CN106299628B - 一种天线和无线路由器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种天线和无线路由器。所述天线包括辐射器、引向器、至少一个吸波器和反射器，相对于辐射器的辐射方向，引向器位于辐射器的前方，反射器位于辐射器的后方，吸波器位于辐射器的侧面；所述辐射器包括基板、附着于基板的正面的复合左右手传输线单元、附着于基板的底面的电磁场带隙EBG结构和位于EBG结构侧的、与复合左右手传输线单元相连的作为地的金属平板。本发明的天线尺寸小、低剖面、水平全向辐射、高效率、宽带宽。

Description

一种天线和无线路由器
技术领域
本发明属于通信领域，尤其涉及一种天线和无线路由器。
背景技术
现有技术的天线包括辐射器、反射器、引向器和隔离元件等。其中辐射器主要采用偶极子或者单极子提供水平全向且垂直极化辐射性能，偶极子或者单极子是一种天线电长度为波长的二分之一或者四分之长度的辐射器，其辐射在水平面上是全向辐射，并且辐射电场的极化方向与大地垂直，即为垂直极化，该类型辐射器在使用时，一般垂直于水平面外置于天线外。然而该辐射器的带宽窄、辐射效率低、剖面高且无法平面化，从而使现有技术的天线尺寸大、天线带宽窄、辐射效率低、剖面高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线和无线路由器，旨在解决现有技术的天线的辐射器的带宽窄、辐射效率低、剖面高且无法平面化，从而使现有技术的天线尺寸大、天线带宽窄、辐射效率低、剖面高的问题。
第一方面，提供了一种天线，所述天线包括辐射器、引向器、至少一个吸波器和反射器，相对于辐射器的辐射方向，引向器位于辐射器的前方，反射器位于辐射器的后方，吸波器位于辐射器的侧面；所述辐射器包括基板、附着于基板的正面的复合左右手传输线单元、附着于基板的底面的电磁场带隙EBG结构和位于EBG结构侧的、与复合左右手传输线单元相连的作为地的金属平板。
进一步地，所述天线还包括至少一个隔离器，隔离器位于吸波器背向辐射器的后面，或者位于吸波器朝向辐射器的前面。
进一步地，所述隔离器采用工字形的单负介电常数材料；反射器是金属平板或者是反射器包括基板和附着于基板正面的多个周期性的金属贴片。
进一步地，所述复合左右手传输线单元包括多个周期性的金属贴片，每个金属贴片形成有由感性的金属线加载形成的镂空图案，镂空图案的金属线形成等效电感。
进一步地，所述EBG结构包括多个周期性的单元结构，所述EBG结构的单元结构具有镂空图案，EBG结构的镂空图案采用弯折线样式、弧线样式或三角形样式。
进一步地，所述EBG结构与金属平板之间具有空气层间隙，或者，金属平板通过绝缘介质附着在EBG结构上。
进一步地，所述基板的正面还附着有位于复合左右手传输线单元的周围的EBG结构。
进一步地，所述引向器包括一个频率选择表面FSS透镜，FSS透镜包括第一电容屏、第二电容屏和位于第一电容屏和第二电容屏之间的谐振屏，第一电容屏和第二电容屏均等效为一个电容；
第一电容屏和第二电容屏均包括基板和附着于基板正面的多个周期性的电容性金属贴片，附着于基板正面的多个周期性的电容性金属贴片所在的面作为第一电容屏和第二电容屏的正面，基板的底面作为第一电容屏和第二电容屏的底面；
谐振屏包括基板和附着于基板正面的多个周期性的单元结构，每个单元结构包括外导体、内导体和位于外导体和内导体之间的弯折槽；附着于基板正面的多个周期性的单元结构所在的面作为谐振屏的正面；
第一电容屏的底面朝着谐振屏的底面，第二电容屏的底面朝着谐振屏的正面；
第一电容屏朝向辐射器，第二电容屏朝向天线的外部。
进一步地，所述谐振屏的基板的底面包括金属平板，金属平板具有周期性的槽。
进一步地，所述引向器还包括一个零折射率透镜，或者，所述引向器还包括一个零折射率透镜和另一个FSS透镜；零折射率透镜具有多个周期性的单元结构，单元结构呈环形结构，零折射率透镜具有多个周期性的单元结构的面作为零折射率透镜的正面，零折射率透镜的背面朝向FSS透镜；零折射率透镜朝向辐射器，FSS透镜朝向天线的外部。
进一步地，所述吸波器包括基板、附着于基板正面的超材料层和附着于基板底面的金属平板层，超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感。
