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Patent Searching and Data


Title:
DUAL-POLARIZED ANTENNA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/157216
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a dual-polarized antenna, capable of improving a front-to-back ratio under the condition of not changing an antenna structure remarkably. The dual-polarized antenna comprises an antenna oscillator and a reflection plate. The antenna oscillator is arranged on the reflection plate. The antenna further comprises a wave absorbing material layer. The wave absorbing material layer is arranged between the antenna oscillator and the reflection plate.

Inventors:
LIU, Ruopeng (Software Building, No.9 GaoxinZhong 1st RoadHigh-Tech Industrial Estate,Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
WEI, Dong (Software Building, No.9 GaoxinZhong 1st RoadHigh-Tech Industrial Estate,Nanshan Distric, shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
CHEN, ZeXi (Software Building, No.9 GaoxinZhong 1st RoadHigh-Tech Industrial Estate,Nanshan Distric, shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
ZHOU, Tian (Software Building, No.9 GaoxinZhong 1st RoadHigh-Tech Industrial Estate,Nanshan Distric, shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
Application Number:
CN2017/076107
Publication Date:
September 21, 2017
Filing Date:
March 09, 2017
Export Citation:
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Assignee:
KUANG-CHI INSTITUTE OF ADVANCED TECHNOLOGY (Software Building, No.9 GaoxinZhong 1st RoadHigh-Tech Industrial Estate,Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 0, 518000, CN)
International Classes:
H01Q17/00; H01Q21/24
Foreign References:
CN203589220U2014-05-07
CN105789915A2016-07-20
CN102790291A2012-11-21
CN103579776A2014-02-12
US20050128134A12005-06-16
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Claims:
权利要求书

一种双极化天线, 其特征在于, 包括天线振子和反射板, 该天线振子 设置在该反射板上, 该天线还包括吸波材料层, 该吸波材料层设置于 该天线振子与该反射板之间。

如权利要求 1所述的双极化天线, 其特征在于, 该反射板具有底板、 第一侧板和第二侧板, 该天线振子设于该底板之上, 该第一侧板和该 第二侧板位置相对, 该吸波材料层至少设置于该天线振子和该第一侧 板之间以及该天线振子和该第二侧板之间。

如权利要求 2所述的双极化天线, 其特征在于, 该吸波材料层贴覆于 该第一侧板的面向该天线振子的内表面以及该第二侧板的面向该天线 振子的内表面。

如权利要求 3所述的双极化天线, 其特征在于, 该吸波材料层还贴覆 于该底板的面向该天线振子的上表面。

如权利要求 1所述的双极化天线, 其特征在于, 该天线振子的数量为 多个并形成振子阵列, 该吸波材料层覆盖反射板上对应振子阵列的区 域的内表面, 且该吸波材料层的布置是以振子阵列为中心。

如权利要求 2所述的双极化天线, 其特征在于, 该天线还包括天线罩

, 该天线罩至少包围该底板、 该第一侧板和该第二侧板。

如权利要求 2所述的双极化天线, 其特征在于, 该天线还包括天线罩

, 该天线罩至少包围该底板、 该第一侧板和该第二侧板。

如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该环状导电几何结构 设置有一个以上的该幵口。

如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该环状导电几何结构 呈圆形、 椭圆形、 三角形或多边形。

如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该吸波材料层的介电 常数为 4-36, 磁导率为 1-12, 损耗角正切为 0.01-0.05。

如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该导电几何结构单元 呈周期阵列排布。 [权利要求 12] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该磁性电磁吸波材料 层结合有金属层。

[权利要求 13] 如权利要求 12所述的双极化天线, 其特征在于, 该磁性电磁吸波材料 层是吸波贴片材料。

[权利要求 14] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该导电几何结构单元 附着于该磁性电磁吸波材料层或者嵌入在该磁性电磁吸波材料层中。

[权利要求 15] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该磁性电磁吸波材料 层包括基体以及结合于该基体的吸收剂。

[权利要求 16] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该导电几何结构单元 是具有外接圆的形状, 该外接圆的直径为工作频段自由空间电磁波长 的 1/20- 1/5。

[权利要求 17] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该吸波材料层的工作 频率在 0.8-2.7GHZ频率段内, 该导电几何结构单元的厚度大于对应该 工作频率段的该导电几何结构单元的趋肤深度。

[权利要求 18] 如权利要求 12所述的双极化天线, 其特征在于, 该吸波材料层的工作 频率在 0.8-2.7GHZ频率段内, 该金属层的厚度大于对应该工作频率段 的该金属层的趋肤深度。

[权利要求 19] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该环状导电几何结构 及条形结构的线宽均为 W, 0.1mm≤W≤lmm。

