本申请要求于 2011年 8月 31日提交中国专利局、申请号为 201110254522.0、 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， 以避免相互干扰， 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， 每个超材料片层上正对每个振子的区域形成一 个折射率分布区， 每个折射率分 布区内形成多个相互平行的折射率直线； 以每个折射率分布区内的一折射率直 线为分界线而于所述分界线的两侧分别形成一 方形区域， 每个方形区域内的同 一折射率直线上各点的折射率均相同， 各个折射率直线沿远离所述分界线的方 向逐渐减小， 且减小量逐渐增大。

其中， 以每个折射率分布区的所述分界线为 X轴、 所述分界线上的一点为 原点 0、 垂直于 X轴而平行于相应的折射率分布区并通过原点 0的直线为 y轴 建立直角坐标系 O-xy, 则坐标为 y的折射率直线的折射率：

式中， Z为振子到所述折射率分布区的距离； d为所述折射率分布区的厚度， d ₌ ^5 - l)x /

n _max - n匪 ， "皿和 "皿分别表示所述折射率分布区内的最大折射� �和最小 折射率。

其中， 以经过原点 0且垂直于 xoy坐标面的直线为 z轴， 从而建立直角坐 标系 O-xyz, 所述超材料模块包括多个沿 z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和 在相应的折射率分布区内均以 X 轴为分界线而于 X轴两侧分别形成一方形区域， 对应同一振子的相应方形区域 内的折射率分布规律均相同。

其中， 每个超材料片层由多个超材料单元排列而成； 在位于每个折射率分 布区内的超材料片层上作多个相互平行的直线 ， 让所述折射率分布区内的各个 超材料单元分别位于这些直线上， 以其中一直线为分界线而将每个折射率分布 区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两 侧， 由位于所述分界线每一侧的 超材料单元形成一个方形区域； 每个折射率分布区内的各个超材料单元上附着 有拓朴形状相同的人工微结构， 让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的 同一直线的各个超材料单元上排布的所述人工 微结构的几何尺寸均相同， 随着 直线离所述分界线的距离的增大， 位于各个直线的超材料单元上排布的所述人 工微结构的几何尺寸减小。

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， 所述人工微结构为金属线构成的具有一定拓朴 形状的平面或立体结 构。

其中， 所述人工微结构为铜线制成。

其中， 所述人工微结构为银线制成。

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， 所述人工微结构是呈雪花状的平面金属微结构 。

其中， 每个超材料片层由多个超材料单元排列而成； 在位于每个折射率分 布区内的超材料片层上作多个相互平行的直线 ， 让所述折射率分布区内的各个 超材料单元分别位于这些直线上， 以其中一直线为分界线而将每个折射率分布 区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两 侧， 由位于所述分界线每一侧的 超材料单元形成一个方形区域； 每个折射率分布区内的各个超材料单元上均形 成深度相同的圓形小孔， 让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的 同一直 线的各个超材料单元上形成的所述小孔的直径 均相同， 位于各个直线的超材料 单元上形成的所述小孔的直径沿远离所述分界 线的方向逐渐增大。

其中， 每个超材料片层由多个超材料单元排列而成； 在位于每个折射率分 布区内的超材料片层上作多个相互平行的直线 ， 让所述折射率分布区内的各个 超材料单元分别位于这些直线上， 以其中一直线为分界线而将每个折射率分布 区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两 侧， 由位于所述分界线每一侧的 超材料单元形成一个方形区域； 每个折射率分布区内的各个超材料单元上均形 成直径相同的圓形小孔， 让位于每个折射率分布区的每个方形区域内的 同一直 线的各个超材料单元上形成的所述小孔的深度 均相同， 位于各个直线的超材料 单元上形成的所述小孔的深度沿远离所述分界 线的方向逐渐增大。

