本发明涉及通讯天线的，尤其是指一种三极化超表面室内接入点天线。
背景技术：
1、超表面天线因其具有宽带宽、低剖面、易加工等特点被广泛应用于无线通信系统中。在以往的设计中，学者们将室内接入点天线的研究重点放在了垂直极化的单极子天线或者双水平极化天线上，以求改善移动通信系统的室内覆盖质量。然而，随着用户对移动网络覆盖和降低线路敷设成本的需求，常常需要对室内大空间更好的覆盖质量。为了同时实现通信容量的拓展和更大的空间覆盖，学者们相继提出了同一个辐射体的前提下实现三个极化和方向图互补的三极化天线。在这些设计中，常常专注于单独实现双水平极化极化或垂直极化的宽带化，而受限于结构限制三个极化端口的重叠带宽通常较窄。而如若使用超表面作为辐射结构，设计三端口三极化的三极化天线，利用mimo技术可以有效提高单个天线的通信容量，更多的极化和方向图之间的互补可以改善大空间场景下的信号覆盖质量。可以有效减少室内覆盖所需要的天线数量，缓解极化失配带来的信号损失。
2、对现有技术进行调查了解，具体如下：
3、f.lin等人在2021年提出一种利用两对直线缝隙进行馈电的超表面天线，通过直线缝隙在低频产生辐射实现了阻抗带宽的拓展，其相对带宽达到了25％，可以覆盖wi-fi 6频段的5ghz频段。但只能提供两个正交的水平极化，在大空间的室内环境中对于边缘区域的覆盖能力较为有限。
4、z.wang等人在2021年提出一种基于超表面的三极化5g室内天线。通过利用构造两种超表面传输线，实现了一款三极化室内天线，可以覆盖5g通信频段的n78频段。但其带宽较窄，难以进一步拓展至覆盖5g通信系统的n77频段。
5、总的来说，现有的工作中，有不少关于室内天线的研究，但是很多工作由于其结构限制，仅能提供一个或两个极化，少数三极化天线的重叠带宽较窄。因此，设计一种简单有效的能同时提供三个极化方式的宽带三极化室内天线具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构简单可靠的三极化超表面室内接入点天线，通过两组短路探针组对两个全向模式进行独立的调节，同时，在超表面辐射结构的内侧辐射结构上进行缝隙的蚀刻调整边射模式谐振频率。该天线能够在3.3ghz-4.2ghz的范围内稳定工作，且在3.3ghz-4.2ghz的频率范围内反射系数小于-10db；在通带内边射模式增益大于6.6dbi，全向模式增益大于4.3dbi。
2、为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种三极化超表面室内接入点天线，包括第一介质基板和第二介质基板，所述第一介质基板位于第二介质基板上方，两块介质基板之间紧密接触；所述第一介质基板的上、下表面分别设有第一覆铜层和第二覆铜层；所述第一覆铜层上设有超表面辐射结构，所述超表面辐射结构由一圆形贴片作为外轮廓，所述圆形贴片由一圆环缝隙分割为内侧辐射结构和外侧辐射结构；所述外侧辐射结构被若干缝隙分割成为均匀的外侧超表面单元，并通过缝隙作为等效电容耦合能量，每条缝隙均处于圆形贴片的径向上；所述内侧辐射结构的中心处设有耦合圆盘，围绕该耦合圆盘的内侧辐射结构部分被若干缝隙分割成为均匀的内侧超表面单元，并通过缝隙作为等效电容耦合能量，每条缝隙均处于圆形贴片的径向上；所述内侧超表面单元与耦合圆盘之间设有缝隙，通过缝隙将能量耦合至内侧超表面单元和外侧超表面单元，所述耦合圆盘与馈电探针相接，通过引入所述耦合圆盘和馈电探针，能够在第一全向模式的基础上引入第二全向模式，通过同时激励两个全向模式拓展垂直极化工作模式的带宽；所述外侧超表面单元通过第一短路探针组与第二覆铜层相接，通过调整所述第一短路探针组能够调整第一全向模式的谐振频率；所述内侧超表面单元通过第二短路探针组与第二覆铜层相接，通过调整所述第二短路探针组能够调整第二全向模式的谐振频率；所述第二覆铜层上分别设有耦合缝隙、垂直极化馈电孔及用于阻挡第二覆铜层与第三敷铜层的电桥上表面馈线接触的电桥上表面缝隙；所述耦合缝隙由四个i形缝隙构成，相对第二覆铜层中心成十字形排布；所述垂直极化馈电孔位于第二覆铜层中心处，用于阻挡第二覆铜层与馈电探针接触；所述第二介质基板的上、下表面分别设有第三覆铜层和第四覆铜层；所述第三覆铜层上设有电桥上表面馈线，所述电桥上表面馈线两端设有金属化过孔，所述金属化过孔与第四覆铜层的第二馈电网络相接；所述第四覆铜层上分别设有第一馈电网络、第二馈电网络和第三馈电网络。
