小型化氫原子鐘磁控管諧振腔的技術(shù)研究.pdf

1、在空間技術(shù)和現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，飛行器的測控與制導(dǎo)、通訊和數(shù)據(jù)傳輸、地面目標(biāo)的定位等領(lǐng)域都需要更加精密的時(shí)間和頻率。時(shí)頻技術(shù)在導(dǎo)航定位技術(shù)、數(shù)字通訊和數(shù)據(jù)傳輸、基站的時(shí)間同步、空間飛行器的測控與制導(dǎo)等領(lǐng)域都有更為廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展向時(shí)頻技術(shù)提出了更高的要求，使得被動(dòng)型氫原子鐘的高精度性成了這些領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo)。為了適應(yīng)空間技術(shù)的發(fā)展，高穩(wěn)定度、小重量和小尺寸的被動(dòng)型氫原子鐘已是一個(gè)重要發(fā)展方向，具有很大的空間應(yīng)用前景。

2、
　　研究被動(dòng)型氫原子鐘的小型化可以從諧振腔、真空泵、束光學(xué)系統(tǒng)等幾個(gè)方面入手，而其中諧振腔的作用是貯存微波輻射能量，提供輻射場與原子相互作用及受激反饋的條件，諧振腔設(shè)計(jì)得當(dāng)可以集中合適頻率和模式的電磁場。所以諧振腔的結(jié)構(gòu)和體積決定了氫原子鐘的最小尺寸和重量，設(shè)計(jì)出小的諧振腔是氫原子鐘的小型化的首要之重。
　　減小被動(dòng)型氫原子鐘諧振腔的辦法之一就是研究采用磁控管型的電磁場結(jié)構(gòu)代替電極負(fù)載微波腔結(jié)構(gòu),從而設(shè)計(jì)出滿足需求的腔體尺

3、寸和電磁場模式。磁控管腔與電極負(fù)載微波腔相比,它可以產(chǎn)生011TE模式的電磁場結(jié)構(gòu),而且相對有較高的品質(zhì)因數(shù)Q值和好的填充因數(shù),理論上可做得任意小,且制作加工工藝比較容易。
　　本文以被動(dòng)型氫原子鐘磁控管諧振腔為研究對象。首先應(yīng)用電磁理論和等效電路法分析金屬加載圓波導(dǎo)的電磁特性，推導(dǎo)出求解截止波數(shù)的方程和衰減常數(shù)的公式，并由此得到將波導(dǎo)短路而成的諧振腔的諧振頻率f和品質(zhì)因數(shù)Q值的計(jì)算公式。通過對比 MATLAB數(shù)值計(jì)算和 HFSS