CN108432045A - 具有由轻质介电材料形成的透镜的多波束天线 - Google Patents

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Abstract

多波束天线包括多个辐射元件和定位成接收来自辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，透镜包括复合介电材料。复合介电材料包括发泡基底介电材料，发泡基底介电材料具有嵌入其中的高介电常数材料的颗粒，高介电常数材料的介电常数是发泡基底介电材料的介电常数的至少三倍。

Description

具有由轻质介电材料形成的透镜的多波束天线
相关申请
本申请要求于2016年1月16日提交的美国临时专利申请No.62/280,271的优先权和权益，该申请的公开内容以其整体结合于此。
技术领域
本发明一般而言涉及无线电通信，并且更特别地，涉及在蜂窝通信系统中使用的透镜式多波束天线。
背景技术
蜂窝通信系统在本领域中是众所周知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被划分为称为“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。基站可以包括一个或多个天线，该一个或多个天线被配置为提供与移动订户的双向射频(“RF”)通信，移动订户在地理上位于由基站服务的小区内。在许多情况下，每个基站向多个“扇区”提供服务，并且多个天线中的每个天线将为扇区中的相应一个扇区提供覆盖。通常，扇区天线安装在塔架或其它凸起结构上，其中由每个天线产生的(一个或多个)辐射束向外定向以服务相应的扇区。
常见的无线通信网络规划涉及使用三个基站天线来服务三个六角形小区的基站。这通常被称为三扇区配置。在三扇区配置中，每个基站天线服务120°扇区。通常，65°方位半功率波束宽度(HPBW)天线为120°扇区提供覆盖。这些120°扇区中的三个提供360°覆盖。也可以采用其它扇区化(sectorization)方案。例如，也使用六个、九个和十二个扇区配置。六个扇区站点可能涉及六个定向基站天线，每个天线具有服务60°扇区的33°方位HPBW天线。在其它提出的解决方案中，可以由馈电网络驱动单个多列阵列以从单个相控阵天线(phased array antenna)产生两个或更多个波束。例如，如果使用各自生成两个波束的多列阵列天线，则对于六个扇区配置可能只需要三个天线。生成多个波束的天线例如在美国专利公开No.2011/0205119中公开，该专利通过引用被结合于此。
增加扇区的数量增加了系统容量，因为每个天线可以服务更小的区域，并且因此在整个扇区中提供更高的天线增益。但是，将覆盖区域划分为更小的扇区存在缺点，因为覆盖窄扇区的天线通常具有比覆盖更宽扇区的天线的辐射元件更多的间隔更宽的辐射元件。例如，典型的33°方位HPBW天线通常是典型的65°方位HPBW天线的两倍宽。因此，随着小区被划分为更多数量的扇区，成本、空间和塔负载要求会增加。
发明内容
作为第一方面，本发明的实施例关于一种多波束天线，多波束天线包括多个辐射元件和定位成接收来自辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，该透镜包括复合介电材料。复合介电材料包括发泡基底介电材料，发泡基底介电材料具有嵌入其中的高介电常数材料的颗粒，高介电常数材料的介电常数是发泡基底介电材料的介电常数的至少三倍。
作为第二方面，本发明的实施例关于一种多波束天线，多波束天线包括多个辐射元件和定位成接收来自辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，该透镜包括多个块，该多个块包含在复合介电材料的外壳内。每个块包括复合介电材料，该复合介电材料包括基底介电材料，基底介电材料具有嵌入其中的高介电常数材料的颗粒，高介电常数材料的介电常数是基底介电材料的介电常数的至少三倍。
作为第三方面，本发明的实施例关于一种制造多波束天线的方法，该方法包括：将第二介电材料的颗粒混合到处于液体形式的第一介电材料中，第二介电材料的介电常数是第一介电材料的介电常数的至少三倍；向第一介电材料添加核化剂；使用发泡剂来使第一介电材料发泡，其中第一介电材料具有混合在其中的第二介电材料的颗粒；使用发泡的第一介电材料用于多波束天线的透镜；以及将透镜安装在至少一个辐射元件的前面。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的适用于在制造天线的透镜中使用的复合介电材料的示意性透视图。
图1B是根据本发明的其他实施例的适用于在制造天线的透镜中使用的复合介电材料的示意性透视图。
图2是根据本发明的附加实施例的适用于在制造天线的透镜中使用的复合介电材料的示意性透视图。
图3A是根据本发明的实施例的透镜式多波束天线的透视图。
图3B是图3A的透镜式多波束天线的横截面图。
图4是包括在图3A的透镜式多波束天线中的线性阵列的透视图。
图5A是包括在图4的线性阵列中的盒式双偏振辐射元件之一的平面图。
图5B是图5A的盒式双偏振辐射元件的侧视图。
图5C是例示图5A-图5B的盒式双偏振辐射元件的等效偶极子(dipole)的示意图。
图6A是例示可以包括在图3A-图3B中的透镜式多波束天线中的次级透镜的第一示例的示意性透视图。
图6B是例示可以包括在图3A-图3B中的透镜式多波束天线中的次级透镜的第二示例的示意性透视图。
图6C是例示可以包括在图3A-图3B中的透镜式多波束天线中的次级透镜的第三示例的示意性透视图。
图7是图3A和图3B的多波束天线的使用具有半球形端部的圆柱形透镜的修改版本的示意性侧视图。
图8是根据本发明的实施例的双频带透镜式多波束天线的示意性平面图。
图9A和图9B分别是根据本发明其他实施例的包括多个球形透镜的透镜式多波束天线的示意性平面图和示意性侧视图。
图10是根据本发明的某些实施例的制造透镜式天线的方法的流程图。
图11是根据本发明其他实施例的制造透镜式天线的方法的流程图。
图12是根据本发明的实施例的制造复合介电材料的方法的流程图。
具体实施方式
已经开发了具有驱动平面阵列的辐射元件的多波束波束形成网络(诸如巴特勒(Butler)矩阵)的天线。但是，多波束波束形成网络具有几个潜在的缺点，包括非对称波束以及与端口到端口的隔离、增益损失和/或窄带宽相关联的问题。还提出了使用伦伯格(Luneberg)透镜的多波束天线，伦伯格透镜是具有在每个层中具有不同介电常数的介电材料的多层圆柱形透镜。不幸的是，对于许多应用来说，伦伯格透镜的成本高得惊人，并且使用伦伯格透镜的天线系统在宽频带和/或高交叉偏振水平的波束宽度稳定性方面可能仍然具有问题。
美国专利公开No.2015/0091767(“′767公开”)提出了一种具有线性阵列的辐射元件和由介电材料形成的圆柱形RF透镜的多波束天线。RF透镜用于聚焦线性阵列的方位波束。在示例实施例中，线性阵列的3dB波束宽度可以从没有透镜时的65°减小到带有透镜时的23°。＇767公开的全部内容通过引用被结合于此。
