基于梯度折射率透鏡的波達(dá)方向估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、作為無源探測定位技術(shù)的核心，波達(dá)方向估計(jì)技術(shù)有著極其廣闊的應(yīng)用前景。但傳統(tǒng)的波達(dá)方向估計(jì)技術(shù)為了獲得較為精確的結(jié)果，通常都會在系統(tǒng)前端設(shè)置數(shù)量眾多的天線陣元，這就使系統(tǒng)的構(gòu)造復(fù)雜體積龐大，制造和維護(hù)成本較高，從而制約了波達(dá)方向估計(jì)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。龍伯透鏡作為梯度折射率透鏡的一種實(shí)現(xiàn)小型化的形式，可以將入射的平面波匯聚到透鏡邊緣的一個焦點(diǎn)上，非常適合作為多波束天線。本文利用梯度折射率透鏡的特殊電磁特性，將其應(yīng)用到波達(dá)方向估計(jì)技術(shù)中，減少系

2、統(tǒng)所需接收天線的數(shù)量要求，降低成本和算法難度。本文的主要內(nèi)容可分為如下幾部分：
　　首先，本文基于等效媒質(zhì)理論，通過推導(dǎo)得出了利用S參數(shù)提取等效電磁參數(shù)的方法。提出了一種新型的立體十字型結(jié)構(gòu)作為梯度折射率超材料的單元，并計(jì)算出了其結(jié)構(gòu)尺寸與電磁參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出三維結(jié)構(gòu)的梯度折射率透鏡。仿真結(jié)果表明，在平面波入射情況下，該透鏡在X波段能夠?qū)崿F(xiàn)良好的匯聚效果。
　　其次，本文將電磁諧振器引入到梯度折射率透鏡的設(shè)計(jì)中

3、來。利用電磁諧振器在低于諧振頻率時，其等效電磁參數(shù)基本保持一致的特性，通過仿真計(jì)算得到了其電磁參數(shù)隨結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了低剖面型的二維結(jié)構(gòu)的梯度折射率透鏡。此外還提出了一種基于高阻抗電磁表面的梯度折射率透鏡，通過調(diào)整表面波阻抗來控制電磁波的傳播路徑。由于利用 PCB制作工藝即可完成制作，具有透鏡制作成本較低、體積小的特點(diǎn)。
　　最后對波達(dá)方向估計(jì)進(jìn)行算法的設(shè)計(jì)。由于梯度折射率透鏡可以很好的將電磁波匯聚到一點(diǎn)，因此