[發(fā)明專利]一種超材料天線增強裝置及天線、天線陣列

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310390822.0
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN104425875A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/36;H01Q21/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種超材料天線增強裝置及天線、天線陣列。

背景技術(shù)

天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。

常用的天線通常包括喇叭天線、縫隙天線、微帶天線、偶極子天線和單極子天線等。以喇叭天線為例，其固有特點是定向性強、頻帶寬、增益高，并且已經(jīng)完善發(fā)展，通過喇叭結(jié)構(gòu)改善天線性能的可能性已經(jīng)很小。為了提高喇叭天線的遠場增益，現(xiàn)有技術(shù)主要通過加長喇叭的開口端長度來減小喇叭張開角度，使其過渡更加平穩(wěn)，幅度相位更加均勻，或者使用非均勻介質(zhì)并集成在喇叭口面前，以實現(xiàn)和加長喇叭張開端長度一樣的作用和功能。然而，喇叭太長不利于實際應(yīng)用，而且喇叭天線的工作頻段較窄、增益提升十分有限。因此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種超材料天線增強裝置及天線、天線陣列，該超材料天線增強裝置可以有效地提升遠場增益，從而提升天線的整體性能。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種超材料天線增強裝置，設(shè)置于天線單元的前端并用于提高天線單元的增益，所述超材料天線增強裝置包括至少一層超材料層，所述超材料層包括基板及附著于所述基板上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述超材料天線增強裝置包括至少兩層相互間隔設(shè)置且平行于所述天線單元的口面的第一超材料層和第二超材料層。

優(yōu)選地，所述超材料層之間填充有輕質(zhì)加固材料。

優(yōu)選地，所述輕質(zhì)加固材料為泡沫材料。

優(yōu)選地，所述第一超材料層設(shè)置于遠離所述天線單元的口面第一位置處，所述第二超材料設(shè)置于所述天線單元的口面與所述第一超材料層之間的第二位置處。

優(yōu)選地，所述第一超材料層包括第一基板及附著于第一基板上的第一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述超材料天線增強裝置還包括第三超材料層，設(shè)置于所述天線單元口面與所述第二超材料層之間的第三位置處，所述第三超材料層包括第三基板及附著于第三基板上的第二導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一、第二導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)電材料制成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在所述第一基板上周期性排列，所述第二導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在所述第三基板上周期性排列

優(yōu)選地，所述第二超材料層包括第二基板，所述第二基板上設(shè)置有多個通孔。

優(yōu)選地，所述超材料層通過支撐結(jié)構(gòu)件設(shè)置于所述天線單元的前端。

優(yōu)選地，所述超材料天線增強裝置還包括封裝殼體，用于所述超材料天線增強裝置的封裝和加固。

優(yōu)選地，所述封裝殼體為網(wǎng)格狀。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)具有垂直相交的第一主線及第二主線，所述第一主線的兩端垂直連接有兩個第一支線，所述第二主線的兩端垂直連接有兩個第二支線，每個所述第一支線的兩端向里彎折延伸出兩個第一折線，每個所述第二支線的兩端向里彎折延伸出兩個第二折線。

優(yōu)選地，所述第一主線及第二主線的長度相同且相互垂直平分，所述兩個第一支線的長度相同，所述第一主線的兩端分別連接在兩個所述第一支線的中點上，所述兩個第二支線的長度相同，所述第二主線的兩端分別連接在兩個所述第二支線的中點上，所述第一支線與第二支線的長度相同。

優(yōu)選地，所述兩個第一折線的長度相同，兩個第二折線的長度相同，所述第一折線與第二折線的長度相同。

優(yōu)選地，所述第一折線連接所述第一支線與第一主線，所述第二折線連接所述第二支線與第二主線。

優(yōu)選地，所述第一折線與第一支線之間的夾角等于所述第二折線與第二支線之間的夾角，且均小于45度。

優(yōu)選地，所述第二導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為X形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述天線單元為喇叭天線、縫隙天線、微帶天線、偶極子天線、單極子天線。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種天線，包括天線單元，以及設(shè)置在所述天線單元的前端的如上述任一項所述的超材料天線增強裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種天線陣列，包括多個天線單元，以及分別設(shè)置在每一天線單元前端的如上述任一項所述的超材料天線增強裝置。

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，通過將超材料天線增強裝置設(shè)置在天線單元的前端，該增強裝置具有至少一層設(shè)有導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的超材料層，從而可以有效地提升遠場增益，從而提升天線的整體性能。

附圖說明