＇767公开中公开的透镜与常规伦伯格透镜的不同之处在于用于形成透镜的材料的介电常数在整个透镜中可以是相同的，这与伦伯格透镜设计相反，在伦伯格透镜设计中，提供了多层介电材料，其中每层具有不同的介电常数。具有这种均匀介电常数的圆柱形透镜可以更容易制造且制造成本更低，并且也可以更紧凑，具有20％-30％更小的直径。′767公开的透镜可以由小块介电材料制成。介电材料聚焦从线性阵列辐射以及被线性阵列接收的RF能量。＇767公开教导了介电材料可以是在美国专利No.8,518,537(“′537专利”)中所述类型的人造介电材料，＇537专利的全部内容通过引用被结合于此。在一个示例实施例中，提供了小块介电材料，其中每个小块包括嵌入其中的至少一个针状导电纤维。使用将块粘结在一起的粘合剂可以将小块形成为大得多的结构。块可以在更大的结构内具有随机朝向。用于形成块的介电材料可以是密度在例如0.005g/cm3至0.1g/cm3范围内的轻质材料。通过改变包含在小块内的(一个或多个)导电纤维的数量和/或朝向，材料的介电常数可以从1到3变化。
不幸的是，在′767公开的透镜中使用的介电材料制造起来可能是昂贵的。而且，因为介电材料包括导电纤维，因此它可能是会降低通信质量的无源互调失真的来源。此外，包含在相邻小块材料中的导电纤维可能变得彼此电连接，从而导致会负面影响透镜性能的更大的粒径(particle size)。
根据本发明的实施例，提供了透镜式多波束天线，其包括由轻质、低损耗复合介电材料形成的透镜。介电材料的电容率(permittivity)的复数表示的虚数部分与能量被材料吸收的速率有关。吸收的能量反映了介电材料的“损耗”，因为吸收的能量没有被辐射。低损耗介电材料对于在用于天线的透镜中使用是理想的，因为期望减少或最小化在通过透镜传送信号时损失的RF能量的量。
本领域已知许多低损耗介电材料，诸如例如，聚苯乙烯的固体块、膨胀聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、膨胀聚丙烯等。不幸的是，这些材料的重量可能相对较重和/或可能不具有适当的介电常数。对于一些应用来说，诸如用于基站天线的透镜，介电材料是非常低重量的材料可能是重要的。
根据本发明的实施例的多波束透镜式天线可以具有由包括高介电常数材料和低介电常数基底介电材料的混合物的复合介电材料形成的展现出合适的介电常数并且重量非常轻的透镜。通过使基底介电材料发泡，能够构建可以将更高介电常数材料嵌入其中的非常轻质的基质。在一些实施例中，复合介电材料可以包括大块发泡塑料或其它发泡基底介电材料，其包括嵌入在其中的高介电常数材料的颗粒(例如，粉末)。在一些实施例中，高介电常数材料可以是非导电材料，诸如例如，陶瓷或非导电氧化物。高介电常数材料的颗粒可以具有各种不同的形状并且可以分布在整个发泡轻质基底介电材料中。在一些实施例中，复合介电材料可以包括多个小块基底介电材料，其中每块具有嵌入在其中的高介电常数介电材料的颗粒。小块可以使用例如具有低介电损耗的诸如橡胶粘合剂之类的粘合剂或由聚氨酯、环氧树脂等构成的粘合剂粘合在一起。
现在将参考附图更详细地讨论本发明的实施例，在附图中示出了示例实施例。
图1A是根据本发明的实施例的适用于在制造用于多波束天线的透镜中使用的复合介电材料100的示意性透视图。如图1A所示，复合介电材料100包括轻质基底介电材料110，轻质基底介电材料110具有嵌入在其中的高介电常数材料120的多个颗粒122。基底介电材料110可以具有低介电常数。基底介电材料110可以包括例如塑料材料，诸如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(PTEF)、聚丙烯、聚氨酯硅等。
基底介电材料110可以包括具有非常低密度的发泡材料。在一些实施例中，基底介电材料110可以发泡，使得在复合介电材料100中，介电基底材料100和发泡气体(例如，空气)之间的比率按体积小于50％(即，超过50％的发泡百分比)。例如，基底介电材料110可以通过在基底介电材料110处于液体形式时向基底介电材料110中注入诸如空气之类的气体来发泡。在发泡过程期间，可以在液体基底介电材料100中包括促进发泡过程的核化(nucleating)剂。例如，可以向基底介电材料110添加降低液体基底介电材料110的表面张力的试剂。在一些实施例中，基底介电材料110的发泡百分比可以超过70％或者可以甚至超过80％。这种高发泡百分比可以促进减小复合介电材料100的重量并因此减小由其形成的任何透镜的重量。在一些实施例中，基底介电材料110可以以提供开孔(open-cell)发泡材料的方式进行发泡，开孔发泡材料包括固体材料的薄膜，固体材料的薄膜分离可以彼此连接的区域或气体(例如，空气)“袋”。虽然可以在其它实施例中使用闭孔发泡复合介电材料(即，其中气体形成离散袋，每个离散袋完全被固体材料包围的泡沫)，但是这些材料可能往往需要更多的基底介电材料，并且因此可能更重和生产更昂贵。
高介电常数材料120可以包括例如非导电材料(诸如例如，陶瓷或金属氧化物)的小颗粒122。可以使用的示例陶瓷材料包括Mg2TiO4、MgTiO3、CaTiO3、BaTi4O9、氮化硼等。示例非导电(或低导电率)氧化物包括氧化钛、氧化铝等。高介电常数材料120可以优选地具有相对高的介电常数与重量比，并且还优选地相对便宜且容易并入到轻质基底介电材料110中。在一些实施例中，高介电常数材料120可以包括非常细的颗粒122的粉末。在一些实施例中，高介电常数材料120的颗粒122可以具有大致球形的形状。在其它实施例中，颗粒122可以具有随机形状。在还有的其它实施例中，颗粒122可以具有其它形状，诸如细长形状(例如，具有至少2或者在一些实施例中具有至少5的长宽比的圆柱体或矩形立方体)。
在一些实施例中，复合介电材料100的密度可以例如在0.005g/cm3至0.1g/cm3之间。高介电常数材料120的颗粒122可以大致均匀地分布在整个基底介电材料110中。各个颗粒122可以在基底介电材料110内随机朝向。包含在复合介电材料100中的高介电常数材料120的量可以被选择，使得复合介电材料100具有在期望范围内的介电常数。在一些实施例中，复合介电材料100的介电常数可以在例如1至3的范围内。
在图1A中，复合介电材料100被形成为立方体的形状。应该认识到的是，复合介电材料100可以具有任何适当的形状。如将在本文中详细讨论的，在一些实施例中，复合介电材料100可以具有圆柱体或球体的形状或其变体。还将认识到的是，复合介电材料100可以被制造成具有第一形状，并且然后被切割、研磨、加工或以其它方式成形为期望的形状，或者可以被直接制造成具有期望的形状。
图1B是根据本发明其他实施例的复合介电材料150的示意性透视图。复合介电材料150也可以适用于在制造用于多波束天线的透镜中使用。
如图1B所示，复合介电材料150包括基底介电材料160，基底介电材料160具有嵌入在其中的高介电常数材料170的多个颗粒172。基底介电材料160可以与上面讨论的基底介电材料110相同，并且因此将省略其进一步的描述。基底介电材料160可以包括具有非常低密度的发泡材料。
高介电常数材料170还可以包括例如陶瓷材料，但是也可以使用非陶瓷材料。高介电常数材料170与高介电常数材料120的不同之处在于它包括细长颗粒172。细长颗粒172可以在整个基底介电材料160中均匀分布并随机朝向。包括在复合介电材料150中的高介电常数材料170的量可以被选择，使得复合介电材料150具有在期望范围内的介电常数。复合介电材料150可以被制造成期望的形状或者在制造之后形成为期望的形状。
