Влияние металлического стержня внутри сферической линзы Люнеберга на ее характеристики

D. V. Denisov, V. Ya. Noskov

Аннотация


В работе обсуждается вариант инсталляции несущего элемента внутрь сферической линзы Люнеберга (ЛЛ). Наличие металлического элемента внутри ЛЛ позволит повысить конструктивную жесткость сферической антенны и тем самым расширить область использования ЛЛ на различных объектах подвижной связи и радиолокации с тяжелыми условиями эксплуатации. Приводится оценка влияния металлического стержня внутри основной сферической конструкции на диаграмму направленности в двух основных плоскостях в режиме линейной поляризации и на картину дифракции поля излучения. Результаты анализа характеристик направленности и дифракционной картины поля излучения ЛЛ получены с помощью моделирования в рабочей среде Ansys Electronics Desktop (HFSS Design), а также математическим моделированием с применением метода тензорных функций Грина. При этом полученные математические соотношения могут быть использованы в дальнейшем для решения задачи поиска оптимальных размеров и положения металлического элемента в сфере ЛЛ.


Ключевые слова


линза Люнеберга; электродинамическое моделирование; диаграмма направленности; HFSS; метод тензорных функций Грина

Полный текст:

Без имени

Литература


Luneburg R. K. Mathematical Theory of Optics. Brown University: Providence, R.I.; 1944.

Kubach A., Shoykhetbrod A., Herschel R. 3D printed Luneburg lens for flexible beam steering at millimeter wave frequencies. In: 47th European Microwave Conference (EuMC). 2017, pp. 787–790. DOI: 10.23919/EuMC.2017.8230965

Марков Г. Т. Антенны. М.: Госэнергоиздат; 1960. 535 с.

Денисов Д. В. Антенные и дифракционные характеристики линз Люнебурга при облучении полем круговой поляризации: дис. … канд. техн. наук. Нижний Новгород; 2015. 184 c.

Fuchs B., Le Coq L., Lafond O., Rondineau S., Himdi M. Design optimization of multishell Luneburg lenses. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007;55(2):283–289. DOI: 10.1109/TAP.2006.889849

Panchenko B. A., Denisov D. V., Ponomarev O. P. Selection of parameters of the primary feed of the Luneberg lens for the sum–difference operating mode. Journal of Communications Technology and Electronics. 2018;63:123–127. DOI: 10.1134/S1064226918020092

Wang C., Wu J., Guo Y. A 3-D-printed wideband circularly polarized parallel-plate Luneburg lens antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2020;68(6):4944–4949. DOI: 10.1109/TAP.2019.2955222

Sayanskiy A., Glybovski S., Akimov V. P., Filonov D., Belov P., Meshkovskiy I. Broadband 3-D Luneburg lenses based on metamaterials of radially diverging dielectric rods. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017;16:1520–1523. DOI: 10.1109/LAWP.2016.2647383

Александрин А. М., Рязанцев Р. О., Саломатов А. В. Исследование квазиоптических структур из искусственного диэлектрика в СВЧ диапазоне. Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева. 2010;(6):15–18.

Минору А., Хироюки М., Акира Т., Иосифуми Т., Сиоуго К., Масатоси К., Тецуо К., Коуити К. Диэлектрическая полимерная пена и линза для радиоволн с ее использованием. 2005; Патент RU2263124 С2 Российская Федерация. № 2003105465/04

Schell H.W. Luneberg linsen antennen fur nachrichtensatelliten. Raumfahrtforschung. 1970;14(3):96.

Luneburg lens eahison [Electronic resource]. 2022. Available at: http://www.eahison.com/Luneburg-lens.html.

Fuchs B., Palud S., Le Coq L., Lafond O., Himdi M., Rondineau S. Scattering of spherically and hemispherically stratified lenses fed by any real source. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2008;56(2):450–460. DOI: 10.1109/TAP.2007.915458

Xiong H., He W., Penp Y., Liu Y. Optimal design dielectric layer of Lunberg-lens antenna. In: 5th Asia-Pacific Conference on Environmental Electromagnetics. Xi’an, China, 16–20 September 2009, pp. 172–175. DOI: 10.1109/CEEM.2009.5305482

Chou H., Chang Y., Huang H., Yan Z., Torrungrueng D. Numerical optimization of 2-D Luneburg lens antenna by distorting the permittivity estimation to improve the beam radiation. In: 13th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 31 March – 5 April 2019, pp. 1–4.

Панченко Б. А. Рассеяние и поглощение электромагнитных волн неоднородными сферическими телами. М.: Радиотехника; 2013. 264 с.

Коротков А. Н., Мительман Ю. Е., Чечеткин В. А., Шабунин С. Н. Расчет поля излучения цилиндрической линзы Люнебурга на основе функций Грина радиально-неоднородных сред. Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2017;(2). Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb17/8/text.pdf

Мышкин В. Г. Электродинамическая теория цилиндрических линз Люнеберга. Радиофизика. 1958;24(1):14–19.

Мительман Ю. Е., Шабунин С. Н. Электродинамика многослойных цилиндрических направляющих систем. LAP LAMBERT Academic Publishing; 2013. 155 с. Режим доступа: http://hdl.handle. net/10995/26187

Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайных неоднородных средах. М.: Мир; 1981. 280 с.

Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука; 1979. 832 с.