第二磁电天线的负载质量，第一电阻的取值为第一磁电天线的磁电天线阻尼，第二电阻的取值为第二磁电天线的磁电天线阻尼。

15、按照本发明的第三个方面，还提供了一种等效电路模型建立装置，应用于上述任一项磁电天线的二元并联阵列，该装置包括：

16、获取模块，其被配置为分别获取第一磁电天线和第二磁电天线的物理量，物理量包括弹簧的弹力系数、负载质量和磁电天线阻尼；

17、建立模块，其被配置为根据弹簧的弹力系数、负载质量和磁电天线阻尼，建立磁电天线的二元并联阵列的等效电路模型，等效电路模型包括第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻，第一电容和第二电容并联，第一电容、第一电感、第二电感、第一电阻和第二电阻串联；其中，第一电容的取值为第一磁电天线的弹簧的弹力系数的倒数，第二电容的取值为第二磁电天线的弹簧的弹力系数的倒数，第一电感的取值为第一磁电天线的负载质量，第二电感的取值为第二磁电天线的负载质量，第一电阻的取值为第一磁电天线的磁电天线阻尼，第二电阻的取值为第二磁电天线的磁电天线阻尼。

18、按照本发明的第四个方面，还提供了一种计算机设备，其包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，存储单元存储有计算机程序，当计算机程序被处理单元执行时，使得处理单元执行上述任一项方法的步骤。

19、按照本发明的第五个方面，还提供了一种存储介质，其存储有由计算机设备执行的计算机程序，当计算机程序在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行上述任一项方法的步骤。

20、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

21、(1)本发明提供的一种磁电天线的二元并联阵列，能够定量分析磁电天线的二元并联阵列的频率响应，提高磁电天线的辐射强度、调整磁电天线谐振频率和扩展磁电天线带宽。

22、(2)本发明提供的一种等效电路模型建立方法，可以用于定量分析磁电天线的二元并联阵列的频率响应，为调整磁电天线的谐振频率、扩展相对带宽、提升振幅、提高辐射效率等提供理论基础。

技术特征：

1.一种磁电天线的二元并联阵列，其特征在于，包括第一磁电天线、第二磁电天线和固定约束装置，所述固定约束装置设置于所述第一磁电天线和所述第二磁电天线之间，用于将所述第二磁电天线固定连接于所述第一磁电天线，以使得所述第二磁电天线的振动方向与所述第一磁电天线的振动方向平行。

2.如权利要求1所述的磁电天线的二元并联阵列，其特征在于，所述第一磁电天线和所述第二磁电天线的结构相同，所述第一磁电天线和所述第二磁电天线均包括由内到外设置的叉指电极薄膜、铁电相薄膜和铁磁相薄膜，所述固定约束装置设置于所述第一磁电天线的铁磁相薄膜和所述第二磁电天线的铁磁相薄膜之间。

3.如权利要求1所述的磁电天线的二元并联阵列，其特征在于，所述固定约束装置采用无磁性材料制成。

4.如权利要求3所述的磁电天线的二元并联阵列，其特征在于，所述无磁性材料包括亚克力或橡胶。

5.如权利要求1所述的磁电天线的二元并联阵列，其特征在于，所述第一磁电天线和所述第二磁电天线的物理量相同，所述物理量包括弹簧的弹力系数和负载质量，所述第一磁电天线或所述第二磁电天线的谐振频率与所述物理量的关系为：

6.如权利要求5所述的磁电天线的二元并联阵列，其特征在于，所述物理量还包括磁电天线阻尼，所述第一磁电天线或所述第二磁电天线的带宽与所述物理量的关系为：

7.一种等效电路模型建立方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述磁电天线的二元并联阵列，包括：

8.一种等效电路模型建立装置，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述磁电天线的二元并联阵列，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行权利要求7所述方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，其存储有由计算机设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述计算机设备上运行时，使得所述计算机设备执行权利要求7所述方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种磁电天线的二元并联阵列及其等效电路模型建立方法。该磁电天线的二元并联阵列包括第一磁电天线、第二磁电天线和固定约束装置，固定约束装置设置于第一磁电天线和第二磁电天线之间，用于将第二磁电天线固定连接于第一磁电天线，以使得第二磁电天线的振动方向与第一磁电天线的振动方向平行。该等效电路模型建立方法，应用于上述磁电天线的二元并联阵列，包括分别获取第一磁电天线和第二磁电天线的物理量，物理量包括弹簧的弹力系数、负载质量和磁电天线阻尼；根据物理量，建立磁电天线的二元并联阵列的等效电路模型。采用磁电天线的二元并联阵列能够定量分析磁电天线的二元并联阵列的频率响应，提高磁电天线的辐射强度。

技术研发人员：冯士民,王世宇,李丽华,付天晖,窦高奇
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17