CN204205067U - 天线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种天线装置。该天线装置包括辐射单元、反射板和超材料板，辐射单元用于发送电磁波；反射板包括设置于靠近辐射单元底部的主反射板；超材料板与辐射单元相隔离地设置，辐射单元的相对的两侧均设置有超材料板。应用本实用新型的技术方案，超材料板不仅能改变原有电磁场在天线装置的边缘的绕射情况；而且超材料板在辐射单元的激励下产生感生电流和感应电磁场，也会改变天线装置的边缘场分布，从而影响天线装置的前后比，通过调节设置在超材料板中的人造微结构的尺寸和距离，能使各种场产生反相叠加，从而提高天线的前后比，可以有效地缓解因增大反射板的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，实现了天线装置的小型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线技术领域，更具体地，涉及一种天线装置。
背景技术
天线装置是现代移动通信系统的重要组成部件被用于接收与传播电磁波。现代移动通信业务的迅猛发展，对天线装置的各项指标提出了越来越高的要求，尤其表现在增益值、带宽特性、交叉极化特性、主瓣宽度随频率的波动性、前后比特性等方面。在现有技术中，为使天线获得定向所需的波瓣宽度，例如65度、90度等，以满足基本的网络覆盖要求，一般采用调整辐射单元或者通过增加反射板宽度等手段。
现有技术中，已知天线装置的反射板截面形状对于前后比特性和水平面方向图起着重要作用。当定向天线的前后比达到一定指标时，能明显抑制来自天线后向的同频干扰，从而提高通信系统容量。为了提高前后比指标，缩窄水平面波束宽度，现有技术中通常通过不断加大金属反射板的宽度，减少辐射单元所辐射出来的电磁波的后向绕射，增强天线的前向辐射，这样就会增大天线装置的体积，不利于天线装置的小型化。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种小型化的天线装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种天线装置，天线装置包括：辐射单元，辐射单元用于发送电磁波；反射板，反射板包括设置于靠近辐射单元底部的主反射板；超材料板，超材料板与辐射单元相隔离地设置，辐射单元的相对的两侧均设置有超材料板。
进一步地，天线装置包括至少两块超材料板，至少两块超材料板均垂直于主反射板。
进一步地，超材料板包括：第一基板，第一基板包括第一表面；第一导电几何结构，第一导电几何结构设置在第一基板的第一表面上。
进一步地，第一基板的第一表面与辐射单元的一侧面相对。
进一步地，第一导电几何结构包括多个第一人造微结构。
进一步地，第一人造微结构为“工”字形、“工”字形的衍生形、“方片”形和“方片镂空”中的任意一种。
进一步地，所述第一人造微结构的尺寸a满足：0.1λ＜a＜0.25λ，其中λ为所述辐射单元工作频率段中的最低频率所对应的波长。
进一步地，多个第一人造微结构具有多种尺寸；和/或，多个第一人造微结构不等间距设置。
进一步地，第一基板包括与第一表面相对的第二表面，超材料板还包括第二导电几何结构，第二导电几何结构设置第二表面上。
进一步地，超材料板还包括：第二基板，第二基板覆盖在第一基板的第一表面上；第二导电几何结构，第二导电几何结构设置在第二基板的背离第一基板的表面上。
进一步地，第二导电几何结构包括多个第二人造微结构，多个第二人造微结构与多个第一人造微结构一一对应地设置。
进一步地，第一人造微结构和与该第一人造微结构对应设置的第二人造微结构的形状和尺寸均相同；和/或，相邻两个第一人造微结构之间的距离和与相邻两个第一人造微结构对应设置的相邻两个第二人造微结构之间的距离相同。
进一步地，第一人造微结构为旋转对称图形或轴对称图形或二者的组合。
进一步地，第一人造微结构在与第一基板平行的第一平面上的投影形成第一投影，与该第一人造微结构对应设置的第二人造微结构在第一平面上的投影形成第二投影，第一投影以第一投影的形心为旋转中心在第一平面内旋转90度后与第二投影重合。
进一步地，辐射单元为微带天线，微带天线包括：介质基片；辐射贴片，辐射贴片设置在介质基片的背离主反射板的第一基片表面上；金属贴片，金属贴片设置在介质基片的与第一基片表面相对的第二基片表面上以形成接地端，其中，第一基片表面上设置有第三导电几何结构，第三导电几何结构与辐射贴片电绝缘地设置。
