CN113193358B - 天线装置、电子标签设备及通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种天线装置、电子标签设备及通信系统，天线装置包括阵列基板、馈源、传输线和天线辐射体，阵列基板设置有覆盖其几何中心的天线区域，天线辐射体设置于天线区域，天线辐射体包括关于沿第一方向延伸的中轴线对称的第一辐射部及关于该中轴线对称的第二辐射部，第一辐射部与第二辐射部电磁耦合；传输线电连接于馈源和第一辐射部，传输线向第一辐射部馈入激励信号，以激励第一辐射部产生超宽带频段的第一谐振、第二辐射部产生超宽带频段的第二谐振；传输线在第一辐射部上的投影与中轴线重合，天线装置的主辐射波束相对于中轴线对称，天线辐射体在第一方向上具有较高的交叉极化比，天线装置的测距、测角的精度更高。

Description

天线装置、电子标签设备及通信系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种天线装置、电子标签设备及通信系统。

背景技术

随着通信技术的发展，诸如智能手机等电子设备能够实现的功能越来越多，电子设备的通信模式也更加多样化，近来电子设备逐渐可以实现超宽带(Ultra WideBand，简称UWB)通信。可以理解的，利用UWB通信可以实现对物体的测角、定位。但是，相关技术中的UWB天线的测角精度仍需提高。

发明内容

本申请实施例提供一种天线装置、电子标签设备及通信系统，天线装置具有较优的测角精度性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种天线装置，包括：

馈源；

阵列基板，所述阵列基板设置有覆盖其几何中心的天线区域；

天线辐射体，设置于所述天线区域，所述天线辐射体包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部关于沿第一方向延伸的中轴线对称，所述第二辐射部关于所述中轴线对称，所述第一辐射部与所述第二辐射部电磁耦合；及

传输线，电连接于所述馈源与所述第一辐射部，所述传输线用于向所述第一辐射部馈入激励信号，以激励所述第一辐射部产生超宽带频段的第一谐振，并激励所述第二辐射部产生超宽带频段的第二谐振；其中，

所述传输线在所述第一辐射部上的投影与所述中轴线重合，所述天线装置的主辐射波束相对于所述中轴线对称。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电子标签设备，包括：

如上所述的天线装置；及

壳体组件，所述壳体组件设置有容置空间，所述天线装置设置于所述容置空间内。

第三方面，本申请实施例还提供了一种通信系统，包括：

如上所述的电子标签设备，所述电子标签设备用于与目标受控设备连接；及

电子设备，与所述电子标签设备通信连接，所述电子设备用于通过所述电子标签设备确定所述目标受控设备的方位，以对所述目标受控设备进行指向控制。

本申请实施例提供的天线装置、电子标签设备及通信系统，天线装置包括阵列基板、馈源、传输线和天线辐射体，阵列基板设置有覆盖其几何中心的天线区域，天线辐射体设置于该天线区域A；天线辐射体包括关于沿第一方向延伸的中轴线对称的第一辐射部及关于该中轴线对称的第二辐射部，第一辐射部与第二辐射部电磁耦合；馈源通过传输线与第一辐射部电连接，馈源可以通过传输线向第一辐射部馈入激励信号，激励信号可以激励第一辐射部产生超宽带频段的第一谐振、激励第二辐射部产生超宽带频段的第二谐振。其中，传输线在第一辐射部上的投影与中轴线重合，天线装置的主辐射波束相对于该中轴线对称。基于此，天线辐射体设置于阵列基板的中心区域，当馈源向第一辐射部馈入激励信号时，大部分的激励电流可以沿第一方向在第一辐射部和第二辐射部上流动，从而天线装置的主辐射波束可以相对于天线辐射体沿第一方向的中轴线对称，天线辐射体在第一方向上具有较高的交叉极化比，天线装置采用方法进行测距、测角的精度更高，天线装置具有较优的测角精度性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的天线装置的第一种立体结构示意图。

图2为图1所示的天线装置的第一种平面结构示意图。

图3为图2所示的天线辐射体传输第一无线信号时的电流路径示意图。

图4为图2所示的天线辐射体传输第二无线信号时的电流路径示意图。

图5为不同交叉极化比对天线装置PDOA性能影响的示意图。

图6为图1所示的天线装置的第二种平面结构示意图。

图7为图1所示的天线装置的第三种平面结构示意图。

图8为图7所示的天线辐射体在第一频段范围内的极化方向图。

图9为图7所示的天线辐射体在第二频段范围内的极化方向图。

图10为图7所示的天线辐射体的S参数曲线示意图。

图11为图7所示的天线辐射体的效率曲线示意图。

图12为本申请实施例提供的天线装置的第二种立体结构示意图。

图13为图12所示的天线装置的一种爆炸示意图。

图14为图12所示的天线辐射体的第一种平面结构示意图。

图15为图14所示的天线辐射体产生第一谐振时的电流路径示意图。

图16为图14所示的天线辐射体产生第二谐振时的电流路径示意图。

图17为图14所示的天线辐射体在第一频段范围内的极化比方向图。

图18为图14所示的天线辐射体在第二频段范围内的极化比方向图。

图19为图12所示的天线辐射体的第二种平面结构示意图。

图20为本申请实施例提供的电子标签设备的一种结构示意图。

图21为图20所示电子标签设备的一种应用场景示意图。

图22为本申请实施例提供的通信系统的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图1至22，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例提供一种天线装置及电子标签设备，天线装置可以实现电子标签设备的无线通信功能，例如天线装置可以传输无线保真(Wireless Fidelity，简称Wi-Fi)信号、全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)信号、第三代移动通信技术(3th-Generation，简称3G)、第四代移动通信技术(4th-Generation，简称4G)、第五代移动通信技术(5th-Generation，简称5G)、近场通信(Near field communication，简称NFC)信号、蓝牙(Blue tooth，简称BT)信号、UWB信号等。

