[发明专利]一种电磁超表面加载的窄波束WLAN AP天线

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种电磁超表面加载的窄波束WLAN AP天线。

背景技术

目前，对于各种场合下的WLAN网络覆盖，WLAN无线接入点(Access Point：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WLAN AP以提供充足的网络容量。由于普通WLAN AP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。

发明内容

本发明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WLAN AP天线，以克服高密度用户场景下普通WLAN AP天线波束宽、覆盖范围过大的缺点。本WLAN AP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WLAN AP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，本发明的技术方案具体如下：

一种电磁超表面加载的窄波束WLAN AP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WLAN AP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WLAN AP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WLAN AP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WLAN AP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。