超材料板和輻射單元加工簡單、組裝方便的情況下,在不增加天線高度的同時使天線增益明顯提升,水平面角度壓窄。
[0041]如圖2所示,多個導電幾何結構32設置于輻射單元20的周圍。優選地,多個導電幾何結構32環繞輻射單元20分布。進一步優選地,多個導電幾何結構32組成的圖形投影在平行于基板31的同一平面內是旋轉對稱的或者軸對稱的。合理設置多個導電幾何結構的排布方式,可以使感應電磁場與原輻射場產生需要的耦合效果。
[0042]導電幾何結構32和/或輻射單元20在基板30上形成功能層。其中,各個導電幾何結構32和輻射單元20可以位于同一功能層中。或者,多個導電幾何結構32位于多個功能層中,輻射單元20設置于多個功能層中的一個或幾個功能層中。或者,多個導電幾何結構32位于至少一個功能層中,輻射單元20位于與該至少一個功能層不同的另一個功能層中。
[0043]基板31包括至少一層板體,功能層位于基板31的兩個表面和/或至少一層板體中相鄰的兩層板體之間。其中,至少一層板體可以包括介質板、泡沫板和/或蜂窩板。
[0044]例如,在本實施例中,基板31僅包括一層介質板,輻射單元20和各導電幾何結構分別設置在該介質板的相對的第一表面和第二表面上。優選地,天線100采用寬偶極子天線。位于第一表面的導電幾何結構32與位于第二表面的導電幾何結構32 —一對應設置。更優選地,位于第二表面的每個導電幾何結構32相對于與其對應的位于第一表面的導電幾何結構32在第二表面所在的平面上旋轉90°且中心對齊。而輻射單元20可以僅在第一表面和第二表面中的一個上印制,也可以在第一表面和第二表面上均印制。在介質板的雙面設置導電幾何結構的設置方式相對于在介質基板的單面設置導電幾何結構而言,有利于針對兩種正交極化電磁波的傳播。
[0045]導電幾何結構32與輻射單元20之間的耦合作用會產生特定的諧振頻率,通過導電幾何結構32的尺寸可以調整該諧振頻率,在此諧振頻率附近方向性系數會有明顯提升。而通過調整導電幾何結構32之間的間距、導電幾何結構32與輻射單元20之間的距離,也可以對諧振頻率進行微調,同時還能調整反射曲線的深度。因此,選擇合適的導電幾何結構尺寸與排布方式,可以使天線的增益有明顯提升,從而壓窄波束。
[0046]另外,輻射單元20與導電幾何結構32可以采用印制、噴涂或電鍍的方式設置于基板31上。輻射單元20與導電幾何結構32共同制作,簡化制作工序,提高制作效率。
[0047]圖2中的導電幾何結構的排布是示意性的,例如,導電幾何結構單元的大小和數量均是示意性的。
[0048]多個導電幾何結構32優選地排布為:導電幾何結構32的尺寸與排布使得其與輻射單元20耦合產生的諧振頻率略低于天線的工作頻段中指定頻段的最低頻率。本發明中的指定頻段是指設計天線時所關心的頻段。因為天線的工作頻段通常較寬,例如,天線可以在工作頻段1710MHz至2690MHZ之間起作用,而導電幾何結構起作用的頻段相對較窄,因此,在設計天線時,需針對某一頻段(或某些頻段)設計相應的導電幾何結構,例如,針對天線的工作頻段1710MHz至2690MHZ中的1710MHz至1880MHz的指定頻段進行提高性能的設計,該1710MHz至1880HHZ的頻段就是所關心的指定頻段,其中1710MHz即為指定頻段中的最低頻率。
[0049]優選地,使得多個導電幾何結構32與輻射單元20耦合產生的諧振頻率低于天線100的指定頻段的最低頻率且大于或等于該最低頻率的80% ;更優選地,使得多個導電幾何結構32與輻射單元20耦合產生的諧振頻率低于天線100的指定頻段的最低頻率且大于或等于該最低頻率的90% ;例如,可使前述諧振頻率低于天線100的指定頻段的最低頻率且大于或等于該最低頻率的92%。以上導電幾何結構的尺寸與排布方式可以使天線的方向性得到提升。
