毫米波貝塞爾波束特性研究.pdf

1、ResearchofthePropertiesoftheBesselBeamsinMillimeterWaveBandAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYZhangJingLeiSupervisedbyProfDouWenbinStateKeyLaboratoryofMillimeterWaves，SchoolofInfo

2、rmationScienceandEngineeringSoutheastUniversityNanjing，ChinaMar2013摘要毫米波貝塞爾波束特性研究張京雷東南大學信息科學與工程學院毫米波國家重點實驗室摘要1987年，美國Rochester大學的Dumin給出了波動方程的一類新穎解一零階貝塞爾函數形式解，隨后通過實驗證實了在物理上可近似實現這類波束。當理想的貝塞爾波束在無界的自由空間中傳播時，與其傳播方向垂直的每個平面上的強

3、度分布總是保持不變且高度的局域化。由于這類波束具有主瓣尺寸小(約為波長量級)、強度高、焦深長、方向性好、傳播距離遠等許多新穎的特性，因此應用前景十分廣闊。在毫米波與亞毫米波頻段，貝塞爾波束的產生方法包括軸棱錐法，計算機制全息圖法和二元光學元件法，后兩者雖然可以得到高階貝塞爾波束，但是制作起來非常困難。本文利用軸棱錐法產生貝塞爾波束，并對其特性進行分析，最終將其用于毫米波成像。論文設計了產生貝塞爾波束的光路，完成貝塞爾波束的實驗產生，并對

4、產生的貝塞爾波束進行散射特性分析，最后對貝塞爾波束在毫米波成像中的應用進行了研究。本文的主要工作分為以下幾個部分：一、在3mm波段設計了產生貝塞爾波束的光路，主要包括設計用于產生高斯束的介質加載喇叭和對角喇叭，用于高斯束變換的透鏡，以及用于將高斯束變換成貝塞爾波束的軸棱錐。二、利用時域有限差分法分析了二維情況下貝塞爾波束的散射特性，通過近—遠場外推，計算了貝塞爾波束照射在金屬圓柱和金屬方柱時的雷達散射截面。三、完成了產生貝塞爾波束的實驗