Rotman 透镜
Rotman透镜是一种微波/毫米波波束成形网络（Beamforming Network, BFN），由Walter Rotman和R. F. Turner于1963年提出。它是一种无源、宽角、多波束天线馈电系统，主要用于相控阵天线（Phased Array Antennas）或反射阵列（Reflectarrays），以实现多波束扫描或逆向波束成形（Retrodirective Beamforming）。
Rotman透镜设计方法
波导平台上的 Rotman 透镜 参考资料
As shown below👇
*Rotman透镜设计方法
明确指标，如
中心频率（f0）：如33 GHz（Ka波段）。
波长（λ）：λ=c/f0，其中 c 为光速。
扫描角度范围（θ0）：如±30°。
波束端口数量（M）：由角度范围和波束间隔决定（论文中为7个端口，间隔10°）。
阵列端口数量（N）：通常等于或略多于天线单元数（论文中为8个）。
天线单元间距（d）：通常取 0.5λ（避免栅瓣）。
几何形状确定
焦距（Focal Length）
主焦距（F1 ）：透镜中心到波束端口的距离。
需满足：
角度参数
偏轴角（α）：波束端口与主轴的夹角。
波束角（θ）：阵列端口的波束指向角。
两者关系由扩展因子（γ）决定：
传输线长度计算
Rotman透镜通过不同长度的传输线实现时间延迟。传输线长度 w 满足二次方程：
*波导平台上的 Rotman 透镜
波导（Waveguide）是实现Rotman透镜的高性能平台，尤其适用于毫米波频段（如Ka波段）。相比微带或SIW（基片集成波导），波导具有低损耗、高功率容量和高稳定性的优势。
波导Rotman透镜设计步骤
（1）波导结构设计
极化方式：
将标准矩形波导（WR-28，3.556 mm × 7.112 mm）旋转90°，使电场沿宽边分布（水平极化），以减小衍射效应。
垂直极化：传统设计，但易引入高次模。
水平极化：优化波束成形，降低旁瓣。
端口渐变结构（Taper）：
波导与透镜腔体的连接处需采用渐变过渡，避免阻抗突变。
作用：匹配阻抗，减少反射（S11 <−10dB）。
（2）透镜腔体参数
焦距与端口布局：
基于几何光学公式，计算波束端口和阵列端口的位置。
案例：7波束端口（±30°扫描），8阵列端口。
阵列间距 d=0.5λ=5.45mm（33 GHz）。
相位补偿：
波导高度与透镜腔体高度不同，需通过仿真（如CST）调整传输线长度，补偿相位误差。
（3）天线阵列集成
喇叭天线设计：
采用H面扇形喇叭，与波导水平极化匹配。
阵列间距保持 0.5λ，避免栅瓣。
[1] S. Oh et al., "Millimeter-Wave Retrodirective Wireless Power Transfer Applicable to Small Electronic Devices," in IEEE Journal of Microwaves, vol. 5, no. 2, pp. 322-332, March 2025, doi: 10.1109/JMW.2024.3518555.
