本申请要求于 2011年 7月 29日提交中国专利局、申请号为 201110215451.3 , 发明名称为 "基站天线" 的中国专利申请的优先权， 2011年 7月 29日提交中国 专利局、 申请号为 201110215573.2, 发明名称为 "基站天线" 的中国专利申请 的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域

本发明涉及电磁通信领域， 更具体地说， 涉及一种基站天线。 背景技术

基站天线是保证移动通信终端实现无线接入的 重要设备。 随着移动通信网 络的发展， 基站的分布越来越密集， 对基站天线的方向性提出了更高的要求， 以避免相互干 4尤， 让电磁波传播的更远。

一般， 我们用半功率角来表示基站天线的方向性。 功率方向图中， 在包含 主瓣最大辐射方向的某一平面内， 把相对最大辐射方向功率通量密度下降到一 半处（或小于最大值 3dB )的两点之间的夹角称为半功率角。 场强方向图中， 在 包含主瓣最大辐射方向的某一平面内，把相对 最大辐射方向场强下降到 0.707倍 处的夹角也称为半功率角。 半功率角亦称半功率带宽。 半功率带宽包括水平面 半功率带宽和垂直面半功率带宽。 而基站天线的电磁波的传播距离是由垂直面 半功率带宽决定的。 垂直面半功率带宽越小， 基站天线的增益越大， 电磁波的 传播距离就越远，反之，基站天线的增益就越 小， 电磁波的传播距离也就越近。 发明内容

本发明要解决的技术问题在于， 提供一种半功率带宽小、 方向性好的基站 天线。

本发明提供一种基站天线， 包括具有多个呈阵列排布的振子的天线模块及 对应这些振子设置的超材料模块， 所述超材料模块包括至少一个超材料片层， 每个超材料片层正对每一振子的区域形成一折 射率分布区， 每个折射率分布区 内以正对相应振子的中心的位置为圓心形成多 个折射率圓， 若干同心的折射率 圓形成一个圓环区域， 以每个折射率分布区内正对相应振子的中心的 位置为原 点， 以垂直于所述超材料片层的直线为 x轴、平行于所述超材料片层的直线为 y 轴建立直角坐标系， 则每一折射率圓的折射率如下式： 式中， Z为振子到超材料片层的距离； λ为入射电磁波的波长； d为超材料 片层

内所

分布

其中， 每个折射率分布区内的各个圓环区域的最小半 径和最大半径折射率 圓的折射率均分别相等。

其中， 所述超材料模块包括多个沿 X轴叠加的超材料片层， 各个超材料片 层上对应同一振子形成相同的折射率分布区。

其中， 各个超材料片层上对应同一振子的折射率分布 区内形成相同的圓环 区域。

其中， 各个超材料片层上对应同一振子的相应圓环区 域内的半径相同的折 射率圓的折射率均相同。

其中， 所述超材料模块的两侧分别设置有阻抗匹配薄 膜， 每一阻抗匹配薄 膜包括多个阻抗匹配层， 每一阻抗匹配层是具有单一折射率的均勾介质 ， 各个 阻抗匹配层的折射率沿靠近所述超材料模块的 方向， 由接近于或等于空气的折 射率变化至接近于或等于所述超材料模块上最 靠近所述阻抗匹配薄膜的超材料 片层的折射率。 ，

其中， 每个阻抗匹配层的折射率 n(i) = ((" _max + " _mm )/ ² )^ 式中， m表示阻抗匹 配薄膜的总层数， i表示阻抗匹配层的序号， 最靠近所述超材料模块的阻抗匹配 层的序号为 m。

