准光系统中椭球面反射镜的设计

《准光系统中椭球面反射镜的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二部分微波毫米波天线与散射准光系统中椭球面反射镜的设计111211徐亮，汪玮，王宇峰，陈晓东，俞俊生，刘绍华12北京邮电大学，伦敦大学玛丽女王学院摘要：本文回顾了作为准光网络系统组件之一的椭球面反射镜的设计方法。分别描述了单反射镜和单光路、多光路情况下多椭球面反射镜设计的方法。给出了一个综合准光网络设计，并给出了此设计的计算机仿真验证结果。关键字：椭球面反射镜，准光网络系统，单光路设计，多光路设计。EllipsoidalReflectorDesignforQuasi-opticalnetwork111211LiangXu,WeiWang,Yufeng

2、Wang,XiaodongChen,JunshengYu,ShaohuaLiu1BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,P.R.China2QueenMary,UniversityofLondon,UnitedKingdomAbstract:Thispapergivesareviewonthedesignmethodsforellipsoidalreflectors,whicharethebuildingblocksofaQuasi-OpticalNetwork.Firstly,thesinglere

3、flectordesignmethodisgiven.Then,multi-reflectordesignswithonepathandmulti-patharepresented,respectively.Anintegratedquasi-opticalnetwork(QON)isdesignedandsimulatedtoverifythedesignmethodatlast.KeyWords:Ellipsoidalreflector,Quasi-OpticalNetwork,single-pathdesign,multi-pathdesign1

4、引言络系统中最常使用的椭圆反射镜，及其在各种不同情况下的设计方法。利用亚毫米波、毫米波辐射从太空研究地球大气满足近轴条件的椭球面反射镜可以产生一个二和海洋是准光网络系统最主要的应用之一。[1]与其次相位增量，从而使其可以用一个理想透镜来近似。他亚毫米波、毫米波系统相比，准光网络系统在很多我们可以计算椭球面反射镜对应的等效焦距f从而方面具有以下明显的优势：（1）低损耗特性，（2）可使之可以应用于傅立叶光学理论。f可以根据经过椭以处理多极化的能力，（3）拥有非常宽的带宽。同时，球面反射镜反射前后电磁波相位波前曲率半径的非它有很强的功率处理能力和控制能力，可

5、以同时处理连续性变化来求得：不同的波束而保持其各自独立的特征。[2]RRie2椭球面反射镜设计f=(1)RR+ie在准光网络系统中，与折射器件相比，反射器件其中，R是入射波在反射镜处球面相位波前对应i的明显优势在于没有吸收损耗，同时反射损耗很小以曲率半径，R是反射波在反射镜处球面相位波前对应e至于通常可以忽略。在很多对功率效率要求很高的情曲率半径。[3]况下，通常选择反射镜准光网络。本文将讨论准光网A.单反射镜设计无论对于一个特定的准光网络系统设计，还是对基金项目：于单个反射镜设计来说，设计所要达到的最终要求之不符合本模板要求的论文将不予审稿。一就是获

6、得特定的输出波束波腰w，同时，系统入电子邮箱：xbright@126.com。0out5592007年全国微波毫米波会议论文集射波束波腰w的选取常常取决于其对喇叭馈源的匹w0in的比值来定义系统放大率：M=0out。w配。因此，仍需要设计人员确定的参数有：反射镜入0in当M=1时，射、出射波束之间的夹角q，以及入射距离d。对in21+(/)dzfz=inc(4.a)于椭球面反射镜来说，有一个简单却很有用的结论是c2/dzincRR=，RR=时达到匹配，如图一所示。这意味着i1e2当M¹1时，有：当入射波在反射镜处球面相位波前对应曲率半径Riddinin

7、-20.5(4.b)f=zNc()[1±(1-+[1()])]与入射点（椭球面反射镜光心）和椭球面反射镜所在Nzzcc-2其中NM=-1。椭球的几何焦点F之间距离R相等，同时R与椭球11e出射距离为：面反射镜光心和椭球另一个几何焦点F之间的距离2dfin/1-R2也相等时，入射波束与出射波束匹配。[3]dout=+×ff222(5)(d/f-+1)/zfinc笛卡儿坐标系下的椭球面的方程为：222xyz++=1(6)22baRR+220.5其中，a=12，离心率(R12+-R2RR12cos)q，e=2RR+12222c=×ea，bac=-。通过以上各

8、方程，可以计算得到椭球面反射镜所对应椭球及其等效焦距。图一椭球面反射镜几何结构通过以上讨论，我