复合型人工介质透镜天线及制作方法技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，公开了一种复合型人工介质透镜天线，包括顺次设置的反射板、辐射源和介质透镜，所述介质透镜的靠近所述辐射源的一端为宽度逐渐降低的第一透镜体，所述介质透镜的远离所述辐射源的一端为宽度相同的第二透镜体；所述第一透镜体由表面设有第一辐射体的若干第一基板堆叠而成，所述第一辐射体的尺寸和密度由所述第一基板的中部向外周逐渐降低；所述第二透镜体由表面均匀设有第二辐射体的若干第二基板堆叠而成。该复合型人工介质透镜天线可提高某一方向的无线信号强度，在降低天线基站能耗的同时，还能降低天线的制作成本。线的制作成本。线的制作成本。

【技术实现步骤摘要】
复合型人工介质透镜天线及制作方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体的，涉及一种复合型人工介质透镜天线及制作方法。

技术介绍

[0002]随着通信系统的频率不断向高频演进，天线基站的建设覆盖面也逐渐增大。然而，传统的天线基站在工作过程中会产生较大的能耗，不符合低碳节能的现行要求，其消耗的电力成本甚至大于通信资费，导致基站的建设不可持续。龙伯透镜能够多次折射电磁波，应用于天线振子上，通过对天线振子所辐射电磁波进行偏折，可使其波束更加集中，因此可用单个辐射振子即可实现阵列天线所能形成的波束宽度，提高某一方向的无线信号强度，从而减小天线基站的能耗。
[0003]传统的龙伯透镜天线大多为球形，并且从内而外使用不同介电常数的材料，介电常数由内而外逐渐减小，满足一定的规律，从而可以获得所需的波束集中效果，以及实现高增益、低旁瓣波束的辐射效果。如今随着PCB工艺与新材料技术的成熟发展，克服了之前制造龙伯透镜的困难性与局限性，在实际应用中起到很大的推动作用。龙伯透镜的使用也变的更广泛，现如今采用等效媒质以及变换光学，提出了很多新型的龙伯透镜方案，例如圆柱型、橄榄球型等形状的龙伯透镜，极大程度的使龙伯透镜的体积和重量减小。在实际生产中由于自然界并不存在介电常数连续平滑变化的材料，因此需要采用分层技术，令每层材料的介电常数不同，多层堆叠在一起形成龙伯透镜。具体的，多采用多球壳模型、打孔技术或者发泡技术来获得介电常数的梯度变化趋势，但该些结构形式的龙伯透镜的制造难度大、成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种复合型人工介质透镜天线，可提高某一方向的无线信号强度，在降低天线基站能耗的同时，还能降低天线的制作成本。
[0005]为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种复合型人工介质透镜天线，包括：顺次设置的反射板、辐射源和介质透镜，所述介质透镜的一端为宽度向所述辐射源一侧逐渐降低的第一透镜体，所述介质透镜的另一端为宽度相同的第二透镜体；所述第一透镜体由表面设有第一辐射体的若干第一基板堆叠而成，所述第一辐射体的尺寸和分布密度由所述第一基板的中部向外周逐渐降低；所述第二透镜体由表面均匀设有第二辐射体的若干第二基板堆叠而成。
[0006]优选地，所述第一基板和第二基板的材料为泡沫胶。
[0007]优选地，所述第一辐射体为设在所述第一基板表面的矩形金属片。
[0008]优选地，所述第二辐射体包括塑胶基板或树脂基板以及设在其上的若干相互绝缘的金属丝。
[0009]优选地，所述第二辐射体为设在所述第二基板表面的矩形结构。
[0010]优选地，所述塑胶基板或树脂基板的尺寸为3mm
×
3mm。
[0011]优选地，所述第一透镜体的靠近所述辐射源的一端的截面尺寸为0.5λ
×
2.5λ；所述第一透镜体的远离所述辐射源的一端的截面尺寸为1.6λ
×
2.5λ；所述第一透镜体的厚度为1.8λ
‑
2.3λ；λ为辐射入介质透镜内的电磁波的波长。
[0012]优选地，所述第一基板和第二基板的厚度为2mm
‑
7mm。
[0013]优选地，所述辐射源与所述介质透镜间的距离为0.4λ
‑
0.6λ。
[0014]为了实现上述目的，另一方面，本专利技术提供一种复合型人工介质透镜天线的制作方法，用于制作如上所述的复合型人工介质透镜天线，其包括：
[0015]步骤S1、制作若干大小相同的第一基板，将若干第一辐射体按照由内而外尺寸和密度逐渐减小的方式印制或压制在第一基板上，再将若干第一基板堆叠在一起形成第一透镜体，之后裁切第一透镜体使其宽度由一端向另一端逐渐增加；
