CN203553363U - 天线反射板和低副瓣天线 - Google Patents
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Abstract
一种天线反射板，包括至少一个超材料片层，每一超材料片层包括基板和阵列排布在所述基板上的多个导电几何结构，所述基板具有所述导电几何结构的那一面为所述天线反射板的反射面，所述导电几何结构包括十字形结构，所述导电几何结构经配置使所述反射面形成为高阻表面且天线工作频率处于所述高阻表面的阻带。一种低副瓣天线，包括天线本体以及所述天线反射板，所述天线反射板与天线本体平行设置并间隔一定距离。采用该天线反射板的天线可以显著降低天线副瓣。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术，特别是涉及一种天线反射板和低副瓣天线。
背景技术
天线的覆盖方向图上不仅包括天线主瓣，还包括由边缘效应引起的副瓣，副瓣可能会覆盖到主瓣覆盖的前方，造成越区覆盖和干扰。传统的具有反射板的天线为了降低天线副瓣，需要反射板的锯齿边缘来降低边缘的绕射作用，而这对于反射板的加工精度要求较高，降低副瓣的效果也受到很大的限制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术加工精度要求较高、降副瓣效果不好的问题，提供一种天线反射板和具有该反射板的低副瓣天线。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种天线反射板，包括至少一个超材料片层，每一超材料片层包括基板和阵列排布在所述基板上的多个导电几何结构，所述基板具有所述导电几何结构的那一面为所述天线反射板的反射面，所述导电几何结构包括十字形结构，所述导电几何结构经配置使所述反射面形成为高阻表面且天线工作频率处于所述高阻表面的阻带。
进一步地，所述十字形结构的横向和纵向的四个端部中至少有一个端部带有一条垂直边。
进一步地，所述基板划分为多个超材料单元，其中每一超材料单元上排布有一个所述导电几何结构。
进一步地，所述十字形结构的横条和纵条的长度为0～100mm。
进一步地，所述导电几何结构为铜、铝、铁、金、银、ITO、石墨或者碳纳米管材质。
进一步地，所述导电几何结构的线宽为0.01mm～10mm。
进一步地，每一超材料单元的长度和宽度为1mm～150mm。
进一步地，所述基板为F4B、FR4、陶瓷、聚四氟乙烯、铁电、铁氧或者铁磁材料板。
一种低副瓣天线，包括天线本体以及上述的任一种天线反射板，所述天线反射板与天线本体平行设置并间隔一定距离。
进一步地，所述天线为半波偶极子天线。
进一步地，所述天线本体的长度为5mm～500mm，所述天线反射板的长度为9mm～900mm，宽度为5mm～500mm，所述天线本体与所述天线反射板的间距为2.5mm～250mm。
本实用新型采用超材料片层作为天线反射板，超材料片层具有独特的十字形导电几何结构，通过在天线反射板设置十字形导电几何结构的阵列，使天线反射板的反射面形成为高阻表面，且该高阻表面使天线的工作频率处于超材料反射板的阻带，由于天线的工作频率处于超材料反射板的阻带，能够有效抑制表面波的传播，减小天线反射板边缘的电流，降低边缘效应带来的影响，进而有效降低天线副瓣。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的单层超材料片层结构示意图；
图2为本实用新型实施例中的多层超材料片层结构示意图；
图3为本实用新型实施例中的导电几何结构排布示意图；
图4和图5为本实用新型实施例中的导电几何结构示意图；
图6为本实用新型另一实施例中的导电几何结构示意图；
图7为本实用新型实施例的半波偶极子天线结构示意图；
图8为使用本实用新型实施例的反射板和使用传统反射板的天线的副瓣对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构材料，通过导电几何结构的有序排列，可以改变空间中每点的相对介电常数和磁导率。超材料可以在一定范围内实现普通材料无法具备的折射率、阻抗以及透波性能，从而可以有效控制电磁波的传播特性。本实用新型基于导电几何结构的超材料天线反射板，通过，通过设置十字形导电几何结构的阵列，使天线反射板的反射面形成为高阻表面，且该高阻表面配置成使天线的工作频率处于超材料反射板的阻带。由于高阻表面属于谐振结构，当天线的工作频率处于高阻表面的谐振频率附近时，表面波无法在高阻表面上传播，有效抑制表面波的传播，提高电磁波辐射的方向性，减小天线反射板边缘的电流，降低边缘效应，从而降低天线的副瓣。
如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供一种天线反射板，其包括至少一个超材料片层1，每个超材料片层1包括基板10和阵列排布在基板10上的导电几何结构20。
图1是以反射板有一个超材料片层1为例进行说明。图2所示的反射板有多个超材料片层1，各个超材料片层1沿垂直于片层的方向叠加，并可通过机械连接、焊接或粘合等方式组装成一体。在实际设计时，可以采用两个基板，而导电几何结构阵列排布在其中一个基板上，另一基板覆盖导电几何结构，将导电几何结构夹设在两个基板之间，同样能够达到本实用新型的目的。例如采用3层基板，两层导电几何结构间隔排布在3层基板之间。同理，采用5层基板，3层导电几何结构间隔排布在5层基板之间。本实用新型对超材料片层的具体数量不做限制。通常，在能够满足性能的情况下，一个超材料片层就可以作为超材料反射板来使用。阵列排布的导电几何结构所在平面与电磁波的电场和磁场方向平行，与入射电磁波传播方向垂直。
