Pytanie:
Dlaczego nie używamy soczewek do RF?
valerio_new
2020-06-28 21:34:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fale radiowe to klasa fal elektromagnetycznych. Światło jest również klasą fal elektromagnetycznych.

Kształtując materiał, w którym zmienia się prędkość światła, możemy zakrzywić kierunek propagacji światła, nazywamy to soczewką a i nazywamy współczynnik załamania współczynnika zmiany prędkości \$ n \ $ .

Również w przypadku RF możemy zdefiniować szybkość zmiany szybkości jako \ $ \ frac {1} {\ sqrt {LC}} \ $ lub \ $ \ frac {1} {\ sqrt {\ epsilon_r \ mu_r}} \ $ .

Dokładnie taką samą destrukcyjną interferencję używamy w ten sam sposób w przypadku radarów i powłok przeciwodblaskowych.

A więc pojawia się pytanie: dlaczego nie używamy soczewek i ̶m̶i̶r̶r̶o̶r̶s̶ dla RF, na przykład do skupiania wiązek RF zamiast stosowania skomplikowanych anten kierunkowych?

EDYCJA: tak, faktycznie używamy serwerów lustrzanych

My robimy.Prostym przypadkiem „lustra” byłaby płyta satelitarna.możemy również wykonać przewodniki falowe, które wykorzystują różnicę współczynnika załamania światła między ośrodkiem a otaczającym je powietrzem, co jest odpowiednikiem soczewki.Chodzi o to, że istnieje wiele zastosowań, które opierają się na wspólnych właściwościach fal RF i światła.
Tak, antena satelitarna i anteny naziemne to dwa przypadki, w których używane są lustra, ale nie znam żadnego przypadku użycia obiektywu RF
Zastanów się, jak duże musiałyby być dla zwykłych częstotliwości, i to nie tylko w dwóch wymiarach, ale w trzech.Z wyjątkiem specjalnego przypadku (faktycznie kompletnych) reflektorów, większość „soczewek rf”, które napotykane są na tradycyjnych częstotliwościach „radiowych”, są * niezamierzonymi * tymi, które ludzie próbują przezwyciężyć, chociaż zachowanie jonosferyczne może czasami być przydatne.
@ChrisStratton czy mógłbyś wyjaśnić dalej?
@valerio_new Astronomowie używają soczewek RF.W tym celu użyłem stalowych pokrywek z beczek 55 galonów, w rzeczywistości, aby nadać im odpowiedni kształt.Jestem astronomem amatorem.(Stal jest dość przezroczysta w odpowiednich zakresach mikronów). Ale [tutaj jest link] (https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19960014889&hterms=swiss+cheese&qs=Ntx%3Dmode%2Bmatchall%26Ntk%3DAll% 26N% 3D0% 26No% 3D20% 26Ntt% 3Dswiss% 2Bcheese) opisujące na przykład system Luneberg.Lub tutaj, w [tablicy kilometrów kwadratowych] (https://www.skatelescope.org/uploaded/61284_22_memo_Hall.pdf).Czasami także w Arecibo w Brazylii.Nie wspomniałem o reflektorach.
@jonk czy chciałbyś szczegółowo odpowiedzieć w pełnej odpowiedzi?
@valerio_new Masz mnóstwo wystarczających odpowiedzi.Chciałbym napisać na ten temat długą dyskusję - ale potem, zgodnie z moimi własnymi standardami, musiałbym ponownie sprawdzić wszystko, co powiem, z referencjami, które musiałbym znaleźć ponownie.Za dużo do zrobienia w tej chwili, zwłaszcza biorąc pod uwagę dostępne odpowiedzi.Uwaga osobista: po zbudowaniu trzech teleskopów optycznych z surowców (i ich soczewek) i wykonaniu wszystkich drobnych testów wymaganych dla nich, odkryłem, że użycie stali jako soczewki jest reliefem.Uzyskanie \ $ \ frac1 {20} ^ \ text {th} \, \ lambda \ $ precyzji w optyce jest trudne - trudne tysiące godzin.W RF to naprawdę proste.
@valerio_new Znalazłem odniesienie, które mnie zainteresowało: „Anteny z metalową soczewką”, Winston Kock, Proceedings of the IRE, 34 (11), 828–836 |10.1109 / JRPROC.1946.232264 "Zauważ, że data to 1946! Na długo, na długo przed tym nowym, nowatorskim zainteresowaniem pasmem X o bardziej współczesnej nucie.
Jestem prawie pewien, że urządzenia do radioterapii często używają soczewki.
RADAR opiera się raczej na dużych bryłach metalu, które działają jak lustra RF.
@jonk, że macierz SKA zaleca ogromną ilość danych na sekundę, biorąc pod uwagę, że jest rok 2002!Łał.
@abligh Metal może być również używany jako siatka dyfrakcyjna.Większość nie myśli o tych rzeczach.Ale wszechświat jest naprawdę interesujący i istnieje wiele sposobów na zdobycie informacji, gdy tylko zrozumiesz tylko kilka pomysłów na jego temat.Niesamowite jest dla mnie, jak wiele można uzyskać, gdy opanujesz tylko kilka podstawowych pojęć, które można zastosować w tak wielu różnych obszarach.
Poza tym Physics.SE: [Czy obiektywu można używać przy częstotliwości radiowej?] (Https://physics.stackexchange.com/q/433125/72771)
„zamiast używać skomplikowanych anten kierunkowych?”ponieważ w przypadku RF anteny są w rzeczywistości mniej skomplikowane niż soczewki.
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-35068-4_5#Sec10
Osiem odpowiedzi:
user1850479
2020-06-28 22:06:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W inżynierii optycznej wybór między soczewkami a zwierciadłami często sprowadza się do średnicy apertury: poniżej kilku cali, a soczewki można wytwarzać tanio i z dużą dokładnością.Większe, a koszty rosną wykładniczo, więc nawet systemy o średnicy 6 cali zwykle lepiej odbijają światło.

