射电天文中焦面阵或多波束馈源的应用

焦面阵技术或者多波束馈源系统已经日益广泛地应用于现代射电望远镜，因为它可以充分地利用同一射电望远镜反射面所能提供的信息，在观测比射电望远镜方向瓣大得多的展源时数倍乃至数十倍地提高观测的速度；当存在大气层或电离层的起伏或不均匀影响观测成像质量时，可消除这种影响，提高观测质量；利用焦面阵各单个馈源接收到的信息的互相关，则可以实时监控射电望远镜的反射面、二次反射面、指向精度，从而降低地面上大射电望远镜或空间射电望远镜的精度要求和造价。目前焦面阵己经愈来愈广泛地配置在毫米波射电望远镜和大型射电望远镜的主要波段。对此作了一个较新和全面的评述，对焦面阵应用中的限制，包括相位误差的限制和性能价格比的考虑和可能的前景作了简要的介绍。还分析了在计划中的大型主动球反射面射电望远镜（即ＦＡＳＴ）上，配置焦面阵的相应限制、问题和难点，提出了初步的建议，并给出经中英双方讨论后初步拟定的ＦＡＳＴ频段、波束及低噪声放大器的配置。

射电天文望远镜的焦面阵设计

为使射电天文望远镜的视场得到扩大,分析望远镜的视场时对天线的反射面提出共形网格剖分法,对物理光学法的常规计算方法进行了改进,使计算精度得到提高,且剖分网格少.采用改进的算法计算了WSRT望远镜的焦面场,并根据计算结果设计了WSRT望远镜的致密焦面阵结构;用共轭匹配法对阵列单元加权、计算相应的远场方向图,并与采用单个馈源时的远场方向图作比较.结果表明采用致密焦面阵能扩大视场并保证视场连续,增益也得到提高.

用于毫米波焦面阵成像的小F数透镜焦区矢量衍射场分析

采用射线追迹法和Stratton Chu衍射积分公式研究透镜像空间的矢量衍射场 ,说明了决定衍射场分布样式的口径场相位分布的确定方法 ,对双曲面透镜给出了不同入射倾角时的焦区场功率分布 ,计算结果与实验吻合 .并考察了焦区场的矢量特性 ,计算与实验在毫米波频段完成 .

W波段焦面阵成像Teflon衍射微透镜阵列研究

提出并设计了一种应用于W波段焦面阵成像的新型二元Teflon衍射微透镜阵列。新型衍射微透镜阵列仅有两个台阶,与传统折射微透镜阵列相比,大幅度地降低了加工制作的难度。用几何光学、物理光学及FDTD相结合的混合数值方法分析计算了物镜焦区场与微透镜阵列的耦合特性,混合数值分析方法的正确性通过相关实验得到了验证。研究表明,衍射微透镜阵列可具有良好的成像性能。

用于毫米波焦面阵成像系统的扩展半球介质透镜

毫米波成像是近年来毫米波领域的一个研究热点 ,而焦面阵成像因其具有实时成像的优点更加受到重视。文中分析可用于焦面阵成像的扩展半球介质透镜。这种焦面阵成像结构将集成天线阵贴附在透镜背面接收透镜聚焦的功率 ,消除了集成天线工作在毫米波频段时存在的表面波对天线性能的影响 ,具有尺寸紧凑、损耗小的特点。采用Stratton -Chu公式和射线追迹分析了电磁波入射到扩展半球透镜上时在其背面的场分布 ,即透镜的焦区场分布 ,以获得透镜用于焦面阵成像时的性能。为验证分析方法的正确性 ,对平面波垂直入射和会聚高斯束入射两种情形进行了实验验证 ,实验结果与理论分析吻合较好。该透镜天线还可用来消除常规集成毫米波系统中抛物面天线与集成前端之间的过渡 ,以降低损耗 ,改善系统性能 ,也可用于与准光系统的连接或耦合。该文结果将对上述应用提供理论指导。