[权利要求 20] 如权利要求 7所述的双极化天线, 其特征在于, 该环状导电几何结构 及条形结构的厚度均为 H, 0.005mm≤H≤0.05mm。

Description:
双极化天线

[0001]

技术领域

[0002] 本发明主要涉及天线领域, 尤其涉及一种电气性能得到提升的双极化天线 。

背景技术

[0003] 天线前后比是衡量天线性能的重要参数。 天线的前后比是指天线方向图中主瓣 的最大辐射方向 (规定为 0°) 的功率通量密度与相反方向附近 (规定为 180°±20° 范围) 的最大功率通量密度之比值。 天线的前后比表明了天线对后瓣抑制的好 坏, 前后比较低会导致天线背面区域干扰的问题。

[0004] 对双极化天线来说, 当前后比不足吋, 双极化天线的电磁波会绕射过反射板后 在天线背面产生后瓣, 造成越区覆盖, 严重干扰通信。

技术问题

[0005] 现有技术为了达到提高天线前后比的效果, 通常会改变发射板形状、 结构, 或 者修改天线的馈电方式 (例如馈电位置) 等。 但是现有方法有的修改方案太复 杂, 一致性得不到保证, 有的会对天线其他电气性能产生副作用, 实用性不强 问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种双极化天 线, 可以在不显著改变天线结构 的条件下提高前后比。

[0007] 为解决上述技术问题, 本发明提供了一种双极化天线, 包括天线振子和反射板 , 该天线振子设置在该反射板上, 该天线还包括吸波材料层, 该吸波材料层设 置于该天线振子与该反射板之间。

[0008] 在本发明的一实施例中, 该反射板具有底板、 第一侧板和第二侧板, 该天线振 子设于该底板之上, 该第一侧板和该第二侧板位置相对, 该吸波材料层至少设 置于该天线振子和该第一侧板之间以及该天线 振子和该第二侧板之间。 [0009] 在本发明的一实施例中, 该吸波材料层贴覆于该第一侧板的面向该天线 振子的 内表面以及该第二侧板的面向该天线振子的内 表面。

[0010] 在本发明的一实施例中, 该吸波材料层还贴覆于该底板的面向该天线振 子的上

[0011] 在本发明的一实施例中, 该天线振子的数量为多个并形成振子阵列, 该吸波材 料层覆盖反射板上对应振子阵列的区域的内表 面, 且该吸波材料层的布置是以 振子阵列为中心。

[0012] 在本发明的一实施例中, 该天线还包括天线罩, 该天线罩至少包围该底板、 该 第一侧板和该第二侧板。

[0013] 在本发明的一实施例中, 该吸波材料层包括磁性电磁吸波材料层以及与 磁性电 磁吸波材料层相结合的导电几何结构层; 该导电几何结构层由依次排布的多个 导电几何结构单元组成, 每个导电几何结构单元包括非封闭的环状导电 几何结 构, 该环状导电几何结构的幵口处设置有相对平行 的两个条形结构。

[0014] 在本发明的一实施例中, 该环状导电几何结构设置有一个以上的该幵口 。

[0015] 在本发明的一实施例中, 该环状导电几何结构呈圆形、 椭圆形、 三角形或多边 形。

[0016] 在本发明的一实施例中 : 该吸波材料层的介电常数为 4-36, 磁导率为 1-12, 损 耗角正切为 0.01-0.05。

[0017] 在本发明的一实施例中 : 该导电几何结构单元呈周期阵列排布。

[0018] 在本发明的一实施例中 : 该磁性电磁吸波材料层结合有金属层。

[0019] 在本发明的一实施例中 : 该磁性电磁吸波材料层是吸波贴片材料。

[0020] 在本发明的一实施例中 : 该导电几何结构单元附着于该磁性电磁吸波材 料层或 者嵌入在该磁性电磁吸波材料层中。

[0021] 在本发明的一实施例中, 该磁性电磁吸波材料层包括基体以及结合于该 基体的 吸收剂。

[0022] 在本发明的一实施例中, 该导电几何结构单元是具有外接圆的形状, 该外接圆 的直径为工作频段自由空间电磁波长的 1/20-1/5。

[0023] 在本发明的一实施例中, 该吸波材料层的工作频率在 0.8-2.7GHZ频率段内, 该 导电几何结构单元的厚度大于对应该工作频率 段的该导电几何结构单元的趋肤 深度。

