[发明专利]一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法

说明书

本发明公开了一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法，所述制备方法包括：采用复合高介电常数添加剂制备介电常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒；将所述可发性聚苯乙烯珠粒进行发泡和熟化形成发泡珠；将熟化的发泡珠进行模塑成型；将成型后的模塑制成球形。本发明应用到5G低频段(698‑960MHz频段)中使用，因此透镜天线的电性能尺寸要求比较大，解决了圆球形(椭球形)透镜大尺寸(≥600mm)在实际应用中，体积大、重量重、不便于安装和使用的问题；采用复合高介电常数添加剂，不仅实现高介电系数，而且可以实现低密度，使得采用本示例性实施例中的低密度人工介质龙伯透镜的制备方法制备得到的龙伯透镜单人可以搬动，方便安装和使用。

技术领域

本发明涉及龙伯透镜制造领域，尤其涉及一种基于人工介质的透镜及其制备方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线网络的丰富应用带动了无线数据业务的迅速增长。据权威机构预测，未来10年数据业务以每年1.6-2倍的速率增长，这将给无线接入网络带来了巨大的挑战，因此这就需要未来通信系统设计能够更加高效地利用带宽资源，大幅度提升频谱效率。中国移动、中国广电的5G频率分布在3GHz以下的低频段，中国广电的频率分布在1GHz以下的700MHz频段，虽然该频段适合远距离传输，由于波长长、体积大，不利于Massive MIMO波束赋型。

Massive MIMO(又称large scale MIMO)技术，是指基站端采用大规模天线阵列，天线数超过十根甚至上百根，并且在同一时频资源内服务多个用户的多天线技术，该技术由贝尔实验室的Marzetta于2010年首次提出，目前已成为5G无线通信领域最具潜力的研究方向之一。相控阵天线与龙伯透镜天线是目前最为主流的Massive MIMO多波束天线形式。传统相控阵天线在进行波束赋型时只需改变各个单元的激励幅度与相位，在移相器精度足够的情况下可以使用较少的单元数目实现较高精度的赋型特性。但在实际应用中，32TR以上波束赋型后，天线互偶已经很严重，天线性能指标严重下降。在低频段(如700MHz频段)，目前市场上仅有2TR和4TR的板状MIMO天线。因该频段波长，天线尺寸大，重量重，传统板状MIMO天线无法实现8TR或16TR的Massive MIMO多波束天线，Massive MIMO难以在低频段5G通信领域发挥作用。而要实现相控阵天线与龙伯透镜天线的结合进而达到Massive MIMO多波束天线形式，龙伯透镜的制备是其中最重要的一环。

理论上，球形龙伯透镜其介电常数从内层到表面满足2到1的变化规律，经过多年研究，提出了材料制作工艺的一些基本方法和准则，其中最具代表性的有三种：第一：基于塑料树脂材料的热发泡技术；第二：基于等效介质理论达到的较低介电常数技术，主要通过开孔结构、渐削厚度结构、渐削式金属结构等实现；第三：基于光子带隙结构或渐变折射率超材料技术等。

由于本发明的透镜天线主要应用在5G低频段使用，因此天线的电性能尺寸要求比较大，后两种方式，不适合电大尺寸天线(≥600mm)，因此，主要针对第一种的材料制作工艺进行研究。而对于第一种方式，现有技术的龙伯透镜制备，通常采用单高介电常数添加剂进行制备，使得直径为1000mm的大尺寸透镜很重，在实际应用中，体积大，重量重，不便于安装和使用。

因此，如何解决现有发泡技术制备透镜存在的缺陷并能够适用于低频段(698-960MHz频段)5G Massive MIMO场景是现阶段需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于人工介质的透镜及其制备方法，解决了现有通过发泡技术制备透镜存在的缺陷以及现有没有龙伯透镜应用到低频段(698-960MHz频段)的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面，提供一种低密度人工介质龙伯透镜的制备方法，所述制备方法包括：

利用不同配方的复合高介电常数添加剂分别添加在聚苯乙烯原料中，制备介电常数不同的可发性聚苯乙烯珠粒；