基于電磁場(chǎng)理論的分段電極電場(chǎng)傳感器的特性研究.pdf

1、在本文中主要利用基于電磁理論的分析方法研究光波導(dǎo)分段電極電場(chǎng)傳感器系統(tǒng)中的分段電極結(jié)構(gòu)對(duì)其傳感特性的影響。通過比較不同的電極分析方法，得出了在分析分段電極結(jié)構(gòu)對(duì)傳感特性的影響時(shí)，采用數(shù)值計(jì)算方法最為合適。在本文中詳細(xì)研究了用時(shí)域有限差分法和矩量法分析分段電極的電磁特性時(shí)需要考慮的問題及解決方法。利用有限積分方法得出了分段電極的不同結(jié)構(gòu)對(duì)該傳感器系統(tǒng)的傳感特性的影響。其中分段電極結(jié)構(gòu)的z方向的間隔在大于其中光波導(dǎo)寬度的范圍內(nèi)取值越小越好，

2、y方向的問隔取值在10μm～70μm的范圍內(nèi)越大越好，邊電極寬度與中間電極寬度的取值為：當(dāng)邊電極寬度一定時(shí)，中間電極寬度越接近邊電極的寬度越好；當(dāng)中間電極寬度一定時(shí)，邊電極的寬度越大越好。分段電極總長(zhǎng)度及分段電極的分段數(shù)兩者需要由待測(cè)電場(chǎng)的頻率響應(yīng)帶寬和靈敏度要求來綜合考慮取值。
　　 對(duì)己制作完成的光波導(dǎo)分段電極電場(chǎng)傳感器的進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，利用其測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比分析，修正了之前分段電極結(jié)構(gòu)的數(shù)值仿真中的誤差以及驗(yàn)證了仿真模

3、型的可靠性，并以此得出了仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)系，通過該關(guān)系可以更加精確的指導(dǎo)設(shè)計(jì)滿足不同頻率響應(yīng)帶寬與靈敏度要求的光波導(dǎo)分段電極式電場(chǎng)傳感器中的分段電極結(jié)構(gòu)。并且新設(shè)計(jì)了兩種比較有代表性的分段電極電場(chǎng)傳感器中的電極結(jié)構(gòu)。一種是可以工作在高頻段5GHz～12GHz范圍的電場(chǎng)檢測(cè)中，當(dāng)電場(chǎng)頻率為9.5GHz時(shí)的電場(chǎng)傳感器的靈敏度預(yù)計(jì)可達(dá)25mV/m；另一種是工作在低頻0～3GHz范圍的電場(chǎng)檢測(cè)中，當(dāng)電場(chǎng)頻率為1.6GHz時(shí)的電磁傳