大口徑漸變折射率平板透鏡天線

　　最近一項研究表明，利用漸變折射率材料可以設計大口徑平板透鏡天線，并能獲得比傳統介質透鏡更高的定向性和增益，為研制高性能透鏡天線提供了有效方法。這篇名為“基于漸變折射率材料的三維大口徑透鏡天線”的研究論文發表于SCIENCE CHINA Information Sciences 2013年第12期，從設計、制作和實驗角度研究了該透鏡天線的工作原理和性能特征，由東南大學信息科學與工程學院學院崔鐵軍教授擔任通訊作者撰寫。

　　根據透鏡媒質的性質，傳統透鏡天線有兩種不同種類：一種是介質減速透鏡，另一種是介質加速透鏡。這兩種形式的透鏡都利用特殊的幾何雙曲面或者橢圓面形狀實現對電磁波的匯聚，給設計和制作帶來很大難度。傳統透鏡是用均勻介質制作而成，利用曲線形狀表面來彌補相位差。與傳統透鏡不同，新型人工電磁媒質(或稱超材料)透鏡是利用折射率漸變來實現所需要的相位變化。

　　漸變折射率透鏡有如下優勢：1)一個簡單的平板漸變折射率透鏡可以實現對電磁波的匯聚，因此更加容易設計和實現;2)漸變折射率透鏡的阻抗很容易與空氣匹配，因此具有很小的反射損耗和很高的天線效率;3)可以利用新型人工電磁媒質實現大范圍的漸變折射率，使漸變折射率透鏡比傳統的透鏡更加輕薄。

　　該研究所提出的三維漸變折射率透鏡是利用多層非均勻打孔或者方環諧振結構構建而成，具有高增益、寬帶和雙極化特性。為了減少透鏡和空氣之間的反射，在漸變折射率兩變分別制作了阻抗匹配層。測量結果表明，與同口徑傳統介質透鏡相比，該透鏡天線具有更高的定向性。

　　研究認為，漸變折射率新型人工電磁媒質已經發展成為新的研究熱點--漸變折射率超表面。與漸變折射率平板透鏡產生所需相位分布類似，漸變折射率超表面同樣可以調制波陣面，以實現高定向輻射。