基于PCAP04的电容式折射率测量仪

史水娥， 张迎港， 胥帅帅

(1.河南师范大学电子与电气工程学院，河南 新乡 453007；2.河南省电磁波工程院士工作站，河南 新乡 453007)

0 引言

大气波导可使电磁波的传播特性发生改变，因而得到学术界极大关注[1]。作为电波环境的重要类别，大气波导是在大气边界层形成的使电磁波实现超视距传播的层状结构， 能够实现超短波、微波频段的超视距探测和通信等应用[2]。 大气波导主要包括蒸发波导、表面波导、悬空波导等类型，是海上频繁出现的一种异常的大气层结并且能够将电磁波陷获在波导层内，使得电磁波传播到视距以外几百甚至上千公里的地方[3]。早在20世纪30年代人们就开始了对大气波导的研究，最开始的测量系统是由澳大利亚发明的TREPS预测系统[4]，该系统主要对气压温度和湿度等气象信息资料进行收集后，进行理论预测，该方法无法准确地预测大气波导的出现且精确性较差。美国随后在此基础上又研发了新型的预报系统AERPS[5]，该系统虽然比前期的精确程度高，但仍然存在着相同的问题。现在我国对大气参数的测量主要是利用气象探空仪，比如“59”型气象探空仪，对所处的气体环境中的湿度和温度进行测量，再利用公式和算法得到所处环境的参数[6]。该方法无法得到大气折射率的精确结构，因此只适用于测量波导厚度较大或强度较高的蒸发波导，适用面较窄。20世纪90年代，由于军事科技的发展需要，国内研发出了一种新型微波大气折射率测量仪，这种测量仪反应速度快、精度高，但存在体积较大、制作成本较高、电路设计复杂等缺点[7]。……