何 飞，陈 星

(四川大学 电子信息学院，四川 成都 610065)

高增益金属透镜天线设计

何 飞，陈 星

(四川大学 电子信息学院，四川 成都 610065)

金属透镜天线具有高增益和大功率容量等优点。采用几何光学原理将一组平行间隔的金属板设计为金属凹透镜，实现对电磁波的汇聚，获得高增益辐射特性。在辐射原理和结构分析基础上，设计了一款工作于X波段(10 GHz)的金属透镜天线，采用矩形喇叭天线作为初级馈源、13片金属板嵌于一只半径为153 mm的PVC筒顶部。仿真和测试结果吻合良好，表明该金属透镜天线性能优异：|S11|<-10 dB阻抗带宽为18%(从9.6～11.5 GHz)，在10 GHz工作频点的增益达到27 dBi，相比喇叭天线提高了10.2 dB。

增益；金属透镜；金属波导；几何光学

0 引言

无线通信[1]、雷达[2]和电子对抗[3]等领域的快速发展，对高增益天线[4]的要求日益增长。抛物面天线[5]、微带阵列天线[6]和谐振腔天线[7]等一系列具有高增益特性的天线类型已成为研究热点。作为一类常用高增益天线，透镜天线[8]由初级馈源天线和透镜2部分组成，通过透镜对初级馈源天线辐射电磁波的聚焦[9]效应实现高增益。透镜天线根据透镜材料的不同，可分为介质透镜天线[10]和金属透镜天线。相对于介质透镜天线，金属透镜天线可设计为全金属结构，具有损耗小、功率容量高[11]等优势，但设计更为复杂。文献[12]设计的工作于高温环境中的金属透镜天线增益为19 dBi，文献[13]设计的宽带金属透镜天线的增益为26 dBi，但以上文献中金属透镜的结构都是根据初级馈源天线的尺寸和远场辐射特性进行设计，初级馈源天线改变时，金属透镜的结构也需要重新设计。……