进一步地，所述单元结构是金属贴片，每个单元结构形成的镂空图案位于中央，所述单元结构呈方形，单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间形成等效电容，等效电容与等效电感并联，每个单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，从而将电阻与等效电容和等效电感并联，每个单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联。
进一步地，每个单元结构的中央具有方形孔，镂空图案形成于方形孔的外围，镂空图案的外围是地，镂空图案与地之间形成等效电容，等效电容与等效电感并联，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，从而将电阻与等效电容和等效电感并联，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联。
第二方面，提供了一种无线路由器，所述无线路由器包括上述的天线。
在本发明中，由于天线的辐射器包括附着于基板的正面的复合左右手传输线单元和附着于基板的底面的EBG结构和位于EBG结构侧的、与复合左右手传输线单元相连的作为地的金属平板，因此该辐射器剖面低，实现了天线的小型化，另外，EBG结构可消除复合左右手传输线单元与地之间的表面波，进而提高天线的效率，并增加天线的带宽；另外，由于复合左右手传输线单元包括多个周期性的金属贴片，每个金属贴片形成有由感性的金属线加载形成的镂空图案，镂空图案的金属线形成等效电感，因此，减少了谐振时需要的对地等效并联电容并且提高了对地等效并联电感，从而减小了天线面积，实现了天线的小型化；又由于EBG结构与金属平板之间具有空气层间隙，空气层间隙减少了天线的等效介电常数，从而提高了天线效率与带宽。
在本发明中，由于天线的引向器包括一个频率选择表面FSS透镜，FSS透镜包括第一电容屏、第二电容屏和位于第一电容屏和第二电容屏之间的谐振屏。因此电磁波将直接从FSS透镜透射而过，不会对天线的前后比造成影响，且对天线3dB波瓣宽度的压缩幅度大，能将天线3dB波瓣宽度压缩30°以上，压缩波瓣宽度的性能远好于传统的天线引向器；同时电磁波经过FSS透镜后，球面波很快转换成了平面波，电磁波的能量不会再向辐射源的两侧辐射，因此，提高了采用本发明的天线引向器的MIMO系统的天线间隔离度。又由于天线的引向器包括一个零折射率透镜和一个FSS透镜，或者，包括一个零折射率透镜和两个FSS透镜，因此两类透镜同时作用，既压缩波瓣宽度，又提高了天线间隔离度。
在本发明中，由于吸波器包括附着于基板正面的超材料层和附着于基板底面的金属平板层，因此使天线的带宽变宽，且减少了大量的电磁反射，显著提高天线间的隔离度，对天线其他的性能并未造成任何影响，将其应用于多天线构成MIMO系统中，可提高天线间隔离度，改善系统通信容量，增加系统的抗干扰能力。又由于超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感，因此提高了单元结构的等效电感，小型化整个单元结构，从而小型化整个吸波器，使得在相同的面积下超材料层能容纳的更多数量的周期和单元结构，让吸波器的吸收率更佳。又由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，因此能匹配空气阻抗，同时吸收被底面金属平板层反射的电磁波能量，从而起到减小反射的作用。另外，由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的天线的结构示意图。
图2是本发明实施例一提供的天线的隔离器的结构示意图。
图3是本发明实施例一提供的天线的辐射器的结构示意图。
图4是本发明实施例一提供的天线的辐射器中的复合左右手传输线单元的结构示意图。
图5是本发明实施例一提供的天线的辐射器中的EBG结构的结构示意图。
图6是本发明实施例一提供的天线的辐射器中的地的结构示意图。
图7是本发明实施例一提供的天线的辐射器中的复合左右手传输线单元和EBG结构附着于基板正面的结构示意图。
图8是本发明实施例一提供的天线的引向器的结构示意图。
图9是本发明实施例一提供的天线的引向器的第一电容屏和第二电容屏的正面示意图。
图10是本发明实施例一提供的天线的引向器的第一电容屏和第二电容屏的底面示意图。
图11是本发明实施例一提供的天线的引向器的谐振屏的正面示意图。
图12是本发明实施例一提供的天线的引向器的谐振屏的底面示意图。
图13是本发明实施例一提供的天线的引向器的采用的分形电容屏的正面示意图。
图14是本发明实施例一提供的天线的引向器的采用的耶路撒冷十字架谐振屏的正面示意图。
图15是本发明实施例二提供的天线的结构示意图。
图16是本发明实施例二提供的天线的引向器的结构示意图。
