Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 9 · ELECTRODYNAMICS

Синтез и анализ трехфокальных градиентных диэлектрических линз

V.A. Kaloshin1, K.D. Ngiem2

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Московский физико-технический институт (ГУ), 141700, Москов. обл., г. Долгопрудный, Институтский пер. 9
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.9.21 UDC 621.396.67 EDN YASPNZ

Abstract

Two-dimensional problems of synthesis and analysis of inhomogeneous (gradient) dielectric lenses with three foci on each side of the lens are considered. For this purpose, a technique for the synthesis of dielectric gradient three-focal lenses is developed, based on breaking the lens into layers. Inside each of the layers, the dielectric permittivity is described by a parabolic law. On the boundaries of layers, the continuity conditions for the law of variation of the refractive index and its first derivative are satisfied, as well as functions describing the lens surfaces and their two first derivatives. These functions inside the layers are found successively, by solving transcendental equations, their derived conditions of simultaneous focusing, when the source of the cylindrical wave is located at three focal points. As two examples of the application of the developed technique, the problems of synthesis of a three-focal gradient lens with two planes of symmetry and a lens forming three ideal plane waves are solved. After finding the surface and the law of changing the refractive index inside the lens, an analysis of the mean square aberration is carried out.

  • градиентные линзы
  • диэлектрические линзы
  • полифокальные линзы
  • планарные антенны
  • аберрации
  • gradient lenses
  • dielectric lenses
  • multifocal lenses
  • planar antennas
  • aberrations
Аннотация (на русском)

Синтез и анализ трехфокальных градиентных диэлектрических линз

Развита методика синтеза диэлектрических градиентных трехфокальных линз, преобразующих три расходящиеся цилиндрические волны в сходящиеся или плоские. Методика основана на разбиении линзы на слои, диэлектрическая проницаемость внутри каждого из которых описывается параболическим законом и последовательного нахождения участков поверхностей линзы. Методика обеспечивает непрерывность закона изменения коэффициента преломления и его первой производной на границах слоев. В качестве примера проведен синтез двух вариантов линз и анализ их аберраций.

For citation

Kaloshin V.A., Ngiem K.D. Синтез и анализ трехфокальных градиентных диэлектрических линз // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.9.21

References

  1. R. Brown. Dielectric bifocal lenses //IRE International Convention Record, vol. 4, part 1, Mar. 1956. pp. 180-187.
  2. R.L.Stenberg. J. Math. Phys., 1956. V.34. P.29.
  3. F. S. Holt and A. Mayer. A design procedure for dielectric microwave lenses of large aperture ratio and large scanning angle // IRE Trans. Antennas and Propag., 1957. V. 5, no. 1, pp. 25-30.
  4. A.L. Peebles. A dielectric bifocal lens for multi-beam antenna applications // IRE Trans. Antennas and Propag., 1988. V. 36, part 5, pp. 599 - 606.
  5. Е.Г.Зелкин, Р.А. Петрова. Линзовые антенны. М.: Сов. Радио. 1974. - c 279.
  6. Zhe Wang, Jianhua Deng and Bing-Zhong Wang. Equivalent optical design of the bifocal lens antenna in passive millimeter imaging system, 2010 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology //2010 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, pp. 1739 - 1742, July 2010.
  7. Tran Vu La, Ngoc Tinh Nguyen, Massimiliano Casaletti and Ronan Sauleau. Design of medium-size dielectric bifocal lenses for wide-angle beam scanning antennas // 2012 6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), pp. 3287 - 3291, June 2012.
  8. H. Gulan, S. Marahrens, C. Rusch, B. Goettel and T. Zwick. Bifocal wide angle lens with optimized construction algorithm for 60 GHz // 2014 International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas, Novel EM Structures and Materials, and Applications (iWAT), pp. 43 - 46, November 2014.
  9. Калошин В.А., Нгием Х.Д. Синтез и анализ диэлектрических бифокальных линз // Журнал радиоэлектроники. 2018. № 8. http://jre.cplire.ru/jre/aug18/17/text.pdf
  10. А.С.Венецкий, В.А.Калошин, Синтез градиентной линзовой антенны с осевой симметрией и заданной формой одной из преломляющих поверхностей. ДАН. 1994. Т.335. №1. С.39-41.
  11. V.Kaloshin, A.Venetsky, Synthesis of Gradient Lens Antenna with Axial Symmetry. Proc. 15 Intern. Symp. on Electromagn. Wave Theory, St. Petersburg, 1995, pp.831-833.
  12. А.С.Венецкий, В.А.Калошин, Синтез градиентной линзовой антенны с осевой симметрией и криволинейной формой преломляющих поверхностей // РЭ. 1997. Т.42. №12. С.1452-1458.
  13. А.С.Венецкий, В.А.Калошин, Синтез неоднородной диэлектрической линзы с осевой симметрией // Письма в ЖТФ. 2006. Т.32. №7. С.74-79.
  14. В.А.Калошин. Планарная анизотропная линза Микаэляна на основе EBG структуры // ДАН. 2016. Т.470. №2. С. 153-156.