进一步地，辐射单元为印制偶极子天线，印制偶极子天线包括：天线基板；振子，振子印制在天线基板上；第四导电几何结构，第四导电几何结构设置在天线基板上，第四导电几何结构与振子电绝缘地设置。
进一步地，反射板还包括分别设置在辐射单元的两侧的第一侧立反射板，超材料板设置在第一侧立反射板的朝向辐射单元的一侧。
进一步地，反射板还包括两个相对布置的第二侧立反射板，超材料板、第一侧立反射板、主反射板和第二侧立反射板围成矩形空间，辐射单元设置在矩形空间内。
进一步地，天线装置包括多个辐射单元，多个辐射单元设置在矩形空间内，多个辐射单元沿同一条直线布置，主反射板和第一侧立反射板的延伸方向均与直线的延伸方向一致。
进一步地，反射板还包括分别设置在相邻的两个辐射单元之间的中间立反射板。
应用本实用新型的技术方案，天线装置包括辐射单元、反射板和超材料板，辐射单元用于发送电磁波；反射板包括设置于靠近辐射单元底部的主反射板；超材料板与辐射单元相隔离地设置，辐射单元的相对的两侧均设置有超材料板。应用本实用新型的技术方案，超材料板不仅能改变原有电磁场在天线装置的边缘的绕射情况；而且超材料板在辐射单元的激励下产生感生电流和感应电磁场，也会改变天线装置的边缘场分布，从而影响天线装置的前后比，通过调节设置在超材料板中的人造微结构的尺寸和距离，能使各种场产生反相叠加，从而提高天线的前后比，利用超材料板改善天线装置的前后比，可以有效地缓解因增大反射板的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，实现了天线装置的小型化。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了本实用新型第一实施例的天线装置的结构示意图；
图2示出了图1的第一实施例的天线装置的侧视的结构示意图；
图3示出了本实用新型第一实施例的天线装置与对比的天线装置在2010MHz水平方向图；
图4示出了本实用新型第一实施例的天线装置与对比的天线装置在2025MHz水平方向图；
图5示出了本实用新型第二实施例的天线装置的结构示意图；
图6示出了本实用新型第二实施例的天线装置与对比的天线装置在2010MHz水平方向图；
图7示出了本实用新型第二实施例的天线装置与对比的天线装置在2025MHz水平方向图；
图8示出了本实用新型第三实施例的天线装置的结构示意图；
图9示出了本实用新型第三实施例的天线装置与对比的天线装置在1880MHz水平方向图；
图10示出了本实用新型第三实施例的天线装置与对比的天线装置在2010MHz水平方向图；
图11示出了本实用新型第四实施例的天线装置的结构示意图；
图12示出了本实用新型第四实施例的天线装置与对比的天线装置在1880MHz水平方向图；
图13示出了本实用新型第四实施例的天线装置与对比的天线装置在2010MHz水平方向图。
附图标记：1、辐射单元；2、反射板；21、主反射板；22、第一侧立反射板；23、第二侧立反射板；24、中间侧立反射板；3、超材料板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
技术术语：
超材料，是指一些具有天然材料所不具备的吸收电磁波的性质的人工复合结构或复合材料。超材料包括基板和印制在基板表面上的导电几何结构。导电几何结构由周期性排列的多个人造微结构构成。超材料是一种以人造微结构为基本单元并以特定方式进行空间排布的具有特殊电磁响应的新型材料，其对电磁响应的特征往往不取决于其构成材料的本征性质，而是由其人造微结构的特征所决定，并且超材料可以在一定范围内实现普通材料无法具备的折射率、磁导率以及吸波极化性能，从而可以有效控制电磁波的传播特性。
人造微结构，人造微结构是通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基板或柔性板上的具有一定形状的导电体或在导电体层上形成的具有一定形状的镂空结构。
人造微结构的尺寸，人造微结构的尺寸通过按一定规律排列的多个人造微结构在电磁波辐射下所产生的谐振频率换算得到的，人造微结构的尺寸与所产生的谐振频率相关。
本实施例中，将天线装置辐射出的电磁波的传播方向定义为前，与电磁波传播方向相反的方向为后，辐射单元的底部为背离电磁波的传播方向的部分。
