CN116137385A - 天线、天线阵列和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种天线、天线阵列和电子设备。该天线包括：导电的超表面结构、导电的贴片层和双极短路馈电结构。其中，贴片层设置在超表面结构和双极短路馈电结构之间。双极短路馈电结构包括两个短路馈电结构，每个短路馈电结构包括三个枝节，其中一个枝节包括连接点，且该一个枝节在连接点处接地，其他两个枝节在该连接点处与该一个枝节连接，且该一个枝节设置在其他两个枝节之间。每个短路馈电结构还包括馈电线，馈电线的一端与该一个枝节的一端连接，另一端设置有天线的馈电点。双极短路馈电结构和贴片层耦合连接，贴片层和超表面结构耦合连接。这样得到的天线为低剖面的天线。

Description

天线、天线阵列和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线、天线阵列和电子设备。

背景技术

随着第5代移动通信(5th Generation Mobile Communication Technology，5G)移动通信的发展，电子设备功能越来越多，电子设备采用多功能天线能够有效减小天线占用设备的空间。此外，随着各类电子设备要求做得轻而薄，预留给天线的空间越来越有限，电子设备天线需要小型化。因此，亟需提供一种小型化的天线。

发明内容

本申请实施例提供一种天线、天线阵列和电子设备，该天线具有低剖面。

第一方面，提供了一种天线，包括：导电的超表面结构、导电的贴片层和双极短路馈电结构，所述贴片层设置在所述超表面结构和所述双极短路馈电结构之间，其中，所述双极短路馈电结构包括第一短路馈电结构和第二短路馈电结构，第一短路馈电结构包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和第一馈电线，所述第三枝节包括第一连接点，所述第一枝节和所述第二枝节在所述第一连接点处与所述第三枝节连接，且所述第三枝节设置于所述第一枝节和所述第二枝节之间，所述第一馈电线的一端和所述第三枝节连接，所述第一馈电线的另一端设置有第一馈电点，所述第一馈电点用于所述天线馈电，所述第三枝节在所述第一连接点处接地；第二短路馈电结构包括第四枝节、第五枝节、第六枝节和第二馈电线，所述第六枝节包括第二连接点，所述第四枝节和所述第五枝节在所述第二连接点处与所述第六枝节连接，且所述第六枝节设置于所述第四枝节和所述第五枝节之间，所述第二馈电线的一端和所述第六枝节连接，所述第二馈电线的另一端设置有第二馈电点，所述第二馈电点用于所述天线馈电，所述第六枝节在所述第二连接点处接地；所述双极短路馈电结构和所述贴片层耦合连接，所述贴片层和所述超表面结构耦合连接。

上述方案提供的天线包括：导电的超表面结构、导电的贴片层和双极短路馈电结构。其中，贴片层设置在超表面结构和双极短路馈电结构之间。双极短路馈电结构包括两个短路馈电结构，每个短路馈电结构包括三个枝节，其中一个枝节包括连接点，且该一个枝节在连接点处接地，其他两个枝节在该连接点处与该一个枝节连接，且该一个枝节设置在其他两个枝节之间。每个短路馈电结构还包括馈电线，馈电线的一端与该一个枝节的一端连接，另一端为天线的馈电点。双极短路馈电结构和贴片层耦合连接，贴片层和超表面结构耦合连接。该天线为低剖面的天线。

示例性地，所述天线的第一频段的谐振点由所述双极短路馈电结构和超表面结构的TM10模谐振形成；和/或所述天线的第二频段的谐振点由所述贴面层的TM10模谐振和所述超表面结构的反向TM20模谐振形成，所述第二频段高于所述第一频段。

在一个示例中，第一频段可以覆盖24.25GHz～29.5GHz。第二频段可以覆盖37GHz～43.5GHz。

天线的第一频段的谐振点由双极短路馈电结构和超表面结构的TM10模谐振形成；和/或，天线的第二频段的谐振点由贴面层的TM10模谐振和超表面结构的反向TM20模谐振形成。这样该天线能够覆盖多个毫米波频段，例如该天线可以但不限于覆盖n257频段、n258频段、n259频段、n260频段的毫米波。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一枝节的长度和所述第二枝节的长度不相同；和/或，所述第四枝节的长度和所述第五枝节长度不相同；和/或，所述第一枝节的长度和所述第四枝节的长度相同；和/或，所述第二枝节的长度和所述第五枝节的长度相同。

在一种可实现的方式中，所述第一枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第一阈值，所述第二枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第二阈值，所述λ为所述天线的第一频段的中心频率对应的真空中的波长。