请参考图1和图2，图1为本申请实施例提供的天线装置的第一种立体结构示意图，图2为图1所示的天线装置的第一种平面结构示意图。天线装置100包括阵列基板110、天线辐射体120、馈源130、传输线140和接地平面150。

阵列基板110可以包括相对设置的第一面111和第二面112，第一面111上可以设置有覆盖其几何中心O1的天线区域A，天线辐射体120可以设置于该天线区域A，接地平面150可以设置于第二面112，接地平面150和天线辐射体120可以分别设置有阵列基板110的相对两面。

天线辐射体120可以设置于天线区域A，天线辐射体120可以包括第一辐射部121和第二辐射部122。第一辐射部121可以具有沿第一方向H1延伸的中轴线L0，第一辐射部121可以是轴对称结构，第一辐射部121可以关于该中轴线L0对称。同理，第二辐射部122也可以是轴对称结构，第二辐射部122也可以关于该中轴线L0对称，从而，本申请实施例的天线辐射体120可以关于沿第一方向H1延伸的中轴线L0对称。

馈源130可以设置于阵列基板110上，例如设置于阵列基板110的第一面111上。馈源130可以通过传输线140电连接于第一辐射部121。当然，馈源130也可以不设置于阵列基板110上，在此不再详述。

传输线140可以包括但不限于微带线、带状线、共面波导等形式。传输线140的两端可以分别电连接于馈源130和第一辐射部121，馈源130可以通过传输线140可以与第一辐射部121电连接，馈源130可以通过传输线140向第一辐射部121馈入激励信号，第一辐射部121可以将馈源130传输的激励信号耦合至第二辐射部122，第一辐射部121与第二辐射部122可以实现电磁耦合，激励信号可以激励第一辐射部121产生超宽带频段的第一谐振，并可以激励第二辐射部122产生超宽带频段的第二谐振。

可以理解的是，第一谐振和第二谐振可以是UWB频段的谐振。例如第一谐振的频率范围可以包括6.25GHz至6.75GHz，天线辐射体120在第一谐振下可以收发6.25GHz至6.75GHz频率范围的第一无线信号；第二谐振的频率范围可以包括7.75GHz至8.25GHz，天线辐射体120在第二谐振下可以收发7.75GHz至8.25GHz频率范围的第二无线信号。

可以理解的是，UWB技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术。它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大，尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。使用UWB技术可在非常宽的带宽上传输信号，美国联邦通信委员会(FCC)对UWB技术的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用MHz以上的带宽。

可以理解的是，当天线辐射体120传输UWB信号时，天线装置100可以用于检测目标受控设备对应的位置，以实现三维定位、测距及测角。例如，天线装置100可以采用到达相位差(Phase Difference of Arrival，简称PDOA)来实现定位。其中，PDOA是通过检测信号到达两个或多个天线装置100的相位差来实现测距、定位、测角。

其中，当天线装置100传输WUB信号时，天线装置100的主辐射波束可以相对于天线辐射体120沿第一方向H1的中轴线L0对称。

可以理解的是，由于天线辐射体120设置于阵列基板110的天线区域A内，而该天线区域A覆盖阵列基板110的几何中心O1，因此，天线辐射体120相当于设置阵列基板110的中心区域，天线装置100的主辐射波束可以沿第一方向H1的中轴线L0对称。

可以理解的是，当传输线140与第一辐射部121电连接时，传输线140可以沿第一方向H1延伸，且传输线140可以与中轴线L0共线设置，以使得传输线140在第一辐射部121上的投影可以与中轴线L0重合。

此时，如图3和图4所示，图3为图2所示的天线辐射体传输第一无线信号时的电流路径示意图，图4为图2所示的天线辐射体传输第二无线信号时的电流路径示意图。当馈源130通过传输线140向第一辐射部121馈入激励信号时，激励信号在第一辐射部121上可以沿传输线140所在的方向传输，同时，激励信号也可以通过电磁耦合的方式耦合至第二辐射部122上，以使得第一辐射部121和第二辐射部122上可以产生第一电流路径I1和第二电流路径I2，第一电流路径I1可以形成第一谐振，第二电流路径I2可以形成第二谐振。并且，第一电流路径I1和第二电流路径I2均可以沿第一方向H1延伸，以使得第一谐振的主辐射波束可相对于中轴线L0对称，第二谐振的主辐射波束也可相对于中轴线L0对称，从而，第一辐射部121和第二辐射部122的极化方向相同，二者为同极化辐射。天线辐射体120在第一方向H1上具有较高的交叉极化比。

