CN112335123B - 双极化微带贴片天线、封装天线及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及天线技术领域，具体公开一种双极化微带贴片天线、一种封装天线和一种终端设备。该双极化微带贴片天线包括辐射贴片、参考地、第一探针和第二探针，其中：辐射贴片上开设有第一槽和第二槽，第一槽和第二槽垂直相交，第一槽关于第二槽对称，第二槽关于第一槽对称；第一槽和第二槽的交点位于辐射贴片的几何中心上；辐射贴片设置于参考地的一侧；第一探针和第二探针分别与辐射贴片连接，垂直正交的第一槽和第二槽将辐射贴片划分为四个直角区域，第一馈电点和第二馈电点位于其中相邻的两个直角区域。上述技术方案中的天线具有较高的极化隔离度，可以被应用到对极化隔离度要求更高的应用场景中。

Description

双极化微带贴片天线、封装天线及终端设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，具体涉及一种双极化微带贴片天线、一种封装天线和一种终端设备。

背景技术

天线是无线通信系统的收发组件。微带天线(microstrip antenna)具有低剖面，低成本，易集成等优势，在无线通信领域得到了广泛的应用。微带天线有很多不同的结构形式，主要包括三个基本的组成部分：辐射单元、参考地和馈电结构。当辐射单元采用辐射贴片的形式来实现时，这样的天线也被称为微带贴片天线(microstrip patch antenna，mpa)。

天线辐射时所形成的电场的方向就是天线的极化方向。天线的双极化(dualpolarization)是指天线辐射时具有正交的两个极化方向，即天线辐射时的两个极化方向相互垂直。这样的天线能够形成两个互不干涉的波束，降低多路径损耗，系统容量是单极化天线的两倍。随着5G时代的到来，双极化天线的应用范围也将进一步从基站侧扩展到终端侧，成为众多应用场景的选择。

微带贴片天线可以通过正交位置馈电的方式来实现双极化。请参见图1和图2，图1是一种微带贴片天线的俯视结构示意图，图2是图1的微带贴片天线的剖面结构示意图。该微带贴片天线包括参考地62和辐射贴片61，辐射贴片61设置于参考地62上方。辐射贴片61上有两个馈电点(feedpoint)，一个是水平极化馈电点611，另一个是垂直极化馈电点612，指示了两根探针分别与辐射贴片连接的位置。水平极化馈电点611与辐射贴片的几何中心所连成的直线，垂直于垂直极化馈电点612与辐射贴片的几何中心所连成的直线，即上述两条直线正交。馈送至水平极化馈电点611的微波信号和馈送至垂直极化馈电点612的微波信号的极化方向相互垂直。通过这两个馈电点同轴馈电，从而使微带贴片天线实现双极化。

双极化微带贴片天线可以被应用到多种应用场景中，例如终端、基站等。这些应用场景中有的对于微带贴片天线的极化隔离度要求较低，例如一般的移动终端，极化隔离度只要达到10dB左右即可。而有的应用场景对于微带贴片天线的极化隔离度要求较高，例如对于蜂窝移动通信的中小基站中的中继天线而言，一般要求其极化隔离度达到25dB。因此，对于极化隔离度要求较高的应用场景，如图1和图2所示的双极化微带贴片天线由于两个馈电点之间的耦合作用较强，导致该天线的极化隔离度较低，故而无法被应用到这样的应用场景中。

发明内容

本申请提供一种双极化微带贴片天线、封装天线和终端设备，以解决现有的天线极化隔离度低的问题。

第一方面，本申请提供一种双极化微带贴片天线，所述天线包括辐射贴片、参考地、第一探针和第二探针，其中：所述辐射贴片上开设有第一槽和第二槽，所述第一槽和所述第二槽垂直相交，所述第一槽关于所述第二槽对称，所述第二槽关于所述第一槽对称；所述第一槽和所述第二槽的交点位于所述辐射贴片的几何中心上；所述辐射贴片设置于所述参考地的一侧；所述第一探针和所述第二探针分别与所述辐射贴片连接，所述第一探针在第一馈电点对所述辐射贴片馈电，所述第二探针在第二馈电点对所述辐射贴片馈电，垂直正交的所述第一槽和所述第二槽将所述辐射贴片划分为四个直角区域，所述第一馈电点和所述第二馈电点位于其中相邻的两个直角区域。

