一种矩体龙伯透镜天线、设计方法及应用技术

本发明专利技术属于透镜天线技术领域，公开了一种矩体龙伯透镜天线、设计方法及应用，对透镜进行切割，经过切割，透镜产生一个平直表面，保留透镜的其余结构；紧沿原透镜外表面补充介质，构成空气

【技术实现步骤摘要】
一种矩体龙伯透镜天线、设计方法及应用


[0001]本专利技术属于透镜天线
，尤其涉及一种矩体龙伯透镜天线、设计方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，透镜天线作为孔径天线的一种，具备在传播场中控制电磁波传播的能力。龙伯透镜天线就是其中的典型代表。龙伯透镜最初由美国数学家Luneburg提出，是一个不均匀球形介质透镜，它的折射率是随距球心的径向距离连续变化的一元函数。龙伯透镜能够将任意方向入射的球面波前转化为平面波前，在空间中对波束产生聚焦、赋形的效果，被广泛应用于多波束和高增益场景。由于球形龙伯透镜具有完美的对称性，因此在透镜表面的不同位置放置馈源都可以得到具有高度一致性的波束，但是其不易共形的球形结构在一定程度上限制了其进一步的应用。
[0003]当前，学界对如何改变球形结构、实现龙伯透镜的平直化进行了广泛研究。随着变换光学理论(坐标映射、保角变换和准保角变换)的出现，龙伯透镜可被变换为更低剖面、更易共形的结构，这不仅改善透镜与馈源之间的匹配问题，同时还保留了龙伯透镜原有的改变电磁波的性能。但是，为了设计曲率更低的变形透镜，变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩体龙伯透镜天线的设计方法，其特征在于，所述矩体龙伯透镜天线的设计方法包括：步骤一，对球形龙伯透镜进行单次切割，切割方向垂直水平面。经过切割，透镜产生一个平直表面，实现一次变形；步骤二，紧沿切割后透镜的球形外表面补充5个矩形平面，实现二次变形，新增的矩形平面与步骤一产生的平面组成矩体龙伯透镜；引入代价函数计算分层透镜对应的梯度介电常数与半径，而后使用同心多层的空气
‑
介质复合结构设计矩体龙伯透镜天线。2.如权利要求1所述的矩体龙伯透镜天线的设计方法，其特征在于，所述步骤一对球形龙伯透镜进行单次切割，D为切割的圆角的高，R为球透镜的半径，令D＝36mm，R＝60mm。3.如权利要求1所述的矩体龙伯透镜天线的设计方法，其特征在于，步骤二紧沿切割后透镜的球形外表面补充5个矩形平面形成矩体，矩体中补充的介质的介电常数与原球透镜最外层的介电常数相同，均为1.182。4.如权利要求1所述的矩体龙伯透镜天线的设计方法，其特征在于，所述步骤二构成空气
‑
介质复合结构中，通过向球壳状高介电常数介质中插入球壳状空气介质改变区间内介电常数，ε
r
＝1，tanδ＝0，形成空气
‑
介质的复合结构，其中ε
r
为相对介电常数，tanδ为正切损耗。5.如权利要求4所述的矩体龙伯透镜天线的设计方法，其特征在于，在利用梯度介电常数等效连续介电常数基础，描述归一化球龙伯透镜的理想介电常数与重构的梯度介电常数之间的差异性的代价函数J为：依据球体对称性，此处dV＝4πr2dr，V
lens
为透镜的体积；设透镜经过N次分层，则产生N+1层球壳和N+1阶介电常数，每一层球壳的介电常数为固定值，即为梯度；定义第i层球壳内的介电常数为ε
i
，即r
i
‑1≤r≤r
i
时，ε
rec
(r)＝ε
i
，则代价函数J可进一步化简为：为了使代价函数最小，将其在每一个球壳区间内的最大值最小化，当指数q＝∞时，有M
i
是各区间内误差的最大值，在第i层球壳的整个区间内保持不变，在第i层球壳的内侧r
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永忠，臧雅丹，谢文宣，蔡艳军，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：