基站天線的製作方法
2023-10-11 20:14:24 1
專利名稱：基站天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及電磁通信領域，更具體地說，涉及一種基站天線。
背景技術：
基站天線是保證移動通信終端實現無線接入的重要設備。隨著移動通信網絡的發展，基站的分布越來越密集，對基站天線的方向性提出了更高的要求，以避免相互幹擾，讓電磁波傳播的更遠。一般，我們用半功率角來表示基站天線的方向性。功率方向圖中，在包含主瓣最大輻射方向的某一平面內，把相對最大輻射方向功率通量密度下降到一半處(或小於最大值3dB)的兩點之間的夾角稱為半功率角。場強方向圖中，在包含主瓣最大輻射方向的某一平面內，把相對最大輻射方向場強下降到O. 707倍處的夾角也稱為半功率角。半功率角亦稱半功率帶寬(以下用此用語)。半功率帶寬包括水平面半功率帶寬和垂直面半功率帶寬。而基站天線的電磁波的傳播距離是由垂直面半功率帶寬決定的。垂直面半功率帶寬越小，基站天線的增益越大，電磁波的傳播距離就越遠，反之，基站天線的增益就越小，電磁波的傳播距離也就越近。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，提供一種半功率帶寬小、方向性好的基站天線。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種基站天線，包括具有多個呈陣列排布的振子的天線模塊及對應這些振子設置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個超材料片層，每個超材料 片層正對每一振子的區域形成一折射率分布區，每個折射率分布區內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個同心的圓環區域，每一圓環區域內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個折射率圓，同一折射率圓上各點的折射率相同，而隨著折射率圓的半徑的增大，各個折射率圓的折射率減小且減小量增大，且各個圓環區域內最小半徑折射率圓的折射率介於半徑更小的相鄰圓環區域內的最小半徑和最大折射率圓的折射率之間或者等於所述最小半徑和最大折射率圓的折射率。優選地，每個折射率分布區的各個圓環區域內的折射率圓隨著半徑的增大均從相同的折射率開始按照相同的規律減小至另一相同的折射率。優選地，各個超材料片層上對應同一振子形成相同的折射率分布區。優選地，各個超材料片層上對應同一振子的折射率分布區內形成相同的圓環區域。優選地，各個超材料片層上對應同一振子的相應圓環區域內的半徑相同的折射率圓的折射率均相同。優選地，每個超材料片層包括基板和附著在所述基板上的拓撲形狀相同的人工微結構，所述人工微結構排布於正對每一振子的折射率分布區的多個圓環區域內的折射率圓上，排布於同一折射率圓上各點的人工微結構的幾何尺寸相同，而同一圓環區域內隨著折射率圓的半徑的增大，排布於其上各點的人工微結構的幾何尺寸減小，且各個圓環區域內最小半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸介於半徑更小的相鄰圓環區域內最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸之間或者等於所述最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸。優選地，排布於各個圓環區域內最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸均相等且所述人工微結構的幾何尺寸按照相同的規律變化。優選地，各個超材料片層上的對應同一振子的多個圓環區域內的半徑相同的折射率圓上，排布的人工微結構的幾何尺寸均相同。一種基站天線，其特徵在於，包括具有多個呈陣列排布的振子的天線模塊及正對這些振子設置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個超材料片層，每個超材料片層包括基板和附著在所述基板上的人工微結構，所述基板上以正對每一振子的中心的位置為圓心形成多個圓環區域，每一圓環區域內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個同心圓，排布於同一同心圓各點的人工微結構的幾何尺寸均相同，而隨著同心圓的半徑的增大，排布於其上各點的人工微結構的幾何尺寸減小，且各個圓環區域內最小半徑同心圓上的人工微結構的幾何尺寸介於半徑更小的相鄰圓環區域內最小半徑和最大半徑同心圓上的人工微結構的幾何尺寸之間或者等於所述最小半徑和最大半徑折同心圓上的人工微結構的幾何尺寸。優選地，各個超材料片層上的對應同一振子的多個圓環區域內的半徑相同的同心圓上，排布的人工微結構的幾何尺寸均相同。本發明的基站天線具有以下有益效果通過在所述超材料模塊的各個超材料片層上形成多個圓環區域，讓各個圓 環區域內空間各點的折射率形成多個折射率圓，使每個折射率圓及各個圓環區域內的折射率圓之間的折射率分布滿足一定的規律，以便由振子發射出的電磁波穿過所述超材料模塊時控制電磁波的傳播路徑，減小了基站天線的半功率帶寬，提高了其方向性和增益，讓電磁波傳播的更遠。
下面將結合附圖及具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的基站天線的結構示意圖2是圖1中的天線模塊的平面放大圖3是圖1中的超材料模塊的一超材料片層的平面放大圖4是圖3中對應一個振子的超材料片層被分割為多個圓環區域的平面放大圖5是對應圖4所示的多個圓環區域的一個折射率圓分布示意圖6是對應圖5所示的折射率圓分布規律的人工微結構排布圖7是圖6所示的人工微結構的放大圖8是圖7中的人工微結構的一分支的放大圖9是本發明對應一個振子的超材料片模塊部分對電磁波的匯聚示意圖。
