抛物面天线论文（共12篇）
抛物面天线论文 篇1
如今的电视节目大部分是通过卫星转发而来, 为了接收到这些信号, 需要卫星天线。卫星天线负责将卫星信号反射到位于焦点处的馈源内。其作用是收集由卫星传来的微弱信号。
卫星天线一般是由:抛物面、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星接收站。其作用为:
(1) 抛物面是把卫星信号反射汇聚成一个焦点。
(2) 馈源是在抛物面的焦点处设置一个接收卫星信号的喇叭, 将汇聚到焦点的能量全部收集起来。
(3) 高频头是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大, 然后传送至卫星接收机。
(4) 卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调, 解调出卫星电视图像信号和伴音信号
由以上分析可知, 抛物面天线是将微弱的卫星信号汇集起来。它的精度对卫星信号的收集起到至关重要的作用。而抛物面天线得核心构件是反射面, 反射面的机械精度是结构设计成败的核心, 直接影响天线的电气性能。
我们在中学数学就学习过抛物线的定义及性质, 下图是旋转抛物面截面:抛物面是以OF为旋转轴, 抛物线为母线旋转而成的旋转抛物面。
抛物面的几何特性:
(1) 聚焦特性:源于焦点F的射线FA1, FA2, …经过抛物面反射后成为Z轴的平行线, 反之, Z轴的一系列平行线经反射后均交于焦点F。
(2) 等径特性:源于焦点F的所有射线经抛物面反射后抵达口面走过的行程相等, 即FA1+A1S1=FA2+A2S2=FA3+A1S3=2f, 因此口径面及其平行面为等相面。
由于抛物面具有良好的聚焦作用, 平行入射的电磁波经过抛物面反射后将汇聚到焦点。接收点的信号是直射波和反射波的合成。电波的合成不会象1+1=2那样简单, 合成结果会随着直射波和反射波间的波程差的不同而不同。波程差为半个波长的奇数倍时, 直射波和反射波信号相加, 合成为最大;波程差为一个波长的倍数时, 直射波和反射波信号相减, 合成为最小, 造成辐射场方向性的畸变。电磁波射束便会产生光程差, 从而引起相位差, 影响天线的增益。
在抛物面上, 由于各点表面误差不同, 天线口面不再是等相面, 因而会使辐射方向图改变, 增益下降。
如图所示, 由于反射面表面是凹凸不平, 源于焦点射束便会出现光程差δ:
引起相位差:Δφ= (2π/λ) Δρ (1+cosφ)
事实证明:决定电气性能的是反射面误差的大小及分布情况, 即误差的均方根值。而非个别点误差的最大值。表面精度才是对天线的电气性能有最重要的影响。故反射面的加工精度越高, 在同等情况下, 信号质量越好!
鲁兹公式指出, 反射面表面有误差时, 其增益下降系数为
方程式中, G-有表面误差时的天线增益;
G0-无表面误差时的天线增益;
δ-半光程差的均方根值;
λ-工作波长。
可知, 由于表面误差引起的天线增益损失, 取决于δ和λ的比值。对精度一般公差要求是在偏离抛物线理论值的均方根值在正负±λ/32以下。此时对应的相位误差为±π/8, 损失效率仅为百分之几。
综上所述, 反射面机械精度在结构设计中处于核心地位。在实际指导生产时要保证误差的均方根值在合理的范围。
摘要：本文探讨了抛物面天线接收的一般原理, 并从结构设计上详细论述了制造精度对抛物面天线的重要影响。
关键词：抛物面,天线,精度
参考文献
[1]平丽浩等编著.雷达结构与工艺.北京:电子工业出版社, 2007.
抛物面天线论文 篇2
在天线外场测试中，地面或周围环境的反射要对增益和方向图的测量结果带来或大或小的误差。
1． 测量误差分析
图3 天线测试示意图
如图3，两相距D米，高度为H米的收发天线架设在反射系数为r的地面上。因天线的方向性，假设发射天线辐射到O点的场强是最大值的倍，接收天线接收到O点反射波场强是其最大值的倍。接收天线的接收场强由直射波场强E1和反射波场强E2构成。
两波的路程差为:(7)
假设直射波的场强E1归一化为1，则
(8)
合成波的场强E为:(9)
A．增益的测试误差分析
天线的增益测量一般采用比较法，因为被测天线往往与标准天线的形状不一样，即使这两种天线架设在同一位置，相位中心也不一定重合，假设被测天线比标准天线距发射天线近L米，则两波的路程差变为:
(10)
合成波的场强为:
(11)
引起的增益误差为：
(12)
B．方向图测试误差分析
同样的道理，天线在旋转过程中，有时相位中心没在转轴上，假设相位中心距转轴的距离为L，转动的起始角在收发天线的连线上。
则两波的路程差为:(13)
合成波的场强为:(14)
图4 合成波随天线间距变化关系 图5 合成波随被测天线旋转变化关系
图4中取k1=0.4 k2=0.5 r=0.9 H=3 f=1GHz； 图5中取k1=0.8 k2=0.9 r=0.9 H=3 D=10 L=0.2 f=1GHz。如果只有直射波，归一化场强为1；可看出反射波带来±0.4倍（±2dB）左右的误差。误差可以通过减小地面反射系数，增加天线架设高度和提高发射天线的增益来减小，但很多时候不容易做到，最彻底的方法是采用时域技术去掉反射。
2． 时域应用方法
反射给我们的方向图测试结果造成误差，我们现在用安立公司的矢量网络分析仪MS4623B加时域功能OPTION2把它滤掉，其具体的方法是：
A．根据天线的架设情况计算出反射波与直射波的路程差和时延大小。比如：当D=10m,H=3m时，反射波与直射波的路程差为1.66m，时延为5.53E-9秒。
B．首先在频域内测量，根据实际选择对应的频率测量范围。
在DOMAIN菜单下选择FREQUENCY SET UP中的RANGE SET UP，用CENTER、SPAN设置。
C．VNA通过傅立叶反变换计算到时域。
