入射与反射
大家会发现,电磁波(光线)在球体中发生了“拐弯”的现象。
是的,如果球体是均匀的同类介质,里面的电磁波(光线)是不可能“拐弯”的。龙勃透镜模型的一个重要前提,就是球体从外到内材料的介电常数是梯度变化的。
看不懂?别慌!简单理解,它就像一个洋葱结构,从外到内,是一层一层的。每层材料的折射率不一样,从而导致了电磁波(光线)的拐弯。
洋葱结构(层数越多,效果越理想)
在自然界中并不存在这样的天然材料。在1944年,以当时的材料和工艺水平,也造不出完美的透镜实物。
但是,龙勃透镜很有用。为什么有用?因为龙勃透镜可以让任何方向入射的电磁波,都会汇聚到球面上的某一个点上。
这适合什么用途?没错,天线。
只要在球体表面放上馈源,就可以产生很好的增益效果。让信号朝指定的方向辐射,也可以接收指定方向过来的信号。
龙勃透镜天线的辐射效果演示
进入50年代之后,越来越多的学者参与到对龙勃透镜的研究之中。
1958年,G.Peeler等人搞出了几种龙勃透镜天线的分层方法,并设计出了一些二维和三维的龙勃透镜天线模型,算是比较突出的成果。
但是,还是因为材料和工艺的原因,相关研究无法取得更大的进展,逐渐陷入停滞。
60年代的时候,美国人曾经尝试将龙勃透镜引入军用领域。
当时,美国研发宙斯盾系统遇到瓶颈,于是,搞了一个“提丰”舰空导弹计划。计划里面的SPG-59雷达,就是基于龙勃透镜的原理。