图2是根据本发明的附加实施例的适用于在制造用于多波束天线的透镜中使用的复合介电材料200的示意性透视图。如图2所示，复合介电材料200包括使用粘合剂240粘合在一起的多个小介电块210。粘合剂240可以例如涂覆在块210的表面上。块210可以可选地被包含在外壳250(其在图2中使用虚线示出)内，在这种情况下，粘合剂240可以被省略或可以不被省略。
每个块210可以包括具有嵌入在其中的高介电常数材料230的多个颗粒232的基底介电材料220。基底介电材料220可以包括例如发泡塑料材料，诸如发泡(或“膨胀”)聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(PTEF)、聚丙烯、聚氨酯硅等。高介电常数材料230可以包括例如高介电常数陶瓷材料的小颗粒。每个块210可以包括例如由以上参考图1A所讨论的复合介电材料100形成的小立方体(或其它成形块)。
在示例实施例中，每个块210可以是立方体形状，立方体的每条边具有0.5和3.0mm之间的长度。在一些实施例中，高介电常数材料230可以包括颗粒232，颗粒232具有比立方体210的边的长度小得多的直径(假设颗粒的形状大致为圆形)，诸如0.2mm或更小的直径。
虽然图2中描绘的块210包括高介电常数材料230的大致球形颗粒232，但将认识到的是，在其它实施例中，块210可以包括高介电常数材料230的具有不同形状的颗粒232。例如，包括在复合介电材料150中的细长颗粒(诸如颗粒172)可以用作高介电常数材料230。在一些实施例中，这些细长颗粒可以随机分布在每个块210中包含的整个基底介电材料220中。在其它实施例中，颗粒232可以是细长颗粒，其以与在上面引用的′537专利中导电纤维在颗粒内以阵列形成相同的方式以每个介电块210中的两个或更多个颗粒的阵列形成。在其它实施例中，颗粒232可以包括高介电常数材料230的细磨粉末。
如上所述，在一些实施例中，块210可以被包含在外壳250内，外壳250诸如是由介电材料形成的、被成形为基站天线的透镜的期望形状的壳。在这样的实施例中，可以或可以不使用粘合剂240将块210粘合在一起。基站天线可能由于风、雨、地震和其它环境因素而受到振动或其它移动。这种移动可能导致块210的沉降(settling)，尤其是如果不使用粘合剂240和/或如果一些块210没有被充分粘合到其它块210和/或如果粘合剂240随着时间和/或由于温度循环而丧失粘合强度的话。在一些实施例中，壳250可以包括多个单独的隔室(未示出)，并且小块210可以被填充到这些单独的隔室中以减少块210的沉降效果。这种隔室的使用可以增加使用块210形成的透镜的长期物理稳定性和性能。还将认识到的是，块210还可以和/或替代地通过轻微压缩和/或回填材料进行稳定。可以对不同的隔室应用不同的技术，或者可以使用相同的技术来稳定所有隔室。
虽然在图2的实施例中，高介电常数材料230的颗粒232被示出为嵌入在整个基底介电材料220中，但是将认识到的是，在其它实施例中，颗粒232可以仅嵌入在块210的外部表面中和/或以其它方式粘合到块210的外部表面。在这样的实施例中，块210可以具有较小的体积以确保高介电常数材料230的颗粒232在整个复合介电材料200中相当均匀地分布。
上述复合介电材料100、150、200可以用于形成基站天线的透镜。根据本发明的实施例，已经认识到的是，具有非导电颗粒的复合介电材料可以优于以上引用的＇537专利中建议的导电纤维。例如，导电纤维表示RF通信系统中的无源互调失真(“PIM”)的潜在来源，并且因此PIM考虑可能影响使用包括这种导电纤维的复合介电材料的天线的设计。此外，导电材料对通过天线发射的辐射的响应可以取决于导电纤维的尺寸和/或形状以及所发射的辐射的频率。由此，能够有效地创建具有例如较长的有效长度的颗粒的颗粒集群能够潜在地负面影响天线的性能。本发明人认识到，与＇537专利的复合介电材料相比，使用分散在轻质基底介电材料中的少量非导电高介电常数材料能够潜在地提供改进的性能。
此外，由于趋肤效应考虑对于非导电高介电常数材料而言不是关注的问题，因此使用与细长纤维相对的粉末形式的高介电常数材料成为本方法的可能性。这种粉末的使用可以显著地简化复合介电材料的制造，因为高介电常数材料粉末可以被彻底混合到液化基底介电材料中，并且基底介电材料然后可以被发泡以形成轻质固体发泡材料，其中高介电常数材料均匀分散在整个轻质固体发泡材料中。
图3A是根据本发明的实施例的透镜式多波束基站天线300的透视图。图3B是透镜式多波束基站天线300的横截面图。
参考图3A和图3B，多波束基站天线300包括辐射元件310A、310B和310C(这些在本文中统一使用附图标记310引用)的一个或多个线性阵列。这些辐射元件310的线性阵列在本文也被称为“线性阵列”或“阵列”。天线300还包括RF透镜330。在一些实施例中，每个线性阵列310可以具有与透镜330近似相同的长度。多波束基站天线300还可以包括次级透镜340(参见图3B)、反射器350、天线罩(radome)360、端盖370、托架380(参见图3B)和输入/输出端口390中的一个或多个。在下面的描述中，方位平面与RF透镜330的纵轴垂直，并且仰角平面与RF透镜330的纵轴平行。
RF透镜330用于在方位方向上聚焦线性阵列310的辐射覆盖图案或“波束”。例如，RF透镜330可以将由每个线性阵列310输出的波束(在图3B中标记为波束1、波束2和波束3)的3dB波束宽度在方位平面中从约65°收缩到约23°。虽然天线300包括三个线性阵列310，但将认识到的是，可以使用不同数量的线性阵列310。
每个线性阵列310包括多个辐射元件312(参见图4、图5A和图5B)。每个辐射元件312可以包括例如偶极子、贴片或任何其它适当的辐射元件。每个辐射元件312可以被实现为一对交叉偏振的辐射元件，其中该对中的一个辐射元件以+45°偏振来辐射RF能量，并且该对中的另一个辐射元件以-45°偏振来辐射RF能量。
RF透镜330使每个线性阵列310的半功率波束宽度(“HPBW”)变窄，同时为图3A和图3B中描绘的3波束多波束天线300增加例如大约4dB-5dB的波束增益。所有三个线性阵列310共享相同的RF透镜330，并且因此每个线性阵列310以相同的方式改变其HPBW。辐射元件312的线性阵列310的纵向轴线可以与透镜330的纵向轴线平行。在其它实施例中，线性阵列310的轴线可以稍微倾斜于(2-10°)透镜330的轴线(例如，为了更好的回波损耗或端口到端口的隔离调谐)。
如上所述的多波束基站天线300可以用于增加系统容量。例如，如上所述，常规的65°方位角HPBW天线可以用多波束基站天线300代替。这将增加基站100的流量处理能力，因为每个波束将具有4-5dB更高的增益，并且因此可以在相同的服务质量下支持更高的数据速率。在另一个示例中，可以采用多波束基站天线300来减少塔架或其它安装位置处的天线计数。在图3B中示意性地示出了由天线300生成的三个波束(波束1、波束2、波束3)。对于每个线性阵列310，每个波束的方位角可以近似垂直于反射器350。在所描绘的实施例中，三个波束中的每一个的-10dB波束宽度近似为40°，并且每个波束的中心分别指向-40°、0°和40°的方位角。因此，三个波束一起提供120°覆盖。