其中， 每个超材料片层由多个超材料单元排列而成， 各个超材料单元上附 着有拓朴形状相同的人工微结构， 让所述人工微结构排布于位于每个折射率分 布区内以正对每一振子的中心的位置为圓心的 多个同心圓的超材料单元上， 由 位于若干同心圓的超材料单元形成一个所述圓 环区域， 排布于每个圓环区域内 的同一同心圓的各个超材料单元上的人工微结 构的几何尺寸均相同， 排布于各 个同心圓的超材料单元上的人工微结构的几何 尺寸沿远离所述圓心的方向减小; 各个圓环区域内最小半径和最大半径同心圓的 各个超材料单元上的人工微结构 的几何尺寸均分别相等。

其中， 各个超材料片层上的对应同一振子的多个圓环 区域内的半径相同的 同心圓的超材料单元上排布几何尺寸均相同的 人工微结构。

其中， 所述人工微结构是平面的金属走线结构。

其中， 所述超材料单元的几何尺寸小于入射电磁波的 波长的五分之一。 其中， 所述超材料单元的几何尺寸等于入射电磁波的 波长的十分之一。 其中， 所述人工微结构为铜线或银线制成。

其中， 所述人工微结构通过蚀刻、 电镀、 钻刻、 光刻、 电子刻和离子刻中 的任意一种工艺制成。

其中， 所述人工微结构呈雪花状。

其中， 每个折射率分布区， 位于各个同心圓的超材料单元上排布的所述人 工微结构的几何尺寸沿远离所述极点的方向等 比例减小。

其中， 每个超材料片层由多个超材料单元排列而成， 以每个折射率分布区 内正对相应振子的中心的位置所在的超材料单 元为圓心形成多个同心圓， 让所 述折射率分布区内的各个超材料单元分别位于 这些同心圓上， 由位于若干同心 圓的超材料单元形成一个所述圓环区域； 每个超材料单元上形成有小孔。

其中， 每个超材料单元上形成一个所述小孔， 各个超材料单元上的小孔是 长度相等的圓孔并填充有空气； 排布于每个折射率分布区内的各个圓环区域内 的同一同心圓的各个超材料单元上的小孔的直 径相同， 排布于各个同心圓的超 材料单元上的小孔的直径沿远离所述圓心的方 向增大， 而各个圓环区域内最小 直径和最大直径同心圓的各个超材料单元上的 小孔的直径均分别相等。

其中， 每个超材料单元上形成一个所述小孔， 各个超材料单元上的小孔是 直径相等的圓孔并填充有空气； 排布于每个折射率分布区内的各个圓环区域内 的同一同心圓的各个超材料单元上的小孔的长 度相同， 排布于各个同心圓的超 材料单元上的小孔的长度沿远离所述圓心的方 向增大， 而各个圓环区域内最小 直径和最大直径同心圓的各个超材料单元上的 小孔的长度均分别相等。

其中， 每个超材料单元上形成一个以上所述小孔， 各个超材料单元上的小 孔是几何尺寸相同的圓孔并填充有空气； 排布于每个折射率分布区内的各个圓 环区域内的同一同心圓的各个超材料单元上的 小孔的数量相同， 排布于各个同 心圓的超材料单元上的 d、孔的数量沿远离所述圓心的方向增多， 而各个圓环区 域内最小直径和最大直径同心圓的各个超材料 单元上的小孔的数量均分别相等。 本发明的基站天线具有以下有益效果： 通过在所述超材料片层上形成多个 具有满足上述公式的折射率的折射率圓， 且折射率呈分段式分布， 使由振子发 射出的电磁波穿过所述超材料模块时可控制电 磁波的传播路径， 减小了基站天 线的半功率带宽， 提高了其方向性和增益， 让电磁波传播的更远。

另外， 通过在所述超材料片层上形成多个小孔， 并利用所述小孔的排布于 对应每一振子的折射率分布区内形成多个具有 满足上述公式的折射率的折射率 圓， 且折射率呈分段式分布， 使由振子发射出的电磁波穿过所述超材料模块 时 可控制电磁波的传播路径， 减小了基站天线的半功率带宽， 提高了其方向性和 增益， 让电磁波传播的更远。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案， 下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单 地介绍， 显而易见地， 下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付 出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明第一实施方式基站天线的结构示意� �；

