拼接式合成孔径系统的共相位误差仿真分析

摘要

随着地基天文望远镜和天基光学望远镜的发展，望远镜系统朝着高分辨力和强聚光能力方向发展。而望远镜系统的分辨能力与系统孔径有关，孔径越大，系统的分辨能力越强。因此，为了提高系统的分辨能力，就需要增大望远镜系统口径的尺寸。但是，在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大，诸如材料、加工、成本和运载能力等多方面因素，传统的单口径光学成像技术很难实现大口径望远系统。而采用光学合成孔径成像技术可以实现增大望远镜系统的口径，且目前多采用拼接式合成孔径系统，即采用多个小口径反射镜拼接成大口径的反射镜。与传统单口镜望远系统不同，拼接式合成孔径系统由于装调和环境等因素的影响，造成子镜的离散，从而导致系统不满足同相位的要求，成像质量变差。本文对拼接式合成孔径系统的成像原理进行了详细论述，并分析了系统的误差容限。
　　首先，对光学合成孔径成像系统的成像原理进行了分析。从普遍成像模型角度出发，分析成像系统的成像原理，包括传统单口径系统和光学合成孔径系统，并对合成孔径成像系统与传统光学系统的异同进行阐述。并且从物理光学出发，对几种典型的合成孔径系统的光瞳结构进行建模，通过相关运算求解系统的点扩散函数并作仿真分析。
　　其次，对拼接式合成孔径系统的主镜进行建模，选用正六边形子镜，对拼接镜的光瞳结构进行公式推导，并导出拼接式合成孔径系统的点扩散函数。以子镜个数N=37，边长R为650mm，F＃为12的拼接式合成孔径系统为例，仿真分析理想情况下和子镜之间存在间隙的情况下系统的点扩散函数。
　　最后，理论分析和仿真了共相位误差对系统的影响，为保证系统斯特列尔比S＞0.9，则活塞误差控制在λ/20以内，倾斜误差的倾斜角度应控制在δ=λ/D内。
　　本论文对拼接式合成孔径系统进行了理论推导和仿真分析，为后期工程化应用提供了理论基础和技术指导。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

第1章绪论

1.1课题背景及研究目的和意义

1.2拼接式合成孔径系统的发展概况

1.3本文主要研究内容和研究思路

第2章光学合成孔径系统的成像理论基础

2.1引言

2.2基本成像原理

2.3成像模型对比分析

2.4本章小结

第3章拼接镜建模与数值仿真

3.1引言

3.2正六边形子镜

3.3拼接镜建模

3.4子镜间隙对系统的影响

3.5本章小结

第4章拼接镜的共相位误差分析

4.1引言

4.2活塞误差对系统的影响

4.3倾斜误差对系统的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

声明

致谢