CN114447629B - 天线、天线模组和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种天线、天线模组和电子设备，天线包括极化相同的渐变槽天线和偶极子天线。渐变槽天线包括馈电结构、第一金属结构和第二金属结构，第一、第二金属结构之间形成渐变槽，渐变槽的两端分别为窄缝端和宽口端，馈电结构与窄缝端耦合对渐变槽天线馈电，以激励渐变槽天线为定向天线。偶极子天线与渐变槽相交，且在二者的相交位置处，通过所述渐变槽为所述偶极子天线耦合馈电，以激励所述偶极子天线为全向天线。本申请将渐变槽天线和偶极子天线集成在一起实现小型化，且通过渐变槽天线为偶极子天线馈电，可以同时满足偶极子天线和渐变槽天线的辐射性能。

Description

天线、天线模组和电子设备
技术领域
本申请涉及天线技术领域，特别是一种天线和具有该天线的天线模组和电子设备。
背景技术
随着WiFi协议演进，空间流数不断增加，目前最大规格已能支持16流，意味着内置产品最多需要16组高性能天线，且要求各天线之间彼此影响小，满足其辐射性能。现有ONT(Optical network terminal，光网络终端)内置产品在外观、竞争力以及家居场景使用习惯等因素下，其尺寸和ID在朝着小型化的方向演进，意味着在产品功能和性能提高的条件下，MIMO天线的设计空间实际上越来越紧张。
如何设计可以将定向天线和全向天线集成在一起实现小型化成为业界的研发的方向。
发明内容
本申请实施例提供一种天线和电子设备，通过将渐变槽天线和偶极子天线集成在一起实现天线的小型化的同时，可以满足偶极子天线和渐变槽天线的辐射性能。
第一方面，本申请提供一种天线，包括极化相同的渐变槽天线和偶极子天线；所述渐变槽天线包括馈电结构、第一金属结构和第二金属结构，所述第一金属结构和所述第二金属结构之间形成渐变槽，所述渐变槽的两端分别为窄缝端和宽口端，所述馈电结构与所述窄缝端耦合，以对所述渐变槽天线馈电，以激励所述渐变槽天线定向天线；所述偶极子天线与所述渐变槽相交，且在二者的相交位置处，通过所述渐变槽为所述偶极子天线耦合馈电，以激励所述偶极子天线为全向天线。本申请通过将极化相同的渐变槽天线的偶极子天线集成在一起，通过同一个馈电结构同时激励渐变槽天线为定向天线及激励偶极子天线为全向天线，也可以理解为通过渐变槽天线激励偶极子天线，可以保证偶极子天线和渐变槽天线的辐射性能，有利于天线的小型化配置，本申请有利于做差异化的MIMO天线设计，实现全向覆盖和定向增强收益兼容。
一种可能的实施方式中，所述渐变槽天线的工作频率高于所述偶极子天线的工作频率。可以理解的是，渐变槽天线的工作频率与偶极子天线的工作频率不同，使得本申请提供的天线可以具有双频特性，通过不同频率承担不同的功能，而且在不同的频率下，WiFi覆盖能力利于做差异化MIMO天线设计的实现全向覆盖与定向增强收益兼容。
一种可能的实施方式中，渐变槽的工作频率为5G，偶极子天线的工作频率为2G。本实施方式可以为适用于需要天线来发射或接收电磁波信号的无线电领域，其工作频率可以根据需要进行相应的缩比，从而实现最佳的匹配设计。
相比传统的内置双频小天线的单极化设计，本申请通过在传统高频定向天线基础上引入具有全向辐射性能的低频模式，增强了单天线的适用性，能够较好的匹配ONT对于WiFi天线设计的要求，迎合了家庭网络Wi-Fi天线设计的战略，打开了传统定向天线用于ONT天线设计的新思路。
一种可能的实施方式中，所述渐变槽包括位于所述窄缝端和所述宽口端之间中间位置，所述窄缝端和所述中间位置之间的部分为主要馈电区，所述中间位置和所述宽口端之间的部分为主要辐射区，所述偶极子天线和所述渐变槽天线的相交位置位于所述主要馈电区，所述偶极子天线的延伸方向与所述渐变槽的延伸方向之间形成夹角。可以理解为：主要辐射区是渐变槽天线中起到主要辐射的部分，意思是渐变槽天线的其它部分(例如主要馈电区及渐变槽天线的外围区域)也会具有辐射的功能，也能够对辐射信号产生影响，但大部分辐射功能集中在主要辐射区。主要馈电区主要作用是为主要辐射区馈电，主要馈电区也可能具有辐射信号的功能，所述窄缝端和所述中间位置之间的部分的尺寸、开口大小等参数均会影响电磁波信号的辐射。本实施方式通过将偶极子天线设置在主要馈电区，而且偶极子天线的工作频率与渐变槽天线的工作频率不同，即偶极子天线的工作频率位于渐变槽天线的工作频段之外，使得偶极子天线的设置不会影响到主要辐射区的辐射特性，即：本申请即能够通过渐变槽天线来激励偶极子天线的辐射，又可以保证渐变槽天线的辐射性能。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线的延伸方向与所述渐变槽的延伸方向相互垂直(即正交)。可以理解为，偶极子天线对称分布在渐变槽的两侧，使得偶极子天线的全向辐射性能更佳。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线包括第一辐射段、第二辐射段和电连接在所述第一辐射段和所述第二辐射段之间的开关结构，所述开关结构与所述渐变槽相交，所述开关结构与控制电路电连接，通过所述控制电路控制所述开关结构导通或断开，实现所述天线在第一工作状态和第二工作状态之间的切换，所述第一工作状态为单独执行所述渐变槽天线，所述第二工作状态为同时执行所述渐变槽天线和所述偶极子天线。本实施方式通过开关的设置，实现了天线的可重构的性能，可以根据具体的需求，去选择开关的导通或断开，使得天线具有多功能。
具体而言，开关结构为二极管。控制电路可以电连接至第一辐射段和第二辐射段，从而引入一路直流偏置电压实现对二极管导体和关断控制。一种实施方式中，控制电路电连接至第一辐射段，且使得第一辐射段接电压源正极，第二辐射段接地，实现二极管上正向偏置目的；另一种实施方式中，控制电路电连接至第二辐射段，且使得第二辐射段接电压源正极，第一辐射段接地，实现二极管上正向偏置目的。通过这种方式可以实现天线具有单独覆盖5G频段和2G/5G双频段的能力，同时低频段表现为偶极子的全向辐射特性，高频段维持定向辐射特性。
一种可能的实施方式中，所述第一辐射段和所述第二辐射段对称分布在所述开关结构的两侧。本实施方式提供的偶极子天线为对称的结构，可以满足偶极子天线的全向辐射特性。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线还包括第一贴片，第一贴片可以理解为金属片状结构，不但从偶极子天线的延伸方向上增加了辐射臂的长度，还同时增加辐射臂的宽度。所述第一贴片位于所述第一辐射段远离所述第二辐射段的一端，所述第一贴片与所述第一金属结构层叠设置，用于增加所述偶极子天线的容性耦合。本实施方式通过第一贴片的设置有利于在有限的尺寸范围内保证偶极子天线的电长度，有利于天线的小型化设计。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线还包括第二贴片，所述第二贴片位于所述第二辐射段远离所述第一辐射段的一端，所述第二贴片与所述第二金属结构相对设置，用于增加所述偶极子天线的容性耦合。第二贴片和第一贴片的设计相似，有益效果也是一样的。本实施方式同时配置第一贴片和第二贴片，有利于偶极子天线的对称的结构布置，对天线的极化方向可以得到更好的控制。
一种可能的实施方式中，第一贴片和第一辐射段构成船桨形态，本申请通过将第一贴片和第二贴片分别配置在第一辐射段的末端和第二辐射段的末端，即第一贴片和第二贴片的位置远离渐变槽，具体为，远离渐变槽的窄缝端，这样的架构，可以最大程度降低第一贴片和第二贴片对渐变槽天线的影响，从而实现在保证渐变槽天线辐射性能的前提下激发偶极子天线的全向辐射模式，本申请实现了具有双频重构特性的天线架构。
具体而言，第一贴片和第二贴片的具体结构可以为如下的方案：以第一贴片为例进行说明，例如，第一贴片包括第一部分和第二部分，第一部分连接至第一辐射段，第二部分连接至第一部分远离第一辐射段的一端，第一部分呈梯形，第一部分与第一辐射段连接的一端的尺寸小于第一部分与第二部分连接的一端的尺寸，第二部分外轮廓呈弧形。第二贴片的结构形态可以与第一贴片相同。