其中， 每个超材料片层由多个超材料单元排列而成； 在位于每个折射率分 布区内的超材料片层上作多个相互平行的直线 ， 让所述折射率分布区内的各个 超材料单元分别位于这些直线上， 以其中一直线为分界线而将每个折射率分布 区内的各个超材料单元分隔在所述分界线的两 侧， 由位于所述分界线每一侧的 超材料单元形成一个方形区域； 每个折射率分布区内的各个超材料单元上均形 成数量不等的直径和深度均相同的圓形小孔， 让位于每个折射率分布区的每个 方形区域内的同一直线的各个超材料单元上形 成的所述小孔的数量均相同， 位 于各个直线的超材料单元上形成的所述小孔的 数量沿远离所述分界线的方向逐 渐增大。

其中， 所述小孔由钻床钻孔、 沖压成型、 注塑成型和高温烧结任意一种工 艺成型。 其中， 所述小孔内填充介质。

其中， 所述小孔内填充空气。

其中， 所述超材料模块的至少一侧设有阻抗匹配薄膜 ， 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 抗匹配层的折射率随着越靠近所述超材料模块 由接近于或等于空气的折射率逐 渐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： nW ^^max + ^n V ² )™ , 式中， _m 表示每一 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。

本发明的基站天线具有以下有益效果： 通过让所述超材料片层上对应每个 振子形成多个折射率分布区， 在每个折射率分布区内形成多个相互平行的折 射 率直线， 以其中一折射率直线为分界线而将这些折射率 直线分隔在所述分界线 两侧的两个方形区域内， 在每个方形区域内， 随着折射率直线离所述分界线的 距离的增大其折射率减小且减小量增大， 使由振子发射出的电磁波穿过所述超 材料模块的超材料片层时向折射率大的方向偏 折， 从而改变了电磁波的传播路 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 例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单 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 出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明基站天线的结构示意图；

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大 图， 其中对应每 个振子形成一个折射率分布区；

图 4是图 3中对应一个振子的折射率分布区在建立直角� �标系 O-xyz时的 示意图； 图 5是图 4所示的折射率分布区内基于所建立的直角坐� �系 O-xyz而形成 的折射率直线的折射率分布示意图；

图 6是对应图 5的折射率直线的折射率分布于部分折射率分� �区内形成的 人工微结构的排布示意图；

图 7是对应图 5的折射率直线的折射率分布于部分折射率分� �区内形成的 小孔的排布示意图；

图 8是对应图 5的折射率直线的折射率分布于部分折射率分� �区内形成的 小孔的另一排布示意图；

图 9是本发明的超材料模块的两侧分别覆盖一阻� �匹配薄膜时的结构示意 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、 32 超材料片层、 222、 322基板、 223、 323 超材料单元、 224人工微结构、 24、 34折射率分布区、 26、 36 方形区域、 28、 38 直线、 324 小孔、 40 阻抗匹配 薄膜、 42 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。 一般超材料包括多个超材料片层， 每一超材料 片层由人工微结构和用于附着人工微结构的基 板构成（每个人工微结构及其所 附着的基板部分人为定义为一个超材料单元 ), 通过调节人工微结构的拓朴形状 和几何尺寸可改变基板上各点 （也即各个超材料单元， 由于每个超材料单元的 尺寸应小于入射电磁波的波长的五分之一， 优选为十分之一， 一般非常微小， 故每个超材料单元可看作一点， 下同） 的介电常数和磁导率。 因此， 我们可以 利用人工微结构的拓朴形状和 /或几何尺寸来调制基板上各点的介电常数和� �导 率， 从而使基板上各点的折射率以某种规律变化， 得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。 实验证明， 在人工微结构的拓朴形状相 同的情况下， 在单位面积上人工微结构的几何尺寸越大， 基板上各点的介电常 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， 可以通过让基板上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 其介电常数和磁导率， 当用多个这种人工微结构呈一定规律排布的超 材料片层 叠加在一起形成超材料时， 超材料空间各点的折射率也呈这种规律分布， 即可 达到改变电磁波的传播路径的目的。 另外， 我们也可在基板上开设小孔来形成 这种折射率分布规律。

