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,通過透鏡聚焦在金屬反射面的內(nèi)表面上,經(jīng)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(jié)構(gòu)很簡單,金屬弧面加上介質(zhì)球:
重點(diǎn)就是這個介質(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2:
n=√(μ_r ε_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)定義了頻域電磁場和遠(yuǎn)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(diào)寬,為了時域高斯信號更清晰:
激勵源是個平面波:
仿真結(jié)束之后,可見介電常數(shù)的空間分布:
如果是絕對值A(chǔ)bs,中心的介電常數(shù)則是根號12,這是因?yàn)閄YZ三個方向都是Eps=2。
可觀察時域結(jié)果,可見反射波比較集中:
也可觀察遠(yuǎn)場,可見RCS在反射方向較強(qiáng):
作為對比,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~