一种亚毫米波准光扫描天线结构的FDTD分析

2.2 吸收边界处理

FDTD计算只能在有限区域进行，因此必须在计算区域的截断边界处给出吸收边界条件。本文使用各向异性介质完全匹配层(UPML)。二维TM波的UPML时域微分方程如式（4）。通过验证点源与高斯束传播情形（如图3，图4）可以发现吸收效果良好。

(4)

图3 点源传播情形

图4 高斯束传播情形

3 计算结果分析

凸透镜口径30mm，外圆半径54mm，扩展半球口径6mm，扩展长度1.5mm，延伸部分外圆弧半径3.6mm，延伸结构右端口径0.3mm。波源设置为高斯束，并截断800个时间步。计算得到各时间步的电磁波传播状态如图5。口径场分布如图6，远区场方向图如图7。可以看出，电磁波经过扩展半球沿着延伸结构逐渐引导会聚形成聚束电磁波，经过抛物面和极化扭转板产生一个锐波束。副瓣电平小于-30dB，半功率波瓣宽度约为1.4º。

图5 各时间步电磁波传播情形

图6 口径场分布

图7 远区方向图

4 结论

本次设计优化了透镜参数，使得电磁波能够很好的会聚形成聚束电磁波，并结合极化扭转天线进行了整体分析计算，总体性能良好。极化扭转板的扫描结果仍在继续计算中。下一步也将对天线的带宽性能进行分析计算。