如图 1和图 2所示， 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。 由于各个超材料片层 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， 所述超材料片层 22上对应每一振子 16的位置形成一折射率 分布区 24。 为了示例， 图 3中由虚线分隔形成了多个相同大小的方形区� �来表 示折射率分布区 24, 事实上， 所述超材料片层 22上对应每一振子 16的折射率 分布区 24可以为任何形状， 且各个折射率分布区 24的大小也可以不相同。 一 般， 所述超材料片层 22包括基板和附着在所述基板上的多个人工微� ��构或者是 形成在所述基板上的多个小孔， 由于所述人工微结构和小孔非常微小， 在图 3 中将其近似画作一个点。 由于所述超材料片层 22上对应每一振子 16的位置形 成的折射率分布区 24内的折射率分布规律均相同， 因此我们以下以所述超材料 片层 22上对应一个振子 16的折射率分布区 24为例进行说明。 选取所述折射率分布区 24内的一点为原点 0, 以平行于所述折射率分布区 24表面的平面为 xoy坐标面、 以经过原点 0且垂直于 xoy坐标面的直线为 z轴 建立直角坐标系 0-xyz。 在所述折射率分布区 24内以 X轴为分界线而于 X轴两 侧分别形成一个沿 y轴延伸的方形区域 26,每个方形区域 26内 y坐标相同的各 点的折射率均相同， 且 y坐标不同的各点的折射率沿远离 X轴的方向减小且减 小量逐渐增大。 具体地， 基于所述直角坐标系 O-xyz, 我们可让所述折射率分布 区 24内 y坐标相同的各点的折射率满足如下关系式：

式中， 为振子 16到所述折射率分布区 24 (即所述超材料片层 22 )表面的 距离； d为所述折射率分布区 24的厚度， _{d =} (^~ ¹ ) ^{x /} , "皿和 "mm分别表示所述 n max η πύ _η

折射率分布区 24内的最大折射率和最小折射率。

由式（1 )可知， 由于 y坐标相同的各点的折射率均相同， 可连成一条直射 率直线， 而 y坐标不同的各点的折射率不同， 从而在所述折射率分布区 24内形 成多个平行于 X轴的折射率直线， 且这些折射率直线的折射率满足前述折射率 分布规律， 而位于 X轴两侧的折射率直线分别形成一个方形区域 26。 假如我们 以所述折射率分布区 24内大致正对相应振子 16的中心的位置作为直角坐标系 O-xyz的原点 0, 则直角坐标系 O-xyz在所述折射率分布区 24上的位置如图 4 所示； 用平行于 X轴的直线表示折射率直线、 两两相邻直线之间的距离的大小 表示两相邻折射率直线的折射率的变化量， 则所述折射率分布区 24内 X轴两侧 的两个方形区域 26内的各个折射率直线的折射率分布如图 5表示。

对于要用多个超材料片层 22来形成所述超材料模块 20时， 我们让其沿 z 轴叠加在一起， 并让各个超材料片层 22上对应同一振子 16形成相同的折射率 分布区 24,且在相应的折射率分布区 24内均以 X轴为分界线而于 X轴两侧分别 形成一方形区域 26, 而相应方形区域 26内的折射率直线的分布规律均相同。