图17是本发明实施例二提供的天线的引向器的零折射率透镜的正面示意图。
图18是本发明实施例二提供的天线的引向器的零折射率透镜的底面示意图。
图19是本发明实施例二提供的天线的引向器的电容屏的正面示意图。
图20是本发明实施例二提供的天线的引向器的电容屏的底面示意图。
图21是本发明实施例二提供的天线的引向器的谐振屏的正面示意图。
图22是本发明实施例二提供的天线的引向器的谐振屏的底面示意图。
图23是本发明实施例二提供的天线的反射器的结构示意图。
图24是本发明实施例一提供的天线的吸波器的正面示意图。
图25是本发明实施例一提供的天线的吸波器的侧面示意图。
图26是本发明实施例一提供的天线的吸波器的底面示意图。
图27是本发明实施例一提供的天线的吸波器的性能示意图。
图28是工作于2.4GHz频段的天线间有无采用本发明实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的隔离对比示意图。
图29是本发明实施例一提供的天线的另一种吸波器的正面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例一提供的天线包括辐射器1、引向器2、一个或两个吸波器3和反射器4，相对于辐射器1的辐射方向，引向器2位于辐射器1的前方，反射器4位于辐射器1的后方，两个吸波器3分别位于辐射器1的两个侧面。
本发明实施例一提供的天线还可以包括一个或两个隔离器5，两个隔离器5分别位于两个吸波器3背向辐射器1的后面，或者位于两个吸波器3朝向辐射器1的前面。隔离器5可以采用工字形的单负介电常数材料(如图2所示)。本发明实施例一提供的天线中的反射器4可以是金属平板。
请参阅图3至图6，本发明实施例一提供的天线的辐射器包括基板61、附着于基板61的正面的复合左右手传输线单元62、附着于基板61的底面的电磁场带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构63和位于EBG结构63侧的、与复合左右手传输线单元62相连的作为地的金属平板64。由于复合左右手传输线单元62直接与金属平板64相连，将电流导入地中，因此EBG结构63在复合左右手传输线单元62和金属平板64之间不会造成复合左右手传输线单元62与地之间的电磁场分布的改变，且能消除表面波。
在本发明实施例一中，基板61的正面在靠近复合左右手传输线单元62的位置还附着有一个微带馈电线622。复合左右手传输线单元62包括多个周期性的金属贴片621。每个金属贴片621可以形成有镂空图案6211，镂空图案6211是由感性的金属线加载形成的，镂空图案6211的金属线形成等效电感。镂空图案6211减少了谐振时需要的对地等效并联电容并且提高了对地等效并联电感，从而减小了天线面积，实现了天线的小型化。
请参阅图4，金属贴片621呈方形，每个金属贴片621形成的镂空图案6211位于中央，镂空图案6211连接金属贴片621的边缘6212，镂空图案6211的金属线通过金属探针6214与金属平板64连接，镂空图案6211中央和对应的基板位置均设有通孔6213，金属探针6214穿过镂空图案和基板的通孔6213焊接在通孔旁边的镂空图案6211的金属线上；镂空图案的通孔的孔径略大于基板的通孔的孔径和金属探针的直径，从而方便金属探针焊接在通孔旁边的镂空图案的金属线上。镂空图案6211的金属线形成了等效的对地电感，从而减少了天线面积，且该电感与金属贴片自身的对地等效电容并联，最终形成复合左右手传输线单元的开路辐射器。金属贴片621也可以呈圆形、扇形等任意形状。镂空图案可以采用多种样式，例如弯折线样式、弧线样式、三角形样式等等。
请参阅图5，EBG结构63等效于理想的人工磁导体(artificialmagneticconductors，AMC)，当电磁波在金属平面传输时，表面波会被激励出现，表面波的出现引起大量电磁波能量的损耗，造成天线辐射效率低下，并且带宽变窄。EBG结构63可消除复合左右手传输线单元62与地之间的表面波，进而提高天线的效率，并增加天线的带宽。在本发明实施例一中，EBG结构63包括多个周期性的单元结构633，单元结构633可以具有镂空图案，镂空图案可以采用多种样式，例如弯折线样式、弧线样式、三角形样式等等。EBG结构63于与基板的通孔6213对应处设有通孔631，且EBG结构的通孔孔径大于基板的通孔孔径，以避免EBG结构63与金属平板64连接。
在本发明实施例一中，EBG结构63与金属平板64之间具有空气层间隙634。空气层间隙减少了天线的等效介电常数，由于越低的等效介电常数，辐射效率就越高，带宽就越宽，因此该空气层间隙提高了天线效率与带宽。