在本实现方式中，通过在辐射贴片上开设第一槽和第二槽，将第一馈电点和第二馈电点分别设置在由第一槽和第二槽所划分出的相邻的两个直角区域中，以隔离第一馈电点和第二馈电点。这样，在激励辐射贴片时，就可以改变辐射贴片上电流的路径，将来自其中一个馈电点的绝大部分电流拦在另一个馈电点所处的直角区域之外，从而减少了从其中一个馈电点流至另一个馈电点的电流，提升了该天线的极化隔离度。这样的天线可以被应用到对极化隔离度要求更高的应用场景中，拓宽了天线的应用范围。此外，由于辐射贴片上的第一槽关于第二槽对称，第二槽关于第一槽对称，故而开设的第一槽和第二槽不会破坏该天线的双极化特性。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述第一馈电点与所述辐射贴片的几何中心的连线为所述第一馈电点所在直角区域对应的直角的角平分线，所述第二馈电点与所述第一馈电点关于位于它们之间的所述第一槽或所述第二槽对称。采用本实现方式，可以使该天线在两个极化方向上的方向图的对称程度更高。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述第一槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第一槽的任意一端的电流导向槽与所述第一槽的对应一端相交；所述第二槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第二槽的任意一端的电流导向槽与所述第二槽的对应一端相交。采用本实现方式，电流导向槽可以与第一槽、第二槽一起约束来自一个馈电点的部分电流，阻挡其流至另一个馈电点，从而进一步提高天线的极化隔离度。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述电流导向槽包括第三子槽和第四子槽；所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第一槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第一槽对称；或者，所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第二槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第二槽对称。采用本实现方式，第三子槽、第四子槽可以与第一槽、第二槽一起约束来自一个馈电点的部分电流，阻挡其流至另一个馈电点，从而进一步提高天线的极化隔离度。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述第三子槽与所述第四子槽相交所形成的朝向所述几何中心的角为直角或钝角。采用本实现方式，第三子槽、第四子槽可以更好地将来自一个馈电点的电流阻挡在第一槽、第二槽、第三子槽和第四子槽所围成的区域之外，从而使更少的电流可以流至区域之内的另一个馈电，进一步提高天线的极化隔离度。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述电流导向槽为弧形槽，其中：在所述弧形槽位于所述第一槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第一槽对称；或者，在所述弧形槽位于所述第二槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第二槽对称。采用本实现方式，弧形槽可以与第一槽、第二槽一起约束来自一个馈电点的部分电流，阻挡其流至另一个馈电点，从而进一步提高天线的极化隔离度。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述辐射贴片和所述参考地之间设有第一介质层，所述第一槽和所述第二槽内填充绝缘材料，所述绝缘材料和所述第一介质层的材料相同。采用本实现方式，由于绝缘材料和第一介质层的材料相同，可以便于该天线的加工制作。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述第一槽和所述第二槽的长度相等。采用本实现方式，可以使该天线在两个极化方向上的方向图的对称程度更高。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述辐射贴片的形状为正方形，所述第一槽的中心线实质为所述正方形的一条对角线，所述第二槽的中心线实质为所述正方形的另一条对角线，所述第一槽的中心线的延伸方向与所述第一槽的长度方向相同，所述第二槽的中心线的延伸方向与所述第二槽的长度方向相同。采用本实现方式，可以使该天线在两个极化方向上的方向图的对称程度更高。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，馈送至所述第一馈电点的微波信号与馈送至所述第二馈电点的微波信号的极化方向相互垂直。采用本实现方式，可以使该天线在使用时具有双极化特性。

结合第一方面及上述可能的实现方式，在第一方面第十种可能的实现方式中，所述辐射贴片背对所述参考地的一侧设有寄生贴片，所述寄生贴片的几何中心与所述辐射贴片的几何中心的连线垂直于所述辐射贴片。基于此，本申请中开设第一槽、第二槽以及电流导向槽的辐射贴片，既可以应用到单层贴片的天线中，也可以应用到多层贴片的天线中，应用范围广。

第二方面，本申请提供一种封装天线，所述封装天线包括辐射贴片、参考地、第一馈电路径、第二馈电路径和射频芯片，其中：所述辐射贴片上开设有第一槽和第二槽，所述第一槽和所述第二槽垂直相交，所述第一槽关于所述第二槽对称，所述第二槽关于所述第一槽对称；所述第一槽和所述第二槽的交点位于所述辐射贴片的几何中心上；所述辐射贴片设置于所述参考地的一侧；所述第一馈电路径的一端与所述辐射贴片连接，另一端与所述射频芯片连接，所述第一馈电路径在第一馈电点对所述辐射贴片馈电；所述第二馈电路径的一端与所述辐射贴片连接，另一端与所述射频芯片连接，所述第二馈电路径在第二馈电点对所述辐射贴片馈电；垂直正交的所述第一槽和所述第二槽将所述辐射贴片划分为四个直角区域，所述第一馈电点和所述第二馈电点位于其中相邻的两个直角区域。

在本实现方式中，通过在辐射贴片上开设第一槽和第二槽，将第一馈电点和第二馈电点分别设置在由第一槽和第二槽所划分出的相邻的两个直角区域中，以隔离第一馈电点和第二馈电点。这样，在激励辐射贴片时，就可以改变辐射贴片上电流的路径，将来自其中一个馈电点的绝大部分电流拦在另一个馈电点所处的直角区域之外，从而减少了从其中一个馈电点流至另一个馈电点的电流，提升了该封装天线的极化隔离度。这样的封装天线可以被应用到对极化隔离度要求更高的应用场景中，拓宽了封装天线的应用范围。此外，由于辐射贴片上的第一槽关于第二槽对称，第二槽关于第一槽对称，故而开设的第一槽和第二槽不会破坏该封装天线的双极化特性。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述第一馈电点与所述辐射贴片的几何中心的连线为所述第一馈电点所在直角区域对应的直角的角平分线，所述第二馈电点与所述第一馈电点关于位于它们之间的所述第一槽或所述第二槽对称。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述第一槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第一槽的任意一端的电流导向槽与所述第一槽的对应一端相交；所述第二槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第二槽的任意一端的电流导向槽与所述第二槽的对应一端相交。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述电流导向槽包括第三子槽和第四子槽；所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第一槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第一槽对称；或者，所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第二槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第二槽对称。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述第三子槽与所述第四子槽相交所形成的面向所述几何中心的角为直角或钝角。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第五种可能的实现方式中，所述电流导向槽为弧形槽；在所述弧形槽位于所述第一槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第一槽对称；或者，在所述弧形槽位于所述第二槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第二槽对称。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第六种可能的实现方式中，所述辐射贴片和所述参考地之间设有第一介质层，所述第一槽和所述第二槽内填充绝缘材料，所述绝缘材料和所述第一介质层的材料相同。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第七种可能的实现方式中，所述第一槽和所述第二槽的长度相等。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第八种可能的实现方式中，所述辐射贴片的形状为正方形，所述第一槽的中心线实质为所述正方形的一条对角线，所述第二槽的中心线实质为所述正方形的另一条对角线，所述第一槽的中心线的延伸方向与所述第一槽的长度方向相同，所述第二槽的中心线的延伸方向与所述第二槽的长度方向相同。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第九种可能的实现方式中，馈送至所述第一馈电点的微波信号与馈送至所述第二馈电点的微波信号的极化方向相互垂直。