Przy częstotliwościach RF 6-calowy obiektyw jest rzędu długości fali, więc nie jest przydatny do ustawiania ostrości.Dopiero gdy zbliżasz się do krawędzi widma mikrofalowego, długość fali staje się wystarczająco krótka, aby soczewki zaczęły być praktyczne.

Oczywiście, jeśli nie przejmujesz się kosztami i nie przeszkadza ci, że jest wyjątkowo ciężki, możesz zbudować obiektyw do użycia z anteną WiFi.Po prostu nie ma to większego sensu praktycznego.

Częstotliwości RF obejmują * rzędy * wielkości.150 mm (6 cali) to długość fali rzędu 2 GHz (obiektyw musiałby mieć około 1,5 m, aby faktycznie działał dla tej długości fali), ale jeśli mówisz o VHF, to fala ma długość 3 m, a obiektywpotrzebna jest średnica mniej więcej wielkości 15-piętrowego budynku, aby funkcjonować. W większości zakresu długości fal RF skala konstrukcji wymagana do zbudowania refrakcyjnej optyki jest po prostu śmiesznie niepraktyczna.
W informatyce wybór sprowadza się między dymem a lustrami.
Marcus Müller
2020-06-28 22:06:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie znam żadnego etui na obiektyw RF

Można to zmienić.Są dość powszechne dla pasma ku i wyższych.Pomyśl o komunikacji satelitarnej, radarach, połączeniach punkt-punkt, gdzie chcesz mieć wysokie, ale nie możesz używać anteny, np.ze względów pogodowych.

Spójrz na fajną antenę soczewkową:

Lens horn antenna

Lub te ładne wstawki do konwersji otwartego falowodu na rzeczywistą antenę

insets

Podoba mi się ta odpowiedź, ale dlaczego nie używamy ich również dla niższych pasm częstotliwości?
@valerio_new Inni wyjaśniali to (i to wielokrotnie!) W komentarzach i innych odpowiedziach na Twoje pytanie.Będziesz musiał je przeczytać.
Znalazłem to!Soczewka musi być o rząd wielkości większa niż długość fali!:)
StarCat
2020-06-28 23:27:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Istnieje obiektyw Luneburg, który może być używany do różnych zastosowań, od optycznego po RF.Soczewki Luneburg są generalnie kuliste, wykonane z koncentrycznych powłok z materiału o stopniowanym współczynniku załamania światła do celów praktycznych, ale w idealnym przypadku współczynnik załamania powinien się zmieniać w sposób ciągły.

image from www.rfwireless-world.com

(zdjęcie z www.rfwireless-world.com)

Zastosowania to reflektory radarowe, anteny mikrofalowe i kolimacja laserowa.

