毫米波準(zhǔn)光功率合成技術(shù)研究與樣機(jī)研制.pdf

1、本文對(duì)一類基于標(biāo)量衍射理論所設(shè)計(jì)的，適用于短毫米波至太赫茲頻段的準(zhǔn)光功率合成方案進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究。深入研究了該類準(zhǔn)光功率合成系統(tǒng)的仿真算法、優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，全面對(duì)比了已有的準(zhǔn)光功率合成方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提出了新的系統(tǒng)形式和改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案。已基本設(shè)計(jì)完成準(zhǔn)光功率合成系統(tǒng)樣機(jī)，并設(shè)計(jì)完成了集成本文研究成果的“混合并行優(yōu)化系統(tǒng)”、“準(zhǔn)光功率合成設(shè)計(jì)系統(tǒng)”兩款軟件。
　　本論文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)為:
　　1.針對(duì)準(zhǔn)光功率合成系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)中難度最大的優(yōu)化問題，對(duì)梯度優(yōu)化算法、直接優(yōu)化算法、空間映射等常用的電磁優(yōu)化算法進(jìn)行了對(duì)比研究，設(shè)計(jì)完成了可通過多機(jī)并行方式加速的“混合并行優(yōu)化系統(tǒng)”軟件。
　　2.系統(tǒng)地總結(jié)了泰伯柵、傅立葉柵和賦形反射面準(zhǔn)光功率合成方案的理論依據(jù)及不同算法的計(jì)算方法，分析了各方案的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景，提出了一種近場(chǎng)傅立葉光柵設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)完成了準(zhǔn)光功率合成系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。
　　3.提出了曲面樣條插值方法結(jié)合解析梯度進(jìn)行賦形反射面優(yōu)化的設(shè)

3、計(jì)方案，使優(yōu)化變量數(shù)目大大降低，更易于得到理想的優(yōu)化效果；此外，樣條插值方法也保證了曲面的平滑度，避免了原設(shè)計(jì)流程中的濾波步驟，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果可直接用于加工。
　　4.提出結(jié)構(gòu)更緊湊的近場(chǎng)單賦形反射面系統(tǒng)形式，并通過本文所提出的近場(chǎng)光柵投影法完成了單反射面功率分配/合成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　5.設(shè)計(jì)了雙反射面、單反射面功率分配/合成電路，基于單反射面賦形反射面衛(wèi)星天線，并通過基于物理光學(xué)和基于時(shí)域有限差分法的商業(yè)軟件驗(yàn)證了仿真