77GHz帯ミリ波パッシブイメージング用フレネルレンズの設計

摘要

Fresnel lens is well known as a low-weight and thin-structure. In order to use Fresnel lens for passive millimeter-wave imaging, it is necessary to evaluate degradation of focusing property by zoning. In this paper, fundermental characteristics of Fresnel lens such as focusing point and electric field intensity around focal point are numerically analyzed by using two-dimmensional FDTD (Finite-Difference Time-Domain) analysis and compared with the case of aspheric lens. Detailed study of effect of the base thickness of lens on fundermental characteristics is performed, and structure parameters of Fresnel lens having mechanical strength and high electric field intensity are obtained. It is observed that electric field intensity of Fresnel lens around focal point is only 0.5 dB less than that of aspheric lens. Fresnel lens designed by FDTD analysis is fabricated and its characteristics are measured confirming the validity of the design based on FDTD method.%フレネルレンズは軽量化，薄型化可能なレンズとして期待されている．フレネルレンズを微弱な熱雑音を検出するミリ波パッシブイメージングに用いるためにはゾーニングによる集光特性の劣化を詳細に評価する必要がある．本論文では，2次元FDTD解析を用いて口径100mmのミリ波帯フレネルレンズの焦点位置，焦点における電界強度分布等の基本特性を定量的に求め，非球面レンズとの性能の比較を行っている．特に，レンズのベース厚に対する基本特性の変化を詳細に検討し，機械的強度とともに高い電界強度を有するフレネルレンズ構造パラメータを求めている．その結果，同一口径の非球面レンズに比べ，集光位置における76．5GHzの電界振幅の低下は0．5dB程度であることが明らかとなった．さらに，設計した構造を試作し，測定を行い解析の妥当性を示している．