天线理论 - 透镜

我们到目前为止讨论的天线都使用平面。透镜天线在发射和接收时都使用曲面。透镜天线由玻璃制成，遵循透镜的会聚和发散特性。透镜天线用于较高频率的应用。

频率范围

透镜天线的适用频率范围从1000 MHz开始，但在3000 MHz及以上频率的使用更多。

为了更好地理解透镜天线，必须了解透镜的工作原理。普通玻璃透镜的工作原理是折射。

透镜天线的构造和工作原理

如果假设光源位于透镜的焦点处，该焦点与透镜相距焦距，则光线穿过透镜后在平面波前上成为准直光或平行光线。

穿过透镜中心的光线比穿过透镜边缘的光线折射少。所有光线都平行于平面波前发送。这种透镜现象称为发散。

如果从相同透镜的右侧向左侧发送光束，则相同的过程会反转。然后光束被折射并在透镜焦距处的一点处相遇，该点称为焦点。这种现象称为会聚。

通过观察下图可以更好地理解这一点：

光线图表示从光源到透镜的焦点和焦距。获得的平行光线也称为准直光线。

在上图中，位于焦点处（与透镜相距焦距）的光源在平面波前准直。这种现象可以反转，这意味着如果光从左侧发出，则会在透镜的右侧会聚。

正是由于这种互易性，透镜可以用作天线，因为相同的现象有助于利用相同的线天线进行发射和接收。

显示了透镜天线模型的图像。

为了在较高频率下实现聚焦特性，折射率应小于1。无论折射率是多少，透镜的目的是使波形变直。基于此，开发了E平面和H平面透镜，它们还可以延迟或加速波前。

透镜天线的类型

以下类型的透镜天线可用：

• 电介质透镜或H平面金属板透镜或延迟透镜（行波被透镜介质延迟）

• E平面金属板透镜

• 非金属电介质型透镜

• 金属或人工电介质型透镜

优点

以下是透镜天线的优点：

• 在透镜天线中，馈电和馈电支架不会阻塞孔径。

• 它具有更大的设计容差。

• 与抛物面反射器相比，可以处理更大的波量。

• 波束可以相对于轴线进行角度移动。

缺点

以下是透镜天线的缺点：

• 透镜很重且笨重，尤其是在较低频率下

• 设计复杂

• 与相同规格的反射器相比，成本更高

应用

以下是透镜天线的应用：

• 用作宽带天线

• 尤其用于微波频率应用

透镜天线的会聚特性可用于开发称为抛物面反射天线的高级天线，广泛用于卫星通信。我们将在下一章中讨论它们。