基于射线追踪与物理光学方法的轴对称三维渐变折射率透镜天线高效建模

《IEICE Transactions on Communications》：Analysis of a Mikaelian lens using a simplified ray-tracing and physical-optics approach

　　

摘要：

本文提出了一种精确且高效的射线追踪与物理光学（RT-PO）模型，用于分析具有方位对称性的任意三维（3D）梯度折射率（GRIN）透镜天线。这些天线的日益普及要求一种建模方法，该方法能够准确预测辐射特性，同时克服大结构全波仿真所带来的高昂计算成本。利用方位对称性，我们的模型仅需二维（2D）射线追踪即可准确表征透镜孔径内的相位波前和幅度分布。随后，将物理光学（PO）方法应用于孔径场，以高效评估三维远场辐射特性，包括方向图、方向性、增益和介质效率。通过使用三维 Mikaelian 透镜天线将 RT-PO 结果与商业全波仿真器 CST 计算的结果进行比较，对提出的模型进行了验证，结果显示出良好的吻合度并显著节省了计算量。