结合第二方面及上述可能的实现方式，在第二方面第十种可能的实现方式中，所述辐射贴片背对所述参考地的一侧设有寄生贴片，所述寄生贴片的几何中心与所述辐射贴片的几何中心的连线垂直于所述辐射贴片。

第三方面，本申请提供一种终端设备，包括射频信号处理电路和天线，其中所述射频信号处理电路用于处理接收到的射频信号或待发射的射频信号，所述天线用于接收或发射所述射频信号，所述天线为第一方面的任一种双极化微带贴片天线。

在本实现方式中，通过在天线的辐射贴片上开设第一槽和第二槽，来改变辐射贴片上两个馈电点之间的电流路径，减少从其中一个馈电点流至另一个馈电点的电流，从而提升的该天线的极化隔离度。具有这样的天线的终端设备，接收信号和发送信号之间的相互干扰较小，有利于更好地实现收发双工。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为现有技术中一种微带贴片天线的俯视结构示意图；

图2为图1的微带贴片天线的剖面结构示意图；

图3为采用耦合馈电的双极化微带贴片天线的俯视结构示意图；

图4为图3的双极化微带贴片天线的侧视结构示意图；

图5为本申请实施例中，双极化微带贴片天线的一种实现方式的俯视结构示意图；

图6为图5的天线的侧视结构示意图；

图7为本申请实施例中，辐射贴片为圆形的双极化微带贴片天线的俯视结构示意图；

图8为本申请实施例中，双极化微带贴片天线的另一种实现方式的侧视结构示意图；

图9为激励图1的天线的第二馈电点时，辐射贴片上的电流曲线示意图；

图10为激励本申请图5所示的天线的第二馈电点时，辐射贴片上的电流曲线示意图；

图11为采用未开槽的辐射贴片的天线，以及采用本申请实施例中的辐射贴片的天线，二者的仿真极化隔离度曲线图；

图12为本申请实施例中，开设电流导向槽的双极化微带贴片天线的一种实现方式的俯视结构示意图；

图13为图12的天线的侧视结构示意图；

图14为激励本申请图12所示的天线的第二馈电点时，辐射贴片上的电流曲线示意图；

图15为本申请实施例中，开设电流导向槽的双极化微带贴片天线的另一种实现方式的俯视结构示意图；

图16为本申请实施例中，具有寄生贴片的天线的一种实现方式的俯视结构示意图；

图17为图16的天线的侧视结构示意图；

图18为本申请实施例中封装天线的一种实现方式的侧视示意图；

图19为本申请实施例中终端设备的一种实现方式的结构示意图。

附图标记说明：

图1和图2：辐射贴片61；水平极化馈电点611；垂直极化馈电点612；参考地62；微带线63；探针64；

图3和图4：辐射贴片71；参考地72；微带线73；H型槽74；

图5至图18：辐射贴片1；第一槽11；第二槽12；交点13；第一馈电点14；第二馈电点15；箭头形槽16；第三子槽161；第四子槽162；弧形槽17；参考地2；第一介质层3；探针4；第一探针41；第二探针42；第一馈电路径43；第二馈电路径44；寄生贴片5；射频芯片100；印刷电路板200；第一焊球300；第二焊球400；天线500；射频信号处理电路600。

具体实施方式

下面对本申请的实施例作详细说明。

为了便于理解本申请的技术方案，以下先对天线的馈电点、隔离度这两个概念作简单介绍。

天线的馈电点(feedpoint)，也叫馈电端口，主要指的是馈电线与天线的接口。对于一些微带贴片天线而言，辐射贴片上标注的馈电点指示了探针与辐射贴片连接的位置。馈电点在辐射贴片上的位置不同，即探针与辐射贴片表面的接触位置不同，则天线的阻抗相应地不同。在设计天线时，可以通过选择合适的位置，使天线的阻抗与馈电线阻抗相匹配。

对于双极化微带贴片天线而言，其一般采用两根探针来分别连接辐射贴片和信号发射装置。这样，辐射贴片上就有两个馈电点，这两个馈电点处于辐射贴片上的正交位置，馈送至两个馈电点的微波信号的极化方向一般相互垂直。例如，在图1和图2中，辐射贴片的几何中心C点与水平极化馈电点611所连成的直线，垂直于C点与垂直极化馈电点612所连成的直线，即上述两条直线为正交位置。馈送至水平极化馈电点611的微波信号的极化方向是平行于地平面的，馈送至垂直极化馈电点612的微波信号的极化方向是垂直于地平面的，两个微波信号的极化方向相互垂直。上述两个不同极化方向的微波信号可以使天线具有双极化特性，同时不会破坏天线电流的平衡性，引起天线方向图不对称的问题。

隔离度(isolation)是指一个天线发射功率与另一个天线所接受功率的比值，单位可以为dB。天线的隔离度用于定量表征天线之间耦合的强弱程度。

对于双极化微带贴片天线而言，极化隔离度表示馈送到一个极化方向上的信号的功率在另一个极化方向上出现的功率之比。极化隔离度的单位可以为dB，将该功率的比值取以10为底的对数，即lg，就得到以dB为计数单位来表示的极化隔离度的值。举例来说，如图1所示的双极化微带贴片天线，当垂直极化激励时，通过垂直极化馈电点馈送至垂直极化方向上的信号功率为P1，同时垂直极化馈电点处的部分电流流至水平极化馈电点，使水平极化方向上出现信号，信号功率为P2，则极化隔离度可以表示为P1/P2，或者lg(P1/P2)dB。此时，极化隔离度的数值越大，表明该双极化微带贴片天线上两个极化方向的相互干扰程度越小。

