本發(fā)明屬于微波頻譜測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超寬帶微波頻譜測(cè)量在空間微波輻射和聚變等離子體測(cè)量中有著重要的應(yīng)用。在空間輻射測(cè)量方面，主要用于天體微波輻射和通訊，微波頻率通常從幾十GHz到幾百GHz，在通訊領(lǐng)域，更高的微波頻率意味著更高的通訊容量和安全性，為了能監(jiān)測(cè)各個(gè)頻段的微波頻譜，需要對(duì)較寬的微波頻譜進(jìn)行測(cè)量。在聚變等離子體中，其微波輻射主要來自電子在磁場中作回旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電子回旋輻射(ECE)，其頻率范圍從幾十GHz到幾百GHz的微波頻段，電子回旋輻射強(qiáng)度攜帶了等離子體的許多重要參數(shù)，如：電子的溫度、密度、能量、和速度分布等。例如在滿足光學(xué)厚的條件下，等離子體電子回旋輻射的二次諧波輻射強(qiáng)度正比于電子溫度；當(dāng)存在超熱電子時(shí)，輻射譜相較于熱輻射譜出現(xiàn)明顯的頻譜下移，高次諧波譜分布與電子能量、螺距角和電子速度分布密切相關(guān)。因此通過寬頻帶微波輻射譜的測(cè)量，可以獲得豐富的物理信息。

現(xiàn)有技術(shù)已發(fā)展了多種電子回旋輻射譜的測(cè)量方法，目前應(yīng)用最廣泛的是多道超外差微波輻射計(jì)，其空間精度和時(shí)間精度較高，但是系統(tǒng)需要多次變頻、放大和濾波處理，系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高，另外其測(cè)量的空間點(diǎn)是間斷，不能觀察到超寬帶微波輻射頻譜的連續(xù)變化。掃頻微波輻射計(jì)可以測(cè)量到連續(xù)的電子回旋輻射頻譜，這種輻射計(jì)系統(tǒng)簡單，只需一個(gè)寬帶掃頻源和寬帶混頻器，但是工作范圍受本振源的頻帶限制，測(cè)量高次波比較困難。

微波段邁克爾遜干涉儀是測(cè)量微波頻譜的一種非常好的方法，在空間微波輻射測(cè)量、通訊、天體等離子體和聚變等離子體微波輻射測(cè)量有著重要的應(yīng)用。微波段邁克爾遜干涉儀也是最早用于等離子體微波輻射即電子回旋輻射測(cè)量的方法之一，它的最大優(yōu)點(diǎn)在于能測(cè)量到很寬的頻譜，也是目前用于測(cè)量超寬帶微波頻譜的主要方法。例如在聚變等離子體應(yīng)用中，在JET和DIII-D等裝置上，能夠測(cè)量到5次以上，頻率達(dá)到500GHz的電子回旋輻射微波的諧波，在上世紀(jì)80年代，國內(nèi)核西物院的HL-1裝置上，也實(shí)現(xiàn)了4次以上的輻射諧波測(cè)量。限 制微波段邁克爾遜干涉儀發(fā)展的主要因素是其空間(頻譜)分辨率。邁克爾遜干涉儀的時(shí)間和空間分辨由可動(dòng)反射鏡移動(dòng)的距離和周期決定。增加往復(fù)距離可以提高空間分辨率，但這將大大降低時(shí)間分辨。受可動(dòng)反射鏡機(jī)械運(yùn)動(dòng)的限制，目前各裝置上該系統(tǒng)的時(shí)間分辨只能做到十毫秒左右，往復(fù)距離大約為1-2cm。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為提供一種微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)，空間分辨率高。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)，包括微波分束光柵、固定反射鏡、可動(dòng)反射鏡、可動(dòng)反射鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、微波探測(cè)系統(tǒng)和第二固定反射鏡；微波分束光柵與入射微波的入射光路成45度設(shè)置；微波分束光柵上方與入射光路垂直的方向設(shè)有固定反射鏡；微波分束光柵下方與入射光路垂直的方向設(shè)有微波探測(cè)系統(tǒng)的微波接收天線；微波分束光柵右側(cè)沿入射光路的方向設(shè)有可動(dòng)反射鏡；可動(dòng)反射鏡的下側(cè)設(shè)有能帶動(dòng)可動(dòng)反射鏡沿入射微波的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)反射鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；其特征在于：所述的可動(dòng)反射鏡為由多個(gè)反射鏡連接而成的組合體，可動(dòng)反射鏡的左側(cè)設(shè)有第二固定反射鏡，第二固定反射鏡與可動(dòng)反射鏡配合將入射光路經(jīng)過多次反射后沿原光路返回回去。

所述的可動(dòng)反射鏡為由互成直角的兩個(gè)反射鏡組成的可動(dòng)直角反射鏡；入射光在可動(dòng)直角反射鏡上經(jīng)過兩次反射后到達(dá)第二固定反射鏡，被第二固定反射鏡反射后沿原光路返回。

