透镜体、透镜天线及通信设备的制作方法

本发明属于移动通信，具体涉及一种透镜体、配置了所述透镜体的透镜天线及配置了所述透镜天线的通信设备。

背景技术：

1、在高容量通信场景中，为了解决直线形阵列天线在覆盖上的局限性，多波束天线技术应运而生。多波束天线技术通过同时产生多个指向不同方向的波束，以扩大网络覆盖范围，减少盲区。目前，实现多波束天线常用的技术是巴特勒矩阵，但该技术复杂度高，天线结构复杂，且在高增益状态下，面临垂直波束宽度较窄的问题。

2、在此背景下，透镜天线作为一种新型的天线技术，以其独特的性能引起了广泛关注。透镜天线通过其特有的折射特性，能够将馈源发出的电磁波汇聚成平面波，进而提升天线增益。其中，龙伯透镜天线和圆柱形透镜天线是两种常见的透镜天线形式。

3、龙伯透镜天线采用球形设计，馈源置于球体一侧，通过电磁波在球体内部的折射，在球体另一侧形成平面波，从而实现增益的提升。由于球形设计使得穿过圆心的各个切面均保持一致，因此龙伯透镜天线在水平和垂直方向上的波束宽度较为一致，具有较高的增益。然而，由于目前技术限制，无法直接实现介电常数连续渐变的材料，通常需要将球体分成多层，每层介电常数从内到外逐渐减小，这增加了制造的难度。

4、圆柱形透镜天线则采用圆柱体设计，同样通过电磁波在圆柱体内部的折射形成平面波。与龙伯透镜天线相比，圆柱形透镜天线的一个截面与球形相同，但与之垂直的另一截面为矩形，这导致其在水平和垂直方向上的波束宽度存在差异，天线增益相对较低。为了提升增益，通常需要在圆柱的长度方向上增加辐射单元。

5、由此，尽管透镜天线在提升天线增益方面显示出独特的优势，但由于技术限制和制造难度，目前仍存在一些挑战和问题。因此，对透镜天线进行进一步的优化和改进，以更好地满足移动通信系统的需求，具有重要的研究意义和应用价值。

技术实现思路

1、本发明的首要目的在于解决上述问题至少之一而提供一种透镜体及透镜天线。

2、为满足本发明的各个目的，本发明采用如下技术方案：

3、适应本发明的目的之一而提供一种透镜体，包括多个透镜单元，所述透镜单元呈锥体状，各透镜单元的锥点指向参考球体空间的球心，各透镜单元的底面均朝向外侧，所述多个透镜单元均分占据所述参考球体空间，每个透镜单元包括多个介质体，所述多个介质体依次连接而呈锥体状。

4、进一步的，所述多个介质体沿所述透镜单元的中心线依次设置，所所述多个介质体依次连接，以形成所述透镜单元。

5、进一步的，沿所述中心线，位于首端的介质体呈锥体状，其余介质体呈台体状。

6、在一个实施例中，所述多个介质体的介电常数不相同。

7、在一个实施例中，所述透镜单元的介质体的数量≤6。

8、在一个实施例中，相邻两个透镜单元之间的角度≤90°。

9、在一个实施例中，所述透镜单元的锥角的角度≤60°。

10、在一个实施例中，所述多个透镜单元之间形成有空气介质。

11、在一个实施例中，所述透镜体设有6个透镜单元，每个透镜单元设有3个介质体。

12、在一个实施例中，所述透镜单元为圆锥状。

13、适应本发明的目的之一而提供一种透镜天线，包括馈源与如前一目的任意一项所述的透镜体，所述馈源设置于所述透镜体的一侧。

14、适应本发明的目的之一而提供一种通信设备，包括如前一目的所述的透镜天线。

15、相对于现有技术，本发明具有多方面的优势，包括但不限于：

16、首先，本发明的透镜体采用了多个锥体状的透镜单元来近似模拟球形龙伯透镜天线，使得本发明的透镜体在制造过程中避免了复杂的曲面加工和介质分布问题，使得制造过程更加简单，降低了生产成本。同时，由于透镜单元是独立可替换的，因此可以方便地进行维修和更换，进一步降低了维护成本。