下面我们举例说明如何通过人工微结构的排布 来让每个超材料片层 22上对 应一个振子 16的折射率分布区 24内的折射率分布满足式（ 1 )。 请参考图 6, 如 前所述， 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。 一般， 我们将每个人工微结构 224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 的尺寸应小于入射电磁波的波长的五分之一， 优选为十分之一， 以使所述超材 料片层 22对入射电磁波产生连续响应。 可见， 每个超材料片层 22可看作是由 多个超材料单元 223阵列排布而成的， 且由于所述超材料单元 223非常微小， 可以近似看作一个点， 因此， 沿直线排列的多个所述超材料单元 223所形成的 阵列可看作是由点形成的直线。 故， 对于如上建立了直角坐标系 O-xyz 的对应 一个振子 16的折射率分布区 24,我们可以在其内作多个平行于 X轴的等间距的 直线 28 (图中用点划线所示；)， 而使所述折射率分布区 24内的各个超材料单元 223分别位于这些直线 26上；以其中一直线 28为分界线而将所述折射率分布区 24内的各个超材料单元 223分隔在所述分界线的两侧， 而位于所述分界线每一 侧的超材料单元 223形成一个方形区域 26。 让具有相同拓朴形状的所述人工微 结构 224附着在所述折射率分布区 24内的各个超材料单元 223上， 且在所述折 射率分布区 24的每个方形区域 26内， 位于同一直线 28的各个超材料单元 223 上排布的所述人工微结构 224的几何尺寸均相同， 位于各个直线 28的超材料单 元上排布的所述人工微结构 224 的几何尺寸沿远离所述分界线的方向减小。 这 样， 由于所述折射率分布区 24的每个方形区域 26内位于不同直线 28的各个超 材料单元 223上的所述人工微结构 224与基板 222的相应部分一起表征了不同 的介电常数和磁导率， 且随着所述超材料单元 223所在的直线 28离所述分界线 的距离的增大， 所述超材料单元 223 的介电常数减小。 如此， 即在所述折射率 分布区 24内形成对应相应振子 16的分别位于所述分界线两侧的多个折射率直 线， 而位于所述分界线每一侧的折射率直线分别形 成一个方形区域 26, 在每个 方形区域 26内形成折射率直线的折射率沿远离所述分界� ��的方向减小且减小量 逐渐增大的分布规律。 图 6所示仅为对应一个振子 16的折射率分布区 24内的 人工微结构 224在部分超材料单元 223上的一个排布示意图， 其中， 这些直线 28以 X轴为分界线对称地分布于所述折射率分布区 24内， 所述人工 结构 224 是呈雪花状的平面金属微结构且在所述两个方 形区域 26内随着直线 28离 X轴 的距离的增大是等比例缩小的。 事实上， 所述人工微结构 224 的排布方式还有 多种， 且可让构成所述人工微结构 224 的线条的宽度相等， 这样可筒化制造工 艺

另外， 我们也可通过在所述超材料片层 22的基板 222上开设小孔来形成满 足式（ 1 ) 的折射率分布规律。 如图 7所示， 所述超材料片层 32 包括基板 322 和形成在所述基板 322上的多个小孔 324。所述小孔 324可根据所述基板 322的 材质不同对应采用合适的工艺形成于所述基板 322上。 例如当所述基板 322由 高分子聚合物制成时， 可通过钻床钻孔、 沖压成型或者注塑成型等工艺在所述 基板 322上形成所述小孔 324,而当所述基板 322由陶瓷材料制成时则可通过钻 床钻孔、 沖压成型或者高温烧结等工艺在所述基板 322上形成所述小孔 324。 我 们亦将每个小孔 324及其所在的基板 322部分人为定义为一个超材料单元 323 , 且每个超材料单元 323 的尺寸应小于入射电磁波的波长的五分之一。 这样， 所 述超材料片层 32亦可看作是由多个超材料单元 323阵列排布而成的。

由实验可知， 当所述小孔 324内填充的介质是空气时， 所述小孔 324 占整 个超材料单元 323的体积越大， 所述超材料单元 323的折射率越小。 因此， 同 上， 对于建立了直角坐标系 O-xyz的对应一个振子 16的折射率分布区 34, 我们 作多个平行于 _x 轴的等间距的直线 38 (图中用点划线所示；)， 从而使所述折射率 分布区 34内的各个超材料单元 323分别位于这些直线 38上； 以其中一直线 38 为分界线而将所述折射率分布区 34内的各个超材料单元 323分隔在所述分界线 的两侧， 而位于所述分界线每一侧的超材料单元 323形成一个方形区域 36。 每 个超材料单元 323上形成一个所述小孔 324, 且在所述折射率分布区 34的每个 方形区域 36内，位于同一直线 38的各个超材料单元 323上形成的所述小孔 324 的深度和直径均相同 （即体积相同 ), 位于各个直线 38的超材料单元 323上形 成的所述小孔 324 的直径沿远离所述分界线的方向增大， 且深度不变。 以便在 所述折射率分布区 34内形成多个折射率直线， 且在所述折射率分布区 34的每 个方形区域 36内， 这些折射率直线的折射率沿远离所述分界线的 方向减小且减 小量增大。 图 7所示仅为对应一个振子 16的折射率分布区 34内的小孔 324在 部分超材料单元 323上的一个排布示意图， 其中， 这些直线 38以 X轴为分界线 对称地分布于所述折射率分布区 34内。

