论文摘要
准光技术涉及的频率在毫米波、亚毫米波和太赫兹波段,在通信、目标探测、制导、大气遥感、射电天文、不接触式金属探测、等离子体诊断等领域有着广泛的用途。这些应用与微波、红外波段系统相比,有着不可比拟的优越性。准光系统采用光学元器件的开放式结构设计,克服了传统金属波导在毫米波波段衰减极高、功率容量很小和加工制作十分困难等缺点,同时又考虑到波束的耦合与衍射,是一种结合光学理论与电磁计算的综合方法。本文首先简要介绍了准光系统的理论基础及高斯波束的传播、转换、截断以及匹配理论。而后分析并总结了毫米波亚毫米波准光系统的设计方法,尤其是对馈源与高斯模的耦合以及椭球面反射镜天线的设计给出了详细的分析。接下来为我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置EAST上的电子回旋辐射诊断系统建立了一套准光系统。该准光系统工作在100～170 GHz的频率范围内,使用了椭球面反射镜、平面反射镜和圆波纹波导,系统的主要作用是把等离子体中心处的高斯波束束腰映像到波纹波导中。本文采用北京邮电大学电磁理论及应用国际开放实验室自主研发的SiMatrix软件进行仿真,并采用商用GRASP软件进行仿真验证。在耗时方面,基于DGBA的SiMatrix软件较基于物理光学法的GRASP软件有明显的优势。两种软件的仿真结果均与理论分析基本吻合,证明了设计方法的可靠性。本文结合多种准光系统的分析与仿真方法,实现了一套等离子体辐射计准光系统。该系统具有宽频带、低损耗和高分辨率的优点,无论是对托卡马克装置中等离子体电子温度分布测量还是即将开展的相关物理研究都是必要的。
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标签：毫米波亚毫米波系统论文; 准光系统论文; 等离子体诊断论文; 椭球面反射镜论文;