第三篇望远镜系统
第十九章离轴抛物面镜
当需要对反射光强度作光度测量时，在平行光管及天文望远镜中使用离轴抛物面镜是特别有价值的。因为光源位于有限远处，用离轴抛物面镜可以制成一台优质的平行光管作为透镜的检测系统。
用独特的方法一次可以制造多块离轴小抛物面镜。通常用一块低焦比的大口径反射镜钻下三块或四块小反射镜，并用石膏将反射镜胶进凹孔中。为消除膨胀和应力等不稳定因素，可以用细磨、抛光或酸蚀小反射及开沉孔等新的方法。这些技术，包括细磨和抛光大反射镜毛坯的背面都有助于消除泰曼效应。生产这些产品的光学公司，用同样大小的反射镜毛坯作为框架，并将磨边后的反射镜毛坯放入框架原来所的孔内。一块12in的反射镜毛坯能够制造出四块3.5in 的离轴抛物面镜。这些元件的F数一般较小（f/14~f/5.5）。为了得到较大的相对孔径，离轴抛物面镜变大，其主镜的直径成比例增大就产生加工困难。
反射镜的设计、制造和使用方面已有了一些成果。这些反射镜尺寸中等（直径20.3~30cm），焦比为f/8。最近马科斯.布朗已经制造出一种焦比为f/6，直径为12in的反射镜，并已获得了广泛的应用。关于离轴抛物面镜的一些制造方法已作过介绍，望远镜的业余爱好者可以按此仿制。
1．设计与计算
离轴抛物面的设计取决于光轴的孔间距或孔的位置。小孔是大凹面标准镜的一部分，图19.1
说明了四等分的位置。应特别注意图19.2上的实际光源
位于大凹面镜的轴上，而不是在较小的正在加工的反射
镜上。因此，必须在离轴抛物面镜上刻一个基准记号，
图19.1 一块大的抛物面反射镜上的四个
小的离轴抛物面镜的分布图图19.2一台反射式离轴平行光管的设计
与用于制造小抛物面镜组的大抛物镜一样其轴平面总是明确的。图19.2是作为平行光管离轴抛物镜装置，平行光管带有针孔光源。图25.8c介绍了精确安装针孔光源的方法。如果用在天文望远镜上，则目镜应位于光源的位置上。
复习一下制造大的抛物面及其细磨模的曲率半径时，铣磨机倾角的计算方法，并假设蓝图上的离轴抛物面的数据为：大凹抛物面镜的直径为12in（球面顶点离孔中心是4in、曲磨半径为92.45in）。好的制造工艺是四个高精度离轴抛物面镜中的每一个必须置于大反射镜的一个象限内（参见图19.1）。方程（19-1）是已知工件曲率半径，计算金刚石磨轮的倾角公式。它适用于加工凹的和凸的镜面SinA=D/2R
式中：A为磨轮倾角的度数；D为磨轮的直径；凹面指磨轮的外刃表面；R是要求的曲率半径。
例如：磨轮直径为10in，R为92.45in时试计算A值？
SinA=25.4/2*234.84=0.054079
查正弦函数表求出角度为3°6′。应该注意，机床游标尺的读数精度低于2′。3°6′为金刚
石磨轮的外刃加工凹面镜时的倾角。若要计算用金刚石磨轮加工凸磨具时的倾角，假如金刚石磨轮的内刃直径近似为24.765cm，则加工磨具的新倾角为多少呢？回答是3°1′。
用球径仪读数时通常需要一张矢高表。用公式（2）计算矢高值h=R-(R2-y2)1/2
式中h为矢高；R为要求的曲率半径；y为锐边（不是球）支承圆环半径。例如h=234.84-（234.842-15.242）1/2=234.84-233.343=1.497cm，矢高的几何关系参见图26.24。
先加工派勒克斯玻璃毛坯的球面曲率半径，然后加工反面的平面。这种加工方法可以检查出在加工球面曲率半径的过程中玻璃毛坯内部的大气泡。
将蓝墨水喷在玻璃毛坯上，划好几块小离轴抛物面镜的中心位置，以保证套钻时对准。套钻的内径应与反射镜外径相适应，同时还要考虑石膏的附加厚度。
从大型凹面反射镜上钻下小反射镜以前，在毛坯的背面贴一块平板玻璃，以防止玻璃毛坯在钻孔时破碎。
装在钻床上的摇臂钻套钻四个抛物面的孔径。为了不使玻璃走动，在外露的垫板上应钉两条互为90°的交叉木条，将圆形玻璃毛坯放在交叉处。对准预先作上记号的中心点，将放着反射镜的垫板固定在钻床台面上移动摇臂钻下的垫板以及反射镜。
将套钻（金刚石套钻或薄壁钢套筒）固紧在夹头上，用320号粒度的碳化硅金属套钻并用上面的小反射镜进行钟套定位，但要通过实验检验。中心孔的钻削决定于钟套定位（孔顶部的尺寸放大）。钻削时用泵打入冷却液。所加压力不能太大，最好用轻轻恒压往下压。
套钻完成后，用橡皮吸帽器取出小反射镜并用145号金刚砂将小反射镜两面倒角。
2．圆柱面的抛光或酸蚀
细磨大反射镜的圆柱面并用氧化铈呢布抛光。将安装好的约为反射镜圆周长度1/3的黄铜片的一端固定，另一端靠弹性压力压紧。用这个装置细磨及呢布抛光各种大小反射镜的圆柱面。在钻床上用弹性夹具细磨并粗抛光在大反射镜上套出的孔。操作过程中，不要拿掉用沥青树脂粘结的保护玻璃板，以免应力释放。
用氢氟酸雾气腐蚀玻璃也许是一种最好的方法。该方法可以腐蚀所有金刚石加工中引起应变的表面，消除应变，并增加玻璃元件的强度。该过程需要20min。而且结束时看上去光亮提象抛光过一样。由于氢氟酸雾气有毒，所以必须在排风的条件下工作，并应在涂过蜡或乙烯树酯的容器内进行。
3．零件的石膏粘结
将小反射镜粘结在大反射镜的圆孔内，而大反射的凹面放在垫有乙烯塑料布的凸磨模上，再用真空橡皮夹具将小反射镜放入圆孔内。沿着小反射和圆孔的四周插入木条，使石膏（哈特罗克的牙科用石膏）流入反射镜的四周。石膏上盘过程中，用小木条释放小的夹层气泡，待固化几个小时或一夜后，拿下石膏盘，在圆孔周围用刷子刷出一圈2mm深的凹槽，用电烙铁将塑性材料或蜡加热，并使之充满凹槽。
4．细磨与抛光
一般的加工方法是用250号、145号、95号氧化铝金刚砂细磨，但必须注意应随时用球径仪的最大测环检验，以防镜片加工的曲率半径值与原来的设计值不符。细磨过程中，如果球面反射镜有些凹，则应将其放在主轴上，而将凸细磨模放在凹面镜上，如果反射镜有些凸（读数偏小），应将凸的细磨模放在主轴上，而镜片放在上面。对于不易由一个人手工操作的大镜面，应学会通过控制主轴轴转速及动程的长度来改变细磨的曲率半径或保持曲率半径不变。每道细磨必须磨去足够的余量以除去上道细磨后的砂眼。尤其应检验圆孔与小反射镜的相对位置，以确保小反射镜不走动。
镜盘的圆柱面与背面应粗抛到30%，但酸蚀面无须抛光。小反射镜上必须深深地酸蚀基准
记号（四个）。注意：不要用金刚石刀刻划盘中的小反射镜，细磨时应在玻璃底部再胶上玻璃盖板。
在第三章中已叙了用一只与镜盘尺寸1：1的抛光模，并在开槽抛光模上应压出小方格槽。
一种制作深球面抛光模的有意思的方法是先将熔化的沥青浇注在几块盖有铝箔的凹面镜上，并用胶带纸将这些铝箔连接在一起。用足够宽的胶带纸在凹面镜周围成一圈，高度通常为0.5in，以盛住沥青胶。当沥青胶层冷却后将它放置在用松节油清洗过的铝球模上，并使之微热到手能接触，然后将沥青模放在用抛光剂湿润过的凹面镜上。为了加速沥青抛光模的成形，可以在沥青模上加铅重块，沥青抛光模上开出大方格槽，并使凹面镜在下，抛光模在上进行抛光。
5．修整面形的方法
在凹面镜的曲率中心可以用戴尔（Dall）的零位检验法（参见图19.3）。这种检验法采用了刀口或罗契光栅。罗契光栅是一种低频光栅（80l/mm），典型的罗契图见图A14.2，与之相关的焦点图见图A14.1。图A14.2是自准直光
学装置中一种典型的折射与反射零件的罗
契图，必须根据要求画上45°倍面线的轮
廓。轮廓曲线说明表面的高、低。沿x轴
和y轴观察到的理想零位图是等距离的平
行条纹。用罗契检验法检验凹面镜为球面