其中，第一阈值和第二阈值可以是预先设定的值。

示例性地，第一阈值和第二阈值可以均是近似于0的不同的两个值。此时，所述第一枝节的长度近似等于λ/4，第二枝节的长度也近似等于λ/4。

当第一短路馈电结构中第一枝节长度与λ/4的差值小于或等于第一阈值，第二枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第二阈值，且第一短路馈电结构的第一连接点接地时，该第一短路馈电结构可以近似构成λ/4谐振器。此外，由于天线的第一频段的谐振点由双极短路馈电结构和超表面结构的TM10模谐振形成，这样当该第一短路馈电结构近似构成λ/4谐振器时，可以扩展天线的第一频段带宽。

在一种可实现的方式中，所述第四枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第三阈值，所述第五枝节长度与λ/4的差值小于或等于第四阈值。

其中，第三阈值和第四阈值可以是预先设定的值。

示例性地，第三阈值和第四阈值可以均是近似于0的不同的两个值。此时，所述第四枝节的长度近似等于λ/4，第五枝节的长度也近似等于λ/4。

当第二短路馈电结构中第四枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第一阈值，所述第五枝节长度与λ/4的差值小于或等于第二阈值，且第二短路馈电结构的第二连接点接地时，该第二短路馈电结构可以近似构成λ/4谐振器，此外，由于天线的第一频段的谐振点由双极短路馈电结构和超表面结构的TM10模谐振形成，这样当该第二短路馈电结构近似构成λ/4谐振器时，可以扩展天线的第一频段带宽。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述贴片层包括一个贴片，所述贴片的边缘设置有凸起结构。

通过在贴片的边缘设置凸起结构可以改善天线的阻抗带宽。例如增大该天线的阻抗带宽。

示例性地，所述贴片可以是圆形金属贴片。例如，该圆形金属贴片的直径可以为1.94mm。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向和所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向正交。

第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向可以理解为：在第一短路馈电结构的第一馈电点进行馈电的情况下，第一短路馈电结构可激励的波的极化方向。

第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向可以理解为：在第二短路馈电结构的第二馈电点进行馈电的情况下，第二短路馈电结构可激励的波的极化方向。

在一种可实现的方式中，所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向为垂直方向，所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向为水平方向。

在另一种可实现的方式中，所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向为+45°方向，所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向为-45°方向。

在一种实现方式中，所述超表面结构包括4×4的第一方形贴片。

在另一种实现方式中，所述超表面结构包括切除对角的4×4的第一方形贴片。

示例性地，所述第一方形贴片的横向尺寸为1.18mm×1.18mm。

将超表面结构设置为切除对角的4×4的第一方形贴片，可以减小天线的尺寸。此外，天线的性能未影响。进而实现了天线的小型化。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线包括接地层，所述接地层设置有第一短路金属结构和第二短路金属结构，所述第一连接点与所述第一短路金属结构连接，所述第二连接点与所述第二短路金属结构连接。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述接地层设置有第一馈电探针结构和第二馈电探针结构，所述第一馈电探针结构与所述第一馈电点连接，所述第二馈电探针结构与所述第二馈电点连接。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述接地层还设置有至少一个金属柱，所述至少一个金属柱设置在所述第一短路金属结构和第二短路金属结构之间。

示例性地，所述至少一个金属柱的高度可以为0.01mm～0.1mm。例如，至少一个金属柱的高度为0.05mm。

通过在接地层的第一短路金属结构和第二短路金属结构之间设置至少一个金属柱，可以改善第一短路金属结构的馈电端和第二短路金属结构的馈电端之间的隔离度。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线还包括第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板；所述第一介质基板上设置有所述超表面结构；所述第二介质基板上设置有所述贴片层；所述第三介质基板上设置有所述双极短路馈电结构。

示例性地，所述第一介质基板、所述第二介质基板和所述第三介质基板的厚度分别为0.1mm、0.07mm、0.33mm。

这样设置的天线的高度(或厚度)为第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板的厚度与至少一个金属柱的高度之和，即0.55mm。即天线的剖面为0.55mm。

示例性地，所述第一介质基板、所述第二介质基板和/或所述第三介质基板的横向尺寸为7mm×7mm。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线包括：至少一个通孔，所述至少一个通孔贯穿所述第一介质基板、所述第二介质基板和所述第三介质基板，在所述第一介质基板上所述至少一个通孔在所述超表面结构的四周。

在超表面结构的四周设置贯通三层介质基板的通孔，可进一步地改善天线的阻抗，以使阻抗匹配预设值。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线的剖面小于或等于0.045λ，所述λ为所述天线的第一频段的中心频率对应的真空中的波长。

