2024 年 IEEE Fellow 奖

对无缝连接和更高数据速率的需求不断增长，推动了向异构空间和地面网络的转变，以及对K波段等更高频段的利用。在此背景下，低地球轨道（LEO）高通量卫星通信（SATCOM）需要更先进的技术保持空间和地面段的连接。具有宽覆盖范围的多波束架构尤为重要，因为该技术可以减少卫星上的天线数量。其中龙勃透镜可以创建具有不同方位角方向的平面波前，而不会遭受扫描损失，使其成为一项多波束广角扫描阵列中重要的技术。目录 Luneburg lens 反射 Luneburg 透镜 （RLL） 参考文献 *As shown below👇Luneburg lensLuneburg 透镜是由美国数学家鲁道夫·卡尔·卢纳伯格（Rudolf Karl Lüneburg）在1944年提出的一种特殊透镜。它是一种由若干层介电常数不同的材料制成的介质球，这些材料的折射率从1渐变到根号2。龙伯透镜能够将任意方向的光（或电磁波）聚集到球心对称的一点，或者将照射在透镜上的电磁波通过透镜聚焦在金属反射面的内表面上，再经过反射，将反射波通过透镜返回发射源方向。Luneburg 透镜的特性： 球形结构：龙伯透镜是一个完整的球形透镜，这使得它可以接收和聚焦来自各个方向的电磁波。渐变折射率：透镜从外到内材料的介电常数是梯度变化的，每层材料的折射率不一样，这种特性使得电磁波在透镜内部发生折射和聚焦。增益效果：龙伯透镜可以提供增益效果，将单个天线单元的低增益、宽波束的电磁波信号汇集成高增益、窄波束的电磁波信号。 反射 Luneburg 透镜 （RLL）传统平面 Luneburg 透镜和 RLL 透镜中光线路径之间的差异如下图所示， RLL由两个堆叠的平行板波导 （PPW）组成，其中由底部平行板外围的点源发射的光线 [右图中的红线] 首先在金属边界上反射，然后耦合到上层均匀层形成平面波前[右图中的黑线]。RLL能够实现方位角扫描，同时开辟了新的可能性，使紧凑型扫描天线的设计成为可能，而且它具有更大的扫描范围。 RLL结构可以应用于各种光学、太赫兹和微波器件。RLL 中的顶部 PPW 可以容纳一个辐射孔径，以便在仰角上也准直光束，同时保持透镜的总占用空间。若将 RLL 与旋转棱镜、线性相位超表面 （MTS） 或连续横向短截线 （CTS） 阵列耦合，以扫描仰角光束。通过这种方式，可以实现具有多个控制点的二维光束扫描，这些控制点仅与平面结构的自由空间波长周长成正比，而与波长平方中的面积不成比例。因此，相关电子元件的复杂性和成本大大降低。这是平面 Luneburg 透镜不能提供的独有的优势。传统龙勃透镜和RLL射线路径的分析下图（a）表示传统Luneburg透镜中的光线路径，（b）表示RLL中的光线路径 上图（a）（2ξ（R）<π）和图（b）（2Т（R，>π）中光线路径的两种情况在光线聚焦方面有很大不同。当2ξ（R）<π时，离开透镜的全等光线可能平行于x轴。这种光线行为是在传统的Luneburg透镜中发现的。然而，当2ξ（R）>π时，图（a）中的透射射线同余是不可能的。相反，通过在透镜边缘放置一个完美电导体（PEC）的圆柱形壁，可以在反射中获得2ξ（R）>π的光线同余。如图（b）所示，对应于RLL。斯涅尔定律应用于透镜边缘，意味着对于图（a）所示的透射配置，n0sinα=n1sinφout。将图（b）中的反射光线解释为透射到具有均匀折射率n1的上部PPW中，相同的表达式也适用于反射，但光线路径长度的界限不同。因此，可以写出传统龙勃透镜和RLL的条件， 参考文献 [1] J. Ruiz-García, E. Martini, C. D. Giovampaola, D. González-Ovejero and S. Maci, "Reflecting Luneburg Lenses," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 69, no. 7, pp. 3924-3935, July 2021, doi: 10.1109/TAP.2020.3044668. [2] C. Bilitos, X. Morvan, R. Sauleau, E. Martini, S. Maci and D. González-Ovejero, "Series Dual-Fed Continuous Transverse Stub Array With Enhanced Multibeam Operation Enabled by a Reflective Luneburg Lens," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 11, pp. 8420-8432, Nov. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3439891. 来源：微波工程仿真