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毫米波介质透镜天线是一种高方向性的口径天线，具有扫描角度宽、便于波束成形、结构紧凑、价格便宜和便于大量生产等优点，在飞行器盲着陆导航系统和汽车防撞雷达等方面得到广泛应用。本文对毫米波介质透镜天线进行了深入系统研究，具体研究工作如下： 1) 对透镜天线的基本原理及分析方法进行了讨论，总结了天线设计中所需重点优化的参数； 2) 介绍了产生扇形波束的透镜天线结构和用作馈源的渐变缝隙天线(TSA)的特性变化规律； 3) 采用射线追踪法对新月形透镜和双曲柱面透镜天线的效率和远场辐射特性进行了详细分析；分析软件的计算结果与HFSS的仿真结果比较吻合；与HFSS相比，本文所研制的分析软件具有省时和节省电脑存储空间等优点； 4) 采用射线追踪法对均匀介质的球形透镜和圆柱形透镜天线系统的效率和远场辐射特性进行了详细分析，并且用HFSS对圆柱形透镜进行了仿真，分析软件的计算结果与HFSS的仿真结果比较吻合。