在一些实施例中，RF透镜330可以由在整个透镜结构中具有大致均匀的介电常数的介电材料332形成。在一些实施例中，RF透镜330还可以包括诸如保持介电材料332的中空轻质结构的壳。这与由具有不同介电常数的多层介电材料形成的常规伦伯格透镜形成对比。与伦伯格透镜相比，透镜330可以制造起来更容易、更便宜，而且也可以更紧凑。在一个实施例中，RF透镜330可以由复合介电材料332形成，该复合介电材料332具有近似1.8的大致均匀的介电常数以及要通过辐射元件312传送的信号的中心频率的约2个波长(λ)的直径。
在一些实施例中，RF透镜330可以具有圆柱体形状。在其它实施例中，RF透镜330可以包括椭圆柱体，椭圆柱体可以提供附加的性能改进(例如，减少中心波束的旁瓣)。也可以使用其它形状。
RF透镜330可以使用以上参考图1A、图1B和图2讨论的复合介电材料100、150、200(以及其上述变体)中的任一种作为复合介电材料332来形成。复合介电材料332聚焦从线性阵列310辐射以及被线性阵列310接收的RF能量。
当圆柱形RF透镜330由具有均匀介电常数的复合介电材料332形成时，可以基于入射电磁波的几何结构(对于电场的垂直(V)和水平(H)分量的不对称性)发生入射电磁波的去偏振。当电磁波穿过圆柱形透镜330时，沿着圆柱体轴线的偏振(“VV方向”)将具有比垂直于圆柱体轴线的偏振(“HH方向”)更大的相位延迟，从而引起去偏振。可以通过构造复合介电材料332以在VV和HH方向上具有不同的介电常数来减少这种去偏振；具体而言，VV方向的介电常数应该小于HH方向的介电常数。换句话说，可以使用各向异性复合介电材料来实现由圆柱形透镜330引起的自然发生的去偏振的减少。介电常数的差异可能取决于各种因素，包括圆柱体的大小和波束波长与圆柱体直径之间的关系。
复合介电材料332可以被制造成各向异性材料。通过混合或排列具有不同组成和/或形状的不同颗粒，可以实现在平行和垂直于圆柱体轴线的方向上的不同的介电常数值。在一些实施例中，复合介电材料可以被设计成具有V和H分量之间的接近0°的相位差，以降低或最小化感兴趣的频带中的天线交叉偏振。
图4是包括在图3A-图3B的多波束基站天线300中的一个线性阵列310的透视图。线性阵列310包括多个辐射元件312、反射器350、移相器/分频器(divider)318和两个输入连接器390。移相器/分频器318可以用于仰角平面中的波束扫描(波束倾斜)。
图5A-5B更详细地例示了辐射元件312。特别地，图5A是一个双偏振辐射元件312的平面图，而图5B是双偏振辐射元件312的侧视图。图5C是例示图5A-图5B的双偏振辐射元件的等效偶极子的示意图。
如图5A所示，每个辐射元件312包括以正方形或“盒形”布置来布置的四个偶极子314。如图5B所示，四个偶极子314由馈送杆(feed stalks)316支撑。如图5C所示，每个辐射元件312包括两个线性正交偏振(倾斜+45°/-45°)，其中示出了形成两个正交偏振向量317A、317B的四个等效偶极子315A-315D。
此外，线性阵列可以具有盒形辐射元件，该盒形辐射元件被配置为在彼此交错的不同频带中辐射，如美国专利No.7,405,710中所示，该专利通过引用被结合于此。在这些线性阵列中，盒类型偶极子辐射元件的第一阵列同轴地放置在第二盒类型偶极子组件内并且位于一条线上。这允许透镜式天线在两个频带(例如，0.79-0.96GHz和1.7-2.7GHz)中操作。为了使天线在两个频带中提供相似的波束宽度，高频带辐射元件应该具有导向器。在这种情况下，低频带辐射元件可以具有例如65-50°的HPBW，并且高频带辐射元件可以具有45-35°的HPBW，并且结果，透镜式天线将具有在两个频带上约23°的稳定的HPBW(并且按照-10dB水平的波束宽度约为40°)。下面的图8提供了可以与根据本发明的实施例的透镜一起使用的双频带天线的示例。
如图3B进一步所示，多波束基站天线300还可以包括一个或多个次级透镜340。次级透镜340可以放置在每个线性阵列310A、310B和310C与RF透镜330之间。次级透镜340可以促进方位波束宽度稳定。次级透镜340可以由介电材料形成并且可以被成形为例如分别如图6A-6C所示的杆342、圆柱体344或立方体346。也可以使用其它形状。
圆柱形透镜(诸如透镜330)的使用可以显著减少仰角平面中的栅瓣(和其它远旁瓣)。这种减少是由于透镜330仅聚焦主波束并使远旁瓣散焦。这允许增加天线元件312之间的间隔。在非透镜式天线中，可以使用dmax/λ＜1/(sinθ0+1)的标准来选择阵列中的辐射元件之间的间隔以控制栅瓣，其中dmax是最大允许间隔，λ是波长，并且θ0是扫描角度。在透镜式天线300中，间隔dmax可以增加：dmax/λ＝1.2～1.3[1/(sinθ0+1)]。因此，透镜330允许多波束基站天线300的辐射元件312之间的间隔增加，同时将辐射元件的数量减少20-30％。这导致多波束基站天线300的附加成本优势。
再次参考图3A和图3B，天线罩360、端盖370和托架380保护天线300。天线罩360和托架380可以由例如挤出塑料形成，并且可以是多个部件或实现为单体。在其它实施例中，托架380可以由金属制成并且可以充当附加反射器以改善天线300的前后比(front-to-back ratio)。在一些实施例中，RF吸收器(未示出)可以放置在托架380和线性阵列310之间来附加地改善后瓣性能。透镜330被间隔开，使得线性阵列310的孔径指向透镜330的中心轴线。
图3A-图3B的天线300具有RF透镜330，其具有平坦的顶部和平坦的底部，这可以便于制造和/或组装。但是，将认识到的是，在其它实施例中，可以使用具有圆形(半球形)端部的RF透镜330′代替。图7示意性地例示了天线300的透镜330用透镜330＇代替的情况下的透镜330′及其相对于天线300中的辐射元件的中心线性阵列310B的朝向。包括在透镜330′中的半球形端部334为线性阵列310B的相应端处的辐射元件312(以及为线性阵列310A和310C的下端和上端处的辐射元件312)提供仰角平面中的附加聚焦。这可以改善天线的总体增益。
同样将认识到的是，根据本发明的实施例的透镜可以用在双频带和/或多频带基站天线中。这种天线可以包括例如提供用于在698-960MHz频带以及在1.7-2.7GHz频带中进行传送和接收的端口的天线，或者作为另一个示例，在1.7-2.7GHz频带和3.4-3.8GHz频带两者中。均匀的圆柱形RF透镜在其直径D＝1.5-6λ(其中λ是传送信号的中心频率在自由空间中的波长)时工作良好。因此，这样的透镜可以相对于上述示例频带使用，因为可以选择透镜的直径，使得透镜将相对于两个频带都将表现良好。为了给两个频带提供相同的方位波束宽度(如果在特定应用中期望的话)，可以使低频带线性阵列的方位波束宽度(在穿过RF透镜之前)比高频带线性阵列的方位波束宽度更宽，近似与两个频带的中心频率的比率成比例。
图8示意性地例示了根据本发明其它实施例的可以在示例双频带多波束透镜式天线中使用的低频带和高频带阵列的辐射元件的示例配置。例如，可以使用图8中示出的线性阵列400来代替图3A-图3B的天线300中的线性阵列310。
如图8所示，在一种配置中，形成第一线性阵列410的低频带辐射元件420和形成第二线性阵列430的高频带辐射元件440可以安装在反射器450上。辐射元件420、440可以被一起布置在单个列中，使得线性阵列410、430是共线且穿插(interspersed)的。在所描绘的实施例中，低频带辐射元件420和高频带辐射元件440两者都被实现为盒类型偶极子元件。在所描绘的实施例中，每个高频带元件440包括缩小高频带辐射元件的方位波束宽度的导向器442。例如，在一个实施例中，低频带线性阵列410具有约65°-75°的方位HPBW，并且高频带线性阵列430具有约40°的方位HPBW，并且结果产生的多波束透镜式天线在两个频带中的HPBW为大约23°。
