透镜天线，⼀种能够通过电磁波，将点源或线源的球⾯波或柱⾯波转换为平⾯波从⽽获得笔形、扇形或其他形状波束的天线。通过合适设计透镜表⾯形状和折射率n，调节电磁波的相速以获得辐射⼝径上的平⾯波前。透镜天线吸收了许多光信息⼯程技术，从⽽在通信和军事领域得到更加⼴泛的应⽤，也引起了更多业内⼈⼠的关注。按照⼏何光学理论，处于透镜焦点处的点光源辐射出的球⾯波经过透镜折射会聚，最终形成了平⾯波。这就是透镜天线设计的总的思想的。透镜天线是由透镜和电磁辐射器构成。电磁波具有波粒⼆象性，在其传输的过程中，经过不平⾏的不同介质时，会发⽣折射现象。在辐射器前安装透镜，可使辐射能量集中，波束压窄。 透镜天线的分类
透镜天线可分为减速透镜天线和加速透镜天线两种。减速透镜天线的设计如下图。
减速透镜天线⽰意图
图中的会聚透镜减速透镜采⽤低损耗、⾼频率的材料制作⽽成，其特点是内⾥厚，边缘薄。从电磁辐射源释放的的电磁波透过透镜时受到压制。这种压制在透镜中⼼作⽤⽐较明显，压制的路径就长；⽽在透镜的边缘压制作⽤就若，压制路径就短。这种压制产⽣的结果就是将球⾯波经过透镜作⽤后形成了平⾯波，电磁辐射的⽅向性增强。 下图是⾦属加速透镜天线的⽰意图。该透镜是由多块尺⼨不等的材料板平⾏组合⽽成。材料板于地⾯垂直，越接近边缘的材料板越长。电磁波在平⾏材料板中经过时得到加速。从电磁辐射源释放的电磁波途经材料透镜时，越接近透镜中⼼，得到加速的路径就越短，⽽在内⾥则得到加速的路径就长。因此，球⾯波经材料透镜后就形成了平⾯波。
⾦属加速透镜⽰意图
透镜天线的特点
透镜天线与普通天线相⽐，透镜天线有着独特的特点：⼀是透镜天线的旁瓣和后瓣⼩，其⽅向图⽐较好；⼆是透镜天线对制造透镜的精度要求不⾼，因⽽制造⽐较简单⽅便。但透镜天线也有⾃⾝的不⾜：⼀是⽣产效率低；⼆是不易构造，⽐较复杂，三是成本也⽐较⾼昂。
透镜的基本原理
在各种形状的电磁辐射器前加装介质透镜，可将电磁辐射能会聚成窄波束。透镜就是能将电磁波通过时折射率不等于1的“镜⽚”电磁辐射源释放的电磁球⾯波路经过“镜⽚”作⽤后可以转变成平⾯波，以得到锥形或圆柱形波束。透镜的折射系数也往往是变化的，可以是位置的函数。透镜的结构影响着其⼝⾯场分布。
在制作透镜前，可根据使⽤需求提前确定透镜的折射系数和形状，当选取折射系数⼤于1 的材料介质制成，那么这个透
在制作透镜前，可根据使⽤需求提前确定透镜的折射系数和形状，当选取折射系数⼤于1 的材料介质制成，那么这个透镜就是会聚的，通常称为减速透镜；透镜材料的折射系数⼩于1 时，透镜的作⽤是
发散的、加速的，通常称为加速透镜。
当透镜正反两⾯都是折射⾯时，则称为双⾯透镜，当只有照射⾯是折射⾯时，则称为单⾯透镜。
龙伯球透镜天线
根据光学理论引⼊的“镜⽚”其基本原理概念就⽐较清楚，设计思路也就越发清晰。早期，⼀些⾰新的天线（如单脉冲雷达天线）经常⽤“镜⽚”作为阐述⼯作原理的模型，但“镜⽚”的不⾜是笨重，材料渐变废旧和界⾯反射常常带来损耗变⼤等。所以，这种实⽤的透镜天线就不多了，⽐龙伯球透镜。龙伯球透镜原理图如下图所⽰。
龙伯透镜原理图
龙伯透镜根本上就是由介质材料做成的圆球体，它的作⽤是将不同⾓度传播的电磁波会聚到“镜⽚”表⾯的⼀点。在球体表⾯⽆限靠近的部分，选择材料的介电常数为1(即与⼤⽓的介电常数⼀样)。在球体中间部分，选择材料的介电常数为2，⽽且从球体表⾯到中间材料的介电常数是渐变的，是位置函数，在近似得出其变化应符合函数：，式中r为当前位置到球体中⼼的距离，R 为球体的半径。
龙伯球透镜的折射系数按变化。当平⾯电磁波射向“镜⽚”时，通过“镜⽚”作⽤⽽被会聚到与此平⾯电磁波相垂直的直径的另⼀端。这样，在此处（通常是焦点）设计放置⼀个馈源，就能在球天线⼝⾯上转换成平⾯电磁波。只要馈源在球⾯上移动就能完成360°波束扫描。龙伯透镜因其制造⽐较困难，实⽤性较差。
能改变输⼊场分布为设计所需的场分布的结构件，也被称为透镜。⽐如将电磁波射⼊⾯与射出⾯各由等同数⽬的辐射元组成的阵，⽤连接对应的单元，按输出⼝⾯场分布要求来设计传输线的尺⼨。也可使⽤移相器，在各传输线中接⼊移相器，从⽽得到相控扫描。
透镜天线的频带特性，如⽅向图和阻抗等，不仅与馈源特性、透镜形状等有关外，⽽且还与透镜折射系数的频率响应有关。减速透镜中，波长λ的变化对反射系数n 影响很⼩，但在加速透镜（⾦属板透镜）中，n 与λ的关系为，所以其频带较窄，不⾜⼗分之⼀。由TEM传输线构成的透镜中，透镜折射系
数与频率⽆关，频带由其他因素决定。对极⾼频率的近似解决⽅法采⽤⼏何光学的⽅法，可忽略其波长，即波长近似为0 的极限情况：第⼀，频率特别⾼，可以略去波长的⼤⼩，从⽽得到光传播时的较好的⼀级近似；第⼆，取点源，点源光通过不透明瓶的⼀个缝隙，假如点源光波长可以不计，就可认为不存在衍射现象。此时光线形成的模型称为光锥；第三，如果波长很⼩，场的⼀般性质与平⾯波相同，由平⾯波指导的反射定律和折射定律依然使⽤；第四，所有的光学现象均可由光学理论得出，给定光的路径，可分析出相应的强度和偏振。
天线中的战⽃机，龙勃透镜天线详解
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