具有本征匹配单元结构的高效宽带梯度折射率透镜
应用物理
2020-09-01 v1
摘要
我们提出了一种用于快速实现宽带毫米波透镜天线的自动化设计流程。该设计方法基于构建一个匹配单元库，每个单元由两侧宽带阻抗匹配段与中间相位延迟核心段组成。每个单元结构的相位累积与阻抗匹配特性随频率和入射角进行表征。透镜被划分为多个环，根据入射角及所需局部相位校正（给定透镜须准直入射波前）为每一环分配最优单元。针对给定可实现的介电常数范围、透镜厚度与单元堆叠方式所建立的单元库，可用于设计各种直径、馈源单元与焦距的平面宽带透镜。我们设计、加工并在远场与近场暗室中测量了一款演示用梯度折射率（GRIN）透镜天线。该天线在 14 GHz 至 40 GHz 范围内按预期工作，因此适用于所有已提出的 5G 毫米波频段、Ku 与 Ka 波段固定卫星业务。采用本征匹配单元使得在 2.9:1 带宽内孔径效率达 31% 至 72%，这是此类宽工作频带中所展示的最高孔径效率。
引用
@article{arxiv.2003.09004,
title = {High-efficiency, Wideband GRIN Lenses with Intrinsically Matched Unit-cells},
author = {Nicolas Garcia and Jonathan Chisum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.09004},
year = {2020}
}
备注
Submitted for review on October 14, 2019 to IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Revised on March 14, 2020