專利名稱：基于超材料天線的室外單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通信設備，尤其涉及一種基于超材料天線的室外單元。
背景技術：
微波通信技術是指直接通過空間以微波的形式在微波設備之間傳送數據，不需要鋪設光纖或是電纜等，在城市、偏遠地區或者特殊地區(例如河流等)具有明顯的工程優勢。微波技術組網方便，使用方式靈活，業務開通時間短。隨著微波技術的發展，微波設備的成本逐漸降低，因此，微波技術的使用越來越廣泛。室內單元(Indoor Unit, IDU)和室外單元(Outdoor Unit, 0DU)是兩種常見的微波設備，IDU通過中頻電纜與ODU相連，IDU通過中頻電纜對ODU進行控制，ODU —般安裝在鐵塔上，ODU設置有天線，通過天線將射頻信號發送出去。為了達到所需要的傳輸距離及所需的信號質量，現有的室外單元的天線通常是由若干天線單元組成的智能天線，而智能天線體積大及成本高，因而不能滿足電子產品體積小及低成本的發展需要。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，針對上述現有技術的不足，提出一種高增益、體積小及成本低的基于超材料天線的室外單元。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，提出一種基于超材料天線的室外單元，其包括基帶信號處理單元、上行鏈路、下行鏈路、雙工器及天線。所述天線是超材料天線，所述超材料天線包括天線本體及位于所述天線本體一側的超材料面板，所述超材料面板設置有若干層，每一層由片狀的基底和設置在所述基底上的多個人造金屬微結構組成。進一步地，所述超材料面板的等效介電常數及等效磁導率由超材料面板的中心向四周逐漸變小。進一步地，所述人造金屬微結構的尺寸從每一層的中心向周圍逐漸變小。進一步地，所述以基底的中心為圓心的相同半徑處的人造金屬微結構尺寸大小相同。進一步地，所述人造金屬微結構呈工字形。進一步地，所述基底由高分子聚合物、陶瓷、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成；所述人造金屬微結構由金屬材質制成。進一步地，所述人造金屬微結構可通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻、離子刻置于所述基底上。進一步地，所述上行鏈路包括順序電連接的上變頻器、第一混頻單元、第二混頻單元及功率放大器，所述上變頻器與所述基帶信號處理單元電連接，所述功率放大器與所述雙工器電連接。進一步地，所述下行鏈路包括順序電連接的低噪音放大器、混頻器、帶通濾波器及下變頻器，所述低噪音放大器與所述雙工器電連接，所述下變頻器與所述基帶信號處理單元電連接。進一步地，所述第二混頻單元的混頻器與所述下行鏈路的混頻器連接有本地振蕩器，所述本地振蕩器與所述功率放大器連接有控制器。綜上所述，本發明基于超材料天線的室外單元通過將現有的天線替換成本發明的超材料天線，所述超材料天線通過將超材料面板設置在天線本體的一側形成，因而輻射振子產生的大部分電磁波經由超材料面板折射并向同一方向匯聚，從而大大減少了輻射波波瓣的寬度，使射頻天線的增益得以顯著提高，大大增強了射頻天線的信號強度，因而可應用在各種惡劣的環境；此外，其體積小，成本低。
圖1是本發明基于超材料天線的室外單元的原理框圖。圖2是圖1所示本發明路測天線的結構示意圖。圖3是圖2所示本發明超材料面板的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步的描述:超材料(人工電磁材料)是指將金屬片鏤刻成特定形狀的拓撲金屬微結構，并將所述特定形狀的拓撲金屬微結構設置于一定介電常數和磁導率基材上而加工制造的等效特種電磁材料，其性能參數主要取決于其亞波長的特定形狀的拓撲金屬微結構。在諧振頻段，人工電磁材料通常體現出高度的色散特性，換言之，天線的阻抗、容感性、等效的介電常數和磁導率隨著頻率會發生劇烈的變化。因而可采用人工電磁材料技術對天線的基本特性進行改造，使得金屬結構與其依附的介質基板等效地組成了一個高度色散的特種電磁材料，從而實現輻射特性豐富的新型天線。請參閱圖1，本發明基于超材料天線的室外單元包括基帶信號處理單元11、上行鏈路12、下行鏈路13、雙工器14及天線15。所述上行鏈路12包括順序電連接的上變頻器121、第一混頻單元122、第二混頻單元123及功率放大器124，所述上變頻器121與所述基帶信號處理單元11電連接，所述功率放大器124與所述雙工器14電連接。所述下行鏈路13包括順序電連接的低噪音放大器131、混頻器132、帶通濾波器133及下變頻器134，所述低噪音放大器131與所述雙工器14電連接，所述下變頻器134與所述基帶信號處理單元11電連接。所述第二混頻單元123的混頻器與所述下行鏈路13的混頻器132連接有本地振蕩器16，所述本地振蕩器16與所述功率放大器124連接有控制器17，通過所述控制器17可便于對所述本地振蕩器16的輸出頻率及所述功率放大器124的增益的控制。請參閱圖1至圖3，所述射頻天線15設置有天線本體151及位于所述天線本體151前端一側的超材料面板152，所述天線本體151設置有振子1511，所述超材料面板152位于所述振子1511的一側。所述超材料面板152設置有若干層，每一層由片狀的基底153和設置在所述基底153上的多個人造金屬微結構154組成。所述基底153由高分子聚合物、陶瓷、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。所述人造結構由金、銀、銅等金屬材質制成。