[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，以每个超材料片层上的其中一点为圆心形成多个折射率圆，若干同心的折射率圆形成一个圆环形折射率分布区；以折射率圆的圆心为极点O、平行于所述超材料片层的任一条以所述极点O为端点的射线Oy为极轴建立极坐标系，则所述超材料片层上任一半径为y的折射率圆的折射率n(y)为：

n(y)=nmax-l2+y2-l-kλd]]>

式中，l为振子到所述超材料片层的距离；λ为电磁波的波长；d为所述超材料片层的厚度，n_max和n_min分别表示所述超材料片层上的最大折射率和最小折射率；k表示折射率圆上任一点所在的圆环形折射率分布区的序号，floor是向下取整函数。

优选地，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成，以所述极点O所在的超材料单元为圆心形成多个同心圆，让所述超材料片层的各个超材料单元分别位于这些同心圆上，由位于若干同心圆的超材料单元形成一个所述圆环形折射率分布区；每个超材料片层的各个超材料单元上附着有拓扑形状相同的人工微结构，位于每个圆环形折射率分布区内的同一同心圆的各个超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸均相同，随着同心圆的直径的增大，位于各个同心圆的超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸减小，而各个圆环形折射率分布区内位于最小直径同心圆的各个超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸均相等、位于最大直径同心圆的各个超材料单元上排布的所述人工微结构的几何尺寸均相等。

优选地，每个超材料片层由多个超材料单元排列而成，以所述极点O所在的超材料单元为圆心形成多个同心圆，让所述超材料片层的各个超材料单元分别位于这些同心圆上，由位于若干同心圆的超材料单元形成一个所述圆环形折射率分布区；每个超材料片层的各个超材料单元上均形成有深度相同的圆形小孔，位于每个圆环形折射率分布区内的同一同心圆的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径均相同，随着同心圆的直径的增大，位于各个同心圆的超材料单元上形成的所述小孔的直径增大，而各个圆环形折射率分布区内位于最小直径同心圆的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径均相等、位于最大直径同心圆的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径均相等。