專利名稱：基站天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基站天線。
背景技術(shù)：
基站天線是保證移動(dòng)通信終端實(shí)現(xiàn)無線接入的重要設(shè)備。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基站的分布越來越密集，對(duì)基站天線的方向性提出了更高的要求，以避免相互干擾，讓電磁波傳播的更遠(yuǎn)。一般，我們用半功率角來表示基站天線的方向性。功率方向圖中，在包含主瓣最大輻射方向的某一平面內(nèi)，把相對(duì)最大輻射方向功率通量密度下降到一半處(或小于最大值3dB)的兩點(diǎn)之間的夾角稱為半功率角。場強(qiáng)方向圖中，在包含主瓣最大輻射方向的某一平面內(nèi)，把相對(duì)最大輻射方向場強(qiáng)下降到O. 707倍處的夾角也稱為半功率角。半功率角亦稱半功率帶寬(以下用此用語)。半功率帶寬包括水平面半功率帶寬和垂直面半功率帶寬。而基站天線的電磁波的傳播距離是由垂直面半功率帶寬決定的。垂直面半功率帶寬越小，基站天線的增益越大，電磁波的傳播距離就越遠(yuǎn)，反之，基站天線的增益就越小，電磁波的傳播距離也就越近。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種半功率帶寬小、方向性好的基站天線。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基站天線，包括具有多個(gè)呈陣列排布的振子的天線模塊及對(duì)應(yīng)這些振子設(shè)置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料 片層正對(duì)每一振子的區(qū)域形成一折射率分布區(qū)，每個(gè)折射率分布區(qū)內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)同心的圓環(huán)區(qū)域，每一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)折射率圓，同一折射率圓上各點(diǎn)的折射率相同，而隨著折射率圓的半徑的增大，各個(gè)折射率圓的折射率減小且減小量增大，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑折射率圓的折射率介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的最小半徑和最大折射率圓的折射率之間或者等于所述最小半徑和最大折射率圓的折射率。優(yōu)選地，每個(gè)折射率分布區(qū)的各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的折射率圓隨著半徑的增大均從相同的折射率開始按照相同的規(guī)律減小至另一相同的折射率。優(yōu)選地，各個(gè)超材料片層上對(duì)應(yīng)同一振子形成相同的折射率分布區(qū)。優(yōu)選地，各個(gè)超材料片層上對(duì)應(yīng)同一振子的折射率分布區(qū)內(nèi)形成相同的圓環(huán)區(qū)域。優(yōu)選地，各個(gè)超材料片層上對(duì)應(yīng)同一振子的相應(yīng)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的半徑相同的折射率圓的折射率均相同。優(yōu)選地，每個(gè)超材料片層包括基板和附著在所述基板上的拓?fù)湫螤钕嗤娜斯の⒔Y(jié)構(gòu)，所述人工微結(jié)構(gòu)排布于正對(duì)每一振子的折射率分布區(qū)的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的折射率圓上，排布于同一折射率圓上各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸相同，而同一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)隨著折射率圓的半徑的增大，排布于其上各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸減小，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸之間或者等于所述最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸。優(yōu)選地，排布于各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相等且所述人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸按照相同的規(guī)律變化。優(yōu)選地，各個(gè)超材料片層上的對(duì)應(yīng)同一振子的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的半徑相同的折射率圓上，排布的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相同。一種基站天線，其特征在于，包括具有多個(gè)呈陣列排布的振子的天線模塊及正對(duì)這些振子設(shè)置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括基板和附著在所述基板上的人工微結(jié)構(gòu)，所述基板上以正對(duì)每一振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)圓環(huán)區(qū)域，每一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)同心圓，排布于同一同心圓各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相同，而隨著同心圓的半徑的增大，排布于其上各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸減小，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑同心圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑和最大半徑同心圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸之間或者等于所述最小半徑和最大半徑折同心圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸。優(yōu)選地，各個(gè)超材料片層上的對(duì)應(yīng)同一振子的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的半徑相同的同心圓上，排布的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相同。本發(fā)明的基站天線具有以下有益效果通過在所述超材料模塊的各個(gè)超材料片層上形成多個(gè)圓環(huán)區(qū)域，讓各個(gè)圓 環(huán)區(qū)域內(nèi)空間各點(diǎn)的折射率形成多個(gè)折射率圓，使每個(gè)折射率圓及各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的折射率圓之間的折射率分布滿足一定的規(guī)律，以便由振子發(fā)射出的電磁波穿過所述超材料模塊時(shí)控制電磁波的傳播路徑，減小了基站天線的半功率帶寬，提高了其方向性和增益，讓電磁波傳播的更遠(yuǎn)。


下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的基站天線的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中的天線模塊的平面放大圖3是圖1中的超材料模塊的一超材料片層的平面放大圖4是圖3中對(duì)應(yīng)一個(gè)振子的超材料片層被分割為多個(gè)圓環(huán)區(qū)域的平面放大圖5是對(duì)應(yīng)圖4所示的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域的一個(gè)折射率圓分布示意圖6是對(duì)應(yīng)圖5所示的折射率圓分布規(guī)律的人工微結(jié)構(gòu)排布圖7是圖6所示的人工微結(jié)構(gòu)的放大圖8是圖7中的人工微結(jié)構(gòu)的一分支的放大圖9是本發(fā)明對(duì)應(yīng)一個(gè)振子的超材料片模塊部分對(duì)電磁波的匯聚示意圖。
圖中各標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱為
10基站天線、12天線模塊、14底板、16振子、20超材料模塊、22超材料片層、222基
