摘要：为了提高太赫兹通信天线的增益和定向性,提出了"井"字堆叠型透镜天线。该透镜天线工作在太赫兹第一大气传播窗口内,由初级馈源天线和透镜两部分构成。设计了角锥喇叭天线作为透镜天线的初级馈源;根据菲涅耳-基尔霍夫衍射理论和傍轴近似条件设计了"井"字堆叠型透镜用于聚焦太赫兹波,并分析了透镜结构在平面波入射时的聚焦场分布。利用控制变量法分析了透镜天线的全波周期和焦径比等结构参数对其远场辐射性能的影响。对所设计的透镜天线进行了实物加工和测试。实验结果表明:"井"字堆叠型透镜天线的加工和组装工艺简便,具有对称的辐射模式,在320~380GHz的工作频段内的增益高于26.4dB,3dB主瓣宽度低于4.8°,基本满足太赫兹通信系统对天线的高增益和强定向性等要求。

摘要：龙伯透镜天线是一种独特的渐变折射率透镜天线,但因为某些缺陷其应用受到限制。近年来,人们采用变换光学方法和超材料理论设计了许多以平板龙伯透镜为代表的新型透镜天线。本文对比总结了变换光学设计透镜的3种方法,即坐标变换法、保角变换法和准保角变换法;指出了准保角变换法由于设计灵活、可使用全介电材料制备而更具研究和应用前景;详细阐述了准保角变换法设计透镜的原理和步骤;介绍了国内外关于透镜变换和制备具有影响力的研究成果;指出了变换光学透镜天线今后的研究方向。

摘要：提出一种基于多目标遗传算法的透镜天线优化方法,将透镜天线的增益和1-dB增益带宽作为优化目标,通过算法改变透镜的拓扑结构来实现优化.设计了一款宽带、高增益的全介质透镜天线,并利用3D打印技术对透镜进行加工,降低了加工成本.实测结果表明在6~18 GHz内馈源天线的增益提高了6.4~10 dB,在18GHz该透镜天线增益达到了23.8 dBi,最大口径效率为51.9%,1-dB增益带宽为40%.验证了该设计方法的有效性,同时也为透镜天线的优化设计提供了一种快捷、便利的方法.

摘要：提出一种新型的基于超表面的低剖面宽带高增益透镜天线,该透镜采用宽带的电偶极子天线作为馈源,设计中心频率工作在10GHz.针对超表面透镜在不同位置的折射率的需求,同时提出了一种新型的非谐振超材料单元,该单元由三层介质板组成,中间一层是印有十字形带状线的双层印刷板.通过改变上下两层介质的介电常数,可以达到不同的折射率变化范围,从而实现透镜的中间层和阻抗匹配层对折射率的需求.所提出的透镜天线设计方法可以获得21 dBi的最高增益以及58%的-10dB阻抗带宽.更重要的是所提出的具有高折射率的超材料单元可以实现只有0.32λ0的透镜厚度,大大减小了透镜的剖面.最后进行了加工实验,对所提出的方法和仿真结果进行了验证,实验结果表明,透镜天线的实测带宽、方向图和增益都与仿真理论结果有较好的吻合度.

摘要：设计了一种椭圆形柱面透镜天线阵列。为改善天线的辐射性能,考虑到高功率应用中的高压击穿问题,提出在横截面为椭圆形组合矩形的天线罩内填充变压器油的方法 ,并将三元刀型天线阵列密封其内,形成介质透镜天线阵。利用椭圆的几何聚焦能力和介质的缩波效应,提高天线阵列的主瓣增益,并增加天线阵列的电尺寸。通过调整天线阵列的单元间距,相较于不加透镜的阵列结构,该结构的轴向远场电压峰峰值增加4 1%,远场辐射波束宽度变窄,前后比也得到改善,且增益提高了4.96 dB,功率容量提高338倍,达9.63GW。

摘要：借助于Altair FEKO产品中的多层快速多极子(MLFMM)算法,本文给出了应用于太赫兹频段的透镜天线的全尺寸模型计算过程。通过将有限元(FEM)和MLFMM方法结合,我们实现了集成平面对数周期天线的透镜一体化设计与分析,研究获得了模型的回波损耗、远场和近场辐射特性的结果。计算表明,所设计天线的回波损耗低于-10 dB,平均增益为28 dB,具有良好对称性和高工作带宽等特点。

摘要：提出了一款宽频带高增益的圆极化毫米波天线.该天线由一个半球形的介质透镜圆顶以及一个圆柱形极化器结合而成,将传统的扩展半球介质透镜与介质极化器融合在一起,既能将线极化波转化成圆极化波(反之亦然),又能有效提高天线的增益.该设计与传统的级联结构(透镜级联极化器)不同,它能够用一个器件同时实现两个器件的功能,并且能大大减小系统的体积,降低插入损耗,减少生产成本.此外,该天线采用3D打印技术来实现,加工精度高并且容易生产,适合于毫米波天线的应用.经过验证,该天线的阻抗带宽能达到38%,轴比带宽为36%,圆极化增益达到22 dBic.

摘要：给出了一种宽带高增益的太赫兹介质透镜天线的设计方法,该太赫兹透镜的中心工作频率为220 GHz,工作带宽超过20 GHz,透镜外形为边长118 mm的方形。太赫兹透镜采用平凸透镜形式,透镜材料选用低损耗的氧化铝陶瓷,介质透镜前后表面带有阻抗匹配层,起到减小空气-介质交界面电磁波反射的作用。综合采用上述3种设计手段的太赫兹透镜天线实现了高增益和高效率。在太赫兹透镜天线容差分析的基础上,加工了太赫兹馈源网络和透镜样机,并进行了实物测试。实测太赫兹馈源网络的驻波、极化隔离度、天线增益和天线方向图均与仿真较为接近。进一步,将该阵列单元用于组阵以继续提高太赫兹天线增益,给出了周期组阵和非周期组阵2种布阵设计。计算结果表明,通过非周期组阵设计的透镜阵列天线,可以将栅瓣电平由-8.38 dB抑制到-13.69 dB。

摘要：针对汽车雷达系统对长距离目标探测需求,完成了一款小尺寸、高增益的透镜天线设计。通过相位梯度超表面结构对透射电磁波的相位进行补偿,将馈源辐射的准球面波变换为准平面波,从而实现天线增益的显著提高。仿真结果表明设计的超表面结构对垂直入射的平面波具有良好的聚焦效果,透镜天线的平面尺寸仅为14.4 mm×14.4 mm,在77~81 GHz频率范围内天线的增益均大于17.5 dB,最大增益能够达到18.25 dB。与未加载超表面的天线相比,该天线的增益在工作频率范围内平均提高了约10 dB。与其他车载雷达天线相比,该天线尺寸更小,结构更加简单,能够更好地集成在车载雷达系统电路中。

摘要：利用电磁波射线理论对透镜天线进行了分析,基于扩展半球透镜与椭半球透镜的拟合,设计了中心工作频率为1.6THz的扩展半球透镜天线。该天线采用方形螺旋天线作为平面辐射体,利用同轴线进行馈电,增益约为15.0dBi。研究了透镜半径、扩展距离和介质材料对天线性能的影响。在扩展半球透镜天线的基础上,通过在天线上方放置扩展半球透镜、为扩展半球透镜添加匹配层对天线性能进行了改进。结果表明,改进后的透镜天线增益达到17.0dBi,与扩展半球透镜天线相比,S11参数减少了11.65dB,E面主瓣宽度降低了60°。透镜天线良好的增益特性和定向性能够很好地满足太赫兹通信系统的要求。