Файл: Линза (Антенна) Люненберга.docx

Академия Гражданской Авиации



РЕФЕРАТ

Тема: «Линза (Антенна) Люненберга»

Выполнила: Рубан София

Группа: АВ-21-2

Проверил: Душкин А.В.

Алматы. 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

линзовые антенны – это апертурные антенны оптического типа. Как свидетельствует само название, основным элементом в этих антеннах является линза, которая преобразует пучок лучей, расходящийся из фокуса, в котором находится источник излучения (при работе в режиме передачи), в пучок параллельных лучей на раскрыве линзы. И наоборот, пучок параллельных лучей, падающих на раскрыв линзы, сходится в ее фокусе (в режиме приема), где улавливается рупором, открытым концом волновода, вибратором и т.д.

Модельное представление линзовых систем осуществляется в, основном когерентном приближении. Тем не менее, и в когерентном и некогерентном приближениях теоретические аспекты описания оптических и радиотехнических линз аналогичны, поскольку строятся на основе моделей распространения электромагнитного излучения.
Линза Люнеберга - линза, в которой показатель преломления не является постоянным, а изменяется по некоторому закону в зависимости от расстояния от центра в сферических или от оси в цилиндрических линзах.    Немецкий математик Р.К. Люнеберг создав линзу, вывел закон, согласно которому, лучи прошедшие из точки через объемную сферу будут образовывать плоский фронт волны. Если же волна падает из дальней зоны, то происходит обратный эффект – волна собирается в точку на противоположной стороне, т.е. может попадать прямо в облучатель.

ЛИНЗА ЛЮНЕНБЕРГА. ПРИНЦИП РАБОТЫ

---

Линза Люненберга - это антенна, разработанная немецким инженером Рудольфом Люненбергом в 1932 году. Она представляет собой плоскую круглую пластину, в центре которой располагается источник излучения (обычно антенна). Линза состоит из множества круговых или радиальных полос, выполненных из материала с определенной диэлектрической проницаемостью. Полосы обычно расположены симметрично относительно центра линзы и имеют радиусы, увеличивающиеся по мере удаления от центра.



Рисунок 1 Направление лучей в линзе Люненберга

Линза Люнеберга представляет собой систему диэлектрических пластин, расположенных концентрическими кругами и имеющих различную толщину и диэлектрическую проницаемость. Каждая пластина замедляет скорость распространения радиоволны и изменяет ее фазу. В результате при прохождении через линзу электромагнитное поле изменяет свою фазу и амплитуду.

В зависимости от формы пластин, расположения их центров и диэлектрических параметров линзы можно получить узконаправленный луч радиоволн с высокой директивностью и увеличенной эффективностью.

Принцип работы линзы Люнеберга аналогичен принципу работы оптической линзы, но вместо преломления света линзы Люненберга преломляет радиоволны.В зависимости от формы пластин, расположения их центров и диэлектрических параметров линзы можно получить узконаправленный луч радиоволн с высокой директивностью и увеличенной эффективностью.

Преимущества линзы Люнеберга включают:

• 
  Узконаправленный луч с высокой директивностью и увеличенной эффективностью.
  
• 
  Возможность получения линзы большого диаметра без необходимости использования металлических конструкций, что уменьшает затухание радиоволн.
  
• 
  Возможность формирования пучков радиоволн с определенной формой и распределением энергии. Принцип работы линзы Люнеберга аналогичен принципу работы оптической линзы, но вместо преломления света линзы Люненберга преломляет радиоволны.
  

​

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основные технические характеристики линзы Люненберга:

1. 
   Частотный диапазон: от нескольких мегагерц до нескольких гигагерц.
   

2. 
   Диаметр линзы: может варьироваться от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров.
   

---

3. 
   Количество диэлектрических слоев: может быть разным и зависит от частоты, на которой будет работать линза. Чем выше частота, тем больше слоев необходимо.
   

4. 
   Диэлектрическая проницаемость: определяет, насколько быстро электромагнитные волны будут проходить через материалы, используемые для пластин.
   

5. 
   Толщина диэлектрических слоев: определяет фазовый сдвиг радиоволн при прохождении через линзу и влияет на направленность луча.
   

6. 
   Угол наклона диэлектрических слоев: влияет на форму луча и его направленность.
   

7. 
   КПД: коэффициент полезного действия линзы, т.е. отношение мощности, излучаемой линзой в заданном направлении, к общей мощности, потребляемой линзой.
   

8. 
   Диаграмма направленности: характеризует форму и направленность луча, который излучает линза в зависимости от частоты.
   

Рисунок 2. Диаграмма направленности радиочастотной линзовой антенны на основе линзы Люнеберга

МОДИФИКАЦИИ ЛИНЗЫ ЛЮНИНБЕРГА

Существует несколько модификаций антенны Люненберга, которые позволяют улучшить ее характеристики и расширить ее функциональность. Некоторые из них:

1. 
   Двухслойная линза Люненберга: в этой модификации используется два слоя диэлектрика с разными диэлектрическими проницаемостями, что позволяет уменьшить размеры линзы и улучшить ее характеристики.
   