图 2是图 1中的天线模块的正面放大图；

图 3是图 1中的超材料模块的一个超材料片层的正面放� �图；

图 4是图 3 中对应一个振子的超材料片层被分割为多个圓 环区域的正面放 大图；

图 5是对应图 4所示的多个圓环区域的一个折射率圓分布示� �图；

图 6是一个超材料片层上对应一个振子的折射率� �布区的截面放大图； 图 7是对应一个振子的折射率分布规律的金属走� �结构的排布示意图； 图 8是本发明对应一个振子的超材料片模块对电� �波的汇聚示意图； 图 9是本发明对应一个振子的超材料模块的两侧� �别覆盖上一阻抗匹配薄 膜时对电磁波的汇聚示意图；

图 10是第二实施方式中对应一个振子的折射率分� ��区内的小孔的第一排布 示意图；

图 11是第二实施方式中是对应一个振子的折射率� ��布区内的小孔的第二排 布示意图 图中各标号对应的名称为：

10基站天线、 12天线模块、 14底板、 16 振子、 20超材料模块、 22超材 料片层、 222、 422基板、 223、 423 超材料单元、 224人工微结构、 24 圓环区 域、 26、 46折射率分布区、 28金属走线结构、 424 小孔、 30 阻抗匹配薄膜、 32 阻抗匹配层 具体实施例

本发明提供一种基站天线， 通过在天线的电磁波发射或接收方向上设置一 超材料模块来使半功率带宽变小， 以提高其方向性和增益。

我们知道， 电磁波由一种均勾介质传播进入另外一种均勾 介质时会发生折 射， 这是由于两种介质的折射率不同而导致的。 而对于非均匀介质来说， 电磁 波在介质内部也会发生折射且向折射率比较大 的位置偏折。 而折射率等于 也即介质的折射率取决于其介电常数和磁导率 。

超材料是一种以人工微结构为基本单元并以特 定方式进行空间排布、 具有 特殊电磁响应的人工复合材料， 人们常利用人工微结构的拓朴形状和几何尺寸 来改变空间中各点的介电常数和磁导率， 可见， 我们可以利用人工微结构的拓 朴形状和 /或几何尺寸来调制空间各点的介电常数和磁� �率， 从而使空间各点的 折射率以某种规律变化， 以控制电磁波的传播， 并应用于具有特殊电磁响应需 求的场合。 且实验证明， 在人工微结构的拓朴形状相同的情况下， 在单位体积 上人工微结构的几何尺寸越大， 超材料空间各点的介电常数越大； 反之， 介电 常数越小。 也即， 在人工微结构的拓朴形状确定的情况下， 可以通过让超材料 空间各点的人工微结构的几何尺寸的大小满足 一定的规律来调制介电常数， 从 而对超材料空间各点的折射率进行排制而达到 改变电磁波的传播路径的目的。

如图 1和图 2所示， 为本发明第一实施方式所提供的基站天线 10, 所述基 站天线 10包括天线模块 12和超材料模块 20, 所述天线模块 12包括底板 14及 阵列排布于所述底板 14的振子 16。 图中所示为每相邻两排振子 16相互交错排 列的 4 x 9阵列， 在其他的实施例中， 可以为任何数量的振子 16以任意方式排 列， 如矩阵排布。 所述超材料模块 20包括多个沿垂直于片层表面的方向 （也即 基站天线的电磁波发射或接收方向） 叠加而成的超材料片层 22, 图中所示为 3 个超材料片层 22两两相互之间直接前、 后表面相粘接在一起的情形。 具体实施 时， 所述超材料片层 22的数目可依据需求来增减， 各个超材料片层 22也可等 间距地排列组装在一起。 由于每个超材料片层 22的折射率分布规律均相同， 故 在下面仅选取一个超材料片层 22作为示例进行说明。

