Эффективный метод расчёта характеристик интегрированных линзовых антенн на основе приближений геометрической и физической оптики

Разработан комбинированный метод расчёта характеристик интегрированных линзовых антенн для локальных беспроводных систем радиосвязи миллиметрового диапазона длин волн на основе приближений геометрической и физической оптики. Метод основан на использовании принципов геометрической оптики для вычисления распределения электромагнитного поля на поверхности линзы (с учётом многократных внутренних переотражений) и физической оптики для определения полей излучения антенны в зоне Фраунгофера. С помощью разработанного комбинированного метода было проведено исследование различных интегрированных линзовых антенн на основе данных о форме и материале используемой линзы и модели излучения первичного облучателя, задаваемой аналитически или с помощью компьютерного моделирования. Для линз из кварцевого стекла в виде полусферы с цилиндрическим продолжением с радиусами 7,5 и 12,5 мм были найдены оптимальные значения длины цилиндрического продолжения, обеспечивающие максимальный коэффициент направленного действия антенны, равный 19,1 и 23,8 дБи для меньшей и большей линз соответственно. При этом диапазон углов сканирования рассматриваемых антенн составляет более чем $\pm 20^\circ$ при допустимом уровне уменьшения коэффициента направленного действия отклонённого луча в 2 дБ. Результаты расчёта, полученные с помощью разработанного метода, подтверждены проведёнными в рамках данной работы экспериментальными исследованиями прототипов интегрированных линзовых антенн с линзами из кварцевого стекла.