本发明专利技术公开一种电磁超表面加载的窄波束WLAN AP天线；方形辐射贴片上方加载圆形寄生贴片，方形辐射贴片和圆形寄生贴片由一根绝缘介质支柱固定在天线接地板上方，构成原型WLAN AP天线；原型WLAN AP天线采用50Ω同轴线在方形辐射贴片不同位置馈电的方式实现双极化；本发明专利技术WLAN AP天线的工作频段为5.15GHz～5.95GHz，支持双极化工作方式，并且较原型WLANAP天线有较窄的3dB波束宽度和较强的方向性，是一种满足IEEE802.11a/n使用标准的双极化窄波束WLAN AP天线，可广泛应用于室内高密用户场景需求的WLAN网络覆盖。
【技术实现步骤摘要】
一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线
本专利技术涉及天线
，特别是涉及一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线。
技术介绍
目前，对于各种场合下的WLAN网络覆盖，WLAN无线接入点(AccessPoint：AP)是无线接入的关键设备，且已得到了广泛应用。在机场候机大厅，大型会议中心等高密度用户场景下，为满足大量用户的无线接入要求，通常需要部署大量WLANAP以提供充足的网络容量。由于普通WLANAP天线辐射波束较宽，单个AP覆盖范围过广，且当两个天线距离较近时，相互间的干扰将严重影响用户的接入数量和数据传输速率，经常导致网络拥堵、用户接入困难甚至无法接入，从而大大降低客户体验，无法满足高密度用户场景下的WLAN接入要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于利用电磁超表面加载，提供一种宽带双极化窄波束WLANAP天线，以克服高密度用户场景下普通WLANAP天线波束宽、覆盖范围过大的缺点。本WLANAP天线的工作频带覆盖5.15GHz～5.95GHz，不仅支持双极化工作，且辐射波束较普通WLANAP天线有明显收窄，能够有效减少单个AP天线的覆盖范围。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线，包括天线接地板、方形辐射贴片、圆形寄生贴片和宽带电磁超表面覆层；所述天线接地板、方形辐射贴片和圆形寄生贴片依次间隔设置，方形辐射贴片的两个馈电端口连接同轴线并由该同轴线馈电；方形辐射贴片和圆形寄生贴片由一根第一绝缘介质柱固定在天线接地板上，与同轴馈线一起构成原型WLANAP天线；所述宽带电磁超表面覆层包括FR4介质板和设置在FR4介质板两侧的双层频率选择表面，且FR4介质板与频率选择表面之间填充空气，FR4介质板由一根第二绝缘介质柱固定在原型WLANAP天线上方。所述的天线接地板为方形，其长宽尺寸为30mm×30mm；方形辐射贴片尺寸为24mm×24mm；方形辐射贴片与天线接地板间隔2mm；圆形寄生贴片半径为12.5mm；方形辐射贴片与圆形寄生贴片间隔3mm。两侧频率选择表面与FR4介质板之间的空气厚度均为2.5mm；FR4介质板为方形，其长宽尺寸为60mm×60mm，厚度为1.6mm；宽带电磁超表面覆层与原型WLANAP天线间的距离为36.6mm。所述频率选择表面是由基本单元为方环型金属贴片组成的阵列形状。阵列中方环型金属贴片的长度从中心向两侧依次递减，宽度不变；方环型金属贴片阵列与FR4介质板一起构成折射率梯度变化的宽带电磁超表面覆层。频率选择表面整体轮廓为长轴沿x方向、短轴沿y方向的椭圆。方环金属贴片型频率选择表面沿x方向共有38列基本单元，单元周期为1.6mm，其中方环宽度为1.2mm，方环线宽为0.4mm；沿y方向每列有4个相同的基本单元，其长度沿x方向从中心向两边依次递减，在中心处方环长度为12.5mm，单元周期为13.9mm；边缘处方环长度为1.5mm，单元周期为2.9mm。原型WLANAP天线通过50Ω同轴线在方形辐射贴片上不同位置馈电，以实现双极化。线接地板、方形辐射贴片、圆形寄生贴片和FR4介质板中心线重合，且均以中心线中心对称。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术由一个双极化原型WLANAP天线和加载在天线上方一定高度处的宽带电磁超表面覆层组成，其中方形辐射贴片上方加载圆形寄生贴片，方形辐射贴片和圆形寄生贴片由一根绝缘介质支柱固定在天线接地板上方，构成原型WLANAP天线；原型WLANAP天线采用50Ω同轴线在方形辐射贴片不同位置馈电的方式实现双极化，采用空气微带和在方形辐射贴片上方加载圆形寄生贴片的方法增加天线的阻抗带宽。本专利技术设计了一种宽带电磁超表面覆层结构，并用一根绝缘介质柱固定在原型WLANAP天线上方，起到了提高原型WLANAP天线方向性，收窄天线波束宽度的作用。本专利技术WLANAP天线的工作频段为5.15GHz～5.95GHz，支持双极化工作方式，并且较原型WLANAP天线有较窄的3dB波束宽度和较强的方向性，是一种满足IEEE802.11a/n使用标准的双极化窄波束WLANAP天线，可广泛应用于室内高密用户场景需求的WLAN网络覆盖。进一步，采用长度从中心向两侧依次递减的方环型金属贴片构成折射率梯度变化的双层频率选择表面，并且在双层频率选择表面与FR4介质板之间填充空气以增加带宽；结合上述方法，用于提高电磁超表面覆层的带宽；根据特定频带范围内方环折射率与其长度成正比的特性，利用不同长度的方环构成宽带电磁超表面覆层，通过将折射率沿中心向两侧梯度分布的设计，达到对不同传播路径电磁波相位的修正作用，将球面波变换为平面波，从而提高天线的方向性，收窄天线波束宽度。