Выбор параметров многослойной сферической линзы Люнеберга при ее реализации посредством аддитивных технологий

D. V. Denisov, V. Ya. Noskov, D. V. Kusaykin, A. I. Malkin, I. O. Skumatenko

Аннотация


Рассмотрены вопросы выбора параметров многослойной сферической линзы Люнеберга (ЛЛ) при ее реализации посредством аддитивных технологий. Проанализировано влияние электрических размеров и способа аппроксимации ЛЛ на ее электродинамические характеристики. Приведены зависимости затрат вычислительных ресурсов при анализе многослойных сферических структур такого типа. Предложены параметры слоев, обеспечивающие достижение оптимальных характеристик ЛЛ при меньшем числе разбиения тела линзы на слои. Описан порядок действий, необходимый для реализации ЛЛ методом 3D-печати. Предложена конструкция слоев многослойной линзы в виде многогранника Голдберга. Данные экспериментальных исследований подтвердили результаты расчетов и моделирования.


Ключевые слова


линза Люнеберга; электродинамическое моделирование; высокочастотный структурный симулятор; HFSS

Полный текст:

PDF

Литература


Luneburg R. K. Mathematical Theory of Optics. Providence, Rhode Island, USA: Brown University; 1944. 401p.

Kubach A., Shoykhetbrod A., Herschel R. 3D printed Luneburg lens for flexible beam steering at millimeter wave frequencies. 47-th European Microwave Conference (EuMC). 10–12 October 2017. Nuremberg, Germany. IEEE; 2017. Pp. 787–790. DOI: 10.23919/EuMC.2017.8230965

Pasternak Yu.G., Pindyurin V. A., Rogozin E. A., Rogozina R. E., Fedorov S. M. Analysis of modern methods and means of technical implementation of the Luneberg lens. Antennas, 2022;2 (276):53–62. (In Russ.)

Espacenet. Patent search: website. URL: https://worldwide.espacenet.

com/ (accessed: 22.11.2023).

Wang Y. et al. 3D Printed Antennas for 5G Communication: Current Progress and Future Challenges. Chinese Journal of Mechanical Engineering: Additive Manufacturing Frontiers, 2023:2(1):1–18.

Denisov D. V. Antenna and diffraction characteristics of Lüneburg lenses irradiated by a circularly polarized field: Diss. Cand. Eng. Sciences’. Nizhny Novgorod; 2015. 184 p. (In Russ.)

Malkin A., Chechetkin V., Korotkov A., Knyazev N. Estimation of uncertainty of permittivity measurement with transmission line method in the wide frequency range. 29th Telecommunications Forum (TELFOR). 23–24 November 2021. Belgrade, Serbia. IEEE; 2021, Pp. 1–3.

Murata T., Ishibuchi H. MOGA: multi-objective genetic algorithms. IEEE international conference on evolutionary computation. Proceedings of 1995 IEEE International Conference on Evolutionary Computation. 29 November 1995 — 01 December 1995. Perth, WA, Australia. IEEE Piscataway, 1995, pp. 289–294.

Panchenko B. A. Rasseyanie i pogloshchenie elektromagnitnykh voln neodnorodnymi sfericheskimi telami [Scattering and absorption of electromagnetic waves by inhomogeneous spherical bodies]. Moscow: Radiotehnika; 2013. 264 p. (In Russ.)

Liang M., Ng W., Chang K., Gehm M., Xin H. An X-band Luneburg lens antenna fabricated by rapid prototyping technology. IEEE MTT-S International Microwave Symposium. 05–10 June 2011. Baltimore, MD, USA. IEEE; 2011. Pp. 1–4.

Abramowitz M., Stegun I. A. (eds.) Handbook of mathematical functions. Washington: US Department of Commerce; 1972. 1046 p.

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

Ratajczak P. Design of a 3D Printed Luneburg Lens Antenna for Multiple Beams Applications at mm-wave Frequencies. 13-th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). 31 March — 5 April 2019. Krakow, Poland. IEEE; 2019. Pp. 1–4.

Liang M., Ng W., Chang K., Gehm M., Xin H. An X-band Luneburg lens antenna fabricated by rapid prototyping technology // IEEE MTT-S International Microwave Symposium, 2011. P. 1–4.

Richeson, D. S. Euler’s Gem: The Polyhedron Formula and the Birth of Topology. Princeton University Press 2008. 332 pp.

Knyazev N. S., Malkin A. I. Dielectric permittivity and permeability measurement system. CEUR Workshop Proceedings. 2017;1814:45–51.

Nicolson A. M., Ross G. F. Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques. IEEE Transactions on instrumentation and measurement. 1970;19(4):377–382.

Weir W. B. Automatic measurement of complex dielectric constant and permeability at microwave frequencies. Proceedings of the IEEE. 1974;62(1):33–36.

Engen G. F., Hoer C. A. Thru-reflect-line: An improved technique for calibrating the dual six-port automatic network analyzer. IEEE transactions on microwave theory and techniques. 1979;27(12):987–993.




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2023.7.4.001