一种具体的实施方式中，第一贴片以第一辐射段的延长线为中心呈对称分布的架构。第一贴片的形状还可以为：圆形、三角形、方形、多边形等其它形状。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线还包括延伸线，所述延伸线连接至所述第一辐射段和/或第二辐射段，所述延伸线用于增加所述偶极子天线的电长度。延伸线的具体的形状可以为蜿蜒状、蛇形、锯齿状、波浪状等。延伸线的线宽小于第一辐射段的线宽。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线包括辐射线和分别位于所述辐射线两端的第一贴片和第二贴片，所述辐射线的中心位置为所述偶极子天线的馈电部，所述馈电部与所述渐变槽相交，所述第一贴片和所述第二贴片用于增加所述偶极子天线的容性耦合。
一种可能的实施方式中，所述偶极子天线包括带状辐射线及连接至所述带状辐射线的延伸线，所述延伸线用于增加所述带状辐射线的电长度。
一种可能的实施方式中，所述第一金属结构包括面对所述第二金属结构的第一边和背离所述第二金属结构的第二边，所述第二金属结构包括面对所述第一金属结构的第三边和背离所述第一金属结构的第四边，所述第一边和所述第三边之间构成所述渐变槽，所述第二边设有沿着所述第一方向分布的多个等高的第一梳齿，所述第四边设有沿着所述第一方向分布的多个等高的第二梳齿，所述第一梳齿和所述第二梳齿用于提升所述渐变槽天线的增益(一般可以提升增益0.5dB-1dB)。具体而言，由于天线在工作状态下，渐变槽天线主要通过渐变槽边缘(即，第一金属结构的第一边和第二金属结构的第三边)进行馈电及辐射。然而，在第一金属结构和第二金属结构的外侧边缘(即第二边和第四边)可能会存在未被辐射的电磁波，也就是说，第一金属结构和第二金属结构的外侧边缘(即第二边和第四边)上可能会有电流分布。由于第一梳齿和第二梳齿的延伸方向为第二方向，且其电长度为渐变槽天线的中心频率对应的四分之一波长，电流可以在第一梳齿和第二梳齿上完成电磁波辐射，而且通过第一梳齿和第二梳齿辐射的电磁波对渐变槽天线的中心频率产生增益的效果，即可以增强渐变槽天线的信号，使得渐变槽天线的定向辐射性能更好。
一种可能的实施方式中，所述第一梳齿的电长度和所述第二梳齿的电长度均为所述渐变槽天线的中心频率对应的四分之一波长，所述中心频率可以为渐变槽天线的最高工作频率和最低工作频率的中间值，所述渐变槽天线能够被激励工作一个高频带宽内，所述高频带宽包括最高工作频率和最低工作频率，所述中心频率为所述最高工作频率和所述最低工作频率之间的中间值。具体而言，本申请通过第一梳齿和第二梳齿电长度接近四分之一波长，具有类似单极子的辐射特性。
一种可能的实施方式中，所述第二边设有沿着所述第一方向分布的多个不等高的第三梳齿，所述第四边设有沿着所述第一方向分布的多个不等高的第四梳齿，沿所述第一方向，所述第三梳齿的电长度和所述第四梳齿的电长度均呈递减分布，靠近所述宽口端的所述第三梳齿和所述第四梳齿的电长度最小，所述第三梳齿和所述第四梳齿用于抑制所述渐变槽天线未辐射的能量在所述第二边和所述第四边上的驻波电流分布。通过第三梳齿和第四梳齿的设置能够减小第二边和第四边对渐变槽天线的辐射方向图造成纹波效应，这里的纹波特性主要是指方向图曲面不平滑，会形成波浪式的纹波特征，即通过第三梳齿和第四梳齿的设置能够保证渐变槽天线的辐射方向图趋向平滑，辐射方向图趋向平滑代表天线的辐射性能稳定。
一种具体的实施方式中，第三梳齿位于第一梳齿和宽口端之间，第四梳齿位于第二梳齿和宽口端之间。第三梳齿和第四梳齿亦对称分布在渐变槽的两侧。
一种可能的实施方式中，所述渐变槽包括位于所述窄缝端和所述宽口端之间耦合中间位置，所述窄缝端和所述中间位置之间的部分为主要馈电区，所述中间位置和所述宽口端之间的部分为主要辐射区，所述偶极子天线和所述渐变槽天线的相交位置位于所述主要馈电区，所述偶极子天线的延伸方向与所述渐变槽的延伸方向之间形成夹角(夹角可以为90度或接近90度)，所述第一梳齿和所述第二梳齿对称分布在所述主要馈电区的两侧。
一种可能的实施方式中，所述第三梳齿和所述第四梳齿对称分布在所述主要辐射区的两侧。
一种可能的实施方式中，所述第一金属结构的外围设第一区域，所述第一区域位于所述第一金属结构上远离所述宽口端的边缘处，所述第一区域处设置第一附加天线。本申请在所述第一区域处设置第一附加天线，第一附加天线具有单独的馈电结构及辐射结构，由于第一附加天线布置在第一区域，不管第一附加天线的馈电结构及辐射结构的形态如何，都不会影响渐变槽天线和偶极子天线的辐射效能。
一种可能的实施方式中，所述第二金属结构的外围设第二区域，所述第二区域位于所述第二金属结构上远离所述宽口端的边缘处，所述第二区域处设置第二附加天线。
一种可能的实施方式中，第一附加天线包括第一辐射结构和第一馈电结构，第一辐射结构与渐变槽天线的馈电结构和偶极子天线位于介质板的同一层，为设置在介质板上的微带线结构。第二附加天线包括第二辐射结构和第二馈电结构，第二辐射结构与第一金属结构和第二金属结构位于介质板的同一层，亦为设置在介质板上的微带线结构。
一种实施方式中，第一附加天线50可以为LOOP天线，第一附加天线50的工作频率为5G。第二附加天线为IFA天线，第二附加天线60的工作频率为2G。
第二方面，本申请提供一种电子设备，包括射频电路和第一方向任意一种实施方式所述的天线，所述天线的所述馈电结构电连接至所述射频电路。
第三方面，本申请还提供一种天线模组，包括支架和连接至所述支架的天线，此天线为第一方面任意一种实施方式提供的天线。
附图说明
图1为包括本申请提供的天线的电子设备作为家庭网关，在家庭网关系统中的应用示意图。
图2为本申请提供的电子设备(为家庭网关)的一种具体的应用场景示意图。
图3为本申请一种实施方式提供的电子设备的立体图。
图4为图3所示的电子设备去除外壳的状态的示意图。
图5为图4所示的电子设备去除用于安装天线的支架的示意图，主要表达天线与电子设备内的单板的位置关系。
图6为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图7为本申请一种实施方式提供的天线的第二面的示意图。
图8为本申请一种实施方式提供的天线的侧面示意图。
图9为本申请一种实施方式提供的天线的另一侧面示意图。
图10为本申请一种实施方式提供的天线的一个表面的示意图。
图11为本申请一种实施方式提供的天线的一个面的示意图。
图12为本申请一种实施方式提供的天线的另一面的示意图。
图13为本申请一种实施方式提供的天线的一个侧面的示意图。
图14为本申请一种实施方式提供的天线的一个面的示意图。
图15为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图16为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图17为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图18为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图19为本申请一种实施方式提供的天线的剖面的示意图。
图20为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图21为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图22为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图23为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图24为本申请一种实施方式提供的天线的第一面的示意图。
图25为本申请一种实施方式提供的天线的阻抗带宽的S参数曲线示意图。
图26为本申请一种实施方式提供的天线的不同频率下的辐射方向图。
图27A为常规天线只包括渐变槽天线，不包括偶极子天线状态的电流分布图。
图27B为本申请一种实施方式提供的天线在偶极子天线工作频率状态下的电流分布图。
图27C为本申请一种实施方式提供的天线在渐变槽天线工作频率状态下的电流分布图。