可以理解的是，本申请实施例的天线装置100，天线装置100的主极化分量可以沿第一方向H1，天线装置100的交叉极化分量可以沿第二方向H2，该第二方向H2垂直于第一方向H1，天线装置100沿第一方向H1的中轴线L0的交叉极化比可以大于或等于15dB。

其中，请参考图5，图5为不同交叉极化比对天线装置PDOA性能影响的示意图。如图5所示，随着交叉极化比X-POL的增大，天线装置100的PDOA的视场角趋向于同一区域。当本申请实施例的天线装置100沿第一方向H1的中轴线L0的交叉极化比X-POL的大于或等于15dB时，天线装置100的PDOA性能的收敛性更优，天线装置100采用PDOA方法进行测距、测角的精度更高。

基于上述分析，本申请实施例的天线装置100，天线装置100包括阵列基板110、天线辐射体120、馈源130和传输线140，阵列基板110设置有覆盖其几何中心O1的天线区域A，天线辐射体120设置于该天线区域A；天线辐射体120包括关于沿第一方向H1延伸的中轴线L0对称的第一辐射部121以及关于该中轴线L0对称的第二辐射部122，第一辐射部121与第二辐射部122电磁耦合；馈源130可以通过传输线140与第一辐射部121电连接，馈源130可以通过传输线140向第一辐射部121馈入激励信号，激励信号可以激励第一辐射部121产生超宽带频段的第一谐振、激励第二辐射部122产生超宽带频段的第二谐振；其中，传输线140在第一辐射部121上的投影与中轴线L0重合，天线装置100的主辐射波束相对于该中轴线L0对称。基于此，天线辐射体120设置于阵列基板110的中心区域A，当馈源130向第一辐射部121馈入激励信号时，大部分的激励电流可以沿第一方向H1在第一辐射部121和第二辐射部122上流动，从而天线装置的主辐射波束可以相对于天线辐射体120沿第一方向H1的中轴线L0对称，从而天线辐射体120在第一方向H1上具有较高的交叉极化比，天线装置100采用PDOA方法进行测距、测角的精度更高，天线装置100具有较优的测角精度性能。

其中，请继续参考图1至图4，第二辐射部122可以包括第一部分1221和第二部分1222，第一部分1221和第二部分1222可以分别设置于第一辐射部121的两侧，第二部分1222与第一部分1221可以关于第一辐射部121和中轴线L0对称设置。

可以理解的是，第一部分1221和第二部分1222均与第一辐射部121间隔设置，以使得第一部分1221、第一辐射部121和第二部分1222依次排列。例如，第一部分1221可以位于在第一辐射部121的一侧且与第一辐射部121间隔设置，第一部分1221与第一辐射部121之间可以设有第一间隙1223；第二部分1222可以位于第一辐射部121的另一侧且与第一辐射部121间隔设置，第二部分1222与第一辐射部121之间可以设有第二间隙1224。

可以理解的是，第一部分1221可以通过第一间隙1223实现与第一辐射部121的电磁耦合，第二部分1222可以通过第二间隙1224实现与第二辐射部122的电磁耦合，从而，第一辐射部121可以将馈源130传输的激励信号传输至第一部分1221和第二部分1222，以使得第一辐射部121可以产生第一谐振，第一部分1221和第二部分1222可以产生第二谐振。

其中，第一部分1221、第二部分1222和第一辐射部121可以同层设置。例如，第一部分1221、第二部分1222、第一辐射部121可以设置于阵列基板110的第一面111，接地平面150可以设置于阵列基板110的第二面112，从而，天线辐射体120可以通过电磁耦合与接地平面150电连接，并实现天线辐射体120的接地，天线装置100可以形成贴片天线。

可以理解的是，第一部分1221、第二部分1222和第一辐射部121可以同层连接于阵列基板110的第一面111。例如，第一部分1221可以连接于第一面111的第一区域，第二部分1222可以连接于第一面111的第二区域，第一辐射部121可以连接于第一面111的第三区域，从而，第一部分1221、第二部分1222和第一辐射部121同层设置。

本申请实施例的天线装置100，第二辐射部122包括第一部分1221和第二部分1222，第一部分1221和第二部分1222分别设置于第一辐射部121的两侧且与第一辐射部121间隔设置，第二部分1222与第一部分1221可以关于第一辐射部121对称设置。基于此，第一部分1221、第一辐射部121和第二部分1222可以同层设置，第一辐射部121可以同时与第一部分1221和第二部分1222电磁耦合。本申请实施例的天线装置100，既可以保证天线辐射体120关于中轴线L0对称，也可以保证天线辐射体120同层设置，天线辐射体120的结构更简单。

其中，请结合图1并请参考图6，图6为图1所示的天线装置的第二种平面结构示意图。第一辐射部121上可以开设有沿第一方向H1延伸的开槽1211，至少部分传输线140可以设置于该开槽1211内，并且，传输线140的端部可以贴合开槽1211的底部，以使得传输线140的端部可以与第一辐射部121连接，传输线140可将激励信号馈入至第一辐射部121。此时，传输线140可以与第一辐射部121同层设置。

