[发明专利]一种利用平面天线阵的辐射场产生二维同一焦斑阵列的方法

权利要求书

1.一种利用平面天线阵的辐射场产生二维同一焦斑阵列的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：采用两个高数值孔径透镜组成4π聚焦系统；

步骤S2：在步骤S1的由两个高数值孔径透镜组成的4π聚焦系统的焦平面中央排列一个虚拟的平面天线阵；该天线阵辐射的电场向外传播到达像空间侧的透镜，并被两个所述高数值孔径透镜完全收集，接着继续传播到两个透镜的光瞳面上，得到光瞳面上的场分布其中，是球坐标，是光瞳面上的极坐标，θ表示辐射方向与Z轴之间的夹角，表示方位角，ρ表示极径；

步骤S3：将步骤S2中的光瞳面上的场分布视为入射场并逆向传输到焦区，在高数值孔径透镜的焦平面上产生具有预定特性的二维同一焦斑阵列；

其中，步骤S2中，所述天线阵辐射的电场采用下式表示：

式中，C₀是与辐射方向图无关的系数，是沿θ方向的单位矢量，是元因子，是阵因子；对于电基本振子单元，

对于遵从亥姆霍兹条件的透镜，在球面波前上的投影函数g(θ)和切趾函数P(θ)为：

g(θ)＝tanθ；

则光瞳面上的场分布由下式计算得到：

式中，表示方位角，表示X轴方向的单位矢量，表示Y轴方向的单位矢量；

其中，如果平面天线阵是一个沿X轴和Y轴排布的M×N个单元的矩形阵，则阵因子表示为：

式中，k＝2π/λ是波数，d_x和d_y分别代表相邻元素沿X轴和Y轴之间的行和列间距，M表示沿X轴排列的阵元个数，N表示沿Y轴排列的阵元个数；

如果平面天线阵为沿圆周排列而成的圆形阵，则阵因子表示为：

式中，R表示圆形阵列的半径，Q表示沿圆周排列的阵元个数,是第q个阵元的方位角。

2.根据权利要求1所述的一种利用平面天线阵的辐射场产生二维同一焦斑阵列的方法，其特征在于：步骤S3中，焦平面上的焦场分布为：

式中，φ＝cos^-1(x/r)，C₁是振幅常数，E_x(r,φ,z)、E_y(r,φ,z)和E_z(r,φ,z)分别表示在焦平面上观察点(r,φ,z＝0)处X、Y、Z方向场分量。