赋形反射面天线的约束多目标优化设计研究

赋形反射面天线通常使用单目标优化算法进行设计,当期望波束特性具有多个相互冲突的目标和约束限制时,将无法确保输出最优解.为此,提出了该类天线的约束多目标优化方法 .基于有希望区域优化和自适应约束位移密度估计的思想,设计一种新型双种群协同进化约束多目标优化算法DPBE,在基准测试套件与其他3种主流算法的对比表明,该算法具备更强的全局寻优性与稳定性.将该算法应用于19~21 GHz单偏置抛物反射面天线的平顶波束赋形中,并与单目标优化算法IWO和多目标优化算法NSGA-II-DE在同型初始天线的不同优化模型下进行了性能对比,发现所提方法能在单次运行中满足所有约束条件并取得最佳结果 .

重力作用下平面反射镜变形研究

应用有限元方法对干涉仪的装配前后的平面反射镜进行了静力学分析,对其在重力作用下水平和垂直放置时进行了分析,通过计算镜面变形的PV值和RMS值来评价是否超差及固定反射镜的结构是否合理 并通过Zernike多项式拟合进行了数据处理,分解出了引起的像差成分,并相应地提出了提高像质的措施.

水平式两轴转台中库德光路的快速装调

为实现对水平式两轴转台中库德光路的快速高精度装调,建立了自准直平行光管与平面反射镜相组合的自准直装调和检测系统。介绍了水平式两轴转台中库德光路的组成和工作原理,根据光学自准直原理给出了库德光路的装调和检测方法;结合库德光路的特点推导出基于坐标变换的库德镜辅助装调模型,进而实现了库德光路的快速装调。最后,对装调好的库德光路进行了随经轴和纬轴转动的误差检测,得出两轴转台工作过程中库德光路的实际晃动误差。结果表明,通过装调的库德光路晃动误差仅为5.2″,满足设计指标要求的8″。该装调技术不仅适用于库德光路也可对其它的反射镜装调提供一定的借鉴和参考。

带有平面反射板的全玻璃真空集热管表面能流分析

用解析方法对带平面反射板的单根太阳真空集热管表面辐射流分布进行了分析,并得出了相应的结果。太阳直射辐射和散射辐射直接或通过反光板间接散布在真空管吸热体表面。为能更清楚地理解辐射的物理过程,对不同辐射成分,不同反射方式分别进行了分析计算。

C+L波段高平坦度光纤光源的研究

研究并设计了一种双程双向C+L波段高平坦度光纤光源,以两个980nm半导体激光器为抽运源,使用双向泵浦的方法对掺铒光纤进行泵浦,再由光纤反射镜反射之后,得到了C+L波段的自发放大辐射谱。通过调整980nm半导体激光器的输出功率和掺铒光纤的长度,得到在1525~1600nm的范围内,在不添加任何增益平坦滤波器的情况下,自发放大辐射谱的平坦度达到2dB,总的输出功率达到15.58mW的宽带光。

关于地平式反射望远镜的CCD平场(英文)

现有标准设计的反光望远镜在拍摄CCD平场时,绝大多数都受残留散射光的影响.但是赤道式与地平式反光镜所受影响是不同的.在赤道式上做时间序列较差测光时,只要待测星永远位于CCD的固定像元上,不太准确的CCD平场也能得到高精度的测光结果.当需要0.1%～0.3%精度的平场时,则可以采用夜天平场.地平式的特点是,它的CCD相机必须置于旋转器上,在跟踪天体时不停地旋转,以抵消地球自转的影响.上述用于赤道式的方法失效,因此,在CCD平场时,消除散射光的影响比赤道式更为重要.一个典型的地平式反光镜的例子是NAOC兴隆天文台的EOS 1米镜.虽然该台已附加了防散射光的装置,但是对所有B、V、R、I滤光片,在不同旋转器位置拍摄的CCD平场,仍然有2%～3%的差别(主要是梯度).该文给出了改进的建议,必须满足下面两个条件:C_(ij)=C(r);旋转器的中心与反光镜的光学中心重合.此问题的解决对所有地平式反光望远镜都有普遍意义.

带平面反射板的真空集热管表面能流分布

采用几何解析的方法，对带平面反射板的真空集热管的圆周方向能流分布进行分析。根据太阳辐射晴天模型计算理论太阳辐射值，运用MatLab编程计算得出上海地区的常规安装条件下，在不同入射角时真空集热管的能流分布。通过结果分析可知，接收太阳能的主要时间段是8：40—15：20。集热管的管间距对太阳能得热有较为明显的影响，一般1．5～2．0倍管外径较为合适。尽管平面反射板使真空集热管的得热量增大15％～36％，但是否会增强真空集热管的换热效果还有待通过模拟和实验进行证实。

扁平显像管的研究

提出了在扁平显像管内用非调制单电压反射极来实现水平线性偏转的设计 ,它具有引出线少、结构简单、易于光栅校正等优点 ;介绍了水平扫描线性公式并用CAD来设计反射极 ;制造了多个实验管 。

宽频带平板反射器阵列天线分析与设计

采用表面电流有间隙馈电的Hall啨n积分方程分析了大直径振子的驻波特性,对限制平板反射器阵列天线工作带宽的主要因素进行了研究,探讨了展宽天线带宽的基本方法和途径;以大直径振子为单元设计了一副八单元平板反射器阵列天线,在一个倍频程内,驻波比小于1.5,增益可达18dBi,带内起伏小于2dB,具有较好的方向性,在工程实践中具有广阔的应用前景。