按键APPL，DOMAIN将DISPLAY中TIME/DISTANCE选择为TIME，再选择TIME BAND。
D． 在时域中设置“门”，选择需要通过或需要去除的响应。
通过GATE SETUP设置CENTER 和SPAN，去除延时的反射波。
E． 设置好后，让测试系统每转动一个角度，扫描记录一次数据。
同时测得一个频带内多频点方向图数组。
除了扣除一些指定的多余信号响应外，我们也可以运用ANTI-GATING功能只保留指定信号以外的的响应，其操作方法和GATE基本相同，只需要在GATE中的SPAN选择负值即可，这样就保留主要信号的响应而把其余一些信号响应均去除掉。
四． 总结
随着现代电子测试技术的进步，许多以前无法测试或者无法精确测试的难题现在逐步的得到解决，上面的仪器功能和测试方法就是个例，矢网的时域功能对天线测试是非常实用的功能，把它介绍出来，供大家参考使用。
参考资料:
1.《天线测量》林昌禄著 MS462X矢网指南(Anritsu)
双频四天线 篇3
经典造型 霸气天线
外观方面，华硕RT-AC1200依旧延续了黑色菱格纹设计，和这个系列的风格保持了一致，颇有格调。125mm x 192mm x 30mm的三围不算太大，摆放起来也比较方便，借助优秀的外观设计，其能够很好地融入到家居中。机身两侧可以看到采用斜面设计的栅栏式散热网孔，同时底部也有大量的散热孔，保证了高温下的正常工作。
接口方面，华硕RT-AC1200拥有1个WAN口和4个LAN口（均为百兆），同时还拥有一个USB2.0接口，可以外接移动硬盘、3G/4G无线网卡和打印机等设备。对于这个价位的无线路由器来说，基本上算得上是标配了，不过如果能提供千兆的LAN口支持就更加完美了。
性能方面，华硕RT-AC1200依旧采用联发科的方案，SOC采用MT7628A，频率和MT7260A一样是580MHz，但是在无线性能上表现更好一些。5G芯片采用MT7612EN，支持2×2 5GHz信号放大、传输。内存方面，其NAND Flash为16MB，RAM为64MB，这个配置同样是这个价位上的主流配置，喜欢刷固件的玩家应该也不用担心第三方ROM的问题，不过需要注意的是不要刷入MT7260A的UBOOT，会因为不支持而变砖。无线性能方面，该路由器搭载了四根5dBi外置天线，2.4GHz频段和5GHz频段各两根，能够在2.4GHz频段下提供300Mbps的传输速率，在5GHz频段下提供867 Mbps的传输速率。四根天线分别放置在路由器背后和两侧，可以进行180°的旋转调整，玩家可以自行调整角度。对于主流级产品而言表现还是比较不错的。
配置界面延续经典
系统设置界面上，华硕RT-AC1200依旧采用了ASUSWRT图形化用户界面。整个界面简单直观，即便是新手也可以在短时间内完成大部分设置。第一次连接时有直观简单的设置向导，华硕宣称用户在3步操作、30秒内即可完成设置，实际体验完全可以做到，首次使用确实比较方便。
从设置界面我们可以看到，之前华硕高端产品上才拥有的支持8 SSIDs广播、升级版QoS、增强媒体服务器、打印服务器、离线下载、IPv6、PPTP VPN 服务器、私有云存储、FTP服务功能、AiCloud云服务等功能在AC1200上一应俱全，虽然该路由并没有提供其他插件安装的功能，但是内置的功能足以满足绝大部分消费者的需要。
利用华硕RT-AC51U的访客网络功能，户主可以轻松地建立隔离于家庭内部网络的访客网络，提高安全性。增强的流量管理模块能够有效地管理网络环境，提供丰富的设置以控制P2P应用的优先级，给游戏和网页浏览提供更高级别的带宽。
对于家中有小孩的用户来说，家长控制功能是一个非常实用的功能，开启该功能后，可以对接入设备的时间和可以访问的网络进行管理，非常贴心。
将移动硬盘或U盘等存储设备插入USB接口之后，便可以使用USB应用中的各项功能，轻松进行资料、影音共享、离线下载和媒体服务器功能。同时这个USB端口还支持AiPlayer音乐流媒体播放，NAS、台式电脑、笔记本或者U盘等设备连接至路由器，通过 ASUS AiPlayer，可以将这些设备中的音乐流媒体分享至智能电视、智能手机、电视棒或无线立体声音响。而把打印机接入路由器之后，还可以实现网络打印机的功能。如果插入的是3G/4G上网卡，那么路由器则可以将其作为接入点使用。
2.4GHz与5GHz信号强度实测
作为一款无线路由器而言，附加的功能必不可少，但回归到本质上最先要做好的无疑是无线信号的强度与稳定性。所以我们也对华硕RT-AC1200的信号进行了实测。
测试环境说明
小编所在的房屋是一栋较老的建筑，房屋结构为砖混结构，大量采用24墙设计，无12填充墙，所以几乎每一面墙都是承重墙结构，对信号屏蔽比较厉害。由于房屋设计的原因，入户进线放在了阳台上，所以路由器也安置在阳台上。
A点：靠近路由放置位置，旁边是电脑，A点距离路由放置位置大约2米
B点：放置电视和安卓盒子的位置，距离路由放置点大约5米，中间有承重墙
C点：次卧床头的位置，距离路由放置位置大约为5米，中间有承重墙
D点：主卧床头的位置，距离路由放置位置大约为6米，中间有承重墙
E点：厕所马桶位置，距离路由放置位置大约为9米，中间有不止一堵承重墙，是房间里无线信号非常弱的地方
测试软件采用Android版WIFI分析仪，测试手机为华为荣耀6，支持2.4GHz和5GHz双频。
从测试结果我们可以看到，小编所处的网络环境在2.4GHz频段下非常复杂，各个信道上都有大量的无线设备，干扰非常强烈。华硕RT-AC1200在ABCD四点上没有什么压力，同时信号强度超过了小编自用的对比路由器。E点由于中间有太多的承重墙，信号衰减较大，所以我们可以看到在E点上的无线信号很弱，已经接近-80dB，但AC1200的信号依旧超过了对比路由。