[0024] 在本发明的一实施例中, 该吸波材料层的工作频率在 0.8-2.7GHZ频率段内, 该 金属层的厚度大于对应该工作频率段的该金属 层的趋肤深度。

[0025] 在本发明的一实施例中, 该环状导电几何结构及条形结构的线宽均为 W, 0.1m m≤W≤lmm。

[0026] 在本发明的一实施例中, 该环状导电几何结构及条形结构的厚度均为 H, 0.005 mm≤H≤0.05mm。

[0027] 本发明由于采用以上技术方案, 使之与现有技术相比, 能够提升天线的电气性 育 , 具体表现为: 设置于天线振子与反射板之间的吸波材料层, 能够吸收来自 天线上反射板边沿衍射至后向的电磁波, 进而提升天线的前后比和交叉极化隔 离。 并且吸波材料不会额外显著增加原料成本, 另外天线安装方便不会为天线 组装增加难度。

发明的有益效果

有益效果

[0028] 在本发明的实施例中, 该吸波材料层包括磁性电磁吸波材料层以及与 磁性电磁 吸波材料层相结合的导电几何结构层, 导电几何结构层可以将吸波材料层所需 工作频率内的电磁波进行集中吸收, 便于下面设置的磁性电磁吸波材料层吸收

, 另增加的金属层会将吸收的电磁波反射到磁性 电磁吸波材料层进行二次吸收 , 达到更佳的吸波效果。

对附图的简要说明

附图说明

[0029] 图 1是本发明第一实施例的双极化天线的立体结 图。

[0030] 图 2是本发明第二实施例的双极化天线的立体结 图。

[0031] 图 3是本发明第三实施例的双极化天线的立体结 图。

[0032] 图 4是为原始状态不加吸波材料、 第一实施例增加吸波材料 1、 第一实施例增加 由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1755MHz下的天线的方 向图对比。 [0033] 图 5是为原始状态不加吸波材料、 第一实施例增加吸波材料 1、 第一实施例增加 由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1935MHz下的天线的方 向图对比。

[0034] 图 6是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 2、 第二实施例增加 由吸波材料 2及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1755MHz下的天线的方 向图对比。

[0035] 图 7是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 2、 第二实施例增加 由吸波材料 2及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1935MHz下的天线的方 向图对比。

[0036] 图 8是为原始状态不加吸波材料、 第三实施例增加吸波材料 1、 第三实施例增加 由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 825MHz下的天线的方 向图对比。

[0037] 图 9是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 1、 第三实施例增加 由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1755MHz下的天线的方 向图对比。

[0038] 图 10是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 1、 第三实施例增 加由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 2125MHz下的天线的 方向图对比。

[0039] 图 11为本发明第一较佳实施例中的电磁吸波超材 的一个单元的示意图; [0040] 图 12为本发明第一较佳实施例中的电磁吸波超材 的多个单元的排布规律的示

[0041] 图 13为本发明第一较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TE模式下的反射率曲线图

[0042] 图 14为本发明第一较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TM模式下的反射率曲线 图;

[0043] 图 15为本发明第二较佳实施例中的电磁吸波超材 的多个单元的排布规律的示

[0044] 图 16为本发明第二较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TE模式下的反射率曲线图 [0045] 图 17为本发明第二较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TM模式下的反射率曲线 图;

[0046] 图 18为本发明第三较佳实施例中的电磁吸波超材 的多个单元的排布规律的示 意图;

[0047] 图 19为本发明第三较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TE模式下的反射率曲线图

[0048] 图 20为本发明第三较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TM模式下的反射率曲线 图;

[0049] 图 21为本发明第四较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TE模式下的反射率曲线图

[0050] 图 22为本发明第四较佳实施例中的电磁吸波超材 在 TM模式下的反射率曲线 图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0051] 在此处键入本发明的最佳实施方式描述段落。

具体实施方式

[0052] 为让本发明的上述目的、 特征和优点能更明显易懂, 以下结合附图对本发明的 具体实施方式作详细说明。

[0053] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充 分理解本发明, 但是本发明还可 以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施 , 因此本发明不受下面公幵的具 体实施例的限制。

[0054] 本发明的实施例描述一种双极化天线, 能够提升前后比, 解决天线后瓣过大产 生干扰的问题。

[0055] 根据本发明的实施例, 在天线中引入了吸波材料, 吸收来自天线反射板边缘绕 设部分的电磁波, 从而避免对天线的整体结构进行显著改动。

[0056] 第一实施例 [0057] 图 1是本发明第一实施例的双极化天线的立体结 图。 参考图 1所示, 本实施例 的双极化天线 10, 包括天线振子 11、 反射板 12和吸波材料层 13。

[0058] 反射板 12具有底板 12a、 第一侧板 12b和第二侧板 12c。 第一侧板 12b和第二侧板

12c相对。 作为举例, 第一侧板 12b和第二侧板 12c可呈规则的矩形。

[0059] 反射板 12还可包括第三侧板 12d, 与第一侧板 12b和第二侧板 12c相邻。 第三侧 板 12d的形状可以是在矩形的基础上形成切角。 例如将矩形的一个或多个角切掉