形心，形心也就是平面图形的几何中心，它只与平面图形的形状和尺寸有关。
第一实施例
如图1所示，本实用新型第一实施例的天线装置包括辐射单元1、反射板2和超材料板3。辐射单元1用于发送电磁波。反射板2包括设置于靠近辐射单元1底部的主反射板21。超材料板3与辐射单元1相隔离地设置，辐射单元1的相对的两侧均设置有超材料板3。
超材料板不仅能改变原有电磁场在天线装置的边缘的绕射情况；而且超材料板3在辐射单元1的激励下产生感生电流和感应电磁场，也会改变天线装置的边缘场分布，从而影响天线装置的前后比，通过调节设置在超材料板中的人造微结构的尺寸和距离，能使各种场产生反相叠加，从而提高天线的前后比，利用超材料板改善天线装置的前后比，可以有效地缓解因增大反射板2的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，实现了天线装置的小型化。
本实施例中，天线装置还包括用于支撑辐射单元1的支撑件(图中未画出)。支撑件与反射板2和辐射单元均连接以将辐射单元1固定。
反射板2还包括分别设置在辐射单元1的两侧的第一侧立反射板22，超材料板3设置在第一侧立反射板22的朝向辐射单元1的一侧。反射板2还包括两个第二侧立反射板23，第一侧立反射板22和第二侧立反射板23围成矩形空间，辐射单元1设置在矩形空间内。
如图2所示，第二侧立反射板23的两端均与设置在第二侧立反射板23两端的第一侧立反射板22间隔设置以形成用于容纳超材料板3的卡槽。超材料板3设置在卡槽中。超材料板3垂直于主反射板21。
超材料板3包括第一基板和第一导电几何结构。第一基板包括第一表面。第一导电几何结构设置在第一基板的第一表面上。第一基板的第一表面与辐射单元1的一侧面相对。超材料板3的第一导电几何结构与反射板2电绝缘地设置。
优选地，天线装置包括至少两块超材料板3，至少两块超材料板3均垂直于主反射板。
设置在卡槽中的超材料板3的第一基板的至少一部分与相应的第一侧立反射板22抵接。该超材料板3的第一导电几何结构与第二侧立反射板23的端面间隔设置以实现电绝缘。
第一导电几何结构包括多个第一人造微结构。如图1所示，本实施例中的第一人造微结构为设置在超材料板3的第一表面上的“方片”形的导体。
第一人造微结构为由金属或非金属的导电材料构成，人造微结构可以通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等方法附着在基板或柔性板上。制作第一人造微结构的金属可以为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金；制作第一人造微结构的非金属导电材料可以为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。
优选地，第一人造微结构的还可以为“工”字形、“工”字形的衍生形、和“方片镂空”中的任意一种。
第一人造微结构的尺寸a满足：0.1λ＜a＜0.25λ，其中λ为所述辐射单元1工作频率段中的最低频率所对应的波长。
不同形状的第一人造微结构都能对辐射单元1的所产生的辐射场产生响应，其响应谐振频率与第一人造微结构尺寸以及辐射场的极化方式相关。对于一定的辐射场，通过调节第一人造微结构的尺寸调整其谐振频率。在其谐振频率附近天线装置的后向辐射会有明显变化。一般第一人造微结构响应频率低于所关注的辐射单元的工作频率10％可以明显提高天线装置的前后比。
第一人造微结构尺寸的选择主要取决于所关注的辐射单元的工作频率、第一人造微结构的形状以及辐射场的极化方式。而通过调整第一人造微结构之间的间距、第一人造微结构与辐射单元1之间的距离，也可以对谐振频率进行微调，同时还能调整反射曲线的深度。
因此，本实施中0.1λ＜a＜0.25λ，第一人造微结构对辐射单元1的所产生的辐射场产生响应频率低于所关注的辐射单元的工作频率10％，有效地提高了天线装置的前后比。
图3示出了本实用新型第一实施例的天线装置与对比天线装置的在2010MHz水平方向图的对比。图3中虚线示出了本实施例的在2010MHz水平方向图。图3中实线示出了对比天线装置在2010MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的区别仅为没有设置超材料板3。