5GHz频段的信号测试结果和2.4GHz大致相同，ABCD点压力不大，不过E点的情况有所不同，对比路由在该处已经没有5GHz信号了，但华硕RT-AC1200在E点仍有信号存在，不过也比较微弱。这是由于5GHz信号的穿墙能力本身就比2.4GHz弱决定的。我们可以看到，由于华硕RT-AC1200为5GHz频段准备了2根5dBi专用天线，所以在5GHz信号上比对比路由的1根5dBi天线强了不少。同时我们也可以看到，小编周围虽然无线路由器很多，但是工作在5GHz频段上的无线路由器很少，干扰非常少，能够提供更稳定的连接。
写在最后
卫星电视接收抛物面天线调试 篇4
(1) 馈源的粗调与馈线的连接。将馈源的矩形波导口窄边平行与地平面, 接收水平极化波。当卫星接收天线处于卫星辐射波束的中心, 则卫星接收天线能较好地与卫星辐射的电磁波相匹配。但相当一部分信号并非处于波束中心, 故必须对馈源进行调整, 在未通电前须进行初始设置。将矩形波导口窄边从平行于地面的方向沿着逆时针 (从馈源往中心看进去) 设置极化角, 然后将其暂时固定。接收正南方向卫星时, 馈源法兰盘的窄边代表天线的极化方向;在接收西南方向的卫星时 (接收地点的经度大于卫星的经度) , 需要将馈源逆时针转动一个极化角 (不管天线原来在什么位置只要天线向东转, 调整极化角时, LNB一定顺时针旋转, 反之亦然) 。将LNB的输出端, 用一条长度适宜的SYWV—75—5同轴电缆与IRD的中频输入口相连接, 将IRD的音视频输出口分别与电视机的音视频输入口相连接。
(2) 粗调天线仰角。调节天线的俯角螺栓, 使仰角调到接近当地的天线仰角 (从馈源正中央往天线中心看进去的引线与地平面的夹角即为仰角。可用一根长绳将天线口径分成两半, 把量角器的始边靠在天线口径的绳上, 调整天线的仰角, 使线锤所指示的角度等于天线的仰角) , 并暂时固定。
(3) 预置IRD数据。严格按照说明书上的要求步骤进行操作, LNB本振频率 (fos) C波段一般为5150MHz;Ku波段一般为11.25GHz。
(4) 精调天线方位角。将天线的方位角先调到接近当地的方位角, 然后缓慢地往某一方向旋转, 若调到某一位置出现信号, 应缓慢精调天线方位至图像最佳状态为止。
(5) 精调天线仰角。当天线的方位角调好后, 再精调天线仰角缓慢调整天线的俯角螺栓, 直至图像和声音最佳。
(6) 精调天线极化匹配与焦距。将矩形波导的窄边沿某一方向缓慢转动, 直至图像和声音最佳;再缓慢调整波导末端与环行槽的末端距离 (约5cm) , 直至图像和声音最佳。
(7) 将IRD数据设置信号较弱的山东卫视, 重复上述4～6步骤进行最后细调, 然后紧固各螺栓;测量其天线的仰角、方位角和极化角, 以便日后换星之用, 若天线错位也便于恢复。
(8) Ku波段 (11.7G～12.75GHz) 天线几乎都是偏馈天线 (OFF SET) , 反射面是正馈天线旋转抛物面的一部分, 其口径是椭圆形。其馈源边沿缺口标记或“UP”箭头向上为水平极化, 天线调整不如C波段天线直观, 尤其是仰角不能照抄照搬数据, 而有一差值 (即偏馈角。不同厂家天线偏馈角往往不相同, 比C波段约低20°) , 故先定方位角然后上下调整仰角;捕捉到信号后在细调方位角和仰角, 最后调极化角。Ku波段的极化角与C波段的极化角大约相差90°, 且天线增益高、波束窄、方向尖锐, 调整时一定要慢, 稍有偏差极易脱离卫星信号。天气对Ku信号影响很大, 在高纬度或接收低仰角的卫星时, LNB盖方向均是向上的, 遇到阴天盖上的水滴或雾都会引起信号衰减 (即雨致衰减, 简称雨衰) , 甚至信号中断 (Ku波段雨衰可达20dB;而C波段雨衰最大为1dB) , 为避免此情况, 可将馈源倒装 (将天线翻转180°) 接收效果是一样的, 此时仰角增高, 可以有效避免雨衰, 或将溃源口处罩上一个尖形塑料帽。
摘要：本文介绍小型卫星接收抛物面天线的调试方法。
高空抛物作文 篇5
说起高空抛物，我想大家都很厌恶这行为吧，他不仅不文明，还容易伤人。
第一幕：一天我们班在大扫除，大家干的热火朝天，我也不例外，扫完教室又去捡包干区的垃圾，正当我低头捡垃圾时，突然一个东西从天而降，不偏不倚，正好砸在了我的头上，顿时感觉头顶一阵麻痛。抬头一看，原来是五楼的大哥哥们在搞“恶作剧“，正哈哈的.边笑边朝我做鬼脸呢，哦，原来是他们干的，这也太不文明了吧!
第二幕：清晨，我正在甜美的梦乡里畅游，忽然一阵刺耳的吵闹声，把我从梦境里拉回来。仔细一听，原来是一楼的王爷爷在和楼上的大妈在对骂，原因是楼上的大妈从阳台上倒下来一盆水，正好泼到了在楼下锻炼的身体的王爷爷身上，把王爷爷领成了”落汤鸡"，王爷爷气得火冒三丈，顿时扯着嗓门开骂了……
我躺在床上翻来翻覆去的睡不着，想，不管从楼上扔垃圾，还是从楼上往下倒水都是不文明现象，会给他人造成极大的危害。有人觉得我只不过是从上面扔了一个小东西，不会伤人的，其实这样想就大错特错了。具有观新闻报道，某小区居民从十楼窗户上扔下来一个鸡蛋，结果把停在一楼的小车挡风玻璃给砸碎了，想想看，如果砸到人，那一定是一件多么可怕的事情啊。
带“天线”的福伦达 篇6
福伦达相机公司当时在德国相机工业界被公认为领头羊，结构精密的机身及高质量的镜头使得福伦达相机产品享誉世界。福伦达公司生产了许多著名的产品，比如1840年左右生产的“福伦达一号”；1914年左右生产的STEREFLEKTOSCOP三镜头立体照相机；1932年左右生产的当时最高级的相机之一的杰出型Prominent相机；1933年左右生产的当时世界上最著名的三种双反相机之一的丝皮特SUPERB（另两种是蔡司依康弗莱克斯和禄来弗莱克斯）。
我手里的这部福伦达VITESSA也绝对称得上经典。这是1954年左右开始生产的35mm旁轴取景式照相机，虽然产量比较大，但这种相机在国内比较少见，该机是我的一位朋友在德国出差时在旧相机商店替我买下的，花了大约100多德国马克。这种相机分装有镀膜的Color－SKOPAR 50mm F3.5镜头和UITRON 50mm F1：2镜头两种。我的这台是装配ULTRON 50mm 1:2镜头的，快门为1—1/500秒，另外还有T门和B门，应该说是很实用的功能设计，实拍起来也没有什么问题，够用就好。
