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双模仿真关键技术分析与设计

作　者: 曲兆俊
导　师: 许士文
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 红外/毫米波双模仿真波束组合器基质材料准直光学系统光学设计
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

红外/毫米波双模复合制导技术被认为是最有发展前景的制导技术,它实现了光电互补,从而克服了各自的不足,又综合利用了二者的优点。红外/毫米波双模制导技术的出现,特别是红外/毫米波共孔径导引头的出现之后,需要开发一种与之相应的仿真测试工具,而支持系统开发的最重要技术就是半实物仿真。与单模仿真的情况相比,双模仿真必须能够同时向双模共孔径导引头提供毫米波和红外场景,因此红外/毫米波双模半实物仿真被认为是最具有挑战性的。目前欧美等国都在积极进行双模半实物仿真技术的研究,并取得了很大进展。我国目前处于起步阶段,仍需在关键技术进行研究和突破。基于双模仿真的需要,对双模仿真的两个关键技术——二色波束组合器以及红外动态场景投射系统进行分析和设计。根据双模仿真的需要,给出了双模仿真系统的总体结构。重点对两个关键子系统进行分析。对于波束组合器,分析并确定了一个合理的结构形式。论述了波束组合器的工作原理,并给出主要技术指标要求。对于红外场景投射系统,分析了基于电阻阵列的红外投射器的主要技术指标,讨论了双模仿真对准直光学系统的特殊要求,最后给出准直光学系统的设计指标。波束组合器对毫米波信号的影响是双模仿真中首先考虑的问题,本论文从理论上分析了波束组合器对毫米波信号的畸变作用,给出了分析方法。波束组合器基质材料的属性直接关系到波束组合器的各项指标,为此研究了基质材料选择的依据,包括毫米波透过率、插入相位延迟、基质材料尺寸、镀膜等因素。确定了基质材料,并对材料厚度进行了优化。最后完成了红外准直光学系统的设计。针对给定的技术指标,讨论了该系统的设计难点,分析和确定了光学系统的结构形式,选择了合适的光学材料,给出了设计结果并对像质进行了评价,最后对光学系统进行了公差分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景与研究意义  9-11
  1.2 双模半实物仿真国内外发展现状  11-18
    1.2.1 国外发展现状  11-18
    1.2.2 国内发展现状  18
  1.3 主要研究内容  18-20
第2章 IR/MMW双模仿真系统总体分析  20-34
  2.1 IR/MMW双模仿真系统的组成  20-21
  2.2 毫米波信号生成系统  21-22
  2.3 二色波束组合器  22-27
    2.3.1 二色波束组合器的结构形式  22-25
    2.3.2 二色波束组合器的性能参数  25-27
  2.4 动态红外场景投射系统(DIRSP)  27-33
    2.4.1 基于电阻阵列动态红外场景投射器(DIRSP)性能参数  28-31
    2.4.2 准直光学系统  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第3章二色波束组合器关键技术分析  34-55
  3.1 双模仿真系统中的电磁畸变分析  34-38
    3.1.1 单脉冲雷达  34
    3.1.2 波束组合器引起的毫米波电磁畸变  34-38
  3.2 波束组合器基质材料的选择  38-50
    3.2.1 基质材料的毫米波透过率分析与仿真计算  38-45
    3.2.2 基质材料的插入相位延迟  45-47
    3.2.3 基质材料的尺寸要求  47
    3.2.4 镀膜对基质材料的要求  47-48
    3.2.5 石英玻璃的性能  48-50
  3.3 石英基质材料厚度优化  50-54
  3.4 本章小结  54-55
第4章红外准直光学系统设计  55-69
  4.1 指标分析与初始结构确定  55-56
  4.2 红外光学材料的选择  56-59
    4.2.1 光学性质考虑  56-58
    4.2.2 其它方面的考虑  58-59
  4.3 设计结果与像质评价  59-67
    4.3.1 设计结果  59-62
    4.3.2 像质评价  62-67
  4.4 本章小结  67-69
第5章红外准直光学系统公差分析  69-76
  5.1 公差生成  69-71
  5.2 公差分析  71-74
  5.3 本章小结  74-76
结论  76-78
参考文献  78-83
致谢  83

双模仿真关键技术分析与设计

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