2. 
   Фазированная антенная решетка Люненберга: это сетка из множества антенн Люненберга, которые фазируются таким образом, чтобы создавать узконаправленный луч с большей директивностью и уменьшенными побочными лепестками.
   
3. 
   Линза Люненберга с переменным фокусом: в этой модификации используется пьезоэлектрический материал, который позволяет изменять форму линзы и, следовательно, ее фокусное расстояние. Это позволяет лучше контролировать направление излучения и уменьшить потери мощности.
   

Рисунок 3. Современная техническая реализация ЛЛ

4. 
   Линза Люненберга с асимметричной формой: в этой модификации форма диэлектрических пластин не является симметричной относительно оси линзы, что позволяет улучшить форму луча и уменьшить побочные лепестки.
   
5. 
   Мультибитовая линза Люненберга: это линза, состоящая из нескольких частей, каждая из которых может управлять направлением излучения. Это позволяет создавать лучи с разными направлениями и формами, что полезно в некоторых приложениях, например, в многолучевых системах связи.
   
6. 
   В целом, модификации антенны Люненберга направлены на улучшение ее характеристик, таких как директивность, частотный диапазон, форма луча и т.д., а также расширение ее функциональности для более широкого спектра приложений.
   

---

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С АНЕТННОЙ ЛЮНИНБЕРГА.

При работе с линзой Люненберга необходимо соблюдать определенные меры безопасности:

• 
  Перед началом работы необходимо убедиться в отсутствии повреждений и деформаций линзы. Также необходимо проверить исправность антенны и другого оборудования.
  
• 
  При работе с линзой необходимо использовать защитные очки и другие средства индивидуальной защиты, чтобы предотвратить возможное повреждение глаз.
  
• 
  Не следует допускать превышение допустимых мощностей излучения, которые могут привести к повреждению оборудования или нанести вред здоровью.
  
• 
  При монтаже и демонтаже линзы следует соблюдать меры предосторожности, чтобы предотвратить ее повреждение.
  
• 
  Необходимо соблюдать правильную положительную поляризацию излучения для оптимальной работы линзы.
  
• 
  При работе с линзой необходимо соблюдать требования по электробезопасности и не допускать попадания воды или других жидкостей на оборудование.
  
• 
  При обнаружении любых неисправностей или повреждений оборудования следует незамедлительно прекратить работу и принять меры по устранению проблемы.
  

Соблюдение мер безопасности при работе с линзой Люненберга поможет предотвратить возможные риски для здоровья и оборудования.

ПРИМЕНЕНИЕ ЛИНЗЫ ЛЮНИНБЕРГА В АВИАЦИИ

Линза Люненберга нашла применение в авиации в качестве антенны для радиолокационных систем, которые используются для обнаружения и отслеживания воздушных объектов, таких как самолеты и вертолеты. Она может быть установлена как на земле, так и на борту самолета.

Одним из наиболее распространенных применений линзы Люненберга в авиации является использование ее в бортовых радиолокационных системах, которые позволяют определять расстояние до других самолетов и наземных объектов, а также отслеживать их движение. Это особенно важно для обеспечения безопасности полетов, особенно при лете в плохих погодных условиях или ночью.

Также линза Люненберга может использоваться в качестве антенны для системы связи на борту самолета, что позволяет передавать и принимать сигналы на большие расстояния. Она также может использоваться в качестве антенны для спутниковых систем связи на борту самолета.

---

Кроме того, линза Люненберга может использоваться в авиации для измерения высоты и скорости полета самолета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Преимуществом линзы Люнеберга является ее способность работать в широком диапазоне частот. Это делает ее особенно полезной для радиоастрономии, где требуется излучение и прием сигналов в разных диапазонах частот. Она также может использоваться в других приложениях, таких как радиолокация и коммуникации.

Однако у линзы Люнеберга есть и недостатки. Во-первых, она достаточно громоздкая и сложная в изготовлении, что может привести к высоким затратам. Во-вторых, она имеет относительно низкую эффективность, особенно при работе с длинными волнами.

В заключение можно сказать, что линза Люнеберга - это интересная и полезная антенна, которая нашла широкое применение в радиоастрономии и других областях. Несмотря на свои недостатки, она продолжает использоваться и развиваться, и, возможно, в будущем ее эффективность будет улучшена.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

https://nag.ru/material/28514

https://studref.com/695387/tehnika/linzovye_otrazhateli

https://chat.openai.com/chat/ad6c87fa-3433-4c28-b377-404b294173d6

https://intellect.icu/linzovye-antenny-linza-lyuneberga-i-linza-rotmana-8345

---