CST仿真實(shí)例:龍伯透鏡天線
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(zhì)球,能使照射在透鏡上的電磁波,通過(guò)透鏡聚焦在金屬反射面的內(nèi)表面上,經(jīng)過(guò)反射,將反射波通過(guò)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(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,金屬弧面加上介質(zhì)球:
重點(diǎn)就是這個(gè)介質(zhì)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(hào)2:
n=√(μ_r ε_(tái)r )
其實(shí)該宏就是添加了一些VBA定義空間變化材料:
然后將球結(jié)構(gòu)賦予該材料:
已經(jīng)定義了頻域電磁場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)來(lái)看RCS,我們可以加上一個(gè)時(shí)域電場(chǎng)來(lái)觀察:
這里我們把頻率范圍調(diào)寬,為了時(shí)域高斯信號(hào)更清晰:
激勵(lì)源是個(gè)平面波:
仿真結(jié)束之后,可見介電常數(shù)的空間分布:
如果是絕對(duì)值A(chǔ)bs,中心的介電常數(shù)則是根號(hào)12,這是因?yàn)閄YZ三個(gè)方向都是Eps=2。
可觀察時(shí)域結(jié)果,可見反射波比較集中:
也可觀察遠(yuǎn)場(chǎng),可見RCS在反射方向較強(qiáng):
作為對(duì)比,我們將介質(zhì)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(jié):
1. 龍伯透鏡是利用空間介電變化材料的經(jīng)典案例。
2. 隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,基于龍伯透鏡的天線應(yīng)用越來(lái)越廣:雷達(dá)反射,衛(wèi)星通信,軍艦戰(zhàn)機(jī),甚至5G/6G等等。
3. CST仿真龍伯天線很容易~