, 变成斜边。

[0060] 天线振子 11设于底板 12a之上。 在本实施例中不限定天线振子 11的形态及其与 底板 12a之间的结合方式。

[0061] 吸波材料层 13理论上至少设置于天线振子 11和第一侧板 12b之间以及天线振子 1

1和第二侧板 12c之间。 在本实施例中, 吸波材料层 13贴覆于第一侧板 12b的面向 天线振子 11的内表面以及第二侧板 12c的面向天线振子 11的内表面。

[0062] 本实施例的天线还可包括天线罩 (图未示出) , 天线罩至少包围底板、 第一侧 板和第二侧板。

[0063] 吸波材料是一种重要的功能复合材料, 最先应用于军事上, 可以降低军用目标 的雷达散射截面。 随着科学技术的发展幵始, 电子元器件日益集成化、 小型化 和高频化, 吸波材料在民用领域应用越来越广泛, 如作为微波暗室材料, 微衰 减器元件及微波成型加工技术等。

[0064] 吸波材料通常是通过基体材料和吸波剂混合制 得的复合材料。 基体材料主要包 括涂料型, 陶瓷型, 橡胶型和塑料型, 吸波剂主要有无机铁磁性和铁氧体磁性 物质和导电聚合物及碳基材料等。

[0065] 在本实施例中, 天线振子 11的数量为多个并形成振子阵列, 吸波材料层 13覆盖 反射板 12上对应振子阵列的区域的内表面, 且吸波材料层 13的布置是以振子阵 列为中心。

[0066] 吸波材料可以是下述的第一至第四较佳实施例 的吸波超材料。

[0067] 本实施例中选择的吸波材料的参数为: 反射率 R为 lGH fR<-2dB, 2GH fR< -

5dB, 介电常数为 4-32, 磁导率为 2-12, 损耗角正切为 0.01-0.05。

[0068] 下表 1示出本实施例中吸波材料对天线前后比的提 效果。

本发明的实施方式

[0069] 在表 1中, 材料 1的参数是介电常数 5-20, 磁导率 2-6, 损耗角正切 0.01-0.05, 反 射率 R为 1GHz日寸 R<-2dB, 2GHz日寸 R<-5dB; 材料 2的参数是: 介电常数 10-30, 磁 导率 4-8, 损耗角正切 0.01-0.05, 反射率 R为 1GHz日寸 R<-2dB, 2GHz日寸 R<-5dB。

[0070] 从表格中可以看出, 在列出的整个频段 1700MHz-2000MHz内, 在反射板侧板 内表面添加吸波材料后, 前后比都获得提升, 前后比相对于原始状态提升幅度 都达到 2-3dB。

[0071] 图 4是为原始状态不加吸波材料、 第一实施例增加吸波材料 1、 第一实施例增加 由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1755MHz下的天线的方 向图对比。 图 5是为原始状态不加吸波材料、 第一实施例增加吸波材料 1、 第一 实施例增加由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1935MHz下 的天线的方向图对比。 从图 4和图 5亦可直观的看出本实施例的前后比提升效果 : 增加吸波材料 1、 增加由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料 在 1755MHz下的前后比提升分别为: 例如 1.21dB, 1.85dB , 在 1935MHz下的前后 比提升分别为: 例如 1.32 dB, 2.68dB。

[0072] 由此, 本实施例在双极化天线的反射板侧板内表面贴 上吸波材料层后, 将天线 振子辐射的电磁波在反射板边缘绕射的部分吸 收, 从而减小了天线背面的辐射 电磁波, 提高了天线前后比。 [0073] 第二实施例

[0074] 图 2是本发明第二实施例的双极化天线的立体结 图。 参考图 2所示, 本实施例 的双极化天线 20, 包括天线振子 21、 反射板 22和吸波材料层 23。

[0075] 反射板 22具有底板 22a、 第一侧板 22b和第二侧板 22c。 第一侧板 22b和第二侧板

22c相对。 作为举例, 第一侧板 22b和第二侧板 22c可呈规则的矩形。

[0076] 反射板 22还可包括第三侧板 22d, 与第一侧板 22b和第二侧板 22c相邻。 第三侧 板 22d的形状可以是在矩形的基础上形成切角。 例如将矩形的一个或多个角切掉

, 变成斜边。

[0077] 天线振子 21设于底板 22a之上, 具体为底板 22a的上表面上。 在本实施例中不限 定天线振子 21的形态及其与底板 22a之间的结合方式。 吸波材料层 23理论上至少 设置于天线振子 21和第一侧板 22b之间以及天线振子 21和第二侧板 22c之间。 在本 实施例中, 吸波材料层 23贴覆于底板 22a的面向天线振子 21的上表面。