如图3所示，超材料片层1中的基板10可划分为多个超材料单元，每一超材料单元上排布有一个导电几何结构20。图中所示的超材料单元的划分个数仅为示意，并不作为对本实用新型的限制。
如图3、图4和图5所示，在本实用新型的一个实施例中，每个导电几何结构包括一个十字形结构。优选地，所述十字形结构的横条和纵条c、d的长度可以为0～100mm，但小于超材料单元的长度/宽度a、b。十字形结构由具有预设线宽的金属丝构成。所述金属丝优选为铜丝。金属丝的线宽优选为0.01mm～10mm。每一超材料单元的长度a和宽度b可以为100mm～150mm。导电几何结构的上述形状及优选的线宽使反射板可以尤其好地实现高阻表面的特性，有效抑制表面波的传播，降低边缘效应带来的影响，从而有效降低天线的副瓣。
以上实施例中的数值仅为示例，在实际应用中，可以依据实际需求进行调整，本实用新型对此不作限制。
在另一种实施例中，十字形结构的横向和纵向的四个端部中至少有一个端部带有一条垂直边。例如，十字形结构纵向的两个端部各带有一条垂直边，如图6所示。
超材料片层可以由双面覆铜介质板加工而成。在本实用新型的一个实施例中，基板10由F4B或FR4复合材料制得。导电几何结构20在基板朝向天线本体的一侧通过蚀刻的方式附着在基板10上，当然导电几何结构20也可以采用电镀、钻刻、光刻、电子刻或者离子刻等方式附着在基板10上。基板10也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟乙烯、铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料制成。导电几何结构20采用铜线制成，当然也可以采用银线、ITO、石墨或者碳纳米管等导电材料制成。
本实用新型还提供一种天线，包括天线本体以及如上文所述的天线反射板，天线反射板与天线本体平行设置并间隔一定距离。天线可以是但不限于半波偶极子天线。天线本体可以是例如但不限于平板型的。优选的，天线本体的长度为5mm～500mm，天线反射板的长度为9mm～900mm，宽度为5mm～500mm，天线本体与所述天线反射板的间距为2.5mm～250mm。如图7所示，在一个具体实施例中，偶极子天线本体的长度I为5mm，反射板的长度I1为9mm，宽度I2为5mm，天线本体与天线反射板的间距为2.5mm，天线的电磁波辐射方向如图中箭头A所示。反射板不需要通过锯齿边缘来降低边缘效应，故降低了加工精度要求。如本领域技术人员能够理解，天线通常还可包括辐射源、馈电单元等，本实用新型对此不作限制。天线按用途来说可以是但不限于WLAN天线。
图8示出了使用本实用新型实施例的超材料反射板和使用传统反射板的天线在各方向的天线方向增益对比，虚线1表示使用传统反射板时的增益，实线2表示使用本实用新型超材料反射板时的增益。从对比结果可以看出，采用本实用新型实施例的超材料反射板，天线的副瓣得到了明显降低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (11)
1.一种天线反射板，其特征在于，包括至少一个超材料片层，每一超材料片层包括基板和阵列排布在所述基板上的多个导电几何结构，所述基板具有所述导电几何结构的那一面为所述天线反射板的反射面，所述导电几何结构包括十字形结构，所述导电几何结构经配置使所述反射面形成为高阻表面且天线工作频率处于所述高阻表面的阻带。
2.根据权利要求1所述的天线反射板，其特征在于，所述十字形结构的横向和纵向的四个端部中至少有一个端部带有一条垂直边。
3.根据权利要求1所述的天线反射板，其特征在于，所述基板划分为多个超材料单元，其中每一超材料单元上排布有一个所述导电几何结构。
4.根据权利要求1所述的天线反射板，其特征在于，所述十字形结构的横条和纵条的长度为0～100mm。
5.根据权利要求1所述的天线反射板，其特征在于，所述导电几何结构为铜、铝、铁、金、银、ITO、石墨或者碳纳米管材质。
6.根据权利要求1所述的天线反射板，其特征在于，所述导电几何结构的线宽为0.01mm～10mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的天线反射板，其特征在于，每一超材料单元的长度和宽度为1mm～150mm。
8.根据权利要求1至6任一项所述的天线反射板，其特征在于，所述基板为F4B、FR4、陶瓷、聚四氟乙烯、铁电、铁氧或者铁磁材料板。
9.一种低副瓣天线，其特征在于，包括天线本体以及如权利要求1～8任一项所述的天线反射板，所述天线反射板与天线本体平行设置并间隔一定距离。
10.根据权利要求9所述的低副瓣天线，其特征在于，所述天线为半波偶极子天线。
11.根据权利要求10所述的低副瓣天线，其特征在于，所述天线本体的长度为5mm～500mm，所述天线反射板的长度为9mm～900mm，宽度为5mm～500mm，所述天线本体与所述天线反射板的间距为2.5mm～250mm。
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