专利名称：基站天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁通信领域，更具体地说，涉及一种基站天线。
背景技术：
基站天线是保证移动通信终端实现无线接入的重要设备。随着移动通信网络的发展，基站的分布越来越密集，对基站天线的方向性提出了更高的要求，以避免相互干扰，让电磁波传播的更远。一般，我们用半功率角来表示基站天线的方向性。功率方向图中，在包含主瓣最大辐射方向的某一平面内，把相对最大辐射方向功率通量密度下降到一半处(或小于最大值3dB)的两点之间的夹角称为半功率角。场强方向图中，在包含主瓣最大辐射方向的某一平面内，把相对最大辐射方向场强下降到O. 707倍处的夹角也称为半功率角。半功率角亦称半功率带宽(以下用此用语)。半功率带宽包括水平面半功率带宽和垂直面半功率带宽。而基站天线的电磁波的传播距离是由垂直面半功率带宽决定的。垂直面半功率带宽越小，基站天线的增益越大，电磁波的传播距离就越远，反之，基站天线的增益就越小，电磁波的传播距离也就越近。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种半功率带宽小、方向性好的基站天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基站天线，包括具有多个呈阵列排布的振子的天线模块及对应这些振子设置的超材料模块，所述超材料模块包括至少一个超材料片层，每个超材料 片层正对每一振子的区域形成一折射率分布区，每个折射率分布区内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个同心的圆环区域，每一圆环区域内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个折射率圆，同一折射率圆上各点的折射率相同，而随着折射率圆的半径的增大，各个折射率圆的折射率减小且减小量增大，且各个圆环区域内最小半径折射率圆的折射率介于半径更小的相邻圆环区域内的最小半径和最大折射率圆的折射率之间或者等于所述最小半径和最大折射率圆的折射率。优选地，每个折射率分布区的各个圆环区域内的折射率圆随着半径的增大均从相同的折射率开始按照相同的规律减小至另一相同的折射率。优选地，各个超材料片层上对应同一振子形成相同的折射率分布区。优选地，各个超材料片层上对应同一振子的折射率分布区内形成相同的圆环区域。优选地，各个超材料片层上对应同一振子的相应圆环区域内的半径相同的折射率圆的折射率均相同。优选地，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板上的拓扑形状相同的人工微结构，所述人工微结构排布于正对每一振子的折射率分布区的多个圆环区域内的折射率圆上，排布于同一折射率圆上各点的人工微结构的几何尺寸相同，而同一圆环区域内随着折射率圆的半径的增大，排布于其上各点的人工微结构的几何尺寸减小，且各个圆环区域内最小半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸介于半径更小的相邻圆环区域内最小半径和最大半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸之间或者等于所述最小半径和最大半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸。优选地，排布于各个圆环区域内最小半径和最大半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸均相等且所述人工微结构的几何尺寸按照相同的规律变化。优选地，各个超材料片层上的对应同一振子的多个圆环区域内的半径相同的折射率圆上，排布的人工微结构的几何尺寸均相同。一种基站天线，其特征在于，包括具有多个呈阵列排布的振子的天线模块及正对这些振子设置的超材料模块，所述超材料模块包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板上的人工微结构，所述基板上以正对每一振子的中心的位置为圆心形成多个圆环区域，每一圆环区域内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个同心圆，排布于同一同心圆各点的人工微结构的几何尺寸均相同，而随着同心圆的半径的增大，排布于其上各点的人工微结构的几何尺寸减小，且各个圆环区域内最小半径同心圆上的人工微结构的几何尺寸介于半径更小的相邻圆环区域内最小半径和最大半径同心圆上的人工微结构的几何尺寸之间或者等于所述最小半径和最大半径折同心圆上的人工微结构的几何尺寸。优选地，各个超材料片层上的对应同一振子的多个圆环区域内的半径相同的同心圆上，排布的人工微结构的几何尺寸均相同。本发明的基站天线具有以下有益效果通过在所述超材料模块的各个超材料片层上形成多个圆环区域，让各个圆 环区域内空间各点的折射率形成多个折射率圆，使每个折射率圆及各个圆环区域内的折射率圆之间的折射率分布满足一定的规律，以便由振子发射出的电磁波穿过所述超材料模块时控制电磁波的传播路径，减小了基站天线的半功率带宽，提高了其方向性和增益，让电磁波传播的更远。
下面将结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1是本发明的基站天线的结构示意图2是图1中的天线模块的平面放大图3是图1中的超材料模块的一超材料片层的平面放大图4是图3中对应一个振子的超材料片层被分割为多个圆环区域的平面放大图5是对应图4所示的多个圆环区域的一个折射率圆分布示意图6是对应图5所示的折射率圆分布规律的人工微结构排布图7是图6所示的人工微结构的放大图8是图7中的人工微结构的一分支的放大图9是本发明对应一个振子的超材料片模块部分对电磁波的汇聚示意图。