抛物面天线论文 篇7
1 软件组成以及优缺点
ANSYS软件包括前处理模块、分析计算模块和后处理模块。后处理模块可将计算结果以彩色等值线、矢量、立体切片、透明及半透明显示。ANSYS是完全的WWS程序, 应用起来更加方便, 由一整套可扩展的、灵活集成的模块组成, 因而能满足各行各业的工程需要。
2 抛物面天线结构设计的要求
抛物面天线结构设计的最终目的就是天线结构不会遭到外部环境的影响和破坏。抛物面天线结构一般由中心体、背架、反射面、副面撑杆和副面等组成。其中, 中心体主要是由板梁焊接, 形成一个旋转对称的单层或者双层桶状结构, 上方的支撑结构辐射梁呈放射状分布在环状板梁上, 之间由几圈环形分布的环梁和斜支撑杆连接起来。材料都要满足结构需要, 规格、质量、重量都需要满足基本条件。使用时, 应该尽量节省材料, 以降低成本。
3 计算抛物面天线结构的强度和刚度
首先应该构建一个有限元模型, 通过软件处理, 将需要的数据按照程序输入电脑, 从而完成天线结构有限元模型的建立。天线结构材料主要是钢, 所以用MASS21单元模拟馈源、副面、面板等, 但其重量满足不了结构对刚度的要求。模型中, 用BEAM4/SHELL63/MASS21分别模拟天线结构上的元件。风力承受能力最大的部位集中在天线背架的弦节点上。软件可以在各种情况下判定结构的稳定性和刚度。
4 基于ANSYS的天线结构优化设计
4.1 ANSYS优化流程和方法
利用设计语言PADL完成复杂数据的录入, 设计者可以控制设计的属性或分析属性, 以便建模, 进而优化和分析整个设计过程。其中, 主要采用零阶方法和一阶方法来处理和分析函数关系。零阶方法适用于建立目标函数, 能够有效解决大多数工程问题;一阶方法主要是使用因变量来改变数据, 在每一次计算中确定方向, 结果比较精确, 适用于优化分析。在日常生活中, 一阶方法的使用更为广泛。
4.2 天线中心体和背架的优化
以某工程中的天线设计为例, 证明运用ANSYS软件可以优化其设计, 特别是在天线中心体和背架的优化方面。运用结构优化分析时, 不会有其他因变量干扰设计, 只需要考虑天线的中心体和背架结构调整即可, 有限元优化模型1/4部分如图1所示。
考虑到面板分块和螺旋杆的安装调整, 必须固定好背架的上弦节点, 而下线节点的各坐标面积可以作为截面积变量进行统一规划处理。在天线建设中, 天线强度一般都不会存在很大问题, 主要是刚度的变化很容易造成天线被封、折断等情况, 所以其强度在检验时不是重点监测对象, 只需要校核处理。天线的中心体和背架的刚度、重量的优化工作比较重要, 需要在设计要求精度范围内, 构建一个反射面重量最轻、刚度足够的结构。优化前后对比如表1所示。
4.3 重量的计算优化
ANSYS软件的优化效果远远比人工优化效果好。人工优化首先是分别建立不同结构的模型, 然后分别计算, 才能从中选择最优方案。还有一种方式是先确定结构形式, 利用不同的材料或者其他方面的变量计算, 然后对比并选择最佳方案。这种方式比较烦琐, 因为变量很多, 人们很难掌控其中所有的变量, 而且不一定能达到很好的效果。但是利用ANSYS软件就可以很快找到最优方案。软件中有专门的优化模块, 整个过程中, 从假设因变量到建立模型, 使用不同的参数进行自动分析计算得出结果后可自动生成优化分析文件。在优化结束以后, 人们还可以在计算机中看到整个优化过程的变化, 通过在程序处理中查看变量取得最佳值后的变形情况和应力改变数据, 实现工作效率和计算准确率的提高。
以某天线为例, 现在取得了各种规格杆件的截面面积数据, 并取得反射面最大形变量、杆件最大应力状态变量, 最终目的是减轻天线重量, 现进行优化计算。通过计算可知, ANSYS软件确实能够减轻整个结构的重量, 从而减轻天线座和传动系统的重量, 所以ANSYS软件的运用能够有效弥补设计中的缺陷, 而且实施起来十分便捷, 是天线设计中值得广泛推广的方法。
4.4 预调天线并计算固有频率
天线始终保持一种工作状态。在同一种姿势状态下, 天线反射面产生形变的原因就是重力这一变量。所以如果先计算出该状态下受重力的变形情况, 在安装天线的时候就可以预防其断裂或者变形的情况, 当使用天线的时候也就可以抵消或者减轻因重力产生的形变。
在建立有限元模型之后, 根据软件中的固有程序可以取得指定的模态数据和提取方案, 求得固有频率和振型结果。实践表明, ANSYS软件的运用能够提高实际效率。
5 计算天线反射面变形的均方根值
天线反射面变形的均方根值的计算公式需利用ANSYS软件处理, 使得整个计算过程变得简单, 提高设计师的设计效率。放射面变形的均方根值是衡量天线结构是否符合规范的重要依据, 对比计算出的数值与规定数值, 其结果比规定值小才算是一个成功的设计。而在过去, 设计人员一般会采集反射面上各节点的形变值, 工作量大, 而且计算结果并不十分准确。现在运用ANSYS软件这种处理方式, 提高了数据运算能力, 然后通过熟悉软件的用法, 能够很快地计算出天线形变的均方根值, 为天线设计提供了精确的数据支持。
6 结束语
综上所述, ANSYS软件在抛物面天线结构中的应用能够有效提高抛物面天线结构的设计水平, 将设计方案提升到一个新的高度。利用ANSYS软件进行设计改良, 能够弥补以往人为方式设计的缺陷, 使设计中各种数据桁架更加精确, 结构分析能力也有了很大的提高。ANSYS软件提高了对天线结构的冲击、谐响应、响应谱和随机振动等各方面的分析效率, 在实际设计中被广泛运用, 大大缩短了设计时间, 提高了设计质量。
参考文献
[1]王伟.大型星载薄膜天线结构—热—电磁耦合问题分析[D].西安:西安电子科技大学, 2009.
