毫米波焦面阵成像衍折射透镜研究

摘要

毫米波焦面阵成像是近年来毫米波领域的一个研究热点。由于毫米波的一些特殊性质使得毫米波在成像技术方面有着先天的优势，在反恐和交通监管等一些应用领域有着特殊的优点。本文分析设计了一种用于毫米波焦面阵成像的衍射透镜。 由于透镜尺寸比较大，采用传统的全波方法很难进行分析优化，因此本文首先采用一种高频近似的方法一一射线衍射传播法对透镜进行分析，通过与全波方法的比较证实了该方法的正确性。由于透镜的结构具有旋转对称性，在全波分析的时候本文采用BOR-FDTD(旋转体时域有限差分法)方法，将三维问题降低到二维进行计算，显著地减少了计算所需的存储空间和计算时间。 为了得到较好的焦面场性能，基于高频近似方法，本文阐述了两种减小焦面场像差的方法：1．在透镜的入瞳面加入光阑；2．采用衍折射透镜。通过参数优化调整，给出了焦面场性能较好时光阑的尺寸以及光阑距离透镜入瞳面的距离，设计了一种能够显著改善焦面场像差的衍折射透镜，给出了相关的参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

§1.1课题背景

§1.2毫米波成像系统研究的发展

§1.3本文主要工作、采用的分析方法和各章节安排

第二章菲涅耳衍射透镜介绍

§2.1衍射元件介绍

§2.2衍射元件在毫米波成像系统中的应用

第三章大尺寸衍射透镜的分析方法

§3.1射线衍射传播法介绍

§3.1.1射线衍射传播法原理

§3.1.2关于射线衍射传播法的一些思考

§3.3 BOR-FDTD法介绍

§3.3.1 BOR-FDTD法基本原理

§3.3.2奇异性处理

§3.3.3 PML中的BOR-FDTD

§3.3.4馈源的加载方法

§3.3.5平面波源的引入

第四章衍射透镜的成像性能分析

§4.1射线衍射传播法计算实例验证

§4.1.1射线衍射传播法稳定性分析

§4.1.2射线衍射传播法计算结果

§4.2 BOR-FDTD法计算结果

§4.3斜入射时的BOR-FDTD方法

§4.4透镜分辨率分析

§4.5本章小结

第五章大视场衍射透镜像差校正

§5.1衍射透镜前放置光阑

§5.2衍折射透镜

§5.2.1衍折射透镜分析方法

§5.2.2两种衍折射透镜方案

§5.2.3衍折射透镜的全波分析结果

结论

参考文献

在校期间发表的论文

致谢