专利名称：基于超材料天线的室外单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信设备，尤其涉及一种基于超材料天线的室外单元。
背景技术：
微波通信技术是指直接通过空间以微波的形式在微波设备之间传送数据，不需要铺设光纤或是电缆等，在城市、偏远地区或者特殊地区(例如河流等)具有明显的工程优势。微波技术组网方便，使用方式灵活，业务开通时间短。随着微波技术的发展，微波设备的成本逐渐降低，因此，微波技术的使用越来越广泛。室内单元(Indoor Unit, IDU)和室外单元(Outdoor Unit, 0DU)是两种常见的微波设备，IDU通过中频电缆与ODU相连，IDU通过中频电缆对ODU进行控制，ODU —般安装在铁塔上，ODU设置有天线，通过天线将射频信号发送出去。为了达到所需要的传输距离及所需的信号质量，现有的室外单元的天线通常是由若干天线单元组成的智能天线，而智能天线体积大及成本高，因而不能满足电子产品体积小及低成本的发展需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种高增益、体积小及成本低的基于超材料天线的室外单元。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种基于超材料天线的室外单元，其包括基带信号处理单元、上行链路、下行链路、双工器及天线。所述天线是超材料天线，所述超材料天线包括天线本体及位于所述天线本体一侧的超材料面板，所述超材料面板设置有若干层，每一层由片状的基底和设置在所述基底上的多个人造金属微结构组成。进一步地，所述超材料面板的等效介电常数及等效磁导率由超材料面板的中心向四周逐渐变小。进一步地，所述人造金属微结构的尺寸从每一层的中心向周围逐渐变小。进一步地，所述以基底的中心为圆心的相同半径处的人造金属微结构尺寸大小相同。进一步地，所述人造金属微结构呈工字形。进一步地，所述基底由高分子聚合物、陶瓷、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成；所述人造金属微结构由金属材质制成。进一步地，所述人造金属微结构可通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻、离子刻置于所述基底上。进一步地，所述上行链路包括顺序电连接的上变频器、第一混频单元、第二混频单元及功率放大器，所述上变频器与所述基带信号处理单元电连接，所述功率放大器与所述双工器电连接。进一步地，所述下行链路包括顺序电连接的低噪音放大器、混频器、带通滤波器及下变频器，所述低噪音放大器与所述双工器电连接，所述下变频器与所述基带信号处理单元电连接。进一步地，所述第二混频单元的混频器与所述下行链路的混频器连接有本地振荡器，所述本地振荡器与所述功率放大器连接有控制器。综上所述，本发明基于超材料天线的室外单元通过将现有的天线替换成本发明的超材料天线，所述超材料天线通过将超材料面板设置在天线本体的一侧形成，因而辐射振子产生的大部分电磁波经由超材料面板折射并向同一方向汇聚，从而大大减少了辐射波波瓣的宽度，使射频天线的增益得以显著提高，大大增强了射频天线的信号强度，因而可应用在各种恶劣的环境；此外，其体积小，成本低。
图1是本发明基于超材料天线的室外单元的原理框图。图2是图1所示本发明路测天线的结构示意图。图3是图2所示本发明超材料面板的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述:超材料(人工电磁材料)是指将金属片镂刻成特定形状的拓扑金属微结构，并将所述特定形状的拓扑金属微结构设置于一定介电常数和磁导率基材上而加工制造的等效特种电磁材料，其性能参数主要取决于其亚波长的特定形状的拓扑金属微结构。在谐振频段，人工电磁材料通常体现出高度的色散特性，换言之，天线的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。因而可采用人工电磁材料技术对天线的基本特性进行改造，使得金属结构与其依附的介质基板等效地组成了一个高度色散的特种电磁材料，从而实现辐射特性丰富的新型天线。请参阅图1，本发明基于超材料天线的室外单元包括基带信号处理单元11、上行链路12、下行链路13、双工器14及天线15。所述上行链路12包括顺序电连接的上变频器121、第一混频单元122、第二混频单元123及功率放大器124，所述上变频器121与所述基带信号处理单元11电连接，所述功率放大器124与所述双工器14电连接。所述下行链路13包括顺序电连接的低噪音放大器131、混频器132、带通滤波器133及下变频器134，所述低噪音放大器131与所述双工器14电连接，所述下变频器134与所述基带信号处理单元11电连接。所述第二混频单元123的混频器与所述下行链路13的混频器132连接有本地振荡器16，所述本地振荡器16与所述功率放大器124连接有控制器17，通过所述控制器17可便于对所述本地振荡器16的输出频率及所述功率放大器124的增益的控制。请参阅图1至图3，所述射频天线15设置有天线本体151及位于所述天线本体151前端一侧的超材料面板152，所述天线本体151设置有振子1511，所述超材料面板152位于所述振子1511的一侧。所述超材料面板152设置有若干层，每一层由片状的基底153和设置在所述基底153上的多个人造金属微结构154组成。所述基底153由高分子聚合物、陶瓷、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。所述人造结构由金、银、铜等金属材质制成。