[实用新型]带平面透镜的天线

说明书

本实用新型提供一种带平面透镜的天线，其对电磁波有聚焦作用，加工工艺简单，聚焦性能良好。带平面透镜的天线，包括馈源件和平面透镜；特别地，所述平面透镜由若干介质层构成；所述介质层的数量为2～18层；对于某一介质层其各处的厚度均匀；相邻的介质层紧贴排列，且相邻的介质层它们各自的介电常数互不相同；最靠近馈源件的介质层至最远离馈源件的介质层是按照介电常数越来越大的规律排列，或者是按照介电常数先增后减的规律排列。本实用新型的带平面透镜的天线，在提供相同增益的情况下，其体积比现有的天线尺寸小很多，更易于安装和维护，成本也更低。

技术领域

本实用新型涉及通讯天线，尤其涉及带平面透镜的天线。

背景技术

对于移动通信中经常用到窄波束高增益天线，这种高增益的天线的体表迎风面积很大，对架设天线的安装铁塔要求非常高。为了让天线达到高增益窄波束的目的，目前常用的方法是在天线的发射面前安装球状透镜或柱状透镜来对电磁波进行聚焦，但这些透镜加工工艺复杂，成品的各向异性率高。

名为“一种带介质透镜模块的阵列平板天线”的中国专利文献，授权公告号CN205564975U，公开了一种带平面介质透镜模块的天线，其介质透镜模块是介电常数在2.60～2.74范围内的单层结构，这种介质透镜模块是需要配合谐振腔使用的。然而为天线构建谐振腔比较麻烦、成本比较高，而且并非所有天线都适合配置谐振腔。

因此需要对现有的带透镜的天线的结构进行改进。

发明内容

本实用新型提供一种带平面透镜的天线，其对电磁波有聚焦作用，加工工艺简单，聚焦性能良好。

采用以下的技术方案：

带平面透镜的天线，包括馈源件和平面透镜；特别地，所述平面透镜由若干介质层构成；所述介质层的数量为2～18层；对于某一介质层其各处的厚度均匀；相邻的介质层紧贴排列，且相邻的介质层它们各自的介电常数互不相同；最靠近馈源件的介质层至最远离馈源件的介质层是按照介电常数越来越大的规律排列，或者是按照介电常数先增后减的规律排列。

本天线的工作原理是：天线的增益和天线的方向图息息相关，如天线的方向图波束宽度越窄，天线的增益在馈电网络同等损耗下就越高。如果想要天线的波束宽度变窄,常规的天线的设计思路是增大天线的有效辐射面积。一般而言，天线的尺寸越大，天线的波束越窄，而本实用新型的透镜天线是通过平面透镜，将来自馈源件的宽波束聚焦变窄而提高增益，使得同等增益下天线的尺寸变小。而平面透镜的工作原理是，电磁波穿过介电常数大于1的介质层时，垂直穿过介质层的那部分电磁波的传播方向不会被改变；而非垂直穿过介质层的那部分电磁波的传播方向将被改变。馈源件在经过多层介质层改变方向后，其波束宽度将变窄，指向性更强、增益将变高，尤其适用于高频通讯例如5G通讯之用。本实用新型的平面透镜，其介质层之间可以有2种不同的排列规律，这两种不同的排列规律如何选择，是跟馈源件的工作频率、馈源件的尺寸、各介质层的介电常数设定、实际测定效果等有关的，但该两种排列规律最终都是要使原波束的宽度变窄、指向性更强。

所述介质层的厚度在0.1～1波长范围内，所述波长是指馈源件工作时电磁波的波长。

相邻的介质层它们的介电常数之差可以是在0.002～2范围之内。

相邻的介质层它们的介电常数之差可以是一个常量。

所述平面透镜的轮廓形状可以是多边形或圆形。

所述平面透镜的轮廓大小最好在以下矩形范围内或圆形范围内：所述矩形范围是指长在0.5波长～10波长，宽在0.5波长～10波长的矩形范围；圆形范围是指直径在0.5波长～10波长的圆形范围；所述波长是指馈源件工作时电磁波的波长。

所述介质层的结构优选是在非金属材料中混入纤维状的金属导体。

所述馈源件可以是一个单振子，也可以是振子阵列。