圖中各標號對應的名稱為
10基站天線、12天線模塊、14底板、16振子、20超材料模塊、22超材料片層、222基
板、223超材料單元、224人工微結構、226第一金屬線、227第二金屬線、228第三金屬線、24圓環區域、26折射率分布區
具體實施例方式本發明提供一種基站天線，通過在陣列天線的電磁波發射方向上設置一超材料模塊來使半功率帶寬變小，以提高其方向性和增益。我們知道，電磁波由一種均勻介質傳播進入另外一種均勻介質時會發生折射，這是由於兩種介質的折射率不同而導致的。而對於非均勻介質來說，電磁波在介質內部也會發生折射且向折射率比較大的位置偏折。而折射率等於
權利要求
1.一種基站天線，其特徵在於，包括具有多個呈陣列排布的振子的天線模塊及對應這些振子設置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個超材料片層，每個超材料片層正對每一振子的區域形成一折射率分布區，每個折射率分布區內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個同心的圓環區域，每一圓環區域內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個折射率圓，同一折射率圓上各點的折射率相同，而隨著折射率圓的半徑的增大，各個折射率圓的折射率減小且減小量增大，且各個圓環區域內最小半徑折射率圓的折射率介於半徑更小的相鄰圓環區域內的最小半徑和最大折射率圓的折射率之間或者等於所述最小半徑和最大折射率圓的折射率。
2.根據權利要求1所述的基站天線，其特徵在於，每個折射率分布區的各個圓環區域內的折射率圓隨著半徑的增大均從相同的折射率開始按照相同的規律減小至另一相同的折射率。
3.根據權利要求1所述的基站天線，其特徵在於，各個超材料片層上對應同一振子形成相同的折射率分布區。
4.根據權利要求3所述的基站天線，其特徵在於，各個超材料片層上對應同一振子的折射率分布區內形成相同的圓環區域。
5.根據權利要求4所述的基站天線，其特徵在於，各個超材料片層上對應同一振子的相應圓環區域內的半徑相同的折射率圓的折射率均相同。
6.根據權利要求1所述的基站天線，其特徵在於，每個超材料片層包括基板和附著在所述基板上的拓撲形狀相同的人工微結構，所述人工微結構排布於正對每一振子的折射率分布區的多個圓環區域內的折射率圓上，排布於同一折射率圓上各點的人工微結構的幾何尺寸相同，而同一圓環區域內隨著折射率圓的半徑的增大，排布於其上各點的人工微結構的幾何尺寸減小，且各個圓環區域內最小半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸介於半徑更小的相鄰圓環區域內最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸之間或者等於所述最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸。
7.根據權利要求6所述的基站天線，其特徵在於，排布於各個圓環區域內最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結構的幾何尺寸均相等且所述人工微結構的幾何尺寸按照相同的規律變化。
8.根據權利要求6所述的基站天線，其特徵在於，各個超材料片層上的對應同一振子的多個圓環區域內的半徑相同的折射率圓上，排布的人工微結構的幾何尺寸均相同。
9.一種基站天線，其特徵在於，包括具有多個呈陣列排布的振子的天線模塊及對應這些振子設置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個超材料片層，每個超材料片層包括基板和附著在所述基板上的人工微結構，所述基板上以正對每一振子的中心的位置為圓心形成多個圓環區域，每一圓環區域內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個同心圓，排布於同一同心圓各點的人工微結構的幾何尺寸均相同，而隨著同心圓的半徑的增大，排布於其上各點的人工微結構的幾何尺寸減小，且各個圓環區域內最小半徑同心圓上的人工微結構的幾何尺寸介於半徑更小的相鄰圓環區域內最小半徑和最大半徑同心圓上的人工微結構的幾何尺寸之間或者等於所述最小半徑和最大半徑同心圓上的人工微結構的幾何尺寸。
10.根據權利要求9所述的基站天線，其特徵在於，各個超材料片層上的對應同一振子的多個圓環區域內的半徑相同的同心圓上， 排布的人工微結構的幾何尺寸均相同。
全文摘要
本發明涉及一種基站天線，包括具有多個呈陣列排布的振子的天線模塊及對應這些振子設置的超材料模塊，所述超材料模塊包括多個超材料片層，每個超材料片層正對每一振子的區域形成一折射率分布區，每個折射率分布區內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個同心的圓環區域，每一圓環區域內以正對相應振子的中心的位置為圓心形成多個折射率圓，同一折射率圓上各點的折射率相同，而隨著折射率圓的半徑的增大，各個折射率圓的折射率減小且減小量增大，且各個圓環區域內最小半徑折射率圓的折射率介於半徑更小的相鄰圓環區域內的最小半徑和最大半徑折射率圓的折射率之間或者等於所述最小半徑和最大半徑折射率圓的折射率，從而提高了基站天線的方向性。
文檔編號H01Q19/06GK103036040SQ20111021631
公開日2013年4月10日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者劉若鵬, 季春霖, 嶽玉濤, 洪運南 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創新技術有限公司