Работы по созданию радиолокаторов с электронным поворотом луча велись с конца 1950-х годов. Наиболее известен американский военно-морской радар AN/SPG-59, который разрабатывался для ракетного крейсера проекта «Тифон» (так и не завершённого). Сама линза Люнеберга находилась глубоко в корпусе корабля, а снимаемый с неё сигнал усиливался многоканальным усилителем и излучался сферической конструкцией, видной на самой верхушке надстройки.

 

Линза Люнеберга - линза, в которой показатель преломления не является постоянным, а изменяется по некоторому закону в зависимости от расстояния от центра в сферических или от оси в цилиндрических линзах. 

 

Немецкий математик Р.К. Люнеберг создав линзу, вывел закон, согласно которому, лучи прошедшие из точки через объемную сферу будут образовывать плоский фронт волны. Если же волна падает из дальней зоны, то происходит обратный эффект – волна собирается в точку на противоположной стороне, т.е. может попадать прямо в облучатель.

линза Люнеберга, преломление
Отклонение лучей в линзе происходит за счёт их двукратного преломления — сначала на передней поверхности линзы, а потом на задней.

В чём прелесть линзы Люнеберга? Представьте себе, что на её поверхности находится точечный источник света, например светодиод. Он излучает радиальные лучи света, но проходя через линзу они превращаются в параллельный пучок лучей. Получается прожектор.

 



Теперь представьте, что на поверхности линзы находится множество светодиодов. Зажигая попеременно каждый из них, мы получаем лучи разного направления. То есть мы поворачиваем луч прожектора, не поворачивая механически самой конструкции. Более того — с помощью одной линзы можно получить несколько разнонаправленных лучей.

линза Люнеберга, преломление

В оптике чудеса линзы Люнеберга не нашли адекватного применения. Зато пришлись кстати в радиолокации, где узкие радиолучи, аналогичные лучам прожектора, обычно получаются с помощью параболических отражателей. Таково свойство параболы — радиальные лучи, исходящие из её фокуса, после отражения превращаются в параллельный пучок.



Чтобы радиолуч, излучаемый такой антенной, был направлен на цель, необходимо постоянно поворачивать антенну в соответствии с манёврами цели. Сопровождать же несколько целей одновременно невозможно — для этого нужно несколько антенн, каждая из которых «привязана» к одной цели.

линза Люнеберга, преломление

Раньше линза Люнеберга изготавливалась методами, которые с точки зрения нашего высокотехнологичного времени кажутся неандертальскими. Метровый пенопластовый шар протыкался по радиусу множеством штырей, изготовленных из материала с высокой диэлектрической проницаемостью. Профиль штырей выбирался таким, чтобы в центре шара средняя диэлектрическая проницаемость была близка к 2, а на границе была близка к единице.

линза Люнеберга, преломление

Как результат — радар не показывал ни хороших характеристик, ни высокой надёжности и был благополучно отправлен в утиль.

Современные радары с электронным поворотом луча сейчас широко распространены. Их делают на основе фазированных антенных решёток — массива излучателей с регулируемыми фазами сигнала, которые создают в пространстве нужную фазовую картину электромагнитного поля.

 

линза Люнеберга, отражатель радиоволн

Линзы Люнеберга сейчас используют в качестве эффективного отражателя радиоволн. Если покрыть одну её полусферу радиоотражающим материалом, то линза с очень небольшими потерями мощности отражает падающий на неё сигнал точно в том же направлении, откуда он пришёл.

линза Люнеберга, отражатель радиоволн, F-35, F-22

Делают их многослойными — каждый слой имеет свою диэлектрическую проницаемость. Чем больше слоёв (до 10-15), тем точнее можно соблюсти требуемую квадратичную зависимость показателя преломления от радиуса.

линза Люнеберга, отражатель радиоволн, J-20

На современных истребителях линзы Люнеберга используются для скрытия истинной ЭПР, отражая сигнал радара в ту же сторону откуда он пришел, то есть обратно к радару. 

линза Люнеберга, отражатель радиоволн
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!