如图 3所示， 每个超材料片层 22包括基板 222和附着在所述基板 222上的 多个人工微结构 224。所述基板 222可由聚四氟乙烯等高分子聚合物或陶瓷材料 制成。 所述人工微结构 224通常为金属线如铜线或者银线构成的具有一 定拓朴 形状的平面或立体结构， 并通过一定的加工工艺附着在所述基板 222上， 例如 蚀刻、 电镀、 钻刻、 光刻、 电子刻、 离子刻等。 由于所述人工微结构 224过于 微小， 在图 3中将其近似画作一个点。

一般， 从每一振子 16发射出的电磁波可近似看作为球面波， 而要远距离传 播， 需要将其转变为平面波。 也就是说， 所述超材料模块 20要将球面波形式的 电磁波汇聚并转变为平面波形式的电磁波。 故， 在所述超材料片层 22上以正对 每一振子 16的中心的位置为圓心形成多个同心的圓环区� �� 24,让每一圓环区域 24内空间各点的折射率分布满足如下规律：以� ��对每一振子 16的中心的位置为 圓心形成多个同心的折射率圓， 同一折射率圓上各点的折射率相同， 而随着折 射率圓的半径的增大， 各个折射率圓的折射率减小且减小量增大， 且各个圓环 区域 24内的最小半径和最大半径折射率圓的折射率� ��分别相等。 如此， 在所述 超材料片层 22上对应每一振子 16由这些圓环区域 24形成一折射率分布区 26, 如图 3中由虚线分隔形成的区域。

作为示例， 图 4用虚线画出四个同心圓， 其中两两相邻同心圓之间共形成 三个所述圓环区域 24。 由于最靠近所述超材料片层 22正对振子 16的中心的位 置处的同心圓的半径为零， 图中用一个点表示。 假如我们将距离相应振子 16的 中心越来越远的三个圓环区域 24分别称为第一、 第二和第三圓环区域 24, 且第 一圓环区域 24内随着折射率圓的半径的增大其折射率分别� �� n _max , n _u , ... , n _lp , n _mm ，第二圓环区域 24内随着折射率圓的半径的增大其折射率分别� �� n _max , n ₂₁ , ...， n _2m , n _min ,第三圓环区域 24内随着折射率圓的半径的增大其折射率分别� �� n _max , n ₃₁ , n _3n ,n _min , 则有如下关系式：

n _ma x > n _n > ... > n _lp > n _min ( 1 ) n > η ₂ ι > ... > n _2m > n _min ( 2 ) n _max > n ₃₁ > ... > n _3n > n _min ( 3 ) 式（1 )、 （2 )、 （3 ) 均不能同时取等号， 且 、 m n均为大于 0的自然数。 优选, =m=n„

为了直观地表示所述超材料片层 22的对应一个振子 16的折射率分布区 26 内的多个圓环区域 24的折射率分布规律， 我们以正对振子 16的中心的位置为 圓心画出多个同心圓来表示折射率圓， 用线的疏密表示折射率的大小， 线越密 折射率越大， 线越疏折射率越小， 则对应一个振子 16的折射率分布区 26内的 多个圓环区域 24的折射率分布规律如图 5所示。

此外， 我们可让所述各个超材料片层 22上对应同一振子 16形成相同的圓 环区域 24及折射率分布区 26, 且所述各个超材料片层 22上的相应圓环区域 24 内的半径相同的折射率圓的折射率均相同。

下面我们给出一种让所述各个超材料片层 22上的各个折射率分布区 26内 的折射率圓的折射率满足前述分布规律的公式 。

如图 6所示， 为一个超材料片层 22上对应一个振子 16的折射率分布区 26 的截面放大图。 我们以所述超材料片层 22上正对每一振子 16的中心的位置为 原点， 以垂直于所述超材料片层 22的直线为 X轴、 平行于所述超材料片层 22 的直线为 y轴建立直角坐标系， 则对于所述超材料片层 22上对应每一振子 16