图9A和图9B分别是根据本发明其它实施例的透镜式多波束基站天线500的示意性平面图和示意性侧视图。如图9所示，多波束基站天线500与多波束基站天线300的主要不同之处在于天线300的圆柱形RF透镜330在天线500中用多个球形透镜530代替。
在一些应用中，使用多个球形透镜530而不是单个圆柱形透镜330可以具有若干优点。例如，在一些情况下，使用球形透镜530可以需要较少的介电材料，因为当使用球形透镜530时，在相邻辐射元件之间的区域的部分中省略了介电材料。这可以降低天线的材料成本。而且，与等效的圆柱形透镜相比，球形透镜530通常提供更对称的天线辐射图案，并且因此可以获得改善的性能。此外，球形透镜530可以进一步减小栅瓣。
如图9A和图9B所示，在一个示例实施例中，提供了两个线性阵列510，每个线性阵列具有四个辐射元件512，并且提供四个球形透镜530。辐射元件512可以每行两个辐射元件512对齐。每个球形透镜530可以定位在辐射元件512的行中的相应一行中的两个辐射元件512的前面。球形透镜530可以与圆柱形透镜330以相同的方式和相同的材料形成，并且因此将省略其进一步的描述。
图10是根据本发明的某些实施例的制造基站天线的方法的流程图。如图10所示，高介电常数材料被研磨成小颗粒(方框600)。接下来，提供处于液体形式的基底介电材料，诸如例如，聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(PTEF)、聚丙烯、聚氨酯硅等(方框610)。将高介电常数颗粒混合到液体基底介电材料中(方框620)。核化剂(诸如例如氮化硼)可以被添加到液体基底介电材料(方框630)。然后使用发泡剂(例如，氮气)将液体基底介电材料与嵌入其中的高介电常数材料的颗粒一起发泡(方框640)以提供复合介电材料。然后可以使用复合介电材料来形成用于多波束天线的透镜(方框650)。透镜可以安装在天线的至少一个辐射元件的前面(方框660)。
图11是根据本发明其它实施例的制造基站天线的方法的流程图。如图11所示，将诸如高介电常数陶瓷的高介电常数材料研磨成粉末或其它小颗粒(方框700)。接下来，将高介电常数材料颗粒与液体粘合剂混合(方框710)。高介电常数材料颗粒和粘合剂的混合物被吸入发泡轻质基底介电材料中(方框720)。然后可以将结果得到的复合介电材料修剪成适当的形状以用作基站天线的透镜(方框730)。在关于图11描述的制造技术中，可以将基底介电材料发泡以具有开孔结构，从而促进将高介电常数材料颗粒和粘合剂汲取到基底介电材料中并在整个基底介电材料中均匀地分布高介电常数材料颗粒。
图12是例示根据本发明其它实施例的用于制造多波束天线的透镜的复合介电材料的方法的流程图。提供能够发泡的基底介电材料(方框800)。高介电常数材料(诸如例如具有至少10的介电常数的陶瓷材料)被混合到基底介电材料中，而基底介电材料处于液体或半液体形式(方框810)。高介电常数材料可以处于粉末或其它小颗粒(诸如细长颗粒)的形式。将其中具有高介电常数材料的颗粒的液体基底介电材料充分混合，以使高介电常数材料的颗粒在整个基底介电材料中均匀地分布(方框820)。然后可以使复合介电材料发泡以提供适合用于形成多波束天线的透镜的轻质介电常数材料(方框830)。
将认识到的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行多种修改。例如，关于如上所述的形成为用于构建透镜的小块的轻质复合介电材料，将理解的是，不同的高介电常数材料可以用于不同的块和/或在相同的块内使用。同样，不同的块可以包括不同的轻质基底介电材料。
虽然本发明的实施例以上主要是关于高介电常数介电材料的非导电颗粒来讨论的，但将认识到的是，在其它实施例中，可以使用具有一定量的导电率的高介电常数介电材料。
虽然前述示例是关于三波束天线描述的，但是也可以设想包括例如具有2、4、5、6或更多个波束的天线的附加实施例。还将认识到的是，透镜可以用于至少将基站天线的方位波束从第一值缩小到第二值。第一值可以包括例如大约90°、65°或各种其它方位角波束宽度。第二值可以包括大约65°、45°、33°、25°等。还将认识到的是，在根据本发明的实施例的多频带天线中，对于不同频带的线性阵列，缩小的程度可以相同或不同。
以上已经参考附图描述了本发明的实施例，本发明的实施例在附图中示出。但是，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。相同的数字通篇指代相同的元件。
应该理解的是，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
应该理解的是，当元件被称为“在”另一元件“上”时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。作为对照，当元件被称为“直接”在另一个元件“上”时，不存在中间元件。还将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。作为对照，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其它词语应该以类似的方式进行解释(即，“在...之间”相对于“直接在...之间”、“相邻”相对于“直接相邻”等)。
诸如“在...下方”或“在...上方”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”之类的相对术语可以在本文中用于描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图所示。应该理解的是，这些术语旨在包含设备的除了图中描绘的朝向之外的不同朝向。
本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解的是，当在本文使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
以上公开的所有实施例的方面和元素可以以任何方式进行组合和/或与其它实施例的方面或元素组合以提供多个附加的实施例。

Claims (27)

1.一种多波束天线，包括：
多个辐射元件；以及
定位成接收来自所述辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，所述透镜包括复合介电材料，
其中所述复合介电材料包括发泡基底介电材料，所述发泡基底介电材料具有嵌入在其中的高介电常数材料的颗粒，所述高介电常数材料的介电常数是所述发泡基底介电材料的介电常数的至少三倍。
2.如权利要求1所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料具有至少10的介电常数。
3.如权利要求1或权利要求2所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料包括陶瓷材料。
4.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料包括金属氧化物。