反射板对太阳能集热器能量收益的影响

依据T.L.Jordon提出的晴天辐射模型,借助于数学中的方向数概念,提出了反射板集热器系统的数学模型。计算结果表明,在我国大部分地域内(北纬30°～50°),平板型太阳能集热器加设上、下平面反射板,可以取得较明显的增益效果;可以较大程度地延长非过冬型集热器的运行期;在经济上是合算的。

基于反射阵技术的平面型副反射面设计方法

提出一种基于反射阵技术的平面型副反射面设计方法。根据双反射面天线的焦点变换关系,得到了平面型副反射面的相位补偿规律。采用开口环形单元设计了一种平面型副反射面,将初级馈源±20°的入射波束转化为照射角为±35°的散射波束。仿真对比了散射波束照射天线主面的口径效率。采用所设计的平面型副反射面,天线口径效率达到61.14%,与金属副面64.02%的口径效率相差无几。平面型副反射面采用印制板工艺制作,具有精度高和成本低的技术优势。

平端面反射级联喇曼光纤激光器仿真分析

级联喇曼光纤激光器需要多对对应于各级喇曼斯托克斯波长的光纤布喇格光栅(FBG)来构成腔体结构,这种腔体结构需要定制,成本很高。提出了一种基于普通单模光纤的级联喇曼光纤激光器设计方案,利用单模光纤两端的端面反射形成激光器腔体。对该类激光器进行了数值仿真研究,建立了基于耦合方程的理论模型,并对激光器的功率分布、阈值和输出效率进行详细的分析。

一种宽频带低副瓣阵列天线的工程应用研究

研制了一种宽频带低副瓣平板反射器阵列天线,该天线由12个阵元组成,通过优化设计反射器和宽带振子单元,采用工程上易于实现的硬同轴线结构功率分配器获得了三角形分布不等幅馈电网络,使其在很宽的频带内获得了低副瓣特性,相对工作带宽达到51.16%以上。实测结果表明,频带内天线的电压驻波比小于2,增益达到15～17 dBi且副瓣电平低于-20 dB,在保证增益和良好阻抗匹配的条件下获得了低副瓣和宽频带性能,满足了某通信系统的工程设计要求,具有很好的推广应用前景。

交会对接光学成像敏感器反射镜组件微应力装配技术

为了实现交会对接光学成像敏感器的功能、性能,其金属反射镜组件对面形精度和指向精度要求较高.金属反射镜组件在加工和装配过程中会产生装配应力,导致反射镜的面形和指向精度发生变化.在改进装调流程的基础上,首先通过仿真分析确定了反射镜安装螺钉的拧紧力矩;其次,优化了反射镜支架和反射镜安装面的平面度公差,从0.008 mm提高到0.002 mm;选用柔性材料制作过定位尺寸链的零件,对比了改进前后的反射镜指向变化和装配应力,改进后大幅减小,保证了反射镜精度指标要求.反射镜组件在装配到整机后面形和指向精度变化较小,反射镜面形达到PV≤0.2λ,RMS≤0.06λ(原方法数据PV≤0.8λ,RMS≤0.13λ),反射镜力学和热学环境实验前后反射镜指向变化由≤2′,提高到≤1′,保证了敏感器的测量精度.

旋转偏馈反射面天线的赋形设计

通过对抛物面赋形,设计了一种馈源固定不动、反射面俯仰方向可旋转扫描0°~10°,增益平坦度优于0.5dB的偏馈反射面天线。首先,选取抛物面上采样点作为初始数据点,进行三次样条函数插值构成初始反射面;其次,利用Matlab的Fminunc函数对插值数据点进行调整,采用几何光学法计算射线平均光程差,并用其方差最小实现优化,确定赋形反射面的形状;最后,通过电磁仿真软件计算验证了赋形天线的电性能指标。设计的反射面天线系统工作频率为9.7GHz,反射面焦距为6.8m、口径为5m、偏置高度为0.2m,馈源为20dB标准增益喇叭。计算结果显示,赋形后天线增益平坦度由1.07dB优化到0.46dB。

多模反射面天线理论与技术研究

在卫星星座跟踪、远距离微波能传输等需要构建大功率均匀场的领域,都需要具有平顶波束的高增益反射面天线。受多模和混合模喇叭天线的启发,文中创新性地在反射面天线设计中引入了多模的理念。首先提出了双模反射面的思路,即在标准抛物面天线的最大辐射方向上引入相位差为180°的反相模式场,由两种模式合成平顶波束。然后,将双模的理念推广开来,总结出多模反射面天线的一般理论,即由反射面的不同区域激励多种模式的信号,合成期望的赋形方向图。文中还详细介绍了多模反射面天线的多种结构形式、模态变化和实现方式,并依此理论成功设计了具有平顶方向图的C波段高增益反射面天线,为传统反射面天线的发展与应用提供了新的理论与技术支持。

一种基于MEMS反射镜的平视显示器

MEMS反射镜由1mm的反射镜板和四个静电斥力致动器构成.MEMS反射镜使用表面微加工工艺PolyMUMPs制造而成, 包括四个致动器的MEMS反射镜的整体尺寸是3.5mm×3.5mm, 体积非常小.每个执行器可以通过改变施加的电压单独控制.在操作中, 改变一个或两个执行器的电压会使镜片朝所需的方向倾斜.