[0078] 本实施例的天线还可包括天线罩 (图未示出) , 天线罩至少包围底板、 第一侧 板和第二侧板。

[0079] 在本实施例中, 天线振子 21的数量为多个并形成振子阵列, 吸波材料层 23覆盖 反射板 22上对应振子阵列的区域的内表面, 且吸波材料层 23的布置是以振子阵 列为中心。

[0080] 吸波材料可以是下述的第一至第四较佳实施例 的吸波超材料。

[0081] 本实施例中选择的吸波材料的参数为: 反射率 R为 lGH fR<-2dB, 2GH fR< -

5dB, 介电常数为 3-30, 磁导率为 1-9, 损耗角正切为 0.01-0.05。

[0082] 下表 2示出本实施例中吸波材料对天线前后比的提 效果。

[]

[0083] 在表 2中, 材料 1的参数是介电常数 5-20, 磁导率 2-6, 损耗角正切 0.01-0.05, 反 射率 R为 1GHz日寸 R<-2dB, 2GHz日寸 R<-5dB; 材料 2的参数是: 介电常数 10-30, 磁 导率 4-8, 损耗角正切 0.01-0.05, 反射率 R为 1GHz日寸 R<-2dB, 2GHz日寸 R<-5dB。

[0084] 从表格中可以看出, 在列出的整个频段 1700MHz-2000MHz内, 在反射板侧板 内表面添加吸波材料后, 前后比都获得提升, 前后比相对于原始状态提升幅度 都达到 2-3dB。

[0085] 图 6是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 2、 第二实施例增加 由吸波材料 2及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1755MHz下的天线的方 向图对比。 图 7是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 2、 第二 实施例增加由吸波材料 2及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1935MHz下 的天线的方向图对比。 从图 6和图 7亦可直观的看出本实施例的前后比提升效果 : 增加吸波材料 2、 增加由吸波材料 2及导电几何结构层结合形成的吸波超材料 在 1755MHz下的前后比提升分别为: 例如 1.56 dB, 2.63dB , 在 1935MHz下的前 后比提升分别为: 例如 1.87 dB, 2.36dB。

[0086] 由此, 本实施例在双极化天线的反射板的底板上表面 贴上吸波材料层后, 将天 线振子辐射的电磁波在反射板边缘绕射的部分 吸收, 从而减小了天线背面的辐 射电磁波, 提高了天线前后比。

[0087] 第三实施例

[0088] 图 3是本发明第三实施例的双极化天线的立体结 图。 参考图 3所示, 本实施例 的双极化天线 30, 包括天线振子 31、 反射板 32和吸波材料层 33。

[0089] 反射板 32具有底板 32a、 第一侧板 32b和第二侧板 32c。 第一侧板 32b和第二侧板

32c相对。 作为举例, 第一侧板 32b和第二侧板 32c可呈规则的矩形。

[0090] 反射板 32还可包括第三侧板 32d, 与第一侧板 32b和第二侧板 32c相邻。 第三侧 板 32d的形状可以是在矩形的基础上形成切角。 例如将矩形的一个或多个角切掉 , 变成斜边。

[0091] 天线振子 31设于底板 32a之上。 在本实施例中不限定天线振子 31的形态及其与 底板 32a之间的结合方式。

[0092] 吸波材料层 33理论上至少设置于天线振子 31和第一侧板 32b之间以及天线振子 3

1和第二侧板 32c之间。 在本实施例中, 吸波材料层 33同吋贴覆于第一侧板 32b的 面向天线振子 31的内表面、 第二侧板 32c的面向天线振子 31的内表面和底板 32a的 面向天线振子 31的上表面。

[0093] 本实施例的天线还可包括天线罩 (图未示出) , 天线罩至少包围底板、 第一侧 板和第二侧板。

[0094] 在本实施例中, 天线振子 31的数量为多个并形成振子阵列, 吸波材料层 33覆盖 反射板 32上对应振子阵列的区域的内表面, 且吸波材料层 33的布置是以振子阵 列为中心。

[0095] 吸波材料可以是下述的第一至第四较佳实施例 的吸波超材料。

[0096] 本实施例中选择的吸波材料的参数为: 反射率为 lGH fR<-2dB, 2GH fR<-5 dB, 介电常数为 5-36, 磁导率为 2-10, 损耗角正切为 0.01-0.05。

[0097] 下表 3示出本实施例中吸波材料对天线前后比的提 效果。

[]

