一种介质透镜及透镜天线

专利摘要:
本实用新型适用于通讯技术领域，提供了一种介质透镜及透镜天线，所述介质透镜具有靠近天线馈源的第一表面和远离所述天线馈源的第二表面，所述介质透镜包括具有多种长度规格的若干柱状介质体，所述柱状介质体自所述第一表面向所述第二表面延伸，且所述若干柱状介质体相互拼接为一体，所述第一表面为平面，所述第二表面为外凸面。本实用新型通过按特定方式配置的柱状介质体对天线辐射能量的相位进行补偿，实现能量汇聚，进而增加辐射增益，相比于传统多层PCB板结构的透镜单元，本介质透镜所需加工精度低，可以一体加工而成，适用于批量生产，从而大幅降低透镜单元的成本。
公开号:CN214336931U
申请号:CN202120391067.8U
申请日:2021-02-22
公开日:2021-10-01
发明作者:张丽丽；赖杰鑫；罗振东；徐茵；朱剑锋
申请人:Shenzhen Qianhai Paisu Technology Co ltd；
IPC主号:H01Q15-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于通讯技术领域，尤其涉及一种介质透镜及透镜天线。
[n0002] 透镜天线是一种将点源辐射的球面波转换为平面波、从而获得高增益笔形波束的天线。相比相控阵天线与抛物面天线，透镜天线因高增益、低成本、易加工等优势被广泛应用于毫米波波段。这是由于透镜天线尺寸相对于工作频率波长较大，通常仅在毫米波及太赫兹频段有适合的尺寸，在5G低频的Sub-6GHz频段应用较少。
[n0003] 现有技术当中，目前透镜天线常规配置的透镜单元采用多层PCB板设计而成，成本较高，由于PCB板之间存在较大空气层，因而制作较为繁琐，同时PCB板耐腐蚀能力差，需额外加以保护，进一步增加费用。
[n0004] 本实用新型实施例提供一种介质透镜及具有该介质透镜的透镜天线，旨在解决现有透镜天线的透镜单元成本高的技术问题。
[n0005] 本实用新型实施例是这样实现的，一种介质透镜，具有靠近天线馈源的第一表面和远离所述天线馈源的第二表面，所述介质透镜包括具有多种长度规格的若干柱状介质体，所述柱状介质体自所述第一表面向所述第二表面延伸，且所述若干柱状介质体相互拼接为一体，所述第一表面为平面，所述第二表面为外凸面。
[n0006] 优选地，所述若干柱状介质体的高度分布为从所述介质透镜中心向边缘降低。
[n0007] 优选地，所述若干柱状介质体的高度分布为从所述介质透镜中心向边缘呈阶梯状降低。
[n0008] 优选地，所述若干柱状介质体的高度分布沿所述介质透镜宽度方向的降低幅度大于、沿所述介质透镜长度方向的降低幅度。
[n0009] 优选地，所述柱状介质体的底面用于形成所述第一表面，所述柱状介质体的顶面用于形成所述第二表面，所述柱状介质体的底面和顶面均为水平面。
[n0010] 优选地，所述若干柱状介质体一体注塑成型。
[n0011] 优选地，所述介质透镜的辐射增益为2.5-3dBi。
[n0012] 本实用新型实施例还提出一种透镜天线，所述透镜天线包括：
[n0013] 天线馈源，用于发射电磁波信号；
[n0014] 上述的介质透镜，用于将所述电磁波信号转换为辐射波束，并向外辐射。
[n0015] 优选地，所述天线馈源为相控阵天线，所述相控阵天线的阵列天线采用并联馈电。
[n0016] 本实用新型所达到的有益效果：通过按特定方式配置的柱状介质体对天线辐射能量的相位进行补偿，实现能量汇聚，进而增加辐射增益，相比于传统多层PCB板结构的透镜单元，本介质透镜所需加工精度低，可以一体加工而成，适用于批量生产，从而大幅降低透镜单元的成本。
[n0017] 图1是本实用新型实施例一当中的介质透镜的结构图；
[n0018] 图2是图1当中A向的投影图；
[n0019] 图3是图1当中B向的投影图；
[n0020] 图4是本实用新型实施例二当中的透镜天线的结构图。
[n0021] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[n0022] 现有目前透镜天线常规配置的透镜单元采用多层PCB板设计而成，成本较高，由于PCB板之间存在较大空气层，因而制作较为繁琐，同时PCB板耐腐蚀能力差，需额外加以保护，进一步增加费用。为此，本实用新型的目的在于，提供一种介质透镜及具有该介质透镜的透镜天线，通过按特定方式配置的柱状介质体对天线辐射能量的相位进行补偿，实现能量汇聚，进而增加辐射增益，本介质透镜所需加工精度低，可以一体加工而成，适用于批量生产，从而大幅降低透镜单元的成本。
[n0023] 在介绍本实用新型的介质透镜之前，对利用透镜进行基站节能的原理做如下说明：
[n0024] 等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power，简称EIRP)定义为：EIRP＝Pt*Gt，Pt表示发射机(也即天线馈源)的发射功率，Gt表示发射天线的天线增益。在无线通信工程中，Gt通常用来衡量干扰的强度、以及发射机发射强信号的能力。通过增加Gt，在保证EIRP不变的情况下，就可以降低Pt，进而实现节能。因此，透镜天线可以通过对电磁波信号进行辐射增益、来达到基站节能的目的，从而继载波关断、亚帧关断、MIMO通道关断、深度休眠和智能开关断电这5种基站节能方式之后，又提出一种新的基站节能方式。
[n0025] 实施例一