是向下取整函数， 即直接去掉小数部分所剩的最大整数。

我们以直角坐标系的原点为圓心、 以 y为半径作一个圓即在所述折射率分 布区 26形成各点的折射率都相同的折射率圓。 由若干折射率圓形成一个所述圓 环区域 24,各个圓环区域 24内的最小半径和最大半径折射率圓的折射率� ��分别 相等。

形成所述超材料模块 20时，让所述各个超材料片层 22沿 X轴叠加在一起， 从而，所述各个超材料片层 22上对应同一振子 16形成相同的折射率分布区 26, 且所述各个超材料片层 22上对应同一振子 16的半径相同的折射率圓的折射率 均相同。

根据人工微结构对超材料的折射率的影响原理 ， 下面我们举例说明如何在 每个超材料片层 22的基板 222上附着平面的金属走线结构 28 (仅为人工微结构 224的一种类型）来形成前述所需要的折射率的 分布规律。 一般， 我们将每个金 属走线结构 28及其所附着的基板 222部分人为定义为一个超材料单元 223 , 且 每个超材料单元 223 的尺寸应小于所需响应的电磁波波长的五分之 一， 优选为 十分之一， 以使所述超材料片层 22对电磁波产生连续响应。 这样， 每个超材料 片层 22便可看作是由多个超材料单元 223阵列排布而成的。 我们知道， 所述超 材料单元 223 的尺寸一般都很微小， 可以近似看作一个点， 这样， 圓便可以看 作是由多个超材料单元 223 沿圓周堆叠而成的。 因此， 我们让具有相同拓朴形 状的所述金属走线结构 28排布于大致位于每个折射率分布区 26 内以正对每一 振子 16的中心的位置为圓心的多个同心圓的超材料� ��元 223上， 由位于若干同 心圓的超材料单元 223形成一个所述圓环区域 24 ,排布于每个圓环区域 24内的 同一同心圓的各个超材料单元 223上的金属走线结构 28的几何尺寸相同， 排布 于各个同心圓的超材料单元 223上的金属走线结构 28的几何尺寸沿远离所述圓 心的方向减小； 各个圓环区域 24内最小半径和最大半径同心圓的各个超材料� �� 元 223上的金属走线结构 28的几何尺寸均分别相等。 由于不同半径同心圓的各 个超材料单元 223上的金属走线结构 28与所述基板 222的相应部分一起表征了 不同的介电常数和磁导率， 从而在每个超材料片层 22上形成对应每一振子 16 的具有不同折射率的多个折射率圓， 且这些折射率圓的折射率呈现分段或不连 续分布， 以便形成多个折射率随折射率圓的半径增大而 减小且变化范围相同的 圓环区域 24。 如图 7所示即为对应一个振子 16的金属走线结构 28的一个排布 示意图， 且所述金属走线结构 28是等比例缩小的。 事实上， 所述金属走线结构 28的排布方式还有很多种，且我们可让构成所� ��金属走线结构 28的金属线的宽 度相等， 这样可简化制造工艺。

如图 8所示， 为球面波形式的电磁波穿过本发明对应一个振 子 16的超材料 模块 20时各个超材料片层 22对其进行汇聚并转变为平面波形式的电磁波� ��出 的示意图。 可见， 通过让所述超材料模块 20上具有一定拓朴形状及 /或几何尺寸 的金属走线结构 28按照一定的排布规律设置在各个超材料片层 22上， 得以调 制各个超材料单元 223的介电常数和磁导率， 进而在超材料片层 22上形成多个 折射率随折射率圓的半径增大而减小且变化范 围相同的圓环区域 24, 使电磁波 向特定的方向偏折， 从而让球面波形式的电磁波汇聚并转变为平面 波形式的电 磁波， 减小了基站天线的半功率带宽变小， 提高了其方向性和增益， 让电磁波 传播的更远。

