Time-Domain Analysis of a Rectangular Reflector Antenna

Rectangular reflector antennas have motivated the time-domain analysis of electromagnetic scattering problems. The asymptotic time domain physical-optics (TDPO) is applied to the analysis of a rectangular reflector illuminated by a Gaussian-impulse. The effects of time-delayed mutual coupling between points on the surface will be ignored as a result of utilizing the TDPO method for determining the equivalent surface-current density on the reflector. Finally, in this work the scattered signals at the specular reflection point, at the edges, and at the corners can be clearly distinguished.

自由曲面LED路灯反射器设计

针对LED路灯反射器设计中存在的中心光强较强、两边渐弱、均匀度不高等问题提出了一种新的"V型结构"光学反射器,该结构的反射器将每一个路灯覆盖的照明区域等分成两部分。由能量守恒原理建立起LED光源出射光线的角度与照明平面上的坐标的对应关系,根据对应关系计算反射器自由曲面上的点坐标,通过建模软件把诸多点拟合成曲面实体,将实体导入光学软件进行照明仿真。结果表明:该路灯反射器的照度均匀度达到77.85%,可在目标路面上形成照度均匀的矩形光斑。

塔式太阳能电站聚光镜场的土地利用率研究

塔式太阳能热发电站的聚光镜场大多是由按一定规律排列的矩形定日镜组成,在相邻定日镜间无机械碰撞的情况下,聚光镜场的最大土地利用率仅为58%。文章提出了选用规则交错排列的聚光镜场布置方案,建立不同形状定日镜的土地利用模型,并计算出不同情况下的最大土地利用率。通过仿真得出,矩形定日镜和六边形定日镜在一定长宽比时可获得最大土地利用率,其中六边形定日镜的土地利用率最高,约为100%。

空间遥感器长条形反射镜背部支撑技术

从反射镜及其支撑结构的材料选择、反射镜的轻量化设计以及支撑结构设计三个方面对某空间遥感器长条形反射镜进行了详细的设计。反射镜采用底面开口、三角形加强筋的轻量化形式和背部6点柔性支撑结构。通过有限元分析确定了柔性支撑结构的参数。最后通过力学环境试验测试了反射镜组件模拟件的力学特性。结果表明,该结构满足设计要求。

LED路灯的光学系统研究与设计

随着大功率LED光源和照明技术的发展,LED已经广泛的应用于照明领域,这也给灯具的配光设计带来了新的挑战。本文从LED光源应用于道路照明的实际要求出发,对LED路灯的光学系统和灯具的配光要求进行了研究,设计出了一种混合型反射罩光学结构,同时调整每列光源的偏转角度,并通过光学仿真软件进行了仿真,从而达到路灯照明所要求的均匀矩形配光。

面光源矩形匀光照明反射器数学建模分析

通常反射器照明器件结构对面光源出射光线难以有效控制,用透镜又存在不可避免的色散问题。采用面光源置于反射器杯口,出光面背对目标面的结构,提出一种分点、分区控制光线的自由曲面反射器的设计方法。利用有限元法划分面光源,将微面光源视为点光源,根据矩形匀光照明配光条件,建立面光源与目标面的能量对应关系。根据微分几何理论和Snell定律,建立反射器的数学模型,只要给定参数,无需进行反馈优化,即可用Matlab软件给出自由曲面反射器的数值解。以台灯照明为例,用光学设计软件对其性能进行了模拟应用分析,结果表明,在有效照明区域内均匀度可达到80%以上,光能利用率达到90%。

大型矩形反射镜支撑结构设计

大口径大温差环境下的长条形反射镜沿用传统支撑方案难以满足高结构刚度和高热稳定性,而由于其结构的不对称性,一些广泛用于圆形主反射镜中的支撑方式又难以展开,针对该问题本文提出了一种球铰bipod热稳定结构有效提高了反射镜在自重和热载荷作用下的面形精度。文中对该结构的模态进行了理论分析并得出了解析解,对支撑结构的优化布置以提高组件的刚度起到有效的预测与指导作用。通过结构参数与支撑结构布置的优化,很好的满足了该长条形反射镜组件的高刚度、高热稳定性要求。

