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基于里德伯原子的微波电场传感因其固有优势（如绝对校准、宽带可操作性和与室温器件的兼容性）而日益受到关注。限制灵敏度的关键瓶颈在于里德伯原子与入射微波场之间的低效耦合，尤其是在探测自由空间中传播的微弱信号时。本文提出并通过实验验证了一种方案，该方案将喇叭天线与谐振微波腔集成，以显著改善S波段自由空间信号接收中的耦合效率。在铯蒸汽池中采用双光子激发方案，该团队系统地表征了三种配置下的传感性能：裸池、直接腔注入以及腔体与喇叭天线耦合（该天线可捕获1米距离内的自由空间微波信号）。在天线耦合腔配置中，该工作在接收天线处实现了2.33 nV/cm/\(\sqrt{\text{Hz}}\) 的最佳灵敏度，与优化后的裸蒸汽池配置相比，性能提升了约17.9 dB。该研究的发现为提升里德伯原子传感器的灵敏度提供了一条实用且有效的途径，有助于推动其在必须可靠测量微弱自由空间电场的实际微波计量和无线通信应用中的采用。