一种阵列天线制造技术

本发明专利技术涉及一种阵列天线，包括至少两个天线单元，还包括具有平移功能的超材料面板，所述超材料面板使得所述阵列天线发射的电磁波的辐射范围扩大；所述超材料面板相对设置于所述阵列天线的电磁波传播方向上。通过在阵列天线的电磁波传播方向上设置具有平移功能的超材料面板，使得阵列天线中的天线单元发射的电磁波向外平移，等效于增加了天线单元间的距离，从而扩大了阵列天线的辐射范围。既满足了应用需求又无需增加天线单元间的实际距离，即无需增加天线尺寸，适用性强，调节比较灵活。而且，对于相同的应用需求下，采用本发明专利技术的技术方案，所需的天线的尺寸和体积大大减少，实现天线的小型化，降低了天线的设计、安装、维护成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线领域，更具体地说，涉及能够调整天线单元之间的距离的阵列天线。
技术介绍
随着近年来无线宽带移动通信的快速发展，为了避免系统升级过快造成的设备闲置，同时也为了更好的应用新的技术，出现了无线通信设备的2G/3G或3G/4G的双模组合，如GSM/TD-SCDMA、TD-SCDMA/LTE。不同模式之间的切换需要使用不同的天线，从而使得移动设备的安装、设计等时间被明显拖延，成本也明显增加。以阵列天线为例，阵列天线是由两个或两个以上天线单元按照某种规则排列并通 过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。阵列天线比单个单元天线的方向性好，所以为了获得更好的方向性，通常构造阵列天线来实现。按单元排列方式不同可将阵列天线分为线阵和面阵。最常用的线阵是各单元的中心依次等距排列在一条直线上的直线阵。多个直线阵在某一平面上按一定间隔排列就构成平面阵。图I为平面阵列天线的示意图，整个平面阵列由一系列天线单元排列而成。阵列天线一经制作完成，其尺寸也即固定，无法更改。对于需要较广辐射范围的需求时，天线单元之间的距离也就需要增加，目前天线间的距离要靠机械方法调整。而天线单元之间的距离需求越大，则天线尺寸和体积越大。若阵列天线的尺寸无法满足需求时，只能通过重新制作新的阵列天线来实现，这样就会造成天线的设计、安装、维护成本的增加，适用性很差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述成本高、尺寸大、适用性差的缺陷，提供一种阵列天线。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种阵列天线，包括至少两个天线单元，还包括具有平移功能的超材料面板，所述超材料面板使得所述阵列天线发射的电磁波的辐射范围扩大；所述超材料面板相对设置于所述阵列天线的电磁波传播方向上。实施本专利技术的技术方案，具有以下有益效果通过在阵列天线的电磁波传播方向上设置具有平移功能的超材料面板，使得阵列天线中的天线单元发射的电磁波向外平移，等效于增加了天线单元间的距离，从而扩大了阵列天线的辐射范围。既满足了应用需求又无需增加天线单元间的实际距离，即无需增加天线尺寸，适用性强，调节比较灵活。而且，对于相同的应用需求下，采用本专利技术的技术方案，所需的天线的尺寸和体积大大减少，实现了天线的小型化，降低了天线的设计、安装、维护成本。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图I是平面阵列天线的示意图；图2是依据本专利技术第一实施例的阵列天线的结构示意图；图3是图2所示的超材料面板102的结构示意图；图4是图3所示的人造微结构的主视图；图5是使用图3所示的超材料面板102的阵列天线的电磁波传播示意图；图6是依据本专利技术第二实施例的阵列天线的结构示意图；图7是图6所示的超材料面板602的结构示意图；图8是图7所示的人造微结构的主视图； 图9是使用图7所示的超材料面板602的阵列天线的电磁波传播示意图；图10是依据本专利技术第三实施例的阵列天线的结构示意图；图11是图10所示的超材料面板602的结构示意图；图12是图11所示的人造微结构的主视图；图13是使用图11所示的超材料面板1002的阵列天线的电磁波传播示意图；图14是是依据本专利技术第四实施例的阵列天线的结构示意图；图15是使用图14所示的包含汇聚元件的阵列天线的电磁波传播示意图；图16是电磁波汇聚成平面波后射入超材料面板的示意图。