CN113708055B - 一种多频双极化天线及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种多频双极化天线及电子设备，涉及天线技术领域，能够在实现多频段双极化的辐射的前提下，有效地降低天线的复杂度，降低加工成本，同时显著减小天线所需空间。具体方案为：该天线包括具有旋转对称结构的第一辐射体和第二辐射体。第一辐射体具有关于第一辐射体的几何中心呈90°旋转对称的两个馈电端口。第二辐射体为环形，第一辐射体与第二辐射体共面，第一辐射体设置在第二辐射体内部，且第一辐射体与第二辐射体之间设置有环形缝隙。

Description

一种多频双极化天线及电子设备
技术领域
本申请实施例涉及天线技术领域，尤其涉及一种多频双极化天线及电子设备。
背景技术
随着用户对通信体验的要求的不断提高，电子设备需要具有更好的通信能力。其中，通信能力可以包括信号覆盖以及信号质量。示例性的，可以通过对电子设备中的天线进行优化设计，使得电子设备能够提供更好的信号覆盖(如同时覆盖多个频段)以及信号质量。
例如，以电子设备为提供无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)信号的路由器为例。一般而言，WiFi信号覆盖的频段，可以包括2.4吉赫兹(GHz)频段(频率范围为2.4GHz-2.5GHz)。由于5GHz的传输速率更快，因此，目前的大多数路由器也需要同时能够覆盖5GHz频段。其中5GHz频段又可以分为5G低频(Low Band，LB)频段(频率范围为5.1GHz-5.3GHz)以及5G高频(High Band，HB)频段(频率范围为5.5GHz-5.9GHz)。为了提升路由器的信号质量，可以将其中的天线设置为具有双极化辐射特性的天线。同时，为了保证路由器的信号覆盖，其中的天线还需要能够覆盖2.4G频段以及5G频段等多个频段。这种既能够覆盖多个频段，又具有双极化辐射特性的天线可以称为多频双极化天线。
显而易见的，多频双极化天线成为了优化电子设备的通信能力的较好选择。
发明内容
本申请实施例提供一种多频双极化天线及电子设备，能够在实现多频段双极化的辐射的前提下，有效地降低天线的复杂度，降低加工成本，同时显著减小天线所需空间，能够更加普遍地适用于电子设备中。作为一种示例，本申请提供的多频双极化天线能够使用在路由器，数据卡，以及无线客户前置设备(Customer Premise Equipment，CPE)等电子设备中，用于支持对应设备进行多频双极化辐射。
为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种多频双极化天线，该天线包括：具有旋转对称结构的第一辐射体，和具有旋转对称结构的第二辐射体。该第一辐射体具有关于该第一辐射体的几何中心呈90°旋转对称的两个馈电端口。该第二辐射体为环形，该第一辐射体与该第二辐射体共面，该第一辐射体设置在该第二辐射体内部，且该第一辐射体与该第二辐射体之间设置有环形缝隙。
基于该方案，将辐射体设置在同一个平面，使得该多频双极化天线的辐射体仅需一个面即可，加工方便，成本低。同时由于第二辐射体和环形缝隙分别能够工作在不同频段，保证了多频覆盖。并且，由于馈电端口以及第一辐射体和第二辐射体的对应设置，保证天线在各个工作频段的双极化辐射特性。
在一些可能的设计中，该第二辐射体的工作频段为第一频段，该环形缝隙的工作频段包括第二频段。基于该方案，明确了基于上述第一方面提供的天线中，第二辐射体能够用于支持对第一频段的覆盖，环形缝隙能够用于支持对第二频率的覆盖。作为一种示例，第二辐射体可以用于覆盖2.4GHz和/或5GHz高频频段，环形缝隙可以用于覆盖5GHz低频频段。
