基于抛物面的红外与毫米波金属网栅复合技术仿真分析

发布时间：2020-06-09 15:54

【摘要】：随着现代计算机技术、电子对抗技术的迅猛发展,传统单模制导武器由于其自身缺陷问题已不能适应现代战场环境,多模制导武器凭借其可以融合多频段制导优势而逐渐登上历史舞台,成为各军事强国竞相发展的新一代制导技术。波束复合器作为多模制导领域的关键技术之一具有极其重要的研究地位,红外/毫米波双模波束复合器被认为是最有前景的研究方向之一。论文针对被测多模导引头提供共光路红外/毫米波光束问题,深入研究了高透射红外信号、高反射毫米波信号的波束复合器关键技术,主要的研究内容包括以下几个部分:首先,举例归纳国内外已有的波束组合器类型,总结其优缺点,明确结构类型并说明其系统组成及其工作方式。阐述了红外/毫米波波束复合器的基本工作原理和技术指标,对比分析几种准直复合方案后,根据技术指标要求以及网栅结构对红外/毫米波的光电特性理论,设计并优化了抛物面金属网栅式的红外/毫米波复合器结构,整体结构由红外准直系统、毫米波准直系统、波束复合器组成,使用电磁仿真软件并结合时域有限差分法和有限元法对本系统进行了理论分析和仿真研究。其次,以技术指标为依据,对3-5μm波段的红外光束进行光学准直系统设计,在此基础上仿真了离轴抛物面金属网栅结构,根据傅里叶变换、衍射成像等原理分析了含有离轴金属网栅的红外准直系统对光强分布、对成像位置、成像分辨力、像面对比度和信噪比、金属网栅红外透过率的影响。针对毫米波准直系统,建立了抛物面金属网栅的数学模型,依据等效电路理论,仿真分析了系统对毫米波信号的屏蔽效能,分析了金属网栅加工误差对毫米波束相位的影响,研究了抛物面金属网栅对毫米波束衍射的影响,给出毫米波反射系统静态电磁场分布效果图。最后,分析了红外与毫米波系统相互制约的参数问题,根据仿真结果和理论计算给出红外/毫米波整体系统的合理性参数设计方案,使系统较好的透射红外信号的同时具备良好的毫米波屏蔽特性,最终得到质量较好的共光路红外/毫米波准直光束。
【图文】：

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图 1-1 非均匀边界层光传输效应仿真结构示意图表 1-1 美国导弹研究中心红外/毫米波系统参数红外电阻阵分辨率：512×512波段 3-5μm帧频 60Hz光学投影系统入瞳：100mm焦距 598mm视场 3.5°暗室 8550mm×1038mm×1038mm波束组合器材料：熔石英美国海军的研发部门应用毫米波紧缩场技术结合五轴转台的技术方案实现对双波段探测系统的仿真。红外景象生成系统与红外准直系统一起组合在一个大型

复合器,双波段

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文化将会非常困难。如果红外探测系统产生的红外图像具有很大的视场，那么必导致红外探测系统的尺寸和质量均增大，从而也会给目标发生系统的组装带来大的困难[11]。此外，，图 1-2、1-3 所示美国海军研发部所研制出的配备有红外信号复合器与复合器的紧缩场结构，该双波段复合器结构可以透射红外光束，反射射频光束。用该结构时需要解决紧缩场以及红外发生系统的尺寸与装调问题、所提供的射信号可靠性问题以及实现双波段复合的材料问题，其中双波段复合材料的问题最关键的。各类双波段复合系统的光学准直系统体积均较大，因此，这对系统台的机械性能提出了很高的要求[11]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ765.4

【参考文献】