[发明专利]介质透镜以及劈裂天线

说明书

提供了一种介质透镜，介质透镜为横截面轮廓为准椭圆的柱状透镜或椭球状透镜；该介质透镜由多个单元体堆砌而成。单元体在介质透镜中的介电常数分布使得沿准椭圆的短轴方向的非平面波经介质透镜变为平面波。介质透镜的单元体采用挤出、注塑、模压、CNC加工或3D打印工艺技术进行制备，并且单元体的组装方式可以采用胶接、焊接、结构卡接或由3D打印直接打印连接。该介质透镜应用于劈裂天线时，能够提高通信系统的系统容量。并且与传统圆柱状龙伯透镜天线相比，达到劈裂天线降低透镜厚度的目的。

技术领域

本发明实施例涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种介质透镜以及劈裂天线。

背景技术

通讯行业所使用的传统天线，如图1所示，通常由三个主要部分组成：(1)天线罩；(2)馈电网络、反射板和振子阵列；(3)围框和模块(有源)。随着用户量的大幅度地增长，目前的网络正面临着系统容量紧张的问题。

劈裂天线技术致力于提高移动通信系统的系统容量，提高系统的通信质量，是一种具有良好的应用前景的技术方案。一种可行的方案是在劈裂天线中设置电磁透镜从而提高系统容量，如何设计电磁透镜成为技术瓶颈。

发明内容

本发明实施例提供一种介质透镜，能够用于劈裂天线，以提高通信系统的系统容量。

第一方面，提供了一种介质透镜，所述介质透镜为柱状透镜，所述柱状透镜的横截面轮廓为准椭圆，所述柱状透镜由多个单元体堆砌而成，所述多个柱状单元体在所述介质透镜中的介电常数分布使得沿所述准椭圆的短轴方向的非平面波经所述透镜变为平面波；其中，所述每个柱状单元体的长度等于所述柱状透镜的长度。

这样，本发明实施例中的介质透镜的横截面为准椭圆，且该使得从所述准椭圆的短轴方向的非平面波经所述介质透镜变为平面波。这样该介质透镜作为电磁透镜应用于劈裂天线时，能够提高通信系统的系统容量。并且，本发明实施例中，准椭圆的长轴方向沿着天线的宽度方向，准椭圆的短轴方向沿着天线的厚度方向，由于准椭圆的短轴小于长轴，因此在该介质透镜应用于劈裂天线时，在劈裂天线的厚度方向所增加的尺寸能够满足劈裂天线的尺寸需求。

具体地，现有技术的龙伯透镜应用与劈裂天线时，在天线的厚度和宽度的方向所增加的尺寸基本是一致的。然而，本发明实施例中的介质透镜，由于准椭圆的短轴小于长轴，能够保证天线性能的情况下，天线的厚度大大减小。也就是说，相比于现有技术中的龙伯透镜，本发明实施例中的介质透镜能够使得天线在厚度方向大大降低。

可选地，其中的介电常数分布是基于费马原理及斯奈尔定律数值拟合得出的。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该介质透镜的长度表示为L，且100mm≤L≤3500mm。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，该介质透镜的横截面的准椭圆的长轴表示为Da，短轴表示为Db，且1mm≤DbDa≤450mm。

结合第一方面或第一方面的上述任意一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述多个柱状单元体之间的连接为以下的任意一种：焊接、胶接、结构卡接，由3D打印技术打印连接。所述多个柱状单元体的制备工艺为以下的任意一种：挤出、注塑、模压、数控机床(Computer Numerical Control，CNC)加工和3D打印工艺技术。

结合第一方面或第一方面的上述任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述每个单元体为实心体。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，单元体的横截面为第一多边形。

可选地，第一多边形可以为正多边形。

可选地，第一多边形为第一圆的内接多边形，所述第一圆的直径表示为D1，其中，1mm≤D1≤450mm。