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0. 707倍处的夹角也称为半功率角。半功率角亦称半功率带宽。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，每个超材料片层上正对每个振子的区域形成一个折射率分布区，每个折射率分布区内形成多个相互平行的折射率直线；以每个折射率分布区内的一折射率直线作为分界线，让位于所述分界线每一侧的若干相邻折射率直线为一组形成多个方形区域；每个方形区域内的同一折射率直线上各点的折射率均相同，随着折射率直线离所述分界线的距离的增大，各个折射率直线的折射率减小且减小量增大；各个方形区域内离所述分界线的距离最近的折射率直线的折射率均相等、离所述分界线的距离最远的折射率直线的折射率均相等。优选地，以每个折射率分布区的所述分界线为χ轴、所述分界线上的一点为原点 0、垂直于X轴而平行于相应的折射率分布区并通过原点0的直线为y轴建立直角坐标系 Ο-xy，则坐标为y的折射率直线的折射率
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，每个超材料片层上正对每个振子的区域形成一个折射率分布区，每个折射率分布区内形成多个相互平行的折射率直线；以每个折射率分布区内的一折射率直线作为分界线，让位于所述分界线每一侧的若干相邻折射率直线为一组形成多个方形区域；每个方形区域内的同一折射率直线上各点的折射率均相同，随着折射率直线离所述分界线的距离的增大，各个折射率直线的折射率减小且减小量增大；各个方形区域内离所述分界线的距离最近的折射率直线的折射率均相等、离所述分界线的距离最远的折射率直线的折射率均相等。
2.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，以每个折射率分布区的所述分界线为χ轴、所述分界线上的一点为原点0、垂直于χ轴而平行于相应的折射率分布区并通过原点0的直线为y轴建立直角坐标系Ο-xy，则坐标为y的折射率直线的折射率 式中，1为振子到所述折射率分布区的距离；λ为入射电磁波的波长；d为所述折射率分布区24的厚度，d = λ ，nfflax和Iimin分别表示所述折射率分布区内的最大折射率和max min最小折射率^ = floor^1-^^)，k表示所述方形区域由χ轴向距离更远的方向变化的序号，floor是向下取整函数。
3.根据权利要求2所述的基站天线，其特征在于，以经过原点0且垂直于xoy坐标面的直线为ζ轴，从而建立直角坐标系Ο-xyz，所述超材料模块包括多个沿ζ轴叠加的超材料片层，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和在相应的折射率分布区内均以χ轴为分界线而于Χ轴两侧分别形成相同的方形区域。
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相应方形区域内的折射率直线的分布规律均相同。
5.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成；在位于每个折射率分布区内的超材料单元上作多个相互平行的直线，让所述折射率分布区内的各个超材料单元分别位于这些直线上，以其中一直线为分界线而将每个折射率分布区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两侧，由位于所述分界线每一侧的若干相邻直线上的超材料单元为一组形成多个方形区域；每个折射率分布区内的各个超材料单元上附着有拓扑形状相同的人工微结构，让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的同一直线的各个超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸均相同，随着直线离所述分界线的距离的增大，位于各个直线的超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸减小，而每个折射率分布区的各个方形区域内位于离所述分界线最近的直线的各个超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸均相等、位于离所述分界线最远的直线的各个超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸均相等。
6.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成；在位于每个折射率分布区内的超材料单元上作多个相互平行的直线，让所述折射率分布区内的各个超材料单元分别位于这些直线上，以其中一直线为分界线而将每个折射率分布区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两侧，由位于所述分界线每一侧的若干相邻直线上的超材料单元为一组形成多个方形区域；每个折射率分布区内的各个超材料单元上均形成深度相同的圆形小孔，让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的同一直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径均相同，随着直线离所述分界线的距离的增大，位于各个直线的超材料单元上形成的所述小孔的直径增大，而每个折射率分布区的各个方形区域内位于离所述分界线最近的直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径均相等、位于离所述分界线最远的直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径均相寸。
7.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成；在位于每个折射率分布区内的超材料单元上作多个相互平行的直线，让所述折射率分布区内的各个超材料单元分别位于这些直线上，以其中一直线为分界线而将每个折射率分布区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两侧，由位于所述分界线每一侧的若干相邻直线上的超材料单元为一组形成多个方形区域；每个折射率分布区内的各个超材料单元上均形成直径相同的圆形小孔，让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的同一直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的深度均相同，随着直线离所述分界线的距离的增大，位于各个直线的超材料单元上形成的所述小孔的深度增大，而每个折射率分布区的各个方形区域内位于离所述分界线最近的直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的深度均相等、位于离所述分界线最远的直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的深度均相寸。
8.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成；在位于每个折射率分布区内的超材料单元上作多个相互平行的直线，让所述折射率分布区内的各个超材料单元分别位于这些直线上，以其中一直线为分界线而将每个折射率分布区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两侧，由位于所述分界线每一侧的若干相邻直线上的超材料单元为一组形成多个方形区域；每个折射率分布区内的各个超材料单元上均形成数量不等的直径和深度均相同的圆形小孔，让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的同一直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的数量均相同，随着直线离所述分界线的距离的增大，位于各个直线的超材料单元上形成的所述小孔的数量增多，而每个折射率分布区的各个方形区域内位于离所述分界线最近的直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的数量均相等、位于离所述分界线最远的直线的各个超材料单元上形成的所述小孔的数量均相等。
9.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述超材料模块的至少一侧设有阻抗匹配薄膜，每一阻抗匹配薄膜包括多个阻抗匹配层，每一阻抗匹配层是具有单一折射率的均勻介质，各个阻抗匹配层的折射率随着越靠近所述超材料模块由接近于或等于空气的折射率逐渐变化至接近于或等于所述超材料模块上最靠近所述阻抗匹配薄膜的超材料片层的折射率。
10.根据权利要求9所述的基站天线，其特征在于，各个阻抗匹配层的折射率 n(i) = ((Wmax+Wmm)/2) ，式中，m表示每一阻抗匹配薄膜的总层数，i表示阻抗匹配层的序号，最靠近所述超材料模块的阻抗匹配层的序号为m。
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至少一个超材料片层，每个超材料片层上正对每个振子的区域形成一个折射率分布区，每个折射率分布区内形成多个相互平行的折射率直线；以每个折射率分布区内的一折射率直线作为分界线，让位于所述分界线每一侧的若干相邻折射率直线为一组形成多个方形区域；每个方形区域内的同一折射率直线上各点的折射率均相同，随着折射率直线离所述分界线的距离的增大，各个折射率直线的折射率减小且减小量增大；各个方形区域内离所述分界线的距离最近的和离所述分界线的距离最远的折射率直线的折射率均分别相等，以提高天线的方向性和增益。
文档编号H01Q19/06GK102480046SQ201110254488
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 洪运南 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院