图4示出了本实用新型第一实施例的天线装置与对比的天线装置在2025MHz水平方向图。图4中虚线示出了本实施例的在2025MHz水平方向图。图4中实线示出了对比天线装置在2025MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的区别仅为没有设置超材料板3。
由图3和图4可以清楚地看出，设置在天线装置的辐射单元1两侧的超材料板3有效地提高了天线装置的前后比。从而可以有效地缓解因增大反射板2的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，有利于实现了天线装置的小型化。
为了使超材料板3能够响应工作频率段中的任意频率的电磁波以提高天线装置的前后比。多个第一人造微结构具有多种尺寸以产生不同的响应频率。
由于通过调整第一人造微结构之间的间距、第一人造微结构与辐射单元1之间的距离，也可以对谐振频率进行微调。因此，本实施中的多个第一人造微结构不等间距设置。有效地拓宽了超材料板3产生的谐振频率的分布密度和谐振频率段的宽度，进一步地提高了天线装置的前后比。
本实施例中，辐射单元1为双极化天线。辐射单元1发射出第一极化波和第二极化波。第一极化波的电磁场的电场的方向与第二极化波的电磁场的电场方向垂直。
设置在第一基板上的第一导电几何结构对第一极化波的产生的响应频率用于改变第一极化波的传输以提高天线壮装置的前后比。
为了改变第二极化波的传输方向以进一步地提高天线装置的前后比。第一基板包括与第一表面相对的第二表面，超材料板3还包括第二导电几何结构，第二导电几何结构设置第二表面上。
还可以优选地，超材料板3还包括第二基板和第二导电几何结构。第二基板覆盖在第一基板的第一表面上。第二导电几何结构设置在第二基板的背离第一基板的表面上。
本实施例中，第二导电几何结构对第二极化波产生的响应频率用于改变第二极化波的传输方向从而进一步的提高天线装置的前后比。
第一极化波与第二极化波的幅值和频率相同。第一极化波的电磁场的电场方向垂直于第二极化波的电磁场的电场方向。
第二导电几何结构包括多个第二人造微结构，多个第二人造微结构与多个第一人造微结构一一对应地设置。
第一人造微结构和与该第一人造微结构对应设置的第二人造微结构的形状和尺寸均相同。
相邻两个第一人造微结构之间的距离和与相邻两个第一人造微结构对应设置的相邻两个第二人造微结构之间的距离相同。
述第一人造微结构在与第一基板平行的第一平面上的投影形成第一投影，与该第一人造微结构相对应设置的第二人造微结构在第一平面上的投影形成第二投影，第一投影以第一投影的形心为旋转中心在第一平面内旋转90度后与第二投影重合。
第一极化波与第二极化波的幅值和频率相同。第一极化波的电磁场的电场方向垂直于第二极化波的电磁场的电场方向。为了使第二导电几何结构产生的谐振频率与第一导电几何结构的多个第一人造微结构产生的谐振频率相同以改变第一极化波的传输方向，仅需将第一导电几何结构的多个第一人造微结构绕其形心旋转90度即可得到符合要求的第二导电几何结构。
第二导电几何结构采用与第一导电几何结构相类似的结构。有效地节约了设置新的第二导电几何结构的第二人造微结构的时间，有利于缩短研发时间。进一步地，有利于降低研发成本和生产成本。
优选地，第一人造微结构为旋转对称图形或轴对称图形或二者的组合。有利于使超材料板3对偏离极化方向的电磁波产生相应的谐振频率以改变偏离极化方向的电磁波的传输方向，进而进一步地提高天线装置的前后比。
辐射单元1为微带天线，微带天线包括介质基片、辐射贴片和金属贴片。辐射贴片设置在介质基片的背离主反射板21的第一基片表面上。金属贴片设置在介质基片的与第一基片表面相对的第二基片表面上以形成接地端。其中，第一基片表面上设置有第三导电几何结构，第三导电几何结构与辐射贴片电绝缘地设置。
作为公知常识我们可知，，电磁波的折射率与(ε为介质的介电常数，μ为介质的磁导率)成正比关系。当一束电磁波由一种介质传播到另外一种介质时，电磁波会发生折射，当物质内部的折射率分布非均匀时，电磁波就会向折射率比较大的位置偏折，通过设计超材料中每一点的电磁参数介电常数与磁导率，就可对超材料的折射率分布进行调整，进而达到改变电磁波的传播路径的目的。
第三导电几何结构包括多个第三人造微结构，多个第三人造微结构在介质基板上按行列排布。介质基板和第三导电几何结构形成超材料。每个第三人造微结构以及其所附着的介质基板所占部分即为一个超材料单元。介质基板可为任何与第三人造微结构不同的材料。介质基板和第三人造微结构叠加使每个超材料单元产生一个等效介电常数与磁导率。等效介电常数与磁导率分别对应了超材料的电场响应与磁场响应。超材料对电磁响应的特征是由第三人造微结构的特征所决定的，而第三人造微结构的微结构特征主要包括第三人造微结构的形状、尺寸和排列形式。