在本发明实施例一中，金属平板64也可以通过绝缘介质附着在EBG结构63上。
请参阅图7，本发明实施例一提供的天线的辐射器还可以采用另一种结构，与上述辐射器的区别在于，基板的正面还附着有EBG结构66，EBG结构66位于复合左右手传输线单元65的周围。使得EBG结构达到了两层，从而能展宽EBG结构的带宽。
在本发明实施例一中，由于辐射器包括附着于基板的正面的复合左右手传输线单元和附着于基板的底面的EBG结构和位于EBG结构侧的、与复合左右手传输线单元相连的作为地的金属平板，因此该辐射器剖面低，实现了天线的小型化，另外，EBG结构可消除复合左右手传输线单元与地之间的表面波，进而提高天线的效率，并增加天线的带宽；另外，由于复合左右手传输线单元包括多个周期性的金属贴片，每个金属贴片形成有由感性的金属线加载形成的镂空图案，镂空图案的金属线形成等效电感，因此，减少了谐振时需要的对地等效并联电容并且提高了对地等效并联电感，从而减小了天线面积，实现了天线的小型化；又由于EBG结构与金属平板之间具有空气层间隙，空气层间隙减少了天线的等效介电常数，从而提高了天线效率与带宽。
请参阅图8，本发明实施例一提供的天线的引向器包括一个频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)透镜，FSS透镜包括第一电容屏41、第二电容屏42和位于第一电容屏41和第二电容屏42之间的谐振屏43，第一电容屏41和第二电容屏42可以是结构相同或完全不相同的电容屏，第一电容屏41和第二电容屏42均等效为一个电容。第一电容屏41朝向辐射器，第二电容屏42朝向天线的外部。
请参阅图9和10，本发明实施例一提供的天线的引向器的第一电容屏和第二电容屏均包括基板和附着于基板正面的多个周期性的电容性金属贴片4011，附着于基板正面的多个周期性的电容性金属贴片所在的面作为第一电容屏和第二电容屏的正面401，基板的底面作为第一电容屏和第二电容屏的底面402。
在本发明实施例一中，电容性金属贴片可以是方形或圆形的贴片。
请参阅图11和12，本发明实施例一提供的天线的引向器的谐振屏包括基板和附着于基板正面的多个周期性的单元结构4311，每个单元结构4311包括外导体4312、内导体4313和位于外导体4312和内导体4313之间的弯折槽4314，外导体4312为等效的地。弯折槽4314和外导体4312之间形成等效电容，该等效电容与由外导体4312和内导体4313引入的等效电感形成等效并联谐振回路。内导体4313的中央具有方形槽4315，用以减少频率选择性表面间的能量耦合。附着于基板正面的多个周期性的单元结构4311所在的面作为谐振屏的正面431，基板的底面可以包括金属平板也可以不包括金属平板，当包括金属平板时，该金属平板作为谐振屏的底面432，当不包括金属平板时，基板的底面作为谐振屏的底面。谐振屏的底面432可以具有周期性的槽4321，槽4321可以是圆形、方形或其他任意形状，周期性的槽可有效减少谐振屏与第一电容屏和第二电容屏之间的耦合，降低了引向器的厚度。
在本发明实施例一中，第一电容屏和第二电容屏的正面可以被图13中的采用分形技术的FSS电容性单元代替。谐振屏的正面可以被图14中的耶路撒冷十字形单元代替。
在本发明实施例一中，第一电容屏41的底面朝着谐振屏43的底面，第二电容屏42的底面朝着谐振屏43的正面。
本发明实施例一提供的天线的引向器可以应用在工作于2.4GHz或者5.8GHz频段的天线。工作于5.8GHz频段的天线的引向器中的FSS透镜的谐振屏单元结构的周期和第一电容屏和第二电容屏的电容性金属贴片的周期可以比工作于2.4GHz频段的FSS透镜的周期少一些，具体根据实际情况而定。
在本发明实施例一中，通过调整FSS透镜的第一电容屏和第二电容屏的金属贴片的尺寸和谐振屏上的弯折槽的尺寸，可以控制电磁波通过每个单元结构的相位，实现不同路径电磁波经过FSS透镜后同相，完成球面波转变为平面的转换，从而达到压缩波瓣宽度，最终实现了压缩辐射器辐射出的电磁波的3dB波瓣宽度的效果。此外，由于对电磁波束的压缩，天线朝向两侧的辐射变少，天线隔离度也会相应提高。且由于该透镜是带通型的，电磁波可以直接透射而过，因此能改善天线前后比，有利于天线隔离度的提高。
