200mm;方形辐射贴片尺寸为 24mmX24mm，阵元间距为65mm;方形福射贴片与下方的天线接地板的间隔为2mm。方形福射 贴片与上方的圆形寄生贴片的间隔为3mm;圆形寄生贴片的半径为12. 5mm。FR4介质板尺 寸为 200mmX200mm;厚度为 1. 6mm；
[0027] 宽带超材料覆层由双层FSS构成，双层FSS的单元结构如图4所示，单元周期p为 15mm，宽带超材料覆层具有部分反射特性，并且在5GHz~6GHz频段内其反射相位曲线斜率 为正，由此可以有效扩展F-P腔谐振天线的增益带宽。通过调整方形金属贴片型FSS19单 元边长1和方形金属栅格型FSS20单元线宽w可以调整宽带超材料覆层的反射率和反射 相位曲线斜率的大小，在本例中，取方形金属贴片型FSS19单元边长1为9_，方形金属栅 格型FSS20单元线宽w为3mm。
[0028] 根据F-P谐振腔的谐振条件A 只有当宽带超材料覆层与天线接地板1 Ant 的间距h满足谐振条件时，能够使得天线的方向性达到最大，3dB波束宽度最窄。取5. 5GHz为天线工作的中心频率，由谐振条件可求得宽带超材料覆层距天线接地板1的高度h为 26. 9mm〇
[0029] 完成上述设计后，使用电磁仿真软件CST2013进行仿真实验。
[0030] 图6为本实用新型宽带双极化窄波束WLANAP天线的回波损耗曲线图。从图中可 以看出，在|Sn|〈-10dB条件下，该天线的阻抗带宽频率范围为5. 13GHz~6. 14GHz，完全能 覆盖5. 15GHz~5. 85GHz的WLAN工作频段。
[0031] 图7为13端口馈电时本实用新型宽带双极化窄波束WLANAP天线在5. 2GHz处的 辐射方向图。其中，实线为xoz平面的辐射方向图，虚线为yoz平面的辐射方向图，由仿真结 果可知，该天线在5. 2GHz处的方向性为19. 45dB，xoz平面的3dB波束宽度为19. 4°，yoz 平面的3dB波束宽度为20.4°。
[0032] 图8为13端口馈电时本实用新型宽带双极化窄波束WLANAP天线在5. 8GHz处的 辐射方向图。其中，实线为xoz平面的辐射方向图，虚线为yoz平面的辐射方向图，由仿真结 果可知，该天线在5. 8GHz处的方向性为20. 31dB，xoz平面的3dB波束宽度为18. 8°，yoz 平面的3dB波束宽度为18. 1°。
[0033] 本实用新型宽带双极化窄波束WLANAP天线在结构上具有对称性，通过在12端口 馈电进行仿真，在5. 2GHz~5. 8GHz频带上具有和13端口馈电时相同的方向性增益和波束 宽度。
[0034] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽 管上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细描述，但本领域的技术人员应当理解，本 实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原 理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要 求书及其等效物界定。
【主权项】
1. 一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于，包括天线接地板、四个方形辐射 贴片、四个圆形寄生贴片和宽带超材料覆层； 所述四个方形辐射贴片排布成四元微带稀疏阵列，并且由双极化馈电网络进行馈电， 双极化馈电网络的两个馈电端口连接50Q同轴线； 四个方形辐射贴片上方分别加载四个圆形寄生贴片，四个方形辐射贴片和四个圆形寄 生贴片由四根绝缘介质支柱固定在天线接地板上方；天线接地板、方形辐射贴片和圆形寄 生贴片间隔设置； 所述的宽带超材料覆层由印刷在FR4介质板上下两个表面的双层频率选择表面构成， 并且由四根绝缘介质支柱固定在天线接地板上，且位于四元微带稀疏阵列上方。2. 根据权利要求1所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：四个方 形辐射贴片呈正方形排布。3. 根据权利要求1所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：天线接 地板为方形，其长宽尺寸为200mmX 200mm ;方形辐射贴片尺寸为24mmX 24mm，阵元间距为 65mm ;方形福射贴片与下方的天线接地板的间隔为2_。4. 根据权利要求1所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：方形辐 射贴片与上方的圆形寄生贴片的间隔为3mm ;圆形寄生贴片的半径为12. 5_。5. 根据权利要求1所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：所述双 层频率选择表面呈互补结构。6. 根据权利要求1所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：构成宽 带超材料覆层的双层频率选择表面中一个频率选择表面为方形金属贴片型频率选择表面， 另一个呈互补结构的频率选择表面为方形金属栅格型频率选择表面。7. 根据权利要求1所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：宽带超 材料覆层包括FR4介质板和设置在FR4介质板一面的方形金属贴片型频率选择表面，设 置在FR4介质板另一面的呈互补结构的方形金属栅格型频率选择表面；FR4介质板尺寸为 200mmX200mm ;厚度为I. 6mm ;宽带超材料覆层与天线接地板的间隔为26. 9mm。8. 根据权利要求7所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：方形金 属栅格型频率选择表面的单元周期为15mm ;单元线宽为3_。9. 根据权利要求7所述的一种宽带双极化窄波束WLAN AP天线，其特征在于：方形金 属贴片型频率选择表面的单元周期为15_，单元边长为9_。
【专利摘要】本实用新型公开一种宽带双极化窄波束WLAN？AP天线，四个方形辐射贴片排布成四元方形微带稀疏阵列；四个方形辐射贴片上方分别加载四个圆形寄生贴片，四个方形辐射贴片和四个圆形寄生贴片由四根绝缘介质支柱固定在天线接地板上方；宽带超材料覆层由印刷在FR4介质板上下两个表面的双层频率选择表面构成，并且由四根绝缘介质支柱固定在天线接地板上，且位于四元方形微带稀疏阵列上方。本实用新型天线工作频段为5.15GHz～5.85GHz，能够进行双极化工作，并且具有较窄的辐射波束，是一种满足IEEE802.11a/n使用标准的双极化窄波束WLAN？AP天线，可广泛应用于室内和室外高密用户场景的WLAN网络覆盖。
【IPC分类】H01Q5/328, H01Q5/335, H01Q1/38, H01Q5/28
【公开号】CN204732537
【申请号】CN201520493264
【发明人】黄斌科, 倪中非
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月9日