准非衍射光束已应用于多个领域,如近场高速通信、微波成像、近场探测、定向加热和无线电力传输 。将远场多波束天线的相位合成方法引入近场,可以产生准非衍射多波束。基于每个波束叠加的参考相位的优化可以有效抑制每个波束的旁瓣,提高定向功率传输的效率。即使贝塞尔光束足够近,导致其外环重叠,也不会影响其非衍射特性。
As shown below👇
准非衍射多波束天线的基础
φn(i,j)是相移,可以表示如下:
对于准非衍射多波束天线,角度θn和depth-of-field(dof) ln是设计过程中的两个关键参数,可以独立控制第n个波束的depth-of-field和扫描角度。
天线XOZ平面内电场的归一化幅度如图,当光束彼此靠近时,尽管干涉环相互重叠,但不会影响景深和光束的非衍射特性。
准非衍射光束的技术
准无衍射光束具有自由聚焦、无衍射和自重构的优点。准非衍射光束可以保持横向轮廓沿传播方向基本不变,并将非衍射特性保持在相当大的范围内。
已见的产生准非衍射光束的技术如下,
1、用透镜在毫米波段产生贝塞尔光束。
2、通过相移表面(PSS)天线生成具有大dof的宽带准非衍射波束的方法。
3、基于矢量场的分析方法,可以降低准无衍射光束的3-dB波束宽度。
对于许多潜在的应用场景,如微波成像、无线电力传输和近场检测,希望同时产生两个或多个准非衍射光束,这可以提高扫描速度并扩大瞬时覆盖范围。
4、基于共享孔径的原理可以实现准非衍射多波束,但天线的设计复杂性随着波束数量的增加而增加。
[1] Z. Gao, Y. Chen Zhong, Y. Jia, J. Zhu, Z. Liu and Y. Liu, "Quasi-Nondiffractive Multibeam Antennas Based on Phase Shift Surfaces," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 12, pp. 9050-9057, Dec. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3484170.