5.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述发泡介电材料包括发泡塑料。
6.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述发泡介电材料具有至少50％的发泡百分比。
7.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料基本上均匀地分布在整个所述发泡介电材料中。
8.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述透镜包括圆柱形透镜。
9.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述透镜包括至少一个球形透镜。
10.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料包括粉末。
11.如前述权利要求中任一项所述的多波束天线，其中所述复合介电材料包括多个块。
12.一种多波束天线，包括：
多个辐射元件；以及
定位成接收来自所述辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，所述透镜包括多个块，所述多个块包含在复合介电材料的外壳内，
其中每个块包括复合介电材料，所述复合介电材料包括基底介电材料，所述基底介电材料具有嵌入在其中的高介电常数材料的颗粒，所述高介电常数材料的介电常数是所述基底介电材料的介电常数的至少三倍。
13.如权利要求12所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料具有至少10的介电常数。
14.如权利要求12或权利要求13所述的多波束天线，其中所述基底介电材料包括发泡介电材料，并且所述高介电常数材料包括陶瓷材料或金属氧化物。
15.如权利要求14所述的多波束天线，其中所述发泡介电材料具有开孔结构和至少50％的发泡百分比。
16.如权利要求12-16中任一项所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料基本上均匀地分布在整个所述发泡介电材料中。
17.如权利要求12-16所述的多波束天线，其中所述透镜包括圆柱形透镜或球形透镜中的一个。
18.一种制造多波束天线的方法，所述方法包括：
将第二介电材料的颗粒混合到处于液体形式的第一介电材料中，所述第二介电材料的介电常数是所述第一介电材料的介电常数的至少三倍；
向所述第一介电材料添加核化剂；
使用发泡剂来使所述第一介电材料发泡，所述第一介电材料具有混合在其中的所述第二介电材料的颗粒；
使用发泡的第一介电材料用于多波束天线的透镜；以及
将所述透镜安装在至少一个辐射元件的前面。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第二介电材料包括陶瓷材料。
20.如权利要求18或权利要求19所述的方法，其中所述第二介电材料包括金属氧化物。
21.如权利要求18-20中任一项所述的方法，其中所述第一介电材料包括发泡塑料。
22.如权利要求18-21中任一项所述的方法，其中所述第一介电材料具有至少50％的发泡百分比。
23.如权利要求18-22中任一项所述的方法，其中所述第二介电材料基本上均匀地分布在整个所述第一介电材料中。
24.如权利要求18-23中任一项所述的方法，其中所述透镜包括圆柱形透镜。
25.如权利要求18-23所述的方法，其中所述透镜包括至少一个球形透镜。
26.如权利要求11所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料仅被嵌入到所述块的外表面中。
27.如权利要求1-11所述的多波束天线，其中所述高介电常数材料包括在垂直和水平方向上具有不同介电常数的各向异性介电材料。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149122A (zh) * 2018-09-06 2019-01-04 西安电子科技大学 一种基于3d打印的透镜和透镜天线
CN111710989A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 西安海天天线科技股份有限公司 一种可大规模减少5g基站的新型人工介质透镜天线
WO2021047006A1 (zh) * 2019-09-10 2021-03-18 佛山市粤海信通讯有限公司 电磁介质材料及电磁介质材料生产方法
CN113875090A (zh) * 2019-04-26 2021-12-31 广州司南技术有限公司 人工电磁材料及由其制成的聚焦透镜
CN114639968A (zh) * 2022-05-19 2022-06-17 西安海天天线科技股份有限公司 介质透镜天线、人工介质透镜及其加工方法
WO2022152139A1 (zh) 2021-01-14 2022-07-21 广州司南技术有限公司 多波束透镜天线和有源透镜天线系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107623174B (zh) * 2016-07-14 2021-02-12 华为技术有限公司 介质透镜以及劈裂天线
JP6751051B2 (ja) * 2017-05-25 2020-09-02 日本電信電話株式会社 無線通信システム、無線通信方法及び無線通信装置
CN107959121B (zh) * 2017-08-18 2019-01-18 西安肖氏天线科技有限公司 基于人工介质圆柱透镜扇区多波束天线
US10587034B2 (en) * 2017-09-29 2020-03-10 Commscope Technologies Llc Base station antennas with lenses for reducing upwardly-directed radiation
WO2020096896A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-14 Commscope Technologies Llc Lensed base station antennas having functional structures that provide a step approximation of a luneberg lens
US11843170B2 (en) 2019-03-15 2023-12-12 John Mezzalingua Associates, LLC Spherical Luneburg lens-enhanced compact multi-beam antenna
EP4029087A4 (en) * 2019-10-15 2023-10-25 Matsing, Inc. ANISOTROPIC LENSES FOR REMOTE PARAMETER SETTING
CN112952375B (zh) * 2019-11-26 2022-07-22 华为技术有限公司 形成波束的方法和装置
CN111710987B (zh) * 2020-06-04 2021-09-24 广东福顺天际通信有限公司 一种龙伯透镜及该龙伯透镜的生产方法
