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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十四研究所

摘要：本发明涉及到一种高增益太赫兹透镜天线及其设计和制造方法，属于天线技术领域。该天线的透镜为平凸或双凸形式，口面直径为超过50倍自由空间波长的电大尺寸。该透镜包含中心层和匹配层，通过光学追踪和近远场变换的结合，编程进行仿真计算天线模型的方向图，以高增益为目标进一步优化包含匹配层的透镜曲面方程。对透镜的各个参数进行容差分析，为加工提出指标要求。中心层采用了高介电常数低损耗的陶瓷材料，匹配层为复合材料压合在中心层两面。本发明降低了电大尺寸高增益透镜天线加工的成本和工艺难度，提升了成品率。该透镜天线通过组阵还可进一步提高增益。

主权项：1.一种高增益太赫兹透镜天线的设计方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤301，根据费马定理，追踪从馈源发出并通过透镜的电磁波，得出其通过透镜后到达垂直于透镜轴向的平面上时的路径，设到达透镜前的路径长度为d1，在前匹配层中的路径长度为d2，中心层的路径长度为d3，后匹配层中路径长度为d4，通过透镜后距垂直与透镜轴向同一平面的长度为d5，则到达该平面的相位分布为： 其中，k0为自由空间中电磁波的波数，n1为透镜中心层折射率，n2为透镜匹配层折射率；步骤302，通过追踪从馈源发出通过透镜后的光线密度计算出口面幅度，由口面幅度和步骤301中得到的相位分布得到口面的幅度和相位分布即口面电场Es，根据自由空间电磁波的传输规律由口面电场Es得出口面磁场Hs；步骤303，所述口面电场Es和口面磁场Hs可分别等效为近场区域的等效电流Js和等效磁流Ms；且等效电流Js和等效磁流Ms之间的关系式如下： 其中n为口面的法向向量、等效电流Js和等效磁流Ms相关的辅助矢量N和L的计算式如下： 上式中，其中r′为积分面上位置矢量，S′为积分面，j为单位虚数；表面积分区域为透镜天线外表面的电场和磁场采样平面；根据上述两式得到透镜天线的远场辐射电场表达式如下： 上式中，其中r为位置矢量，η为真空阻抗；Eθ和是远场辐射电场在球坐标系下的分量；Nθ、Lθ和分别是辅助矢量N和L在球坐标系下的分量；步骤304，以高增益为目标优化得出包含匹配层的透镜曲面方程，对透镜参数进行正态分布内的多次调整计算增益，统计出增益对中心层厚度和匹配层厚度的容差范围；所述透镜为平凸形式或双凸形式，且透镜口径的电尺寸大于50倍的自由空间波长；所述透镜包括中心层和匹配层，中心层为高介电常数低损耗的陶瓷材料；所述匹配层为压合于中心层表面的匹配介电常数的复合材料。

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