时，戴尔零位检验所显示的罗契图形将如
何呢？这种图形将是完全向右斜的枕形条
纹，操作者在分析其原因时存在着许多模图19.3 罗契光栅置于反射镜曲率半径处的戴尔
糊的观点。处于球面曲率中心位置作零位零位检验装置
检验时，则该曲率中心的球面就构成自准
直装置，且预先计算好的平凸透镜使球面投
射出另一种类型的误差（正球差）。因此，
为了把球面修抛回零位图。如果再检查450
剖面线轮廓，则就能说明玻璃表面有另一种
倾斜误差的罗契图
了，图29.6中的焦点图亦作了同样的处理。
下面考虑抛物面镜的戴尔零位检验法。
此法发表于1947年美国天文学会期刊，
1952年12有作了进一步修改，1953年在图19.4 用预置平凸透镜构成的戴尔检验装置
美国纽约科学出版社的《业余爱好者的望（注意共轴检验时用45/45透反模）
远镜制造》第三册上再次发表。这些书有
极好的素材，并且写得很好。零位检验如图19.4所示。
零位装置是将一块带红色滤光片的具有一定焦距的平凸透镜安装在滑动的镜筒里，按图示对某一光源保持一定的距离。这块平凸透镜必须是高质量的，并且应将它放在红色滤光片与狭缝光源的前面。如文献中指出的，F/f比应在中等数值范围内，这里F指抛物面的焦距（R/2），f为平凸透镜的焦距。检验仪与罗契光栅一起使用，图19.4的下面部分表示用45/45薄膜板作共轴零位检验的方法。这时F/f比值不必为中等范围，只要达到了就可以了，如图所示。焦距为4.66in的凸透镜可以用于检验凹面镜，计算过程如下：
计算：平凸透镜的R/2或焦距为119.42/11.852=10.075。图示的0.535值乘以透镜的焦距为6.341cm。平凸透镜的凸面到狭缝的距离为6.341cm。
大多数操作者更欢喜用星形抛光模抛修抛物面镜。这种抛光模的制作比较方便，将一张树酯描图纸或铝箔剪成一个与镜子同样大小的圆，将圆对折成半圆形，再把这个半圆的两边各折
叠1/3，然后从三角形折片的一边剪成半个玫瑰叶花瓣（参见图A14.7）形状。将剪下的图形放在用悬浮液湿过的抛光模上，再放上镜片，加上铅压块，图形压在沥青模上后，用刀片按六角星形状挖去沥青胶。剪下来的图形应保留好，以便以后修整时再使用。
星形抛光模用1/4动程在上面以15r/min的速度抛光，而主轴转速为100r/min。抛光20min 后测试一下，检验其变化情况。每次检验后，缩短抛光时间，但仍希望是过校正。抛光快完成时，通常可从y轴的零位图上方观察到塌边现象。星形抛光模不能消除这种边部误差，为此可以再用全口径抛光模并以很短的动程在上面运转。
如前所述较大与较陡的离轴抛物面受许多因素影响。戴尔零位检验的极限F/f数大约为3。因为离轴检验仪存在着视差，因而不能再推荐使用，通常用45/45薄膜板，以便在轴上检验。由三块零件组成的零位透镜装置可以更好地适用于弯曲度较大的抛物面。因较大弯曲度的反射镜需要较大的表面，这样不仅使一次性应用时的成本难以下降，而且其面形也特别难以修整。
6．大、小型离轴金属反射镜
用一块玻璃圆盘加工大的离轴抛物面镜是操作者难得尝试的特殊工艺，曾经出现过许多方法，一种方法是首先将0.605带区的月牙形钢板用环氧树酯胶在一块大凹面镜上，然后把钢制的半扇形板用环氧树酯胶到玻璃表面上，再用螺丝把第二块钢板连在一起，并用扳手上紧多头螺丝至预定的压力，再在已加工的凹面上研磨并抛光成球面，放松螺丝后就制成了已适合抛修的一个离轴抛物面镜。
制造离轴抛物面镜的另一种方法是用与球
面一样地细磨和抛光的铝金属反射镜，然后将其
镀镍并象球面一样地抛光。下一步是将第二块钢
板钻孔并用螺丝再旋上扒拉螺丝（一个组合体）。
焦距为R/2的凹球面镜放在一个带有光学平面
的自准直仪中，上紧推拉螺丝后形成了零位图
形。这就是首先观察到的枕形图形，（如图A14.2）
最后用Locktile涂布（参见图A14.2）。虽然这些
反射镜并不具有光学质量，但在太阳光下聚焦热
能将有许多用处。
已经制造出的直径为3.7m的特大离轴反射
镜是由洛杉矶雷姆逊物理研究所研磨与抛光的
不锈钢表面，它是用计算机程序控制的一台巨大
的立式机床上制成的，用胶在20in泡沫塑料橡
皮上的600号碳化硅磨块进行细磨，以轻机油作
为冷却液，在可柔性的泡沫塑料橡皮模具上的
HCF（蜂窝状基质）上实现初步抛光，最后在开图19.5 上面部分表示离轴抛物面的自准
槽的可柔性模具上进行一系列湿抛。以氧化铈和直检验。带光学平面的罗契板置于FS点，蒸馏水作抛光剂时无需进行光学检验。检验理想元件时呈平行线。下面部分类较早闻名的是后来由马科斯·布朗作成的似于上面部分，但为一种特例。开始光学12in离轴玻璃反射镜。图19.5所示是将自准直修磨之前，最好观察离焦的焦点罗契图
平面用于检验离轴抛物面镜（到目前为止，作
者在许多方面已作了改进）。
图中示出了改进后的罗契装置，显示了准直上未加修抛的球面。与中心c/c相交的虚线表示球面位于偏心角的平分线上，如E所示。A处的平面镜位于偏心轴上，使光线以球面B的法向入射。
用箭头表示的光路，虽然仅表示出一半，但可以成光线的返回系统。
检验时应该考虑某些严格的要求，首先应该检验光学修磨时的畸变情况。
将一个球面修磨为一个抛物面时，畸变是旋转对称的，但加工一个离轴抛物面时，对称面就破坏了，表面顶点随偏心量而移动，或者由球面中心顺着偏心平面的方向对边移动。
图19.5中的球面Z表示开始校正前的情况，虚线X表示校正前的焦点图与罗契图。B处为完工表面的近似形状。图形当然大大地夸大了，它表示出从顶点到边缘的最大修磨量。
一个修磨良好的表面检验结果应具有平滑的焦点图。焦前与焦后的罗契图应呈平行线的零位图形（见图A14.1与A14.2）。
B处凹面镜的焦点图与罗契（焦外）图说明凹面镜需要修磨。如果刀口从左向右切割，且光源丰左边，则阴影表示为高带。注意：观察者要对着图形观察。因为失去了对称性，表面顶点就有所偏移，焦占图延伸到垂直中心线的右边。
很明显，由于存在畸变，完工后的表面不可能是一个同心回转面，因此检验反射镜时要把它放在与镜座同样的位置上。这可在制造前在反射镜背面蚀刻定位线来实现之。最重要的不可忽视的是固定在平台上的镜座必须刻有一个用于控制离轴抛物面每次修磨后复位的记号。
焦点图与罗契图（焦点外）的形状如图A14.1和A14.2所示。它们仅表示出畸变。反差的大小决定于抛物面的焦比和所用的偏心量。最主要的特点是中心明显地高和顶点稍微偏向垂直线的一边。
除去多少材料的问题是第二个重要问题，因为离轴畸变量不是旋转对称的，且必须用较小的模具加工。在已成形的玻璃表面上应用三角形沥青抛修模修匀与修磨表面。
有许多人研究过抛光这种非球面形状的抛光机，但市场上买不到。将来可能会研制出用计算机控制的抛光机，以实现用小抛光模抛光玻璃表面。
参考文献
Brown,M.,The Foucault Knife-Edge or Schlieren Test(Charpter26).
Griffith,T.and De Vany,A.S.“Off-Axis Paraboloids,”in Optical Shop Procedures and Theory, Nortronics, Northrop Corporation,1955.
Ransome,J.F.private communication.John H.Ransom Laboratories, 20 N.Aviador Street, Camarillo,CA.