此外， 由于空气与所述超材料模块 20的折射率不同， 电磁波入射和出射所 述超材料模块 20还会发生发射， 这时， 我们通常在所述超材料模块 20两侧设 置阻抗匹配薄膜来减少电磁波反射。 如图 9所示， 所述超材料模块 20对应一个 振子 16的部分两侧分别形成一阻抗匹配薄膜 30, 每一阻抗匹配薄膜 30包括多 个压制在一起的阻抗匹配层 32, 每一阻抗匹配层 32是均匀介质， 具有单一的折 射率， 各个阻抗匹配层 32具有不同的折射率， 且随着越靠近所述超材料模块 20 其折射率由接近于或等于空气的折射率变化至 接近于或等于所述超材料模块 20 的最靠近所述阻抗匹配薄膜 30的超材料片层 22的某一折射率。 各个阻抗匹配 层 32的折射率均满足以下公式：

n(i) = ((« _max + « _mm )/2r ( 5 ) 式中， m表示阻抗匹配薄膜 30的总层数， i表示阻抗匹配层 32的序号， 最 靠近所述超材料模块 20的阻抗匹配层 32的序号为111。 从式（5 )可知， 所述阻 抗匹配层 32的总层数 m与所述超材料模块 20的超材料片层 22的最大折射率 " 与最小折射率 " 有直接关系； 当 i=l时， 式（5 )表示与空气接触的阻抗匹配层 32的折射率， 其应接近于或等于空气的折射率， 可见， 只要"皿与" 确定， 就 可以确定所述阻抗匹配层 32的总层数111

所述各个阻抗匹配层 32的结构类似于所述超材料片层 22,分别包括基板和 附着在所述基板上的人工微结构， 通过调制人工微结构的几何尺寸和 /拓朴形状 来使各个阻抗匹配层 32的折射率达到所需的要求， 从而实现从空气到所述超材 料片层 22的匹配。 当然， 所述阻抗匹配薄膜 30可以是由自然界中存在的多个 具有单一折射率的材料制成的。

上述折射率分布规律及其变化量关系还可通过 所述金属走线结构 28的拓朴 形状或拓 4卜形状结合几何尺寸来实现。

请一并参阅图 10及图 11 , 为本发明第二实施方式提供的基站天线， 所述基 站天线与第一实施方式中的基站天线 100基本相同， 其不同之处在于， 为本发 明第二实施方式提供的基站天线对应所述基站 天线 100 中的人工微结构的位置 是小孔 424。所述小孔 424可根据所述基板 422的材质不同对应采用合适的工艺 形成于所述基板 422上。 例如当所述基板 422由高分子聚合物制成时， 可通过 钻床钻孔、 冲压成型或者注塑成型等工艺在所述基板 422上形成所述小孔 424, 而当所述基板 422 由陶瓷材料制成时则可通过钻床钻孔、 冲压成型或者高温烧 结等工艺在所述基板 422上形成所述小孔 424。

一般， 我们将每个小孔 424及其所在的基板 422部分人为定义为一个超材 料单元 423 (如图 10 ), 且每个超材料单元 423的尺寸应小于入射电磁波波长的 五分之一， 优选为十分之一， 以使所述超材料片层对电磁波产生连续响应。 由 此可见， 所述小孔 424非常微小， 故相当于所述图 3中的一个点。

实验证明， 当各个超材料单元 423上的小孔 424内填充的介质相同且其折 射率小于所述基材 422的折射率时， 所述小孔 424占整个超材料单元 423的体 积越大， 所述超材料单元 423的折射率越小。 所述小孔 424 占整个超材料单元 423的体积可通过在所述超材料单元 423上形成一个几何尺寸不同的小孔 424来 实现，也可以通过在所述超材料单元 423上形成多个尺寸相同的小孔 424实现。 下面——进行说明。