具体实施方式
为方便理解，下面对本申请实施例所涉及的相关技术术语进行解释和描述。
家庭网关：是位于现代家庭内部的一个网络设备，它的作用是使家庭用户连接到Internet，使位于家庭中的多种智能设备都能得到Internet的服务，或者使这些智能设备相互之间实现通信。简单的说，家庭网关是使家庭内部多种智能设备之间实现联网，以及从家庭内部到外部网络实现互联的一座桥梁。从技术角度说，家庭网关在家庭内部以及从内部到外部实现桥接/路由、协议转换、地址管理和转换，承担防火墙的职责，并提供可能的VoIP/Video over IP等业务。
无线AP：(AP，Access Point，无线访问节点、会话点或存取桥接器)是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点(无线AP)，也同样是无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。无线AP接入点支持2.4GHz频率的无线应用，敏感度符合802.11n标准，并采用双路射频输出，每一路最大输出600毫瓦，可通过无线分布系统(点对点和点对多点桥接)在大面积的区域部署无线覆盖，是酒店宾馆发展无线网络必备的无线AP设备。
多输入多输出系统(Multi-input Multi-output；MIMO)是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。该技术最早是由马可尼于1908年提出的，他利用多天线来抑制信道衰落(fading)。根据收发两端天线数量，相对于普通的单输入单输出系统(Single-Input Single-Output，SISO)，MIMO此类多天线技术尚包含早期所谓的“智能天线”，亦即单输入多输出系统(Single-Input Multi-Output，SIMO)和多输入单输出系统(Multiple-Input Single-Output，MISO)。
全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用于郊县大区制的站型，覆盖范围大。
水平极化，是指电磁波的振动方向是水平方向。凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波。其电场方向与大地相平行。
垂直极化，是指电场矢量在一个固定的平面内沿一个固定的方向振动，则称该电磁波是偏振的，包含电场矢量E的平面称为偏振面。偏振在微波遥感中称为极化，极化有水平极化和垂直极化两种方式。当电磁波的电场矢量平行于波束入射面时，称为垂直极化，用V表示。
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
图1所示为包括本申请提供的天线的电子设备作为家庭网关，在家庭网关系统中的应用示意图。图1所示的实施方式中，本申请提供的电子设备为家庭网关，家庭网关连接在光局端和终端设备之间，光局端连接至广域网(因特网)，光局端从广域网(因特网)获取信号，并将此信号传送至家庭网关，再由设置在家庭网关中的天线将信号传送至各终端设备。家庭网关包括数字模块、射频模块和天线，数字模块连接在光局端和射频模块之间，射频模块用于发送射频信号给天线。随着家庭智能化的发展，各种智能化终端设备被配置在家庭中，需要在家庭网关内的配置更多的天线，以为各种终端设备提供信号。例如，天线可以包括天线1、天线2、天线3、天线4和天线5，天线1可以为低频天线，例如低频天线可以为2G天线或3G天线，天线2、天线3、天线4和天线5可以为高频天线，例如高频天线可以为5G天线或6G天线。其它实施方式中天线可以有其它的配置，例如包括低频天线的数量可以为两个或三个以上，高频天线的数量也可以为一个或两个或更多个。
一种实施方式中，终端设备可以包括智能手机、智能家居(例如空调、电风扇、洗衣机、电冰箱等)、智能电视、智能安防(例如摄像机)。智能手机可以使用在低频频率范围，也可以使用在高频频率范围，例如智能手机可以支持2G和5G两种频率的信号。因此如图1所示的，天线1和天线2均为智能手机提供信号。天线3为智能家居提供信号，对于智能家居而言，通过智能家庭网关系统平台，用户可以通过手机和PC端等方式对远程智能家电、照明系统、电源系统等进行状态查看和控制。天线4为智能电视提供信号，用户也可以通过终端设备远程操控智能电视，智能电视可以具网络电视的功能，也可以具有视频会议的功能。天线5为智能安防提供信号，智能视安防系统可以包括防火、防盗、防泄漏和远程监控等功能。用户可以利用手机、Internet远程查看和设置家庭安防系统，同时还可远程监视家庭内部情况，如果检测到异常状况，安防系统可以通过打电话、发短信、发邮件等方式通知用户。
本申请可以将不同工作频率的天线集成在一起，且能够实现低频天线的全向辐射，同时实现高频天线的定向增益。例如，天线1和天线4集成在一起，天线1为智能手机的低频的工作频率提供信号，智能手机可能会出现在家庭中的任意位置，天线1需要全向辐射，天线4需要为智能电视提供信号，通常智能电视会固定在家庭中的某个位置，天线4需要定位辐射，以保证信号强度。
图2所示为本申请提供的电子设备100(为家庭网关)的一种具体的应用场景示意图，如图2所示，具体的家庭场景中，同一楼层中的不同的房间均需要WIFI信号，不同的楼层也有WIFI信号的需求，家庭网关100内包括不同的天线，不但可以实现之间水平全向辐射，即可以辐射至同一楼层不同房间，满足同一楼层不同房间的WIFI信号需求，还可以实现垂直穿楼辐射，满足不同楼层的WIFI信号需求。图2中标示为A的椭圆形代表天线具有水平极化的全向辐射的能力，图2中标为B的椭圆形代表天线具有水平极化的定向辐射的能力，图2中标示为C椭圆形代表天线具有垂直极化辐射能力，能够实现垂直穿楼辐射信号的能力。
本申请提供的天线能够集成两个天线，在同一个极化方向上，实现全向辐射及定向增益，也可以实现多个天线的集成，即可保证同一个极化方向上的全向辐射及定向增益，又可以实现另一个极化方向上的辐射，例如垂直极化的全向辐射和定向增益，及水平极化的辐射。
图3、图4和图5所示为本申请一种实施方式提供的电子设备100的示意图。电子设备100可以为家庭网关，也可以为其它的电子设备，例如：无线AP、家庭热点、CPE(CustomerPremise Equipment，客户终端设备)等。
参阅图3，以电子设备100为家庭网关为例，电子设备100包括外壳1001，外壳1001可以呈桶状，也可以为其它的形状，例如方形盒状或圆形盒状等。本实施方式中，桶状外壳1001的顶部设有顶盖1002，顶盖1002为非屏蔽材料，例如塑料，顶盖1002的内部为天线，顶盖1002设有多个通孔1003，通孔1003的设置有利于电子设备100内的天线的信号辐射及电子设置100内部的通风散热。
结合图3和图4，图4为在图3的基础上，本申请提供的电子设备100去掉外壳1001的示意图。电子设备100内设单板1004，本申请一种实施方式提供的天线1000设置在单板1004的一侧，单板1004上可以设置射频电路10041，射频电路10041电连接至天线1000的馈电部，射频电路10041通过天线1000收发信号。单板1004和天线1000设置在外壳1001内部。为方便单板1004的散热，将单板1004设为立式，外壳1004内设用于固定单板1004的基座1005，单板1004连接至基座1005，基座1005上也可以设置用于为单板1004提供导热散热的结构1006，例如金属散热器、均热板、热管及其它导热结构，也可以将不同类型的导热结构组合使用。本实施方式中，电子设备100内设两块单板1004，基座1005位于电子设备100的底部，导热散热的结构1006直立在基座1005上，两块单板1004分别位于导热散热的结构1006的相对的两侧，即导热散热的结构1006夹设在两块单板1004之间，这样，导热散热的结构1006可以同时为两块单板1004散热，而且保证单板靠近外壳1001，更利于单板1004的散热。
