定义

简介

优点

原理阐释

定义

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（`n=sqrt{\\epsilon_r}`），调节电磁波的相速以获得辐射口径上的平面波前。透镜可用天然介质（n＞1）制成，也可用由金属网或金属板等构成的人造介质（n＞1或n＜1）制成。

简介

在厘米波段，许多光学原理可以用于天线方面。在光学中，利用透镜能使放在透镜焦点上的点光源辐射出的球面波，经过透镜折射后变为平面波。透镜天线就是利用这一原理制作而成的。它由透镜和放在透镜焦点上的辐射器组成。

透镜天线有介质减速透镜天线和金属加速透镜天线两种。

图14的上图是介质减速透镜天线的原理图。透镜是用低损耗高频介质制成，中间厚，四周薄。从辐射源发出的球面波经过介质透镜时受到减速。所以球面波在透镜中间部分受到减速的路径长，在四周部分受到减速的路径短。因此，球面波经过透镜后就变成平面波，也就是说，辐射变成定向的。

图14的下图是金属加速透镜天线的原理图。透镜由许多块长度不同的金属板平行放置而成。金属板垂直于地面，愈靠近中间的金属板愈短。电波在平行金属板中传播时受到加速。从辐射源发出的球面波经过金属透镜时，愈靠近透镜边缘，受到加速的路径愈长，而在中间则受到加速的路径就短。因此，经过金属透镜后的球面波就变成平面波。

优点

透镜天线具有下列优点：1、旁瓣和后瓣小，因而方向图较好；2、制造透镜的精度不高，因而制造比较方便。其缺点是效率低，结构复杂，价格昂贵。

透镜天线用于微波中继通信中。

原理阐释

在振子或喇叭形辐射器前装有透镜，从而使辐射能量集中成窄的射束的微波天线（见图）。透镜是一种能通过电磁波而其折射系数不等于 1的三维结构。点源或线源发出的球面波或柱面波经过透镜可以变换成平面波，从而得到笔形或扇形波束。透镜的折射系数可能是位置的函数，透镜的形状决定其口面场分布。

透镜天线

透镜可以用折射系数n大于1的自然介质制成，也可以是由金属栅网或金属片等组成的人工介质结构（n＞1或n＜1）。n＝c/vφ(式中c为光速;vφ为介质中的相速)，n大于1的透镜称为减速透镜，n小于1的透镜称为加速透镜。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。

由光学引入的透镜，因其原理概念清楚，一些新型天线（如单脉冲雷达天线）在发展的初期常用透镜作为阐述工作原理的模型，但透镜的固有缺点是笨重、介质老化和界面反射会引入损耗等,因而,实用的透镜天线很少。例如龙伯球透镜的折射系数按

变化，式中a为球的半径；r为球内任一点离球心的距离。当平面波入射透镜上时，经透镜而被聚焦到与此平面波前垂直的直径的另一端。因此，在这一点放置一馈源就能在球天线口面上形成平面波。只要在球面上移动馈源就能使波束作360°扫描。龙伯透镜由于制造困难,除加一反射帽用作目标外，实用甚少。

能把输入场分布变为所需场分布的结构，也被称作透镜。例如输入面与输出面分别由数目相等的辐射单元组成的阵列，对应单元用传输线连接。各传输线的长度按输出口面场分布要求来确定。也可在各传输线中接入移相器，从而得到相控扫描。再如把 E面扇形喇叭中部的 H面尺寸做成有些上凸使得扇形中间这部分波的相速变慢，从而在口面同相。这种空气透镜在第二次世界大战时曾用于机械电扫描的福斯特扫描器上，目前仍在使用。

透镜天线的方向图和阻抗等频带特性，除与馈源特性、透镜形状等有关外,还与透镜折射系数n的频率响应有关。在减速透镜中,波长λ的变化对折射系数n影响很小，但在加速透镜（金属板透镜）中,n与λ 的关系密切(

),因而频带较窄,只有百分之几。由TEM传输线组成的透镜中,n与频率无关，频带由其他因素决定。