天線反射板和低剖面天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)，特別是涉及一種天線反射板和低剖面天線。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有天線的天線本體向反射板輻射的電磁波經(jīng)過反射板反射后，會與向空間輻射的電磁波進(jìn)行疊加，當(dāng)天線本體與反射板間距四分之一波長時，兩電磁波相位相同，垂直出射方向的電磁波場強(qiáng)最強(qiáng)，為此，天線本體相對反射板高度局限于固定波長，導(dǎo)致天線的剖面較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)天線剖面較高的問題，提供一種天線反射板和具有該反射板的低剖面天線。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種天線反射板，包括至少一個超材料片層，每一超材料片層包括基板和陣列排布在所述基板上的多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述基板具有所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的那一面為所述天線反射板的反射面，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括橫縱交叉布置的兩個工字形結(jié)構(gòu)，所述兩個工字形結(jié)構(gòu)的中間梁相互垂直，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)配置使得所述天線反射板與天線本體的間距小于天線電磁波四分之一波長的情況下，經(jīng)過所述天線反射板反射后的電磁波與天線本體直接向空間輻射的電磁波疊加的場強(qiáng)最強(qiáng)。
[0006]進(jìn)一步地，所述基板劃分為多個超材料單元，其中每一超材料單元上排布有一個所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)中一個工字形結(jié)構(gòu)的頂邊和底邊與另一工字形結(jié)構(gòu)的頂邊和底邊互不連接，形成在四個角具有缺口的方形非封閉結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步地，所述兩個工字形結(jié)構(gòu)的頂邊、底邊以及中間梁的長度為O?100mm。
[0009]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為銅、鋁、鐵、金、銀、ΙΤ0、石墨或者碳納米管材質(zhì)。
[0010]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的線寬為0.0lmm?10mm。
[0011]進(jìn)一步地，每一超材料單元的長度和寬度為Imm?150mm。
[0012]進(jìn)一步地，所述基板為F4B、FR4、陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電、鐵氧或者鐵磁材料板。
[0013]一種天線，包括天線本體以及前述任一種天線反射板，所述天線反射板與天線本體平行設(shè)置并間隔一定距離。
[0014]進(jìn)一步地，所述天線為半波偶極子天線。
[0015]進(jìn)一步地，所述天線本體的長度為50mm?500mm,所述天線反射板的面積為50mm*50mm?500mm*500mm,所述天線本體與所述天線反射板的間距為2.5mm?25_。
[0016]本發(fā)明采用超材料片層作為天線反射板，超材料片層具有獨特的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，通過在天線反射板設(shè)置橫縱交叉布置的兩個工字形導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的陣列，所形成的超材料反射板具有高阻表面特性，能大幅增強(qiáng)對入射電磁波的反射調(diào)相能力，控制反射板的反射波與入射波的相位差，通過導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，將天線反射板設(shè)置成在天線反射板與天線本體的間距小于四分之一波長的情況下，經(jīng)過天線反射板反射后的電磁波與天線本體直接向空間輻射的電磁波疊加的場強(qiáng)最強(qiáng)，從而使天線本體相對于反射板的高度小于四分之一波長時最佳，由此可以降低天線的剖面。同時，該天線反射板還可提高電磁波輻射的方向性，并顯著提高天線的增益。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例中的單層超材料片層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例中的多層超材料片層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布示意圖；
[0020]圖4和圖5為本發(fā)明實施例中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明實施例的半波偶極子天線結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖7為使用本發(fā)明實施例的反射板和使用傳統(tǒng)反射板的天線在各方向的增益對比圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0024]超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，通過對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的有序排列，可以改變空間中每點的相對介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。超材料可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)普通材料無法具備的折射率、阻抗以及透波性能，從而可以有效控制電磁波的傳播特性。本發(fā)明基于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的超材料天線反射板，利用導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)帶來的高阻表面特性增強(qiáng)對入射電磁波的反射調(diào)相能力，控制反射波與入射波的相位差，抵消不同剖面天線的空間相位差，使得在天線反射板與天線本體的間距小于四分之一波長的情況下，經(jīng)過天線反射板反射后的電磁波與天線本體直接向空間輻射的電磁波疊加的場強(qiáng)最強(qiáng)；同時，還能提高電磁波輻射的方向性，提高天線的增益。
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的實施例提供一種天線反射板，其包括至少一個超材料片層1，每個超材料片層I包括基板10和陣列排布在基板10上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20。
[0026]圖1是以反射板有一個超材料片層I為例進(jìn)行說明。圖2所示的反射板有多個超材料片層1，各個超材料片層I沿垂直于片層的方向疊加，并可通過機(jī)械連接、焊接或粘合等方式組裝成一體。在實際設(shè)計時，可以采用兩個基板，而導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)陣列排布在其中一個基板上，另一基板覆蓋導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)夾設(shè)在兩個基板之間，同樣能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。例如采用3層基板，兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)間隔排布在3層基板之間。同理，采用5層基板，3層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)間隔排布在5層基板之間。本發(fā)明對超材料片層的具體數(shù)量不做限制。通常，在能夠滿足性能的情況下，一個超材料片層就可以作為超材料反射板來使用。陣列排布的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)所在平面與電磁波的電場和磁場方向平行，與入射電磁波傳播方向垂直。
[0027]如圖3所示，超材料片層I中的基板10可劃分為多個超材料單元，每一超材料單元上排布有一個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)20。圖中所示的超材料單元的劃分個數(shù)僅為示意,并不作為對本發(fā)明的限制。
[0028]如圖3、圖4和圖5所示，在本發(fā)明的一個實施例中，每個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括橫縱交叉布置的兩個工字形結(jié)構(gòu)，所述兩個工字形結(jié)構(gòu)的中間梁c、d相互垂直。優(yōu)