为了保证天线1000的辐射性能，可以将天线1000设置在单板1004的顶部。具体而言，如图4所示，可以将天线1000安装在支架1007上，以构成天线模组R，再将天线模组R组装在外壳1001内部，支架1007上还可以设置其它的天线或电子器件。支架1007上设有通风道10071，此通风道10071与顶盖1002上的通孔1003相通，以实现通风散热的作用。天线模组R位于单板1004和导热散热的结构1006的顶部，即靠近外壳1004的顶部区域，位于顶盖1002的内侧，通风道10071和通孔1003用于使得导热散热的结构1006与电子设备100外部之间通风，提升散热效果。图4所示的实施方式中，天线1000(具有渐变线天线架构)所在的介质板接近水平放置，天线产生水平极化，若具体的使用场景需要垂直极化的天线，可以将电子设备100由立式变为卧式，将天线的渐变线天线的渐变槽的开口设置为：竖直方向的向上设置。其它实施方式中，也可以将天线1000布置在电子设置内的其它位置。如图5所示，电子设备内设立式的支架，即位于两个单板1004之间的部分，天线1000设置在此支架上，天线的渐变槽的开口设置为：竖直方向的向上设置。
外壳1001可以整体为塑料材质，或者部分外壳1001为金属材质，部分外壳1001为塑料材质(或非屏蔽材料)，外壳1001的金属部分为设置在单板1004外围的部分外壳，金属材质的部分外壳具有导热性能好的优势，单板1004上设有功率器件或其它发热元件，单板1004工作的情况下，可以通过导热结构将热传导至外壳1001，通过外壳1001辅助散热，这样可以提升散热，保证电子设备100的使用寿命。外壳1001的塑料(或非屏蔽材料)部分为设置在天线1000外围的部分外壳，塑料材质不会对天线1000形成信号干扰和屏蔽，有利于保证天线1000辐射性能。
本申请通过将极化相同、工作频率不同的渐变槽天线(Tapered slot antenna，TSA)和偶极子天线(Dipole antenna或doublet)集成为一个天线，通过渐变槽天线为偶极子天线馈电，提升了天线的适用范围，使得天线可以实现偶极子天线的低频全向辐射，又能够实现渐变槽天线的高频定向辐射。本申请提供的天线能够较好的匹配ONT(Opticalnetwork terminal，光网络终端)对于WiFi天线设计的要求(例如：在有限的空间内布置更多的天线，可以覆盖更多的区域)，迎合了家庭网络WiFi天线设计的战略(即：不同频率下高性能的WiFi覆盖能力)。本申请提供的天线可以作为一个单频天线使用，也可以扩展成双频天线，或者具备升级频段的空间，或是可以实现大面积广覆盖和特定区域的高增益增强覆盖，实现广覆盖和高体验效果。本申请中的渐变槽天线和偶极子天线都是垂直极化(可以通过更换摆放角度，使得渐变槽天线和偶极子天线均成为水平极化)，所述渐变槽天线为第一频率的定向天线，所述偶极子天线为第二频率的全向天线，所述第一频率高于所述第二频率。
一种实施方式中，参阅图6、图7、图8和图9，本申请提供的天线设置在介质板10上，介质板10也可以视为天线的一部分，即可以理解为天线包括介质板10。图6为介质板10的第一面S1天线分布的示意图、图7为介质板10的第二面S2的天线分布的示意图，图8和图9为介质板10的两个侧面的示意图。介质板10可以为陶瓷基板、PCB等任何绝缘基板，介质板10可以为单一材质的板材，也可以为复合板材，例如通过两种不同材质的板材压合而成。介质板10可以为单层板结构，也可以为两层板或多层板结构，其中的第一面S1和第二面S2可以为介质板10的表面，例如第一面S1为介质板10的正面，第二面S2为介质板10的背面；第一面S1和第二面S2也可以为介质板10的中间的某个层。
天线包括渐变槽天线20和偶极子天线30。一种实施方式中，本申请提供的天线为形成在介质板上的微带天线架构，具有剖面薄、重量轻、可与载体(指的介质板)共形、以及易与有源器件(例如射频电路、滤波电路、信号放大电路等)集成的特点。结合图6和图7，渐变槽天线20包括馈电结构21(图6中虚线表示的部分表示设置在第二面S2上的馈电结构21)、第一金属结构22和第二金属结构23。如图7所示，馈电结构21为设置在介质板的第二面S2上的微带传输线，可以电连接馈电线缆C以实现为渐变槽天线20馈电。所述第一金属结构22和所述第二金属结构23为设置在介质板10的第一面S1上的接地层，馈电线缆C(例如同轴线)的外导体焊接至第一金属结构22或第二金属结构23，即馈电线缆C的外导体焊接至接地层，馈电线缆C的内导体电连接至馈电结构21，以形成同轴线馈电架构。
其它实施方式中，渐变槽天线20也可以为金属板结构，可以理解为，不需要介质板设置渐变槽天线20，而是将渐变槽天线20为设计为金属板状结构，固定在电子设备中的壳体内，例如固定在支架上或者其它结构件的表面。
一种实施方式中，所述第一金属结构22和所述第二金属结构23之间形成渐变槽24，所述渐变槽24包括窄缝端241和宽口端242。具体而言，如图6所示，第一金属结构22和第二金属结构23设置在第一面S1上，介质板10包括相对设置的第一边缘11和第二边缘12，从第一边缘11向第二边缘12延伸的方向为第一方向A1，窄缝端241靠近第一边缘11(窄缝端241也可以位于第一边缘11的位置处)，宽口端242位于第二边缘12或者靠近第二边缘12的位置处，可以理解为，从所述窄缝端241至所述宽口端242延伸的方向为第一方向A1。其它实施方式中，第一金属结构22和第二金属结构23也可以位于介质板的中间区域，这样窄缝端241和宽口端242均可以不设置在介质板10的边缘位置，但是，仍然可以将从所述窄缝端241至所述宽口端242延伸的方向定义为第一方向A1。
所述渐变槽24还包括位于所述窄缝端241和所述宽口端242之间中间位置243，如图6所示，第一金属结构22的边缘的第一点P1和第二金属结构23的边缘的第二点P2之间的部分渐变槽24定义为中间位置243，此处定义的“中间位置243”指的是窄缝端241和宽口端242之间的某个位置，并不是限定窄缝端241和宽口端242之间的中点，根据渐变槽24的形态的不同，例如张角大小的不同，中间位置243距离窄缝端241和宽口端242的尺寸也会有变动，中间位置243距离窄缝端241的尺寸可以大于中间位置243距离宽口端242的尺寸，中间位置243距离窄缝端241的尺寸也可以小于中间位置243距离宽口端242的尺寸。
所述中间位置243和所述宽口端242之间的部分所述渐变槽24为所述渐变槽天线20的主要辐射区R1，所述窄缝端241和所述中间位置243之间的部分为所述渐变槽天线20的主要馈电区R2，主要馈电区R2用于为所述主要辐射区R1馈电，可以理解为：主要辐射区R1是渐变槽天线20中起到主要辐射的部分，意思是渐变槽天线20的其它部分(例如主要馈电区R2及渐变槽天线20的外围区域)也会具有辐射的功能，也能够对辐射信号产生影响，但大部分辐射功能集中在主要辐射区R1。主要馈电区R2主要作用是为主要辐射区R1馈电，主要馈电区R2也可能具有辐射信号的功能，所述窄缝端241和所述中间位置243之间的部分的尺寸、开口大小等参数均会影响电磁波信号的辐射。
图8所示为第二方向A2上的侧面示意图，介质板10的第一面S1上显示的是第二金属结构23，第一金属结构22因被第二金属结构23遮挡未显示在图8中，介质板的第二面S2上显示的是馈电结构21和偶极子天线30。图9所示为第一方向A1上的侧面示意图，介质板10的第一面S1上显示了第一金属结构22和第二金属结构23，介质板10的第二面S2上的馈电结构21和偶极子天线30部分重叠，其中馈电结构21的一端位于介质板10的左侧边缘，馈电结构21的另一端被偶极子天线30遮挡，显示为虚线。第一金属结构22和第二金属结构23之间的缝隙为第一金属结构22和所述第二金属结构23之间形成渐变槽24的窄缝端241。