Schulz,L.G.“Quantitative Tests for Off-axis Parabolic Mirrors,”Appl.Opt.,36,(1964).
菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验) 一、实验目的 观察双平面干涉现象及测量光波波长 二、实验原理 如附图7所示的是双面镜装置是由两块平面反射镜M 1和M 2组成，两者间夹一很小的 附图7 菲涅尔双面镜 角?。S 是与M 1和M 2的交线（图中以M 表示）平行的狭缝，用单色光照明后作为缝光源。从同一光源S 发出的光一部在M 1上反射，另一部分在M 2上发射，所得到的两反射光 是从同一入射波前分出来的，所以是相干的，在它们的重叠区将产生干涉。对于观察者来说，两束相干光似乎来自S 1和S 2，S 1和S 2是光源S 在两反射镜中的虚像，由简单的几何光学原理可证明，由S 光源发出的，后被两反射镜反射的两束相干光在屏幕上的光程差与将S 1、S 2视为两相干光源发出两列相干光波到达幕上的光程差相同。与双棱镜实验相似，根据双棱镜的实验中推导出的公式/xd D λ=?，亦可算出它的波长λ。 三、实验仪器 1、钠光灯（可加圆孔光栏） 2、凸透镜L ： f=50mm 3、二维调整架： SZ-07 4、单面可调狭缝： SZ-22 5、双面镜 6、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜） 7、读数显微镜架 : SZ-38 8、三维底座： SZ-01 9、二维底座： SZ-02 10、一维底座： SZ-03 11、一维底座： SZ-03 12、凸透镜： f=150mm 13、He —Ne 激光器(632.8nm) 14、白屏H ： SZ-13 15、二维调整架： SZ-07 16、通用底座： SZ-01 17、通用底座： SZ-01
四、仪器实物图及原理图 图十一（1） 图十一（2） 五、实验步骤 1、把全部仪器按照图十一的顺序在平台上摆放好（图上数值均为参考数值）， 靠拢后目测调至共轴。而后放入双面镜。 2、调节双面镜的夹角，使其与入光的夹角大约为半度，如图十一（2）。（亦 可用激光器替换钠灯，白屏H代替微测目镜，使细激光束同时打在棱边 尽量靠近的双面镜的两个反射镜上，在远离双面镜交棱的白屏上看到干 涉条纹。） 3、然后如图放入测微目镜，找到被双面镜反射的光线。调节单缝的宽度并 旋转单缝使它与双面镜的双棱平行，用测微目镜观察双平面反射镜干涉
15-2~15-3拋物面鏡與球面鏡maulin 探照燈:燈置於球面鏡心、拋物面鏡焦距。?像的觀察法: (A)映像法(B)視線交會法(C)視差法 ?球面鏡
1.在何種情況下,可以用球面鏡來代替拋物面鏡? 小孔徑,鏡面範圍小 A 2.何謂孔徑角? θ=AB/r θ r B 3.孔徑角π徑，曲率半徑r的凹面鏡,其鏡面積若干? 2πr2 4.下列各名詞您能否清楚指出意義或繪圖表示? (a)鏡頂 (b)主軸 (c)焦點 (d)焦平面 (e)曲率半徑 (f)孔徑 (f)鏡邊緣的直徑 5.曲率半徑R的击面鏡,其最大孔徑若干? 2R (一般不可能) 6.有人說平面鏡是击面鏡或凹面鏡之特例,你認為如何? 當球面鏡 R→∞時,可視為平面鏡 7.在孔徑角甚小情況下,下列各入射光其反射光各如何? (a)射到鏡心 (b)經過焦點 (c)經過曲率中心 (d)平行主軸 8.試以數學證明在小範圍時,球面鏡幾近拋物面鏡? y2=4cx…………………………..拋物線 y2+(x-2c)2=(2c)2……球方程?y2=4cx-x2?y2?4cx (當x很小) 9.如圖M為拋物面鏡,F為焦點,則a,b,c三點發出平行主軸之光到焦點, 何者路徑最短? 一樣長
10.若物體距離球面鏡之焦點為So,像距離球面鏡焦點S i,焦距為f(曲率半徑之半為f) 試證S0×S i=f2 11.試由上題證明放大率為M=f/S0=S I/f,並繪出以S0,S i為軸的直角坐標函數圖。 12.若一人由 向凹面鏡之鏡面靠近到達鏡面，其像之運動情形如何? 像的大小如何? 人與像有幾次相遇? 在曲率中心與鏡面共兩次 13.物置於焦距為12cm之凹面鏡前 (a)15em處 (b)9cm處像的位置,性質,放大率各如何?並繪圖示之。 (a)60cm M=4 (b)-36cm M=0.5 14.物置於曲率半徑50cm之击面鏡前 (a)25cm處 (b)15cm處像的位置,性質,放大率各如何? 以圖示之? (a)12.5cm M=1/2 (b)-9.375cm M=5/8 15.若物體於球面鏡前其放大率(橫向放大率)為M,則縱向放大率若干?(即沿主軸方向之放大率) M2 16.物置於球面鏡前會產生一實像時,若將物改置於剛才像的位置,試證明新的像生在原來物的位置。(共軛像) 畫圖(光的可逆性)且實像才有共軛像 17.有一凹面鏡(f=20cm)與击面鏡(f=10cm)同軸而立相距55cm,物距凹面鏡30cm如圖,則二次反射之像位置如何? 凹面鏡前29.5cm倒立時像 . 18.击面鐃之焦距為f，則其像距鏡面之最大值為: (A)f (B)2f (C)3f (D)f/2 (E)f/4 (A)
文章编号:1001-2486(2002)01-0063-04 毫米波多波束抛物面天线分析和设计 X 尹家贤,刘克成,刘培国,毛钧杰 (国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙 410073)摘 要:首先应用FDTD 对毫米波多波束波导裂缝馈源进行分析计算,讨论了馈电波导及辐射缝结构 对馈源方向图的影响,然后用物理光学法由抛物面上电流计算抛物面天线方向图,方向图的计算结果和测试结果相当吻合,这证明方法的有效性。 关键词:FDTD;抛物面天线;多波束天线 中图分类号:TN82 文献标识码:A Analysis and Design of mm_wave Multibeam Paraboloidal Reflec tor Antenna YIN Jia -xian,LIU Ke -cheng,LIU pe-i guo,MAO jun -jie (College of Electronic Science and Engineeri ng,National Univ.of Defens e Technology,Changs ha 410073,Chi na) Abstract:The fini te -difference time -domain method (FDTD)is used to analyze the slots feed of paraboloidal reflector antenna 1The effects of feed waveguide and shape of radiation slots on feed patterns are also discussed 1The paraboloidal reflector an tenna patterns are presented by using physical op tics,and the numerical results are compared wi th experi mental results,and the comparison shows excellent agreement over a wide angle 1 Key words:FDTD;paraboloidal reflector antenna;multibeam antenna 多波束抛物面天线在雷达、微波通讯系统、无线电天文学等领域有广泛的应用,其分析设计方法以几何光学和物理光学为主[1]。