#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线

龙勃透镜 , 也叫龙伯透镜或伦伯透镜 , 英文名Luneburglens 。 这种透镜的模型 , 最早是1944年由美国数学家鲁道夫·卡尔·卢纳伯格(RudolfKarlLüneburg)提出的 。 龙勃 , 也就是卢纳伯格 。
卢纳伯格1903年生于德国 , 在哥廷根(G?ttingen)获得博士学位 , 1935年移居德国 , 擅长数学和光学 。 他的著作《MathematicalTheoryofOptics(光学的数学理论)》在学术界占有一席之地 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
龙勃透镜是透镜的一种 。 说到透镜 , 大家应该比较熟悉 , 例如凸透镜、凹透镜 , 可以对光线进行汇聚和发散 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
龙勃透镜比较特殊 , 它是一个完整球形的透镜 , 如下图所示:
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
龙勃透镜
它可以将入射的特定波长的电磁波汇聚 , 汇聚到球面上的某一个点 。 同样的 , 它也可以将电磁波沿着原方向反射回去 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
入射与反射
大家会发现 , 电磁波(光线)在球体中发生了“拐弯”的现象 。
是的 , 如果球体是均匀的同类介质 , 里面的电磁波(光线)是不可能“拐弯”的 。 龙勃透镜模型的一个重要前提 , 就是球体从外到内材料的介电常数是梯度变化的 。
看不懂?别慌!简单理解 , 它就像一个洋葱结构 , 从外到内 , 是一层一层的 。 每层材料的折射率不一样 , 从而导致了电磁波(光线)的拐弯 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
洋葱结构(层数越多 , 效果越理想)
在自然界中并不存在这样的天然材料 。 在1944年 , 以当时的材料和工艺水平 , 也造不出完美的透镜实物 。
但是 , 龙勃透镜很有用 。 为什么有用?因为龙勃透镜可以让任何方向入射的电磁波 , 都会汇聚到球面上的某一个点上 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
这适合什么用途?对 , 天线 。
只要在球体表面放上馈源 , 就可以产生很好的增益效果 。 让信号朝指定的方向辐射 , 也可以接收指定方向过来的信号 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
龙勃透镜天线的辐射效果演示
进入50年代之后 , 越来越多的学者参与到对龙勃透镜的研究之中 。 1958年 , G.Peeler等人搞出了几种龙勃透镜天线的分层方法 , 并设计出了一些二维和三维的龙勃透镜天线模型 , 算是比较突出的成果 。 但是 , 还是因为材料和工艺的原因 , 相关研究无法取得更大的进展 , 逐渐陷入停滞 。
60年代的时候 , 美国人曾经尝试将龙勃透镜引入军用领域 。 当时 , 美国研发宙斯盾系统遇到瓶颈 , 于是 , 搞了一个“提丰”舰空导弹计划 。 计划里面的SPG-59雷达 , 就是基于龙勃透镜的原理 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
SPG-59结构及实物
不过 , 雷达造出来之后并没有达到理想的效果 , 天线增益太低 , 探测能力太弱 , 最终也是无疾而终 。
#盛锐数码视野长娇#看这一篇就够了!,关于龙勃透镜天线
文章图片
SPG-59雷达内部的复杂馈源阵列和导线
进入90年代 , 随着材料和加工制造工艺水平的成熟 , 人们重新开始启动对龙勃透镜的研究 。 这一期间 , 不管是理论研究 , 还是实物制造 , 都有了不少突破 。 值得一提的是瑞典学者JohnR.Sanford 。 他在94-95年发表了多篇文章 , 对龙勃透镜天线理论的发展做出了重大贡献 。