为了提高极化隔离度，一种现有技术改进了双极化微带贴片天线的馈电方式。请参见图3和图4，图3是采用耦合馈电的双极化微带贴片天线的俯视结构示意图，图4是图3的天线的侧视结构示意图。该天线包括辐射贴片71和参考地72。其中，参考地72上开设有两个H型槽74，两个H型槽74正交。在参考地72下方设置有两根微带线73，两根微带线73分别设置在两个H型槽74的正下方，并且相互垂直。两根微带线73所馈送的微波信号的极化方向相互垂直。通过这种耦合馈电的方式，使该微带贴片天线具有较好的极化隔离度。

但是，由于采用耦合馈电的方式，微带线73处于参考地72的下方，因此，微带线73在参考地72下方也产生辐射，导致该微带贴片天线的前后比(front-to-rear ratio)较差，增益也相应降低。

为了改进前后比差的问题，可以在微带线73下方增加一层反射板，将微带线73在参考地72下方的辐射向上反射，从而提高该天线的前后比。但与此同时，这也会带来另外的问题，即增加反射板会增加微带贴片天线的整体高度，不利于双极化微带贴片天线的小型化和成本控制。也就是说，上述的双极化微带贴片天线虽然具有较好的极化隔离度，但是存在天线的整体高度较高、成本较高的问题。

为此，本申请提出一种微带贴片天线，在该微带贴片天线的辐射贴片上开槽，以隔离不同极化方向的馈电点，从而在不增加双极化微带贴片天线的整体高度的情况下，提高双极化微带贴片天线的极化隔离度。

本申请的第一个实施例提供一种双极化微带贴片天线。请参见图5和图6，图5为本申请的双极化微带贴片天线的其中一种实现方式的俯视结构示意图，图6为图5的侧视结构示意图。该天线包括辐射贴片1、参考地2和第一探针41和第二探针42。辐射贴片1上开设有第一槽11和第二槽12，其中第一槽11和第二槽12垂直相交，并且第一槽11关于第二槽12对称，第二槽12关于第一槽11对称；第一槽11和第二槽12的交点13位于辐射贴片1的几何中心上。辐射贴片1设置于参考地2的一侧。第一探针41的一端与辐射贴片连接，另一端可以与信号发送装置(图中未示出)连接，第一探针41在第一馈电点14对辐射贴片1馈电。第二探针42的一端与辐射贴片1连接，另一端可以与信号发送装置连接，第二探针42在第二馈电点15对辐射贴片1馈电。垂直正交的第一槽11和第二槽12将辐射贴片1划分为四个直角区域，第一馈电点14和第二馈电点15位于其中相邻的两个直角区域。

上述辐射贴片1的形状可以是中心对称的形状，例如圆形或者正多边形。图7是辐射贴片1为圆形的一个双极化微带贴片天线的俯视结构示意图，其中，辐射贴片1和参考地2的形状均为圆形。此外，第一槽11、第二槽12、交点13、第一馈电点14和第二馈电点15与图5和图6中的相同，此处不再赘述。当辐射贴片1的形状为正多边形时，其边的数量为偶数，例如正多边形为正方形、正六边形、正八边形等。

上述辐射贴片1的材料可以是金属材料，例如铜、金、银、不锈钢等。以铜为例来说，由于其价格便宜、电导率较高，故而可以使天线的效率较高、损耗较少，同时有利于控制成本。

本申请实施例中在辐射贴片1上开设的槽，例如前述的第一槽11、第二槽12，以及后续的第三子槽161、第四子槽162、弧形槽17等，均是指位于辐射贴片1内的、沿着辐射贴片1的厚度方向从辐射贴片1的一个表面贯穿至该辐射贴片1的另一个表面的槽。

辐射贴片1上的第一槽11和第二槽12的形状均为规则图形，其形状可以是单个图形形状，例如长方形、椭圆形等，也可以是多个图形拼接形成的形状，例如长方形两端拼接两个半圆形所构成的形状等，本申请对此不作限定。第一槽11和第二槽12的长度可以相等，也可以不相等。当第一槽11和第二槽12的长度相等时，该双极化微带贴片天线在两个极化方向上的方向图的对称程度更高。第一槽11和第二槽12的具体形状以及尺寸，可以根据天线的产品性能需求，通过仿真、实验来确定。

垂直相交的第一槽11和第二槽12将辐射贴片1划分成四个直角区域，第一馈电点14位于其中的任一个直角区域中，第二馈电点15位于与第一馈电点14所在的直角区域相邻的另一个直角区域中。这样，第一馈电点14和第二馈电点15就被这两个直角区域之间的第一槽11，或者第二槽12分隔。

可选地，请参见图5，第一馈电点14所在直角区域对应的直角为α角，第二馈电点15所在直角区域对应的直角为β角，第一馈电点14与辐射贴片1的几何中心的连线为α角的角平分线，第二馈电点15与第一馈电点14关于位于它们之间的第一槽11对称，即第二馈电点15与辐射贴片1的几何中心的连线为β角的角平分线。应理解，当第二馈电点15与第一馈电点14之间的槽为第二槽12时，二者相应地关于位于它们之间的第二槽12对称。