当第三人造微结构采用相同的几何形状时，某处第三人造微结构的尺寸越大，则该处的等效介电常数越大，折射率也越大。
根据上述原理，本实施例，介质基板上的第三人造微结构的尺寸从中心向周围逐渐变小，在介质基板中心处，第三人造微结构的尺寸最大，并且在距离中心相同半径处的第三人造微结构的尺寸相同。因此介质基板的等效介电常数由中间向四周逐渐变小，中间的等效介电常数最大。因而，介质基板的折射率从中间向四周逐渐变小，中间部分的折射率最大。设置在介质基板上的第三导电几何结构有效地起到汇聚辐射单元1所发送的电磁波作用，进一步地提高了天线装置的前后比。
第二实施例
如图5所示，本实施例天线装置包括辐射单元1、反射板2和超材料板3。辐射单元1用于发送电磁波。反射板2包括设置在辐射单元1的后部的主反射板21。辐射单元1的两侧均设置有超材料板3。
超材料板3包括第一基板和第一导电几何结构。第一基板包括第一表面。第一导电几何结构设置在第一基板的第一表面上。第一基板的第一表面朝向辐射单元1。超材料板3的第一导电几何结构与反射板2电绝缘地设置。
第一导电几何结构包括多个第一人造微结构。第一人造微结构为“方片镂空”。“方片镂空”结构由铺设在第一基板的第一表面上的金属或非金属的导电材料层刻蚀掉“方片形”而形成。
制作导电材料层的金属可以为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金。制作导电材料层的非金属导电材料可以为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。
优选地，第一基板包括与第一表面相对的第二表面，超材料板3还包括第二导电几何结构，第二导电几何结构设置第二表面上。第二导电几何结构包括多个第二人造微结构，多个第二人造微结构与多个第一人造微结构一一对应地设置。第一人造微结构在与第一基板平行的第一平面上的投影形成第一投影，与该第一人造微结构相对应设置的第二人造微结构在第一平面上的投影形成第二投影，第一投影以第一投影的形心为旋转中心在第一平面内旋转90度后与第二投影重合。
反射板2还包括分别设置在辐射单元1的两侧的第一侧立反射板22，超材料板3设置在第一侧立反射板22的朝向辐射单元1的一侧。反射板2还包括两个相对布置的第二侧立反射板23，超材料板3、第一侧立反射板22、主反射板21和第二侧立反射板23围成矩形空间，辐射单元1设置在矩形空间内。
图6示出了本实用新型第二实施例的天线装置与对比天线装置的在2010MHz水平方向图的对比。图6中虚线示出了本实施例的在2010MHz水平方向图。图6中实线示出了对比天线装置在2010MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的天线装置的区别仅为没有设置超材料板3。
图7示出了本实用新型第二实施例的天线装置与对比的天线装置在2025MHz水平方向图。图7中虚线示出了本实施例的在2025MHz水平方向图。图7中实线示出了对比天线装置在2025MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的区别仅为没有设置超材料板3。
由图6和图7可以清楚地看出，设置在天线装置的辐射单元1两侧的超材料板3有效地提高了天线装置的前后比。从而可以有效地缓解因增大反射板2的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，有利于实现了天线装置的小型化。
第三实施例
如图8所示，本实施例天线装置包括辐射单元1、反射板2和超材料板3。辐射单元1用于发送电磁波。反射板2包括设置在辐射单元1的后部的主反射板21。辐射单元1的两侧均设置有超材料板3。
反射板2还包括分别设置在辐射单元1的两侧的第一侧立反射板22，超材料板3设置在第一侧立反射板22的朝向辐射单元1的一侧。反射板2还包括两个第二侧立反射板23，第一侧立反射板22和第二侧立反射板23围成矩形空间，辐射单元1设置在矩形空间内。
天线装置包括多个辐射单元1，多个辐射单元1设置在矩形空间内，多个辐射单元1沿同一条直线布置，主反射板21和第一侧立反射板22的延伸方向均与直线的延伸方向一致。