在本发明实施例一中，由于天线的引向器包括一个频率选择表面FSS透镜，FSS透镜包括第一电容屏、第二电容屏和位于第一电容屏和第二电容屏之间的谐振屏。因此电磁波将直接从FSS透镜透射而过，不会对天线的前后比造成影响，且对天线3dB波瓣宽度的压缩幅度大，能将天线3dB波瓣宽度压缩30°以上，压缩波瓣宽度的性能远好于传统的天线引向器；同时电磁波经过FSS透镜后，球面波很快转换成了平面波，电磁波的能量不会再向辐射源的两侧辐射，因此，提高了采用本发明的天线引向器的MIMO系统的天线间隔离度。又由于天线的引向器包括一个零折射率透镜和一个FSS透镜，或者，包括一个零折射率透镜和两个FSS透镜，因此两类透镜同时作用，既压缩波瓣宽度，又提高了天线间隔离度。
本发明实施例一提供的天线的吸波器的主要作用是将辐射器辐射向两侧的能量吸收和反射，从而降低临近天线间的耦合，改善天线隔离度。
本发明实施例一提供了一种天线的吸波器，所述吸波器包括基板、附着于基板正面的超材料层和附着于基板底面的金属平板层，超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感。
请参阅图24至图26，本发明实施例一提供的天线的吸波器包括基板11、附着于基板11正面的超材料层12和附着于基板11底面的金属平板层13。
在本发明实施例一中，超材料层12是指具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料层，超材料层12可以是软硬表面(soft and hardsurfaces)层、光子晶体(photonic crystals)层、电磁带隙结构(electromagnetic band-gap structures)层、双负材料(double negative materials)层、左手材料(left-handedmaterials)层、人工磁导体(artificial magnetic conductors，AMC)层等。AMC层是一种人工制作的等效理想磁面层。
超材料层12具有多个周期性的单元结构121，图24所示的单元结构121是金属贴片。如图24所示，本发明实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的超材料层12具有9个周期性的单元结构121。
每个单元结构121形成有镂空图案1211，镂空图案1211是由感性的金属线加载形成的，镂空图案1211形成等效电感。镂空图案1211的作用在于提高单元结构121的等效电感，小型化整个单元结构，从而小型化整个吸波器，使得在相同的面积下超材料层能容纳的更多数量的周期和单元结构，让吸波器的吸收率更佳。请参阅图24，单元结构121呈方形，每个单元结构121形成的镂空图案1211位于中央，镂空图案1211的外轮廓可以是方形、圆形、扇形等任意形状。镂空图案可以采用多种样式，例如弯折线样式、弧线样式、三角形样式等等。单元结构121的每条边与相邻单元结构的相邻边之间形成等效电容C，镂空图案1211形成等效电感L，等效电容C与等效电感L并联。每个单元结构121的每条边与相邻单元结构的相邻边之间(如图24中的a、b、c、d)焊接电阻R，从而将电阻R与等效电容C和等效电感L并联。电阻R的作用在于匹配空气阻抗，同时吸收被底面金属平板层13反射的电磁波能量，并减小反射的作用。在本发明实施例一中，所用的电阻可以为230欧姆的电阻。
在本发明实施例一中，还可以在每个单元结构121的每条边与相邻单元结构的相邻边之间(如图24中的a、b、c、d旁边)焊接电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。
请参阅图29，是本发明实施例一提供的天线的另一种吸波器的正面示意图。图29所示的每个单元结构221形成的镂空图案2211不同于图24所示的镂空图案的样式，每个单元结构221的中央具有方形孔2212，镂空图案2211形成于方形孔2212的外围，镂空图案2211的外围是地2213。镂空图案2211相当于内导体，镂空图案2211与地2213之间形成等效电容C，镂空图案2211形成等效电感L，等效电容C与等效电感L并联。每个单元结构221的每条边的镂空图案与地之间(如图29中的a、b、c、d)焊接电阻R，从而将电阻R与等效电容C和等效电感L并联。
在本发明实施例一中，还可以在每个单元结构221的每条边的镂空图案与地之间(如图29中的a、b、c、d旁边)焊接电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。
金属平板层13用于将到达金属平板层13处的电磁波反射至电阻和基板11，并被电阻和基板11吸收。