17、其次，本发明的透镜体通过多个透镜单元相互组合，透镜单元的多个介质体连接设置，实现了对电磁波的精确聚焦和传输，使得本发明的透镜体具有更高的信号增益和传输质量，能够在复杂环境中保持稳定的通信性能。且，可通过调整透镜单元的数量、大小和位置，本发明的透镜体可以形成多个指向不同方向的波束。这种多波束覆盖的能力使得本发明的透镜体能够同时覆盖多个目标区域，提高了通信系统的覆盖范围和灵活性。

18、再次，传统透镜天线通过不同层的厚度及介电常数变化调整方向图，除了传统的通过调节不同层的厚度及介电常数变化来调整方向图外，本发明还可以通过调整透镜单元的锥体形状来实现方向图的调节，该种调节方式使得本发明的透镜体在方向图上更加灵活，能够满足不同应用场景下的需求，使得本发明的透镜体能够在复杂环境中提供更加稳定和可靠的通信性能，满足对通信质量要求较高的应用场景。

19、另外，相对于传统的圆柱形透镜天线和球形龙伯透镜天线，本发明的透镜体在尺寸上显著减小，使得本发明的透镜体更易于集成到各种设备和系统中，以在有限的空间内能够部署更多的天线单元，进一步提高系统的通信能力和覆盖范围。且，由于本发明的透镜体具有小型化的特点，可以方便地与其他电子设备进行集成，使得本发明的透镜体能够与其他功能模块共同工作，实现更加高效和紧凑的通信系统。同时，集成化也降低了系统的复杂性和成本，提高了系统的可靠性和稳定性。

技术特征：

1.一种透镜体，其特征在于，包括多个透镜单元，所述透镜单元呈锥体状，各透镜单元的锥点指向参考球体空间的球心，各透镜单元的底面均朝向外侧，所述多个透镜单元均分占据所述参考球体空间，每个透镜单元包括多个介质体，所述多个介质体依次连接而呈锥体状。

2.如权利要求1所述的透镜体，其特征在于，所述多个介质体沿所述透镜单元的中心线依次设置，所所述多个介质体依次连接，以形成所述透镜单元。

3.如权利要求2所述的透镜体，其特征在于，沿所述中心线，位于首端的介质体呈锥体状，其余介质体呈台体状。

4.如权利要求2所述的透镜体，其特征在于，所述多个介质体的介电常数不相同。

5.如权利要求2所述的透镜体，其特征在于，所述透镜单元的介质体的数量≤6。

6.如权利要求1所述的透镜体，其特征在于，相邻两个透镜单元之间的角度≤90°。

7.如权利要求1所述的透镜体，其特征在于，所述透镜单元的锥角的角度≤60°。

8.如权利要求1所述的透镜体，其特征在于，所述多个透镜单元之间形成有空气介质。

9.如权利要求1所述的透镜体，其特征在于，所述透镜体设有6个透镜单元，每个透镜单元设有3个介质体。

10.如权利要求1至9任意一项所述的透镜体，其特征在于，所述透镜单元为圆锥状。

11.一种透镜天线，其特征在于，包括馈源与如权利要求1至10任意一项所述的透镜体，所述馈源设置于所述透镜体的一侧。

12.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求11所述的透镜天线。

技术总结
本发明提供了一种透镜体、透镜天线及通信设备，所述透镜体包括多个透镜单元，所述透镜单元呈锥体状，各透镜单元的锥点指向参考球体空间的球心，各透镜单元的底面均朝向外侧，所述多个透镜单元均分占据所述参考球体空间，每个透镜单元包括多个介质体，所述多个介质体依次连接而呈锥体状。透镜体由锥体状的多个透镜单元组成，每个透镜单元均由多个介质体依次连接而构成，使得透镜天线可提高增益，优化方向图，且降低透镜体的生产难度。

技术研发人员：张碧明,胡岚翔,陆尧,苏国生,黄立文
受保护的技术使用者：京信通信技术（广州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28