可以理解的是，传输线140和第一辐射部121可以同层设置于阵列基板110的第一面111，天线辐射体120可以采用同层馈电方式实现与馈源130的电连接。

可以理解的是，该开槽1211可以与中轴线L0共线，以使得开槽1211在第一辐射部121上的投影与中轴线L0重合。当传输线140设置于该开槽1211内时，传输线140可以沿第一方向H1延伸，大部分的激励电流沿着传输线140传输至天线辐射体120时可以沿第一方向H1流动，从而，天线装置的主极化方向可沿第一方向H1。

可以理解的是，开槽1211的长度可以根据实际情况设置，以使得当传输线140设置于该开槽1211后可以与第一辐射部121上的合适部位电连接，而可以使第一辐射部121产生第一谐振、第二辐射部122产生第二谐振。

本申请实施例的天线装置100，第一辐射部121上开设沿第一方向H1延伸的开槽1211，该开槽1211与中轴线L0共线，传输线140设置于该开槽1211内，一方面可以实现第一辐射部121的同层馈电，另一方面也便于天线辐射体120产生第一谐振、第二谐振时，天线装置100的主辐射波束可相对沿第一方向H1延伸的中轴线L0对称。

其中，请再次参考图6，第一部分1221、第一辐射部121和第二部分1222可以依次沿第二方向H2排列，该第二方向H2垂直于第一方向H1。

可以理解的是，当第一部分1221、第一辐射部121和第二部分1222依次沿第二方向H2排列时，第一部分1221与第一辐射部121之间的第一间隙1223可以沿第一方向H1延伸，第二部分1222与第二辐射部122之间的第二间隙1224也可以沿第一方向H1延伸。

当传输线140沿第一方向H1连接于第一辐射部121时，第一谐振和第二谐振的激励信号主要沿第一方向H1传输，此时，激励信号的传输方向与第一间隙1223和第二间隙1224的延伸方向同向，更便于第一部分1221、第二部分1222与第一辐射部121形成电磁耦合。

可以理解的是，第一部分1221、第二部分1222和第一辐射部121沿第一方向H1延伸的长度可以远大于沿第二方向H2延伸的长度，以使得第一部分1221、第二部分1222和第一辐射部121可以更容易电磁耦合。

可以理解的是，第一部分1221和第二部分1222沿第一方向H1的长度可以大于第一辐射部121沿第一方向H1的长度，第一部分1221和第二部分1222可以避免第一辐射部121上的激励信号泄露，大部分的激励信号可以通过第一间隙1223和第二间隙1224电磁耦合至第一部分1221和第二部分1222，从而可以提高第一辐射部121和第二辐射部122传输无线信号的效率。

本申请实施例的天线装置100，天线辐射体120的第一部分1221、第一辐射部121和第二部分1222依次沿第二方向H2排列，馈源130通过传输线140传输至天线辐射体120上的激励信号可以与第一间隙1223和第二间隙1224同向，从而更利于第一部分1221、第一辐射部121和第二部分1222形成电磁耦合。

其中，请参考图7，图7为图1所示的天线装置的第三种平面结构示意图。第一辐射部121可以具有几何中心O2，第二辐射部122可以具有几何中心O3，该几何中心O2和几何中心O3可以重合。

可以理解的是，几何中心O2可以是第一辐射部121整体的几何中心，如图7所示，第一辐射部121的几何中心O2可以在第一辐射部121上。几何中心O3可以是第二辐射部122整体的几何中心，如图7所示，第一部分1221和第二部分1222的几何中心O3的投影可以在第一辐射部121上。

可以理解的是，第一辐射部121和第二辐射部122可以是规则形状，例如，如图8所示为矩形。当然，本申请实施例的第一辐射部121和第二辐射部122的形状并不局限于此，例如，还可以但不限于为三角形、菱形等。本申请实施例对第一辐射部121和第二辐射部122的形状不进行限定。

本申请实施例的天线装置100，当几何中心O2和几何中心O3重合时，第一辐射部121在不同方向上对第二辐射部122上的影响大致相同，第二辐射部122在不同方向上对第一辐射部121的影响也大致相同，从而第一辐射部121产生的第一谐振、第二辐射部122产生的第二谐振的辐射方向图和极化比方向图较对称。

其中，如图7所示，当接地平面150设置于阵列基板110的第二面112时，接地平面150可以具有几何中心O4，该几何中心O4在阵列基板110的第一面111上的投影可以与几何中心O2、几何中心O3重合，此时，第一辐射部121、第二辐射部122的几何中心以及接地平面150的几何中心在第一面111上投影三者重合。

可以理解的是，接地平面150的几何中心O4在第一面111上投影可以与阵列基板110的几何中心O1第一面111上投影重合，从而，几何中心O1、几何中心O2、几何中心O3和几何中心O4在第一面111上的投影可以四点重合。

本申请实施例的天线装置100，当第一辐射部121的几何中心O2、第二辐射部122的几何中心O3与接地平面150的几何中心O4在第一面111上的投影三点重合时，接地平面150在不同方向上对天线辐射体120的影响大致相同，可以进一步使得本申请实施例的天线辐射体120的方向图及极化比方向图比较对称。