请参阅图27和图28，其中图27是本发明实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的性能示意图，图28是工作于2.4GHz频段的天线间有无采用本发明实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的隔离对比示意图。根据对比可知，工作于2.4GHz频段的天线间有采用本发明实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的隔离度比没有采用的隔离度高出接近10dB。
本发明实施例一的基板可以是FR4基板。FR4基板是一种当前最廉价的基板，当超材料层制作于FR4基板上时，价格极低，又由于超材料层具备超薄厚度的特性，使得本发明实施例一提供的天线的吸波器非常适合应用于消费类电子产品。
对于单元结构的镂空图案是同一个样式的，只要超材料层的尺寸大小不一样，则可以使天线的吸波器工作在不同的频段。
本发明一提供的天线的吸波器，由于包括附着于基板正面的超材料层和附着于基板底面的金属平板层，因此使天线的带宽变宽，且减少了大量的电磁反射，显著提高天线间的隔离度，对天线其他的性能并未造成任何影响，将其应用于多天线构成MIMO系统中，可提高天线间隔离度，改善系统通信容量，增加系统的抗干扰能力。又由于超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感，因此提高了单元结构的等效电感，小型化整个单元结构，从而小型化整个吸波器，使得在相同的面积下超材料层能容纳的更多数量的周期和单元结构，让吸波器的吸收率更佳。又由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，因此能匹配空气阻抗，同时吸收被底面金属平板层反射的电磁波能量，从而起到减小反射的作用。另外，由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。
实施例二：
请参阅图15，本发明实施例二提供的天线与本发明实施例一提供的天线的区别在于采用另一种结构的引向器6和另一种结构的反射器7。
请参阅图16至图22，本发明实施例二提供的工作于5.8GHz频段的天线的引向器包括一个零折射率透镜51和一个或两个本发明实施例一提供的天线的引向器中的FSS透镜52。本发明实施例二中的FSS透镜52的谐振屏单元结构的周期和第一电容屏和第二电容屏的电容性金属贴片的周期可以比本发明实施例一中的工作于2.4GHz频段的FSS透镜的周期少一些，具体根据实际情况而定。零折射率透镜51朝向天线的辐射器，FSS透镜52朝向天线的外部。
零折射率透镜51具有多个周期性的单元结构511，单元结构511呈环形结构，可以是方形的环、圆形的环或其他形状的环。两相邻单元结构形成等效的串联谐振，在谐振处形成等效负介电常数效应，但是在临近谐振处则会出现等效近零折射率特性，不同路径的电磁波经过零折射率透镜后，实现不同路径传输电磁波相位同相，从而完成了球面波到平面波的转换，实现了压缩天线波瓣宽度的效果。
零折射率透镜51具有多个周期性的单元结构511的面作为零折射率透镜51的正面。零折射率透镜51的背面朝向FSS透镜52。
在本发明实施例二中，由于天线的引向器包括一个频率选择表面FSS透镜，FSS透镜包括第一电容屏、第二电容屏和位于第一电容屏和第二电容屏之间的谐振屏。因此电磁波将直接从FSS透镜透射而过，不会对天线的前后比造成影响，且对天线3dB波瓣宽度的压缩幅度大，能将天线3dB波瓣宽度压缩30°以上，压缩波瓣宽度的性能远好于传统的天线引向器；同时电磁波经过FSS透镜后，球面波很快转换成了平面波，电磁波的能量不会再向辐射源的两侧辐射，因此，提高了采用本发明的天线引向器的MIMO系统的天线间隔离度。又由于天线的引向器包括一个零折射率透镜和一个FSS透镜，或者，包括一个零折射率透镜和两个FSS透镜，因此两类透镜同时作用，既压缩波瓣宽度，又提高了天线间隔离度。
请参阅图23，本发明实施例二提供的天线的反射器包括基板和附着于基板正面的多个周期性的金属贴片。
本发明实施例还提供了一种包括本发明实施例一和/或本发明实施例二提供的天线的无线路由器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种天线，其特征在于，所述天线包括辐射器、引向器、至少一个吸波器和反射器，相对于辐射器的辐射方向，引向器位于辐射器的前方，反射器位于辐射器的后方，吸波器位于辐射器的侧面；所述辐射器包括基板、附着于基板的正面的复合左右手传输线单元、附着于基板的底面的电磁场带隙EBG结构和位于EBG结构侧的、与复合左右手传输线单元相连的作为地的金属平板；
