[發明專利]超材料基站天線罩和天線系統

無效

• 申請號: 201210128163.9
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102694254A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;方小偉;王凡;張嶺
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q1/42
• 分類號: H01Q1/42;H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及天線罩，更具體地說，涉及超材料基站天線罩和天線系統。

背景技術

近年來，隨著無線通訊技術的發展，無線局域網已深入各個場所，為了以低成本、無線化的方式將各個無線網絡串聯起來，需加強骨干網絡基站的布建，通常以長距離及點對點的方式構成，因此需要高指向性、高增益天線。

一般情況下，天線系統都會設置有天線罩，天線罩的目的是保護天線系統免受風雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統工作性能比較穩定、可靠。同時減輕天線系統的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。但是天線罩是天線前面的障礙物，對天線輻射波會產生吸收和反射，改變天線的自由空間能量分布，尤其是介電常數和損耗大的材料，對天線電磁波的反射系數大，影響天線的性能，降低天線增益。

超材料，俗稱超材料，是一種新型人工合成材料，是由非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內部的多個人造微結構構成的。基板可以虛擬地劃分為矩形陣列排布的多個基板單元，每個基板單元上附著有人造微結構，從而形成一個超材料單元，整個超材料是由很多這樣的超材料單元組成的，就像晶體是由無數的晶格按照一定的排布構成的。每個超材料單元上的人造微結構可以相同或者不完全相同。人造微結構是由金屬絲組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結構，例如組成圓環形、工字形的金屬絲等。

人造微結構和基板的疊加會在空間中產生一個等效介電常數與磁導率，這兩個物理參數分別對應了材料整體的電場響應與磁場響應。超材料的電磁響應很大程度上取決于其人造微結構金屬絲的拓撲特征和超材料單元尺寸。通過對人造微結構設計不同的具體結構和形狀，可以改變整個超材料的響應特性。

目前制備天線罩的材料多采用介電常數和損耗角正切低、機械強度高的材料，如玻璃鋼、環氧樹脂、高分子聚合物等，材料的介電常數具有不可調節性。結構上多為均勻單壁結構、夾層結構和空間骨架結構等，罩壁厚度的設計需兼顧工作波長、天線罩尺寸和形狀、環境條件、所用材料在電氣和結構上的性能等因素，在保護天線免受外部環境影響的條件下大多不具備增強天線方向性和增益的功能。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述天線罩不具備增強天線方向性和增益的缺陷，提供一種超材料基站天線罩和天線系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種超材料基站天線罩，所述超材料基站天線罩罩設于天線上，包括至少一個超材料片層，每一超材料片層包括基板和陣列排布在所述基板上的多個人造微結構，每一人造微結構的尺寸相同且每兩個相鄰的人造微結構之間有間隙；

所述基板可劃分為多個超材料單元，其中每一超材料單元上排布有一個所述人造微結構；所述人造微結構包括5個尺寸相同的十字形結構，其中1個十字形結構排布在超材料單元的中心，另4個十字形結構分別排布在超材料單元的四個角上。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，所述超材料基站天線罩包括一個超材料片層，所述超材料片層還包括一基板，用于覆蓋人造微結構，人造微結構夾設在兩個基板之間。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，每一超材料單元的長和寬均為5mm，所述基板的厚度為2mm，所述人造微結構的厚度為0.018mm。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，所述十字形結構由兩條垂直平分且尺寸相同的金屬絲構成。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，所述金屬絲線寬為0.1mm，金屬絲的長度為0.3～1.1mm。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，排布在超材料單元的中心的十字形結構與排布在超材料單元的四個角上的各個十字形結構之間的垂直距離相等。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，所述十字形結構的金屬絲的長度為0.7mm。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，所述基板由F4B復合材料制得。

在本發明所述的超材料基站天線罩中，所述金屬絲通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在所述基材上。

本發明還提供一種天線系統，包括天線本體，以及如上所述的超材料基站天線罩，所述超材料基站天線罩罩設于天線本體上。