由超材料技术可知，在基材选定的情况下，通过调整人造金属微结构154的图案、尺寸及其在基材上的空间分布，可以调整超材料上各处的等效介电常数及等效磁导率，进而改变超材料各处的等效折射率。当人造金属微结构154采用相同的几何形状时，某处人造金属微结构154的尺寸越大，则该处的等效介电常数及等效磁导率越大，折射率也越大。在本实施例中，采用的人造金属微结构154的图案呈工字形，基底153上工字形的人造金属微结构154的尺寸从中心向周围逐渐变小,在基底153中心处,工字形的人造金属微结构154的尺寸最大，并且在距离中心相同半径处的工字形人造金属微结构154的尺寸相同，因此基底153的等效介电常数及等效磁导率由中间向四周逐渐变小，中间的等效介电常数及等效磁导率最大，因而基底153的折射率从中间向四周逐渐变小，中间部分的折射率最大。通过在天线本体151前端一侧添加所述超材料面板152，从而将辐射振子产生的大部分电磁波经由超材料面板152折射并向同一方向汇聚，从而大大减少了辐射波波瓣的宽度，使射频天线15的增益得以显著提高，大大增强了射频天线15的信号强度，因而可应用在各种恶劣的环境。此外，本发明将电路高度集成，构成小型模块化设备，并利用微波波导口直接与天线15的波导口连接，使二端口实现完全匹配，用波导口代替同轴馈线接口，缩短了天线本体151到双工器之间的距离，还实现了最大增益化，同时还提高了设备非线性指标，便于安装、调试及维护。综上所述，本发明基于超材料天线的室外单元通过将现有的天线替换成本发明的超材料天线，所述超材料天线通过将超材料面板设置在天线本体的一侧形成，因而辐射振子产生的大部分电磁波经由超材料面板折射并向同一方向汇聚，从而大大减少了辐射波波瓣的宽度，使射频天线的增益得以显著提高，大大增强了射频天线的信号强度，因而可应用在各种恶劣的环境；此外，其体积小，成本低。上面结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于超材料天线的室外单元，其包括基带信号处理单元、上行链路、下行链路、双工器及天线，其特征在于:所述天线是超材料天线，所述超材料天线包括天线本体及位于所述天线本体一侧的超材料面板，所述超材料面板设置有若干层，每一层由片状的基底和设置在所述基底上的多个人造金属微结构组成。
2.根据权利要求1所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述超材料面板的等效介电常数及等效磁导率由超材料面板的中心向四周逐渐变小。
3.根据权利要求1或2所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述人造金属微结构的尺寸从每一层的中心向周围逐渐变小。
4.根据权利要求3所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述以基底的中心为圆心的相同半径处的人造金属微结构尺寸大小相同。
5.根据权利要求4所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述人造金属微结构呈工字形。
6.根据权利要求5所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述基底由高分子聚合物、陶瓷、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成；所述人造金属微结构由金属材质制成。
7.根据权利要求6所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述人造金属微结构可通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻、离子刻置于所述基底上。
8.根据权利要求1或2所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述上行链路包括顺序电连接的上变频器、第一混频单元、第二混频单元及功率放大器，所述上变频器与所述基带信号处理单元电连接，所述功率放大器与所述双工器电连接。
9.根据权利要求8所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述下行链路包括顺序电连接的低噪音放大器、混频器、带通滤波器及下变频器，所述低噪音放大器与所述双工器电连接，所述下变频器与所述基带信号处理单元电连接。
10.根据权利要求9所述的基于超材料天线的室外单元，其特征在于:所述第二混频单元的混频器与所述下行链路的混频器连接有本地振荡器，所述本地振荡器与所述功率放大器连接有控制器。
全文摘要
本发明涉及一种基于超材料天线的室外单元，其包括基带信号处理单元、上行链路、下行链路、双工器及天线。所述天线是超材料天线，所述超材料天线包括天线本体及位于所述天线本体一侧的超材料面板，所述超材料面板设置有若干层，每一层由片状的基底和设置在所述基底上的多个人造金属微结构组成。本发明通过将现有的天线替换成本发明的超材料天线，所述超材料天线通过将超材料面板设置在天线本体的一侧形成，因而辐射振子产生的大部分电磁波经由超材料面板折射并向同一方向汇聚，从而大大减少了辐射波波瓣的宽度，使射频天线的增益得以显著提高，大大增强了射频天线的信号强度，因而可应用在各种恶劣的环境；此外，其体积小，成本低。
文档编号H01Q15/02GK103094700SQ20111033107
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者刘若鹏, 尹武, 李蔚 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