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、易實現(xiàn)多波束等優(yōu)點，近年來在諸如雷達、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。本文針對毫米波透鏡天線的設(shè)計方法進行了詳細的研究，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行了研究。利用射線追蹤法結(jié)合口徑天線理論對該天線進行了詳細的

2、理論分析。最后，設(shè)計制作了中心頻率為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150°。同時，利用三層均勻介質(zhì)柱透鏡天線堆疊的方法可實現(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天線進行分析。最后，設(shè)計制作了一個中心頻率為30 GHz的

3、階梯折射率柱透鏡天線實物。該階梯折射率柱透鏡保持了圓對稱性，因此可以很方便地應(yīng)用于多波束寬角度掃描。
　　 (3)研究了毫米波改進型Luneberg柱透鏡天線。對傳統(tǒng)的Luneberg柱透鏡天線進行改進,采用改進型Luneberg柱透鏡替代經(jīng)典Luneberg柱透鏡。由于改進型Luneberg柱透鏡的焦點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

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該天線進行了詳細的分析和設(shè)計。最后，設(shè)計制作了中心頻率在30 GHz的焦點位于透鏡外部的改進型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)計了該橢圓柱透