由于抛物面是电大尺寸,用这种方法计算是合理的。但是对于馈源和馈电结构来说,其尺寸往往是波长的量级,并且馈电和支撑结构往往成为二次辐射源,用物理光学法很难计算。矩量法虽可得到较为精确的结果,但由于结构的复杂性,计算也相当困难,还未见到公开发表的文献。本文应用目前在电磁计算领域最流行的、也是功能比较强大的电磁场数值计算方法)))时域有限差分法(FDTD)[2]分析计算馈源及馈电结构,然后用物理光学法计算多波束抛物面天线各波束的方向图。我们发现这种混合方法能明显改进精度,为抛物面天线设计的优化提供了新的途径。1 天线结构 本文所讨论的算例是一个毫米波多波束抛物面天线,直径波长比D/K U 15,采用前馈抛物面的形式,如图1所示,这种馈电方式结构较为紧凑,对称性好,阻挡小,作为小口径天线的应用较为合理。受毫米波传输线的限制,馈线采用波导形式,馈电波导的尺寸和馈电缝的结构作为优选参量,研究天线的辐射性能。 2 计算方法 211 馈源方向图计算 21111 馈源FDTD 模型 如图2所示,馈源完全被计算的网格空间所包围,网格的四周为完全匹配吸收层(PML)[3],计 X 收稿日期:2001-08-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(59972042)作者简介:尹家贤(1964)),男,副教授,在职博士生。 第24卷第1期国 防 科 技 大 学 学 报J OURNA L OF NA TIONA L UNIVERSI TY OF DEFENSE TECHNOLOGY Vol 124No 112002
第三篇望远镜系统 第十九章离轴抛物面镜 当需要对反射光强度作光度测量时，在平行光管及天文望远镜中使用离轴抛物面镜是特别有价值的。因为光源位于有限远处，用离轴抛物面镜可以制成一台优质的平行光管作为透镜的检测系统。 用独特的方法一次可以制造多块离轴小抛物面镜。通常用一块低焦比的大口径反射镜钻下三块或四块小反射镜，并用石膏将反射镜胶进凹孔中。为消除膨胀和应力等不稳定因素，可以用细磨、抛光或酸蚀小反射及开沉孔等新的方法。这些技术，包括细磨和抛光大反射镜毛坯的背面都有助于消除泰曼效应。生产这些产品的光学公司，用同样大小的反射镜毛坯作为框架，并将磨边后的反射镜毛坯放入框架原来所的孔内。一块12in的反射镜毛坯能够制造出四块3.5in 的离轴抛物面镜。这些元件的F数一般较小（f/14~f/5.5）。为了得到较大的相对孔径，离轴抛物面镜变大，其主镜的直径成比例增大就产生加工困难。 反射镜的设计、制造和使用方面已有了一些成果。这些反射镜尺寸中等（直径20.3~30cm），焦比为f/8。最近马科斯.布朗已经制造出一种焦比为f/6，直径为12in的反射镜，并已获得了广泛的应用。关于离轴抛物面镜的一些制造方法已作过介绍，望远镜的业余爱好者可以按此仿制。 1．设计与计算 离轴抛物面的设计取决于光轴的孔间距或孔的位置。小孔是大凹面标准镜的一部分，图19.1 说明了四等分的位置。应特别注意图19.2上的实际光源 位于大凹面镜的轴上，而不是在较小的正在加工的反射 镜上。因此，必须在离轴抛物面镜上刻一个基准记号， 图19.1 一块大的抛物面反射镜上的四个 小的离轴抛物面镜的分布图图19.2一台反射式离轴平行光管的设计 与用于制造小抛物面镜组的大抛物镜一样其轴平面总是明确的。图19.2是作为平行光管离轴抛物镜装置，平行光管带有针孔光源。图25.8c介绍了精确安装针孔光源的方法。如果用在天文望远镜上，则目镜应位于光源的位置上。 复习一下制造大的抛物面及其细磨模的曲率半径时，铣磨机倾角的计算方法，并假设蓝图上的离轴抛物面的数据为：大凹抛物面镜的直径为12in（球面顶点离孔中心是4in、曲磨半径为92.45in）。好的制造工艺是四个高精度离轴抛物面镜中的每一个必须置于大反射镜的一个象限内（参见图19.1）。方程（19-1）是已知工件曲率半径，计算金刚石磨轮的倾角公式。它适用于加工凹的和凸的镜面SinA=D/2R 式中：A为磨轮倾角的度数；D为磨轮的直径；凹面指磨轮的外刃表面；R是要求的曲率半径。 例如：磨轮直径为10in，R为92.45in时试计算A值？ SinA=25.4/2*234.84=0.054079 查正弦函数表求出角度为3°6′。应该注意，机床游标尺的读数精度低于2′。3°6′为金刚
馈源方向图可以作为激励引入。 大型抛物面天线的FEKO仿真计算 发表时间：2009-8-8 作者: 陈鑫*余川来源: 安世亚太 关键字: FEKO 仿真抛物面天线方向图 本文利用FEKO 软件仿真计算得到了抛物面天线的方向图。在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图做为激励加入， FEKO 软件的这一特点不但提高了计算速度、节约了所需要的系统资源，也为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。 1 前言 在电子对抗、跟踪遥测等工程应用领域内，由于抛物面天线具有发射功率大、副瓣较低、结构简单易加工、相关技术较成熟等优点，常常被选做发射天线或者阵列单元。 在频率较高频段，特别是C 波段以上的频段，其波长已经在10 厘米以内，对于直径在一米以上的大型抛物面天线或者天线阵列来说，市面上其他电磁场仿真软件在对于电大天线的仿真计算能力很弱，有些根本无法计算，而FEKO 软件恰恰弥补了这一空白。 本文利用FEKO 软件仿真计算得到了直径为110 厘米的抛物面天线方向图（X 波段），在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图数据文件做为激励加入，抛物面表面采用PO 算法，大大提高了计算效率，节省了所需硬件资源，为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。 2 馈源仿真计算 对于传统前馈抛物面的仿真，一般都是将喇叭馈源和抛物面整体建模、整体计算的方法。在计算机硬件资源和时间允许的情况下，其优点是操作简单，直接得出计算结果；但是如果需要计算天线阵列或者更大的抛物面天线，也许对于计算机资源要求就太高，往往无法满足需要。因此，我们首先用SABOR 软件快速设计喇叭几何尺寸，计算喇叭的大致远场方向图和增益（图1）。在FEKO 中用MLFMM 计算该尺寸的喇叭方向图，如图2 所示，计算结果与设计一致，满足下一步计算要求。
菲涅尔镜片的原理和应用 菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。 菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。 下图是常用镜片外观示意图：