同理， 我们也可让具有相同直径的所述小孔 324排布于这些直线 38上， 在 每个方形区域 36内随着直线 38离 X轴的距离的增大， 通过增大所述小孔 324 的深度来形成满足式（1 ) 的折射率分布规律， 从而在对应每一振子 16 的折射 率分布区 34内于 x轴的两侧各形成一个折射率分布规律相同的� �形区域 36。而 且， 所述小孔 324 占整个超材料单元 323的体积不仅可通过在所述超材料单元 323上形成一个几何尺寸不同的所述小孔 324来实现，还可通过在所述超材料单 元 323上形成数量不等而几何尺寸相同或不相同的 所述小孔 324来实现，如图 8 所示。

要由多个超材料片层 22或 32形成所述超材料模块 20时， 让各个超材料片 层 22或 32沿 z轴叠加在一起， 并让各个超材料片层 22或 32上对应同一振子 16的折射率分布区 24或 34内的人工微结构 244或小孔 324的排布规律均相同， 从而使各个所述超材料片层 22或 32上对应同一振子 16的折射率分布区 24或 34内形成相同的折射率分布规律。

由上可知， 通过在所述超材料模块 20的各个超材料片层 22或 32上对应每 个振子 16的位置设置具有一定拓朴形状及 /或几何尺寸的人工微结构 224或小孔 324并让其按照一定的规律排布， 且各个超材料片层 22或 32上对应同一振子 16的位置排布的人工微结构 224或小孔 324具有相同的排布规律， 即可得以调 制各个超材料单元 223或 323的介电常数和磁导率， 从而在各个超材料片层 22 或 32上对应每个振子 16的位置形成满足式（ 1 )的折射率分布规律， 也即对应 每个振子 16的折射率分布区 24或 34于同一 X轴两侧分别形成一个折射率随折 射率直线离 X轴的距离的增大而按相同规律减小的方形区� � 26或 36,使电磁波 向特定的方向偏折， 即可减小基站天线的半功率带宽变小， 提高其方向性和增 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时还会发生反射， 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 40, 每一阻抗匹配薄膜 40包括 多个压制在一起的阻抗匹配层 42,每一阻抗匹配层 42是均匀介质， 具有单一的 折射率， 各个阻抗匹配层 42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逐渐� ��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 40的超材料片层 22或 32的折射率。 各个 阻抗匹配层 42的折射率均满足以下公式：

( 2 ) 式中， m表示所述超材料模块 20—侧的阻抗匹配薄膜 40的总层数， i表示 阻抗匹配层 42的序号，最靠近所述超材料模块 20的阻抗匹配层 42的序号为 m。 从式（ 2 )可知， 每一阻抗匹配层 42的总层数 m与所述超材料模块 20的超材料 片层 22或 32的最大折射率 "皿与最小折射率" ^有直接关系； 当 i=l时， 式（2 ) 表示与空气接触的阻抗匹配层 42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， 就可以确定每一阻抗匹配层 42的总层数 m。

各个所述阻抗匹配层 42的结构类似于所述超材料片层 22或 32, 分别包括 基板和附着在所述基板上的人工微结构或者是 形成于所述基板上的小孔， 通过 调制人工微结构或小孔的几何尺寸和 /拓朴形状来使各个阻抗匹配层 42 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或 32的匹配。 当然， 所述阻抗匹配薄膜 40可以是由自然界中存在的多个具有单一折射� ��的材料制成 的。

所述超材料模块 20的两侧分别设置所述阻抗匹配薄膜 40时， 式（ 1 ) 中的 为振子 16到与其最靠近的阻抗匹配薄膜 40表面的距离。

在其他实施例中， 式（1 ) 的折射率分布规律还可通过所述人工微结构 224 或小孔 324的拓朴形状或拓朴形状结合几何尺寸来实现 ， 且所述小孔 324内也 可填充折射率各不相同的介质来改变各个超材 料单元 323的折射率。

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。