龍伯透鏡（Luneburg lens）是由若干層介電常數(shù)不同的材料制成的介質球，能使照射在透鏡上的電磁波，通過透鏡聚焦在金屬反射面的內表面上，經過反射，將反射波通過透鏡返回發(fā)射源方向。

 

這期我們看一下自帶案例，龍伯透鏡。

                 

 

         

結構很簡單，金屬弧面加上介質球：

 

 

重點就是這個介質是空間不均勻的，介電常數(shù)在求中心為2，表面為1：

 

 

 

 

那么如何創(chuàng)建這樣的材料呢？可以利用macro->Materials-> Create Spatially Varying Material for Optical Application

 

 

 

選擇龍伯球模型，中心折射率為根號2：

n=√(μ_r ε_r )

 

 

 

其實該宏就是添加了一些VBA定義空間變化材料：

 

 

然后將球結構賦予該材料：

 

 

已經定義了頻域電磁場和遠場來看RCS，我們可以加上一個時域電場來觀察：

 

 

 

 

這里我們把頻率范圍調寬，為了時域高斯信號更清晰：

 

 

激勵源是個平面波：

 

 

仿真結束之后，可見介電常數(shù)的空間分布：

 

 

如果是絕對值Abs，中心的介電常數(shù)則是根號12，這是因為XYZ三個方向都是Eps=2。

 

 

 

 

 

 可觀察時域結果，可見反射波比較集中：

 

 

也可觀察遠場，可見RCS在反射方向較強：

 

 

 

 

 

作為對比，我們將介質球換成真空材料（或排除仿真），重新仿真，可見只有金屬罩的反射波更加發(fā)散。

 

 

 

 

 

小結：

1.    龍伯透鏡是利用空間介電變化材料的經典案例。

2.    隨著3D打印技術的發(fā)展，基于龍伯透鏡的天線應用越來越廣：雷達反射，衛(wèi)星通信，軍艦戰(zhàn)機，甚至5G/6G等等。

3.    CST仿真龍伯天線很容易~

 

（內容、圖片來源：CST仿真專家之路公眾號，侵刪）

 

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