下图是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。 当人进入感应围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C 区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。 镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。二、白色主要用于适配外壳颜色。三、黑色用于防强光干扰。镜片还可以结合产品外观注色，使产品整体更美观。 每一种镜片有一型号（以年号+系列号命名），镜片主要参数：
卫视经纬版 电子报/2002年/04月/21日/第008版/ 自制大口径抛物面天线 江西张敏 本人对大口径抛物面天线心仪已久,可惜该类天线价格不菲。无奈之下,本人遂蒙生自制的念头。经过深思熟虑,年前动手试制,竟一举成功!高兴之余,现将关键工艺介绍如下,愿与有志之士共享! 一、精工制作抛物线模具 常常听人告诫:抛物面天线精度高,手工打造的天线,只能当作摆设!为此,本人特别设计如下制作工艺,经实践证明,方法简单,一试即成! 抛物面天线直径2.4m,焦距1.2m,抛物线标准方程式:Y2= 4.8X 取刨花板(2.4m 1.2m)一块,水平放置于地上,在上面精确画出Y2= 4.8X的抛物线。用手锯沿抛物线锯开,即得到一条标准的抛物线截面。用扁铁沿抛物线截面绷紧并钉牢,这样就获得了一条光滑、坚硬的抛物线截面模具。 将刨花板垂直安置在地面上,并用铅垂线校正,以确保X轴垂直于地平面。最后,将模具牢牢固定即可(见图1)。 二、制作抛物线天线骨架 天线骨架由6个不同直径的钢筋圆圈和6条固定钢筋焊接而成。钢筋圆圈的制作数据见下表。 用 14mm的钢筋在弯管机上分别弯制出6、5、4、3、2、1圆圈,并用电焊焊好接头。将圆圈6水平安放到模具上,用水平仪校正,然后牢牢固定,用同样的方法,将圆5安装到模具上。然后取两小段钢筋,用电弧焊将圆5和圆6沿抛物线对称焊牢。圆4、3、2、1和0原点钢板均照此方法安装并焊牢。最后,用 2.5mm铁钉从钢板中心孔钉入模具抛物线截面顶点O内。 至此,抛物面天线骨架已焊接成一个整体了,将此骨架顺时针旋转60,沿着抛物线对称焊入两根固定筋。照此方法,将6根固定筋全部焊牢,天线骨架制作完毕。 三、安装反射网 反射网就地取材,无特殊要求。本人在一家电焊店购得两张镀锌铁丝网(下脚料),将它们沿对角线剪开,得到4张三角形铁丝网。将天线骨架从模具上取下来,把4张铁丝网压入骨架并初步整平固定,然后放在模具上,压平压紧,用铁丝固定。接着将骨架顺时针转动一个小角度,压平压紧铁丝网,用铁丝固定。照此方法,将铁丝网固定到骨架上。最后,还要用模具精确校正一遍,以确保操作精度。 四、安装支架 用一根长0.9m和一根长1.2m的钢筋焊成一个直角。将1.2m钢筋的一端固定到焦点处,将0.9m钢筋的一端与圆6焊牢。在焦点处可配焊一小段角铁,便于安装下变频器件(见图2)。 五、安装基座及调试 安装调试方法报刊上介绍较多,本文不再赘述。在天线调整好方位角和仰角后,根据具体情况,在内架上焊入3~4根钢筋以固定天线。笔者将该天线喷上草绿色油漆安放在小院内的绿色树丛中,与环境非常协调、融洽。
菲涅尔光学屏幕的成像原理解析 背投光学屏幕目前广泛应用于大型会议室、指挥控制中心、培训教育、电视会议、展示厅、展览馆、礼堂、体育馆、音乐厅、超级市场、机场、车站、码头、自助餐厅、橱窗等场合，甚至各种环境光强烈的复杂环境。那么到底什么是为光学屏幕和菲涅尔光学屏幕，他们是如何成像的呢，于传统投影屏幕有什么区别呢？ 1、光学屏幕定义 包含一个或多个光学镜头系统的投影屏幕称为光学屏幕，在镜头里面，光线被折射，方向发生了改变，只有背投屏幕能控制光线的方向，故只有背投屏幕才有光学屏幕。光线的方向取决于投影屏幕材料的折射系数及镜头的剖面形状。2、市面上有哪些光学背投屏幕 目前市面上主要菲涅尔光学屏幕有丹麦DNP公司的GWA巨型广角屏幕/NWA 新广角屏幕/Holo Screen/SIGMA西格玛屏幕、美国Stewart斯图尔特公司的/背投漫反射硬幕/BlackHawk Xtreme NEW/MicroWave背投光学屏幕/PowerView背投光学屏幕/OptaWave背投光学屏幕、丹麦SVS公司的WA1806背投光学屏幕/vision2000防滑伤光学屏幕、成都FSCREEN菲斯特公司的FL光学屏幕。 丹麦DNP公司是世界最著名的菲涅尔光学屏幕制造商，下面我们主要以DND公司菲涅尔光学屏幕为样本来解释器光学原理，其他公司的基本原理都差不多。 3、光学菲涅尔镜头 传统的镜头与菲涅尔镜头的区别如下图所示：
菲涅尔镜头中只有曲面是镜头中起作用的部分，若将其他部分去掉并拉平有效的镜头部分（如右图所示）就得到了一个菲涅尔镜头。镜头由CAD/CAM加工中心采用钻石切割，一块屏幕上，多达10,000种不同的镜头剖面，背投屏幕模具投资巨大，DNP公司是唯一拥有自己的模具厂的背投屏幕制造商。故DNP每一种系列的产品都有不同的焦距；每个剖面的尺寸＝屏幕的点距（分辨率）。 4、菲涅尔镜头与柱状镜头工作原理及结合后工作原理示意图 菲涅尔及柱状镜头结合可达到180度水平观视角，DNP屏幕广角系列因此在全球获得巨大的市场占有率。成为多年来市场上最受欢迎的投影屏幕，适于各种应用场合。 菲涅尔与雾状透镜结合的屏幕也是DNP公司九种屏幕系列中的一种。它是专门为某些特殊应用而开发的，几年前就已投放市场。但由于视角不如广角屏幕系列，适用面较窄，DNP公司仅将其作为一种补充产品。 5、双层屏幕与单层屏幕的区别，双层屏幕具有以下几个特点： 有比单层屏幕更好的中心到边角的亮度均匀性； 非常适用于短距离投影 非常适用于多屏幕拼接。 6、DNP公司双层屏幕增高对比度的两种滤光系统工作原理图
菲涅尔透镜的原理及应用 （国防科大理学院光学小组第六组） [摘要] 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。 [关键词] 菲涅尔透镜；原理；分类；应用；研究与发展状况 本文主要从菲涅尔透镜的历史，基本原理，分类，作用，应用以及国内外的研究与发展状况等方面完整介绍了菲涅尔透镜的相关知识。 1.简介 菲涅尔透镜 (Fresnel lens)，又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔（Augustin·Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。
菲涅尔透镜 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。 2.菲涅尔透镜的历史 通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-1794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅尔亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述，1823年，第一枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔（Phare de Cordouan）上；透过它发射的光线可以在20英里（32千米）以外看到。苏格兰物理学家大卫·布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。 3.菲涅尔透镜的基本原理 菲涅尔透镜的工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。
