【火腿快新闻】让无线电信号拐弯 | 水滴天线透镜通过其弯曲形状引导无线电波能量

来源：ESA–SJM

水滴天线透镜通过其弯曲形状引导无线电波能量

来自：欧洲航天局ESA

这种新颖的“水滴”天线透镜设计用于引导无线电波信号，是由欧洲航天局和瑞典皇家技术学院（KTH）的两名天线工程师共同开发的。

就像光学透镜聚焦光一样，波导透镜用于将电磁无线电波能量引导到给定方向（例如，发出雷达或通信信号），并最大程度地减少过程中的能量损失。

传统的波导透镜具有复杂的电敏介电材料，可以根据需要限制电磁信号，但是这种水滴波导透镜（一旦添加了其顶板）就会完全变成其引导信号通过的弯曲形状。

这种新型镜片设计的发明者于2017年2月获得了ESA技术改进奖，喜欢将其称为水滴镜片，因为它的形状类似于流体表面的水滴所产生的波纹。

这种基于形状的设计中缺少电介质是一个优势，特别是对于空间而言，在空间中它们有冒着在轨道真空中释放有害烟雾的风险。

ESA天线工程师纳尔逊·丰塞卡（Nelson Fonseca）解释说：“透镜的极其简单的结构将使其易于制造和廉价制造，为各种可能的材料（例如金属化塑料）开辟了道路。”

“该原型设计用于30 GHz微波范围，但其基于形状的设计的简单性也意味着它应适用于较宽的频率范围，频率越高，结构越小，便于集成。”

KTH天线工程师Oscar Quevedo-Teruel解释说，这个想法来自一次会议上的集思广益会议：“我们以也称为测地线透镜的“ Rinehart-Luneburg透镜”为起点。这是开发的圆柱波导透镜在1940年代后期，主要用于雷达应用。

“我们希望获得相同的性能，同时减小其尺寸和高度。因此，我们的想法是通过将其自身折叠起来来保留原始设计的功能曲率，在特定情况下将其轮廓减小四倍。制造的原型。”

Oscar补充说，该水滴透镜的第一个原型在KTH设施上进行了测试，以测量其辐射方向图，效率和增益：“尽管传统的Luneburg透镜可能会遭受较高的介电损耗，尤其是在较高频率下使用时，这种设计表明由于采用全金属设计，因此信号损失很小。”

除了空间应用，例如地球观测和小卫星上的卫星通信外，这种天线还引起了非空间公司的关注。爱立信公司正在考虑将紧凑型设计用于第五代手机网络。该概念还可以用于下一代自动驾驶汽车的制导雷达。

source: https://phys.org/news/2020-01-antenna-lens-radio-energy.html