太阳模拟器是一种在地面上模拟太阳光辐照特性的试验与测试设备,其主要作用是提供具有真实太阳光谱分布的、稳定的、均匀的太阳辐射源,且辐照强度可设置与控制。太阳模拟器在太阳能的利用、卫星姿态部件的测试标定、遥感技术及材料测量等方面起着非常重要的作用。本论文对国内外太阳模拟器的研究现状和发展趋势作了简略的叙述,提出了气象探空仪试验用太阳模拟器的总体设计方案、光学系统结构布局和工作原理。此设计采用的是同轴透射式光学结构的设计方案,针对太阳模拟器光学系统进行了优化设计,为了获得高利用率的聚光效果,聚光系统采用椭球聚光镜;为满足太阳模拟器辐照面均匀性的要求,采用了光学积分器并增加了光通道数目。文中还介绍了辐照面内辐照度的计算方法,并详细分析了光学积分器对太阳模拟器辐照均匀性的影响。最后,通过理论分析和对太阳模拟器辐照面的辐照度、辐照均匀性和辐照稳定度等技术指标的测试,验证了所设计太阳模拟器的合理性。