在一些可能的设计中，该第二辐射体的工作频段还包括第三频段。基于该方案，第二辐射体能够在上述第一方面提供的说明的基础上，额外覆盖一个工作频段，即第三频段。示例性的，该第三频段可以是第一频段的倍频所覆盖的频段。这样就使得该多频双极化天线能够覆盖更多的频段。
在一些可能的设计中，该第二辐射体的外周长为该第一频段对应波长的2倍，该环形缝隙的周长为该第二频率对应波长的2倍。基于该方案，提供了一种通过调整该多频双极化天线的尺寸，达到覆盖要求频段的调试方法。例如，可以通过调整第二辐射体的外圈尺寸，覆盖第一频段，通过调整环形缝隙的尺寸，覆盖第二频段。
在一些可能的设计中，该环形缝隙的宽度范围为：[0.5毫米-1.5毫米]。基于该方案，提供了能够正确激励环形缝隙的辐射的尺寸要求，即0.5毫米到1.5毫米之间。在一些实施例中，该环形缝隙的宽度可以为0.7或0.8毫米。
在一些可能的设计中，该天线还包括：与该第一辐射体平行设置的参考地，该参考地与该第一辐射体之间的距离范围为：[3毫米-7毫米]。基于该方案，通过设置参考地，使得天线能够进行更加稳定的辐射。同时，由于参考地位于第一辐射体以及第二辐射体所在平面的一边，能够起到镜像作用，即将天线辐射时产生的电磁波向与设置该参考地的反方向反射，进而加强对应方向的信号轻度。在一些实施例中，第一辐射体所在平面与参考地之间的距离可以为5毫米。
在一些可能的设计中，该第二辐射体在该参考地上的投影面积小于该参考地的面积。基于该方案，能够使得参考地能够有效地为天线的辐射提供0电平参考，进而保证天线的稳定辐射。
在一些可能的设计中，该第一辐射体由正方形导电材质构成，该第一辐射体的每个边的长度为该第二频段对应波长的四分之一。基于该方案，提供了一种具体的实现方式，即第一辐射体为正方形结构。同时，由于该第一辐射体的尺寸根据第二频段的对应波长设置，使得与第二辐射体构成的环形缝隙的尺寸与第二频段对应，因此能够进行第二频段对应的辐射。
在一些可能的设计中，该第二辐射体由内部挖空的正方形环状的导电材质构成，该第二辐射体的外围边长为该第一频段对应波长的四分之一。基于该方案，提供了一种具体的实现方式，即第二辐射体为正方形环状结构。同时，由于该第二辐射体的尺寸根据第一频段的对应波长设置，使得与第二辐射体能够进行第一频段对应的辐射。
在一些可能的设计中，该第二辐射体外围边上的每个边，均设置有缝隙，该缝隙具有一个向外的开口。基于该方案，提供了一种在不显著增加第二辐射体的面积的前提下，调整第二辐射体的外围电长度(如增加外围电长度)的方法。例如，可以通过在第二辐射体上的外围边上的每个边，设置不贯穿的缝隙，每个缝隙都具有一个向外的开口，这样就能够使得第二辐射体外围边缘的电流的电长度得到增加，由此拉低对应谐振的工作频段。进而对所需要覆盖的频段的准确覆盖。
在一些可能的设计中，该第二辐射体为无源寄生结构。基于该方案，能够明确第二辐射体的工作机制，即通第一辐射体互相分离，并在在第二辐射体上不需设置馈电端口。在该天线工作时，不需对第二辐射体直接进行馈电，而是通过第一辐射体以及环形缝隙对其进行耦合馈电。
第二方面，提供一种电子设备，包括如上述第一方面及其可能的设计中任一项所述的多频双极化天线。在一些实现方式中，该电子设备中还可以包括其他用于配合该多频双极化天线进行工作的部件。例如，对于电子设备中的每个多频双极化天线，都可以设置对应的射频模块，该射频模块可以提供两路MIMO信号，分别通过对应天线的两个端口馈入第一辐射体，进而使得该天线对该MIMO信号进行多频双极化的辐射。
在一些可能的设计中，该电子设备通过其中设置的两个馈电端口向该多频双极化天线馈入多输入多输出MIMO信号。基于该方案，提供了一种多频双极化天线的应用场景，即在馈入MIMO信号时，进行MIMO信号的辐射。
附图说明
