论文研究-W波段产生贝塞尔波束的光路设计 .pdf

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W波段产生贝塞尔波束的光路设计,张京雷,孟洪福,本文设计了一种在W段将高斯波束变换为贝塞尔波束的光路。此光路由对角喇叭、变换凸透镜、轴棱锥透镜组成,可将对角喇叭辐射的W波�
山国武技论文在丝 我们加工了两个喇叭,其中测试结果和测试结果分别表示号喇叭和号喇叭的测试 结果,仿真结果是我们优化设计后仿真得到的结果。从图中可以看出测试结果和仿真 结果基本吻合。只是在角度大于的时候测试结果不是很平滑,这是由于我们的测试是在 普通实验室中进行的,而非微波暗至,这样可能角度大的时候从侧面会有反射现象,另外在 角度大于的时候频谱分析仪接收的信号功率小于 这时可能仪器自身的噪声也 有一定的景响。测试结果表明,在对角喇叭在主波束范围内有较好的辐射特性。 变换光路 由对角喇叭产生的高斯波束是发散的。为了将咼斯波束入射到轴棱锥上,我们采用焦距 为 的变换凸透镜,将对角喇剌叭产生的波束进行聚束。所选取的变换凸透镜的直径为 ,出射高斯波束的数腰半径为 。利用轴棱锥将聚束高斯束变换成贝塞尔波束 时,通过计算确定透镜到轴棱锥底面的距离 。由」在轴棱锥底面处的高期束 束腰半径为 轴棱锥的直径我们选取为 。由于经过轴棱锥变换得到的伪贝塞 尔波束的中心斑的半径为/1当贝塞尔束的中心斑小时,无衍射传播距离也将变小, 综合考虑到伪贝塞尔波束的传播距离和束半径,选择轴棱锥的倾角为;号外轴棱锥的介 电常数为。由上述数据可知理论上得到的贝塞尔波束中心斑的半径为 ,半功率波 束宽度 根据所设计的轴对角喇叭及轴棱锥尺寸建立的光嵱图如图所示。 佟所设计的产生贝塞尔波束的光路图 仿真结果 根据前面设计的对角喇叭、轴棱锥透镜,我们在中进行了建模仿真。仿真得到的 轴棱锥后方距离轴棱锥 和 处输出波束的场分布如图所小。。由图中可知, 我们所设计的光路产生的贝塞尔波束能够在大于 的距离内实现近似无衍射传播,此 距离小」由文献计算出的理论值。这是由于,理论是按平面波入射的情况计算的, 我们在此用晑斯束来代替,虽然晑斯束的束腰位置是等相位面,但是场值是按照高斯分布的, 所以生的贝塞尔波束最远的传播距离较理论值小。 山国武技论文在丝 1000 图所产生贝寒尔波束的横截面场分布 结论 本文在波段采用对角喇叭、变换凸透镜以及轴棱锥透镜,将对角喇叭辐射的扃斯波 束变换为零阶贝塞尔波束。仿真结果衣明,所产生的贝塞尔波束在 以内的区域具有 较好的聚焦性能,可应用于提高毫米波成像的分辨率。 致谢 教育部高等学校博上学科点专项科研基金新教师类资助课题 参考文献

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2019-08-20
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