高压放大器在射频信号传感特性测试系统研究中的应用

实验名称：射频信号传感特性测试系统设计

测试设备：高压放大器、任意函数发生器、示波器、射频信号传感器、激光器、光电探测器等。

实验过程：

图一：射频信号传感特性测试系统

搭建了如图一所示的射频信号传感特性测试系统。激光器产生激光经过射频电场传感，在其内部发生电光调制和偏振干涉，经过调制的光信号在光电探测器处进行电光转换，输出传输至示波器来表达射频信号传感的输出。采用信号发生器产生待测任意小信号（如正弦波、方波、三角波等），之后经过高压放大器将任意小信号放大，输出高电压信号，高压放大器的高电压输出经过高压引线施加到射频信号传感两端的平行板电极，用于产生均匀电场来测试、校验射频信号传感的特性，另一路输出接到示波器用于信号监测和与射频信号传感的实际输出进行对比。

实验结果：

射频信号传感输入输出特性实验中，采用射频信号传感特性测试系统来测试射频信号传感的实际性能，633nm激光器产生激光传输到射频信号传感，待测射频电场对激光产生调制作用，调制后传输至光电探测器，光电探测器将接收到的激光转变为电信号输出，输出信号传输至示波器显示输出结果，同时高压放大器的一路信号输出也连接到同一示波器，取时间坐标一致进行监测和对比。采用信号发生器产生工频正弦信号，经过高压放大器后施加到平行板电极上，平行板电极正负极分别置于传感晶体上下表面。

图二：工频电场作用下射频信号传感响应

如图二所示工频电场作用下射频信号传感的响应，测量结果表明：射频信号传感输出与电场强度有正相关变化趋势。

保持输入电压的频率50Hz不变，幅值10V开始逐渐升高，在射频信号传感上施加工频正弦电压，分别记录每个输入电压所对应的传感器输出电压大小，测试结果如图四(a)所示。可以看出，在一定范围内射频信号传感的输入输出存在线性关系，如果增大外加电压的频率，我们仍然可以得到同样的线性关系。

图三：线性拟合分析结果

对测量结果进行线性拟合，线性拟合方程的参数如上图三所示，线性拟合度越接近1，表示数据点在回归线周围分布更加紧密，拟合程度越好。从实验数据和数值分析来看，本工作设计的射频信号传感的输出电压与施加电场成良好的线性关系。

为了测试射频信号传感的频率响应，实验中保持施加信号幅值50V不变，信号频率从50Hz逐渐增大到2kHz，得到射频信号传感的频率响应曲线如图四(b)所示。可以看出，随着频率增加，射频信号传感输出电压呈现非线性下降，这主要是由于平行板电极自身响应频率的限制。针对高频、低振辐射频信号的测量需要对电光晶体采用波导结构设计。

图四：射频信号传感特性。(a)射频信号传感输入输出特性。(b)射频信号传感频率响应曲线

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图：ATA-7010高压放大器指标参数

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