示例性的，请参考图8和图9，图8为图7所示的天线辐射体在第一频段范围内的极化方向图，图9为图7所示的天线辐射体在第二频段范围内的极化方向图。其中，第一频段可以是第一谐振传输的无线信号的频率范围，第二频段可以是第二谐振传输的无线信号的频率范围。

如图8所示，在6.3GHz、6.4GHz、6.5GHz、6.6GHz、6.7GHz、6.8GHz的频率范围下，本申请实施例的天线辐射体120的极化比方向图均对称，从而，本申请实施例的天线装置100在6.25GHz至6.75GHz频段范围内，E/H面以及主波束辐射范围内均具有较高的交叉极化比，交叉极化比可以大于等于15dB，可以保证测角精度。

同理，如图9所示，在7.8GHz、7.9GHz、8.0GHz、8.1GHz、8.2GHz、8.3GHz的频率范围下，本申请实施例的天线辐射体120的极化比方向图均对称，从而，本申请实施例的天线装置100在7.75GHz至8.25GHz频段范围内，E/H面以及主波束辐射范围内均具有较高的交叉极化比，交叉极化比可以大于等于15dB，可以保证测角精度。

可以理解的是，由图8和图9可以看出，本申请实施例的天线装置100，在6.25GHz至6.75GHz频段范围及7.75GHz至8.25GHz频段范围内均具有较优的交叉极化比性能。从而，本申请实施例的天线装置100可以传输UWB信号，且具有较优的测角精度。

其中，请参考图10和图11，图10为图7所示的天线辐射体的S参数曲线示意图，图11为图7所示的天线辐射体的效率曲线示意图。

在图10中，曲线S1表示天线辐射体120产生第一谐振和第二谐振的S参数曲线，由曲线S1可知，本申请实施例的天线装置100传输6.5GHz左右的无线信号的S参数可以为-15dB，天线装置100传输8GHz左右的无线信号的S参数可以为-19dB。从而，本申请实施例的天线装置100可以产生6.5GHz和8GHz的无线信号，本申请实施例的天线装置100可以实现双UWB信号传输。

在图11中，曲线S2表示天线辐射体120产生第一谐振和第二谐振的辐射效率曲线，曲线S3表示第二辐射部122产生第一谐振和第二谐振的系统效率曲线。由曲线S2和S3可知，本申请实施例的天线装置100传输6.5GHz的无线信号的系统效率可以为-3dB，天线装置100传输8GHz的无线信号的系统效率可以为-9dB，从而，本申请实施例的天线装置100传输6.5GHz和8GHz无线信号时具有较优的系统效率性能。

其中，请参考图12和图13，图12为本申请实施例提供的天线装置的第二种立体结构示意图，图13为图12所示的天线装置的一种爆炸示意图。天线装置100可以包括第一辐射部121和第二辐射部122，第一辐射部121和第二辐射部122可以叠层设置，至少部分第一辐射部121在第二辐射部122上的投影位于第二辐射部122上，以使第一辐射部121与第二辐射部122电磁耦合。

可以理解的是，当天线辐射体120设置于阵列基板110上时，天线装置100在沿阵列基板110厚度方向上可以依次包括第一辐射部121、第二辐射部122、阵列基板110第一面111、阵列基板110第二面112和接地平面150，第一辐射部121和第二辐射部122顺次叠层在阵列基板110的第一面111上。

可以理解的是，第一辐射部121在第一面111上的投影可以与第二辐射部122在第一面111上的投影至少部分重合，当第一辐射部121和第二辐射部122叠层设置于第一面111上时，二者存在相互接触的区域，第一辐射部121和第二辐射部122可以电磁耦合。

可以理解的是，第二辐射部122的辐射面的面积可以大于第一辐射部121的辐射面的面积。所谓第二辐射部122的辐射面可以是指第二辐射部122平行于第一面111的表面；所谓第一辐射部121的辐射面可以是指第一辐射部121平行于第一面111的表面。第二辐射部122的辐射面的面积大于第一辐射部121的辐射面的面积时，第一辐射部121相较于第二辐射部122而言更小，进而，层叠在第二辐射部122上方的第一辐射部121不会完全屏蔽第二辐射部122，从而可以保证第一辐射部121和第二辐射部122的电磁耦合。

本申请实施例的天线装置100，第一辐射部121与第二辐射部122叠层设置，至少部分第一辐射部121在第二辐射部122上的投影位于第二辐射部122上，从而，既可以使第一辐射部121和第二辐射部122电磁耦合，也可以减少第一辐射部121和第二辐射部122在第一面111上的面积，减少天线辐射体120的尺寸，实现天线装置100的小型化。

其中，请参考图14，图14为图12所示的天线辐射体的第一种平面结构示意图。第二辐射部122上可以开设第一凹槽1225和第二凹槽1226，第一凹槽1225和第二凹槽1226的延伸方向与第一方向H1相交。

可以理解的是，第一凹槽1225与第二凹槽1226可以沿中轴线L0对称设置，以使得开设凹槽后的第二辐射部122依然为沿中轴线L0对称的形状。

可以理解的是，第二辐射部122可以包括沿第一方向H1延伸的第一边L1和第二边L2、以及沿第二方向H2延伸的第三边L3和第四边L4，第一凹槽1225可以在第一边L1上朝着第二边L2所在的方向延伸，第二凹槽1226可以在第二边L2上朝着第一边L1所在的方向延伸，以使得第一凹槽1225、第二凹槽1226与第一方向H1不平行。