收稿日期:2002-06-13 作者简介:雷 娟(1979-),女,西安电子科技大学硕士研究生. 一种多波束抛物面天线的设计与分析 雷 娟,万继响,傅德民,傅 光 (西安电子科技大学天线与电磁散射研究所,陕西西安 710071) 摘要:应用物理光学方法对用于卫星通信的多波束抛物面天线进行了设计与分析,提出了任意形状口 径面的处理思想,可方便、有效地计算口径面形状任意、馈源数目任意、馈源放置位置任意的多波束抛物 面天线的方向图.最后,用波束优化思想对馈源尺寸及位置进行不断调整,从而使各波束半功率波瓣宽 度及偏焦角度达到设计要求,并给出了各组波束方向图.将给定馈源尺寸的抛物面天线的计算结果与 GRASP 软件仿真结果比较,具有良好的一致性. 关键词:多波束;多馈源;任意口径形状;抛物面天线 中图分类号:TN823+127 文献标识码:A 文章编号:1001-2400(2003)03-0399-04 Design and analysis of a mult-i beam parabolic reflector antenna LEI juan,W AN Ji -xiang,FU De -min,FU Guang (Research Inst.of An tennas and E M Scattering,Xidian Univ.,Xi c an 710071,China) Abstract: A desi gn and accurate analysis of a mult-i beam parabolic reflector has been made for satellite communication by the physical optics method (PO method).An idea for treating the arbitrary reflector aperture is presen ted,which is convinient and efficient to calculating the radiation characteristics of the mult-i beam parabolic reflector antenna with the mult-i feed and arbitrary reflector aperture.Finally,based on the concept of beam opti mization,the size and position of reflector feeds are modified to meet the requirements.The radiation patterns of each beam are also given.The results obtained are in good agreement with GRASP software p s simulated values. Key Words: mult-i beam;mult-i feed;arbitrary reflector aperture;parabolic reflector antenna 为了获得高增益,在通信、雷达及射电天文等设备中广泛采用反射面天线.标准反射面天线的基本分析方法以物理光学方法[1]为理论基础,文献[2,3]给出其远区场计算公式及馈源场的计算公式.然而,在实际应用中,为了形成多波束且各波束E 面方向图及H 面方向图有不同的半功率波瓣宽度,需用馈源阵列来照射截割抛物面天线[4].为了设计这种类型的天线,笔者介绍了一种口面形状任意、采用多组馈源以形成多组波束的抛物面天线的设计与分析方法[5].通过对馈源尺寸及安放位置进行设计及调整,可准确计算口面形状任意、馈源数目任意、馈源位置任意的单反射面天线的方向图,因而可满足实际需要. 1 理论基础 馈源辐射的电磁波投射到抛物面内表面,在其上感应面电流,所以抛物面内表面的每一面元都成为辐射单元.要计算抛物面天线的辐射场,须先求出馈源辐射场在反射面上激励的面电流密度分布,再求出抛物面的辐射场.在求抛物面面电流密度时,须作一些假设:反射面位置处于馈源场的远区;不考虑反射面背面电流分布影响;忽略反射面对馈源的影响等. 考虑图1所示反射面天线:馈源处于空间内任意位置,其相位中心与反射面上任意一点M 的夹角为H f ;远区场点坐标为(R,H ,<).则此反射面天线远区辐射场为 E (H ,<)=-j k G exp(-j k R )4P R ( I -R R)k s c J(r)exp(j k Q c #R)d s c ,(1)2003年6月 第30卷 第3期 西安电子科技大学学报(自然科学版)JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY Jun.2003 Vol.30 No.3
Efficient Feed for Offset Parabolic Antennas for 2.4 GHz Dragoslav Dobri?i?, YU1AW 2.4GHz 抛物面天线的高效馈源 Resume 摘要 This article examines some of the possible solutions to the problems of efficiently illuminating SAT TV offset parabolic antennas in the use on WLAN frequencies of 2.4 GHz.. 本文探讨用于2.4GHz频段的卫星电视偏馈抛物面天线的馈源的解决办法。 Introduction 引言 The problems that occur while illuminating shallow offset parabolic dishes, in addition to those related to the efficient use of parabolic dishes generally are additionally aggravated by the specific geometry of the parabolic mirror itself. [2] Feed positioning in the way that its phase center exactly coincides with the focus of the offset parabolic dish and its aiming so that the radiation maximum falls in the geometric center of the elliptic reflector surface are not intuitive at all, as in classic parabolic antennas. Therefore, there is much confusion and many wrongly positioned feeds that do not correctly illuminate offset parabolic dishes, decreasing their efficiency and gain. 