附图说明图1为本专利技术的原型WLANAP天线结构正视图；图2为本专利技术的原型WLANAP天线结构侧视图；图3(a)为本专利技术的宽带电磁超表面覆层正视图；图3(b)为本专利技术的宽带电磁超表面覆层侧视图；图4(a)为本专利技术宽带电磁超表面覆层单元结构正视图；图4(b)为本专利技术宽带电磁超表面覆层单元结构侧视图；图5(a)为本专利技术电磁超表面覆层加载的宽带双极化窄波束WLANAP天线整体结构透视图中原型WLANAP天线+45°极化馈电；图5(b)为本专利技术电磁超表面覆层加载的宽带双极化窄波束WLANAP天线整体结构透视图中原型WLANAP天线-45°极化馈电；图5(c)为本专利技术电磁超表面覆层加载的宽带双极化窄波束WLANAP天线整体结构透视图侧视图；图6为本专利技术电磁超表面覆层加载的宽带双极化窄波束WLANAP天线的回波损耗示意图；图7为本专利技术电磁超表面覆层加载的宽带双极化窄波束WLANAP天线在5.5GHz处的辐射方向图。具体实施方式本专利技术提供了一种结构简单，体积小，成本低，易加工的WLANAP天线，其包括：双极化原型WLANAP天线、宽带电磁超表面覆层、50Ω同轴线馈电结构以及绝缘介质支柱。本专利技术根据特定频带范围内方环折射率与其长度成正比的特性，利用不同长度的方环构成宽带电磁超表面覆层，通过将折射率沿中心向两侧梯度分布的设计，达到对不同传播路径电磁波相位的修正作用，将球面波变换为平面波，从而提高天线的方向性，收窄天线波束宽度。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。如图1和图2所示，本专利技术一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线包括金属天线接地板1、设置在天线接地板1上方的方形辐射贴片2和加载在方形辐射贴片2上方的圆形寄生贴片3，方形辐射贴片2的馈电点5、馈电点5'连接50Ω标准同轴线，天线接地板1、方形辐射贴片2和圆形寄生贴片3由第一绝缘介质柱4进行支撑固定。如图3(a)和3(b)所示，宽带电磁超表面覆层由FR4介质板7上、下表面的方环6、方环6'构成，并由第二绝缘介质柱8支撑固定在原型WLANAP天线上方。其中，天线接地板1为方形，其长宽尺寸30mm×30mm；方形辐射贴片2尺寸为24mm×24mm；方形辐射贴片2与其下方的天线接地板1间隔2mm；圆形寄生贴片3半径为12.5mm；方形辐射贴片2与其上方的圆形寄生贴片3间隔3mm；FR4介质板的长宽尺寸为60mm×60mm，厚度为1.6mm。宽带电磁超表面覆层由双层频率选择表面(FrequencySelectiveSurface:F本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电磁超表面加载的窄波束WLAN AP天线，其特征在于，包括天线接地板(1)、方形辐射贴片(2)、圆形寄生贴片(3)和宽带电磁超表面覆层；所述天线接地板(1)、方形辐射贴片(2)和圆形寄生贴片(3)依次间隔设置，方形辐射贴片(2)的两个馈电端口连接同轴线并由该同轴线馈电；方形辐射贴片(2)和圆形寄生贴片(3)由一根第一绝缘介质柱(4)固定在天线接地板(1)上，与同轴馈线一起构成原型WLAN AP天线；所述宽带电磁超表面覆层包括FR4介质板(7)和设置在FR4介质板(7)两侧的双层频率选择表面，且FR4介质板(7)与频率选择表面之间填充空气，FR4介质板(7)由一根第二绝缘介质柱(8)固定在原型WLAN AP天线上方。
【技术特征摘要】
1.一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线，其特征在于，包括天线接地板(1)、方形辐射贴片(2)、圆形寄生贴片(3)和宽带电磁超表面覆层；所述天线接地板(1)、方形辐射贴片(2)和圆形寄生贴片(3)依次间隔设置，方形辐射贴片(2)的两个馈电端口连接同轴线并由该同轴线馈电；方形辐射贴片(2)和圆形寄生贴片(3)由一根第一绝缘介质柱(4)固定在天线接地板(1)上，与同轴馈线一起构成原型WLANAP天线；所述宽带电磁超表面覆层包括FR4介质板(7)和设置在FR4介质板(7)两侧的双层频率选择表面，且FR4介质板(7)与频率选择表面之间填充空气，FR4介质板(7)由一根第二绝缘介质柱(8)固定在原型WLANAP天线上方。2.根据权利要求1所述的一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线，其特征在于：所述的天线接地板(1)为方形，其长宽尺寸为30mm×30mm；方形辐射贴片(2)尺寸为24mm×24mm；方形辐射贴片(2)与天线接地板(1)间隔2mm；圆形寄生贴片(3)半径为12.5mm；方形辐射贴片(2)与圆形寄生贴片(3)间隔3mm。3.根据权利要求1所述的一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线，其特征在于：两侧频率选择表面与FR4介质板(7)之间的空气厚度均为2.5mm；FR4介质板(7)为方形，其长宽尺寸为60mm×60mm，厚度为1.6mm。4.根据权利要求1所述的一种电磁超表面加载的窄波束WLANAP天线，其特征在于：宽带电磁超表面覆层与原型...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄斌科，强启文，倪中非，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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