[发明专利]一种透镜和辐射装置

说明书

本申请实施例公开了一种透镜和辐射装置，用于降低能量损耗，提高天线增益。本申请实施例中透镜是采用周期性结构设计，通过改变周期性结构的参数来改变其等效的介电常数和磁导率，实现相位补偿。该透镜包括：介质基板和金属单元，金属单元的数量为至少两个，其形状为正多边形，各个金属单元按照三角形栅格方式排列于介质基板上，每一个金属单元包括至少两层金属贴片，每一层金属贴片也为正多边形，并且各个金属单元以介质基板的几何中心为对称中心呈中心对称分布。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种透镜和辐射装置。

背景技术

随着移动通信以及卫星通信技术的快速发展，对现代通信系统的容量的要求也随之越来越高。由于在高频频段的频谱资源极为丰富对增加现代通信系统的容量意义重大。高频频段的频谱资源的频率较高，其信号传输所需的能量也较高，从而在信号传输过程中需使用增益较大的阵列天线才能实现高频频段的信号传输。

透镜天线是一种最为常见的高增益天线，透镜天线由于具有馈电简单，无馈源遮挡等优点而被广泛使用。但目前，透镜仍然面临自身能量损耗较大的问题，使得透镜天线的整体能耗增加，从而影响透镜天线的增益，进而增益不高导致透镜天线在高频频段的信号传输。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例第一方面提供了一种透镜，包括：介质基板和至少两个金属单元，该至少两个金属单元按照三角形栅格方式排列于该介质基板上，该金属单元为正多边形；该至少两个金属单元以该介质基板的几何中心为对称中心呈中心对称分布；该至少两个金属单元中的每一个金属单元包括至少两层金属贴片，该每一层金属贴片为该正多边形。

从以上方案可以看出，本申请实施例中的透镜采用中心对称的周期性结构设计，以及三角形栅格排列方式，因此，与其他排列方式相比，对于口径相同的透镜，本申请实施例中的透镜中的三角形栅格排列方式可以有效减少透镜中金属单元的数量，从而减少金属贴片的贴片面积，降低透镜的能量损耗，改良透镜的辐射特性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该正多边形包括正六边形。应理解，经过大量实验证明，相比于其他形状，正六边形的带宽特性更好，可以支持水平极化、垂直极化、-45°极化和+45°极化四种极化方式。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该每一个金属贴片的面积与该每一层金属贴片与该对称中心的距离之间具有对应关系。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该每一个金属单元中不同层金属贴片的面积大小不同。每一层金属贴片的面积大小可以改变透镜中的介电常数和磁导率，从而改变透镜的移相能力，因此，采用通过改变不同层金属贴片的面积可以使得透镜的不同位置具有相应的移相能力，从而实现相位补偿。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该至少两个金属单元排列在该介质基板上的至少两个预设区域中。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该至少两个预设区域为圆环状，其中，该圆环状中的金属单元的面积随着该圆环状中的金属单元与该对称中心的距离的增大而减小。

通过在介质基板上设置预设区域用于放置金属单元，使得介质基板得到合理利用，可以进一步的减少金属贴片的面积，降低金属耗。

本申请实施例第二方面提供了一种辐射装置，包括：透镜和天线，该天线用于发射或者接收无线电信号；该透镜用于对该无线电信号进行相位补偿，该透镜为上述权利要求1至6中任一项该的透镜。

在第二方面的一种实现方式中，该天线为馈源天线，该馈源天线设置于该透镜的几何中心，该馈源天线包括：馈线、金属平板和辐射单元，其中，该馈线和该辐射单元设置于该金属平板的两个平面上。

在第二方面的一种实现方式中，该天线为相控阵天线，该透镜设置于该相控阵天线的辐射方向的正上方，与该相控阵天线相距0.3至0.5个焦径比的距离，该焦径比为该透镜的焦距与直径之间的比值。