第二方面，提供了一种天线阵列，包括至少两个如第一方面或第一方面的某些实现方式中的任一项所述的天线。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，在所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向为+45°方向，以及所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向为-45°方向的情况下，每个所述天线的所述超表面结构的对角线与所述第三枝节或所述第六枝节之间的角度为45°。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，相邻天线的所述超表面结构具有重叠区域。

将相邻天线的超表面结构进行重叠设置，可以缩小天线阵列的尺寸。这样，实现了天线阵列小型化的需求。此外，当该天线阵列设置在电子设备中，占用电子设备的空间也较少，进而满足用户的需求。

此外，通过将相邻天线的超表面结构进行重叠设置，还提高了天线阵列的扫描性能。即减小天线阵列尺寸，并没有影响天线阵列的性能。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述重叠区域为所述第一方形贴片对应的区域。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，在所述超表面结构包括切除对角的4×4的第一方形贴片的情况下，所述第一方形贴片不是切除对角的第一方形贴片。

第三方面，提供了一种电子设备，包括如第一方面或第一方面的某些实现方式中的任一项所述的天线，或包括如第二方面或第二方面的某些实现方式中的任一项所述的天线阵列。

附图说明

图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图。

图2是一例天线的平面示意图。

图3是另一例天线的平面示意图。

图4和图5是又一例天线的平面示意图。

图6为本申请实施例提供的一例天线的示意性结构图。

图7为图6所示的天线的S参数示意图。

图8为图6所示的天线的增益示意图。

图9为本申请实施例提供的另一例天线的示意性结构图。

图10为图9所示的天线的S参数示意图。

图11为图9所示的天线的增益示意图。

图12为本申请实施例提供的一例天线阵列的示意性结构图。

图13为本申请实施例提供的另一例天线阵列的示意性结构图。

图14为图13所示的天线阵列的S参数示意图。

图15为图13所示的天线阵列在第一频段的中心频率的方向图。

图16为图13所示的天线阵列在第二频段的中心频率的方向图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应理解，在本申请中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“通信连接”可以指电信号传输，包括无线通信连接和有线通信连接。无线通信连接不需要实体媒介，且不属于对产品构造进行限定的连接关系。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系，例如A与B连接或A与B相连可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。

本申请实施例涉及的接地层或金属层由导电材料制得。一个实施例中，该导电材料可以采用以下材料中的任一者：铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。本领域技术人员可以理解，接地层/金属层也可由其它导电材料制得。

本申请实施例涉及的x方向可以理解为天线的宽度方向/长度方向，x方向可以理解为天线的长度方向/宽度方向，z方向可以理解为天线的高度(厚度)方向。

本申请实施例涉及的横向尺寸可以理解为垂直于天线高度/厚度方向的平面(xy平面)内的尺寸。

为了方便理解本申请的实施例，以下先对本申请涉及的术语进行介绍。

Q值：品质因数，在天线中可用于衡量天线存储的能量与天线辐射出去的能量之比。品质因数与带宽成反比。

天线隔离度：是指一个天线发射信号，通过另一个天线接收的信号与该发射天线信号的比值。隔离度是用来衡量天线互耦程度大小的物理量。天线之间的隔离度越大，天线互耦程度越小；天线之间的隔离度越小，天线互耦程度越大。天线的隔离度取决于天线辐射方向图、天线的空间距离、天线增益等。

低剖面天线：是指天线的高度或厚度比较小。

天线的双极化：天线可激励两种极化方向的波。

S参数：即散射参数。例如，天线包括馈电输入端口A和馈电输入端口B，S_AA为端口A的反射系数，也就是输入回波损耗；S_BB为端口B的反射系数，也就是输出回波损耗；S_AB为端口B到端口A的反向传输系数，也就是隔离；S_BA为端口A到端口B的正向传输系数。

天线回波损耗：可以理解为经过天线电路反射回天线端口的信号功率与天线端口发射功率的比值。反射回来的信号越小，说明通过天线向空间辐射出去的信号越大，天线的辐射效率越大。反射回来的信号越大，说明通过天线向空间辐射出去的信号越小，天线的辐射效率越小。

前后比：是指最大辐射方向(前向)电平与其相反方向(后向)电平之比。

方向图：天线辐射电磁场在以天线为中心，某一距离为半径的球面上随空间角度(包括方位角和俯仰角)分布的图形。

E平面：电场面，即在天线内，源激励的电场所在的平面。

H平面：磁场面，即电场变化所形成的磁场所在的面。

本申请提供的技术方案适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备：蓝牙(blue tooth，BT)通信技术、全球定位系统(global positioning system，GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity，WiFi)通信技术、全球移动通讯系统(global system formobile communications，GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution，LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wirelesslocal loop，WLL)站、个人数字助手(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备，5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的电子设备等，本申请实施例对此并不限定。

