天線反射板和低副瓣天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù),特別是涉及一種天線反射板和低副瓣天線。
【背景技術(shù)】
[0002]天線的覆蓋方向圖上不僅包括天線主瓣，還包括由邊緣效應(yīng)引起的副瓣，副瓣可能會(huì)覆蓋到主瓣覆蓋的前方，造成越區(qū)覆蓋和干擾。傳統(tǒng)的具有反射板的天線為了降低天線副瓣，需要反射板的鋸齒邊緣來降低邊緣的繞射作用，而這對(duì)于反射板的加工精度要求較高，降低副瓣的效果也受到很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)加工精度要求較高、降副瓣效果不好的問題，提供一種天線反射板和具有該反射板的低副瓣天線。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種天線反射板，包括至少一個(gè)超材料片層，每一超材料片層包括基板和陣列排布在所述基板上的多個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述基板具有所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的那一面為所述天線反射板的反射面，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括十字形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)配置使所述反射面形成為高阻表面且天線工作頻率處于所述高阻表面的阻帶。
[0006]進(jìn)一步地，所述十字形結(jié)構(gòu)的橫向和縱向的四個(gè)端部中至少有一個(gè)端部帶有一條垂直邊。
[0007]進(jìn)一步地，所述基板劃分為多個(gè)超材料單元，其中每一超材料單元上排布有一個(gè)所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步地，所述十字形結(jié)構(gòu)的橫條和縱條的長度為O?100mm。
[0009]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為銅、鋁、鐵、金、銀、ΙΤ0、石墨或者碳納米管材質(zhì)。
[0010]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的線寬為0.0lmm?10mm。
[0011]進(jìn)一步地，每一超材料單元的長度和寬度為Imm?150mm。
[0012]進(jìn)一步地，所述基板為F4B、FR4、陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電、鐵氧或者鐵磁材料板。
[0013]一種低副瓣天線，包括天線本體以及上述的任一種天線反射板，所述天線反射板與天線本體平行設(shè)置并間隔一定距離。
[0014]進(jìn)一步地，所述天線為半波偶極子天線。
[0015]進(jìn)一步地，所述天線本體的長度為5mm?500mm,所述天線反射板的長度為9mm?900mm,寬度為5mm?500mm,所述天線本體與所述天線反射板的間距為2.5mm?250mm。
[0016]本發(fā)明采用超材料片層作為天線反射板，超材料片層具有獨(dú)特的十字形導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，通過在天線反射板設(shè)置十字形導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的陣列，使天線反射板的反射面形成為高阻表面，且該高阻表面使天線的工作頻率處于超材料反射板的阻帶，由于天線的工作頻率處于超材料反射板的阻帶，能夠有效抑制表面波的傳播，減小天線反射板邊緣的電流，降低邊緣效應(yīng)帶來的影響，進(jìn)而有效降低天線副瓣。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的單層超材料片層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的多層超材料片層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布示意圖；
[0020]圖4和圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的半波偶極子天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8為使用本發(fā)明實(shí)施例的反射板和使用傳統(tǒng)反射板的天線的副瓣對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0025]超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，通過導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的有序排列，可以改變空間中每點(diǎn)的相對(duì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。超材料可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)普通材料無法具備的折射率、阻抗以及透波性能，從而可以有效控制電磁波的傳播特性。本發(fā)明基于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的超材料天線反射板，通過，通過設(shè)置十字形導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的陣列，使天線反射板的反射面形成為高阻表面，且該高阻表面配置成使天線的工作頻率處于超材料反射板的阻帶。由于高阻表面屬于諧振結(jié)構(gòu)，當(dāng)天線的工作頻率處于高阻表面的諧振頻率附近時(shí)，表面波無法在高阻表面上傳播，有效抑制表面波的傳播，提高電磁波輻射的方向性，減小天線反射板邊緣的電流，降低邊緣效應(yīng)，從而降低天線的副瓣。
[0026]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種天線反射板，其包括至少一個(gè)超材料片層1，每個(gè)超材料片層I包括基板10和陣列排布在基板10上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20。
[0027]圖1是以反射板有一個(gè)超材料片層I為例進(jìn)行說明。圖2所示的反射板有多個(gè)超材料片層1，各個(gè)超材料片層I沿垂直于片層的方向疊加，并可通過機(jī)械連接、焊接或粘合等方式組裝成一體。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用兩個(gè)基板，而導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)陣列排布在其中一個(gè)基板上，另一基板覆蓋導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)夾設(shè)在兩個(gè)基板之間，同樣能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。例如采用3層基板，兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)間隔排布在3層基板之間。同理，采用5層基板，3層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)間隔排布在5層基板之間。本發(fā)明對(duì)超材料片層的具體數(shù)量不做限制。通常，在能夠滿足性能的情況下，一個(gè)超材料片層就可以作為超材料反射板來使用。陣列排布的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)所在平面與電磁波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向平行，與入射電磁波傳播方向垂直。