渐变槽天线20的工作频率能够被控制在最低工作频率和最高工作频率之间，例如：渐变槽天线20的工作频率可以在5G-6.5G之间，渐变槽天线20的最低工作频率为5G，渐变槽天线20的最高工作频率为6.5G。参阅图6，在第一金属结构22所在的平面上，垂直于第一方向A1被定义为第二方向A2。渐变槽24在第二方向A2上的尺寸定义为渐变槽24的宽度，从窄缝端241至宽口端242，不同的位置处的渐变槽24的宽度不同，一种可能的实施方式中，中间位置243处的渐变槽24的宽度W1为渐变槽天线20的最高工作频率的二分之一波长，在宽口端242处的渐变槽的宽度W2为渐变槽天线20的最低工作频率的二分之一波长。一种具体的实施例中，渐变槽天线20的工作频率可以在5G-6G之间，在宽口端处的渐变槽的宽度为3cm，在中间位置处的渐变槽的宽度为2.5cm,渐变槽天线20的工作频率跨度越大，中间位置243的渐变槽的宽度W1和宽口端241的渐变槽的宽度W2的差异越大。
在宽口端242处，第一金属结构22和第二金属结构23之间连线的延伸方向可以为第二方向A2(如图6所示)，即第一金属结构22在宽口端242处的端点与第二金属结构23在宽口端242处的端点的连线可以垂直于第一方向A1。其它实施方式中，参阅图10，第一金属结构22在宽口端242处的端点P3与第二金属结构23在宽口端242处的端点P4的连线也可以与第一方向A1之间形成非90度的夹角(称为宽口端夹角A0)，同样可以实现渐变槽天线20的定向辐射，可以根据此宽口端夹角A0的大小来配置渐变槽天线20的极化方向。
参阅图10和图11，第一金属结构22包括面对第二金属结构23的第一边221和背离第二金属结构23的第二边222，第二金属结构23包括面对第一金属结构22的第三边231和背离第一金属结构22的第四边232，第一边221和第三边231之间构成所述渐变槽24。一种实施方式中，第一边221可以为从窄缝端241至宽口端242延伸的圆滑的曲线状结构，第一边221可以包括直线段和指数线，直线段和指数线圆滑过渡连接，其它实施方式中，第一边221也可以为从窄缝端241至宽口端242呈阶梯状延伸的架构。第三边231和第一边221的结构形态可以相同，也可以不完全相同。一种实施方式中，第二边222和第四边232可以呈直线状(如图10所示的实施方式)，且均沿第一方向延伸，可以理解为：第二边222平行于第四边231。一种实施方式中，如图11所示，可以通过在第二边222和第四边232上设置切槽的方式，在第一金属结构22和第二金属结构上23形成梳齿结构，梳齿结构的齿稍位于第二边222和第四边232上，梳齿结构的齿根位于第一金属结构22和第二金属结构23的内部且位于第一边221和第二边222之间以及第三边231和第四边232之间。
具体而言，所述第二边222设有沿着所述第一方向A1分布的多个等高的第一梳齿223，所述第四边232设有沿着所述第一方向A1分布的多个等高的第二梳齿233，所述第一梳齿223和所述第二梳齿233用于提升所述渐变槽天线20的增益。对于第一梳齿223而言，这里所述的“等高”是指各第一梳齿223的电长度相同，即在第二方向A2上的延伸的尺寸相同，第二梳齿233的等高也是同样的理解。所述第一梳齿223的电长度和所述第二梳齿233的电长度均为所述渐变槽天线20的中心频率对应的四分之一波长，所述中心频率可以为渐变槽天线的最高工作频率和最低工作频率的中间值。第一梳齿223和第二梳齿233对称分布在渐变槽24的两侧。
本申请提供的天线在工作状态下，渐变槽天线20主要通过渐变槽24边缘(即，第一金属结构22的第一边221和第二金属结构23的第三边223)进行馈电及辐射。然而，在第一金属结构22和第二金属结构23的外侧边缘(即第二边222和第四边232)可能会存在未被辐射的电磁波，也就是说，第一金属结构22和第二金属结构23的外侧边缘(即第二边222和第四边232)上可能会有电流分布。具体而言，对于渐变槽天线20而言，其主要馈电区R2靠近窄缝端，主要用于馈电，即传输电流，这部分的电流主要是沿着渐变槽24的边缘(即第一边和第三边)流动，但是也会有部分电流顺着第一金属结构朝向第二边缘的方向流至第二边缘，及会有部分电流顺着第二金属结构朝向第四边缘的方向流向第四边缘，这样，在第二边和第四边上就会存在部分电流，第一梳齿223和第二梳齿233的设置，就可以将这部分电流进行辐射，提升渐变槽天线20的增益。
图10所示的实施方式中，第一金属结构22和第二金属结构23的外侧边缘，即第二边222和第四边232为沿第一方向A1延伸的直线形态，无法参与电磁波辐射。而图11所示的实施方式中，第一金属结构22和第二金属结构23的外侧边缘，即第二边222和第四边232，采用第一梳齿223和第二梳齿233的设计，由于第一梳齿223和第二梳齿233的延伸方向为第二方向A2，且其电长度为渐变槽天线20的中心频率对应的四分之一波长，电流可以在第一梳齿223和第二梳齿233上完成电磁波辐射，而且通过第一梳齿223和第二梳齿233辐射的电磁波对渐变槽天线20的中心频率产生增益的效果，即可以增强渐变槽天线20的信号，使得渐变槽天线20的定向辐射性能更好。因此，本实施方式通过第一金属结构22和第二金属结构23的外侧边缘，采用第一梳齿223和第二梳齿233的设计可以使得渐变槽天线的增益提升，一般可以提升增益0.5-1dB。
参阅图11，所述第二边222设有沿着所述第一方向A1分布的多个不等高的第三梳齿224，所述第四边232设有沿着所述第一方向A1分布的多个不等高的第四梳齿234。对第三梳齿224而言，此处所述的“不等高”指的是各第三梳齿224的电长度不等，即，各第三梳齿224在第二方向A2上延伸的尺寸不等，第四梳齿234的不等高也是同样的理解。对于第三梳齿224而言，越靠近宽口端242的第三梳齿224的电长度越小，第三梳齿224的电长度为第一方向A1上的第三梳齿224的尺寸，即沿着第一方向A1，第三梳齿224的电长度逐渐变小，第四梳齿234也可以是同样的设置。第三梳齿224和第四梳齿234的结构相同，对称分布在渐变槽24的两侧。所述第三梳齿224和所述第四梳齿234用于抑制所述渐变槽天线20未辐射的能量在所述第二边222和所述第四边232上的驻波电流分布。通过第三梳齿224和第四梳齿234的设置能够减小第二边222和第四边232对渐变槽天线20的辐射方向图造成纹波效应，这里的纹波特性主要是指方向图曲面不平滑，会形成波浪式的纹波特征，即通过第三梳齿224和第四梳齿234的设置能够保证渐变槽天线20的辐射方向图趋向平滑，辐射方向图趋向平滑代表天线的辐射性能稳定。通过第三梳齿224和第四梳齿234抑制纹波效应的原理如下：相邻两个第三梳齿224之间的间隙中，电流沿着间隙对应的第三梳齿224的边缘分布，间隙两侧的两个第三梳齿224的相对的边缘上的电流分布的方向是相反的，因此，相反的电流相互抵消，从而实现抑制纹波效应的作用。
一种具体的实施方式中，第三梳齿224位于第一梳齿223和宽口端242之间，第四梳齿234位于第二梳齿233和宽口端之间。第三梳齿224和第四梳齿234亦对称分布在渐变槽24的两侧。
第二梳齿233的宽度可以与第一梳齿223的宽度相同。第四梳齿234的宽度可以与第三梳齿224的宽度相同。
一种实施方式中，第二边和第四边分别位于介质板的两个相对的边缘，渐变槽位于这两个相对的边缘之间的介质板的中间区域。
参阅图11，第一金属结构22和第二金属结构23之间还设有匹配槽25，匹配槽25与渐变槽24连通且连接至窄缝端241，匹配槽25位于窄缝端241背离宽口端243的一侧，匹配槽25的作用为主要起到渐变槽天线20馈电的阻抗匹配的作用。窄缝端241形成在第一金属结构22的第一段槽线225和第二金属结构23的第二段槽线235之间，第一段槽线225和第二段槽线235可以理解为第一边221和第二边231上的部分线段。一种实施方式中，匹配槽25的形状为扇形，匹配槽25由两条直线251，252和一条弧形线253构成，两条直线251，252分别位于弧形线253的两端，且其中一条直线251连接在弧形线253和第一段槽线225之间，另一条直线252连接在弧形线253和第二段槽线235之间。第一段槽线225和第二段槽线235可以均为直线段形状，且延伸方向为第一方向A1，第一段槽线225和第二段槽线235构成矩形缝状结构，匹配槽25以矩形缝状结构为中心呈对称分布，可以理解为：匹配槽25其中的一条直线251与第一段槽线225之间的夹角与另一条直线253与第二段槽线235之间的夹角相等。其它实施方式中，匹配槽25的形状也可以为圆形或其它形状。