图1为一种双极化天线的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种多频双极化天线的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种多频双极化天线的示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种多频双极化天线的示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种多频双极化天线的示意图；
图6为本申请实施例提供的多频双极化天线的S参数仿真示意图；
图7为本申请实施例提供的多频双极化天线在2.4G频段的工作特性示意图；
图8为本申请实施例提供的多频双极化天线在5G低频频段的工作特性示意图；
图9为本申请实施例提供的多频双极化天线在5G高频频段的工作特性示意图；
图10为本申请实施例提供的一种电子设备的组成示意图。
具体实施方式
由于能够提供更好的信号质量，双极化天线已经被大量的使用。具有双极化辐射特性的天线，能够同时辐射出两个相位互相垂直的电磁波。由于相位相差90°，这两个电磁波可以同时在空间中传输而不会出现相互干扰。因此，双极化天线能够比普通天线在同一时间辐射/接收更多的信息，进而达到优化信号质量，提高吞吐率的目的。
现有技术中，可以通过耦合馈电实现天线的双极化辐射。示例性的，可以采用两个互相垂直的辐射体a作为耦合馈电的馈电端，将电信号通过空间耦合馈入到与辐射体a相近的另一个辐射体b上。以在该辐射体b上激励互相垂直的电流，使得辐射体b能够辐射出工作在同一频段的相位相差90°的两个正交的电磁波信号。从而实现天线的双极化辐射。
例如，请参考图1，示出了现有技术提供的一种双极化天线的结构示意图。其中，图1中的(a)示出了该双极化天线的侧面视图，图1中的(b)示出了该双极化对天线的俯视图。
如图1中的(a)所示，该双极化天线具有三层结构，分别为基板103，设置为导电材质的辐射体a 102-1和102-2，以及设置为导电材质的辐射体b 101。从基板103上引出两个馈电端子104-1以及104-2，分别与102-1以及102-2耦接，实现对辐射体a的馈电。
请参考图1中的(b)，该示例中的辐射体b 101呈正四边形，辐射体a 102-1以及102-2分别有一部分与辐射体b 101的垂直投影相重叠，并且102-1与102-2与101投影重叠的部分互相垂直。当电信号通过104-1馈入102-1时，102-1可以通过空间耦合，在101的下边沿激励横向电流。类似的，电信号可以通过104-2馈入102-2，则102-2可以通过空间耦合，在101的右边沿激励纵向电流。这样，两个方向互相垂直的电流可以分别产生两个相位互相正交的电磁波，由此便实现了该天线的双极化辐射特性。
可以看到，在如图1所示的天线结构中，参与辐射的有效辐射体为辐射体b 101，因此，该天线只能工作在于辐射体b 101尺寸对应的一个频段。然而，一般天线都需要能够同时覆盖多个频段，例如支持5G WiFi的WiFi天线需要能够同时覆盖2.4G，5G低频以及5G高频三个频段。如果采用上述方案，则需要针对每个频段，设置一个独立的天线，使得天线数量上升，由此导致成本的上涨。由于该天线具有3层结构，导致其加工工艺较为复杂，同时也使得该天线对纵向空间的需求较高。以上问题都限制了该双极化天线在电子设备中的应用。
为了解决上述问题，本申请实施例提供一种多频双极化天线，能够在实现多频段双极化的辐射的前提下，有效地降低天线的复杂度，降低加工成本，同时显著减小天线所需空间，能够更加普遍地适用于电子设备中。作为一种示例，该电子设备可以为路由器，数据卡，以及CPE等。
以下结合附图对本申请实施例提供的多频双极化天线进行详细说明。
请参考图2，为本申请实施例提供的一种多频双极化天线的结构示意图。其中，图2中的(a)为该天线的侧面视图，图2中的(b)为该天线的俯视图。