这个问题时常存在于一些浅照射的偏馈抛物面天线,除了和抛物面天线有效利用有关之外，抛物面反射镜本身的具体尺寸[2]又使之更加严重。馈源的定位方式——其相位中心必须严格与偏馈抛物面天线的焦距保持一致，而且对准。这样，其最大辐射值落在椭圆形反射面的几何中心，是不直观的，正如在经典抛物线天线那样。因此，有许多混乱，许多错误的馈源定位，不能正确地照射偏馈抛物面天线，降低了它们的效率和增益。 The optimal feed for some given parabola has to fulfill several important characteristics: 对于给定抛物面天线最佳馈源必须具有几个重要特点： 1.The radiation angle of the main beam, between the points in which the gain is -10dB in relation to the maximal value, has to match the subtended angle. The feed radiation angle, both in horizontal and in vertical plane has to be the same, regardless the ellipticity of offset parabola. 1、主束的方向角，在增益为-10dB（相对于最大值）的两点之间的角度，必须与张角相配。馈源的方向角在水平和垂直都应当相同。而不管偏馈抛物面的椭圆率如何。 2.The phase center of the feed has to be well defined and stable with changes of frequencies within the working range. The change of the phase within the whole angle of illumination has to be as small as possible.
全息光栅制作方法的设计和研究 全息光学元件（HOE）是指采用全息方法（包括计算全息方法）制作的，可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转光 束扫描等功能的元件。在完成上述功能时，它不是基于光的反射 和规律折射，而是基于光的衍射和干涉原理。所以全息光学元件 又称为衍射元件。常用的全息光学元件包括全息透镜、全息光栅 和全息空间滤波器等。全息光栅是一种重要的分光元件。作为光 谱分光元件，与传统的刻划光栅相比，具有以下优点：光谱中 无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、生产效率高、价格 便宜等，已广泛应用于各种光栅光谱仪中，供科研、教学、产 品开发之用。作为光束分束器件，在集成光学和光通信中用作 光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等。在光信息处理中， 可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。本实验主要进行平 面全息光栅的设计和制作实验。 一. 实验目的 1.学习掌握制作全息光栅的原理和方法。 2.学习掌握制作全息复合光栅的原理和方法，观察其莫尔条 纹。 3.设计制作全息光栅并测出其光栅常数（要求所制作的光栅 不少于100条/毫米） 二、实验原理 1．全息光栅 全息光学元件是指基于光的衍射和干涉原理，采用全息方法 制作的，可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转、光束扫 描等功能的元件。光全息技术主要利用光相干迭加原理，简单讲 就是通过对复数项（时间项）的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术。常用的全息光 学元件包括全息透镜、全息光栅和全息空间滤波器等。其中全息
光栅就是利用全息照相技术制作的光栅，在科研、教学以及产品开发等领域有着十分广泛用途。 一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层，由激光器发生两束相干光束，使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹，光敏物质被感光，然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像，所制得为透射式衍射光栅。如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜，可制成反射式衍射光栅。 作为光谱分光元件，全息光栅与传统的刻划光栅相比，具有以下优点：光谱中无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、价格便宜等；全息光栅已广泛应用于各种光栅光谱仪中。作为光束分束器件，全息光栅在集成光学和光学通信中用作光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等；在光信息处理中，可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。 2.光栅条纹 光栅，也称衍射光栅，是基于多缝衍 射原理的重要光学元件。光栅是一块刻有 大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面 玻璃或金属片，其狭缝数量很大，一般每 毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅 会形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样， 而这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线 的位置随波长而异，因此当复色光通过光 栅时，不同波长光所产生的谱线在不同位 置出现而形成光谱。也就是说，光通过光 栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果（如图1）。 3.光栅方程 光栅方程sin d k θλ=描述了光栅结构 与光的入射角和衍射角之间的关系，它表示当衍射角θ满足sin d k θλ=的时候发生干涉加强现象，其中d 即为光栅常数。而当光以入射角i θ入射时，光栅方程写为 (sin sin )i d k θθλ+=。 4.光栅常数 图1 光通过光栅形成光谱
