龙伯透镜(luneburg lens)是由若干层介电常数不同的材料制成的介质球,能使照射在透镜上的电磁波,通过透镜聚焦在金属反射面的内表面上,经过反射,将反射波通过透镜返回发射源方向。
这期我们看一下自带案例,龙伯透镜。
结构很简单,金属弧面加上介质球:
重点就是这个介质是空间不均匀的,介电常数在求中心为2,表面为1:
那么如何创建这样的材料呢?可以利用macro->materials-> create spatially varying material for optical application
选择龙伯球模型,中心折射率为根号2:
n=√(μ_r ε_r )
其实该宏就是添加了一些vba定义空间变化材料:
然后将球结构赋予该材料:
已经定义了频域电磁场和远场来看rcs,我们可以加上一个时域电场来观察:
这里我们把频率范围调宽,为了时域高斯信号更清晰:
激励源是个平面波:
仿真结束之后,可见介电常数的空间分布:
如果是绝对值abs,中心的介电常数则是根号12,这是因为xyz三个方向都是eps=2。
可观察时域结果,可见反射波比较集中:
也可观察远场,可见rcs在反射方向较强:
作为对比,我们将介质球换成真空材料(或排除仿真),重新仿真,可见只有金属罩的反射波更加发散。
小结:
1. 龙伯透镜是利用空间介电变化材料的经典案例。
2. 随着3d打印技术的发展,基于龙伯透镜的天线应用越来越广:雷达反射,卫星通信,军舰战机,甚至5g/6g等等。
3. cst仿真龙伯天线很容易~
(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)
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