所述的可動(dòng)反射鏡為相互連接的3塊反射鏡組成的可動(dòng)折面反射鏡；可動(dòng)折面反射鏡的相鄰2塊反射鏡之間組成的夾角相同；入射光依次經(jīng)過可動(dòng)折面反射鏡的第一個(gè)反射鏡、第二固定反射鏡、可動(dòng)折面反射鏡的第二個(gè)反射鏡、第二固定反射鏡、可動(dòng)折面反射鏡的第三個(gè)反射鏡，并在可動(dòng)折面反射鏡的第三個(gè)反射鏡上垂直反射回去，沿原光路返回。

所述的可動(dòng)折面反射鏡的相鄰2塊反射鏡之間組成的夾角的范圍為：大于135度，小于180度。

所述的可動(dòng)折面反射鏡的相鄰2塊反射鏡之間組成的夾角為165度。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)，通過設(shè)置可動(dòng)反射鏡和第二固定反射鏡的組合，使可動(dòng)反射鏡在移動(dòng)相同距離的條件下，增加了微波由可動(dòng)反射系統(tǒng)引起的程差，提高邁克爾遜干涉系統(tǒng)的空間分辨率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)第一種實(shí)施例的示意圖；

圖2為第二種實(shí)施例的反射鏡示意圖。

圖中：1.入射微波、2.微波分束光柵、3.固定反射鏡、4.可動(dòng)直角反射鏡、5.可動(dòng)反射鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、6.微波接收天線、7.微波探測(cè)系統(tǒng)、8.第二固定反射鏡、9.可動(dòng)折面反射鏡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步進(jìn)行說明。

如圖1所示，本發(fā)明的微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)包括微波分束光柵2、固定反射鏡3、可動(dòng)直角反射鏡4、可動(dòng)反射鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5、微波探測(cè)系統(tǒng)7和第二固定反射鏡8。

微波分束光柵2與入射微波1的入射光路成45度設(shè)置。微波分束光柵2上方與入射光路垂直的方向設(shè)有固定反射鏡3。微波分束光柵2下方與入射光路垂直的方向設(shè)有微波探測(cè)系統(tǒng)7的微波接收天線6。微波分束光柵2右側(cè)沿入射光路的方向設(shè)有可動(dòng)直角反射鏡4。可動(dòng)直角反射鏡4的左側(cè)設(shè)有能將入射光沿原光路反射回去的第二固定反射鏡8。可動(dòng)直角反射鏡4的下側(cè)設(shè)有能帶動(dòng)可動(dòng)直角反射鏡4沿入射微波1的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)反射鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5。可動(dòng)直角反射鏡4由互成直角的兩個(gè)反射鏡組成。

入射微波1照射到呈45度設(shè)置的微波分束光柵2，微波分束光柵2將入射微波以透射和反射均分成兩路信號(hào)；其中反射的一路微波信號(hào)在第一固定反射鏡3反射，再透射過微波分束光柵2，進(jìn)入微波接收天線6；其中透射的一路微波信號(hào)在可動(dòng)直角反射鏡4上經(jīng)過兩次反射后到達(dá)第二固定反射鏡8，被第二固定反射鏡8反射后沿原光路反射至微波分束光柵2。經(jīng)過微波分束光柵2的反射，透射的 一路微波信號(hào)最終也進(jìn)入微波接收天線6。兩路經(jīng)過不同路程的微波信號(hào)在微波接收天線6合路，并被微波探測(cè)系統(tǒng)7測(cè)量。

可動(dòng)反射鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5帶動(dòng)可動(dòng)直角反射鏡4沿入射微波1的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩束微波程差發(fā)生變化，探測(cè)系統(tǒng)7測(cè)量因兩束微波程差變化引起的干涉條紋。因?yàn)橥干涞囊宦肺⒉ㄐ盘?hào)在可動(dòng)直角反射鏡4上經(jīng)過兩次反射，增加了光程，所以提高了微波段高分辨邁克爾遜干涉測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率。

在如圖2所示的實(shí)施例中，可動(dòng)直角反射鏡4替換為可動(dòng)折面反射鏡9?？蓜?dòng)折面反射鏡9由相互連接的3塊反射鏡組成，相鄰2塊反射鏡之間組成的夾角均為α。α可取大于135度，小于180度的角度，優(yōu)選165度。透射的一路微波信號(hào)依次經(jīng)過可動(dòng)折面反射鏡9的第一個(gè)反射鏡、第二固定反射鏡8、可動(dòng)折面反射鏡9的第二個(gè)反射鏡、第二固定反射鏡8、可動(dòng)折面反射鏡9的第三個(gè)反射鏡，并在可動(dòng)折面反射鏡9的第三個(gè)反射鏡上垂直反射回去，沿原光路返回。