如图2中的(a)所示，该天线为2层结构，包括设置在同一平面的第一辐射体201以及第二辐射体202。可以理解的是，由于天线的辐射需要通过电信号激励，因此需要参考地作为0电位参考。在本申请实施例中，如图2中的(a)所示，可以在设置有第一辐射体201以及第二辐射体202的平面之下，设置基板204。该基板204上可以覆盖较大面积(如大于第二辐射体202)的导电材质，起到参考地的功用。另外，从基板204上引出两个馈电端子分别耦接到第一辐射体201的两个馈电端口203-1以及203-2上，用于向第一辐射体201馈入电信号。
如图2中的(b)所示，该天线中，可以设置有旋转对称结构的第一辐射体201和第二辐射体202。该第二辐射体202为环形，第一辐射体201与第二辐射体202共面，第一辐射体201设置在第二辐射体202内部，且第一辐射体201与第二辐射体202之间设置有环形缝隙205。
本申请实施例提供的多频双极化天线中，第一辐射体201上的馈电端口关于第一辐射体201的几何中心呈+90°/-90°的旋转对称分布，以便在馈电端子通过馈电端口203-1以及203-2将电信号馈入第一辐射体201上后，能够在第一辐射体201上形成互相垂直的电流。需要说明的是，本申请中，根据第一辐射体的形态的不同，其对应的几何中心的位置也不同。例如，第一辐射体具有圆形结构时，则其对应的几何中心为该第一辐射体的圆心。又如，第一辐射体为正多边形结构时，则其对应的几何中心为该第一辐射体中，到每个边距离相等的点。另外，由于两个馈电端口互相关于第一辐射体的几何中心呈90°的旋转对称分布，因此，当一个馈电端口的位置以该几何中心为圆心，旋转90°后，能够与另一个馈电端口所在位置重合。结合图2中的(b)，以第一辐射体201为正方形结构为例。馈电端口203-1可以设置在该第一辐射体201的右上方，与之呈90°旋转对称的左上方位置，可以设置有馈电端口203-2。当然，馈电端口203-2也可设置在与馈电端口203-1呈90°旋转对称的右下方位置。或者，馈电端口203-1以及203-2可以分别设置在第一辐射体201上的其他互相呈90°旋转对称的位置。具体位置可以根据实际情况灵活选择，本申请实施例对此不作限制。
另外，本申请实施例提供的多频双极化天线中，第一辐射体201以及第二辐射体202具有旋转对称结构，以便第一辐射体201以及第二辐射体202能够在两个馈电端子馈入的电信号的激励下，生成对应的正交的电磁波进行辐射。应当理解的是，具有旋转对称结构的图形，即具有如下特征的图形：绕平面上某点旋转一定角度后得到的新图形与旋转之前的图形完全重合。作为一种示例，本申请实施例中所述的第一辐射体201，可以为圆形、正三角形、正方形、正五边形、正六边形，或其他正多边形。另外，第二辐射体202，也可为具有上述特征的环形结构。本申请实施例再次不做赘述。结合图2中的(b)，在一些实施例中，第一辐射体201以及第二辐射体202可以为正方形结构。其上分别设置导电材料，以便接收馈入的电信号并进行辐射。第一辐射体与第二辐射体设置在同一平面，第一辐射体位于第二辐射体内部，二者之间由环形缝隙205隔开，互不导通。
基于上述说明，本申请实施例提供的天线在工作时，第一辐射体201上可以在两个馈电端口的激励下产生互相垂直的电流。由于第一辐射体201的旋转对称结构，可以通过环形缝隙205将激励信号均匀地通过空间馈电馈入第二辐射体202。也就是说，在第一辐射体201的激励下，第二辐射体202的内侧边缘各处能够产生强度基本一致的感应电流。由于第二辐射体202具有旋转对称结构，同时作为激励的第一辐射体201上存在方向互相垂直的电信号，因此在第二辐射体202上也就能够激励起互相垂直的电流。另外，在围成环形缝隙205的两个环形边缘，也会出现互相垂直的电流分布。因此，就使得第二辐射体202以及环形缝隙205都能够进行双极化的辐射。而由于第二辐射体202的尺寸与环形缝隙205的尺寸不同，因此能够覆盖不同的频段，即同时对两个或更多频段进行覆盖。
