毫米波多波束透鏡天線的研究.pdf

1、本論文提出了一系列毫米波透鏡天線。這些透鏡天線具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低、輻射效率高、易實(shí)現(xiàn)多波束等優(yōu)點(diǎn)，近年來在諸如雷達(dá)、衛(wèi)星通信及導(dǎo)航、無線通信以及毫米波成像系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)毫米波透鏡天線的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究，具體工作如下:
　　 (1)研究了毫米波均勻介質(zhì)柱透鏡天線。對(duì)兩種不同極化方式（水平極化和垂直極化）的均勻介質(zhì)柱透鏡天線模型分別進(jìn)行了研究。利用射線追蹤法結(jié)合口徑天線理論對(duì)該天線進(jìn)行了詳細(xì)的

2、理論分析。最后，設(shè)計(jì)制作了中心頻率為30 GHz的均勻介質(zhì)柱透鏡單波束和多波束天線實(shí)物。該均勻介質(zhì)柱透鏡多波束天線在方位面的掃描范圍寬達(dá)150°。同時(shí)，利用三層均勻介質(zhì)柱透鏡天線堆疊的方法可實(shí)現(xiàn)方位面360°全向掃描。
　　 (2)提出了一種毫米波階梯折射率柱透鏡天線。該透鏡的焦距可以通過調(diào)整橫截面的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不需要更換透鏡材料本身。利用射線追蹤法和橫向諧振法對(duì)天線進(jìn)行分析。最后，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)中心頻率為30 GHz的

3、階梯折射率柱透鏡天線實(shí)物。該階梯折射率柱透鏡保持了圓對(duì)稱性，因此可以很方便地應(yīng)用于多波束寬角度掃描。
　　 (3)研究了毫米波改進(jìn)型Luneberg柱透鏡天線。對(duì)傳統(tǒng)的Luneberg柱透鏡天線進(jìn)行改進(jìn),采用改進(jìn)型Luneberg柱透鏡替代經(jīng)典Luneberg柱透鏡。由于改進(jìn)型Luneberg柱透鏡的焦點(diǎn)既可位于透鏡表面也可位于透鏡內(nèi)部或外部，可根據(jù)實(shí)際需要自由選擇，因此非常適合工程應(yīng)用。提出了一種結(jié)構(gòu)簡單，加工方便的毫米波改進(jìn)

4、型Luneberg柱透鏡天線模型，并利用射線追蹤法和橫向諧振法對(duì)該天線進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。最后，設(shè)計(jì)制作了中心頻率在30 GHz的焦點(diǎn)位于透鏡外部的改進(jìn)型Luneberg柱透鏡單波束天線和可以覆蓋方位面150°的多波束寬角度掃描天線。
　　 (4)提出了一種毫米波空氣介質(zhì)柱透鏡天線技術(shù)，僅由饋源天線和內(nèi)表面呈弧形的平行板波導(dǎo)兩部分組成，而不需要透鏡介質(zhì)材料，可以有效減輕天線的重量。同時(shí)由于不存在介質(zhì)損耗，所以天線輻射效率可以

5、得到有效提高。空氣介質(zhì)柱透鏡的等效折射率由平行板波導(dǎo)間距控制，折射率變化模擬Luneberg定律，以提高口徑效率。最后，設(shè)計(jì)制作了中心頻率在30 GHz的空氣介質(zhì)柱透鏡單波束天線和可以覆蓋方位面180°的多波束寬角度掃描天線。
　　 (5)研究了毫米波橢圓柱透鏡單脈沖天線。提出了一種背腔縫隙耦合橢圓貼片饋源天線陣列，這種饋源天線可以很方便地與橢圓柱透鏡集成在一起實(shí)現(xiàn)單脈沖天線。利用射線追蹤法結(jié)合口徑天線理論分析和設(shè)計(jì)了該橢圓柱透