基于电光调制器的微带天线瞬态电场传感器研究

发布时间：2017-05-19 03:15

  本文关键词：基于电光调制器的微带天线瞬态电场传感器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在高功率电磁环境中,核爆炸电场脉冲、雷电电磁脉冲及高功率超宽带电磁武器辐射的高功率微波都是一种无载波脉冲信号。本文以集成光学光波导电光调制器和小型微带天线为基础,设计并制作了对瞬态电场进行时域测量的传感器。在绪论中,系统介绍了基于电光调制器的电场传感器研究现状和发展轨迹。通过对比,指出调制器外部加装传感天线能便捷、经济的实现瞬态电场测量。在第二章基础理论部分,围绕实验中用到的集成光学瞬态电场传感系统,将传感器相关的知识背景进行梳理。在系统的基础上,对电光调制器电极、外部接收天线和瞬态脉冲信号重点分析。通过对瞬态电场具有宽频带、高功率等基本特性的分析,结合电光调制器调制原理,得出在外部加装传感天线的传感器理论模型。传感器的设计从调制器电极的结构参数和微带天线结构的选取两部分展开。针对调制器的行波电极系统,分析了中心电极宽度、电极间距、缓冲层厚度和电极厚度等参数对特性阻抗和折射率Neff的影响。分段优化了电极系统的各部分,综合考虑后,得出了电极的制作尺寸。在器件制作完成后,带宽测试表明3 dB带宽在1 GHz左右,能很好的实现对瞬态电场频谱的覆盖。以等效相位中心稳定为标准,通过对天线辐射方向图的分析,2#微带天线在10~400 MHz范围内方向图H面能基本保持全向辐射,符合瞬态脉冲对接收天线的带宽要求。完成制作后,对电光调制器、微带天线及其构成的传感器进行了频域性能测试。通过非对称光波导结构实现偏置的调制器,实验测试当波长为1549.55 nm时调制器工作在线性区。两个传感器的能在300 MHz以下频段保持较平稳的频率响应,并且具有良好的线性动态范围,最小可探测到100 mV/m左右的电场信号。搭建瞬态电场测量系统,利用制作好的两个传感器实现对瞬态电场的全光测量。在纳秒脉冲电场的实测中,可以看到2#天线构成的传感器能较好的完成脉冲还原工作。这说明电光调制器加装外部天线的传感器能够实现瞬态电场的测量,基于集成光学的瞬态场传感器具有实验研究和工程实现的双重意义。
【关键词】：电光调制器 微带天线 瞬态电场 电场传感器 行波电极
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212;TN822

  本文关键词：基于电光调制器的微带天线瞬态电场传感器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：377674