由前可知， 每个超材料片层可看作是由多个超材料单元 423排布而成， 而 每个超材料单元 423 的尺寸一般都很微小， 可以近似看作一个点， 这样， 圓便 可以看作是由多个超材料单元 423沿圓周堆叠而成的。 因此， 如图 10所示， 我 们在所述超材料片层上以正对每一振子的中心 的位置为圓心形成多个同心圓， 从而让各个超材料单元 423 大致位于这些同心圓上。 排布于同一同心圓的各个 超材料单元 423上的小孔 424的长度和直径均相同， 排布于各个同心圓的超材 料单元 423上的小孔 424的直径沿远离所述圓心的方向增大， 而长度不变， 并 由若干同心圓的超材料单元 423 形成一个所述圓环区域， 各个圓环区域内最小 直径和最大直径同心圓的各个超材料单元 423上的小孔 424的直径均分别相等。 由于不同直径同心圓上的小孔 424与所述基板 422的相应部分一起表征了不同 的介电常数和磁导率， 从而在每个超材料片层上形成对应每一振子的 具有不同 折射率的多个折射率圓， 且这些折射率圓的折射率呈现分段或不连续分 布， 以 便形成多个折射率随折射率圓的直径增大而减 小且变化范围相同的同心的圓环 区域， 由这些同心的圓环区域形成对应相应振子的折 射率分布区。 如图 10所示 即为对应一个振子的小孔的一个排布示意图。

在其他的实施例中， 也可以让具有相同直径的所述小孔 424排布于以正对 每一振子的中心的位置为圓心的多个同心圓上 ， 随着同心圓的直径的增大， 只 通过调整所述小孔 424 的长度来调制其介电常数和磁导率， 让不同直径的同心 圓上具有不同的折射率， 从而形成多个折射率变化范围相同的圓环区域 。

另外， 我们也可在一个超材料单元 423 内形成一个以上几何尺寸 （即直径 和长度均相等）相同的圓孔， 通过每个超材料单元 423 上开设的圓孔的多少来 调整其折射率。 如图 11所示， 所述超材料片层上对应每一振子的折射率分布 区 内的各个超材料单元 423上的小孔 424的数量分布规律是： 让所述小孔 424排 布于位于所述折射率分布区 46内以正对相应振子的中心为圓心的多个同心� ��的 超材料单元 423上， 排布于同一同心圓的各个超材料单元 423上的小孔 424的 数量相同， 排布于各个同心圓的超材料单元 423上的小孔 424的数量沿远离所 述圓心的方向增多，并由若干同心圓的超材料 单元 423形成一个所述圓环区域， 各个圓环区域内最小直径和最大直径同心圓的 各个超材料单元 423上的小孔 424 的数量均分别相等。 由于各个超材料单元 423 上形成一个以上几何尺寸相同的 圓孔， 这样能简化在所述基材 422上形成所述小孔 424的工艺。

以上的几个实施例中， 所述小孔 424 内填充的均是空气， 其折射率肯定小 于所述基板 422的折射率。 事实上， 也可在所述小孔 424内填充折射率大于所 述基板 422的折射率的介质， 此时， 所述小孔 424的变化规律与前述的规律刚 好相反。

通过在所述超材料模块的各个超材料片层上形 成具有某种排布规律的小孔 导率， 进而在所述超材料片层上形成多个具有折射率 分布不连续的折射率圓的 圓环区域， 使电磁波向特定的方向偏折， 从而让球面波形式的电磁波汇聚并转 变为平面波形式的电磁波， 减小了基站天线的半功率带宽变小， 提高了其方向 性和增益， 让电磁波传播的更远。 层所需的分段式或不连续的折射率分布。所述 小孔 424也可以是任何形状的孔。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述， 但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的， 而不是限制性的， 本 领域的普通技术人员在本发明的启示下， 在不脱离本发明宗旨和权利要求所保 护的范围情况下， 还可做出很多形式， 这些均属于本发明的保护之内。