[0016]步骤S2、制作若干大小相同的第二基板和若干大小相同的第二辐射体，将若干第二辐射体均匀地印制或压制在第二基板上，再将若干第二基板堆叠在一起形成第二透镜体；
[0017]步骤S3、将第二透镜体与第一透镜体连接在一起，在第一透镜体的宽度较小的一端设置辐射源和反射板，所述反射板和所述基板均垂直于所述辐射源的最大辐射方向。
[0018]根据上面的描述和实践可知，本专利技术所述的复合型人工介质透镜天线采用基板与辐射体堆叠的结构形成介质透镜，并将介质透镜下端设为斗状结构，其内设置尺寸和分布密度由内而外逐渐递减的辐射体，将介质透镜的上端设为柱状结构，其内均匀设置辐射体，在介质透镜的下端设置辐射源和反射板，将辐射源所发射的电磁波汇集到介质透镜一侧，经介质透镜聚集电磁波，形成波束聚集、增益较大的电磁波。实现了增益高、端口隔离度高、极化隔离度高、副瓣低的优良辐射性能。
[0019]本专利技术中的介质透镜采用了同一种介电材料作为主体，且均为平面板而非曲面板，再在其表面印制不同排布规律的辐射体，形成介电常数变化的介质透镜，与传统的由多种介电材料和曲面结构组成的透镜天线相比，有着成本低、容易加工的突出优点。
[0020]另外本专利技术中的天线还实现了水平面半功率波束宽度和垂直面半功率波束宽度的差异，实现了椭圆形波束辐射，相比于传统的圆形波束辐射，椭圆波束辐射能在保持高增益的前提下实现宽波束面覆盖，能够应用于特定场景以及实现波束扫描、波束偏移、波束宽覆盖等需求。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一个实施例中涉及的复合型人工介质透镜天线的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术的一个实施例中涉及的介质透镜的分解示意图。
[0023]图3为本专利技术的一个实施例中涉及的第一基板的结构示意图。
[0024]图4为本专利技术的一个实施例中涉及的第二基板的局部结构放大图。
[0025]图5为本专利技术的一个实施例中涉及的复合型人工介质透镜天线在中心工作频点2200MHz下的E面辐射模式图。
[0026]图6为本专利技术的一个实施例中涉及的复合型人工介质透镜天线在中心工作频点
2200MHz下的H面辐射模式图。
[0027]图中的附图标记为：
[0028]1、辐射源；2、反射板；3、介质透镜；4、第一透镜体；5、第二透镜体；6、第一辐射体；7、第二辐射体。
具体实施方式
[0029]现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0030]此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。需要说明的是，本公开中，用语“包括”、“配置有”、“设置于”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型人工介质透镜天线，其特征在于，包括顺次设置的反射板、辐射源和介质透镜，所述介质透镜的一端为宽度向所述辐射源一侧逐渐降低的第一透镜体，所述介质透镜的另一端为宽度相同的第二透镜体；所述第一透镜体由表面设有第一辐射体的若干第一基板堆叠而成，所述第一辐射体的尺寸和分布密度由所述第一基板的中部向外周逐渐降低；所述第二透镜体由表面均匀设有第二辐射体的若干第二基板堆叠而成。2.如权利要求1所述的复合型人工介质透镜天线，其特征在于，所述第一基板和第二基板的材料为泡沫胶。3.如权利要求2所述的复合型人工介质透镜天线，其特征在于，所述第一辐射体为设在所述第一基板表面的矩形金属片。4.如权利要求1所述的复合型人工介质透镜天线，其特征在于，所述第二辐射体包括塑胶基板或树脂基板以及设在其上的若干相互绝缘的金属丝。5.如权利要求4所述的复合型人工介质透镜天线，其特征在于，所述第二辐射体为设在所述第二基板表面的矩形结构。6.如权利要求4所述的复合型人工介质透镜天线，其特征在于，所述塑胶基板或树脂基板的尺寸为3mm
×
3mm。7.如权利要求1所述的复合型人工介质透镜天线，其特征在于，所述第一透镜体的靠近所述辐射源的一端的截面尺寸为0.5λ
×
2.5λ；所述第一透镜体的远离...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁胜，周政东，李汉青，冯波涛，李力，李祖泰，吴树煜，
申请(专利权)人：深圳市南斗星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：