[发明专利]基站天线

权利要求书

1.一种基站天线，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。

2.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的基站天线，其特征在于，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。

4.根据权利要求2所述的基站天线，其特征在于，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。

5.根据权利要求2所述的基站天线，其特征在于，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。

6.根据权利要求2所述的基站天线，其特征在于，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。

7.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于，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。

8.根据权利要求7所述的基站天线，其特征在于，各个超材料片层上对应同一振子的相应圆环区域内的直径相同的折射率圆的折射率均相同。

9.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述超材料模块的两侧分别设置有阻抗匹配薄膜，每一阻抗匹配薄膜包括多个阻抗匹配层，每一阻抗匹配层是具有单一折射率的均匀介质，各个阻抗匹配层的折射率随着越靠近所述超材料模块由接近于或等于空气的折射率变化至接近于或等于所述超材料模块上最靠近所述阻抗匹配薄膜的超材料片层的折射率。

10.根据权利要求9所述的基站天线，其特征在于，每个阻抗匹配层的折射率式中，m表示阻抗匹配薄膜的总层数，i表示阻抗匹配层的序号，最靠近所述超材料模块的阻抗匹配层的序号为m。