毫米波準光功率合成技術(shù)研究與樣機研制.pdf

1、本文對一類基于標量衍射理論所設(shè)計的，適用于短毫米波至太赫茲頻段的準光功率合成方案進行了系統(tǒng)性的研究。深入研究了該類準光功率合成系統(tǒng)的仿真算法、優(yōu)化設(shè)計算法，全面對比了已有的準光功率合成方案的優(yōu)缺點，并在此基礎(chǔ)上提出了新的系統(tǒng)形式和改進的設(shè)計方案。已基本設(shè)計完成準光功率合成系統(tǒng)樣機，并設(shè)計完成了集成本文研究成果的“混合并行優(yōu)化系統(tǒng)”、“準光功率合成設(shè)計系統(tǒng)”兩款軟件。
　　本論文主要工作及創(chuàng)新點為:
　　1.針對準光功率合成系

2、統(tǒng)設(shè)計中難度最大的優(yōu)化問題，對梯度優(yōu)化算法、直接優(yōu)化算法、空間映射等常用的電磁優(yōu)化算法進行了對比研究，設(shè)計完成了可通過多機并行方式加速的“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光功率合成方案的理論依據(jù)及不同算法的計算方法，分析了各方案的特點及應(yīng)用場景，提出了一種近場傅立葉光柵設(shè)計方法，并設(shè)計完成了準光功率合成系統(tǒng)設(shè)計軟件。
　　3.提出了曲面樣條插值方法結(jié)合解析梯度進行賦形反射面優(yōu)化的設(shè)

3、計方案，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)計流程中的濾波步驟，優(yōu)化設(shè)計結(jié)果可直接用于加工。
　　4.提出結(jié)構(gòu)更緊湊的近場單賦形反射面系統(tǒng)形式，并通過本文所提出的近場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。
　　5.設(shè)計了雙反射面、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和基于時域有限差分法的商業(yè)軟件驗證了仿真