首页/文章/ 详情

透镜天线介绍

9小时前浏览1



毫米波频率下的传播特性不同于较低频率下的传输特性。例如,无线电传播更多地依赖于视线(LOS)路径,但有强烈的反射和更高的穿透损耗。这些问题导致非视距范围的用户接收信号困难。透镜天线是一种常用于mm波通信的实现波束控制以及增益增强的有效技术。

目录



   
  • 透镜天线以及相关参数    
  • 混合透镜天线    
  • 参考资料   

Lens

As shown below👇

透镜天线以及相关参数

透镜天线是一种利用介质透镜对电磁波进行聚焦或准直的天线,常用于高频段(如毫米波、太赫兹)通信、雷达和卫星系统中。

透镜天线的核心参数包括:频率,增益,半功率波束宽度,口径效率等天线常用参数,以及焦距,焦距与口径比,介电材料的介电、介电损耗等透镜的参数


焦距F,焦距与口径比F/D

焦距是透镜中心到焦点的距离,F/D影响透镜形状(如半球形、双曲面)和相位修正方式。

透镜形状与相位修正

透镜需补偿电磁波从焦点到口径面的相位差,常见的透镜形状包括:

半球形透镜:适用于短焦距(F/D<0.5),相位修正公式:

 

双曲面透镜:适用于长焦距(F/D>1)可减少球面像差。

透镜厚度计算

对于均匀介质透镜,中心最大厚度Tmax 需满足相位修正条件:

 






混合透镜天线

为了增强相位分布并实现紧凑的高增益天线,已有很多方法如,

金属和电介质透镜、电介质透镜、超表面、加载特殊形状的介质等。

下图为一种混合透镜,

 

透镜天线的辐射孔径直径表示为 D,馈源为理想点源,焦距为 F,透镜厚度为 h,金属波导透镜的有效折射率为n1 ,并且介电透镜的折射率为n2 .当传播显性模式 (TE01和 TE10) 的 S 中,相速度 (v1 ) 是

 

为了实现高增益辐射,辐射孔径上的相位分布需要均匀。金属透镜和介电透镜需要满足以下方程:

 

混合镜头与其他镜头的对比如下,

 



参考文献



   

[1] Y. Cheng and Y. Dong, “3-D-Printed High-Gain Millimeter-Wave Horn Antenna With a Hybrid Metal and Dielectric Lens,” IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 73, no. 2, pp. 830–839, Feb. 2025, doi: 10.1109/TAP.2024.3475642.

[2] J. Thornton and K. Huang, Eds., Modern Lens Antennas for Communications Engineering, 1st ed. Wiley, 2013. doi: 10.1002/9781118345146.



来源:微波工程仿真
通信Electric材料控制曲面META
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-16
最近编辑:9小时前
周末--电磁仿真
博士 微波电磁波
获赞 28粉丝 55文章 433课程 0
点赞
收藏
作者推荐

天线解耦合--模式生成和模式叠加

有效的去耦方法对于最大限度地减少天线干扰、保持通信系统的信噪比、数据速率和可靠性至关重要。近来自解耦的方法成效显著,对多天线的解耦提供了很多的选择。目录 耦合的机理分析 模式生成与叠加 参考文献 DecoupleAs shown below👇耦合的机理分析在过去的几十年里,致力于解决天线之间的相互耦合问题。出现了各种有成效的自解耦方法,包括近场抵消、地板重构和silt蚀刻等等。这些技术在空间受限的环境中 特别有利,因为它们不需要额外的结构。然而这限制了天线的设计。而非自解耦的方法,如额外的耦合路径、E场重构和加载电感,这些方法已证明其多功能性和有效性。但比起自解耦结构会明显的需要跟多的空间。无论是自解耦或者额外的解耦结构虽然已见成效,但仍有很多问题需要解决。对于解耦合的工作,耦合的产生机理的分析是一项很有意义的工作。当两个谐振器或天线靠近放置时,由于能量交换会产生相互耦合效应。 如上图,一对耦合在其辐射边缘(沿 E 平面)的贴片天线。天线在中心线附近相同且对称,可以进行奇模和偶数模式分析。 互耦合的特点是复数和频率相关的 J 逆变器。互导Gfm 对于描述远场中的辐射相互作用至关重要,反映了辐射功率的降低或增强。同时,互电纳考虑了近场的能量交换。互耦合源于奇数和偶数模式之间的输入导纳差异。这种差异从根本上归因于奇数和偶数模式下对称平面中的不同边界条件。模式生成与叠加最近有研究者提出一种贴片天线的单层宽带去耦方法,该方法利用异步耦合贴片 (ACP) 谐振器之间的耦合。在 CM 分析下,生成了两对共极化耦合模式。具有双模多路复用中央负载的有损四谐振器电路模型指导宽带去耦过程。为了有效缓解互耦合,必须均衡奇数和偶数模式的有效辐射长度。引入中心负载有助于在负载和相邻贴片谐振器之间产生位移电流,电流流过与 PMC 边界对齐的过孔。这种修改扩展了偶数模的有效辐射长度,同时固定了奇数模的有效辐射长度。其次,为了扩大去耦带宽,确保有足够数量的同极化耦合 CM 至关重要,因为当有足够的奇数和偶数模式对时,这一概念可以有效地扩展到宽带。参考文献 [1] Y. Wang, Q. Xue, and H. Xie, “Wideband Decoupled Asynchronously Coupled Patch Antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 73, no. 2, pp. 906–919, Feb. 2025, doi: 10.1109/TAP.2024.3478367.来源:微波工程仿真

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