CN112563758A - 一种透明电磁透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透明电磁透镜，属于无线通信技术领域。电磁透镜的组成成分包括硅元素及其化合物和混合物；在不影响透光的情况下，收集室外的电磁信号转发至室内或车船机舱内，辅助提高电磁波的穿透特性，增强室内信号覆盖。本发明可以将城市建筑、车、船、飞机的玻璃窗低成本改造为通信链路中的转发节点，较大程度的克服无线电波传播中衰减大、穿透能力弱的缺点，极大地降低了移动基站布址的困难和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明电磁透镜，属于无线通信技术领域。
背景技术
与采用sub-6GHz无线电波通信时具有丰富的多径散射不同，毫米波和太赫兹电磁波传播主要以视距传播为主，其衰减受雾霾、沙尘、降雨等天气状况影响较大。同时，其传播受建筑物、地形和植被等遮挡，无法完成有效的网络覆盖。这导致毫米波和太赫兹基站布址时，需要极大数量的基站来完成网络覆盖，成本极高。另一方面，毫米波和太赫兹电磁波对建筑物等物体穿透能力较差，导致室外宏站无法完成对室内和车内的有效覆盖。因此，现阶段5G基站通信主要采用sub-6GHz做信号覆盖，仅仅在需要高吞吐量的热点地区采用毫米波宏站做小范围热点覆盖和补盲。这不利于毫米波和太赫兹频段在无线蜂窝通信中的应用，其主要原因是高频信道的视距传播特性、衰减特性和较差的穿透特性。
发明内容
本发明的目的是为解决毫米波和太赫兹电磁波对建筑物等物体穿透能力较差，导致室外宏站发出的电磁波无法完成对室内和车内有效覆盖的技术问题。
为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种透明电磁透镜，电磁透镜的组成成分包括硅元素及其化合物和混合物；在不影响透光的情况下，收集室外的电磁信号转发至室内或车船机舱内，辅助提高电磁波的穿透特性，增强室内信号覆盖。
优选地，所述电磁透镜的组成成分包括导电率大于1000S/m的导体，或高介电常数的介电常数实部大于3的介质。
优选地，所述电磁透镜的可见光透光率大于10％；电磁透镜对电磁波设有透射的作用和反射的作用。
优选地，所述电磁透镜中至少包括一层光学透明或半透明散射体阵列，散射体阵列中的散射体设为导体或高介电常数的介质中的一种或混合体；所述散射体的数量至少为两个。
优选地，所述同一层的不同散射体之间的最小点对点距离小于电磁透镜对应的自由空间的无线电波波长的四分之一。
优选地，所述散射体设有相同或不同的形状和厚度。
优选地，所述电磁透镜设有对收集的电磁能量具有放大功能的电源。
本发明的一种透明电磁透镜在建筑物、车窗、车顶、车门、车引擎盖、航空器窗、船舶窗或太阳能电池板上的应用。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
通过本发明可以将城市建筑、车、船、飞机的玻璃窗低成本改造为通信链路中的转发节点，较大程度的克服无线电波传播衰减大、穿透能力弱的缺点，极大降低移动基站布址的困难和成本。
附图说明
图1为本发明的结构和应用示意图；
图2为本发明实施例1的结构和应用示意图；
图3为本发明实施例2的结构和应用示意图；
图4为本发明实施例3的结构和应用示意图；
图5为本发明实施例4的结构示意图；
图6为本发明实施例5的结构示意图；
附图标记：1.电磁透镜；2.导体；3.绝缘体；4.透明介质；5.无线电波；6.反射无线电波；7.透射无线电波；8.室外基站；9.接收终端；10.室内；11.室外；12.室内天线；13.有源放大器件；14.柔性介质薄膜
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：
如图1-6所示，本发明提供一种透明电磁透镜1，电磁透镜1的组成成分包括硅元素及其化合物和混合物；在不影响透光的情况下，收集室,11的电磁信号转发至室内10或车船机舱内，辅助提高电磁波的穿透特性，增强室内信号覆盖。电磁透镜的组成成分包括导电率大于1000S/m的导体，或高介电常数的介电常数实部大于3的介质。电磁透镜1的可见光透光率大于10％；电磁透镜1对电磁波设有透射的作用和反射的作用。电磁透镜中至少包括一层光学透明或半透明散射体阵列，散射体阵列中的散射体设为导体或高介电常数的介质中的一种或混合体；散射体的数量至少为两个。同一层的不同散射体之间的最小点对点距离小于电磁透镜对应的自由空间的无线电波波长的四分之一。散射体设有相同或不同的形状和厚度。电磁透镜1设有对收集的电磁能量具有放大功能的电源。
