雷达、无线通信等电子设备主要依靠电磁波传递信息，电磁波的主要传输介质是地球上空大气。而大气的折射率在空间和时间上是不均匀的，这必将对电磁波的传播产生一定的影响，如折射效应会使电磁波的传播速度小于光速，传播射线发生弯曲，当弯曲达到一定的程度时，就会产生大气波导传播效应，进而影响雷达的测量精度和探测与通信的作用距离。因此，对利用电磁波空间传播的电子系统，必须考虑大气折射效应的影响。　　 在船舰电子测量系统中，目前研究的热点之一就是采用大气波导效应来实现雷达的超视距探测和超视距通信。要实现雷达的超视距探测和超视距通信，就要对大气折射率进行精确的测量。对大气折射率的精确测量还可以提高大气折射修正的精度。因为大气折射率是大气温度、湿度和气压的函数。因此，目前一般都是通过测量空中大气的温度、湿度和气压来计算大气折射率。由于常规气敏传感器的测量精度所限和公式本身的误差，无法实现折射率的精确测量。　　 鉴于常规气敏传感器无法实现大气折射率精确测量现状，根据微波谐振器的谐振频率随充入介质不同而变化的原理和谐振频率变化与大气折射率的关系式，设计了可在线精确测量大气折射率的传感器——高Q微波谐振腔。为了保证传感器的测量精度，在谐振腔的工作频率选择上，选择对气体变化十分敏感的X波段作为谐振腔的工作频率，并根据工作方框图计算出谐振腔的尺寸。为了保证从谐振腔中取出由于气体介质的变化而引起的谐振频率的变化，利用耦合原理对谐振腔的耦合孔的大小和方位进行了精确的设计。为使大气顺利通过谐振腔，并保证最小的电磁泄漏，对谐振腔的通风口的大小和形状以及厚度进行了精确的设计。对谐振腔的材料选取，采用导电性能比较好的铜作为主要加工材料，为保证测量精度在谐振腔内部进行镀银。为了谐振腔的实际应用，对加工工艺和谐振腔的调谐方面也进行了优化设计。仿真和实验证明，所设计的传感器具有测量精度高、反应速度快等优点，可满足大气波导测量和提高折射误差修正精度对大气折射率测量精度的要求。