论文摘要：用于材料特性测试的毫米波介质透镜天线

在航空航天领域，从雷达天线罩等可穿透材料到雷达吸波材料的研究与设计都需要比较准确的介质材料电磁参数及频带特性数据。为了得到以上材料的电磁特性，提出了自由空间微波测量法，聚焦透镜天线是其重要组成部分。本文首先介绍了课题背景和透镜天线的发展研究现状，然后论述了透镜天线的基本工作原理及高频分析方法，包括费马原理、口面电场积分等，之后分别介绍了透镜天线馈源和透镜的设计。根据天线的近场指标和惠更斯-菲涅尔原理，分析了天线口径与空间分辨率的关系。使用电磁仿真软件CST设计了普通圆锥喇叭及波纹圆锥喇叭两种馈源，算出馈源的口面电场信息，利用馈源的口面相位数据设计透镜，将透镜天线的口面电场波前校正为近似平面波。然后通过电磁仿真软件算出透镜天线口面场信息，使用Matlab7编写口面电场积分程序，算出平行于透镜天线口面的平面的电场数据并对其进行分析。在此基础上，设计了多款透镜天线，分析了主要设计参量改变后的透镜天线的性能，包括天线的驻波比和近场性能，使天线尽量满足指标的同时也能较易加工。最后，采用近场扫描法对透镜天线进行近场性能的测试，并与仿真结果进行了比较，证明论文提供的分析方法是行之有效的。