[发明专利]一种超材料制成的基站天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通讯的基站天线，尤其涉及一种无线通讯的且由超材料制成的基站天线。

背景技术

基站天线是移动通信系统中无线接入的重要组成部分，其发展受到多方面因素的限制，特别是随着移动通信网络的不断向广度和深度的扩张，造成基站布局越来越密集。这也对基站天线的设计参数提出了更高的要求，如基站天线的增益、体积、前后比、交叉极化鉴别率、重量等相关参数。

现有技术中的基站天线包括发射信号辐射振子、接收信号辐射振子及反射器。上述辐射振子沿着反射器纵向排列，在反射器的底板的四条边上分别垂直延伸形成四个侧壁，从而使反射器成为一侧开口的腔体。这样设置的反射器可将发射信号辐射振子产生的电磁辐射进行更好的反射以提高基站天线的前后比和交叉极化鉴别率。但是，上述基站天线辐射波的波瓣相对较宽，使该基站天线增益很难满足现代通信系统高增益的系统设计要求。

发明内容

因此，有必要提供一种超材料制成的基站天线，用于减少基站天线辐射波的波瓣相对宽度，以提高基站天线的增益。

一种超材料制成的基站天线，所述基站天线包括至少一个辐射振子，用于产生电磁辐射波；一超材料面板，用于将所述至少一个辐射振子产生的部分电磁波汇聚后并向外辐射；及一反射单元，用于将所述述至少两个辐射振子产生的剩余部分电磁波反射至超材料面板，所述超材料面板用于将该部分电磁波也一同汇聚后向外辐射。

进一步地，所述基站天线包括多个辐射振子且呈矩阵式固定于反射单元上。

进一步地，所述基站天线还包括设置于反射单元上的多个无源功分器件，所述无源功分器件与分别所述多个辐射振子电连接且通过多输入多输出接口接收基带信号处理器产生的电信号。

进一步地，所述超材料面板的折射率在垂直于该超材料面板的中心轴上最大，以中心轴为圆心，随着半径的增大，折射率逐渐变小且折射率的变化量逐渐增大，相同半径处的折射率相同，所述辐射振子位于所述超材料面板的中心轴向上。

进一步地，所述超材料面板包括由多个超材料片层叠加形成，每一超材料片层包括片状基材以及附着在该片状基材上的多个人造微结构。

进一步地，所述片状基材选用陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料、铁磁材料中的任意一种。

进一步地，所述每一超材料片层中心点处的折射率最大，以中心点为圆心，随着半径的增大，折射率逐渐变小且折射率的变化量逐渐增大，相同半径处的折射率相同。

进一步地，所述每一超材料片层具有相同几何图案的人造微结构，以中心点为圆心，相同半径上的人造微结构尺寸相同，随着半径逐渐增大所述人造微结构的尺寸逐渐变小。

进一步地，所述的人造微结构是附着在所述片状基材上的具有特定几何图案的金属线。

进一步地，所述几何图案为在工字形、工字形的衍生形、雪花状或雪花状的衍生形任意一种。

相对于现有技术，基站天线的辐射振子电磁波经由超材料面板折射汇聚向外辐射，从而减少了基站天线辐射波波瓣的宽度，使基站天线的增益得以显著提高。

附图说明

图1为本发明中一实施方式中的基站天线的截面结构示意图。

图2为图1所示基站天线去除超材料面板后的正向平面示意图。

图3为图2所示超材料面板相对中心轴对称的折射率分布示意图。

图4为图2所示超材料面板对电磁波进行汇聚的示意图。

图5A为图2或图3所示的超材料面板上‘工字形’人造微结构。

图5B为图2或图3所示的超材料面板上‘雪花状’人造微结构。

图5C为图2或图3所示的超材料面板上的另一种‘雪花状’的人造微结构。

图5D为图2或图3所示的超材料面板上的人造微结构的一种具体形式‘雪花状’结构的又一种衍生结构。

图6是采用工字形结构的人造微结构在超材料面板中每层基板中的排列示意图。

具体实施方式

下面结合相关附图及具体实施例对本发明做进一步的描述：

图1为本发明中一实施中的基站天线的截面结构示意图，基站天线10包括反射单元101、多个辐射振子102及用于将多个辐射振子102产生的电磁波进行汇聚的超材料面板103。所述多个辐射振子102产生的部分电磁波经由所述超材料面板103汇聚并向外辐射，而多个辐射振子102产生的剩余部分的电磁波经过反射单元101反射至所述超材料面板103上，所述超材料面板103将该部分被反射的辐射波汇聚后向外辐射。