需要说明的是，图1中仅以第一辐射体201以及第二辐射体202为正方形结构为例进行说明，在其他一些实现方式中，该第一辐射体201以及第二辐射体202可以具有其他的旋转对称特征的结构。例如，请参考图3，如图3中的(a)所示，第一辐射体201以及第二辐射体202可以具有正六边形结构。如图3中的(b)所示，第一辐射体201以及第二辐射体202可以具有圆形结构。当然，第一辐射体201也可以与第二辐射体202的结构不同，如图3中的(c)所示，第一辐射体201可以为正方形结构，第二辐射体202可以具有圆形结构。对于第一辐射体201以及第二辐射体202的结构选择，可以根据实际场景灵活选取，本申请实施例对此不作限制。为了便于说明，以下以第一辐射体201以及第二辐射体202均为正方形结构为例进行说明。
当有信号通过一个馈电端口馈入第一辐射体201时，第一辐射体201可以形成电流信号，通过空间耦合，该电流信号可以馈入第二辐射体202，并形成对应的电流信号。由此，该天线就可以通过将不同位置的电流转换成电磁波，并至少覆盖三个频段。以覆盖的三个频段的频率由低到高分别为频段1，频段2以及频段3为例。第一辐射体201与第二辐射体202之间的缝隙两端电流方向相反，可以形成该天线的中频谐振，如频段2的谐振。第二辐射体202由于尺寸较大，其上分布的电流可以形成天线的低频谐振，如频段1的谐振。另外，第二辐射体202上分布的电流还可以激发高次模，形成该天线的高频谐振，如频段3的谐振。这样，就实现了该天线对至少三个频段的覆盖。
需要说明的是，由于第一辐射体201上也存在电流，因此也能够形成对应的谐振。但，由于第一辐射体201的尺寸相对较小，其形成的谐振频率较高(如在6G以上)。而如果通过调谐增加第一辐射体201的电长度，拉低对应的谐振频率，那么该天线就能够实现对四个频段的覆盖，或者起到展宽已有谐振频段的功用。
一般而言，为了满足不同场景下对于工作频段的需求，需要使得天线能够工作在特定的频率范围(即频段)。本申请实施例提供的多频双极化天线，可以通过调整上述频段1，频段2以及频段3对应位置的尺寸，实现对于工作频段的调整。示例性的，以需求频段为WiFi双频(即2.4G频段，5G低频，5G高频)为例。通过调整第二辐射体202的外圈周长为所需3个频段中频率最低的频段(如2.4G频段)对应波长的2倍，即每个边长为2.4G频段对应波长的1/4，由此可以将频段1调整到2.4G频段范围，实现该天线对2.4G频段的覆盖。通过调整第二辐射体202的内圈周长设置为所需3个频段中频率适中的频段(如5G低频频段)对应波长的2倍，即每个边长为5G低频频段对应波长的1/4，由此可以将频段2调整到5G低频范围，实现5G低频的覆盖。
需要说明的是，如上述说明，5G高频频段的谐振是由2.4G谐振的高次模产生的，因此，调整第二辐射体202的外圈周长为所需3个频段中频率最低的频段(如2.4G频段)对应波长的1/4时，同时也可以将谐振3调整到5G高频频段附近。在本申请实施例中，在对天线的尺寸调整后，还可以对其进行电容/电感的匹配，以便使得3个谐振能够准确地覆盖对应的频段。
本申请实施例中，提供多种不同的方法以调整第二辐射体202的外圈周长，内圈周长等尺寸。
示例性的，在一些实施例中，可以在第二辐射体202上设置不贯穿的缝隙，达到增加外圈电流电长度的目的。如图4所示，以需要增加第二辐射体202的外圈周长为例。可以在每个边上设置缝隙401，缝隙402，缝隙403以及缝隙404。如图4所示的，每个缝隙均设置在第二辐射体202的外延，并分别与第二辐射体202的外圈相交。可以理解的是，由于第二辐射体202的面积大小会直接影响到与其对应的谐振1和谐振3的带宽，因此，采用本示例中的方案，能够在保证第二辐射体202的面积的同时，增加外圈周长。