超材料板3设置在第一侧立反射板22的朝向辐射单元1的一侧。超材料板3位于多个辐射单元1的两侧。
超材料板3包括第一基板和第一导电几何结构。第一基板包括第一表面。第一导电几何结构设置在第一基板的第一表面上。第一基板的第一表面朝向辐射单元1。超材料板3的第一导电几何结构与反射板2电绝缘地设置。
第一导电几何结构包括多个第一人造微结构。如图8所示，本实施例中的人造微结构为设置在超材料板3的第一表面上的“方片”形的导体。
第一人造微结构为由金属或非金属的导电材料构成，人造微结构可以通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等方法附着在基板或柔性板上。制作第一人造微结构的金属可以为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金；制作第一人造微结构的非金属导电材料可以为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。
优选地，第一基板包括与第一表面相对的第二表面，超材料板3还包括第二导电几何结构，第二导电几何结构设置第二表面上。第二导电几何结构包括多个第二人造微结构，多个第二人造微结构与多个第一人造微结构一一对应地设置。第一人造微结构在与第一基板平行的第一平面上的投影形成第一投影，与该第一人造微结构相对应设置的第二人造微结构在第一平面上的投影形成第二投影，第一投影以第一投影的形心为旋转中心在第一平面内旋转90度后与第二投影重合。
图9示出了本实用新型第三实施例的天线装置与对比天线装置的在1880MHz水平方向图的对比。图9中虚线示出了本实施例的在1880MHz水平方向图。图9中实线示出了对比天线装置在1880MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的天线装置的区别仅为没有设置超材料板3。
图10示出了本实用新型第三实施例的天线装置与对比的天线装置在2010MHz水平方向图。图7中虚线示出了本实施例的在2010MHz水平方向图。图7中实线示出了对比天线装置在2010MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的区别仅为没有设置超材料板3。
由图9和图10可以清楚地看出，设置在天线装置的辐射单元1两侧的超材料板3有效地提高了天线装置的前后比。从而可以有效地缓解因增大反射板2的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，有利于实现了天线装置的小型化。
第四实施例
如图11所示，本实施例天线装置包括辐射单元1、反射板2和超材料板3。辐射单元1用于发送电磁波。反射板2包括设置在辐射单元1的后部的主反射板21。辐射单元1的两侧均设置有超材料板3。
反射板2还包括分别设置在辐射单元1的两侧的第一侧立反射板22，超材料板3设置在第一侧立反射板22的朝向辐射单元1的一侧。反射板2还包括两个第二侧立反射板23，第一侧立反射板22和第二侧立反射板23围成矩形空间，辐射单元1设置在矩形空间内。
天线装置包括多个辐射单元1，多个辐射单元1设置在矩形空间内，多个辐射单元1沿同一条直线布置，主反射板21和第一侧立反射板22的延伸方向均与直线的延伸方向一致。
反射板2还包括分别设置在相邻的两个辐射单元1之间中间侧立反射板24。
超材料板3设置在第一侧立反射板22的朝向辐射单元1的一侧。超材料板3位于多个辐射单元1的两侧。
超材料板3包括第一基板和第一导电几何结构。第一基板包括第一表面。第一导电几何结构设置在第一基板的第一表面上。第一基板的第一表面朝向辐射单元1。超材料板3的第一导电几何结构与反射板2电绝缘地设置。
第一导电几何结构包括多个第一人造微结构。如图8所示，本实施例中的人造微结构为设置在超材料板3的第一表面上的“方片”形的导体。
第一人造微结构为由金属或非金属的导电材料构成，人造微结构可以通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等方法附着在基板或柔性板上。制作第一人造微结构的金属可以为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金；制作第一人造微结构的非金属导电材料可以为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。