下面，以电子设备是手机为例，结合图1介绍本申请提供的电子设备的内部环境。

图1为本申请提供的电子设备内部环境。如图1所示，电子设备10可以包括：玻璃盖板(cover glass)13、显示屏(display)15、印刷电路板(printed circuit board，PCB)17、中框(housing)19和后盖(rear cover)21。

其中，玻璃盖板13可以紧贴显示屏15设置，可主要用于对显示屏15起到保护防尘作用。

在一个实施例中，显示屏15可以是液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，发光二极管(light emitting diode，LED)或者有机发光半导体(organic light-emittingdiode，OLED)等，本申请对此并不做限制。

其中，印刷电路板PCB17可以采用耐燃材料(FR-4)介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，也可以采用Rogers和FR-4的混合介质板，等等。这里，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，Rogers介质板一种高频板。印刷电路板PCB17靠近中框19的一侧可以设置一金属层，该金属层可以通过在PCB17的表面蚀刻金属形成。该金属层可用于印刷电路板PCB17上承载的电子元件接地，以防止用户触电或设备损坏。该金属层可以称为PCB地板。不限于PCB地板外，电子设备10还可以具有其他用来接地的地板，可例如金属中框。

其中，电子设备10还可以包括电池(图1中未示出)。电池可以设置于中框19内，电池可以将PCB17分为主板和子板，主板可以设置于中框19和电池的上边沿之间，子板可以设置于中框19和电池的下边沿之间。

其中，中框19主要起整机的支撑作用。中框19可以包括边框11，边框11可以由金属等传导性材料形成。边框11可以绕电子设备10和显示屏15的外围延伸，边框11具体可以包围显示屏15的四个侧边，帮助固定显示屏15。在一种实现中，金属材料制成的边框11可以直接用作电子设备10的金属边框，形成金属边框的外观，适用于金属ID。在另一种实现中，边框11的外表面还可以为非金属材料，例如塑料边框，形成非金属边框的外观，适用于非金属ID。

其中，后盖21可以是金属材料制成的后盖，也可以是非导电材料制成的后盖，如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖。

可以理解的是，图1示出的电子设备10的结构不构成对电子设备10的具体限定。例如，图1仅示意性的示出了电子设备10包括的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图1限定。又例如，电子设备10还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

由于毫米波有着丰富的频谱资源，可以胜任未来超高速通信的需求，因此，毫米波成为5G的研究热点。到目前为止，人们对毫米波已开展了大量的研究，各种毫米波系统已得到广泛的应用。随着毫米波芯片的发展，高集成度的射频集成电路(radio frequencyintegrated circuit，RFIC)需要寻找易于集成、容易加工、低剖面的毫米波天线。但目前毫米波低剖面天线大多存在，当剖面较低天线的Q值较高难以实现宽带化的缺点。因此，宽带化的毫米波低剖面天线急需要设计和开发。

图2为一种天线200的示意性结构图。如图2所示，该天线200由四个四分之一模基片集成波导(quarter mode substrate integrated waveguide，QMSIW)谐振腔和微带线240构成。该天线200在28GHz频段和38GHz频段各有两个谐振点，实现在两个频段内较宽的阻抗匹配。其中，QMSIW谐振腔210和QMSIW谐振腔220可覆盖的频段为27.5GHz～29.5GHz，QMSIW谐振腔230和QMSIW谐振腔240可覆盖的频段为37GHz～38.6GHz。由微带线250馈电缝隙耦合到QMSIW谐振腔210，其余三个谐振腔由QMSIW谐振腔210近距离耦合激励。该双频天线200的工作频带为26.71GHz～30.36GHz和36.59GHz～38.78GHz，相对带宽分别为12.8％和5.8％。该天线200的剖面为0.696mm(0.066λ₀₁，λ₀₁为26.71GHz～30.36GHz的中心频率对应的真空中的波长)，天线200的长宽约为6.31mm(0.6λ₀₁)。由天线200组成的1×4天线阵列的尺寸为27.5mm×28.5mm(2.62λ₀₁×2.71λ₀₁)。

上述天线200在高频段的带宽较窄，原因可能在于耦合缝隙开在28GHz频段谐振腔的下方，而38GHz的谐振腔用临近耦合馈电，导致天线200在两个频段的带宽相差很大。此外，该天线200难以改进为双极化，因为在正交的极化方向上，现有的四个QMSIW谐振腔难以耦合，天线200的工作模式被破坏。

