[实用新型]电磁超材料引向器及应用该引向器的基站天线

说明书

电磁超材料引向器，应用于基站天线，包括呈单层或叠层设置在振子上方的介质板，介质板远离振子的一面上设置有金属覆层，金属覆层中心旋转对称，金属覆层包括中心贴片和环绕中心贴片的若干个金属带，每个金属带均通过一个金属条与中心贴片相连接，金属覆层形成一谐振电路。引向器能够实现会聚波束和改善基站天线水平半功率角一致性的效果。基站天线，包括反射板、固定设置在反射板上的振子、固定设置在反射板上并且围绕在振子周侧的若干个隔离片，振子的上方间隔设置引向单元，引向单元包括至少一个如前的电磁超材料引向器，任意两个相邻的电磁超材料引向器间隔设置。基站天线的方向性和半功率角一致性好。

技术领域

本实用新型涉及基站天线技术领域，具体的说是电磁超材料引向器及应用该引向器的基站天线。

背景技术

无线传输速率的持续进步加快推进了宽带、多频、多波束基站天线的全面部署。根据香农定律，通信信道的容量同时正比于频谱宽度和信噪比，而蜂窝基站的重复覆盖已成为无线通信主要的噪声来源之一，由此，基站天线在保证信号全面覆盖的同时，应确保不同频率电磁波的覆盖范围趋于一致，从而减少辐射扇区重叠，使基站之间的互调噪声降至最低。基于上述原因，辐射波束的一致性已经成为基站天线重要的性能指标，而引向器作为调节波束宽度的关键器件在提高波束一致性，特别是水平半功率角一致性方面发挥重要作用。

受限于天线内部空间，同时也为了节省成本，目前大部分引向器通过将三维聚波结构，如：喇叭、角锥、碟形反射面等复杂的三维结构平面化-将其水平面投影加工到印刷电路板上，从而在一定程度上发挥引导和会聚电磁波的功能。然而平面化近似比起三维反射面，其效用必然大打折扣，许多情况下基站天线辐射波束的一致性并不理想，表现为一些频率半功率角严重偏窄，形成覆盖盲区；而另一些频率半功率角严重偏宽，由此导致增益下降严重同时干扰其他扇区。

电磁超材料，自上世纪60年代被苏联科学家Veselago首次提出以来，在过去50年获得了广泛关注，目前已发展出较为系统的理论和研究方法，如：Floquet-Bloch周期波理论、变换光学和变换电磁学等等。然而，按照上述理论，利用亚波长尺度的常规材料，如：金属、电介质来构建电磁超材料基本单元，通过这些基本单元的周期性排列就可以在周围空间获得期望的介电常数和磁导率。由于周期性往往意味着占用较多的面积或空间，而且介电常数往往受到入射角、极化方向等因素的限制，到目前为止，电磁超材料在射频器件上的应用并不常见。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种电磁超材料引向器，能够实现会聚波束和改善基站天线水平半功率角一致性的效果，同时提供一种应用该引向器的基站天线，方向性和水平半功率角一致性好。

为了实现上述目的，本实用新型采用的具体方案为：电磁超材料引向器，应用于基站天线，基站天线包括振子，所述引向器包括呈单层或叠层设置在所述振子上方的介质板，介质板远离振子的一面上设置有金属覆层，金属覆层中心旋转对称，金属覆层包括中心贴片和环绕中心贴片的若干个金属带，每个金属带均通过一个金属条与中心贴片相连接，金属覆层形成一谐振电路，且谐振发生时谐振电路周侧空间的等效磁导率小于1。

进一步地，所述中心贴片呈正多边形。

进一步地，所述中心贴片呈圆形。

进一步地，所述金属带呈长方形。

进一步地，所述金属带呈扇面形。

进一步地，所述金属带的两端各一体连接有一个第一阻抗变换段，第一阻抗变换段向所述中心贴片延伸。

进一步地，所述金属条呈长方形。

进一步地，所述金属条的中部还一体连接有第二阻抗变换段，第二阻抗变换段关于金属条长度方向上的中线对称。