[发明专利]一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列。

背景技术

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。

常用的天线通常包括喇叭天线、缝隙天线、微带天线、偶极子天线和单极子天线等。以喇叭天线为例，其固有特点是定向性强、频带宽、增益高，并且已经完善发展，通过喇叭结构改善天线性能的可能性已经很小。为了提高喇叭天线的远场增益，现有技术主要通过加长喇叭的开口端长度来减小喇叭张开角度，使其过渡更加平稳，幅度相位更加均匀，或者使用非均匀介质并集成在喇叭口面前，以实现和加长喇叭张开端长度一样的作用和功能。然而，喇叭太长不利于实际应用，而且喇叭天线的工作频段较窄、增益提升十分有限。因此，有必要针对现有技术中存在的上述缺陷进行改进。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列，该超材料天线增强装置可以有效地提升远场增益，从而提升天线的整体性能。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种超材料天线增强装置，设置于天线单元的前端并用于提高天线单元的增益，所述超材料天线增强装置包括至少一层超材料层，所述超材料层包括基板及附着于所述基板上的导电几何结构。

优选地，所述超材料天线增强装置包括至少两层相互间隔设置且平行于所述天线单元的口面的第一超材料层和第二超材料层。

优选地，所述超材料层之间填充有轻质加固材料。

优选地，所述轻质加固材料为泡沫材料。

优选地，所述第一超材料层设置于远离所述天线单元的口面第一位置处，所述第二超材料设置于所述天线单元的口面与所述第一超材料层之间的第二位置处。

优选地，所述第一超材料层包括第一基板及附着于第一基板上的第一导电几何结构。

优选地，所述超材料天线增强装置还包括第三超材料层，设置于所述天线单元口面与所述第二超材料层之间的第三位置处，所述第三超材料层包括第三基板及附着于第三基板上的第二导电几何结构。

优选地，所述第一、第二导电几何结构是由导电材料制成的具有几何图形的平面或立体结构。

优选地，所述第一导电几何结构在所述第一基板上周期性排列，所述第二导电几何结构在所述第三基板上周期性排列

优选地，所述第二超材料层包括第二基板，所述第二基板上设置有多个通孔。

优选地，所述超材料层通过支撑结构件设置于所述天线单元的前端。

优选地，所述超材料天线增强装置还包括封装壳体，用于所述超材料天线增强装置的封装和加固。

优选地，所述封装壳体为网格状。

优选地，所述第一导电几何结构具有垂直相交的第一主线及第二主线，所述第一主线的两端垂直连接有两个第一支线，所述第二主线的两端垂直连接有两个第二支线，每个所述第一支线的两端向里弯折延伸出两个第一折线，每个所述第二支线的两端向里弯折延伸出两个第二折线。

优选地，所述第一主线及第二主线的长度相同且相互垂直平分，所述两个第一支线的长度相同，所述第一主线的两端分别连接在两个所述第一支线的中点上，所述两个第二支线的长度相同，所述第二主线的两端分别连接在两个所述第二支线的中点上，所述第一支线与第二支线的长度相同。

优选地，所述两个第一折线的长度相同，两个第二折线的长度相同，所述第一折线与第二折线的长度相同。

优选地，所述第一折线连接所述第一支线与第一主线，所述第二折线连接所述第二支线与第二主线。

优选地，所述第一折线与第一支线之间的夹角等于所述第二折线与第二支线之间的夹角，且均小于45度。

优选地，所述第二导电几何结构为X形结构。

优选地，所述天线单元为喇叭天线、缝隙天线、微带天线、偶极子天线、单极子天线。

根据本发明的第二个方面，提供了一种天线，包括天线单元，以及设置在所述天线单元的前端的如上述任一项所述的超材料天线增强装置。

根据本发明的第三个方面，提供了一种天线阵列，包括多个天线单元，以及分别设置在每一天线单元前端的如上述任一项所述的超材料天线增强装置。

根据本发明的技术方案，通过将超材料天线增强装置设置在天线单元的前端，该增强装置具有至少一层设有导电几何结构的超材料层，从而可以有效地提升远场增益，从而提升天线的整体性能。

附图说明