基于梯度折射率透鏡的波達方向估計技術研究.pdf

1、作為無源探測定位技術的核心，波達方向估計技術有著極其廣闊的應用前景。但傳統(tǒng)的波達方向估計技術為了獲得較為精確的結果，通常都會在系統(tǒng)前端設置數(shù)量眾多的天線陣元，這就使系統(tǒng)的構造復雜體積龐大，制造和維護成本較高，從而制約了波達方向估計技術的實際應用。龍伯透鏡作為梯度折射率透鏡的一種實現(xiàn)小型化的形式，可以將入射的平面波匯聚到透鏡邊緣的一個焦點上，非常適合作為多波束天線。本文利用梯度折射率透鏡的特殊電磁特性，將其應用到波達方向估計技術中，減少系

2、統(tǒng)所需接收天線的數(shù)量要求，降低成本和算法難度。本文的主要內容可分為如下幾部分：
　　首先，本文基于等效媒質理論，通過推導得出了利用S參數(shù)提取等效電磁參數(shù)的方法。提出了一種新型的立體十字型結構作為梯度折射率超材料的單元，并計算出了其結構尺寸與電磁參數(shù)的對應關系。在此基礎設計出三維結構的梯度折射率透鏡。仿真結果表明，在平面波入射情況下，該透鏡在X波段能夠實現(xiàn)良好的匯聚效果。
　　其次，本文將電磁諧振器引入到梯度折射率透鏡的設計中

3、來。利用電磁諧振器在低于諧振頻率時，其等效電磁參數(shù)基本保持一致的特性，通過仿真計算得到了其電磁參數(shù)隨結構尺寸的變化規(guī)律。在此基礎上設計出了低剖面型的二維結構的梯度折射率透鏡。此外還提出了一種基于高阻抗電磁表面的梯度折射率透鏡，通過調整表面波阻抗來控制電磁波的傳播路徑。由于利用 PCB制作工藝即可完成制作，具有透鏡制作成本較低、體積小的特點。
　　最后對波達方向估計進行算法的設計。由于梯度折射率透鏡可以很好的將電磁波匯聚到一點，因此