D Duck
2020-06-29 21:26:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Możesz zrobić soczewki z metamateriałów - zobacz tę historię Phys.org

Trójwymiarowa, samonośna soczewka mikrofalowa o niskiej stratności z ujemny współczynnik załamania światła Journal of Applied Physics 112, 073114 (2012); https://doi.org/10.1063/1.4757577 Isaac M. Ehrenberg, Sanjay E. Sarma i Bae-Ian Wu

three-dimensional self-supporting low loss microwave lens with a
negative refractive index

podoba mi się fakt, że ma on * ujemny * współczynnik załamania światła.
DODATNI metamateriał indeksu: „dysze” anteny yagi / uda spowalniają fale, zmuszając je do zwrócenia się w kierunku aktywnego dipola.Hej, yagi mają elementy „len” i „reflektory”.
W rzeczywistości wiele metamateriałów powstaje w obszarze spektralnym mikrofal, ponieważ precyzja w mm jest znacznie łatwiejsza do prototypowania i testowania niż precyzja nm (szczególnie w 3D)
analogsystemsrf
2020-06-29 02:13:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Heinrich Hertz używał klinów parafinowych w latach dziewięćdziesiątych XIX wieku jako część swojego łącza komunikacyjnego RF 60 MHz.Kliny były kluczowe dla udowodnienia, że FALE były emitowane, zbierane i wykrywane.

The Photon
2020-06-28 21:40:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lustra RF są dość powszechne.

enter image description here

Obiektywy RF są możliwe, ale znacznie mniej powszechne

Krótkie wyjaśnienie to koszt.Koszt jest prawie zawsze częścią inżynierii.Jeśli istnieją dwa sposoby, aby coś zrobić, a jeden kosztuje mniej za odpowiednią wydajność, to jest to lepsze rozwiązanie inżynieryjne problemu.

Szereg przewodów tworzących dyrektywę lub element anteny odblaskowej jest tańszy w budowie i utrzymaniu niż solidna konstrukcja soczewki w większości zastosowań.

Jeśli inżynieria jest kosztowna, po co w ogóle zawracać sobie głowę wymyślaniem zupełnie innej dziedziny drutów wystających z drutów, podczas gdy moglibyśmy wykorzystać już dobrze ugruntowaną wiedzę w dziedzinie optyki?
@valerio_new,, ponieważ koszt prac inżynierskich nie jest jedynym kosztem, który ma znaczenie.Koszt budowy i utrzymania systemu RF jest również ważny.
@valerio_new, uważa również, że technologia radiowa poprzedza powszechną dostępność tworzyw sztucznych, którą mamy obecnie, co poważnie ograniczyłoby praktyczność soczewek RF na początku.Wyobraź sobie, jak ciężka byłaby szklana soczewka o średnicy kilku metrów.
Dmitry Grigoryev
2020-06-30 12:43:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Innym dobrze znanym przykładem soczewek RF są anteny strefowe Fresnela.Opierają się na tej samej zasadzie, co optyczne soczewki Fresnela: Efekt ogniskowania uzyskuje się poprzez właściwość przesunięcia fazowego powierzchni, a nie objętości, co pozwala na zastosowanie anten kompaktowych lub o dowolnych wymiarach (np. Wbudowanych w zakrzywioną powierzchnię).

Spehro Pefhany
2020-06-28 21:45:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Soczewki mogą być używane w zakresie fal milimetrowych.Zobacz na przykład https://doi.org/10.1007/BF01014036

enter image description here

Który opisuje użycie soczewek Rexolite do zastosowań wojskowych 90GHz.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...