抛物面天线论文 篇8
关键词：大口径抛物面天线,重力变形,数字摄影测量
1 前言
抛物面天线的型面精度是衡量、评价天线性能的重要指标, 不仅直接影响天线接收、发射电磁波效率, 而且还决定了天线可工作的最短波长。
常规的型面精度保障方法是在天线反射面旋转轴线垂直于大地 (口面朝天) 状态, 利用检测设备测量实际型面与理论型面的偏差, 通过偏差值进行调整, 再进行偏差测量, 循环反复多次直到型面精度达到设计指标要求。
对于小口径刚性较好的天线反射面, 通常对其在工作姿态时因自重产生的重力变形忽略不计, 即认为在各工作仰角的型面精度与朝天状态型面精度一致。但对于大口径抛物面天线而言, 由于自重较大, 结构复杂, 因自重而产生的重力变形数值较大, 会严重影响各工作仰角时的型面精度。对于66米口径天线而言, 500吨自重的反射体在不同俯仰角度下产生的最大重力变形将近20mm, 对型面精度的影响较大, 甚至可能影响设备的正常使用。
因此, 为保证大口径天线在工作姿态下的型面精度, 最佳的调整、测试步骤应该如下:
1) 测试出天线重力变形数值
2) 利用变形数值绘制变形曲线
3) 利用变形曲线确定天线反射面的最佳调整姿态
4) 确定天线反射面在全俯仰姿态内满足型面精度要求时最佳调整姿态对应的型面精度要求
5) 在最佳调整姿态调整型面精度
2 天线型面精度及重力变形测试现状
对于一个大口径天线的现场安装调整, 由于环境、设备、保障条件等操作顺序的原因, 型面精度调整往往安排在结构整架阶段进行, 在此阶段, 馈电单元、伺服控制、编码角度等设备还没有就位, 无法利用国际上通用的无线电全息测量技术对天线型面重力变形进行测试, 实际工程中较为常用的测试方法为经纬仪测量法、全站仪测量法及跟踪仪测量法。三种测量方法的共同点如下:
1) 受仪器工作方式限制, 进行检测时天线口面需朝天放置, 即天线旋转轴线垂直于大地。
2) 需要对反射面上的测量点逐点采集数据。
大口径金属反射面在温度、湿度、光照情况下会产生较大变形, 为追求测量准确性, 一般选择在温湿度变化较小的夜间进行。对于66米口径天线的7800个检测点而言, 按平均3点/分钟的采集速度, 采集一遍数据约需44小时, 按每夜晚工作8小时计算, 采集一遍数据需5~6天时间, 如果在数据实时检测过程中进行逐点的偏差调整, 则所需时间还会成倍的上涨。过长的数据采集时间会带入较大的温湿度误差、基准对齐误差等, 影响检测数据的准确性。同时, 因为三种测试方法在检测数据时天线反射体旋转轴线必须垂直于大地, 所以这几种检测方法不具备对天线反射体在任意姿态下的精度测量能力。
经纬仪、全站仪、跟踪仪三种测试方法在检测数据时天线反射体旋转轴线必须垂直于大地, 工作方式决定了这几种检测设备无法与天线反射面一体进行俯仰运动、不具备对天线反射体在任意姿态下的重力变形测试能力。由于受检测手段的限制, 无法取得天线反射面实际重力变形数值, 传统的办法是建立天线结构系统的数学模型, 利用ANSYS软件计算天线反射体理论变形数值, 在天线口面朝天状态的精度调整时做预变形调整。其思路是在朝天状态根据理论变形量, 相对于反射面的理论型面预先变形调整, 使其在工作姿态时变形量抵消预变形值, 从而使反射面精度在工作姿态时达到最佳效果。但从实际效果来看, 天线反射面由于种种原因, 其实际变形值与理论变形值有较大偏差, 这种偏差会对大口径或高精度天线性能造成影响。
由上述分析可知:目前传统的检测手段无法满足天线型面精度及重力变形测试的要求。因此寻找一种能够高效率、高精度完成测量任务的设备成为工程完成的关键。
为满足重力变形及型面精度测试, 该测量设备应具备如下两种能力:
1) 天线反射面在任意姿态下的型面精度调整及检测能力
2) 天线反射面重力变形实际数值的测量能力
3 数字摄影测量技术
数字摄影测量系统是近几年新出现的一种使用方便、功能齐全、测量精确的非接触式便携测试仪器。该系统主要利用立体视觉的交会测量原理, 通过一台高分辨率的数字相机, 距被测物体一定距离从多个位置和角度拍摄一定数量的数字像片, 根据透视投影的目标点、相机中心和像点三点共线条件, 经相机定向及图像匹配后得到目标点三维坐标。主要特点包括:非接触测量、动态性能好、检测速度快、受外界环境影响小等。样式如图2:
4 探索、试验及结论
从数字摄影测量技术介绍可知:该测量系统具备在天线任意姿态下的型面精度检测能力, 具备天线反射体重力变形检测能力。因在天线结构安装调整阶段对反射面天线重力变形、型面精度进行测量变成了可能。
为验证数字摄影测量技术在大口径天线重力变形、面精度测量等方面的应用可行性, 利用口面为66米的轮轨式方位、俯仰型全动抛物面天线, 按前文所述的最佳的大口径天线型面精度调整、测试步骤进行了试验。
66米抛物面天线的俯仰转动范围约为0°~90°, 反射面自身重量约500T, 由1108块铝质反射面板拼装而成, 在径向上设计为15环, 每环由不等的24~96块面板组成, 其中每块面板上有6~8处调整点, 共计7800处调整点。副反射面由均布的4条支撑腿支撑于沿主反射面旋转轴线上方约20米位置处。见下图:
4.1 试验内容
(1) 测量主反射面随天线俯仰在0°~90°度运动范围内的各姿态重力变形数值。
(2) 通过各姿态重力变形数值计算并绘制变形曲线, 利用曲线确定最佳型面精度的调整姿态 (俯仰角度) 及调整精度。
(3) 将天线停在最佳俯仰角度, 对型面精度进行测量, 计算调整点偏差值并进行对应调整, 直至型面精度满足要求。
4.2 试验准备
(1) 调整天线大盘水平、调整天线俯仰姿态使天线反射面旋转轴线垂直于大地 (定义为俯仰90°, 目的是便于人员操作及基准的建立) 。
(2) 在天线反射体中心定位环上表面建立6~8处坐标转换基准点。在天线面板任意位置处布设2处长度基准点, 2处长度基准点的距离L≥天线口径/2。
(3) 在面板指定位置处 (模型节点) 粘贴测量用回光反射标志。
(4) 在面板指定位置处粘贴照片拼接用编码标志。
4.3 试验过程
(1) 在天线俯仰90°状态下, 利用激光跟踪仪在天线反射面坐标系下测量6~8处转换基准点三维坐标值, 测量2处长度基准点坐标值。
