用于通信的自由空间光/毫米波复合天线设计 
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Design of Compound Free Space Optical/Millimeter Wave Antenna for Communication
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室, 北京 100081
图 & 表
图 1. FSO/MMW复合天线工作原理图
Fig. 1. Working principle diagram of compound FSO/MMW antenna
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图 2. TLT-RTM模型
Fig. 2. TLT-RTM model
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图 3. 等效传输线示意图
Fig. 3. Diagram of equivalent transmission line
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图 4. 光学系统结构图
Fig. 4. Structural diagram of optical system
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图 5. 不同结构参数对观察面上相对电场分布的影响。(a)介质分色镜中心厚度的影响;(b)介质分色镜前表面曲率Rsf的影响;(c)发射馈源半功率宽度的影响;(d)馈源位置的影响
Fig. 5. Influences of structural parameters on relative electric field distribution on observation screen. (a) Influence of center thickness of beam splitter; (b) influence of curvature of beam splitter front surface; (c) influence of half power bandwidth of feed; (d) influence of location of feed
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图 6. 不同追迹方向上分色镜的功率透过率
Fig. 6. Transmittance of splitterin different tracing directions
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图 7. 复合天线结构示意图
Fig. 7. Structural diagram of compound antenna
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图 8. 复合天线点扩展函数
Fig. 8. Point spread function of compound antenna
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图 9. 复合天线调制传递函数曲线
Fig. 9. Modulation transfer functioncurve of compound antenna
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图 10. 复合天线能量分布
Fig. 10. Optical energy distribution of compound antenna
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图 11. 复合天线远场方向图。(a) 复合天线远场三维方向图;(b) 馈源和复合天线H面远场方向图
Fig. 11. Far-field direction of compound antenna. (a) Far-field three-dimensional direction of compound antenna; (b) far-field patterns of feed and compound antenna in H plane
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表 1复合天线光学结构参数
Table1. Optical structure parameters of compound antenna
| Surfacenumber | Radius /mm | Thickness /mm | Glass | Conic |
|---|
| 1 | -400.00 | -175 | Mirror | -1.000 | | 2 | -50.00 | 195 | Mirror | -1.000 | | 3 | 51.12 | 10 | N-BK7 | -0.575 |
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表 2复合天线结构参数
Table2. Structural parameters of compound antenna
| Device | Parameter | Value |
|---|
| Parabolic reflector | Diameter /mm | 200 | | Hole diameter /mm | 22 | | Ratio of focal length to diameter | 1 | | Beam splitter | Diameter /mm | 40 | | Radius offront face /mm | 100 | | Thickness /mm | 11 | | Antenna | Optical wavelength /nm | 1550 | | Millimeter wave frequency /GHz | 28 | | Aperture /mm | 200 | | Effective focal length /mm | 816.86 | | Size /(mm×mm×mm) | 200×200×430 |
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王一婷, 杨苏辉, 李卓, 郝凯子, 王欣. 用于通信的自由空间光/毫米波复合天线设计[J]. 光学学报, 2019, 39(12): 1206001. Yiting Wang, Suhui Yang, Zhuo Li, Kaizi Hao, Xin Wang. Design of Compound Free Space Optical/Millimeter Wave Antenna for Communication[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(12): 1206001.
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