具体实施例方式图2是依据本专利技术第一实施例的阵列天线100的示意图。阵列天线100包括多个(至少两个)天线单元101，还包括具有平移功能的超材料面板102，超材料面板102使得所述阵列天线发射的电磁波的辐射范围扩大；超材料面板102相对设置于阵列天线的电磁波传播方向d上(如图2中的箭头所示)。图2中的阵列天线100中的天线单元的结构仅为示意，其具体结构可依据需要进行设置，对此本专利技术不做限制。图2所示的超材料面板102包括至少一个超材料片层，每个片层包括片状的基材和附着在所述基材上的多个人造微结构。超材料面板102的具体结构如图3所示，这里以多个超材料片层为例，实际的超材料片层的数目可依据需求来设置)。超材料面板102由一个或多个厚度相同的超材料片层构成，这些超材料片层之间等间距排列地组装，或两两片层之间直接前、后表面相粘合地连接成一体。每个超材料片层包括前后表面平行从而成等厚片状的基材1，还包括附着在基材I前表面上或嵌在每片基材I内部的多个阵列排布的人造微结构2。这些人造微结构2均匀分布在基材I表面上。这里的均匀分布是指，任一人造微结构2与其周围几个人造微结构2之间的间隔距离，和其他人造微结构2与其周围几个人造微结构2之间的间隔距离都是相同的，换句话说，也就是每个人造微结构2所占据的基材I体积是相同的。每个人造微结构2是由细而薄的金属丝组成的，这些金属丝在基材I前表面上或基材I内部组成一定的几何形状，与所附着占据的基材I部分一起构成一个超材料单元4，这个超材料单元4具有不同于附着基材I的等效介电常数和等效磁导率，因此可对电磁场产生不同的响应。超材料片层是由多个这样的完全相同的超材料单元4无缝结合起来的，通过所有超材料单元4的共同响应，使整个超材料面板实现对电磁波的平移。要使电磁波平移，必须具备两个条件，其一是超材料面板整体对电磁波呈均质且各向异性。由于整个超材料面板是由规则排布的超材料片层组成的，片层的分布是均匀且平行的，而每个片层上的人造微结构2的分布也是均匀的，因此，只要每个人造微结构2自身的结构为各向异性，则超材料面板整体就会对电磁波呈现各向异性的特征；若人造微结构2为各向同性结构，则超材料面板整体对电磁波体现出各向同性的特征。要实现超材料面板对电磁波来说是均质的，即要求每个人造微结构2对电磁波的响应是相同的，也即每个人造微结构2对电磁波的折射率椭球5是相同的，也即每个折射率椭球5形状相同，大小相等。对于平面结构的人造微结构2，这里的各向同性，是指对于在该二维平面上以任一角度入射的任一电磁波，上述人造微结构2在该平面上的电场响应和磁场响应均相同，也即介电常数和磁导率相同；对于三维结构的人造微结构2，各向同性是指对于在三维空间的任一方向上入射的电磁波,每个上述人造微结构2在三维空间上的电场响应和磁场响应均相同。当人造微结构2为90度旋转对称结构时，人造微结构2即具有各向同性的特征。对于二维平面结构，90度旋转对称是指其在该平面上绕一垂直于该平面的旋转轴 任意旋转90度后与原结构重合；对于三维结构，如果具有两两垂直且共交点的3条旋转轴，使得该结构绕任一旋转轴旋转90度后均与原结构重合或者与原结构以一对称面对称，则该结构为90度旋转对称结构。因此，要实现各向异性，则本专利技术的人造微结构2不能为90度旋转对称结构。电磁波平移的另一必要条件是整个超材料面板的光学主轴必然不平行且不垂直于入射电磁波的传播方向。本实施例中，电磁波平行于基材I前表面地入射到超材料片层的一侧边缘，多个超材料片层沿垂直于其前表面的方向堆叠粘合，使得多个侧边缘合并构成入射电磁波的入射表面。同样，由于超材料片层均匀规则排布，每个人造微结构2也均匀排列，因此，要使整个超材料面板的光学主轴不垂直且不平行于入射电磁波传播方向，本实施例中，必须使每个超材料单元4的折射率椭球5的非寻常光光轴ne相互平行，且每个非寻常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列天线，包括至少两个天线单元，其特征在于，还包括具有平移功能的超材料面板，所述超材料面板使得所述阵列天线发射的电磁波的辐射范围扩大；所述超材料面板相对设置于所述阵列天线的电磁波传播方向上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，黄沣，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：