本发明提供的一种透明电磁透镜在建筑物、车窗、车顶、车门、车引擎盖、航空器窗、船舶窗或太阳能电池板上的应用。
实施例1
如图2所示，电磁透镜1通过在透明介质4如玻璃上附着透明导体2(透明的具有特定形状的金属(导体)散射体阵列)，对室外11的室外基站8发出的无线电波5进行接收后，对室内10进行转发。电磁透镜1对电磁波有透射的作用和反射的作用，分别产生反射无线电波6和透射无线电波7；金属(导体)散射体阵列具有对无线电波的调控作用，通过在电磁透镜1的最外层产生感应电流，该感应电流的辐射场通过近场耦合在电磁透镜的最内层产生次生感应电流，该次生感应电流向室内辐射并传递信号至接收终端9。该电磁透镜1无需任何电源，对室外11入射电磁波进行调控，显著增强电磁波的透射特性。
实施例2
如图3所示，该电磁透镜1通过在透明介质4如玻璃上，附着透明导体2如透明的具有特定形状的金属(导体)散射体阵列，对室外11无线电波5进行接收后，通过室内天线12对室内10进行转发。金属(导体)散射体阵列具有对无线电波5的调控作用，通过在电磁透镜1的最外层产生感应电流，该感应电流的辐射场通过近场耦合在电磁透镜1的最内层产生次生感应电流，该次生感应电流被室内天线12的传输线接收，通过室内天线12向室内10辐射并传递信号至接收终端9。该电磁透镜1无需任何电源，对室外11入射电磁波进行调控，显著增强电磁波的透射特性，室内天线12可以看作电磁透镜的延伸一部分。
实施例3
如图4所示，该电磁透镜1通过在透明介质4如玻璃上，附着透明导体2如透明的具有特定形状的金属(导体)散射体阵列，对室外11无线电波5进行接收后，对室内10进行转发。金属(导体)散射体阵列具有对无线电波5的调控作用，通过在电磁透镜1的最外层产生感应电流，该感应电流的辐射场通过近场耦合在电磁透镜1的最内层产生次生感应电流，通过在电磁透镜1表面集成有源放大器件13，该次生感应电流得到功率放大，再向室内10辐射并传递信号至接收终端9。该电磁透镜1对室外11入射电磁波进行有源调控和放大，显著增强电磁波的透射特性。
实施例4
如图5所示，以上所述的三种实施方式中的“透明导体2”部分或者全部替换为“透明绝缘体3”且该“透明绝缘体3”具有高于3的介电常数。
实施例5
如图6所示，以上所述4种实施方式中的“透明介质4”部分或者全部替换为“柔性介质薄膜14”且具有大于1的介电常数。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种透明电磁透镜，其特征在于：电磁透镜的组成成分包括硅元素及其化合物和混合物；在不影响透光的情况下，收集室外的电磁信号转发至室内或车船机舱内，辅助提高电磁波的穿透特性，增强室内信号覆盖。
2.如权利要求1所述的一种透明电磁透镜，其特征在于：所述电磁透镜的组成成分包括导电率大于1000S/m的导体，或高介电常数的介电常数实部大于3的介质。
3.如权利要求2所述的一种透明电磁透镜，其特征在于：所述电磁透镜的可见光透光率大于10％；电磁透镜对电磁波设有透射的作用和反射的作用。
4.如权利要求3所述的一种透明电磁透镜，其特征在于：所述电磁透镜中至少包括一层光学透明或半透明散射体阵列，散射体阵列中的散射体设为导体或高介电常数的介质中的一种或混合体；所述散射体的数量至少为两个。
5.如权利要求4所述的一种透明电磁透镜，其特征在于：所述同一层的不同散射体之间的最小点对点距离小于电磁透镜对应的自由空间的无线电波波长的四分之一。
6.如权利要求5所述的一种透明电磁透镜，其特征在于：所述散射体设有相同或不同的形状和厚度。
7.如权利要求6所述的一种透明电磁透镜，其特征在于：所述电磁透镜设有对收集的电磁能量具有放大功能的电源。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的一种透明电磁透镜在建筑物、车窗、车顶、车门、车引擎盖、航空器窗、船舶窗或太阳能电池板上的应用。
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