参考地2，也称为接地板，其形状可以与辐射贴片1相同，也可以与辐射贴片1不同，本申请对此不作限定。参考地2的材料可以是金属材料，例如铜、金、银、不锈钢等。

上述参考地2与辐射贴片1之间可以填充气体，例如空气、氮气等。此外，参考地2与辐射贴片1之间也可以设置第一介质层。请参见图8，图8为本申请的双极化微带贴片天线的其中一种实现方式的侧视结构示意图。在图8所示的实现方式中，第一槽11、第二槽12、交点13、第一馈电点14、第二馈电点15、第一探针41、第二探针42和参考地2与前述图6中的相同，此处不再赘述。参考地2与辐射贴片1之间设置有第一介质层3，该第一介质层3为非气体材料，另外，第一槽11、第二槽12、第一馈电点14、第二馈电点15、第一探针41和第二探针42与图6中的相同，此处不再赘述。可选地，第一介质层3的相对介电常数大于空气的相对介电常数，例如，第一介质层3的材料可以为聚四氟乙烯。

可选地，第一槽11和第二槽12内可以填充绝缘材料。这里的绝缘材料是指在一定的电压范围内不导电的材料，它的电阻率很高，一般在1010～1022Ω·m的范围内，例如聚四氟乙烯、玻璃纤维环氧树脂等。绝缘材料可以与第一介质层的材料相同，也可以不同。当绝缘材料和第一介质层的材料相同时，更便于该天线的加工制作。

第一探针41的一端与辐射贴片1连接，另一端可以与信号发射装置，例如射频芯片等连接，以便将信号馈送至辐射贴片1。类似地，第二探针42的一端与辐射贴片1连接，另一端也可以与信号发射装置连接。信号发射装置与探针的另一端可以通过多种连接方式来连接，例如可以通过微带线或者焊球连接，本申请对此不作限定。一般地，第一探针41和第二探针42在连接辐射贴片1和信号发射装置时可以分别穿过参考地2。第一探针41和第二探针42可以有多种具体的实现形式，例如金属化过孔、金属柱等。

对于双极化天线来说，第一探针41和第二探针42分别用于馈送两种极化方向相互垂直的信号，以使天线具有双极化特性。也就是说，馈送至第一馈电点14的微波信号与馈送至第二馈电点15的微波信号的极化方向相互垂直。

需要说明的是，除第一探针41和第二探针42以外，该天线还可以包括其他探针，例如，还包括第三探针和第四探针(图中未示出)。其中，第三探针、第四探针的一端分别与辐射贴片连接，另一端可以分别与信号发射装置连接，第三探针和第二探针可以关于第二槽对称，第四探针和第一探针可以关于第二槽对称。

上述双极化微带贴片天线在使用时，信号可以通过探针被馈送至辐射贴片上，以激励辐射贴片并产生或接收电磁波信号。通过在辐射贴片上开设第一槽和第二槽，将辐射贴片划分为四个直角区域。将两根探针与辐射贴片连接的位置，即第一馈电点和第二馈电点设置在相邻的两个直角区域中，从而将第一馈电点和第二馈电点分隔。通过这样的结构，就可以改变辐射贴片上电流的路径，将来自其中一个馈电点的绝大部分电流拦在另一个馈电点所处的直角区域之外，减少了从其中一个馈电点流至另一个馈电点的电流，进而提升了该天线的极化隔离度。此外，由于辐射贴片上的第一槽关于第二槽对称，第二槽关于第一槽对称，故而第一槽和第二槽不会破坏该天线的双极化特性。这样的双极化微带贴片天线可以被应用到对极化隔离度要求更高的应用场景中，从而拓宽了双极化微带贴片天线的应用范围。

对于未开槽的辐射贴片，图9示出了激励第二馈电点15时辐射贴片上的电流曲线。对于开设第一槽11和第二槽12之后的辐射贴片，图10示出了激励第二馈电点15时辐射贴片上的电流曲线。在这两幅电流曲线示意图中，颜色越深、密度越大，表示电流越强。可见，未开槽时，有较强的电流从第二馈电点15流至第一馈电点14，而开设第一槽11和第二槽12之后，从第二馈电点15流出的电流的流向发生改变，减少了从第二馈电点15流至第一馈电点14的电流。

图11示出了在仿真实验中，采用未开槽的辐射贴片，即原始贴片的天线，以及采用开有第一槽和第二槽的辐射贴片的天线，二者的极化隔离度曲线。其中，横坐标表示天线的工作频率，纵坐标表示天线的极化隔离度。需要说明的是，在该仿真实验得到的极化隔离度曲线图中，由于极化隔离度采用lg(P2/P1)dB来表示，其值一般为负数。此时，图中所示数值的绝对值越大，表示两个极化方向的相互干扰程度越小。从图11可以看出，在26.50-29.50GHz的工作频段中，采用原始贴片的天线的极化隔离度最大值为-13.73dB，采用开有第一槽和第二槽的辐射贴片的天线的极化隔离度最大值为-26.12dB。以该极化隔离度的绝对值来描述，则两个馈电点之间的极化隔离度的最小值从未开槽的13dB左右提升至开槽后的26dB左右。这说明在辐射贴片上开设第一槽和第二槽，可以大幅提升天线的极化隔离度。

此外，与前述的两种提高极化隔离度的实现方式相比，本实施例中的天线不需要增加额外的叠层，例如额外的反射板等，因而不会增加天线的整体高度，有利于天线的成本控制。

为了进一步提升极化隔离度，本申请的实施例还对辐射贴片做了进一步改进。可选地，在第一槽11的两端分别设置有电流导向槽，且位于第一槽11的任意一端的电流导向槽与第一槽11的对应一端相交。在第二槽12的两端也分别设置有电流导向槽，且位于第二槽12的任意一端的电流导向槽与第二槽12的对应一端相交。通过在第一槽11和第二槽12两端设置电流导向槽，可以约束来自一个馈电点的部分电流，阻挡其流至另一个馈电点，从而提高天线的极化隔离度。

