龙伯透镜天线的原理及其研究进展

臧雅丹，朱永忠，宋晓鸥，陈军峰

(武警工程大学 a.信息工程学院;b.装备管理与保障学院，西安 710086)

0 引 言

龙伯透镜是基于几何光学理论提出的一种折射率渐变的特殊透镜[1]，最初为球形结构。随着电磁理论的发展，变换光学理论应运而生，目前有坐标变换理论[2]、保角变换理论[3]和准保角变换理论[4]。球形透镜在此基础上演变为变形透镜，分别是椭圆透镜天线、半球透镜天线和平面透镜天线。

由于自然界中不存在折射率渐变的天然材料，制备梯度折射率分布的龙伯透镜天线成为主流。通过分层或打孔可以实现梯度折射率分布：现有的分层方法有折射率增量恒定法、介电常数增量恒定法、折射率比或介电常数比恒定法、等厚度分层法以及最大最小优化分层法[5-7]；现有的打孔方法有垂直入射波开孔法和平行入射波开孔法[8-10]。

龙伯透镜天线的制备技术不断发展，目前主要有主要有发泡技术、超材料技术、3D打印技术。馈源的性能对透镜天线的性能起决定性作用。龙伯透镜的馈源随着需求的增多也有了很大发展，由传统的单个喇叭天线和微带天线向带有极化特性和宽带特性的介质杆天线、相控阵天线、圆弧阵列天线拓展，有利于透镜天线实现更高增益、更低的副瓣电平、更广的波束扫描范围和更好的波束切换控制能力。

如今，龙伯透镜天线的应用多集中在军用战机、军用舰艇、遥感遥测、卫星通信、电子对抗和雷达反射器，随着5G技术与毫米波的发展，龙伯天线也在无线通信基站中得到了广泛应用。……