[0098] 在表 3中, 材料 1的参数是介电常数 5-20, 磁导率 2-6, 损耗角正切 0.01-0.05, 反 射率 R为 1GHz日寸 R<-2dB, 2GHz日寸 R<-5dB; 材料 2的参数是: 介电常数 10-30, 磁 导率 4-8, 损耗角正切 0.01-0.05, 反射率 R为 1GHz日寸 R<-2dB, 2GHz日寸 R<-5dB。

[0099] 从表格中可以看出, 在列出的整个频段 800MHz-2100MHz内, 侧壁内外两面均 添加材料后前后比都获得提升, 前后比相对于原始状态提升幅度都达到 2-4dB,低 频段提升幅度更大。

[0100] 图 8是为原始状态不加吸波材料、 第三实施例增加吸波材料 1、 第三实施例增加 由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 825MHz下的天线的方 向图对比。 图 9是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波材料 1、 第三 实施例增加由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料在 1755MHz下 的天线的方向图对比。 图 10是为原始状态不加吸波材料、 第二实施例增加吸波 材料 1、 第三实施例增加由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸波超材料 在 2125MHz下的天线的方向图对比。 从图 8-10亦可直观的看出本实施例的前后比 提升效果: 增加吸波材料 1、 增加由吸波材料 1及导电几何结构层结合形成的吸 波超材料在 825MHz下的前后比提升分别为: 例如 1.95 dB, 3.19dB , 在 1755MHz 下的前后比提升分别为: 例如 2.15 dB, 3.31dB , 在 2125MHz下的前后比提升分 别为: 例如 1.36 dB, 1.55dB。

[0101] 由此, 本实施例在双极化天线的反射板侧板的内表面 和底板上表面贴上吸波材 料层后, 将天线振子辐射的电磁波在反射板边缘绕射的 部分吸收, 从而减小了 天线背面的辐射电磁波, 提高了天线前后比。

[0102] 在下文中, 网格是以导电几何结构单元的中心为节点, 相邻节点间连线形成, 其用于描述导电几何结构单元的排布规律。

[0103] 第一较佳实施例

[0104] 如图 11所示, 吸波超材料包括磁性电磁吸波材料层 2以及与磁性电磁吸波材料 层 2相结合的导电几何结构单元 1。 磁性电磁吸波材料层 2可以是以橡胶为基体结 合电磁波吸收剂, 电磁波吸收剂可以是颗粒铁氧体或者微米 /亚微米金属颗粒吸 收剂或者磁性纤维吸收剂或者纳米磁性吸收剂 , 其可以通过惨杂或者配比的方 式结合于橡胶基体中。 磁性电磁吸波材料层 2可以是吸波贴片材料, 具有较小的 厚度并能自动化生产。 磁性电磁吸波材料层 2的厚度和电磁参数可以根据吸波超 材料的工作频段来设定, 工作频率段为 0.8-2.7GHz, 吸波超材料的介电常数为 5- 30, 磁导率为 1-7, 此吋垂直入射反射率 R为在 1GHz日寸 R<-ldB, 在 2GHz日寸 R<-3d B。 导电几何结构单元 1呈两个幵口的圆形, 在幵口处设置有平行的金属条带 la 。 如图 12所示, 导电几何结构单元 1的排布规律为成周期规律, 周期规律表现为 平面内相互垂直的两个方向周期性排布, 以方形网格形式延伸, 但排布规律不 限于此, 可以是错位排布或者无序排布或者不均匀排布 。 在磁性电磁吸波材料 层 2的背侧还可设置有金属层 3。 金属层 3是选择性设置的, 在一些应用场合, 可 以省略金属层 3。 导电几何结构单元 1的材料可以是铜、 银、 金。 导电几何结构 单元 1的厚度大于工作频率段的趋肤深度。 导电几何结构单元 1及其金属条带 la的 线宽均为 W, 厚度均为 H, 其可以设置成 0.1mm≤W≤lmm,

0.005mm≤H≤0.05mm, 在该尺寸范围内的导电几何结构单元 1具有良好的吸波效 果。 导电几何结构单元 1是具有外接圆的形状, 其外接圆的直径可以设定成工作 频段自由空间电磁波长的 l/20~l/5。 导电几何结构单元 1的外接圆即为其本身限 定的圆形。 在其他实施例中, 外接圆可以是由最外侧的端点限定的圆。 金属层 3 的厚度可以设置成大于对应工作频段的趋肤深 度。 趋肤深度是当频率很高的电 流通过导体吋, 可以认为电流只在导体表面上很薄的一层中流 过, 这里很薄的 一层的厚度就是趋肤深度。 当金属层 3的厚度的设置以趋肤深度为参考, 可以省 略导体中心部分的材料。

[0105] 导电几何结构单元 1可以通过薄膜或者贴片方式固定在磁性电磁 波材料层 2之 上, 也可以是嵌入到磁性电磁吸波材料层 2中。 磁性电磁吸波材料层 2可以粘接 或者其他方式固定在金属层 3上。

