[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(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。