毫米波焦面阵成像视场扩大分析

本文研究平面波倾斜入射在小F数毫米波焦面阵成像系统上衍射斑像差减小即视场扩大问题 .采用射线追迹方法计算不同透镜剖面成像系统焦面上的点列图 ,对商用介质材料透镜通过优化剖面形状来减小像差从而获得视场扩大的效果 .采用结合射线追迹和衍射积分的矢量孔径场法计算了透镜焦面上的衍射场分布 ,与实验结果做了比较 。

用于毫米波焦面成像阵的介质加载波导阵元分析

分析了有望用于毫米波成像焦面阵的介质加载波导阵元 .采用时域有限差分法 (FDTD)计算输入特性 ,优化了输入基本匹配时的结构尺寸参数 .

面阵焦平面静态地平仪

地平仪按照工作方式可以分为动态和静态两种地平仪. 静态地平仪的工作方式类似于人的眼睛,它是典型的焦平面技术的应用;它将多个探测元放在光学系统焦平面上,通过对投影在焦平面上的地球红外辐射图像的响应计算地球方位.和动态地平仪比较,静态地平仪在功耗、重量、外型尺寸方面保持绝对优势;同时因为静态地平仪没有转动部件,不存在电机的不稳定性对精度的影响,且可靠性比动态地平仪高.

面列阵焦平面探测器的多点定标非均匀性校正算法及其实现

面列阵焦平面探测器的非均匀性校正技术是国内外正在探索中的一项关键技术。文章首先介绍了探测器非均匀性产生的原因及现在被普遍采用的非均匀性校正方法;重点讨论了两点、多点温度定标法的算法推导及其软硬件实现方法。

基于扫描面阵的红外预警系统及其探测性能分析

目前红外搜索跟踪(IRST)系统普遍采用红外焦平面传感器,线阵FPA使系统达到了更高的灵敏度和分辨率。然而由于线阵FPA扫描系统的固有限制,IRST系统不能实现任意方位的潜在目标跟踪,而采用面阵FPA的IRST系统可以较好的解决这些问题,但帧积分时间内探测器的扫描运动使图像存在严重的拖尾,给目标探测带来了影响。介绍了一种基于面阵FPA的全方位红外预警系统设计,并对采用线阵和面阵FPA探测器的系统性能进行了对比分析。提出通过目标能量累积技术弥补目标拖尾对面阵FPA扫描系统探测性能的影响,实验验证了能量累积技术可以使面阵IRST达到接近线阵IRST的探测距离,同时具有更低的虚警率。

电磁带隙微带天线馈源阵设计

针对阵列天线在大反射面馈电中的应用,设计一种基于电磁带隙(EBG)结构的馈源阵列。在深入研究EBG结构带隙特性的基础上,制作一个基于EBG结构的六边形7元微带天线阵,并对其性能进行了实测和分析。结果表明:EBG结构可以有效抑制天线阵元之间的互耦,改善天线匹配及圆极化特性;基于EBG结构的六边形馈源阵列较无EBG结构性能有较大提高,适用作反射面天线的焦平面馈电阵。

面阵焦平面探测器扫描图像模糊的退化模型及复原

提出并验证面阵探测器扫描图像退化模型的点扩展函数,并运用该点扩展函数对扫描模糊图像进行复原。

毫米波近场成像技术综述

介绍了用于探测人体隐蔽物体的毫米波焦面阵成像系统及毫米波全息成像系统;简述了利用合成孔径原理提高系统分辨率的毫米波全息成像系统的基本原理;着重分析了毫米波焦面阵成像系统的天线近场聚焦特性、空间分辨率计算、系统采样间隔选择、物体辐射特性等关键技术。该系统在探测人体隐蔽物体方面具有广阔的应用前景。

缝隙环天线耦合的微热辐射计技术研究

对线耦合的微热辐射计进行了研究。通过深入分析微热辐射计原理,结合缝隙环天线的辐射特性,设计了缝隙环天线耦合的微热辐射计,其理论分析与仿真结果一致。