CN111786125B (zh) * 2020-06-28 2021-09-17 北京高信达通信科技股份有限公司 介质圆柱透镜及介质膜、介质圆柱透镜制作方法
CN116195133A (zh) * 2020-09-22 2023-05-30 华为技术有限公司 双极化半连续偶极子天线设备、天线阵列和天线架构
CN112615164B (zh) * 2020-11-24 2022-03-18 广东福顺天际通信有限公司 一种发泡介质材料的生产方法
WO2023025386A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 Huawei Technologies Co., Ltd. Base-station antenna radio frequency, rf, device and a method for producing the base-station antenna rf device
CN114039254B (zh) * 2021-09-28 2024-03-15 西安空间无线电技术研究所 基于复杂波束形成网络的高精度通道测试设备及测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1444621A (zh) * 2000-07-27 2003-09-24 大塚化学株式会社 介电性树脂发泡体及使用该发泡体的用于无线电波的透镜
US8134511B2 (en) * 2007-04-30 2012-03-13 Millitech Inc. Low profile quasi-optic phased array antenna
US20150042526A1 (en) * 2013-02-04 2015-02-12 Ossia, Inc. High dielectric antenna array
US20150091767A1 (en) * 2013-09-09 2015-04-02 Commscope Inc. Of North Carolina Lensed Base Station Antennas

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB665747A (en) 1949-01-20 1952-01-30 Herbert Mills Bristow Improvements in radio aerials
US3243483A (en) 1961-06-16 1966-03-29 Dow Chemical Co Method and apparatus for incorporating solid bodies into thermoplastic compositions
US3366965A (en) * 1963-12-13 1968-01-30 Kabushikikaisha Tokyo Keiki Se Omni-directional dielectric lens reflector and method of manufacturing same
FR1464693A (fr) 1965-10-13 1967-01-06 Lignes Telegraph Telephon Perfectionnements aux matériaux diélectriques artificiels et réflecteurs de luneburg réalisés à partir de tels matériaux
JPS5326996A (en) 1976-08-26 1978-03-13 Tokyo Keiki Kk Compound dielectric body
US4613784A (en) 1984-12-21 1986-09-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Transversely reinforced piezoelectric composites
EP0309982A3 (en) 1987-09-30 1990-09-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Polymer-ceramic composite plies
JPH03179805A (ja) * 1989-12-07 1991-08-05 Murata Mfg Co Ltd 誘電体レンズアンテナ用複合材料
JP3506013B2 (ja) 1997-09-04 2004-03-15 株式会社村田製作所 多重モード誘電体共振器装置、誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、合成器、分配器および通信装置
US6581276B2 (en) 2000-04-04 2003-06-24 Amerasia International Technology, Inc. Fine-pitch flexible connector, and method for making same
US6562448B1 (en) 2000-04-06 2003-05-13 3M Innovative Properties Company Low density dielectric having low microwave loss
JP2001316514A (ja) 2000-05-11 2001-11-16 Achilles Corp 複合誘電発泡体
US7268637B2 (en) 2001-02-15 2007-09-11 Integral Technologies, Inc. Low cost RF oscillator devices manufactured from conductive loaded resin-based materials
US7317420B2 (en) 2001-02-15 2008-01-08 Integral Technologies, Inc. Low cost omni-directional antenna manufactured from conductive loaded resin-based materials
US8114489B2 (en) 2001-05-23 2012-02-14 The Regents Of The University Of California Composite material having low electromagnetic reflection and refraction
CN100466297C (zh) 2002-09-05 2009-03-04 奈米系统股份有限公司 纳米结构、纳米复合物基的组合物及光生伏打装置
US6842140B2 (en) 2002-12-03 2005-01-11 Harris Corporation High efficiency slot fed microstrip patch antenna
CN1759505B (zh) * 2003-03-11 2010-05-26 住友电气工业株式会社 椤勃透镜及其制造方法