(2) 在天线俯仰90°~0°范围内多种状态, 用吊车将测量人员送至天线口面的前方, 围绕着天线四周, 利用美国V-STARS摄影测量系统, 对天线反射面进行测量, 取得多种状态下的原始图片数据。
(3) 从多组交会测量的图片文件中解算出各回光反射标志的相关数据, 利用跟踪仪测得的转换基准点坐标值及长度基准点坐标值, 分别解算出多组状态下各回光反射标志在摄影测量坐标系下的坐标值并转换到天线坐标系下。
(4) 以转换基准点为基准, 利用各回光反射标志坐标值, 计算、比对反射面多种状态与90°状态时天线型面节点的法向偏差值, 确定了天线反射面的重力变形数值并计算出了重力变形曲线、计算出了最佳型面精度要求≤0.30mm (r.m.s) 及调整俯仰角度35°。
(5) 在最佳俯仰角度35°的天线姿态下对天线面精度进行测量, 计算出各点偏差值并反复进行多次调整, 最终调整精度达到0.25mm (r.m.s) , 满足了设计指标的要求。
影响摄影测量精度的几何因素主要有交会图形、冗余像片数和被测物体的尺寸。测试中使用的V-STARS/S8系统的相对测量精度是1:200000, 因此, 对于66米口径的天线而言, 为了提高测量精度, 采用了增大回光反射标志面积、缩短摄影距离和增加摄影位置数目的方式, 将摄站离天线约20米处进行摄影, 每张像片仅拍摄天线的一部分, 用多个局部将天线整体拼接起来。
测试信道打通后, 在各工作频段、各俯仰角度对天线方向图进行了测试, 所有与天线型面精度相关的电信指标全部满足要求, 从而验证了摄影测量系统在反射面天线型面精度调整及重力变形测试的应用可行性。
结语
传统制造业中的测量大多是“事后”测量, 也即是在生产装配过程后被动的测量。而从66米天线型面装配、调整的实际过程来看:数字摄影测量检测不再仅仅是被动检测, 而是整个装配、调整过程中不可缺少的关键环节。通过对66米口径抛物面天线的实际测量及精度调整, 验证了数字摄影测量系统适用于大口径、高精度天线结构系统安装、调整的在线检测, 其最突出的优势就是对天线型面的重力变形及型面精度的高效率、高精度检测, 是今后该检测领域的发展方向。
参考文献
抛物面天线论文 篇9
随着科学技术的飞速发展和人们生活现代化的进程加速, 无线通信已经深入我们的生活, 成为必不可缺的一部分, 通信系统对天线的要求也越来越高。当今信息化社会的主要技术手段就是无线通信, 天线作为通信系统中发射和接受信息的主要承担者, 对其研究也越发的深入。不仅是民用部分, 甚至在现代军事中, 对天线的应用和重视程度也越来越高, 用在定位系统和无线信号的发射和接收上。综上所述, 移动天线和高增益基地天线的研究有着重大的意义, 不仅对民众的移动天线体验效果有着重大的影响, 影响着广大用户的移动通信, 还对我国的军事发展和安全有着重大的意义。所以, 必须加快研究, 跟上时代步伐, 使移动天线和高增益移动天线更好的为人民和国家服务。
2 高增益天线的性能和应用
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向首发信号的能力。天线的方向图与增益有着密切关系, 方向图主瓣越宽, 副瓣越大, 增益越低。通俗的说, 就是天线主瓣覆盖的宽度与天线的增益是反比例关系。高增益天线与普通移动天线的区别就是其主瓣的宽窄, 所以高增益天线的发射距离更远, 发射角度比较大, 更方便接收。另外, 高增益天线加强了信号的穿透力, 相对于传统天线其辐射方向更为狭窄, 在某些方向上的辐射较为集中, 体现为方向上的增益。所以, 高增益天线因为其特殊的性能, 在一些有特殊要求的领域有着不可替代的作用。即使是生活中最简单的例子, 比如Wifi无线增益就是为了加强其信号的穿墙能力, 使使用者有更好、更快的体验, 再比如无线电台的增益, 小范围的使收听者有了更好的听觉体验。往大了说, 包括国家的无线通信和一些工程的专业领路, 甚至是在军事中, 高增益天线都有着很大的应用, 发挥着其不可替代的作用。
3 移动天线和高增益天线的区别和应用范围的选择
普通天线和高增益天线最基本的区别就是其主瓣的宽窄, 这直接决定了天线是否是高增益。普通天线增益低一些, 距离近一些, 但是其波瓣宽度, 也就是对四周覆盖范围更大了一些。典型的就是生活中的卫星天线, 其增益很高, 但是只能对正前方有效, 角度相对很小。然而基站的定向天线却可以覆盖120度的范围, 虽然在信号的强度方面不如高增益天线, 信号穿透力也不是很强, 但是却可以在覆盖的角度范围上完全胜出高增益天线。这是两者的一个基本区别是根据天线的用途进行区分的, 分别为了基地台天线和移动台天线, 效果上等同于高增益基地天线和移动天线。移动天线波瓣宽度, 即对四周的覆盖范围较大, 但其收发距离和天线增益较低, 而高增益天线工作过程中为了提升天线增益和天线的覆盖范围, 在一定程度上牺牲了波瓣宽度, 两者应用设计方向上存在本质的差别。
另外, 普通天线倾角度调整方式与高增益天线存在一定的差别。普通天线极化方式较为简单, 主要通过机械调整或电子调整对其倾角度进行改变, 利用天线背面支架及共线阵天线振子相位达到天线收发信号方向的调整。上述调整过程中天线倾角度改变, 信号垂直分量及水平分量的幅值大小随之变化, 合成的信号场强亦随之发生改变, 导致天线垂直图在一定程度上下倾。这种倾角度改变可以明显提升天线方向图效果, 在保证基本图像不变的情况下缩短了主瓣方向。而高增益天线主要为收发双工模式, 由组合成的极化天线同时工作, 一般不需要对倾角度进行调节。高增益天线运用过程中具有可以通过特殊的天线结构直接达到天线角度的改善, 可以有效降低系统呼损和外部干扰, 从本质上提升了系统的服务质量。
