[发明专利]基站天线

说明书

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，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成，每个超材料单元上形成有小孔；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，让所述小孔排布于位于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的多个同心圆的超材料单元上，以便形成以正对相应振子的中心的位置为圆心的多个同心的折射率圆，若干同心的折射率圆形成一个圆环区域；以每个折射率分布区内正对相应振子的中心的位置为原点，以垂直于所述超材料片层的直线为x轴、平行于所述超材料片层的直线为y轴建立直角坐标系，则每一折射率圆的折射率如下式：

n(y)=nmax-l2+y2-l-kλd]]>

式中，l为振子到超材料片层的距离；λ为入射电磁波的波长；d为超材料片层的厚度，n_max和n_min分别表示每个折射率分布区内的圆环区域内所能取得的折射率的最大值和最小值；k表示每个折射率分布区内的圆环区域由圆心向外扩散的序号，floor是向下取整函数。

优选地，每个折射率分布区内的各个圆环区域的最小直径和最大直径折射率圆的折射率均分别相等。

优选地，每个超材料单元上形成一个所述小孔，各个超材料单元上的小孔是长度相等的圆孔并填充有空气；排布于每个折射率分布区内的各个圆环区域内的同一同心圆的各个超材料单元上的小孔的直径相同，随着同心圆的直径的增大，排布于各个同心圆的超材料单元上的小孔的直径增大，而各个圆环区域内最小直径和最大直径同心圆的各个超材料单元上的小孔的直径均分别相等。

优选地，每个超材料单元上形成一个所述小孔，各个超材料单元上的小孔是直径相等的圆孔并填充有空气；排布于每个折射率分布区内的各个圆环区域内的同一同心圆的各个超材料单元上的小孔的长度相同，随着同心圆的直径的增大，排布于各个同心圆的超材料单元上的小孔的长度增大，而各个圆环区域内最小直径和最大直径同心圆的各个超材料单元上的小孔的长度均分别相等。

优选地，每个超材料单元上形成一个以上所述小孔，各个超材料单元上的小孔是几何尺寸相同的圆孔并填充有空气；排布于每个折射率分布区内的各个圆环区域内的同一同心圆的各个超材料单元上的小孔的数量相同，随着同心圆的直径的增大，排布于各个同心圆的超材料单元上的小孔的数量增多，而各个圆环区域内最小直径和最大直径同心圆的各个超材料单元上的小孔的数量均分别相等。

优选地，所述超材料模块包括多个沿x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。