Линзы с широкоугольным сканированием луча в пространстве.

В ряде случаев требуется обеспечить качение главного лепестка ДН в широком угле.

Для этой цели можно:

1. перемещать всю линзовую антенну на требуемые углы

2. перемещать облучатель относительно линзы перпендикулярно оси линзы

Пункт 2. Позволяет перемещать ДН в пространстве без искажений в области углов . При дальнейшем отклонении луча в пространстве луч отклоняется, но очень сильно искажается. Для того чтобы эти искажения были минимальными применяются специальные линзы.

 

Цилиндрическая линза.

Сферическая и цилиндрическая линза Люнеберга.

1944г. Люнеберг предложил линзу, которая представляет собой сферу из радиопрозрачного материала с переменным коэффициентом преломления. Облучатель (обычно небольшой рупор) располагается на поверхности сферы. Коэффициент преломления такой линзы должен изменятся по закону

 

– радиус сферы

– расстояние от центра сферы до точки наблюдения в сфере

 

когда т.е. линза согласована с внешним пространством

В радиальном направлении коэффициент преломления изменяется, повышаясь до значения в центре сферы.

Рис. 71. Сферическая линза: а – линза, образованная из шаровых сегментов; б – траектория лучей в линзе.

Расчет поля излучения сферической линзы производится как для синфазной круглой площадки с . Распределение в таком эквивалентном отверстии амплитуд близко к равномерному.

Рассмотренная линза обладает сферической симметрией. Перемещая облучатель по поверхности линзы можно обеспечить поворот неискаженной ДН на любой угол.

Кроме шаровых, возможны также цилиндрические линзы с переменным коэффициентом преломления (п). Для этих линз коэффициент преломления должен изменится по закону

– расстояние от оси цилиндра

– радиус цилиндра

 

Рис. 72. Продольное сечение одного из образцов цилиндрической линзы

Цилиндрическая линза состоит из двух круглых металлических пластин, образующих основания цилиндра, пространство между которыми заполняется диэлектриком. Линза возбуждается прямоугольным волноводом с волной типа , причем электрический вектор параллелен пластинам.

Изменение п по радиусу достигается путем изменения «b». Зависимость «b» от может быть найдена следующим образом

;

Приравнивая

находим

Раскрывом цилиндрической линзы Люнеберга является часть боковой поверхности цилиндра, противоположная точке облучения, имеющая ширину b и длину .

Рис. 73. Сферическая линза

Применение линзовых антенн.

Линзовые антенны, несмотря на ряд ценных качеств (возможность получения высокой направленности излучения при малом уровне побочных лепестков), пока еще находят ограниченное применение. В настоящее время они применяются, главным образом, в радиорелейных линиях связи.

Основным недостатком являются их высокая стоимость, связанная с высокой точностью изготовления и относительная сложность конструкции.

Однако они представляют большой принципиальный интерес. Не исключена возможность, что в дальнейшем они найдут более широкое применение.