[n0026] 请参阅图1-图3，所示为本实用新型实施例一当中的介质透镜10，具有靠近天线馈源的第一表面10a和远离天线馈源的第二表面10b，具体地，介质透镜10包括具有多种长度规格的若干柱状介质体11，柱状介质体11自第一表面10a向第二表面10b延伸，即柱状介质体11的底面用于形成第一表面10a，柱状介质体11的顶面用于形成第二表面10b，若干柱状介质体11相互拼接为一体。
[n0027] 在具体实施时，介质透镜10优选为一体成型，即若干柱状介质体11优选为一体注塑成型。介质透镜10靠近天线馈源一侧的整体外露的表面构成该第一表面10a，介质透镜10远离天线馈源一侧的整体外露的表面构成该第二表面10b。
[n0028] 为了实现对电磁波信号进行辐射增益，在本实施例当中，该第一表面10a为平面，该第二表面10b为外凸面，并且若干柱状介质体11的高度分布为从介质透镜10中心向边缘降低。即本实施例当中的介质透镜10，其靠近天线馈源的第一表面10a为一水平面、而远离天线馈源的第二表面10b则整体呈外凸面。
[n0029] 在具体实施时，第二表面10b可以是光滑平整的外凸面、也可以为不平整的外凸面。示例而非限定，在本实施例当中，若干柱状介质体11的高度分布为从介质透镜10中心向边缘呈阶梯状降低，柱状介质体11的底面和顶面均为水平面，从而形成不平整的外凸面。
[n0030] 此外，在本实施例一些情况当中，介质透镜10的整体轮廓呈方形结构，如图2-图3所示，若干柱状介质体11的高度分布沿介质透镜10宽度方向的降低幅度大于、沿介质透镜10长度方向的降低幅度，即宽度方向和长度方向的降低幅度不相等；在其它实施例当中，若干柱状介质体11的高度分布在宽度方向和长度方向的降低幅度也可以保持相等，或者也可以反过来设置，即长度方向的降低幅度大于宽度方向的降低幅度。
[n0031] 综上，本实施例当中的介质透镜10，通过按特定方式配置的柱状介质体11对天线辐射能量的相位进行补偿，实现能量汇聚，进而增加辐射增益，辐射增益范围为2.5-3dBi，本实施例具体为2.6dBi，相比于传统多层PCB板结构的透镜单元，本介质透镜10所需加工精度低，可以一体加工而成，适用于批量生产，从而大幅降低透镜单元的成本。
[n0032] 实施例二
[n0033] 请参阅图4，所示为本实用新型实施例二当中的透镜天线，包括天线馈源20及与天线馈源20正对设置且用于实现天线辐射增益的介质透镜10，所述介质透镜10为上述实施例一所述的介质透镜10，天线馈源20用于发射电磁波信号；介质透镜10用于将电磁波信号转换为辐射波束，并向外辐射，在电磁波信号透射介质透镜10的过程当中，介质透镜10的柱状介质体11将对电磁波信号进行调控，完成对电磁波信号的辐射增益。
[n0034] 示例而非限定，在本实施例一些情况当中，天线馈源20具体为相控阵天线，相控阵天线的阵列天线采用并联馈电。例如，相控阵天线具体可以为3×4相控阵，3×4相控阵当中的4个3×1阵列天线采用并联馈电，由于该介质透镜10上的相位分布采用一维分布，可以保持YOZ平面上的波束扫描。
[n0035] 综上，本实施例当中的透镜天线，通过按特定方式配置的柱状介质体11对天线辐射能量的相位进行补偿，实现能量汇聚，进而增加辐射增益，相比于传统多层PCB板结构的透镜单元，本介质透镜10所需加工精度低，可以一体加工而成，适用于批量生产，从而大幅降低透镜单元的成本。
[n0036] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[n0037] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (9)
[0001] 1.一种介质透镜，其特征在于，具有靠近天线馈源的第一表面和远离所述天线馈源的第二表面，所述介质透镜包括具有多种长度规格的若干柱状介质体，所述柱状介质体自所述第一表面向所述第二表面延伸，且所述若干柱状介质体相互拼接为一体，所述第一表面为平面，所述第二表面为外凸面。
[0002] 2.根据权利要求1所述的介质透镜，其特征在于，所述若干柱状介质体的高度分布为从所述介质透镜中心向边缘降低。
[0003] 3.根据权利要求2所述的介质透镜，其特征在于，所述若干柱状介质体的高度分布为从所述介质透镜中心向边缘呈阶梯状降低。
[0004] 4.根据权利要求2或3所述的介质透镜，其特征在于，所述若干柱状介质体的高度分布沿所述介质透镜宽度方向的降低幅度大于、沿所述介质透镜长度方向的降低幅度。
[0005] 5.根据权利要求1所述的介质透镜，其特征在于，所述柱状介质体的底面用于形成所述第一表面，所述柱状介质体的顶面用于形成所述第二表面，所述柱状介质体的底面和顶面均为水平面。
[0006] 6.根据权利要求1所述的介质透镜，其特征在于，所述若干柱状介质体一体注塑成型。
[0007] 7.根据权利要求1所述的介质透镜，其特征在于，所述介质透镜的辐射增益为2.5-3dBi。
[0008] 8.一种透镜天线，其特征在于，所述透镜天线包括：
天线馈源，用于发射电磁波信号；
权利要求1-7任一项所述的介质透镜，用于将所述电磁波信号转换为辐射波束，并向外辐射。
[0009] 9.根据权利要求8所述的透镜天线，其特征在于，所述天线馈源为相控阵天线，所述相控阵天线的阵列天线采用并联馈电。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120391067.8U|CN214336931U|2021-02-22|2021-02-22|一种介质透镜及透镜天线|CN202120391067.8U| CN214336931U|2021-02-22|2021-02-22|一种介质透镜及透镜天线|