结合图14并请参考图15和图16，图15为图14所示的天线辐射体产生第一谐振时的电流路径示意图，图16为图14所示的天线辐射体产生第二谐振时的电流路径示意图。

如图15所示，当第一辐射部121产生第一谐振时，天线辐射体120上可以产生沿第一方向H1延伸的第一电流路径I1；如图16所示，当第二辐射部122产生第二谐振时，天线辐射体120上可以产生沿第一方向H1延伸的第二电流路径I2。当第二辐射部122上开设第一凹槽1225和第二凹槽1226时，第一电流路径I1和第二电流路径I2流经第一凹槽1225、第二凹槽1226时会绕射第一凹槽1225、第二凹槽1226的边缘。从而相较于不开设第一凹槽1225和第二凹槽1226的方案而言，本申请实施例的第一电流路径I1、第二电流路径I2更长，从而，第一辐射部121和第二辐射部122可以传输频率更低的无线信号。

可以理解的是，第一凹槽1225和第二凹槽1226的延伸方向可以与第一方向H1垂直，也即，第一凹槽1225和第二凹槽1226平行于第二方向H2，此时，第一凹槽1225和第二凹槽1226可以阻挡更多的电流，使得更多的电流绕射第一凹槽1225和第二凹槽1226，从而可以进一步增长第一电流路径I1和第二电流路径I2，天线装置100可以传输更低频率的无线信号。

本申请实施例的天线装置100，在第二辐射部122上开设第一凹槽1225和第二凹槽1226，第一电流路径I1和第二电流路径I2变长，基于辐射长度与谐振频率成反比的规律，在同一谐振频率下，本申请实施例开设第一凹槽1225和第二凹槽1226的辐射体的尺寸可以更小，从而可以减少天线装置100占据的面积，实现天线装置100的小型化。

需要说明的是，在图2至图11所示的实施例中，第二辐射部122上也可以开设第一凹槽1225和第二凹槽1226，在此不再赘述。在相互不冲突的前提下，本申请的上述实施例可以任意组合，组合后的实施方式也在本申请实施例的保护范围内。

可以理解的是，如前述实施例中的天线装置100，本申请实施例的天线装置100，第一辐射部121的几何中心O2和第二辐射部122的几何中心O3也可以重合，以使得天线辐射体120在传输无线信号时的交叉极化比方向图较对称。

可以理解的是，如前述实施例中的天线装置100，本申请实施例的天线装置100，第一辐射部121的几何中心O2、第二辐射部122的几何中心O3、接地平面150的几何中心O4在阵列基板110的第一面111上的投影也可以三者重合，以进一步使得天线辐射体120在传输无线信号时的交叉极化比方向图较对称。

可以理解的是，第一辐射部121和第二辐射部122可以为矩形结构，第一辐射部121和第二辐射部122也可以为其他三角形、五边形、六边形、菱形、圆形等规则形状，或者，第一辐射部121和第二辐射部122也可以为不规则形状。本申请实施例对第一辐射部121和第二辐射部122的形状不进行具体限定。

可以理解的是，如前述实施例中的天线装置100，本申请实施例的天线装置100，第一辐射部121上也可以开设沿第一方向H1延伸且与中轴线L0共线的开槽1211，至少部分传输线140设置于该开槽1211内，实现天线辐射体120的调谐。

请参考图17和图18，图17为图14所示的天线辐射体在第一频段范围内的极化比方向图，图18为图14所示的天线辐射体在第二频段范围内的极化比方向图。

如图17所示，当第一谐振传输第一频段频率的无线信号时，在6.25GHz、6.5GHz、6.75GHz的频率范围下，本申请实施例的天线辐射体120的极化比方向图较对称，从而，本申请实施例的天线装置100在6.25GHz至6.75GHz频段范围内，E/H面以及主波束辐射范围内均具有较高的交叉极化比，交叉极化比可以大于等于15dB，可以保证测角精度。

同理，如图18所示，当第二谐振传输第二频段频率的无线信号时，在7.75GHz、8.0GHz、8.25GHz的频率范围下，本申请实施例的天线辐射体120的极化比方向图较对称，从而，本申请实施例的天线装置100在7.75GHz至8.25GHz频段范围内，E/H面以及主波束辐射范围内均具有较高的交叉极化比，交叉极化比可以大于等于15dB，可以保证测角精度。

其中，请参考图19，图19为图12所示的天线辐射体的第二种平面结构示意图。本申请实施例的天线装置100，阵列基板110的第一面111上除了设置天线辐射体120部外，还可以包括导电元件160，导电元件160可以与接地平面150电连接，导电元件160接地可以降低对天线辐射体120的干扰。

可以理解的是，导电元件160可以但不限于是印制电路、金属走线等结构。当天线辐射体120传输无线信号时，导电元件160上可以产生电感电流，该感应电流会对天线辐射体120产生干扰。当导电元件160与接地平面150电连接实现接地时，导电元件160上的感应电流接地，从而不会对天线辐射体120产生干扰。

