在線測(cè)量大氣折射率的高q微波諧振腔設(shè)計(jì)

1、D E S I G N O F H I G H Q M I C R O W A V EI 之E S O N A N TC A V I T Y F O R M E A S U R E M E N TA T M 0 S P H E R I C R E F R A C T I V I T Y O N L D 姬A D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e d t ot h e G r a d u a t e

2、S c h o o l o f H e n a n N o r m a l U n i v e r s i t yi nP a r t i a lF u l f i l l m e n t o f t h e R e q u i r e m e n t sf o rt h e D e g r e e o fM a s t e r o f E n g i n e e r i n gB yS h i S h u a i t a oS u p

3、 e r v i s o r ：Z h a n g Y uA p r i l ，2 0 1 0摘 要Ir l l I I I f l l ／( I I l l l f rf l I f l l I f f l l l lY 1 7 3 4 4 8 1雷達(dá)、無(wú)線通信等電子設(shè)備主要依靠電磁波傳遞信息，電磁波的主要傳輸介質(zhì)是地球上空大氣。而大氣的折射率在空間和時(shí)間上是不均勻的，這必將對(duì)電磁波的傳播產(chǎn)生一定的影響，如折射效應(yīng)會(huì)使電磁波的傳播速度

4、小于光速，傳播射線發(fā)生彎曲，當(dāng)彎曲達(dá)到一定的程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大氣波導(dǎo)傳播效應(yīng)，進(jìn)而影響雷達(dá)的測(cè)量精度和探測(cè)與通信的作用距離。因此，對(duì)利用電磁波空間傳播的電子系統(tǒng)，必須考慮大氣折射效應(yīng)的影響。在船艦電子測(cè)量系統(tǒng)中，目前研究的熱點(diǎn)之一就是采用大氣波導(dǎo)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的超視距探測(cè)和超視距通信。要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的超視距探測(cè)和超視距通信，就要對(duì)大氣折射率進(jìn)行精確的測(cè)量。對(duì)大氣折射率的精確測(cè)量還可以提高大氣折射修正的精度。因?yàn)榇髿庹凵渎适谴髿鉁囟取穸群蜌?/p>

5、壓的函數(shù)。因此，目前一般都是通過測(cè)量空中大氣的溫度、濕度和氣壓來計(jì)算大氣折射率。由于常規(guī)氣敏傳感器的測(cè)量精度所限和公式本身的誤差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)折射率的精確測(cè)量。鑒于常規(guī)氣敏傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)大氣折射率精確測(cè)量現(xiàn)狀，根據(jù)微波諧振器的諧振頻率隨充入介質(zhì)不同而變化的原理和諧振頻率變化與大氣折射率的關(guān)系式，設(shè)計(jì)了可在線精確測(cè)量大氣折射率的傳感器——高Q 微波諧振腔。為了保證傳感器的測(cè)量精度，在諧振腔的工作頻率選擇上，選擇對(duì)氣體變化十分敏感的X 波段作為

6、諧振腔的工作頻率，并根據(jù)工作方框圖計(jì)算出諧振腔的尺寸。為了保證從諧振腔中取出由于氣體介質(zhì)的變化而引起的諧振頻率的變化，利用耦合原理對(duì)諧振腔的耦合孔的大小和方位進(jìn)行了精確的設(shè)計(jì)。為使大氣順利通過諧振腔，并保證最小的電磁泄漏，對(duì)諧振腔的通風(fēng)口的大小和形狀以及厚度進(jìn)行了精確的設(shè)計(jì)。對(duì)諧振腔的材料選取，采用導(dǎo)電性能比較好的銅作為主要加工材料，為保證測(cè)量精度在諧振腔內(nèi)部進(jìn)行鍍銀。為了諧振腔的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)加工工藝和諧振腔的調(diào)諧方面也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。