本发明专利技术涉及一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列。该超材料天线增强装置设置于天线单元的前端并用于提高天线单元的增益，所述超材料天线增强装置包括至少一层超材料层，所述超材料层包括基板及附着于所述基板上的导电几何结构。根据本发明专利技术的技术方案，通过将超材料天线增强装置设置在天线单元的前端，该增强装置具有至少一层设有导电几何材料的超材料层，从而可以有效地提升远场增益，从而提升天线的整体性能。
【技术实现步骤摘要】
一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列。
技术介绍
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由 空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部 件。 常用的天线通常包括喇叭天线、缝隙天线、微带天线、偶极子天线和单极子天线 等。以喇叭天线为例，其固有特点是定向性强、频带宽、增益高，并且已经完善发展，通过喇 叭结构改善天线性能的可能性已经很小。为了提高喇叭天线的远场增益，现有技术主要通 过加长喇叭的开口端长度来减小喇叭张开角度，使其过渡更加平稳，幅度相位更加均匀，或 者使用非均匀介质并集成在喇叭口面前，以实现和加长喇叭张开端长度一样的作用和功 能。然而，喇叭太长不利于实际应用，而且喇叭天线的工作频段较窄、增益提升十分有限。因 此，有必要针对现有技术中存在的上述缺陷进行改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种超材料天线增强装置及天线、天线阵列，该超材料 天线增强装置可以有效地提升远场增益，从而提升天线的整体性能。 为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种超材料天线增强装置， 设置于天线单元的前端并用于提高天线单元的增益，所述超材料天线增强装置包括至少一 层超材料层，所述超材料层包括基板及附着于所述基板上的导电几何结构。 优选地，所述超材料天线增强装置包括至少两层相互间隔设置且平行于所述天线 单元的口面的第一超材料层和第二超材料层。 优选地，所述超材料层之间填充有轻质加固材料。 优选地，所述轻质加固材料为泡沫材料。 优选地，所述第一超材料层设置于远离所述天线单元的口面第一位置处，所述第 二超材料设置于所述天线单元的口面与所述第一超材料层之间的第二位置处。 优选地，所述第一超材料层包括第一基板及附着于第一基板上的第一导电几何结 构。 优选地，所述超材料天线增强装置还包括第三超材料层，设置于所述天线单元口 面与所述第二超材料层之间的第三位置处，所述第三超材料层包括第三基板及附着于第三 基板上的第二导电几何结构。 优选地，所述第一、第二导电几何结构是由导电材料制成的具有几何图形的平面 或立体结构。 优选地，所述第一导电几何结构在所述第一基板上周期性排列，所述第二导电几 何结构在所述第三基板上周期性排列 优选地，所述第二超材料层包括第二基板，所述第二基板上设置有多个通孔。 优选地，所述超材料层通过支撑结构件设置于所述天线单元的前端。 优选地，所述超材料天线增强装置还包括封装壳体，用于所述超材料天线增强装 置的封装和加固。 优选地，所述封装壳体为网格状。 优选地，所述第一导电几何结构具有垂直相交的第一主线及第二主线，所述第一 主线的两端垂直连接有两个第一支线，所述第二主线的两端垂直连接有两个第二支线，每 个所述第一支线的两端向里弯折延伸出两个第一折线，每个所述第二支线的两端向里弯折 延伸出两个第二折线。 优选地，所述第一主线及第二主线的长度相同且相互垂直平分，所述两个第一支 线的长度相同，所述第一主线的两端分别连接在两个所述第一支线的中点上，所述两个第 二支线的长度相同，所述第二主线的两端分别连接在两个所述第二支线的中点上，所述第 一支线与第二支线的长度相同。 优选地，所述两个第一折线的长度相同，两个第二折线的长度相同，所述第一折线 与第二折线的长度相同。 优选地，所述第一折线连接所述第一支线与第一主线，所述第二折线连接所述第 二支线与第二主线。 优选地，所述第一折线与第一支线之间的夹角等于所述第二折线与第二支线之间 的夹角，且均小于45度。 优选地，所述第二导电几何结构为X形结构。 优选地，所述天线单元为喇叭天线、缝隙天线、微带天线、偶极子天线、单极子天 线。 根据本专利技术的第二个方面，提供了一种天线，包括天线单元，以及设置在所述天线 单元的前端的如上述任一项所述的超材料天线增强装置。 根据本专利技术的第三个方面，提供了一种天线阵列，包括多个天线单元，以及分别设 置在每一天线单元前端的如上述任一项所述的超材料天线增强装置。 根据本专利技术的技术方案，通过将超材料天线增强装置设置在天线单元的前端，该 增强装置具有至少一层设有导电几何结构的超材料层，从而可以有效地提升远场增益，从 而提升天线的整体性能。 【附图说明】 说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示 意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中： 图1是本专利技术的喇叭天线的第一种结构的示意图； 图2是本专利技术的喇叭天线的第二种结构的分解示意图； 图3是图2所示喇叭天线的三层超材料层的布置示意图； 图4是本专利技术实施例一的第一导电几何结构的示意图； 图5是本专利技术实施例二的第一导电几何结构的示意图； 图6是本专利技术实施例三的第一导电几何结构的不意图； 图6a是本专利技术实施例三的第一导电几何结构的变型的结构示意图； 图7是本专利技术实施例四的第一导电几何结构的示意图； 图8是本专利技术实施例五的第一导电几何结构的不意图； 图9是本专利技术的第二超材料层的结构示意图； 图10是本专利技术的第三超材料层的结构示意图； 图11是喇叭天线在应用本专利技术增强装置前后的增益变化图。 