3、进一步，所述均匀的内侧超表面单元组合在一起形成圆环结构，该圆环结构上开有×形缝隙，该×形缝隙与圆环结构同一中心，通过调整×形缝隙的长度能够对边射工作模式的谐振频率进行独立控制。
4、进一步，所述第一馈电网络设有第一阻抗输出馈线、第一阻抗变换线及依次相接的第一馈电端口、第一阻抗输入馈线和第一水平极化高阻抗线，所述第一阻抗输出馈线和第一阻抗变换线分别与第一水平极化高阻抗线的两端相接；所述第一馈电网络将输入信号分为两路，通过第二覆铜层上的耦合缝隙将能量耦合至第一覆铜层的超表面辐射结构产生第一水平极化的边射辐射。
5、进一步，所述第二馈电网络设有第二阻抗输出馈线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线及依次相接的第一馈电端口、第二阻抗输入馈线和第二水平极化高阻抗线，所述第二阻抗输出馈线与第三阻抗变换线相接，所述第二阻抗变换线与第二水平极化高阻抗线相接，所述第二阻抗变换线和第三阻抗变换线通过金属化过孔与电桥上表面馈线相接，所述第一阻抗变换线、第二阻抗变换线和第三阻抗变换线用于改善第一馈电端口和第二馈电端口的阻抗匹配和提高端口隔离度；所述第二馈电网络将输入信号分为两路，通过第二覆铜层上的耦合缝隙将能量耦合至第一覆铜层的超表面辐射结构产生第二水平极化的边射辐射。
6、进一步，所述第三馈电网络设有依次相接的第三馈电端口、第三阻抗输入馈线和第四阻抗变换线，所述第三馈电网络通过馈电探针与耦合圆盘相接。
7、进一步，所述第一阻抗输入馈线、第二阻抗输入馈线和第三阻抗输入馈线为50欧姆特性阻抗输入馈线。
8、进一步，所述第一阻抗输出馈线和第二阻抗输出馈线为50欧姆特性阻抗输出馈线。
9、进一步，所述第一介质基板和第二介质基板的厚度分别为0.508mm和3mm，长度为75mm，宽度为75mm，介电常数为2.55，损耗角正切为0.0019。
10、本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
11、本发明利用两组探针结构和蚀刻于超表面辐射结构的缝隙对工作模式进行调控，在同一个辐射体上实现三种辐射模式，同时，利用模式之间的正交特性，使得三个输入端口之间实现高隔离度，其结构简单、剖面低、集成度高，具有很好的应用前景。
1.一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于，包括第一介质基板(2)和第二介质基板(5)，所述第一介质基板(2)位于第二介质基板(5)上方，两块介质基板之间紧密接触；所述第一介质基板(2)的上、下表面分别设有第一覆铜层(1)和第二覆铜层(3)；所述第一覆铜层(1)上设有超表面辐射结构，所述超表面辐射结构由一圆形贴片作为外轮廓，所述圆形贴片由一圆环缝隙分割为内侧辐射结构和外侧辐射结构；所述外侧辐射结构被若干缝隙分割成为均匀的外侧超表面单元(11)，并通过缝隙作为等效电容耦合能量，每条缝隙均处于圆形贴片的径向上；所述内侧辐射结构的中心处设有耦合圆盘(13)，围绕该耦合圆盘(13)的内侧辐射结构部分被若干缝隙分割成为均匀的内侧超表面单元(12)，并通过缝隙作为等效电容耦合能量，每条缝隙均处于圆形贴片的径向上；所述内侧超表面单元(12)与耦合圆盘(13)之间设有缝隙(15)，通过缝隙(15)将能量耦合至内侧超表面单元(12)和外侧超表面单元(11)，所述耦合圆盘(13)与馈电探针(14)相接，通过引入所述耦合圆盘(13)和馈电探针(14)，能够在第一全向模式的基础上引入第二全向模式，通过同时激励两个全向模式拓展垂直极化工作模式的带宽；所述外侧超表面单元(11)通过第一短路探针组(16)与第二覆铜层(3)相接，通过调整所述第一短路探针组(16)能够调整第一全向模式的谐振频率；所述内侧超表面单元(12)通过第二短路探针组(17)与第二覆铜层(3)相接，