[发明专利]利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法

权利要求书

1.一种二维多层离散化龙伯透镜，其特征在于：包括辐射馈源和离散化龙伯透镜，其中辐射馈源位于透镜z方向的中心面上，且在透镜外侧；所述离散化龙伯透镜由多层离散的纯介质圆环柱组成，环柱之间由空气进行隔离。

2.根据权利要求1所述的二维多层离散化龙伯透镜，其特征在于：所述辐射馈源具有类二维特点，其在XOY面为全向辐射；馈源位于透镜最外层介质圆柱环外侧，具体由龙伯透镜点源输入位置确定。

3.根据权利要求1所述的二维多层离散化龙伯透镜，其特征在于：所述透镜由多层离散的纯介质圆环柱组成，环柱间存在空气，单层空气与介质在其半径方向形成的波程差小于单倍工作波长。

4.根据权利要求1所述的二维多层离散化龙伯透镜，其特征在于：所述纯介质圆环柱选用各向同性、非磁性、弱色散的介质材料，其介电常数由透镜所选材料及透镜离散度共同确定。

5.根据权利要求1、3所述的二维多层离散化龙伯透镜，其特征在于：所述介质圆环柱上都设计有均匀分布的孔结构，用以实现各层相应的电磁特性。

6.根据权利要求1所述的二维多层离散化龙伯透镜，其特征在于：所述二维多层离散化龙伯透镜，利用3D打印技术进行制备。

7.一种利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据经典龙伯透镜公式计算待离散化的连续分层龙伯透镜的参数，包括透镜外形尺寸、辐射馈源位置、各层折射率；进而得出非磁性状态下，每层介质相应的介电常数值；

(2)对连续分层龙伯透镜进行离散化，即将连续分层透镜的每层介质转换为空气和介质的组合，介质层的径向位置位于原连续分层的径向中心，每层介质的介电常数利用修正等效介质理论计算得出；

(3)根据计算得出的离散龙伯透镜各层介质的介电常数，对每层进行独立打孔设计，以获得每层所需的电磁特性。

8.根据权利要求7所述的利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于：所述方法设计的龙伯透镜具有离散化特点，可以实现点源馈入平面波出射的功能，较之传统龙伯透镜，其总波程差有所缩减。

9.根据权利要求7所述的利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于：所述待离散化连续分层龙伯透镜的折射率分布参数基于经典龙伯透镜公式，计算中半径选取每层径向中点的位置。

10.根据权利要求7、9所述的利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于：所述连续分层龙伯透镜介电常数的计算基于各向同性、非磁性条件，故每层介电常数为折射率的平方。

11.根据权利要求7所述的利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于：所述对连续分层龙伯透镜的离散化，为将每层全部介质填充的龙伯透镜转换为每层含有介质和间隔空气组成的离散透镜形式；在半径方向，各层介质的中心与原连续分层透镜在该层的中心重合。

12.根据权利要求7、11所述的利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于：所述离散龙伯透镜，单层介质和空气组合在半径方向形成的波程差不超过n倍工作波长，以确保透镜的出射波不出现幅度零点，n的取值与离散透镜的介质与空气厚度之比相关，但不超过1。

13.根据权利要求7、11所述的利用修正等效介质理论实现二维多层龙伯透镜离散化的方法，其特征在于：所述离散龙伯透镜每层介质的介电常数由修正等效介质理论计算得出，该等效基于与连续分层龙伯透镜每层介质沿半径方向的等相位条件。