[0106] TE波为电磁波中的横向波, 如图 13所示, 在 TE模式下的反射率在增加导电几 何结构单元后材料的垂直入射反射率下降, 当导电几何结构单元 1的直径 lm为 3 微米吋, 图 12所示的吸波超材料的反射率相对于没有导电 何结构单元的磁性 电磁吸波材料层的反射率要更低。 当导电几何结构单元 1的直径 lm为 3.5微米吋, 吸波超材料的反射率进一步降低。 当导电几何结构单元的直径 lm为 4微米吋, 吸 波超材料的反射率最低。 图 13所示的工作频率段为 0.8-2.7GHz。

[0107] TM波为电磁波中的纵向波, 如图 14所示, 在 TM模式下的反射率在增加导电几 何结构单元后材料的垂直入射反射率下降, 当导电几何结构单元 1的直径 lm为 3 微米吋, 图 12所示的吸波超材料的反射率相对于没有导电 何结构单元的磁性 电磁吸波材料层的反射率要更低。 当导电几何结构单元 1的直径 lm为 3.5微米吋, 吸波超材料的反射率进一步降低。 当导电几何结构单元的直径 lm为 4微米吋, 吸 波超材料的反射率最低。 图 14所示的工作频率段为 0.8-2.7GHz。 值得一提的是, 根据本发明的实施例不限于特定工作频率, 而可以根据设定的工作频率和所采 用的吸波材料而对应设计电磁微结构。

[0108] 第二较佳实施例

[0109] 本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内 容, 其中采用相同的标号来表示 相同或近似的元件, 并且选择性地省略了相同技术内容的说明。 关于省略部分 的说明可参照前述实施例, 本实施例不再重复赘述。

[0110] 如图 15所示, 与第一较佳实施例不同的是, 导电几何结构单元 4带幵口的八边 形, 在幵口处设置有平行的金属条带 40。 如图 15所示, 导电几何结构单元 4的排 布规律为成周期规律, 周期规律表现为平面内相互垂直的两个方向周 期性排布 , 以方形网格形式延伸, 但排布规律不限于此, 可以是错位排布或者无序排布 或者不均匀排布。 导电几何结构单元 4外接圆的直径可以设定成工作频段自由空 间电磁波长的 1/20~1/5。

[0111] 如图 16所示, 在 TE模式下的反射率在增加导电几何结构单元后 料的垂直入射 反射率下降, 当导电几何结构单元 4的直径 lm为 3微米吋, 图 15所示的吸波超材 料的反射率相对于没有导电几何结构单元的磁 性电磁吸波材料层的反射率要更 低。 当导电几何结构单元 4的直径 lm为 3.5微米吋, 吸波超材料的反射率进一步降 低。 当导电几何结构单元的直径 lm为 4微米吋, 吸波超材料的反射率最低。 图 16 所示的工作频率段为 0.8-2.7GHz。

[0112] 如图 17所示, 在 TM模式下的反射率在增加导电几何结构单元后 料的垂直入 射反射率下降, 当导电几何结构单元 4的直径 lm为 3微米吋, 图 15所示的吸波超 材料的反射率相对于没有导电几何结构单元的 磁性电磁吸波材料层的反射率要 更低。 当导电几何结构单元 4的直径 lm为 3.5微米吋, 吸波超材料的反射率进一步 降低。 当导电几何结构单元 4的直径 lm为 4微米吋, 吸波超材料的反射率最低。 图 17所示的工作频率段为 0.8-2.7GHz。

[0113] 第三较佳实施例

[0114] 本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内 容, 其中采用相同的标号来表示 相同或近似的元件, 并且选择性地省略了相同技术内容的说明。 关于省略部分 的说明可参照前述实施例, 本实施例不再重复赘述。

[0115] 如图 18所示, 与第一较佳实施例不同的是, 导电几何结构单元 5带幵口的四边 形, 在幵口处设置有平行的金属条带 50, 幵口所在的边的中心位移至四边形内 。 如图 18所示, 导电几何结构单元 5的排布规律为成周期规律, 周期规律表现为 平面内相互垂直的两个方向周期性排布, 以方形网格形式延伸, 但排布规律不 限于此, 可以是错位排布或者无序排布或者不均匀排布 。 导电几何结构单元 5外 接圆的直径可以设定成工作频段自由空间电磁 波长的 1/20~1/5。