1 / 1 离轴抛物面反射镜有两种不同镀膜供应：保护铝膜（450纳米 - 20微米）,和保护金膜（800纳米 - 10微米）,以及裸金膜（800纳米 - 10微米,金膜外层未加保护膜）,它们被设计用于聚焦和准直宽带光源；包括方形高性能离轴抛物反射镜和椭圆形离轴抛物面金属反射镜。 高性能离轴抛物反射镜 产品具有表面精度高的玻璃基片,使其成为紫外和可见光应用的理想选择。与标准抛物反射镜的不同之处在于,离轴反射镜可在特定角度下直射和聚焦入射平行光,并且支持无限远焦点。这些反射镜普遍应用于柴尔尼特纳和利特罗分光仪配置,以及一般平行光管和扩束器设置。 高性能离轴抛物反射镜为离轴抛物反射镜的的复制品,并已通过严格的检测条件,包括区域干涉测量和Foucault 检测。非球面光学在反射镜基片上采用全像式。 产品特点： · 高质量的玻璃基片 · 表面精度为1/4λ 或 1/2λ · 适用于紫外和可见光应用 离轴抛物金属膜反射镜 与标准抛物反射镜的不同之处在于,离轴抛物金属膜反射镜可在特定角度下直射并聚焦入射平行光 ,并且支持无限远焦点。 这些反射镜普遍应用为Schlieren 和MTF 系统的平行光管,而镀金膜离轴抛物反射镜则用于FLIR 测试系统。 为方便安装,所有反射镜有3个6-32TPI 螺孔（直径规格为25.4mm 的为?"螺栓圈,直径规格为50.8mm 的为1.25"的螺栓圈）,而所有直径规格为76.2mm 和101.6mm 的反射镜则有3个8-32 TPI 螺孔,螺栓圈为2.25"。 · 备有15°、30°、45°、60°或90°的离轴可选 · 点光源准直和平行光束聚焦不会产生球差和色差 · 可选择铝膜和金膜 科教兴国
反射面天线CAD (7) 一、 反射面天线的设计 1.1 引言 天线发展早期，是用于中波、短波和超短波频段，这种天线一般均称为线形天线。具体代表是，对称振子天线、T 型天线、菱形天线、顶加载天线和八木天线等。后来出现了面形天线，例如，喇叭天线、反射面天线和透镜天线等。随着频率升高，面形天线应用越来越广泛。目前，广泛运用于卫星接力通信地球站中的大型反射面天线直径为φ26—φ32m 。中小型卫星地球站用天线直径为φ4.5—φl 2m 。用于天文宇宙观测的大型天线的直径达100米。超视距警戒雷达也用大型反射面天线，特别是地面固定和移动接力通信的发展，反射面天线应用得更广泛，其尺寸有φ0.6—φ4.5米等系列尺寸。各个国家都把反射面天线口径制订成标准系列。目前，国内外利用广播卫星播放电视节目，家庭生活娱乐节目已不单由电视台播放，而是通过φ0.6米反射面天线直接接收卫星广播和电视节目。 在微波频段用于接力通信用的天线几乎都采用反射面天线这说明反射面天线具有它本身的特点：在线形天线理论中，我们知道如果要获得高的天线增益，要用无数个振子排列组合，构成天线阵面。而且，要保证规定的馈电相位，例如，短波中用的同相水平天线阵和目前飞机上用的小型相控阵天线均是按照这个基本理论制作的。但是这种合成条件非常严格，并且结构非常复杂。尽管微波集成光刻技术有了较高的发展，要得到较高的增益也是困难的。在八木天线中，引向器的数量越多，会使增益做的高一些，但每个单元要获得10分贝增益也是比较困难的。一般只有7—8分贝，目前八木天线最高组阵增益在18分贝之下。 但对
微波频段的抛物天线来讲，可以把开口径看成由无数个振子排列组合辐射。例如4GHz(7.5cm)，开口径为3.3米，天线增益达到40分贝并不困难，而获得相同的增益，如用八木天线，几乎需20组同相馈电单元组合，但实现也是非常困难的。在微波频带，天线增益系数一般很容易做到10，000—l，000，000。对于接力通信用的天线来讲，首先必须具有高增益，且点对点通信要具有尖锐波束，有时叫做铅笔形波束。想在通信方向构成效率高的通路，必须具有很强的方向性，而在其它方向尽量减少辐射。 最先出现的反射面天线是前馈反射面天线，它在面天线发展史上起了奠基作用。后来出现的卡塞格仑和格里高利天线以及由此发展起来的修正卡塞格仑及修正格里高利天线都是在前馈反射面天线基础上发展起来的。由于前馈反射面天线的馈源与位于反射面顶点后面的接收单元或发射单元要用波导或电缆连接，因而引入较大的传输损耗，且馈源的维修也不方便。加之早期的前馈反射面天线由于其馈源的方向图不等化，造成天线效率只有50 ~ 60％，因而前馈反射面被认为是一种低效率面天线。 但是，技术的发展，馈源的理论研究和实验研究获得很多成果。馈源方向图的等化理论和演算方法日渐成熟，使设计者能较容易地设计出等化方向图或旋转轴对称方向图的馈源，从而使反射面获得旋转轴对称的照射，导致天线照射效率的提高。δ—Gain馈源的出现是前馈反射面天线获得新生的又一重要标志。所谓δ—Gain馈源就是其方向图不仅轴对称，并且在对反射面照射角度内基本上是均匀的，而在反射面边缘其方向图又迅速下跌。这种馈源以同轴多模馈源为代表，配置合适的焦距直径比，可使抛物面天线的效率达到65—80％。 还要提到的是，鉴于δ—Gain 馈源在反射面边缘可维持相当低的照射锥削，
自制WIFI抛物面天线。提高远距离无线网络的网络信号质量、实现免费蹭网。 固定振子的木条,其实只用一个,但是先做两个,多做一个做备用 制作振子的材料,从五金商店买来的铜接线头,铜材质导电效果较好,而且长度刚刚好,>3cm,粗的就用不着了,因为要制作2对半波振子的阵列,所以需要四个铜管 资料说,振子应该粗一点,有利于接收更宽频域的信号,使得信号质量更好、更稳定。而且更有利于馈线与振子的阻抗匹配，提高天线的工作效率，减轻之后网卡的发射功率负担，延长寿命。 因为2.4GHz信号的波长=125mm，1/4波长=31mm，所以制作振子长度L=31mm 做好了4个 但是手水平太粗糙了，做成了这么长的，通过自己推断分析，如果做的过长，振子里面就同时存在了正向波与过大比例的负向波，以至于无功分量过大，效率降低，无线网卡功率负担过重，如果做的过短，不能把功率完全发挥出来，考虑到802.11g的工作频率也会漂移到2. 449GHz，振子也够粗，所以，略微短一点没关系，如果做试验不合适可以再做。 把振子固定在木条上。本来想用电烙铁接上，但是发现无论用什么办法就是焊不上，可能是因为筒管里面有合金。所以采用接触式连接，用勒死狗扎紧。 做好了的样子 换个姿势，再拍一个 现在开始改造无线网卡，这是被改造的网卡，型号是NETGEAR WG511，笔记本网卡。其实也不算改造，主要是把网卡里面的双极天线引出来。这是背面，一眼就能看见那对双级天线，围着地线。 这是网卡背面。嘿嘿，有门，正好网卡上有2个备用的天线引出触点，方便我接线，能接得更漂亮。 来个特写 我用AV信号线引出信号。首先因为这个AV信号线够细，方便在网卡内走线，其次是配备了屏蔽线网，电气上统一，虽然这个线材的阻抗跟馈线不一定相同（50欧），但是它尺寸小，只需要很短，差别就被忽略了。 这是背面,接了引线了，双极接2根信号线 来个引线特写 这是做好了样子 制作反射板。我参考了市面上卖的高增益指向天线和前一阵子网上引起轩然大波的“强搜天线”，又借鉴了卫星电视的信号接受天线，我决定用抛物线形式的反射板，这样有利于信号反射的聚焦。本来抛物线函数是平滑的，但是考虑到即便我画精确了，也不可能做精确，索性就画成折线。 反射板尺寸设计好了，借鉴了现代雷达结构，用金属钢丝网做反射面，如果金属网够密集，反射效果也与金属板相差无几，考虑到天线要放置室外，要适应风雨天气，所以，粗钢丝网和细钢丝网复合，用铜丝缝起来，铜丝是RJ-45网线里面拆出来的。 天线托架,具体的就不说了，大家一看照片就一目了然。 由于工艺和材料问题，托架做了改进。 从上面看 做个试验，所以简单立外面了 接上笔记本