天线作为通信体统的重要组成部分, 其性能的好坏直接影响通信系统的使用效果。所以, 在选择天线的时候一定要先考虑其性能。具体有两个方面, 第一是选择天线的类型, 第二是天线的电气性能。选择天线的类型在于选择的天线的方向图应符合系统设计的要求, 包括其方向角的范围和所辐射的长度范围。选择天线电气性能的意义在于使选择的天线的频率宽带、增益。额定功率等电气指标达到系统设计的需求。因此, 用户在选择天线时一定要谨慎, 考虑自己的实际需求是什么。一般来说, 移动通信系统中基站位置是固定的, 服务对象数量众多, 所以为它配置的天线应具有高性能和满足一些特定的条件, 这和基地天线的要求是一致的。特定的条件指的是:为了节省发射机的功率, 基站天线应具有尽可能高的增益。天线能工作在多个频段或具有更宽的宽带。天线辐射方向图能满足要求, 使基站覆盖整个服务区。天线与收发设备之间具有良好的阻抗匹配。天线的体积尽可能小, 结构紧凑。然而, 对于移动天线, 要求相对就不是那么高, 主要应用于个体生活, 比如普通群众的路由器。高增益天线在无效方向上的辐射功率较低, 信号输入功率利用率高, 也就是信号指向性更好, 但是天线本身不会增加信号的总输出功率, 所以普通群众在路由器的应用中, 使用低增益的天线就可以满足需求。
综上所述, 用户在选择天线的时候, 一定要依照实际需求和最优性价比来选择自己的天线, 依照移动天线、高增益天线之间的差异确定最优天线体系。该过程中用户可以适当向厂家咨询, 根据商家提供基本信息选择天线的增益, 或者挑选进口和国产的天线。这样才能做出最明智的选择, 根据天线的性能不同来满足自己不同的要求。
4 结语
天线在我国的发展正处于上升的阶段, 不仅是一些技术公司加强了对这方面的研究, 甚至国家也重视起天线的作用。天线的应用现在极其广泛, 从普通人的移动通信对天线的依赖, 到国家的军事方面对天线的应用, 无不体现了我们离不开天线技术。所以, 我们更应该加快对天线研究的步伐, 深入对其技术的研究, 跟上时代的步伐, 这样不仅能够最大程度的改善民众的使用体验, 也能加强国家的军事力量。
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抛物面天线论文 篇10
目前, 移动通信应用正从语音向数据转移, 从2G/3G向HSPA/LTE演
进, 对天线技术创新提出了全新的要求。天线的小型化、智能化、有源化及多制式、集中式等发展趋势成为后3G时代面临的新挑战, 而作为我国具有自主知识产权的TD-LTE面临的挑战尤为严峻。从2G到3G, 再到LTE, 大容量业务不断发展, 对天线系统的性能和稳定性都提出了越来越高的要求。这也是西安电子科技大学与多家通信企业共同倡议成立天线系统产业联盟的一个重要因素。
近年来, 民族天线产业取得了长足发展, 在国内外市场份额不断攀升, 为中国移动通信事业的发展做出了重要贡献。但与之相伴的是如何创建有序竞争, 良性发展的产业环境, 成为重要课题。段宝岩院士认为, 天线产业界应避免非良性竞争, 携手建立一套与建设、优化及维护综合权重相适应的健康竞争体系, 这一观点也得到了业界专家的广泛认同, 有专家指出, 近年来天线质量有所下降, 个别厂家的三阶互调、五阶互调抽检合格率较低, 前后比、交叉极化比、垂直面波瓣宽度等指标合格比例也有所降低;也有专家指出, 目前天线质量问题必须引起高度关注, 需要从统一计量标准、建立天线厂商资格认证机制、制订科学合理的技术规范、出台客观公正的评价规则、建立科学合理的检测机制等5个方面出发, 建立一套完整、科学、客观的天线质量评判体系, 以引导企业进入良性竞争的轨道。
爱的抛物线 篇11
课间，同学们聚在操场玩游戏，我也常跻身他们中间。但玩游戏需要固定的人數，每遇到多一个人的时候，小朋友们就心照不宣地指着我说：“去了她！”于是，我只能无奈地从人群中退出，眼巴巴地望着他们像快乐的花蝴蝶似的来回飞舞，心中无比委屈，就这样一直到了四年级。
四年级开学，班里来了一位新语文老师。她年轻漂亮，身上总有一股淡淡的芳香。她很喜欢朗读课文，也喜欢让学生读。记得那是一个秋日，云朗风清，明亮的阳光汇成一股暖流在教室里缓缓流动，我们学习新课文《草原》。老师甜美的音色，富有感染力的朗读，把我带到了一碧千里的草原：蓝蓝的天空白云朵朵，空气新鲜，令人心情舒畅……内心体验丰富的我完全被课文中描述的旖旎风光所感动，仿佛身临其境。
正遐想着，“晓阳，你来读第一段。”我模仿着老师的语气，用洪亮而饱满的声音忘我地朗读。读完后，老师止不住满脸的欢欣，大声地夸我：“读得太好了，听晓阳朗读简直是美的享受！”我第一次感觉到一种满满的成就感。从那以后，老师对我格外注意，说我是个很有语感的女孩。在她的鼓励下，我的作文也崭露头角。每当老师朗读我的作文时，我虽然看上去若无其事，内心却是波澜起伏。从那以后，同学们对我的态度也发生了改变，每次玩游戏，即使我跑得慢一点，她们也总是牵着手等我。我非常感谢我的语文老师，是她让我重塑了自己。
结束学生生涯，我也做了老师。新的学期，我接了新的班级，班上有一个默默无闻的小姑娘。课间她从来不走出教室，同学们的欢笑声不时传来，只有她无动于衷。我悄悄走近她身边：“金平，你怎么不去跟小朋友玩？”“没意思。”这样的话跟她小小的年纪很不相符。我跟她妈妈沟通，她妈妈告诉我：“孩子从小害羞，自尊心特别强。她怕别人瞧不起她，就故意对人表现得特别冷漠。其实她很喜欢跟小朋友玩，又怕人家不喜欢她。我天天早出晚归，也顾不上孩子，唉……”
可怜的孩子，为什么怕别人不喜欢她呢？于是，我注意观察她，她的辫子总是梳不好，再看别的孩子总是打扮得光鲜漂亮。我猜想，可能是她妈妈没时间帮她梳。课间，我帮她把辫子梳得纹丝不乱，把自己漂亮的蝴蝶结给她戴上。以后，每次我给她梳头发，同学们都特别热情地围在我俩身边，羡慕地看她幸福的样子。我还让她加入到同学们中间，跟他们一起玩游戏。渐渐，她脸上有了久违的笑容，上课也变得积极主动。我非常高兴能带她走出自设的藩篱。
许多年了，我仍真心地感谢带我走出阴霾的语文老师。我也衷心地希望我的爱，能够让更多的孩子得到心灵的滋养。愿我的爱是一个开口向上的抛物线，永远向上无限伸展……
抛物面天线论文 篇12
自由大气紫外光通信技术的基本原理是把需传输的信息加载到紫外光波上,利用大气散射效应作为传输通道,在接收端采用光学天线接收信号,通过分光滤波等手段降低背景光噪声,再利用光电探测元件将光信号转换为电信号,进行解调及信息还原。由于大气分子和气溶胶粒子的吸收及散射将引起光信号能量的衰减,需要光学天线增强对光信号的接收[1,2,3,4]。目前,通常采用抛物面作为接收天线。复合抛物面聚光器(CPC)是基于边缘光学原理设计的一种非成像聚光器,最初是用作高能物理实验的一种辐射探测器,到上世纪70年代中后期被人们用来作为太阳能聚光器应用,它可以将给定接收角范围内的入射光线收集到接收器上,在太阳能领域具有广泛的应用。本文分析了理想(只发生镜面反射)CPC的结构和聚光性能,提出将CPC应用于大气散射光通信的接收天线,采集经大气衰减后达到的微弱光信号以增加通信距离。