由超材料技術可知，在基材選定的情況下，通過調整人造金屬微結構154的圖案、尺寸及其在基材上的空間分布，可以調整超材料上各處的等效介電常數及等效磁導率，進而改變超材料各處的等效折射率。當人造金屬微結構154采用相同的幾何形狀時，某處人造金屬微結構154的尺寸越大，則該處的等效介電常數及等效磁導率越大，折射率也越大。在本實施例中，采用的人造金屬微結構154的圖案呈工字形，基底153上工字形的人造金屬微結構154的尺寸從中心向周圍逐漸變小,在基底153中心處,工字形的人造金屬微結構154的尺寸最大，并且在距離中心相同半徑處的工字形人造金屬微結構154的尺寸相同，因此基底153的等效介電常數及等效磁導率由中間向四周逐漸變小，中間的等效介電常數及等效磁導率最大，因而基底153的折射率從中間向四周逐漸變小，中間部分的折射率最大。通過在天線本體151前端一側添加所述超材料面板152，從而將輻射振子產生的大部分電磁波經由超材料面板152折射并向同一方向匯聚，從而大大減少了輻射波波瓣的寬度，使射頻天線15的增益得以顯著提高，大大增強了射頻天線15的信號強度，因而可應用在各種惡劣的環境。此外，本發明將電路高度集成，構成小型模塊化設備，并利用微波波導口直接與天線15的波導口連接，使二端口實現完全匹配，用波導口代替同軸饋線接口，縮短了天線本體151到雙工器之間的距離，還實現了最大增益化，同時還提高了設備非線性指標，便于安裝、調試及維護。綜上所述，本發明基于超材料天線的室外單元通過將現有的天線替換成本發明的超材料天線，所述超材料天線通過將超材料面板設置在天線本體的一側形成，因而輻射振子產生的大部分電磁波經由超材料面板折射并向同一方向匯聚，從而大大減少了輻射波波瓣的寬度，使射頻天線的增益得以顯著提高，大大增強了射頻天線的信號強度，因而可應用在各種惡劣的環境；此外，其體積小，成本低。上面結合附圖對本發明的較佳實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于超材料天線的室外單元，其包括基帶信號處理單元、上行鏈路、下行鏈路、雙工器及天線，其特征在于:所述天線是超材料天線，所述超材料天線包括天線本體及位于所述天線本體一側的超材料面板，所述超材料面板設置有若干層，每一層由片狀的基底和設置在所述基底上的多個人造金屬微結構組成。
2.根據權利要求1所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述超材料面板的等效介電常數及等效磁導率由超材料面板的中心向四周逐漸變小。
3.根據權利要求1或2所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述人造金屬微結構的尺寸從每一層的中心向周圍逐漸變小。
4.根據權利要求3所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述以基底的中心為圓心的相同半徑處的人造金屬微結構尺寸大小相同。
5.根據權利要求4所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述人造金屬微結構呈工字形。
6.根據權利要求5所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述基底由高分子聚合物、陶瓷、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成；所述人造金屬微結構由金屬材質制成。
7.根據權利要求6所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述人造金屬微結構可通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻、離子刻置于所述基底上。
8.根據權利要求1或2所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述上行鏈路包括順序電連接的上變頻器、第一混頻單元、第二混頻單元及功率放大器，所述上變頻器與所述基帶信號處理單元電連接，所述功率放大器與所述雙工器電連接。
9.根據權利要求8所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述下行鏈路包括順序電連接的低噪音放大器、混頻器、帶通濾波器及下變頻器，所述低噪音放大器與所述雙工器電連接，所述下變頻器與所述基帶信號處理單元電連接。
10.根據權利要求9所述的基于超材料天線的室外單元，其特征在于:所述第二混頻單元的混頻器與所述下行鏈路的混頻器連接有本地振蕩器，所述本地振蕩器與所述功率放大器連接有控制器。
全文摘要
本發明涉及一種基于超材料天線的室外單元，其包括基帶信號處理單元、上行鏈路、下行鏈路、雙工器及天線。所述天線是超材料天線，所述超材料天線包括天線本體及位于所述天線本體一側的超材料面板，所述超材料面板設置有若干層，每一層由片狀的基底和設置在所述基底上的多個人造金屬微結構組成。本發明通過將現有的天線替換成本發明的超材料天線，所述超材料天線通過將超材料面板設置在天線本體的一側形成，因而輻射振子產生的大部分電磁波經由超材料面板折射并向同一方向匯聚，從而大大減少了輻射波波瓣的寬度，使射頻天線的增益得以顯著提高，大大增強了射頻天線的信號強度，因而可應用在各種惡劣的環境；此外，其體積小，成本低。
文檔編號H01Q15/02GK103094700SQ20111033107
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者劉若鵬, 尹武, 李蔚 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創新技術有限公司