参阅图7，所述馈电结构21与所述窄缝端241耦合以对所述渐变槽天线20馈电。馈电结构21包括传输线211和匹配部212，所述匹配部212连接在传输线211的一端，传输线211的另一端用于连接馈源，例如：传输线211与馈电线缆C连接，通过馈电线缆C连接至馈源，为了方便连接，一种实施方式中，传输线211与馈源连接的一端设置在介质板10的边缘位置，馈电线缆C的内导体焊接至传输线211上，馈电线缆C的外导体焊接至第一金属结构22或第二金属结构23上，第一金属结构22或第二金属结构23相当于渐变槽天线的地。匹配部212的单位面积大于传输线21的单位面积，可以理解为：传输线211呈线状延伸的金属部，而匹配部212为片状金属部，匹配部212的形状可以为扇形、圆形或其它的形状。传输线211的主要作用是传送电流，匹配部212的主要作用是与其背面的金属结构(即第一金属结构22或第二金属结构23的连接处)形成容性结构(电磁耦合结构)，使得微带传递的馈电信号到槽缝高效率的耦合传输。窄缝端241与传输线211上邻近匹配部212的区域相对设置，通过传输线211与窄缝槽241之间的耦合对渐变槽天线20馈电。可以理解为，传输线211与窄缝槽241交叉设置，二者相交的区域为耦合馈电的位置，此交叉的位置可以为传输线211和匹配部212之间的连接位置，也可以为传输线211上的任意位置。
传输线211的形状可以为直线状(如图7所示)，传输线211的形状也可以为具有弯折的微带线结构，如图12所示，传输线211包括第一段2111和第二段2112，第二段2112连接在第一段2111和匹配部212之间，第二段2112的延伸方向为第二方向A2，第一段2111连接在第二段2112和介质板10的一个边缘之间，第一段2111和第二段2112之间形成夹角，图12所示的实施方式中，此夹角大于90度，可以理解的是，可以根据天线的具体的架构布置传输线211的形态，第一段2111和第二段2112之间还可以设置其它传输线(可以为弧形线、直线段状)。传输线211的线宽可以理解为垂直于传输线211延伸方向的尺寸，传输线211的延伸方向为从传输线211的一端向另一端延伸的方向，即从馈源向匹配部212沿着传输线211延伸的方向。传输线211的宽度可以为单一的尺寸，传输线的不同的位置也可以具有不同的宽度。通过改变匹配部212的形状、尺寸，以及传输线211的宽度、长度等参数，可以调节渐变槽天线20的带宽、回波损耗等，可以提升渐变槽天线20的辐射性能。
本申请通过将偶极子天线30与渐变槽天线20集成在一个天线中，实现不同频段和不同极化方向的配置。一种具体的实施方式中，介质板10作为天线的载体，偶极子天线30和渐变槽天线30通过微带线的方式布置在介质板10上。如图6和图7所示，偶极子天线30与馈电结构21可以位于介质板10的同一层(例如位于第一面S1上)，第一金属结构22和第二金属结构23位于介质板10的同一层(例如位于第二面S2上)。
参阅图13、图14、图15和图16，图13为介质板10的侧面图，显示了介质板10包括两层基材层和三层功能层的架构，图14、图15和图16分别为介质板10上的三层功能层的布置。如图13所示，介质板10包括第一基材层11和第二基材层12。第一基材层11背离第二基材层12的一侧为第一功能层，第一功能层包括馈电结构21和偶极子天线30，图14所示为第一功能层所在的平面的架构。第一基材层11和第二基材层12之间为第二功能层，第二功能层包括第一金属结构22，图15所示为第二功能层所在的平面的架构。第二基材层12背离第一基材层11的一侧为第三功能层，第三功能层包括第二金属结构23，图16所示为第三功能层所在的平面的架构。概括而言，对于本申请提供的天线而言，其中的第一金属结构22和第二金属结构23可以分别布置在介质板10的不同的层上，偶极子天线30与馈电结构21也可以位于介质板的不同的层上。
第一金属结构22和第二金属结构23相当于天线的接地层。
参阅图11，当第一金属结构22和第二金属结构23位于同一层时，部分第一金属结构22和部分第二金属结构23连接为一体，连接的位置位于匹配槽25背离窄缝端241的一侧。可以理解为，在制作过程中，在介质板10上设一层完整的铜层，通过蚀刻的方式在铜层上制作渐变槽24和匹配槽25，但仍然保持蚀刻后的铜层为一体式的结构，通过渐变槽24和匹配槽25将蚀刻后的铜层划分为第一金属结构22和第二金属结构23。
参阅图17，图17表示了第一金属结构22和第二金属结构23位于介质板上不同的层，其中第一金属结构22用实线表示，第二金属结构23用虚线表示，可以理解为：第一金属结构22位于可见的表层，第二金属结构23位于介质板的中间层，被遮挡。当第一金属结构22和第二金属结构23位于不同层时，第一金属结构22和第二金属结构23可以有部分重叠区域S，图17所示的实施方式中，部分重叠区域S为呈矩形的区域。部分重叠区域S位于匹配槽25背离窄缝端241的一侧。重叠的区域S处，第一金属结构22和第二金属结构23之间可以通过介质板10上的金属过孔13电连接。
其它实施方式中，参阅图18，图18表示了第一金属结构22和第二金属结构23位于介质板上不同的层，其中第一金属结构22用实线表示，第二金属结构23用虚线表示，第一金属结构22和第二金属结构23之间没有重叠区域。第一金属结构22和第二金属结构23之间通过介质板10不同层之间的金属过孔13实现电连接，如图19所示，互相不重叠的第一金属结构22和第二金属结构23之间的金属过孔13可以是倾斜设置在介质板10的不同层间的，“倾斜设置”指的是金属过孔13与介质板10之间的关系不是垂直的，金属过孔13的一端位于第一金属结构22上，金属过孔13的另一端位于第二金属结构23上，在介质板10的基材层内，金属过孔13倾斜延伸。
参阅图7和图12，偶极子天线30与渐变槽天线20的渐变槽24相交，且在二者的相交位置处，通过渐变槽24为偶极子天线30耦合馈电，以激励偶极子天线30，偶极子天线30的工作频率为第二频率，偶极子天线30为全向天线。第二频率低于第一频率，例如，第二频率为2G-3G范围内的工作频率，第一频率为5G-7G范围内的工作频率。偶极子天线30和所述渐变槽24的相交位置位于渐变槽天线20的主要馈电区R2，所述偶极子天线30的延伸方向与所述渐变槽24的延伸方向之间形成夹角。一种具体的实施方式中，所述偶极子天线30的延伸方向与所述渐变槽24的延伸方向相互垂直，即偶极子天线30的延伸方向为第二方向A2，渐变槽24的延伸方向为第一方向A1。其它实施方式中，偶极子天线30的延伸方向也可以相较第二方向A2偏转，例如，偶极子天线30的延伸方向可以与第一方向A1之间形成预设夹角(此夹角的具体值不做限定，可以为80度、70度、60度，也可以为接近90度的某些角度，例如83、89度)。
本实施方式通过将偶极子天线设置在主要馈电区，而且偶极子天线的工作频率与渐变槽天线的工作频率不同，即偶极子天线的工作频率位于渐变槽天线的工作频段之外，使得偶极子天线的设置不会影响到主要辐射区的辐射特性，即：本申请即能够通过渐变槽天线来激励偶极子天线的辐射，又可以保证渐变槽天线的辐射性能。
参阅图12，一种具体的实施方式中，所述偶极子天线30包括第一辐射段31、第二辐射段32和电连接在所述第一辐射段31和所述第二辐射段32之间的开关结构33，所述开关结构33与所述渐变槽24相交，所述开关结构33与控制电路100电连接，通过所述控制电路100控制所述开关结构33导通或断开，实现所述天线在第一工作状态和第二工作状态之间的切换，所述第一工作状态为所述开关结构33断开的状态，此状态下天线单独执行所述渐变槽天线20，所述第二工作状态为所述开关结构33导通的状态，此状态下天线同时执行所述渐变槽天线20和所述偶极子天线30。
控制电路100可以为设置在电子设备内的电路板上的电路结构或独立的驱动器件，控制电路100也可以作为本申请提供的天线的一部分，集成在介质板上。
具体而言，开关结构33可以为二极管，控制电路100可以通过在第一辐射段31和第二辐射段32上引入一路直流偏置电压实现对开关结构33的导通和关断的控制，可以在第一辐射段31上接电压源正极，在第二辐射段32上接地，亦或是相反的配置，第一辐射段31接地，第二辐射段32接负电压，最终实现开关结构33上正向偏置目的。