请参见图12和图13，图12是开设电流导向槽的双极化微带贴片天线的其中一种实现方式的俯视结构示意图，图13为图12的侧视结构示意图。在图12和图13所示的实现方式中，第一槽11、第二槽12、第一馈电点14、第二馈电点15、第一探针41、第二探针42和参考地2与前述图5和图6中的相同，此处不再赘述。电流导向槽可以为箭头形槽16，包括第三子槽161和第四子槽162。应理解，该电流导向槽可以是指位于第一槽11两端的电流导向槽，或者位于第二槽12两端的电流导向槽中的任意一个。

第一槽11的两端和第二槽12的两端可以各设置一个箭头形槽16。对于设置在第一槽11一端的箭头形槽16而言，其第三子槽161的一端与第四子槽162的一端相交于第一槽11的一端，并且第三子槽161和第四子槽162关于第一槽11对称。相应地，对于设置在第一槽11另一端的箭头形槽16而言，其第三子槽161的一端与第四子槽162的一端则相交于第一槽11的另一端。类似地，对于设置在第二槽12一端的箭头形槽16而言，其第三子槽161的一端与第四子槽162的一端相交于第二槽12的一端，并且第三子槽161和第四子槽162关于第二槽12对称。对于设置在第二槽12另一端的箭头形槽16而言，其第三子槽161的一端与第四子槽162的一端则相交于第二槽12的另一端。

对于开设第一槽11、第二槽12以及箭头形槽16之后的辐射贴片1，图14示出了激励第二馈电点15时辐射贴片1上的电流曲线。将图14的电流曲线与图10相比，可见，电流导向槽进一步阻挡了来自第二馈电点15的部分电流，使其无法流到第一馈电点14，从而提高了两个馈电点之间的极化隔离度。

箭头形槽16的第三子槽161与第四子槽162相交所形成的角朝向几何中心，该角可以为锐角、直角或者钝角。可选地，当该角为直角或者钝角的时候，该箭头形槽16可以更好地将来自一个馈电点的电流阻挡在第一槽11、第二槽12以及箭头形槽16所围成的区域之外，从而使更少的电流可以流至区域之内的另一个馈电，进一步提高天线的极化隔离度。

第三子槽161和第四子槽162的形状均为规则图形，其形状可以是单个图形形状，例如长方形、椭圆形等，也可以是多个图形拼接形成的形状，例如长方形两端拼接两个半圆形所构成的形状等，本申请对此不作限定。第三子槽161和第四子槽162的长度可以相等，也可以不相等。当第三子槽161和第四子槽162的长度相等时，该双极化微带贴片天线在两个极化方向上的方向图的对称程度更高。第三子槽161和第四子槽162的具体形状以及尺寸，可以根据天线的产品性能需求，通过仿真、实验来确定。

请参见图15，图15是开设电流导向槽的双极化微带贴片天线的另一种实现方式的俯视结构示意图。在图15所示的实现方式中，第一槽11、第二槽12、交点13、第一馈电点14、第二馈电点15和参考地2与前述图7中的相同，此处不再赘述。电流导向槽可以为弧形槽17，第一槽11的两端和第二槽12的两端可以各设置一个弧形槽17，位于第一槽11一端的弧形槽17与第一槽11的一端相交，位于第一槽11另一端的弧形槽17相应地与第一槽11的另一端相交。类似地，位于第二槽12一端的弧形槽17与第二槽12的一端相交，位于第二槽12另一端的弧形槽17相应地与第二槽12的另一端相交。

可选地，对于设置在第一槽11的任一端的弧形槽17而言，该弧形槽17关于第一槽11对称。对于设置在第二槽12的任一端的弧形槽17而言，该弧形槽17关于第二槽12对称。此时，该天线在两个极化方向上的方向图的对称程度更高。

这里，弧形槽17的弧长、直径等可以根据天线的产品性能需求，通过仿真、实验来确定，本申请对此不作限定。

应理解，无论电流导向槽为箭头形槽或弧形槽，辐射贴片均可以是圆形、正多边形等中心对称的形状。

可选地，当辐射贴片1的形状为正方形时，电流导向槽为箭头形槽16，并且第三子槽161和第四子槽162所构成的角为直角，如图12所示。当辐射贴片1的形状为圆形时，电流导向槽为弧形槽17，并且弧形槽17的圆心与辐射贴片1的圆心重合，如图15所示。此时，电流导向槽构成的形状与辐射贴片边缘的形状相似，有利于提高天线的极化程度。

以图14所示的辐射贴片为例，第三子槽161与辐射贴片1的两条边平行，第四子槽162与辐射贴片1的另外两条边平行。从图中可见，被箭头形槽16阻挡在外的电流主要聚集在靠近箭头形槽16外侧的区域，该区域往外到辐射贴片边缘的区域中，电流曲线总体上呈直线，较少受到聚集区域电流的挤压作用。这样，就减少了箭头形槽16对天线的极化程度的影响。

可选地，请参见图5，当辐射贴片1的形状为正方形时，第一槽11的中心线实质为该正方形辐射贴片的一条对角线，第二槽12的中心线实质为正方形辐射贴片的另一条对角线。第一槽11的中心线的延伸方向与第一槽11的长度方向相同，第二槽12的中心线的延伸方向与第二槽12的长度方向相同。此时，辐射贴片1相对于第一槽11轴对称，相对于第二槽12也轴对称，故而不会破坏天线的双极化特性，使该天线在两个极化方向上的性能一致程度较高。