所述复合左右手传输线单元包括多个周期性的金属贴片，每个金属贴片形成有由感性的金属线加载形成的镂空图案，镂空图案的金属线形成等效电感；
所述引向器包括一个频率选择表面FSS透镜，FSS透镜包括第一电容屏、第二电容屏和位于第一电容屏和第二电容屏之间的谐振屏，第一电容屏和第二电容屏均等效为一个电容；
第一电容屏和第二电容屏均包括基板和附着于基板正面的多个周期性的电容性金属贴片，附着于基板正面的多个周期性的电容性金属贴片所在的面作为第一电容屏和第二电容屏的正面，基板的底面作为第一电容屏和第二电容屏的底面；
谐振屏包括基板和附着于基板正面的多个周期性的单元结构，每个单元结构包括外导体、内导体和位于外导体和内导体之间的弯折槽；附着于基板正面的多个周期性的单元结构所在的面作为谐振屏的正面；
第一电容屏的底面朝着谐振屏的底面，第二电容屏的底面朝着谐振屏的正面；
第一电容屏朝向辐射器，第二电容屏朝向天线的外部。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括至少一个隔离器，隔离器位于吸波器背向辐射器的后面，或者位于吸波器朝向辐射器的前面。
3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述隔离器采用工字形的单负介电常数材料；反射器是金属平板或者是反射器包括基板和附着于基板正面的多个周期性的金属贴片。
4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述EBG结构包括多个周期性的单元结构，所述EBG结构的单元结构具有镂空图案，EBG结构的镂空图案采用弯折线样式、弧线样式或三角形样式。
5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述EBG结构与金属平板之间具有空气层间隙，或者，金属平板通过绝缘介质附着在EBG结构上。
6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述基板的正面还附着有位于复合左右手传输线单元的周围的EBG结构。
7.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述谐振屏的基板的底面包括金属平板，金属平板具有周期性的槽。
8.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述引向器还包括一个零折射率透镜，或者，所述引向器还包括一个零折射率透镜和另一个FSS透镜；零折射率透镜具有多个周期性的单元结构，单元结构呈环形结构，零折射率透镜具有多个周期性的单元结构的面作为零折射率透镜的正面，零折射率透镜的背面朝向FSS透镜；零折射率透镜朝向辐射器，FSS透镜朝向天线的外部。
9.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述吸波器包括基板、附着于基板正面的超材料层和附着于基板底面的金属平板层，超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感。
10.如权利要求9所述的天线，其特征在于，所述单元结构是金属贴片，每个单元结构形成的镂空图案位于中央，所述单元结构呈方形，单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间形成等效电容，等效电容与等效电感并联，每个单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，从而将电阻与等效电容和等效电感并联，每个单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联。
11.如权利要求9所述的天线，其特征在于，每个单元结构的中央具有方形孔，镂空图案形成于方形孔的外围，镂空图案的外围是地，镂空图案与地之间形成等效电容，等效电容与等效电感并联，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，从而将电阻与等效电容和等效电感并联，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联。
12.一种无线路由器，其特征在于，所述无线路由器包括权利要求1至11任一项所述的天线。
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