1 复合抛物面聚光器
1.1 CPC的轮廓曲线方程
CPC与不同的接收器相结合,其焦点的设置会有所不同,常见的有平板型、竖板型、三角型和圆管型四种情况[5]。本文以平板CPC为例讨论其结构和性能。
如图1所示,在直角坐标系(x'o'y')中,抛物线o'F2P2满足方程:
点F2(x2",y")在坐标系x″o″y″中的坐标值分别为
其中:f是焦距,θ0是o″y″轴与复合抛物面对称轴的夹角,b是复合抛物面的底部半径。
因为|o"D|+|DF1|=f,由式(2)得
有:
通过坐标旋转与平移,得(x″,y″)与(x,y)之间存在下列变换关系:
将式(3)和式(4)代于式(1)得抛物线在直角坐标系xoy中的方程为
即为CPC轮廓的曲线方程,由式(5)可知,平板CPC的结构只与底部半径b和接收半角θ0有关。
1.2 CPC的聚光特性
几何聚光比是反映CPC接收光线能力的重要参量,由最大聚光比的条件[6]dx/dy=0,联立式(1)、(3)和(4)得:
点P2(x 0",y0")在坐标系xoy中对应的坐标(xmax,ymax)分别为CPC的最大接收口径amax和最大高度hmax:
根据聚光比的定义,由式(7)得CPC的最大几何聚光比(二维)是:
当底部半径b=1 cm时,CPC的聚光比c及高度h随θ0的变化关系如图2所示。θ0=5°,c≈11.47,h≈143cm;θ0=15°,c≈3.86,h≈18 cm;θ0=30°,c=2,h≈5 cm。CPC具有较高的聚光比,在小视场情况下尤为突出。图3为相同底部半径,不同视场条件下CPC尺寸比较图。可见CPC的接收口径a、高度h及聚光比c随视场θ0的增大而减小。
利用光线追迹对理想二维CPC会聚光线的能力进行分析,图4显示了平行光以不同角度入射的情况下,CPC截面上光线轨迹,图5显示了θ∈{θ|-θ0<θ<θ0}的漫入射光线将直接或经CPC反射后到达底部接收器。对大量光线进行追迹表明,凡在CPC接收角范围内的光线都将按理想会聚比cmax(此时CPC取最大高度hmax)反射到接收器,CPC的接收半角θ0即为它视场的大小。
若CPC的高度h小于最大高度hmax,定义截取比为k=hhmax(0
由式(10)计算得CPC实际聚光比与截取比的关系如图6所示,结果表明,聚光比随着高度的增加而增加,当k值较小时,增加得较快,当k值较大时,增加得较慢;当视场θ0较小时,k值的大小对聚光比影响较大,当视场θ0较大时,k值的大小对聚光比影响较小。
假设CPC1和CPC2具有相同的底部半径,视场分别为θ1,θ2(θ1>θ2),由式(8)和(9)知道hmax(θ1)
解得:
此时CPC2的高度为h2=k2hmax(θ1)。
图7为CPC1和CPC2具有相同的底部半径b=1 cm时,若CPC1的视场分别为40°、50°和60°,CPC2达到与CPC1相同聚光比时,k2随视场θ2变化的曲线。分析表明,CPC1与CPC2具有相同高度条件下,CPC2的聚光能力更强;CPC1与CPC2具有相同聚光比条件下,CPC2的高度更小。
通过上面的分析知道,我们可以根据需要设计具有一定视场和底部半径的CPC,CPC是一种视场较大、聚光能力较强的反射式非成像聚光器。CPC底部半径一定的条件下,视场越小,其高度越高,聚光能力越强,此时适当选取k值(一般为0.5~0.8),在不显著影响聚光能力的前提下,可降低CPC的高度,便于加工和使用。
2 CPC用于光散射通信的传输模拟
光散射通信以大气散射为信道,由于受到大气强烈的吸收和散射作用,光信号传输一定距离到达探测器时的能量已十分微弱,这大大限制了系统的通信范围;同时,由于受到大气粒子的散射,光信号将弥散在整个空间,所以光散射通信的光学接收天线应当是具有大视场、高聚光性的反射式光学结构,而CPC满足这一要求。
本文利用蒙特卡罗方法对散射光通信的信号传输进行模拟[7,8],通过跟踪大量光子的产生,碰撞和消亡过程,得到探测器(使用或不使用CPC作为接收天线)接收的光子飞行时间和探测权重的统计信息,并以大气散射脉冲响应曲线的形式输出(具体方法参见文献[9]、[10])。
假设CPC视场为θ0=20°,底部半径b=1 cm,利用基于多次散射近似的Monte Carlo模型,对一定条件下(探测距离500 m,视距23 km)光散射传输进行模拟,假设发射端光脉冲能量为1 J,则在无接收天线和以CPC作为接收天线两种情况下到达底部探测面的光信号能量分别为3.2457 n J和11.2021 n J,图8所示为两种情况下到达探测面的信号光脉冲响应曲线。模拟结果表明,采用CPC作为光散射通信的接收天线,能增加对光信号的采集[11]。
结束语
CPC在太阳能应用领域研究较多,本文对它用作大气散射光通信接收天线进行了探讨,分析表明,CPC的结构仅取决于接收半角θ0和底部半径b,θ0即为它视场的大小,凡属于视场范围内的光线都将被CPC会聚到接收器,它具有大视场、高聚光性的特点。模拟计算表明,将CPC应用于光散射通信的接收天线,能增加对光信号的采集,从而能有效增加光散射通信的最大距离。
摘要：本文推导了复合抛物面聚光器的轮廓曲线方程,分析表明,复合抛物面聚光器的结构决定于视场和底部半径两个参量,其底部半径一定时,视场越小,高度越大、聚光能力越强;复合抛物面聚光器的截取比越大,聚光能力越强;随着视场的增大,复合抛物面聚光器的聚光能力受截取比的影响减小。利用基于多次散射的蒙特卡罗模型对光散射通信的传输进行模拟,结果表明,复合抛物面聚光器应用于光散射通信的接收天线,能增加对光信号的采集,有助于增加通信距离。
关键词：光散射通信,接收天线,蒙特卡罗模型,复合抛物面聚光器
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