大型矩形准直镜柔性支撑系统的多目标优化设计和稳定性分析

针对极大望远镜矩形准直镜设计了一种新型柔性支撑系统,即由6根空心圆柱杆为支撑主体的侧面支撑结构。利用多目标优化算法对柔性支撑系统的结构参数和位置参数进行优化设计,并对优化后的柔性支撑系统进行稳定性研究。优化后的准直镜柔性支撑系统在自重条件下镜面最大PV值为168.23 nm,RMS值为30.306 nm,质量为229.21 kg,满足设计要求。当环境温度变化范围在20℃~23.7℃内,不会对准直镜性能产生影响;此外,地面随机振动不会影响准直镜工作性能和破坏支撑结构。研究结果表明:准直镜柔性支撑机构的多目标优化设计全面考虑了准直镜柔性机构形状参数、机构安全可靠性和光学面形形变等多学科之间耦合问题,设计者可按需选择全局范围内最满意的最优解,这将大幅度降低开发成本和周期。

卫星阵馈反射面天线馈元排列形式的比较

为了减小卫星阵馈反射面天线的体积和重量,通常希望天线具有尽可能少的馈元,为此提出了通过采用合适的馈元排列形式的方法来减小馈元的数量。利用频域方向性相乘原理,证明了正六边形网格阵相对于正四边形网格阵可以在赋形精度不变的条件下使馈元的数量减少13.4%,或在馈元数量不变的条件下有效地提高天线的赋形性能。仿真结果验证了以上结论的有效性和正确性。

基于微分几何的矩形照度分布自由曲面反射器设计

在LED照明应用中为实现矩形均匀照度分布要求,提出了一种基于一阶线性偏微分方程的自由曲面反射器设计方法。基于微分几何理论和折射定律描述了光线与自由曲面的相互作用。根据LED光源特性建立了朗伯光源与矩形被照面之间的能量拓扑关系,推导了自由曲面反射器的一阶线性偏微分方程和边界条件。分别使用Runge-Kutta法和有限差分法对边界条件和偏微分方程进行数值计算,并对计算结果进行光线追迹仿真。仿真结果表明自由曲面反射器光通利用率达到了94%,矩形被照面横向照度均匀度达到了0.9,纵向照度均匀度达到了0.8。程序计算时间少于1s。

实现均匀照明的自由曲面反射器

通过单个自由曲面反射器的反射,令光源发出的能量重新分布,在特定照明面上实现所需照明,从而简化了投影设备中的照明系统,使设备的进一步小型化成为可能。根据给出的光源辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布,可得到一组偏微分方程,数值差分求解直接得到自由曲面反射器。光源采用发光面积1 mm×1 mm朗伯体发光的LED,视角为120°,照明面为4:3的均匀矩形光斑。设计了两种自由曲面反射器,并用软件对得到的曲面进行了照明模拟,模拟得到的照明均匀性接近90%。两种反射器在光轴方向上的投影尺寸均小于25 mm,垂直光轴方向上投影长度均小于22 mm,照明系统总长均小于40 mm,结构紧凑,适用于小型LED投影设备。

InSAR双向矩形角反射器阵列形变监测精度评估与验证

在时间序列合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)形变监测研究中,常规三角反射器越来越多地被用作点目标,但在升降轨观测场景下无法同时满足获取多角度形变信息的要求,需要针对特定数据类型量身定制满足监测需求的角反射器。构建了一套角反射器设计和精度验证方案,根据X波段雷达卫星拍摄特点设计了同时满足升降轨监测场景双向可调节矩形角反射器,并将其布设在监测区公路边坡上,通过人工模拟二维形变场验证时间序列InSAR对双向矩形角反射器的探测精度。实验结果表明,在有效消除像素点旁瓣效应的情况下,所设计的双向矩形角反射器后向散射信息最强像素点被识别;精确计算出在2018-05-13—2018-05-24期间,有2个角反射器发生了移动,形变探测的中误差为0.6 mm。时间序列InSAR对设计的双向矩形角反射器形变具有很高的敏感度。