研究表明利用渐变折射率材料可以设计大口径平板透镜天线 _神秘

【研究表明利用渐变折射率材料可以设计大口径平板透镜天线】（）据EurekAlert!：最近一项研究表明，利用渐变折射率材料可以设计大口径平板透镜天线，并能获得比传统介质透镜更高的定向性和增益，为研制高性能透镜天线提供了有效方法。这篇名为“基于渐变折射率材料的三维大口径透镜天线”的研究论文发表于SCIENCE CHINA Information Sciences 2013年第12期，从设计、制作和实验角度研究了该透镜天线的工作原理和性能特征，由东南大学信息科学与工程学院学院崔铁军教授担任通讯作者撰写。
根据透镜媒质的性质，传统透镜天线有两种不同种类：一种是介质减速透镜，另一种是介质加速透镜。这两种形式的透镜都利用特殊的几何双曲面或者椭圆面形状实现对电磁波的汇聚，给设计和制作带来很大难度。传统透镜是用均匀介质制作而成，利用曲线形状表面来弥补相位差。与传统透镜不同，新型人工电磁媒质（或称超材料）透镜是利用折射率渐变来实现所需要的相位变化。
渐变折射率透镜有如下优势：1）一个简单的平板渐变折射率透镜可以实现对电磁波的汇聚，因此更加容易设计和实现；2）渐变折射率透镜的阻抗很容易与空气匹配，因此具有很小的反射损耗和很高的天线效率；3）可以利用新型人工电磁媒质实现大范围的渐变折射率，使渐变折射率透镜比传统的透镜更加轻薄。
该研究所提出的三维渐变折射率透镜是利用多层非均匀打孔或者方环谐振结构构建而成，具有高增益、宽带和双极化特性。为了减少透镜和空气之间的反射，在渐变折射率两变分别制作了阻抗匹配层。测量结果表明，与同口径传统介质透镜相比，该透镜天线具有更高的定向性。
研究认为，渐变折射率新型人工电磁媒质已经发展成为新的研究热点－－渐变折射率超表面。与渐变折射率平板透镜产生所需相位分布类似，渐变折射率超表面同样可以调制波阵面，以实现高定向辐射。