所述第一辐射段31和所述第二辐射段32对称分布在所述开关结构33的两侧。开关结构33横跨窄缝端241，开关结构33与第一辐射段31的连接处P5位于第一金属结构22的范围内，开关结构33与第二辐射段32的连接处P6位于第二金属结构23的范围内，这样的架构下，开关结构33与第一辐射段31和第二辐射体32的连接的位置与第一金属结构22和第二金属结构23重叠，不落在渐变槽24的范围内，不会影响渐变槽24的电流传输，能够保证渐变槽天线20的信号辐射的性能。
参阅图20，一种具体的实施方式中，所述偶极子天线30还包括第一贴片34和第二贴片35，第一贴片34和第二贴片35可以理解为金属片状结构，不但从偶极子天线30的延伸方向上增加了辐射臂的长度，还同时增加辐射臂的宽度。所述第一贴片34位于所述第一辐射段31远离所述第二辐射段32的一端，所述第一贴片34与所述第一金属结构22相对设置，用于增加所述偶极子天线30的容性耦合。所述第二贴片35位于所述第二辐射段32远离所述第一辐射段31的一端，所述第二贴片35与所述第二金属结构23相对设置，用于增加所述偶极子天线30的容性耦合。第一贴片34和第二贴片35可以同时存在，也可以只设置其中的一个。本实施方式通过第一贴片34和第二贴片35的设置有利于在有限的尺寸范围内保证偶极子天线30的电长度，有利于天线的小型化设计。图20所示的实施方式中，偶极子天线30同时包括第一辐射段31、第二辐射段32、开关结构33、第一贴片34和第二贴片35。
第一贴片34设置在第一辐射段31的末端，第二贴片35设置在第二辐射段32的末端，通过末端容性耦合设计，实现偶极子天线30的小尺寸，可以理解为：第一贴片34和第二贴片35的作用在于产生偶极子天线30与渐变槽天线20的第一金属结构22和第二金属结构23之间的容性耦合，通过容性耦合的作用，可以保证偶极子天线20在小尺寸状态下仍然能实现其的工作频率。第一贴片以第一辐射段的延长线为中心呈对称分布的架构。第一贴片的形状还可以为：圆形、三角形、方形、多边形等其它形状。一种具体的实施方式中，第一贴片34和第一辐射段31构成船桨形态，本申请通过将第一贴片34和第二贴片35分别配置在第一辐射段31的末端和第二辐射段32的末端，即第一贴片34和第二贴片35的位置远离渐变槽24，具体为，远离渐变槽24的窄缝端241，这样的架构，可以最大程度降低第一贴片34和第二贴片35对渐变槽天线20的影响，从而实现在保证渐变槽天线辐射性能的前提下激发偶极子天线的全向辐射模式，本申请实现了具有双频重构特性的天线架构。
如图20所示，具体而言，第一贴片34包括第一部分341和第二部分342，第一部分341连接至第一辐射段31，第二部分342连接至第一部分341远离第一辐射段31的一端，第一部分341呈梯形，第一部分341与第一辐射段31连接的一端的尺寸小于第一部分341与第二部分342连接的一端的尺寸，第二部分342外轮廓呈弧形。第二贴片35包括第一部分351和第二部分352，第二贴片35的第一部分351和第二部分352的具体结构与第一部分341的第一部分341和第二部分342相同，不再赘述。
其它实施方式中，偶极子天线30可以不包括开关结构33，可以理解为，第一辐射段31直接连接至第二辐射段32，如图7所示，偶极子天线30包括中间一条辐射线310(相当于图20所示的实施方式中的第一辐射段31和第二辐射体段32)及位于此辐射线310两端的第一贴片34和第二贴片35(相当于图20所示的实施方式中的第一贴片和第二贴片)。此种实施方式，只能同时启动渐变槽天线20和偶极子天线30，无法实现单独激励渐变槽天线20的功能。
参阅图21，在图20所示的实施方式的基础上，本实施方式中，所述偶极子天线30还包括延伸线36、37，其中一个所述延伸线36连接至所述第一辐射段31，另一个延伸线37连接至第二辐射段32，所述延伸线36、37用于增加所述偶极子天线30的电长度。延伸线36，37的具体的形状可以为蜿蜒状、蛇形、锯齿状、波浪状等。延伸线36，37的线宽小于第一辐射段31的线宽。偶极子天线30可以包括两个延伸线36、37，即第一辐射段31和第二辐射段32均配置一个延伸线，可以理解的是，偶极子天线30也可以只包括一个延伸线，例如，只在第一辐射段31上设置一个延伸线36，而第二辐射段32上不设置延伸线，这样也可以改变偶极子天线30的电长度。
参阅图22，本实施方式中，所述偶极子天线30包括带状辐射线38及连接至所述带状辐射线的延伸线39，延伸线39的数量可以为一个、两个或更多个，图22所示的实施方式中，偶极子天线30包括两个延伸线39。延伸线39用于增加带状辐射线38的电长度。
综上所述，本申请提供的渐变槽天线20中的渐变槽24具有上下对称的形式，其窄缝端241(馈电位置)为一条细长窄缝，从窄缝端241至宽口端242逐渐张开，行程类似喇叭的效果。所述窄缝端241和所述中间位置243之间的部分(可以理解为：靠近馈电端的窄缝)可以看成是一种能量传导部分，引导射频能量从馈电结构向宽口端242的部分传递能量。能量传导部分集中在主要馈电区R2，完成能量从馈电结构到辐射缝隙的传导，随着张角的加大，当张角达到二分之一波长时，即开始对外辐射，形成主要辐射区R1(主要位于渐变槽24的右半部分)。因此主要馈电区R2可以看成是主要辐射区R1的馈电网络，对主要馈电区R2进行设计不会影响到主要辐射区R1的辐射特性，特别是当增加的设计部分处在右半部分辐射体的工作频段之外时。因此在主要馈电区R2的背面引入偶极子天线30(例如一个上下结构对称的波长的船桨导体架构)，偶极子天线30尺寸约等于WiFi低频2G对应工作频段的半波长，实现一个覆盖WiFi低频的垂直极化特征的偶极子天线，并通过渐变槽缝的耦合作用实现馈电。
参阅图23和图24，本申请提供的天线还包括第一附加天线50和第二附加天线60，第一附加天线50和第二附加天线60亦设置在介质板10上，并且，第一附加天线50设置在第一金属结构22的外围，且位于第一金属结构22的远离宽口端242的边缘处，即第一附加天线50所在的位置与第一金属结构22邻接。第二附加天线60设置在第二金属结构23的外围，同样，第二附加天线60也位于第二金属结构23的远离宽口端242的边缘处，第二附加天线60与第二金属结构23邻接。可以理解的是，一种实施方式中，本申请提供的天线可以同时包括渐变槽天线20、偶极子天线30、第一附加天线50和第二附加天线60，其它的实施方式中，本申请提供的天线可以包括渐变槽天线20、偶极子天线30和第一附加天线50(或第二附加天线60)，即可以只设置第一附加天线50和第二附加天线60中的一个。
具体而言，介质板10上设有第一区域R3，第一区域R3位于所述第一金属结构22一个边角位置，第一区域R3位于所述第一金属结构22远离所述宽口端242的边缘处，可以理解为：宽口端242位于介质板的第二边缘12处，第一区域R3位于靠近介质板10的第一边缘11处，第一边缘11和第二边缘12相对设置，对于渐变槽天线20和偶极子天线30而言，第一区域R3为电流分布较少，或者没有电流分布的区域，因此在第一区域R3中设置其它的天线，不会影响渐变槽天线和偶极子天线的辐射效能。因此，本申请在所述第一区域R3处设置第一附加天线50，第一附加天线50具有单独的馈电结构及辐射结构，由于第一附加天线50布置在第一区域R3，不管第一附加天线50的馈电结构及辐射结构的形态如何，都不会影响渐变槽天线20和偶极子天线30的辐射效能。同样，在第二金属结构23的边角位置也存在第二区域R4，第二区域R4的位置与第一区域R3的位置相似，也是位于第二金属结构23远离宽口端242的边缘位置，渐变槽天线20和偶极子天线30工作状态下，第二区域R4分布较少电流或没有电流分布。
如图23和图24所示，第一区域R3位于介质板10的左上角的位置处，第二区域R4位于介质板10的左下角的位置处。如图24所示，第一附加天线50包括第一辐射结构51和第一馈电结构52，第一辐射结构51与渐变槽天线20的馈电结构21和偶极子天线30位于介质板10的同一层，亦为设置在介质板10上的微带线结构。一种实施方式中，第一附加天线50可以为LOOP天线，第一附加天线50的工作频率为5G。如图23所示，第二附加天线60包括第二辐射结构61和第二馈电结构62，第二辐射结构61与第一金属结构22和第二金属结构23位于介质板10的同一层，亦为设置在介质板10上的微带线结构。一种实施方式中，第一二附加天线60为IFA天线，第二附加天线60的工作频率为2G。