可以理解的是，导电元件160可以与天线辐射体120间隔设置，示例性的，导电元件160在阵列基板110第一面111上的投影，可以位于第一辐射部121、第二辐射部122、第一辐射部121与第二辐射部122之间的间隙在第一面111上的投影之外，导电元件160不设置于第一辐射部121和第二辐射部122之间的间隙内。

可以理解的是，天线装置100的阵列基板110可以是天线装置100的电路板，初始状态时阵列基板110的第一面111上可以铺设有印制电路板，阵列基板110的第一面111可以通过蚀刻的方式形成前述实施例中的天线辐射体120，阵列基板110上的其他部位依然可以保留印制电路板等导电元件160，该导电元件160可以接地以降低对天线辐射体120的干扰。

可以理解的是，如图19所示，当导电元件160将天线辐射体120包围时，导电元件160与天线辐射体120靠近的周缘可以与接地平面150电连接，以尽可能地降低导电元件160对天线辐射体120的干扰。

可以理解的是，如图19所示，阵列基板110上可以设置有贯穿阵列基板110第一面111和第二面112的金属镀孔113，该金属镀孔113的孔壁上可以进行金属镀，以使得导电元件160可以通过该金属镀孔113与接地平面150电连接。

本申请实施例的天线装置100，设置于阵列基板110第一面111上的导电元件160与接地平面150电连接实现接地，从而可以降低导电元件160对天线辐射体120的干扰。

基于上述天线装置100的结构，本申请还公开了一种电子标签设备。该电子标签设备可以具有UWB通信功能。示例性的，请参考图20和图21，图20为本申请实施例提供的电子标签设备的一种结构示意图，图21为图20所示电子标签设备的一种应用场景示意图。电子标签设备10可以包括如上所述的天线装置100、壳体组件200和固定件300。

壳体组件200可以包括相互连接且形成容置空间(图未示)的第一壳体(图未示)和第二壳体(图未示)，天线装置100可以设置于该容置空间内。

固定件300可以设置于壳体组件200上，例如，固定件300可以设置于壳体组件200的第一壳体或第二壳体上。固定件300可以将电子标签设备10固定连接于目标受控设备20上。也就是说，电子标签设备10可以通过该固定件300与目标受控设备20连接。

可以理解的是，当固定件300被配置为当电子标签设备10固定于目标受控设备20时，天线辐射体120沿第一方向H1的中轴线L0大致垂直于地面。此时，天线辐射体120的主辐射波束可以垂直于地面，电子标签设备10可以具有垂直极化辐射。

可以理解的是，电子标签设备10还可以包括设置于容纳空间内的开关组件(图未示)，开关组件可以设置于天线装置100的阵列基板110上，开关组件可以与天线装置100电连接，例如可与馈源130电连接，开关组件可以控制馈源130的工作状态，以控制天线装置100传输无线信号。

可以理解的是，壳体组件200上还可以设置有供开关组件穿过的通孔(图未示)，以便于用户在壳体组件200外部控制开关组件。示例性的，壳体组件200的第一壳体上与开关组件相对应的位置可以开设有通孔，开关组件的至少部分可以穿过该通孔。

可以理解的是，电子标签设备10除了包括上述部件外，还可以包括处理器(图未示)、存储器(图未示)、电池(图未示)等部件，在此不再赘述。本申请实施例的电子标签设备10，包括上述天线装置100，从而电子标签设备10可以具备UWB通信功能；当电子标签设备10与目标受控设备20连接时，电子标签设备10可以指示目标受控设备20的位置，从而实现对目标受控设备20的定位。

本申请实施例的电子标签设备10，电子标签设备10连接于目标受控设备20时，电子标签设备10可以具有垂直极化辐射，由于水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响而产生热能而使电场信号迅速衰减，而本申请实施例的电子标签设备10具有垂直极化方式，本申请实施例的电子标签设备10不易产生极化电流，从而可以避免电子标签设备10传输无线信号的能量的大幅衰减，可以保证无线信号的有效传播。

基于上述电子标签设备10的结构，本申请实施例还提供了一种通信系统。示例性的，请参考图22，图22为本申请实施例提供的通信系统的一种结构示意图。通信系统1可以包括上述实施例中的电子标签设备10，通信系统1还可以包括电子设备30。

电子标签设备10可以连接于目标受控设备20，电子设备30可以与目标受控设备20通信连接。其中，目标受控设备20可以但不限于是移动终端(手机、电脑等)、智能家居(冰箱、电视、洗衣机、电饭煲等)、车载系统等设备。电子标签设备10可以通过但不限于挂钩、粘合、卡接等方式连接于目标受控设备20的表面。例如，电子标签设备10可以通过挂绳等悬挂于目标受控设备20的上方或下方。

可以理解的是，当电子标签设备10连接于目标受控设备20时，电子设备30可以与电子标签设备10通信连接，电子设备30可以通过电子标签设备10确定目标受控设备20的方位，以对目标受控设备20进行指向控制。示例性的，如图22所示，本申请实施例的通信系统1可以包括一个或多个目标受控设备20(例如包括目标受控设备20a、目标受控设备20b和目标受控设备20c)以及一个或多个电子标签设备10(例如电子标签设备10a、电子标签设备10b和电子标签设备10c)。