需要说明的是，图4中是以在第二辐射体202的每个边上均开有缝隙为例进行说明的。在另一些实现方式中，也可以在第二辐射体202的一个或两个或三个边上分别设置缝隙，以达到增加外圈周长的目的。
应当理解的是，以上说明中，是以缝隙为如图4所示的矩形为例进行说明的，在实际实施过程中，对于缝隙的具体形状不做要求。例如，缝隙的形状可以为如图5所示的(a)或(b)所示的形状，也可以是其他规则或不规则形状，本申请实施例对此不作限制。
在另一些实施例中，可以通过增加第二辐射体202的面积，实现增加第二辐射体的外圈周长的目的。采用该方案，由于能够增加第二辐射体202的辐射面积，因此，能够在调整谐振1以及谐振3的频域位置的同时，有效地展宽对应谐振的带宽。
在另一些实施例中，还可以通过匹配调谐的方式，增加第二辐射体202的外圈周长。例如，可以在适当的位置串联电感，和/或并联电容，以便增加第二辐射体202的等效电长度，达到与增加第二辐射体202的外圈周长类似的效果。
在具体实现过程中，可以灵活采用上述示例中的一种或多种方法，实现对第二辐射体202的外圈周长的调整。可以理解的是，对于第二辐射体202的内圈周长尺寸的调整，可以参考上述对外圈周长调整的方法，此处不再赘述。
需要说明的是，基于上述说明，第一辐射体201以及第二辐射体202之间的环状缝隙205在耦合馈电以及辐射的过程中起到非常重要的作用。因此，为了更好地激励第一辐射体201和第二辐射体202之间的环状缝隙205以及第二辐射体202进行辐射，基于大量实验验证，本申请实施例中，可以设置该环状缝隙205宽度在0.5毫米到1.5毫米之间。另外，由于参考地对于天线辐射的影响也很重要，因此，为了使得本申请实施例提供的天线能够更好地进行辐射，可以设置第一辐射体201以及第二辐射体202所在平面与基板204之间的距离在3毫米到7毫米之间。
为了能够使本领域普通技术人员更加清楚地知晓本申请实施例提供的多频双极化天线的辐射效果，以下结合实例，以及仿真结果进行示例性说明。其中，以该天线具有如图4所示的结构，第二辐射体202的外圈周长为2.4G对应波长的2倍左右，第二辐射体202的内圈周长为5G低频频段对应波长的2倍左右，环状缝隙205宽度为0.8毫米，基板204与第一辐射体201所在平面的距离为5毫米为例。
请参考图6，示出了具有上述结构的天线的S参数仿真结果。如图6所示，从回波损耗(S11)上可以明显看到该天线在2.4G，5G低频以及5G高频对应频段出现了显著的凹陷，因此可以确定该天线的辐射频段能够覆盖上述三个频段。根据图6中的隔离度(S21)仿真结果，可以看到在工作频段(如2.4G，5G低频以及5G高频)内，两个馈电端口的隔离度均在-13dB以下，因此能够实现相互之间互不影响的辐射。
本示例还提供了不同工作频段的电流分布情况，以验证上述说明。请参考图7，其中图7中的(a)以及图7中的(b)示出了2.4G频段的电流分布情况。如图7中的(a)所示，在该频段下，馈电端口203-1激励的电流主要分布在第二辐射体202上，在图示时刻，电流流向为由左下角向右上角。如图7中的(b)所示，在该频段下，馈电端口203-2激励的电流主要分布在第二辐射体202上，在图示时刻，电流流向为由右下角向左上角。其增益仿真结果如图7中的(c)所示，可以看到该天线在两个端口的激励下，能够在2.4G频段进行正交辐射。可以看到两个端口激励的电流方向互相垂直，因此能够进行正交的电磁波辐射，由此使得该天线具有2.4G的双极化辐射特性。
