● 摘要
本文重点研究了聚焦介质透镜天线及其在定标和媒质介电常数等测量中的应用。首先介绍了透镜天线的发展状况，然后论述了透镜天线的基本工作原理及设计方法，并应用射线追踪法，计算了聚焦透镜天线的场分布。采用射线追踪法计算透镜天线口径电场分布，然后应用惠更斯原理，对口径面电场进行积分，求解出焦区场。同时分析了聚焦透镜天线口径与空间分辨率的关系。然后设计了一种满足定标测量的聚焦透镜天线，其结构是用余弦喇叭作为聚焦透镜的初级馈源，内透镜是根据从CST软件提取的喇叭口面相位进行设计，将到达透镜表面的电磁波校正为等相波束；外透镜是由几何光学方法设计，将电磁波能量汇聚至焦点。近场测试采用无源测试方法，简单易于实现。经过测试，在1m处E面、H面 空间分辨率在150mm以下，满足设计要求。最后，分析了圆锥等角螺旋天线的辐射特性，并根据实际的需求设计了频带在3.5GHz-6.5GHz圆锥等角螺旋天线，并使用软件HFSS仿真，得到圆锥等角螺旋天线的方向图。设计馈电结构，采用开口式切比雪夫同轴线渐变段进行阻抗匹配，同时完成不平衡与平衡的转换。