应用于太赫兹频段焦平面阵列的椭球透镜天线设计方法

摘要

本发明公开了应用于太赫兹频段焦平面阵列的椭球透镜天线设计方法，涉及太赫兹探测的技术领域。传统椭球透镜天线存在着可用视场较小，离轴阵列单元像质随离轴距离的增大迅速恶化的缺陷。本发明专利提出一种椭球透镜天线优化设计方法，通过综合优化椭球透镜的偏心率与扩展长度，使得给定视场区域内的像元平均增益达到最高、像元间的增益起伏达到最低。本发明具有设计方法简单易行，不受平面天线形式的限制，且对离轴阵列单元像质的改善明显等优点。

主权项

应用于太赫兹频段焦平面阵列的椭球透镜天线设计方法，包括以下步骤：步骤一、根据太赫兹频段波长设置合适的平面天线的尺寸参数；步骤二、根据椭球透镜所需的外径D设置椭球透镜的短轴长度b=1/2D；其特征是：步骤三、在和的范围内选取多个（）组合，其中，e为椭球透镜偏心率，H为扩展长度，即焦平面至椭球透镜球心的距离，n为椭球透镜材料的折射率；步骤四、确定步骤三中选取的每一组（）组合所对应的椭球透镜的面形以及焦平面的位置：根据椭球透镜偏心率e和椭球透镜球体短轴长度b得出椭球透镜长轴a的长度，从而确定椭球透镜的面形，根据焦平面至椭球透镜球心的距离H确定焦平面的位置；步骤五、将焦平面上视场区域内的每一个像元，分别利用物理光学算法计算其通过椭球透镜向外辐射的方向图，并根据方向图计算各像元的增益，其中N为视场内的像元总数；步骤六、计算每一组（）组合所对应的焦平面上视场区域内的平均增益和增益起伏；步骤七、设置增益起伏阈值；步骤八、剔除大于增益起伏阈值的（）组合，然后选取焦平面上视场区域内平均增益最高的（）组合作为优化设计的最终参数用于制备椭球透镜天线。