ЛИНЗОВЫХ АНТЕНН
Линзовая антенна состоит из электромагнитной линзы и облучателя. Линза
представляет собой радиопрозрачное тело, имеющее коэффициент преломления, отличный от единицы. Назначение линзы трансформировать фронт волны,
создаваемый облучателем, в плоский и сформировать требуемую диаграмму
направленности (ДН). Принципиально линзовые антенны можно использовать
для формирования самых различных диаграмм направленности.
Принцип работы линзовых антенн основан на разности скоростей фазового
фронта электромагнитной волны в свободном пространстве и непосредственно в теле линзы. Фазовая скорость распространения волны в линзе vф может
быть больше или меньше скорости света с. В соответствии с этим, линзы подразделяются на ускоряющие и замедляющие.
Линза, в которой выполняется условие vф > с, называется ускоряющей. Она
может быть выполнена в виде набора металлических пластин, отстоящих друг
от друга на расстоянии а и параллельных вектору Е создаваемой облучателем
электромагнитной волны (рис. 1, а, б).
Если при этом расстояние между металлическими пластинами а выбрать
исходя из условия: l/2<a<l, где l – длина волны излучения, то фазовая скорость распространяющейся между пластинами волны, также как и для волновода, будет определяться выражением
=
с
l
2
,
2а
откуда видно, что vф > с. Коэффициент преломления n таких линз лежит обычно в пределах: 0 < n < 0,86. Рассмотренная ускоряющая линза называется металлопластинчатой.
В ускоряющих линзах (рис.1) выравнивание фазового фронта волны происходит за счет того, что участки волновой поверхности часть своего пути проходят в линзе с повышенной фазовой скоростью. Эти участки пути различны для
разных лучей. Чем сильнее луч отклонен от оси линзы, тем больший участок
пути он проходит с повышенной фазовой скоростью внутри линзы. Таким образом, профиль ускоряющей линзы должен быть вогнутым по отношению к фронту падающей волны. Выходной раскрыв линзы, как правило, делается плоским.
Линза, в которой выполняется условие vф < с, называется замедляющей.
Такие линзы выполняются из различных искусственных диэлектрических материалов. Как известно, фазовая скорость электромагнитной волны в диэлектрике определяется выражением
1
vф=aµ<c,
где a – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; µ – его
относительная магнитная проницаемость. Коэффициент преломления n таких
линз обычно находится в пределах: 1,1 < n < 2,0. Замедляющая линза (рис. 2)
имеет выпуклый профиль по отношению к фронту падающей волны.
E
D
E
б)
L = DH
DH
a
t
DE