本申请实施例中开设第一槽、第二槽以及电流导向槽的辐射贴片，既可以应用到单层贴片的天线中，也可以应用到多层贴片的天线中。请参见图16和图17，图16为一种具有寄生贴片的天线的一种实现方式的俯视结构示意图，图17为图16所示天线的侧视结构示意图。在图16和图17所示的实现方式中，第一槽11、第二槽12、交点13、第一馈电点14、第二馈电点15和参考地2与前述图7中的相同，第一探针41、第二探针42与前述图6中的类似，此处不再赘述。辐射贴片1背对参考地2的一侧还可以设有寄生贴片5，寄生贴片5的几何中心与辐射贴片1的几何中心的连线L垂直于辐射贴片1。通过设置寄生贴片5，可以扩宽天线的工作带宽。

寄生贴片5的尺寸、形状、寄生贴片5与辐射贴片1之间的距离，都可以根据天线的产品性能需求，通过仿真、实验来确定，本申请对此不作限定。

寄生贴片5与辐射贴片1之间可以填充气体，例如空气、氮气等。寄生贴片5与辐射贴片1之间，以及辐射贴片1与参考地2之间，可以填充相同的或不同的气体，本申请对此不作限定。此外，寄生贴片5与辐射贴片1之间也可以设置第二介质层，第二介质层为非气体材料，例如聚四氟乙烯层等。第二介质层与前述的第一介质层3可以采用相同的或不同的非气体材料，本申请对此也不作限定。

本申请的第二个实施例提供一种封装天线(Antenna in Package，AiP)。请参见图18，图18为封装天线的一种实现方式的侧视示意图。该封装天线包括辐射贴片1、参考地2、第一馈电路径43、第二馈电路径44和射频芯片100。其中，辐射贴片1上开设有第一槽和第二槽，第一槽和第二槽垂直相交，第一槽关于第二槽对称，第二槽关于第一槽对称；第一槽和第二槽的交点位于辐射贴片1的几何中心上；辐射贴片1设置于参考地2的一侧；第一馈电路径43的一端与辐射贴片1连接，另一端与射频芯片100连接，第一馈电路径43在第一馈电点对辐射贴片1馈电；第二馈电路径44的一端与辐射贴片1连接，另一端与射频芯片100连接，第二馈电路径44在第二馈电点对辐射贴片1馈电；垂直正交的第一槽和第二槽将辐射贴片1划分为四个直角区域，第一馈电点和第二馈电点位于其中相邻的两个直角区域。

辐射贴片1背对参考地2的一侧还可以设有寄生贴片5，寄生贴片5的几何中心与辐射贴片1的几何中心的连线垂直于该辐射贴片1。

上述第一馈电路径43和第二馈电路径44的功能与前述的第一探针41和第二探针42类似，用于将射频芯片100发出的信号馈送至辐射贴片1。第一馈电路径43和第二馈电路径44也可以有多种具体的实现形式，例如金属化过孔、金属柱等。

封装可以采用焊球阵列(Ball Grid Array，BGA。)封装技术，例如，可以采用塑料焊球阵列(Plasric Ball Grid Array，PBGA)、陶瓷焊球阵列(Ceramic Ball Grid Array，CBGA)、陶瓷柱栅阵列(Ceramic Column Grid Array，CCGA)、载带焊球阵列(Tape BallGrid Array，TBGA)等。如图18所示，第一馈电路径43的另一端、第二馈电路径44的另一端与射频芯片100之间通过第一焊球300连接。此外，第二焊球400作为射频芯片100的电路的输入/输出端，还可以用于与印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)200连接。

上述辐射贴片1、第一槽、第二槽、第一馈电点、第二馈电点以及寄生贴片5可以参考前述第一个实施例中的相关描述，此处不再赘述。此外，本实施例的封装天线中的辐射贴片上，也可以开设电流导向槽，该电流导向槽也可以参考第一个实施例中的相关描述，此处也不再赘述。

将第一个实施例中的天线的部分或全部组成部件与射频芯片集成在一起，封装为一个封装天线，以便于实现天线的小型化。

此外，本实施例还提供一种终端设备。请参考图19，图19为终端设备的一种实现方式的结构示意图。该终端设备包括射频信号处理电路600和天线500，其中射频信号处理电路600用于处理接收到的射频信号或待发射的射频信号，天线500用于接收或发射射频信号，该天线500可以是第一个实施例中的任一种双极化微带贴片天线。

射频信号处理电路600可以分别与天线中第一探针的另一端，以及第二探针的另一端连接。在发射信号时，经过射频信号处理电路600处理的待发射的射频信号，通过第一探针或者第二探针，被馈送至天线的辐射贴片上，然后被天线发射出去。在接收信号时，天线接收到射频信号，通过第一探针或者第二探针将射频信号传输给射频信号处理电路600。这里，第一探针和第二探针均可以用于馈送待发射的射频信号或者接收到的射频信号。一般来说，在同一个时间，一根探针用于馈送待发射的射频信号，则另一根探针用于传输接收到的射频信号，从而使天线在同一个时间可以同时发送和接收信息，实现收发双工。

由于本实施例中的天线可以是前述第一个实施例中任一种天线，故而相应地具有与前述天线相同的有益效果，此处不再赘述。

应理解，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请以及简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

还应理解，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于封装天线、终端设备的实施例而言，由于其基本相似于双极化微带贴片天线的实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (18)

