基于光学衍射透镜的高增益天线分析与设计

摘要

高增益天线作为电子系统中的重要组成部分，得到了很多研究者的关注。常用的高增益天线主要有抛物面天线、阵列天线和透镜天线等，其中透镜天线相较于抛物面天线没有馈源遮挡，与一些阵列天线相比未引入馈电网络损耗，因而在实际应用中展现了其独特的优势。但由于透镜天线的设计大多源自于光学原理，在对来波聚焦和相位修正时，都是一种渐变过程，使得透镜面临体积大，剖面较高等问题。虽然为解决这一问题，很多平面衍射透镜结构被提出来，但依然出现口径效率较低的缺陷。因此，对基于光学衍射透镜的平面高增益透镜天线的研究与分析就显现出了重要的价值。
　　本文从典型的平面光学衍射透镜即菲涅尔平面透镜的原理入手，着重研究了该透镜结构在改善一些口径面相位分布不均匀的阵列天线辐射特性和实现高增益天线设计方面的意义。文章首先介绍了关于透镜天线的研究意义及国内外发展动态；然后，对透镜天线所涉及的光学原理，分类方式以及常用的分析方法做出了简要概括，并给出了其基本的辐射理论；接着，通过研究平面介质对电磁波特性的影响，分析了平面介质透镜主要设计参数的特点，设计了一款加载在毫米波波段的平面透镜结构，实现了对基底天线辐射性能的改善；最后，采用等效媒质理论和频率选择表面理论，再结合平面衍射透镜的工作原理，设计了两款工作于Ku波段的高增益平面透镜天线，对天线进行了仿真分析，并在之后完成了对频选结构平面透镜天线的加工测试。通过对该平面透镜天线仿真和测试结果对比，验证了设计方法的准确性和可行性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 平面衍射透镜天线的研究背景与意义

1.2 发展历史及国内外研究现状

1.3论文的主要工作和内容安排

第二章 透镜天线基本原理和分析方法

2.1 引言

2.2 透镜天线基本原理

2.3 透镜天线的分类及分析方法

2.4 口径天线理论

2.5 本章小结

第三章 平面加载透镜的设计与分析

3.1 引言

3.2平面透镜对电磁波特性的影响分析

3.3 基底天线设计

3.4 加载透镜的设计及对比分析

3.5 本章小结

第四章 高增益平面透镜天线设计与分析

4.1引言

4.2 菲涅尔透镜的基本原理

4.3 基于开孔结构的FZPA设计

4.4基于频选结构的FZPA设计

4.5 天线加工测试与误差分析

4.6 本章小结

第五章 结束语

5.1 全文总结

5.2 下一步研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果