【具体实施方式】 需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本专利技术的各个实施例中的特 征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。 为了克服现有技术中的天线的缺陷，本专利技术提供了一种超材料天线增强装置，其 设置于天线单元的前端并用于提高天线单元的增益，所述增强装置包括至少至少一层超材 料层，所述超材料层包括基板及附着于所述基板上的导电几何结构。 超材料是利用了不同介质折射率不同的原理，在介质均匀的材料上设置多个金属 微结构来改变该材料的折射率，而金属微结构的折射率则是通过控制介电常数和磁导率来 进行控制。 超材料通常是由介质基体和设置在介质基体上的多个金属微结构组成，可以提供 各种普通材料具有和不具有的材料特征。单个微结构的大小一般小于1/10个波长，其对外 加电场和/或磁场具有电响应和/或磁响应，从而具有表现出等效介电常数和/或等效磁 导率，或者等效折射率和波阻抗。金属微结构的等效介电常数和等效磁导率(或者等效折射 率和波阻抗）由微结构单元的几何尺寸参数决定，可以人为设计和控制，并且，微结构可以 具有人为设计的各向异性的电磁参数。 如图1所示，以喇叭天线为例，该喇叭天线包括喇叭200和附着于喇叭前端的增强 装置300。增强装置可以通过支撑结构件设置于所述天线单元的前端。所述增强装置可以 外设有封装壳体，用于封装和加固所述增强装置。所述壳体可以为长方体结构，其上设置了 多个第一通孔，第一通孔可以是正方形形状，即壳体构成为网格状。壳体也可以不形成为网 格状，如图2所示。 无论是图1或图2的结构，增强装置均设置于天线单元的前端，并用于提高天线单 元的增益，所述增强装置包括相互间隔设置且平行于所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超材料天线增强装置，其特征在于，设置于天线单元的前端并用于提高天线单元的增益，所述超材料天线增强装置包括至少一层超材料层，所述超材料层包括基板及附着于所述基板上的导电几何结构。
【技术特征摘要】
1. 一种超材料天线增强装置，其特征在于，设置于天线单元的前端并用于提高天线单 元的增益，所述超材料天线增强装置包括至少一层超材料层，所述超材料层包括基板及附 着于所述基板上的导电几何结构。2. 根据权利要求1所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述超材料天线增强装 置包括至少两层相互间隔设置且平行于所述天线单元的口面的第一超材料层和第二超材 料层。3. 根据权利要求2所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述超材料层之间填充 有轻质加固材料。4. 根据权利要求3所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述轻质加固材料为泡 沫材料。5. 根据权利要求2所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述第一超材料层设置 于远离所述天线单元的口面第一位置处，所述第二超材料设置于所述天线单元的口面与所 述第一超材料层之间的第二位置处。6. 根据权利要求2?5中任一项所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述第一超 材料层包括第一基板及附着于第一基板上的第一导电几何结构。7. 根据权利要求6所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述超材料天线增强装 置还包括第三超材料层，设置于所述天线单元口面与所述第二超材料层之间的第三位置 处，所述第三超材料层包括第三基板及附着于第三基板上的第二导电几何结构。8. 根据权利要求7所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述第一、第二导电几何 结构是由导电材料制成的具有几何图形的平面或立体结构。9. 根据权利要求8所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述第一导电几何结构 在所述第一基板上周期性排列，所述第二导电几何结构在所述第三基板上周期性排列。10. 根据权利要求2?9任一项所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述第二超 材料层包括第二基板，所述第二基板上设置有多个通孔。11. 根据权利要求1?10任一项所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述超材料 层通过支撑结构件设置于所述天线单元的前端。12. 根据权利要求1?10任一项所述的超材料天线增强装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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