图中各标号对应的名称为
10基站天线、12天线模块、14底板、16振子、20超材料模块、22超材料片层、222基
板、223超材料单元、224人工微结构、226第一金属线、227第二金属线、228第三金属线、24圆环区域、26折射率分布区
具体实施例方式本发明提供一种基站天线，通过在阵列天线的电磁波发射方向上设置一超材料模块来使半功率带宽变小，以提高其方向性和增益。我们知道，电磁波由一种均匀介质传播进入另外一种均匀介质时会发生折射，这是由于两种介质的折射率不同而导致的。而对于非均匀介质来说，电磁波在介质内部也会发生折射且向折射率比较大的位置偏折。而折射率等于
权利要求
1.一种基站天线，其特征在于，包括具有多个呈阵列排布的振子的天线模块及对应这些振子设置的超材料模块，所述超材料模块包括至少一个超材料片层，每个超材料片层正对每一振子的区域形成一折射率分布区，每个折射率分布区内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个同心的圆环区域，每一圆环区域内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个折射率圆，同一折射率圆上各点的折射率相同，而随着折射率圆的半径的增大，各个折射率圆的折射率减小且减小量增大，且各个圆环区域内最小半径折射率圆的折射率介于半径更小的相邻圆环区域内的最小半径和最大折射率圆的折射率之间或者等于所述最小半径和最大折射率圆的折射率。
2.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，每个折射率分布区的各个圆环区域内的折射率圆随着半径的增大均从相同的折射率开始按照相同的规律减小至另一相同的折射率。
3.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，各个超材料片层上对应同一振子形成相同的折射率分布区。
4.根据权利要求3所述的基站天线，其特征在于，各个超材料片层上对应同一振子的折射率分布区内形成相同的圆环区域。
5.根据权利要求4所述的基站天线，其特征在于，各个超材料片层上对应同一振子的相应圆环区域内的半径相同的折射率圆的折射率均相同。
6.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板上的拓扑形状相同的人工微结构，所述人工微结构排布于正对每一振子的折射率分布区的多个圆环区域内的折射率圆上，排布于同一折射率圆上各点的人工微结构的几何尺寸相同，而同一圆环区域内随着折射率圆的半径的增大，排布于其上各点的人工微结构的几何尺寸减小，且各个圆环区域内最小半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸介于半径更小的相邻圆环区域内最小半径和最大半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸之间或者等于所述最小半径和最大半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸。
7.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于，排布于各个圆环区域内最小半径和最大半径折射率圆上的人工微结构的几何尺寸均相等且所述人工微结构的几何尺寸按照相同的规律变化。
8.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于，各个超材料片层上的对应同一振子的多个圆环区域内的半径相同的折射率圆上，排布的人工微结构的几何尺寸均相同。
9.一种基站天线，其特征在于，包括具有多个呈阵列排布的振子的天线模块及对应这些振子设置的超材料模块，所述超材料模块包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板上的人工微结构，所述基板上以正对每一振子的中心的位置为圆心形成多个圆环区域，每一圆环区域内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个同心圆，排布于同一同心圆各点的人工微结构的几何尺寸均相同，而随着同心圆的半径的增大，排布于其上各点的人工微结构的几何尺寸减小，且各个圆环区域内最小半径同心圆上的人工微结构的几何尺寸介于半径更小的相邻圆环区域内最小半径和最大半径同心圆上的人工微结构的几何尺寸之间或者等于所述最小半径和最大半径同心圆上的人工微结构的几何尺寸。
10.根据权利要求9所述的基站天线，其特征在于，各个超材料片层上的对应同一振子的多个圆环区域内的半径相同的同心圆上， 排布的人工微结构的几何尺寸均相同。
全文摘要
本发明涉及一种基站天线，包括具有多个呈阵列排布的振子的天线模块及对应这些振子设置的超材料模块，所述超材料模块包括多个超材料片层，每个超材料片层正对每一振子的区域形成一折射率分布区，每个折射率分布区内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个同心的圆环区域，每一圆环区域内以正对相应振子的中心的位置为圆心形成多个折射率圆，同一折射率圆上各点的折射率相同，而随着折射率圆的半径的增大，各个折射率圆的折射率减小且减小量增大，且各个圆环区域内最小半径折射率圆的折射率介于半径更小的相邻圆环区域内的最小半径和最大半径折射率圆的折射率之间或者等于所述最小半径和最大半径折射率圆的折射率，从而提高了基站天线的方向性。
文档编号H01Q19/06GK103036040SQ20111021631
公开日2013年4月10日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 洪运南 申请人:深圳光启高等理工研究院, 深圳光启创新技术有限公司