1.一种双极化微带贴片天线，其特征在于，所述天线包括辐射贴片、参考地、第一探针和第二探针，其中：

所述辐射贴片上开设有第一槽和第二槽，所述第一槽和所述第二槽垂直相交，所述第一槽关于所述第二槽对称，所述第二槽关于所述第一槽对称；所述第一槽和所述第二槽的交点位于所述辐射贴片的几何中心上；

所述辐射贴片设置于所述参考地的一侧；

所述第一探针和所述第二探针分别与所述辐射贴片连接，所述第一探针在第一馈电点对所述辐射贴片馈电，所述第二探针在第二馈电点对所述辐射贴片馈电，垂直正交的所述第一槽和所述第二槽将所述辐射贴片划分为四个直角区域，所述第一馈电点和所述第二馈电点位于其中相邻的两个直角区域；

其中，所述第一探针的一端与所述辐射贴片连接，另一端与信号发射装置连接，所述第一探针用于将信号馈送至所述辐射贴片；

所述第二探针的一端与所述辐射贴片连接，另一端与信号发射装置连接，所述第二探针用于将信号馈送至所述辐射贴片。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一馈电点与所述辐射贴片的几何中心的连线为所述第一馈电点所在直角区域对应的直角的角平分线，所述第二馈电点与所述第一馈电点关于位于它们之间的所述第一槽或所述第二槽对称。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第一槽的任意一端的电流导向槽与所述第一槽的对应一端相交；

所述第二槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第二槽的任意一端的电流导向槽与所述第二槽的对应一端相交。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述电流导向槽包括第三子槽和第四子槽；

所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第一槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第一槽对称；或者，

所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第二槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第二槽对称。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第三子槽与所述第四子槽相交所形成的朝向所述几何中心的角为直角或钝角。

6.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述电流导向槽为弧形槽，其中：

在所述弧形槽位于所述第一槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第一槽对称；或者，

在所述弧形槽位于所述第二槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第二槽对称。

7.根据权利要求1-6任一项所述的天线，其特征在于，所述辐射贴片和所述参考地之间设有第一介质层，所述第一槽和所述第二槽内填充绝缘材料，所述绝缘材料和所述第一介质层的材料相同。

8.根据权利要求1-7任一项所述的天线，其特征在于，所述第一槽和所述第二槽的长度相等。

9.根据权利要求1-8任一项所述的天线，其特征在于，所述辐射贴片的形状为正方形，所述第一槽的中心线实质为所述正方形的一条对角线，所述第二槽的中心线实质为所述正方形的另一条对角线，所述第一槽的中心线的延伸方向与所述第一槽的长度方向相同，所述第二槽的中心线的延伸方向与所述第二槽的长度方向相同。

10.根据权利要求1-9任一项所述的天线，其特征在于，馈送至所述第一馈电点的微波信号与馈送至所述第二馈电点的微波信号的极化方向相互垂直。

11.根据权利要求1-10任一项所述的天线，其特征在于，所述辐射贴片背对所述参考地的一侧设有寄生贴片，所述寄生贴片的几何中心与所述辐射贴片的几何中心的连线垂直于所述辐射贴片。

12.一种封装天线，其特征在于，所述封装天线包括辐射贴片、参考地、第一馈电路径、第二馈电路径和射频芯片，其中：

所述辐射贴片上开设有第一槽和第二槽，所述第一槽和所述第二槽垂直相交，所述第一槽关于所述第二槽对称，所述第二槽关于所述第一槽对称；所述第一槽和所述第二槽的交点位于所述辐射贴片的几何中心上；

所述辐射贴片设置于所述参考地的一侧；

所述第一馈电路径的一端与所述辐射贴片连接，另一端与所述射频芯片连接，所述第一馈电路径在第一馈电点对所述辐射贴片馈电，所述第一馈电路径用于将所述射频芯片发出的信号馈送至所述辐射贴片；

所述第二馈电路径的一端与所述辐射贴片连接，另一端与所述射频芯片连接，所述第二馈电路径在第二馈电点对所述辐射贴片馈电，所述第二馈电路径用于将所述射频芯片发出的信号馈送至所述辐射贴片；

垂直正交的所述第一槽和所述第二槽将所述辐射贴片划分为四个直角区域，所述第一馈电点和所述第二馈电点位于其中相邻的两个直角区域。

13.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，所述第一馈电点与所述辐射贴片的几何中心的连线为所述第一馈电点所在直角区域对应的直角的角平分线，所述第二馈电点与所述第一馈电点关于位于它们之间的所述第一槽或所述第二槽对称。

14.根据权利要求12或13所述的天线，其特征在于，所述第一槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第一槽的任意一端的电流导向槽与所述第一槽的对应一端相交；

所述第二槽的两端分别设置有电流导向槽，且位于所述第二槽的任意一端的电流导向槽与所述第二槽的对应一端相交。

15.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，所述电流导向槽包括第三子槽和第四子槽；

所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第一槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第一槽对称；或者，

所述第三子槽的一端与所述第四子槽的一端相交于所述第二槽的任一端，并且所述第三子槽和所述第四子槽关于所述第二槽对称。

16.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，所述第三子槽与所述第四子槽相交所形成的面向所述几何中心的角为直角或钝角。

17.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，所述电流导向槽为弧形槽；

在所述弧形槽位于所述第一槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第一槽对称；或者，

在所述弧形槽位于所述第二槽的任一端时，所述弧形槽关于所述第二槽对称。

18.一种终端设备，其特征在于，包括射频信号处理电路和天线，其中所述射频信号处理电路用于处理接收到的射频信号或待发射的射频信号，所述天线用于接收或发射所述射频信号，所述天线为权利要求1-11任一项所述的双极化微带贴片天线。

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