超宽带平面化聚焦透镜天线及其设计、成像方法

技术特征：
1.一种超宽带平面化聚焦透镜天线，其特征在于：利用准共形变换对标准龙伯透镜进行压缩，压缩面从球面变换成平面，平面作为成像的聚焦面，用于焦平面成像；所述的平面化聚焦透镜为下表面为平面的不规则形状结构，整个透镜由2301个外直径不同的圆环结构单元堆叠而成，每个圆环共用同一个中心轴线且截面都是相同大小的正方形；平面化聚焦透镜根据介电常数的不同将由众多单元组成的透镜分为九层，每层的介电常数大小依次为1.3,1.8,2.3,2.8,3.3,3.8,4.3,4.8,5.3。2.一种权利要求1所述的超宽带平面化聚焦透镜天线的设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：非均匀介电常数的求取，选择给定直径的二维标准龙伯透镜，根据准共形变换方法来压缩变换透镜，压缩的区域是对应圆心角为θ＝120
°
的小切割圆；准共形变换需要引入一个矩形空间，矩形空间将透镜一分为二，小切割圆在矩形空间的外面，其它部分在矩形空间内部，矩形内部除了龙伯透镜其它部分介电常数为1，视为空气；通过准共形变换将小切割圆压缩进矩形空间中，可以得到矩形空间的新介电常数分布；步骤2：得到矩形空间的介电常数之后，空间中的介电常数分布最小值小于1，最大值为5.3，只取介电常数大于1.3的区域来设计二维变换透镜；步骤3：通过准共形变换得到的介电常数是连续分布的，采用等介电常数分层法对连续的介电常数分布进行离散化；步骤4：通过将二维龙伯透镜平面绕中心轴旋转180度，就可得到三维变换龙伯透镜。3.根据权利要求2所述的超宽带平面化聚焦透镜天线的设计方法，其特征在于所述的步骤3具体如下：首先根据等效媒质理论，将得到的介电常数大于1.3的区域分为正方形小单元，单元的边长取高频波长的四分之一；将得到的设计区域的介电常数按照等介电常数分层法分为9层，每层的介电常数等值变化；每层的介电常数分别为1.3,1.8,2.3,2.8,3.3,3.8,4.3,4.8,5.3；根据每层的介电常数的值，将本层的所有正方形单元的介电常数值设为本层的介电常数值，由于每层的边缘为光滑的曲线，处于每层边缘的正方形单元划分到与单元重叠面积较大的一层；这样就得到了二维变换透镜及其离散介电常数分布。4.根据权利要求2所述的超宽带平面化聚焦透镜天线的设计方法，其特征在于：为了使变换透镜应用于不同平台环境，在一定范围内可对透镜进行异形设计：将变换得到的透镜沿底面直径为r1的圆柱体进行切割，将圆柱体以外的部分切掉来使透镜可以放入直径为r1的圆柱体中。5.权利要求1所述的超宽带平面化聚焦透镜天线的成像方法，其特征在于：当给定频率的平面波垂直入射到透镜上表面，经过具有非均匀介电常数分布的透镜在焦平面中心聚焦形成焦斑，当入射平面波以一定角度入射，经透镜介质后在焦平面对应点上聚焦形成焦斑，在宽频带内，当入射平面波在一定角度范围内入射时，同样在该焦平面不同对应位置上聚焦形成焦斑；将宽带接收天线以一定间距放置于焦平面上，可接收宽带内不同入射角度的目标电磁信号，实现该稳定焦平面上的宽频带成像。

技术总结
本发明涉及一种超宽带平面化聚焦透镜天线及其设计、成像方法，属于透镜天线和光学成像领域。通过对球龙伯透镜进行准共形变换，对变换后的非均匀介电常数进行合理离散化，分析不同离散化情况对宽频带内焦斑和角分辨率的影响，确定介电常数的最优离散化，实现宽频带内在焦平面上的高分辨率成像。本发明具有宽角范围内实时成像的高成像分辨率，在


技术研发人员：雷娟 张宏伟 黄磊 孔玉 陈士举
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/4/26