铷原子频标中微波腔的研究与设计

发布时间：2020-12-07 13:08

　　铷原子频标（或称铷原子钟）是一种结构简单,稳定性较强的原子频标,在导航、通信等领域有着广泛的应用。作为铷原子钟的核心部件,微波谐振腔的谐振特性决定了铷原子钟工作的稳定性。基于横向项目“均匀场微波腔的研制”,本论文展开铷原子钟内谐振腔的研究与设计,通过分析圆柱谐振腔的谐振理论,得到一般圆柱腔的设计方法,依据设计指标,设计所需的谐振腔;同时,作为微波腔的连接件,同轴接头的性能对于铷原子钟的工作性能也有一定的影响,为此,设计了符合系统要求的同轴接头。本文对圆柱形谐振腔的谐振特性做了详细的理论分析。对构成圆柱腔的圆波导的场理论进行了论述,采用标量位函数导出了圆柱波导的场方程和电磁场分布图;基于圆波导场方程结合端面边界条件,得到了圆柱腔内不同模式的电磁场分布,分析了谐振腔内谐振频率和品质因数的计算方法;恰当的激励方式是谐振腔工作性能稳定的必要条件,对于两种常用的激励方式:环耦合和孔耦合对谐振腔谐振性能的影响,本文做了详细的理论分析,这些理论对于谐振腔耦合方式的选取、耦合结构尺寸和位置的设计有重要的指导作用。其次,对于谐振腔及同轴接头的设计方法做了详细的研究。铷原子在谐振腔中的稳定跃迁需要磁场的均... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 原子频标
        1.2.1 原子频标的工作原理
        1.2.2 原子频标的发展
    1.3 微波谐振腔概述
        1.3.1 谐振腔研究理论的发展
        1.3.2 微波谐振腔的应用
    1.4 本论文章节安排
第二章 圆柱形波导的场理论
    2.1 标量位函数
    2.2 圆波导中的场
    2.3 圆波导的损耗
        2.3.1 波导壁损耗
        2.3.2 介质损耗
    2.4 圆波导中的几种常用模式
    2.5 本章小结
第三章 圆柱形波导谐振腔理论
    3.1 微波谐振腔的基本特性与参数
        3.1.1 任意形状谐振腔自由振荡的基本特性
        3.1.2 谐振腔的基本参数
    3.2 圆柱形波导谐振腔
        3.2.1 圆柱腔内的场分布
        3.2.2 谐振频率和品质因数
        3.2.3 圆柱腔的常用模式
    3.3 谐振腔的激励
        3.3.1 环耦合
        3.3.2 孔耦合
        3.3.3 耦合的影响
    3.4 本章小结
第四章 铷原子频标中谐振腔的设计
    4.1 铷原子钟的工作机理
    4.2 谐振腔结构设计
        4.2.1 谐振腔的设计指标
        4.2.2 谐振模式选择
        4.2.3 截止波导设计
        4.2.4 填充因子
        4.2.5 重入式谐振腔
    4.3 谐振腔激励的设计
    4.4 谐振腔的仿真
    4.5 本章小结
第五章 同轴接头的设计
    5.1 同轴接头概述
    5.2 同轴接头的设计理论
        5.2.1 同轴线理论
        5.2.2 同轴接头尺寸的设计
        5.2.3 阻抗补偿
    5.3 接头尺寸及仿真测试
        5.3.1 接头设计指标
        5.3.2 接头结构的设计
        5.3.3 接头的仿真与测试
    5.4 本章小结
第六章 铷原子频标中谐振腔的加工与测试
    6.1 谐振腔的加工
    6.2 谐振腔的测试
    6.3 影响谐振频率的因素
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
硕士期间取得的研究成果



本文编号：2903312