优选地，第一基板包括与第一表面相对的第二表面，超材料板3还包括第二导电几何结构，第二导电几何结构设置第二表面上。第二导电几何结构包括多个第二人造微结构，多个第二人造微结构与多个第一人造微结构一一对应地设置。第一人造微结构在与第一基板平行的第一平面上的投影形成第一投影，与该第一人造微结构相对应设置的第二人造微结构在第一平面上的投影形成第二投影，第一投影以第一投影的形心为旋转中心在第一平面内旋转90度后与第二投影重合。
辐射单元1为印制偶极子天线，印制偶极子天线包括天线基板、振子和第四导电几何结构。振子印制在天线基板上。第四导电几何结构设置在天线基板上，第四导电几何结构与振子电绝缘地设置。
第四导电几何结构包括多个第四人造微结构。如图11所示，本实施例中的第一人造微结构为设置在超材料板3的第一表面上的“工”字形的导体。
优选地，第一人造微结构的还可以为“方片”形、“工”字形的衍生形、和“方片镂空”中的任意一种。
天线基板上的第四人造微结构的尺寸从中心向周围逐渐变小，在天线基板中心处第四人造微结构的尺寸最大，并且在距离中心相同半径处的第四人造微结构的尺寸相同。因此天线基板的等效介电常数由中间向四周逐渐变小，中间的等效介电常数最大。因而，天线基板的折射率从中间向四周逐渐变小，中间部分的折射率最大。设置在天线基板上的第四导电几何结构有效地起到汇聚辐射单元1所发送的电磁波作用，进一步地提高了天线装置的前后比。
图12示出了本实用新型第四实施例的天线装置与对比天线装置的在1880MHz水平方向图的对比。图11中虚线示出了本实施例的在1880MHz水平方向图。图11中实线示出了对比天线装置在1880MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的天线装置的区别仅为没有设置超材料板3。
图13示出了本实用新型第四实施例的天线装置与对比的天线装置在2010MHz水平方向图。图12中虚线示出了本实施例的在2010MHz水平方向图。图12中实线示出了对比天线装置在2010MHz水平方向图。对比天线装置与本实施例的区别仅为没有设置超材料板3。
由图12和图13可以清楚地看出，设置在天线装置的辐射单元1两侧的超材料板3有效地提高了天线装置的前后比。从而可以有效地缓解因增大反射板2的尺寸而导致的天线装置体积增大的问题，有利于实现了天线装置的小型化。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种天线装置，其特征在于，所述天线装置包括：
辐射单元(1)，所述辐射单元(1)用于发送电磁波；
反射板(2)，所述反射板(2)包括设置于靠近所述辐射单元(1)底部的主反射板(21)；
超材料板(3)，所述超材料板(3)与辐射单元(1)相隔离地设置，所述辐射单元(1)的相对的两侧均设置有所述超材料板(3)。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置包括至少两块所述超材料板(3)，所述至少两块超材料板(3)均垂直于所述主反射板(21)。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述超材料板(3)包括：
第一基板，所述第一基板包括第一表面；
第一导电几何结构，所述第一导电几何结构设置在所述第一基板的所述第一表面上。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一基板的所述第一表面与所述辐射单元(1)的一侧面相对。
5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一导电几何结构包括多个第一人造微结构。
6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第一人造微结构为“工”字形、“工”字形的衍生形、“方片”形和“方片镂空”中的任意一种。
7.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第一人造微结构的尺寸a满足：0.1λ＜a＜0.25λ，其中λ为所述辐射单元(1)工作频率段中的最低频率所对应的波长。