请参考图8，其中图8中的(a)以及图8中的(b)示出了5G低频频段的电流分布情况。如图8中的(a)所示，在该频段下，馈电端口203-1激励的电流主要分布环状缝隙205上，其效果类似缝隙天线的辐射。在图示时刻，电流在缝隙左上角呈逆时针流向，在缝隙右下角呈顺时针流向。如图8中的(b)所示，在该频段下，馈电端口203-2激励的电流主要分布环状缝隙205上，其效果类似缝隙天线的辐射。在图示时刻，电流在缝隙右上角呈顺时针流向，在缝隙左下角呈逆时针流向。其增益仿真结果如图8中的(c)所示，可以看到该天线在两个端口的激励下，能够在5G低频频段进行正交辐射。可以看到两个端口激励的电流强点分布在缝隙的不同位置，其连线互相垂直，因此能够进行正交的电磁波辐射，由此使得该天线具有5G低频频段的双极化辐射特性。
请参考图9，其中图9中的(a)以及图9中的(b)示出了5G高频频段的电流分布情况。如图9中的(a)所示，在该频段下，馈电端口203-1激励的电流主要分布在第二辐射体202上。其中，在第二辐射体上出现了4个电流反向点(如图中的虚线圈所示位置)，在此处两端的电流流向相反，这是高次模谐振的典型特征。类似的在如图9中的(b)所示的馈电端口203-2激励下，其电流主要分布在第二辐射体202上，也出现了4个类似的电流反向点。对比图9中的(a)以及图9中的(b)，可以看到在第二辐射体202上的不同位置，在不同端口的激励下产生的电流流向均互相垂直。其增益仿真结果如图9中的(c)所示，可以看到该天线在两个端口的激励下，能够在5G高频频段进行正交辐射。因此能够进行正交的电磁波辐射，由此使得该天线具有5G高频频段的双极化辐射特性。
基于上述说明，本申请实施例提供的多频双极化天线，能够实现多频段双极化的辐射。同时，由于除了基板外只有一层结构，因此能够有效地降低天线的复杂度，降低加工成本，同时显著减小天线所需空间，能够更加普遍地适用于电子设备中。
需要说明的是，基于上述多频双极化天线，也能够应用在MIMO系统中，实现对信号的发射以及接收。
示例性的，在一些实施例中，以MIMO系统需要对第一信号以及第二信号进行发射为例。可以在馈电端口203-1馈入第一信号，在馈电端口203-2馈入第二信号，由于该天线能够将两个馈电端口馈入的信号转换成正交的电磁波进行双极化的辐射，因此，能够实现第一信号以及第二信号的发送。
可以理解的是，在另一些实施例中，当MIMO系统需要进行信号接收时，也可通过具有上述构成的天线，接收至少两个不同的信号对应的电磁波，并通过不同的馈电端口将对应的电流传输给后端的部件，如MIMO系统中的射频器件和/或系统级芯片(System onChip，SOC)以便进行解析处理。这样，就实现了MIMO系统的信号接收。
本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备中可以设置有一个或多个上述如图2-图5中任一种所述的天线，以及其他用于配合天线进行信号传输的部件。
作为一种示例，请参考图10，为本申请实施例提供的一种电子设备的组成示意图。其中以该电子设备中包括2个天线为例。如图10所示，该电子设备中可以包括天线1以及天线2，与每个天线对应的射频模块，如射频模块1和射频模块2，以及与射频模块1以及射频模块2耦接的处理器。
其中，天线1以及天线2中的任一个，或者天线1和天线2，可以为上述图2-图5中任一种所述构成的多频双极化天线。射频模块1与天线1配合，实现对天线1对应频段的覆盖。射频模块2与天线2配合，实现对天线2对应频段的覆盖。与射频模块1以及射频模块2耦接的处理器，可以为SOC，用于与射频模块1以及射频模块2配合，对对应的信号进行数字域以及模拟域的处理。例如，SOC可以将信号1通过射频模块1发送给天线1，以便通过天线1进行信号1的发射。SOC还可以将信号2通过射频模块2发送给天线2，以便通过天线2进行信号2的发射。又如，天线1可以将接收到的电磁波转换成对应的电信号，通过射频模块1发送给SOC，以便SOC以及射频模块1配合实现对该电信号的解析。天线2可以将接收到的电磁波转换成对应的电信号，通过射频模块2发送给SOC，以便SOC以及射频模块2配合实现对该电信号的解析。
