[发明专利]基站定向天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种基站定向天线。

背景技术

基站主要用于在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站天线如同整个移动通信系统的触角，在通信过程中起着举足轻重的作用。选择基站天线时关键是定向性和下倾角。下倾角是指定向天线的下倾角度，主要用于控制干扰及增强覆盖。

现有技术使天线方向图向下倾斜的方法有两种：一种是机械下倾，通过机械调整改变天线向下倾角；另一种是电调下倾，通过改变天线阵的激励系数来调整波束的倾斜角度。

在采用电倾角时，随着下倾角的增加，在主瓣方向覆盖距离明显缩短，天线方向图仍然保持原有形状，能够降低呼损、减小干扰。但对于机械下倾，随着下倾角的加大，天线主瓣方向信号强度迅速降低，当下倾角增大到一定数值时主瓣方向逐渐凹陷下去，同时旁瓣增益随之增大，这就造成旁瓣对其他方向上的同频基站的干扰。

合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例(对CDMA网络而言)，而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度。通常天线下倾角的设定有两方面侧重，即侧重于干扰抑制和侧重于加强覆盖。这两方面侧重分别对应不同的下倾角算法。一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制，而基站分布较稀疏的地区则侧重于考虑加强覆盖。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术使天线方向下倾的方法中不能同时满足抗干扰性和增强覆盖的缺陷，提供一种利用超材料将电磁波进行任意角度的偏折，实现电磁波定向传播的基站定向天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基站定向天线，包括基站天线以及安置于基站天线电磁波发射装置前方的电磁波偏折元件，所述电磁波偏折元件由至少一个超材料片层构成，每个片层包括片状的基材和附着在所述基材上的多个人造微结构，每个人造微结构为构成几何图形的丝线，所述电磁波偏折元件至少沿一个第一方向其折射率逐渐减小，而沿垂直于第一方向的第二方向、同时垂直于第一方向和第二方向的第三方向二者之中的任一方向其折射率不变或者也逐渐减小。

进一步的，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料、铁磁材料制成。

进一步的，所述基材划分为多个阵列排布的立方形基材单元，每个基材单元完全相同。

进一步的，所述电磁波偏折元件沿所述第一方向的一列基材单元上的丝线含量逐渐减小，使得折射率沿所述第一方向逐渐减小。

进一步的，每个基材单元内附着有一个人造微结构，所述人造微结构沿所述第一方向其尺寸逐渐减小。

进一步的，每个人造微结构完全相同，每个基材单元内所附着的人造微结构(3)的数量不完全相同。

进一步的，所述电磁波偏折元件包括多个超材料片层，所述多个超材料片层(1)沿垂直于所述基材表面的方向堆叠而成为一体。

进一步的，所述人造微结构为I形，或者其衍生结构。

进一步的，所述人造微结构为铜线或银线。

进一步的，所述人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材上。

实施本发明的基站定向天线，具有以下有益效果：电磁波经过超材料后出现一定角度的偏折再发射出去，有助于将信号限制在自己的覆盖范围内，并且降低对其他同频地区的干扰，天线定向性加强了本覆盖区内的信号强度，即改善了覆盖地区的场强，又增加了抗同频干扰能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基站定向天线工作原理的示意图；

图2是本发明的电磁波偏折元件的结构示意图图；

图3是图2所示实施例使电磁波传播方向偏折的示意图；

具体实施方式

基站定向天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的，它经常用在扇形小区中，因此它们也经常称为扇区天线，其辐射功率或多或少集中在一个方向。在水平方向图上表现为一定角度范嗣辐射，也就是平常所说的有方向性；在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束。定向天线在蜂窝系统中使用方向天线有两个原因：覆盖扩展及频率复用。使用方向天线可以改善蜂窝移动网中的干扰。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。