板、223超材料單元、224人工微結(jié)構(gòu)、226第一金屬線、227第二金屬線、228第三金屬線、24圓環(huán)區(qū)域、26折射率分布區(qū)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種基站天線，通過在陣列天線的電磁波發(fā)射方向上設(shè)置一超材料模塊來使半功率帶寬變小，以提高其方向性和增益。我們知道，電磁波由一種均勻介質(zhì)傳播進(jìn)入另外一種均勻介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生折射，這是由于兩種介質(zhì)的折射率不同而導(dǎo)致的。而對(duì)于非均勻介質(zhì)來說，電磁波在介質(zhì)內(nèi)部也會(huì)發(fā)生折射且向折射率比較大的位置偏折。而折射率等于
權(quán)利要求
1.一種基站天線，其特征在于，包括具有多個(gè)呈陣列排布的振子的天線模塊及對(duì)應(yīng)這些振子設(shè)置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層正對(duì)每一振子的區(qū)域形成一折射率分布區(qū)，每個(gè)折射率分布區(qū)內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)同心的圓環(huán)區(qū)域，每一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)折射率圓，同一折射率圓上各點(diǎn)的折射率相同，而隨著折射率圓的半徑的增大，各個(gè)折射率圓的折射率減小且減小量增大，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑折射率圓的折射率介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的最小半徑和最大折射率圓的折射率之間或者等于所述最小半徑和最大折射率圓的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站天線，其特征在于，每個(gè)折射率分布區(qū)的各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的折射率圓隨著半徑的增大均從相同的折射率開始按照相同的規(guī)律減小至另一相同的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站天線，其特征在于，各個(gè)超材料片層上對(duì)應(yīng)同一振子形成相同的折射率分布區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基站天線，其特征在于，各個(gè)超材料片層上對(duì)應(yīng)同一振子的折射率分布區(qū)內(nèi)形成相同的圓環(huán)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基站天線，其特征在于，各個(gè)超材料片層上對(duì)應(yīng)同一振子的相應(yīng)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的半徑相同的折射率圓的折射率均相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基站天線，其特征在于，每個(gè)超材料片層包括基板和附著在所述基板上的拓?fù)湫螤钕嗤娜斯の⒔Y(jié)構(gòu)，所述人工微結(jié)構(gòu)排布于正對(duì)每一振子的折射率分布區(qū)的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的折射率圓上，排布于同一折射率圓上各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸相同，而同一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)隨著折射率圓的半徑的增大，排布于其上各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸減小，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸之間或者等于所述最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基站天線，其特征在于，排布于各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑和最大半徑折射率圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相等且所述人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸按照相同的規(guī)律變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基站天線，其特征在于，各個(gè)超材料片層上的對(duì)應(yīng)同一振子的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的半徑相同的折射率圓上，排布的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相同。
9.一種基站天線，其特征在于，包括具有多個(gè)呈陣列排布的振子的天線模塊及對(duì)應(yīng)這些振子設(shè)置的超材料模塊，所述超材料模塊包括至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括基板和附著在所述基板上的人工微結(jié)構(gòu)，所述基板上以正對(duì)每一振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)圓環(huán)區(qū)域，每一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)同心圓，排布于同一同心圓各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相同，而隨著同心圓的半徑的增大，排布于其上各點(diǎn)的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸減小，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑同心圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑和最大半徑同心圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸之間或者等于所述最小半徑和最大半徑同心圓上的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基站天線，其特征在于，各個(gè)超材料片層上的對(duì)應(yīng)同一振子的多個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的半徑相同的同心圓上， 排布的人工微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸均相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基站天線，包括具有多個(gè)呈陣列排布的振子的天線模塊及對(duì)應(yīng)這些振子設(shè)置的超材料模塊，所述超材料模塊包括多個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層正對(duì)每一振子的區(qū)域形成一折射率分布區(qū)，每個(gè)折射率分布區(qū)內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)同心的圓環(huán)區(qū)域，每一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)以正對(duì)相應(yīng)振子的中心的位置為圓心形成多個(gè)折射率圓，同一折射率圓上各點(diǎn)的折射率相同，而隨著折射率圓的半徑的增大，各個(gè)折射率圓的折射率減小且減小量增大，且各個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)最小半徑折射率圓的折射率介于半徑更小的相鄰圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的最小半徑和最大半徑折射率圓的折射率之間或者等于所述最小半徑和最大半徑折射率圓的折射率，從而提高了基站天線的方向性。
文檔編號(hào)H01Q19/06GK103036040SQ20111021631
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 洪運(yùn)南 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司