[0050]本實施例中優選地,導電幾何結構32投影在平行于基板31的同一平面內是旋轉對稱的或者軸對稱的。如圖2所示,位于基板31上的多個導電幾何結構32優選地如此排布:將多個導電幾何結構32所在的基板31的表面以多條假想直線劃分為多個矩形,其中,除輻射單元20所在位置以外的每個矩形內部對應設置一個導電幾何結構32,且每個導電幾何結構32的中心與對應的矩形的中心重合。進一步優選地,導電幾何結構32的外部輪廓位于一正方形上,正方形的每條邊與部分假想直線10平行。
[0051]如圖3所示,本實施例的導電幾何結構32包括:工字形主體321和四根支線322。工字形主體321包括一根第一主線321A和兩根第二主線321B,第一主線321A的兩端分別垂直地連接于兩根第二主線321B的中點。四根支線322均與第一主線平行并位于兩根第二主線321之間,且各支線322的端部——對應地連接于兩根第二主線321B的各個端部。
[0052]圖3所示的實施例不應構成對本發明的限制。例如,導電幾何結構32還可以為工字形,雪花形,十字形等等其它形狀。
[0053]進一步地,反射板10包括矩形底板11和位于底板11的寬度方向上相對的兩端的兩塊側板12,側板12從底板11朝向超材料板30的方向延伸。側板12相對于底板11可以是垂直的,也可以是不垂直的。
[0054]另外,天線100包括多個輻射單元20,多個輻射單元20呈矩陣排列或直線排列,反射板10還包括分隔各輻射單元20的隔板13,隔板13位于兩塊側板12之間,隔板13從底板11朝向超材料板30的方向延伸。隔板13相對于底板優選是垂直的,但也可以根據需要設置為不垂直。
[0055]在圖1和圖2所示的實施例中,只示意性地表示出了一個輻射單元20,但是天線100可以包括多個輻射單元20,各輻射單元20呈矩陣排列或直線排列。
[0056]其中,各輻射單元20可以設置于同一塊超材料板上。或者,每個輻射單元20對應一塊超材料板30,每個輻射單元20設置于對應的超材料板30上。或者,多個輻射單元20分組設置,每組輻射單元20對應設置一塊超材料板30,每組輻射單元20設置于對應的超材料板30上。
[0057]天線100還可以包括支撐裝置(未圖示),支撐裝置例如可以包括多根支撐桿,每根支撐桿的兩端分別與超材料板和反射板固定連接,從而將超材料板設置于反射板上。
[0058]另外,天線100還可以包括天線罩。反射板和超材料板及超材料板上的輻射單元均設置于天線罩內。在不設置支撐裝置的情況下,超材料板可以固定于天線罩上。
[0059]本實施例的天線中,指定頻段設定為1880至2025MHz。圖4至圖8是本發明實施例與同等條件下現有技術的不具有超材料板的天線的各參數的對比示意圖。數據表明,本發明提供的天線100,可以采用較窄的反射板實現較高的天線增益,縮窄天線波瓣寬度。從而,可以實現天線100的小型化。
[0060]圖4為本實施例的天線100與不具有超材料板的天線在1880MHz的水平方向圖仿真結果。圖5為本實施例的天線100與不具有超材料板的天線在2025MHz的水平方向圖仿真結果。圖中,虛線代表本發明實施例的遠場實際增益,實線代表現有技術的不具有超材料板的天線的遠場實際增益。由圖4和圖5可知,在1880MHz和2025MHz的條件下,本實施例的天線100的波瓣寬度比不具有超材料板的天線的波瓣寬度變窄,而天線增益增高。
[0061]圖6為本實施例的天線100與不具有超材料板的天線的反射參數曲線。其中,虛線代表本發明實施例的反射參數SI,實線代表現有技術的不具有超材料板的天線的反射參數SI。由圖6可知,在指定頻段1880至2025MHz內,天線的駐波未出現惡化。
[0062]圖7為本實施例的天線100與不具有超材料板的天線的異極化端口隔離度曲線。其中,虛線代表本發明實施例的隔離度曲線,實現代表現有技術的不具有超材料板的天線的異極化端口隔離度曲線。由圖7可知,