通过调整所述第二短路探针组(17)能够调整第二全向模式的谐振频率；所述第二覆铜层(3)上分别设有耦合缝隙(31)、垂直极化馈电孔(32)及用于阻挡第二覆铜层(3)与第三敷铜层(4)的电桥上表面馈线(41)接触的电桥上表面缝隙(33)；所述耦合缝隙(31)由四个i形缝隙构成，相对第二覆铜层(3)中心成十字形排布；所述垂直极化馈电孔(32)位于第二覆铜层(3)中心处，用于阻挡第二覆铜层(3)与馈电探针(14)接触；所述第二介质基板(5)的上、下表面分别设有第三覆铜层(4)和第四覆铜层(6)；所述第三覆铜层(4)上设有电桥上表面馈线(41)，所述电桥上表面馈线(41)两端设有金属化过孔(42)，所述金属化过孔(42)与第四覆铜层(6)的第二馈电网络(62)相接；所述第四覆铜层(6)上分别设有第一馈电网络(61)、第二馈电网络(62)和第三馈电网络(63)。
2.根据权利要求1所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述均匀的内侧超表面单元(12)组合在一起形成圆环结构，该圆环结构上开有×形缝隙(18)，该×形缝隙(18)与圆环结构同一中心，通过调整×形缝隙(18)的长度能够对边射工作模式的谐振频率进行独立控制。
3.根据权利要求2所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述第一馈电网络(61)设有第一阻抗输出馈线(614)、第一阻抗变换线(615)及依次相接的第一馈电端口(611)、第一阻抗输入馈线(612)和第一水平极化高阻抗线(613)，所述第一阻抗输出馈线(614)和第一阻抗变换线(615)分别与第一水平极化高阻抗线(613)的两端相接；所述第一馈电网络(61)将输入信号分为两路，通过第二覆铜层(3)上的耦合缝隙(31)将能量耦合至第一覆铜层(1)的超表面辐射结构产生第一水平极化的边射辐射。
4.根据权利要求3所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述第二馈电网络(62)设有第二阻抗输出馈线(624)、第二阻抗变换线(625)、第三阻抗变换线(626)及依次相接的第一馈电端口(621)、第二阻抗输入馈线(622)和第二水平极化高阻抗线(623)，所述第二阻抗输出馈线(624)与第三阻抗变换线(626)相接，所述第二阻抗变换线(625)与第二水平极化高阻抗线(623)相接，所述第二阻抗变换线(625)和第三阻抗变换线(626)通过金属化过孔(42)与电桥上表面馈线(41)相接，所述第一阻抗变换线(615)、第二阻抗变换线(625)和第三阻抗变换线(626)用于改善第一馈电端口(611)和第二馈电端口(621)的阻抗匹配和提高端口隔离度；所述第二馈电网络(62)将输入信号分为两路，通过第二覆铜层(3)上的耦合缝隙(31)将能量耦合至第一覆铜层(1)的超表面辐射结构产生第二水平极化的边射辐射。
5.根据权利要求4所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述第三馈电网络(63)设有依次相接的第三馈电端口(631)、第三阻抗输入馈线(632)和第四阻抗变换线(633)，所述第三馈电网络(63)通过馈电探针(14)与耦合圆盘(13)相接。
6.根据权利要求5所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述第一阻抗输入馈线(612)、第二阻抗输入馈线(622)和第三阻抗输入馈线(632)为50欧姆特性阻抗输入馈线。
7.根据权利要求6所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述第一阻抗输出馈线(614)和第二阻抗输出馈线(624)为50欧姆特性阻抗输出馈线。
8.根据权利要求7所述的一种三极化超表面室内接入点天线，其特征在于：所述第一介质基板(2)和第二介质基板(5)的厚度分别为0.508mm和3mm，长度为75mm，宽度为75mm，介电常数为2.55，损耗角正切为0.0019。