作为一种具体的实现，上述电子设备可以为提供WiFi连接的路由器，以提供较好的WiFi信号覆盖以及信号质量。
应当理解的是，本申请实施例提供的多频双极化天线，由于参与辐射第一辐射体以及第二辐射体(以及第一辐射体和第二辐射体之间的环形缝隙)都设置在同一个平面，在生产加工时只需要对一个平面进行加工，能够有效地降低生产成本以及天线复杂程度，对于控制天线部分成本以及提升品控都有显著的有益效果。同时，由于能够至少覆盖三个频段，并在对应频段提供双极化辐射特性，因此相较于普通的天线，本申请实施例提供的多频双极化天线能够提供更好的信号覆盖以及信号质量。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种多频双极化天线，其特征在于，所述天线包括：
具有旋转对称结构的第一辐射体；以及
具有旋转对称结构的第二辐射体；
所述第一辐射体具有关于所述第一辐射体的几何中心呈90°旋转对称的两个馈电端口；
所述第二辐射体为环形，所述第一辐射体与所述第二辐射体共面，所述第一辐射体设置在所述第二辐射体内部，且所述第一辐射体与所述第二辐射体之间设置有环形缝隙；
所述第二辐射体的工作频段包括第一频段，所述环形缝隙的工作频段包括第二频段；所述第二辐射体的工作频段还包括第三频段；所述第三频段是所述第一频段的倍频。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第二辐射体的外周长为所述第一频段对应波长的2倍，所述环形缝隙的周长为所述第二频段对应波长的2倍。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述环形缝隙的宽度范围为：[0.5毫米-1.5毫米]。
4.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述天线还包括：与所述第一辐射体平行设置的参考地，所述参考地与所述第一辐射体之间的距离范围为：[3毫米-7毫米]。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第二辐射体在所述参考地上的投影面积小于所述参考地的面积。
6.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一辐射体由正方形导电材质构成，所述第一辐射体的每个边的长度为所述第二频段对应波长的四分之一。
7.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第二辐射体由内部挖空的正方形环状的导电材质构成，所述第二辐射体的外围边长为所述第一频段对应波长的四分之一。
8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述第二辐射体外围边上的每个边，均设置有缝隙，所述缝隙具有一个向外的开口。
9.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第二辐射体为无源寄生结构。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的多频双极化天线。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备通过其中设置的两个馈电端口向所述多频双极化天线馈入多输入多输出MIMO信号。
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