图25所示为本申请一种实施方式提供的天线的阻抗带宽的S参数曲线示意图，其中纵轴为回波损耗刻度，-10dB为业界公认的衡量端口匹配好坏的门限，横轴为频率，1-2标注了低频全向的具体频段范围，3-4标注为高频频段的工作范围。从图25可以看到，本申请提供的天线结合了工作频率在5G-6G范围内的渐变槽天线及工作频率在2G至3G之间的偶极子天线，能够同时满足渐变槽天线和偶极子天线的辐射性能。
图26所示为本申请一种实施方式提供的天线的不同频率下的辐射方向图，左图为偶极子天线的辐射方向图，右图为渐变槽天线的辐射方向图，可以看出偶极子天线为全向天线，渐变槽天线的定向天线。
图27A为本申请提供的天线只包括渐变槽天线，不包括偶极子天线的状态下的电流分布图。此状态下，只有渐变槽天线被激励，工作频率为5.5G，电流主要分布在渐变槽边缘位置，即第一金属结构和第二金属结构朝向渐变槽的边缘处。
图27B为本申请一种实施方式提供的天线在偶极子天线工作频率状态下的电流分布图。此状态下，只有偶极子天线被激励，电流主要分布在偶极子天线上，工作频率为2G。
图27C为本申请一种实施方式提供的天线在渐变槽天线工作频率状态下的电流分布图。此状态下，只有渐变槽天线被激励，工作频率为5.5G，电流主要分布在渐变槽边缘位置。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种天线，其特征在于，包括极化相同的渐变槽天线和偶极子天线；
所述渐变槽天线包括馈电结构、第一金属结构和第二金属结构，所述第一金属结构和所述第二金属结构之间形成渐变槽，所述渐变槽的两端分别为窄缝端和宽口端，所述馈电结构与所述窄缝端耦合，激励所述渐变槽天线为定向天线；
所述偶极子天线与所述渐变槽相交，且在二者的相交位置处，通过所述渐变槽为所述偶极子天线耦合馈电，激励所述偶极子天线为全向天线。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述渐变槽天线的工作频率高于所述偶极子天线的工作频率。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述渐变槽包括位于所述窄缝端和所述宽口端之间的中间位置，所述窄缝端和所述中间位置之间的部分为主要馈电区，所述中间位置和所述宽口端之间的部分为主要辐射区，所述偶极子天线和所述渐变槽天线的相交位置位于所述主要馈电区，所述偶极子天线的延伸方向与所述渐变槽的延伸方向之间相交。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线的延伸方向与所述渐变槽的延伸方向正交。
5.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线包括第一辐射段、第二辐射段和电连接在所述第一辐射段和所述第二辐射段之间的开关结构，所述开关结构与所述渐变槽相交，所述开关结构与控制电路电连接，通过所述控制电路控制所述开关结构导通或断开，实现所述天线在第一工作状态和第二工作状态之间的切换，所述第一工作状态为单独执行所述渐变槽天线，所述第二工作状态为同时执行所述渐变槽天线和所述偶极子天线。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述第一辐射段和所述第二辐射段对称分布在所述开关结构的两侧。
7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线还包括第一贴片，所述第一贴片位于所述第一辐射段远离所述第二辐射段的一端，所述第一贴片与所述第一金属结构层叠设置。
8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线还包括第二贴片，所述第二贴片位于所述第二辐射段远离所述第一辐射段的一端，所述第二贴片与所述第二金属结构层叠设置。
9.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线还包括延伸线，所述延伸线连接至所述第一辐射段和/或第二辐射段，所述延伸线用于增加所述偶极子天线的电长度。
10.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线包括辐射线和分别位于所述辐射线两端的第一贴片和第二贴片，所述辐射线的中心位置为所述偶极子天线的馈电部，所述馈电部与所述渐变槽相交，所述第一贴片和所述第二贴片用于增加所述偶极子天线的容性耦合。
11.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述偶极子天线包括带状辐射线及连接至所述带状辐射线的延伸线，所述延伸线用于增加所述带状辐射线的电长度。
12.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一金属结构包括面对所述第二金属结构的第一边和背离所述第二金属结构的第二边，所述第二金属结构包括面对所述第一金属结构的第三边和背离所述第一金属结构的第四边，所述第一边和所述第三边之间构成所述渐变槽，所述第二边设有沿着所述第一方向分布的多个等高的第一梳齿，所述第四边设有沿着所述第一方向分布的多个等高的第二梳齿，所述第一梳齿和所述第二梳齿用于提升所述渐变槽天线的增益。
13.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，所述第一梳齿的电长度和所述第二梳齿的电长度均为所述渐变槽天线的中心频率对应的四分之一波长，所述渐变槽天线能够被激励工作于一个高频带宽内，所述高频带宽包括最高工作频率和最低工作频率，所述中心频率为所述最高工作频率和所述最低工作频率之间的中间值。
14.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，所述第二边设有沿着所述第一方向分布的多个不等高的第三梳齿，所述第四边设有沿着所述第一方向分布的多个不等高的第四梳齿，沿所述第一方向，所述第三梳齿的电长度和所述第四梳齿的电长度均呈递减分布，靠近所述宽口端的所述第三梳齿和所述第四梳齿的电长度最小，所述第三梳齿和所述第四梳齿用于抑制所述渐变槽天线未辐射的能量在所述第二边和所述第四边上的驻波电流分布。
15.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，所述渐变槽包括位于所述窄缝端和所述宽口端之间的中间位置，所述窄缝端和所述中间位置之间的部分为主要馈电区，所述中间位置和所述宽口端之间的部分为主要辐射区，所述偶极子天线和所述渐变槽天线的相交位置位于所述主要馈电区，所述第一梳齿和所述第二梳齿对称分布在所述主要馈电区的两侧。
16.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，所述第三梳齿和所述第四梳齿对称分布在所述主要辐射区的两侧。
17.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一金属结构的外围设第一区域，所述第一区域位于所述第一金属结构上远离所述宽口端的边缘处，所述第一区域处设置第一附加天线。
18.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，所述第二金属结构的外围设第二区域，所述第二区域位于所述第二金属结构上远离所述宽口端的边缘处，所述第二区域处设置第二附加天线。
19.一种电子设备，其特征在于，包括射频电路和权利要求1-18任一项所述的天线，所述天线的所述馈电结构电连接至所述射频电路。
20.一种天线模组，其特征在于，包括支架和连接至所述支架的如权利要求1-18任一项所述的天线。
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