[0028]如圖3所示，超材料片層I中的基板10可劃分為多個(gè)超材料單元，每一超材料單元上排布有一個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20。圖中所示的超材料單元的劃分個(gè)數(shù)僅為示意,并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0029]如圖3、圖4和圖5所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述十字形結(jié)構(gòu)的橫條和縱條c、d的長度可以為O?100_，但小于超材料單元的長度/寬度a、b。十字形結(jié)構(gòu)由具有預(yù)設(shè)線寬的金屬絲構(gòu)成。所述金屬絲優(yōu)選為銅絲。金屬絲的線寬優(yōu)選為0.0lmm?10mm。每一超材料單元的長度a和寬度b可以為10mm?150mm。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的上述形狀及優(yōu)選的線寬使反射板可以尤其好地實(shí)現(xiàn)高阻表面的特性，有效抑制表面波的傳播，降低邊緣效應(yīng)帶來的影響，從而有效降低天線的副瓣。
[0030]以上實(shí)施例中的數(shù)值僅為示例，在實(shí)際應(yīng)用中，可以依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明對(duì)此不作限制。
[0031 ] 在另一種實(shí)施例中，十字形結(jié)構(gòu)的橫向和縱向的四個(gè)端部中至少有一個(gè)端部帶有一條垂直邊。例如，十字形結(jié)構(gòu)縱向的兩個(gè)端部各帶有一條垂直邊，如圖6所示。
[0032]超材料片層可以由雙面覆銅介質(zhì)板加工而成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,基板10由F4B或FR4復(fù)合材料制得。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20在基板朝向天線本體的一側(cè)通過蝕刻的方式附著在基板10上，當(dāng)然導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20也可以采用電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或者離子刻等方式附著在基板10上?；?0也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20采用銅線制成，當(dāng)然也可以采用銀線、ΙΤ0、石墨或者碳納米管等導(dǎo)電材料制成。
[0033]本發(fā)明還提供一種天線，包括天線本體以及如上文所述的天線反射板，天線反射板與天線本體平行設(shè)置并間隔一定距離。天線可以是但不限于半波偶極子天線。天線本體可以是例如但不限于平板型的。優(yōu)選的，天線本體的長度為5_?500_，天線反射板的長度為9mm?900mm,寬度為5mm?500mm,天線本體與所述天線反射板的間距為2.5mm?250mm。如圖7所示,在一個(gè)具體實(shí)施例中，偶極子天線本體的長度I為5mm,反射板的長度Il為9mm，寬度12為5mm，天線本體與天線反射板的間距為2.5mm，天線的電磁波輻射方向如圖中箭頭A所示。反射板不需要通過鋸齒邊緣來降低邊緣效應(yīng)，故降低了加工精度要求。如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，天線通常還可包括輻射源、饋電單元等，本發(fā)明對(duì)此不作限制。天線按用途來說可以是但不限于WLAN天線。
[0034]圖8示出了使用本發(fā)明實(shí)施例的超材料反射板和使用傳統(tǒng)反射板的天線在各方向的天線方向增益對(duì)比，虛線I表示使用傳統(tǒng)反射板時(shí)的增益，實(shí)線2表示使用本發(fā)明超材料反射板時(shí)的增益。從對(duì)比結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施例的超材料反射板，天線的副瓣得到了明顯降低。
[0035]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種天線反射板，其特征在于，包括至少一個(gè)超材料片層，每一超材料片層包括基板和陣列排布在所述基板上的多個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述基板具有所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的那一面為所述天線反射板的反射面，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括十字形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)配置使所述反射面形成為高阻表面且天線工作頻率處于所述高阻表面的阻帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線反射板，其特征在于，所述十字形結(jié)構(gòu)的橫向和縱向的四個(gè)端部中至少有一個(gè)端部帶有一條垂直邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線反射板，其特征在于，所述基板劃分為多個(gè)超材料單元，其中每一超材料單兀上排布有一個(gè)所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線反射板，其特征在于，所述十字形結(jié)構(gòu)的橫條和縱條的長度為O?100mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線反射板，其特征在于，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為銅、鋁、鐵、金、銀、ITO、石墨或者碳納米管材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線反射板，其特征在于，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的線寬為0.0lmm ?10mnin
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的天線反射板，其特征在于，每一超材料單元的長度和寬度為I臟?150mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的天線反射板，其特征在于，所述基板為F4B、FR4、陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電、鐵氧或者鐵磁材料板。
9.一種低副瓣天線，其特征在于，包括天線本體以及如權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的天線反射板，所述天線反射板與天線本體平行設(shè)置并間隔一定距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低副瓣天線，其特征在于，所述天線為半波偶極子天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的低副瓣天線，其特征在于，所述天線本體的長度為5mm?500mm,所述天線反射板的長度為9mm?900mm,寬度為5mm?500mm,所述天線本體與所述天線反射板的間距為2.5mm?250mm。
【專利摘要】一種天線反射板，包括至少一個(gè)超材料片層，每一超材料片層包括基板和陣列排布在所述基板上的多個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述基板具有所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的那一面為所述天線反射板的反射面，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括十字形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)配置使所述反射面形成為高阻表面且天線工作頻率處于所述高阻表面的阻帶。一種低副瓣天線，包括天線本體以及所述天線反射板，所述天線反射板與天線本體平行設(shè)置并間隔一定距離。采用該天線反射板的天線可以顯著降低天線副瓣。
【IPC分類】H01Q19-10, H01Q15-14
【公開號(hào)】CN104638380
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310566455
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月13日