三维准光网络仿真软件的实现与工程化研究

发布时间：2019-11-19 20:42

【摘要】：准光技术是目前国内外电磁研究的热门领域。准光网络系统的频率工作在毫米波、亚毫米波以及太赫兹频段,该频段处于微波与可见光之间。随着准光技术近年来的大力发展,准光系统以及准光技术在多个领域及行业都得到了应用,例如大气探测、毫米波通信、生物医疗、全息成像、地形探测等领域。一套准光网络系统的研究与设计,包含如下个步骤:首先前期借助仿真软件进行建模与仿真;然后根据仿真结果,调整系统中部件的设计并实物加工准光系统;最后对加工好的准光系统进行测试,确保各项性能指标达标。不难看出,一款强大、易用且结果准确的仿真软件对于准光系统的研究与设计的起步阶段起着非常大的作用。目前,比较成熟的商用准光毫米波仿真软件有丹麦TICRA公司的GRASP仿真软件,而国内的准光仿真软件在模型设计的多样性、操作流程的便利性以及计算结果的准确性上与之都有一定差距。本文从该需求背景出发,负责一款准光仿真软件(名为SiMatrix,下文均用SiMatrix代表该软件)的软件工程化工作。主要工作贡献:首先,确定SiMatrix的功能需求与可行性分析,制定各个模块所实现的流程,设计该仿真软件的软件架构,并给出主要模块的具体开发方案,保证软件的迭代性与可持续开发性。其次,改善并优化实验室所研发的二维准光算法-高斯波束衍射算法(DGBA),这样得到的新算法,即三维高斯波束算法,就具备了分析三维立体的准网络系统的能力。同时研究三维准光系统在软件中的建模方式,一并将三维算法集成到该软件中,在SiMatrix中实现三维准光网络的系统的建模与仿真。最后,在SiMatrix中加入一些其他重要、有特色的功能模块,例如,赋形镜的建模与仿真等,使该软件能够设计结构更加复杂的准光网络,满足更多的功能需求。
【图文】：

图１－２智利毫米波天线逡逑ＭＭ逡逑Ｐ墨量及，\l蠢ＩｌｈＩＩ逡逑图１－３毫米波成像检测逡逑准光技术是毫米及亚毫米波系统分析与设计的一个重要手段，在地球气象的逡逑遥感探测、天文观测、材料探测、医学成像以及多种多样的雷达系统中存在十分逡逑广泛的应用价值，是毫米波技术发展很重要的一个方向。准光学的设计大多采用逡逑馈源、反射镜等器件模型组成的准光网络系统来传输毫米波信号。与传统的导波逡逑系统相比，准光网络系统具有传播信号损耗低、系统器件紧凑性好、各种功能高逡逑度集中等特点。准光网络系统的这些特点使它特别适合于在航天领域中应用。如逡逑图１－４就是欧洲航天局所发射的普朗克号太空飞船上的准光系统。逡逑图丨－４普朗克太空飞船上的准光网络逡逑２逡逑

北京邮电大学工程硕士学位论文逡逑图１－２智利毫米波天线逡逑ＭＭ逡逑Ｐ墨量及，\l蠢ＩｌｈＩＩ逡逑图１－３毫米波成像检测逡逑准光技术是毫米及亚毫米波系统分析与设计的一个重要手段，在地球气象的逡逑遥感探测、天文观测、材料探测、医学成像以及多种多样的雷达系统中存在十分逡逑广泛的应用价值，，是毫米波技术发展很重要的一个方向。准光学的设计大多采用逡逑馈源、反射镜等器件模型组成的准光网络系统来传输毫米波信号。与传统的导波逡逑系统相比，准光网络系统具有传播信号损耗低、系统器件紧凑性好、各种功能高逡逑度集中等特点。准光网络系统的这些特点使它特别适合于在航天领域中应用。如逡逑图１－４就是欧洲航天局所发射的普朗克号太空飞船上的准光系统。逡逑图丨－４普朗克太空飞船上的准光网络逡逑２逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1;TP391.9

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本文编号：2563232