US7113146B2 (en) 2003-06-30 2006-09-26 The Boeing Company Broadband monopole
AU2003903409A0 (en) 2003-07-02 2003-07-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Composite dielectric materials
US7365395B2 (en) 2004-09-16 2008-04-29 Nanosys, Inc. Artificial dielectrics using nanostructures
US8558311B2 (en) 2004-09-16 2013-10-15 Nanosys, Inc. Dielectrics using substantially longitudinally oriented insulated conductive wires
US8089152B2 (en) 2004-09-16 2012-01-03 Nanosys, Inc. Continuously variable graded artificial dielectrics using nanostructures
US8271241B2 (en) 2005-01-18 2012-09-18 University Of Massachusetts Lowell Chiral metamaterials
US7235502B2 (en) 2005-03-31 2007-06-26 Freescale Semiconductor, Inc. Transitional dielectric layer to improve reliability and performance of high dielectric constant transistors
JP4816078B2 (ja) * 2005-12-28 2011-11-16 住友電気工業株式会社 電波レンズアンテナ装置
KR100632692B1 (ko) * 2006-01-19 2006-10-11 주식회사 이엠따블유안테나 고유전체를 이용한 ｖｈｆ 대역 소형 안테나
EP2070157B1 (en) 2006-08-25 2017-10-25 Tyco Electronics Services GmbH Antennas based on metamaterial structures
PL2229710T3 (pl) 2007-12-17 2013-09-30 Matsing Pte Ltd Sztuczny materiał dielektryczny i sposób jego wytwarzania
RU2410402C2 (ru) 2007-12-28 2011-01-27 Александр Метталинович Тишин Пористые материалы с внедренными наночастицами, способы их изготовления и применения
PL2359438T3 (pl) 2008-11-20 2019-12-31 Commscope Technologies Llc Antena i szyk sektora dwuwiązkowego
GB2497328A (en) * 2011-12-07 2013-06-12 Canon Kk Method of making a dielectric material with a varying permittivity
US20150325348A1 (en) 2014-05-09 2015-11-12 Matsing Inc. Magneto-Dielectric Material With Low Dielectric Losses
US9728860B2 (en) 2015-08-05 2017-08-08 Matsing Inc. Spherical lens array based multi-beam antennae
US10418716B2 (en) * 2015-08-27 2019-09-17 Commscope Technologies Llc Lensed antennas for use in cellular and other communications systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1444621A (zh) * 2000-07-27 2003-09-24 大塚化学株式会社 介电性树脂发泡体及使用该发泡体的用于无线电波的透镜
US8134511B2 (en) * 2007-04-30 2012-03-13 Millitech Inc. Low profile quasi-optic phased array antenna
US20150042526A1 (en) * 2013-02-04 2015-02-12 Ossia, Inc. High dielectric antenna array
US20150091767A1 (en) * 2013-09-09 2015-04-02 Commscope Inc. Of North Carolina Lensed Base Station Antennas

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149122A (zh) * 2018-09-06 2019-01-04 西安电子科技大学 一种基于3d打印的透镜和透镜天线
CN109149122B (zh) * 2018-09-06 2020-10-16 西安电子科技大学 一种基于3d打印的透镜和透镜天线
CN113875090A (zh) * 2019-04-26 2021-12-31 广州司南技术有限公司 人工电磁材料及由其制成的聚焦透镜
WO2021047006A1 (zh) * 2019-09-10 2021-03-18 佛山市粤海信通讯有限公司 电磁介质材料及电磁介质材料生产方法
CN111710989A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 西安海天天线科技股份有限公司 一种可大规模减少5g基站的新型人工介质透镜天线
CN111710989B (zh) * 2020-06-24 2021-08-13 西安海天天线科技股份有限公司 一种可大规模减少5g基站的新型人工介质透镜天线
WO2022152139A1 (zh) 2021-01-14 2022-07-21 广州司南技术有限公司 多波束透镜天线和有源透镜天线系统
CN114639968A (zh) * 2022-05-19 2022-06-17 西安海天天线科技股份有限公司 介质透镜天线、人工介质透镜及其加工方法

Also Published As

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US10651546B2 (en) 2020-05-12
US20180337442A1 (en) 2018-11-22
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