可以理解的是，电子标签设备10的数量可以与目标受控设备20的数量相同，以使得一个电子标签设备10与一个目标受控设备20形成一组UWB通信组合101，例如，在图22中，通信系统1包括三组UWB通信组合101a、101b和101c。

可以理解的是，多组UWB通信组合101之间可以通过UWB信号相互通信，以根据PDOA技术确定每组UWB通信组合101的相对位置关系，从而，可确定出每一目标受控设备20的位置。

电子设备30可以与每一电子标签设备10通信连接。该电子设备30可以但不限于是智能电脑、移动终端等设备。

如图22所示，该电子设备30可以与每一UWB通信组合101中的电子标签设备10通过UWB信号通信连接，从而根据接收的UWB信号的时间差及幅度确定出每一UWB通信组合101的位置。

可以理解的是，该电子设备30还可以与每一UWB通信组合101的电子标签设备10通过无线信号通信连接，该无线信号可以但不限于是蓝牙信号、蜂窝信号(3G、4G、5G信号)、Wi-Fi信号、NFC信号等。从而可以实现电子设备30对每一电子设备30的控制。

本申请实施例的通信系统1，多个电子标签设备10及目标受控设备20形成多组UWB通信组合101，电子设备30可以与每一电子标签设备10通信连接，从而，电子设备30既可以实现对每一目标受控设备20的定位，也可以实现对每一目标受控设备20的控制，从而，本申请实施例的通信系统1特别适用于对智能家居的定位及控制的应用场景，可以实现智能家居的自动化控制。

需要理解的是，在本申请的描述中，诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区分类似的对象，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。

以上对本申请实施例所提供的天线装置、电子标签设备及通信系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

馈源；

阵列基板，所述阵列基板设置有覆盖其几何中心的天线区域；

天线辐射体，设置于所述天线区域，所述天线辐射体包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部关于沿第一方向延伸的中轴线对称，所述第二辐射部关于所述中轴线对称，所述第一辐射部与所述第二辐射部电磁耦合；及

传输线，电连接于所述馈源与所述第一辐射部，所述传输线用于向所述第一辐射部馈入激励信号，以激励所述第一辐射部产生超宽带频段的第一谐振，并激励所述第二辐射部产生超宽带频段的第二谐振；其中，

所述传输线在所述第一辐射部上的投影与所述中轴线重合，所述天线装置的主辐射波束相对于所述中轴线对称；

其中，所述第一辐射部和所述第二辐射部叠层设置，至少部分所述第一辐射部在所述第二辐射部上的投影位于所述第二辐射部上；

所述第二辐射部上开设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽关于所述中轴线对称，所述第一凹槽和所述第二凹槽的延伸方向与所述第一方向相交。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置的主极化分量沿所述第一方向，所述天线装置的交叉极化分量沿第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，且所述天线装置沿所述中轴线的交叉极化比大于或等于15dB。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射部包括：

第一部分，位于所述第一辐射部的一侧且与所述第一辐射部间隔设置；

第二部分，位于所述第一辐射部的另一侧且所述第一辐射部间隔设置，所述第二部分与所述第一部分关于所述中轴线对称设置；其中，

所述第二部分、所述第一部分和所述第一辐射部同层设置，所述第一部分和所述第二部分别与所述第一辐射部电磁耦合。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一部分、第一辐射部和所述第二部分依次沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分沿所述第一方向的长度大于所述第一辐射部沿所述第一方向的长度。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二辐射部的辐射面的面积大于所述第一辐射部的辐射面的面积。

7.根据权利要求1至6任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射部的几何中心与所述第二辐射部的几何中心重合。

8.根据权利要求1至6任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射部上开设有沿所述第一方向延伸的开槽，所述开槽在所述第一辐射部上的投影与所述中轴线重合，至少部分所述传输线设置于所述开槽内。

9.根据权利要求1至6任一项所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括接地平面，所述阵列基板还包括相对设置的第一面和第二面，所述天线辐射体设置于所述第一面，所述接地平面设置于所述第二面，所述接地平面的几何中心在所述第一面上的投影与所述天线辐射体的几何中心重合。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述第一面上还设置有导电元件，所述导电元件与所述天线辐射体间隔设置，所述导电元件与所述接地平面电连接以实现接地。

11.一种电子标签设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至10任意一项所述的天线装置；及

壳体组件，所述壳体组件设置有容置空间，所述天线装置设置于所述容置空间内。

12.根据权利要求11所述的电子标签设备，其特征在于，所述壳体组件还设置有：

固定件，用于将所述电子标签设备连接于目标受控设备，且所述固定件被配置为当所述电子标签设备连接于目标受控设备时，所述天线装置的天线辐射体沿第一方向的中轴线大致垂直于地面。

13.一种通信系统，其特征在于，包括：

如权利要求11或12所述的电子标签设备，所述电子标签设备用于与目标受控设备连接；及

电子设备，与所述电子标签设备通信连接，所述电子设备用于通过所述电子标签设备确定所述目标受控设备的方位，以对所述目标受控设备进行指向控制。