8.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，
所述多个第一人造微结构具有多种尺寸；和/或，
所述多个第一人造微结构不等间距设置。
9.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第一基板包括与所述第一表面相对的第二表面，所述超材料板(3)还包括第二导电几何结构，所述第二导电几何结构设置所述第二表面上。
10.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述超材料板(3)还包括：
第二基板，所述第二基板覆盖在所述第一基板的所述第一表面上；
第二导电几何结构，所述第二导电几何结构设置在所述第二基板的背离所述第一基板的表面上。
11.根据权利要求9或10所述的天线装置，其特征在于，所述第二导电几何结构包括多个第二人造微结构，所述多个第二人造微结构与所述多个第一人造微结构一一对应地设置。
12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述第一人造微结构和与该第一人造微结构对应设置的所述第二人造微结构的形状和尺寸均相同；和/或，
相邻两个所述第一人造微结构之间的距离和与所述相邻两个第一人造微结构对应设置的相邻两个所述第二人造微结构之间的距离相同。
13.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述第一人造微结构为旋转对称图形或轴对称图形或二者的组合。
14.根据权利要求13所述的天线装置，其特征在于，所述第一人造微结构在与所述第一基板平行的第一平面上的投影形成第一投影，与该第一人造微结构对应设置的所述第二人造微结构在所述第一平面上的投影形成第二投影，所述第一投影以所述第一投影的形心为旋转中心在所述第一平面内旋转90度后与所述第二投影重合。
15.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射单元(1)为微带天线，所述微带天线包括：
介质基片；
辐射贴片，所述辐射贴片设置在所述介质基片的背离所述主反射板(21)的第一基片表面上；
金属贴片，所述金属贴片设置在所述介质基片的与所述第一基片表面相对的第二基片表面上以形成接地端，
其中，所述第一基片表面上设置有第三导电几何结构，所述第三导电几何结构与所述辐射贴片电绝缘地设置。
16.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射单元(1)为印制偶极子天线，所述印制偶极子天线包括：
天线基板；
振子，所述振子印制在所述天线基板上；
第四导电几何结构，所述第四导电几何结构设置在所述天线基板上，所述第四导电几何结构与所述振子电绝缘地设置。
17.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述反射板(2)还包括分别设置在所述辐射单元(1)的两侧的第一侧立反射板(22)，所述超材料板(3)设置在所述第一侧立反射板(22)的朝向所述辐射单元(1)的一侧。
18.根据权利要求17所述的天线装置，其特征在于，所述反射板(2)还包括两个相对布置的第二侧立反射板(23)，所述超材料板(3)、所述第一侧立反射板(22)、所述主反射板(21)和所述第二侧立反射板(23)围成矩形空间，所述辐射单元(1)设置在所述矩形空间内。
19.根据权利要求18所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置包括多个所述辐射单元(1)，所述多个辐射单元(1)设置在所述矩形空间内，所述多个辐射单元(1)沿同一条直线布置，所述主反射板(21)和所述第一侧立反射板(22)的延伸方向均与所述直线的延伸方向一致。
20.根据权利要求19所述的天线装置，其特征在于，所述反射板(2)还包括分别设置在相邻的两个所述辐射单元(1)之间的中间立反射板(24)。
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 518057 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE |
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