[0116] 如图 19所示, 在 TE模式下的反射率在增加导电几何结构单元后 料的垂直入射 反射率下降, 当导电几何结构单元 5的直径 lm为 3微米吋, 图 18所示的吸波超材 料的反射率相对于没有导电几何结构单元的磁 性电磁吸波材料层的反射率要更 低。 当导电几何结构单元 5的直径 lm为 3.5微米吋, 吸波超材料的反射率进一步降 低。 当导电几何结构单元的直径 lm为 4微米吋, 吸波超材料的反射率最低。 图 19 所示的工作频率段为 0.8-2.7GHz。

[0117] 如图 20所示, 在 TM模式下的反射率在增加导电几何结构单元后 料的垂直入 射反射率下降, 当导电几何结构单元 5的直径 lm为 3微米吋, 图 18所示的吸波超 材料的反射率相对于没有导电几何结构单元的 磁性电磁吸波材料层的反射率要 更低。 当导电几何结构单元 5的直径 lm为 3.5微米吋, 吸波超材料的反射率进一步 降低。 当导电几何结构单元 5的直径 lm为 4微米吋, 吸波超材料的反射率最低。 图 20所示的工作频率段为 0.8-2.7GHz。

[0118] 第四较佳实施例

[0119] 本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内 容, 其中采用相同的标号来表示 相同或近似的元件, 并且选择性地省略了相同技术内容的说明。 关于省略部分 的说明可参照前述实施例, 本实施例不再重复赘述。

[0120] 本实施例采用第三较佳实施例或者类似于第三 较佳实施例的吸波超材料。 如图 21所示, 在 TE模式下的反射率在增加导电几何结构单元后 料的大角度入射反 射率下降。 当采用带导电几何结构单元 5的吸波超材料吋, 图 18所示的吸波超材 料的反射率相对于没有导电几何结构单元的磁 性电磁吸波材料层的反射率要更 低, 即便在 50度、 60度、 70度的大角度入射, 反射率也明显下降, 虽然在图中 没有示出, 其在入射角度为 85度吋, 反射率也会下降。

[0121] 如图 22所示, 在 TM模式下的反射率在增加导电几何结构单元后 料的大角度 入射反射率下降, 当采用带导电几何结构单元 5的吸波超材料吋, 图 18所示的吸 波超材料的反射率相对于没有导电几何结构单 元的磁性电磁吸波材料层的反射 率要更低, 即便在 50度、 60度、 70度的大角度入射, 反射率也明显下降, 虽然 在图中没有示出, 其在入射角度为 85度吋, 反射率也会下降。

[0122] 在已有技术中, 针对"电磁波在吸波材料表面的反射比较严重 不利于对电磁 波的吸收, 尤其在大角度入射的条件下, 反射更加严重 "的情况, 业内通常采取 利用多层吸波材料, 或者在吸波材料中实现有梯度的电磁参数变化 来实现更好 的阻抗匹配, 减少表面反射, 但多层吸波带来产品面密度的上升, 需要更多的 安装空间, 增加生产制备和检测的复杂度, 梯度变化的吸波材料工艺复杂度上 升, 工艺控制难度增加, 通常伴随产品一致性的下降。

[0123] 在前述实施例中, 导电几何结构单元中的环状导电几何结构等效 于电路中的电 感 L, 相对平行的两个条形结构等效于电路中的电容 C, 组合起来就是一个 LC电 路, 图 11等效于两个电感及两个电容串联, 通过调节该导电几何结构单元的尺 寸改变其电磁参数性能, 达到我们所要求的效果, 即可以将吸波超材料所需工 作频率内的电磁波进行集中吸收, 便于下面设置的磁性电磁吸波材料层吸收, 另增加的金属层会将吸收的电磁波进行发射到 磁性吸波材料层进行二次吸收。 根据本发明的实施例可以降低吸波材料针对电 磁波垂直入射和大角度入射吋的 反射, 通过针对传统吸波材料的电磁特性, 通过改变电磁超材料的拓扑结构和 排布规律来改变工作频段内自身的电磁参数和 整体等效电磁参数, 从而达到降 低反射率的效果。 并且无需多层吸波材料, 因此可以在更加轻薄的条件下实现 与已有技术等效的吸波效果, 即在更低面密度的条件下实现与传统材料等效 的 吸收效果。

[0124] 本发明的实施例可以应用于基站天线、 WIFI天线、 收费站 ETC天线等定向覆盖 产品, 应用在移动通信、 无线覆盖领域, 会为天线产品提升前后比等性能。 前 后比的提升使得天线覆盖更多向前向覆盖, 后向覆盖干扰降低, 在市区移动通 信和无线覆盖环境中尤为有利。

[0125] 虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述, 但是本技术领域中的普通技术人 员应当认识到, 以上的实施例仅是用来说明本发明, 在没有脱离本发明精神的 情况下还可作出各种等效的变化或替换, 因此, 只要在本发明的实质精神范围 内对上述实施例的变化、 变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。