图3为另一种天线300的示意性结构图。如图3所示，通过特征模分析，该天线300设计了能双频工作的3×3超表面层330。该天线300由超表面330下层的两个正交的SIW谐振腔310和SIW谐振腔320通过缝隙耦合进行双极化馈电。该天线300中两层SIW馈电结构使得该天线300的剖面较大，达到了2.36mm(0.202λ₀₂，λ₀₂为24.2GHz～27.8GHz的中心频率对应的真空中的波长)，其中超表面层330的厚度为0.787mm(0.067λ₀₂)。该天线300在两个频带的带宽分别为13.85％(24.2GHz～27.8GHz)和14.81％(36.9GHz～42.8GHz)。由天线300组成的2×2天线阵列，该2×2天线阵列的馈电网络由一对正交的一分八功分器和四个三端口E平面移相器构成。

上述天线300的剖面和尺寸因为SIW结构而大大增加，不利于电子设备集成。此外，该天线300在低频段和高频段的方向图不一致，高频段的单元方向图出现明显栅瓣。

由于超表面330的尺寸较大，导致天线300组成的2×2天线阵列的阵元间距较大，达到0.96λ_L(λ_L为起始频率所对应的波长)，导致天线300组成的2×2天线阵列方向图出现明显栅瓣。

图4和图5分别为又一种天线400的示意性结构图。其中，图4为天线400在x1o1y1平面内的二维图。图5为天线400在y1o1z1平面内的剖视图。天线400在x1方向的尺寸可以是天线400的宽度，天线400在y1方向的尺寸可以是天线400的长度，天线400在z1方向的尺寸可以是天线400的高度。

如图4和图5所示，该天线400采用一对4×2方形贴片作为超表面410，实现低剖面宽带天线。天线400由微带线430馈入，缝隙耦合至超表面410和矩形贴片420。表面波沿着超表面410传播产生TM模谐振，从而展宽带宽。该天线400在带内有两个谐振点，分别为26.2GHz的矩形贴片420的TM10模及30.5GHz的超表面410的TM模。该天线400工作带宽为27.1％(23.9GHz～31.4GHz)，长宽均为12.84mm(1.18λ₀₃，λ₀₃为天线40的低频段的中心频率对应的真空中的波长)，剖面为0.43mm(0.04λ₀₃)。该天线400组成的1×4阵列的尺寸为16.2mm×27mm(1.49λ₀₃×2.49λ₀₃)，阵元间距为6mm(0.55λ₀₃)。

该天线400存在以下缺点：

(1)该天线400的横向尺寸较大。如果改成双极化，则会增加贴片非辐射边的长度，天线尺寸进一步增加。

(2)该天线400难以实现双频，或难以将频率拓展到43.5GHz。

(3)该天线400是微带线馈电，因此天线背面非完整接地面，不适合电子设备集成。

随着5G移动通信的发展，电子设备功能越来越多，电子设备采用多功能天线能够有效减小天线占用设备的空间。此外，随着各类电子设备要求做得轻而薄，预留给天线的空间越来越有限，电子设备天线需要小型化和低剖面。

因此，本申请实施例提供了一种天线，该天线具有低剖面，天线剖面低至0.045λ₀(其中，λ₀为该天线第一频段的中心频率或谐振点的频率对应的波长)，能够实现双频双极化，且能覆盖多个毫米波频段。例如，该天线可以但不限于覆盖n257频段、n258频段、n259频段、n260频段的毫米波。

下面结合附图，对本申请实施例提供的天线的结构进行介绍。

图6为本申请实施例提供的一例天线400的示意性结构图。

如图6所示，沿z方向，该天线400依次包括超表面结构410、第一介质基板420、贴片层430、第二介质基板440、双极短路馈电结构450、第三介质基板460、接地层470。

示例性地，超表面结构410的横向尺寸可以为4.84mm×4.84mm。超表面结构410包括K1×K2的第一方形贴片411。K1为大于1的正整数，K2为大于1的正整数。

例如，如图6所示，超表面结构410包括4×4的第一方形贴片411。即超表面结构410包括16个第一方形贴片411，且该16个第一方形贴片411排列成4排4列，每排和每行均包括4个第一方形贴片411。

示例性地，第一方形贴片411的横向尺寸可以为1.18mm×1.18mm。

本申请实施例对第一方形贴片411在第一介质基板420上的投影区域和第一介质基板420的位置关系不作限定。

示例性地，第一方形贴片411的边平行于第一介质基板420的边。例如，如图6所示，第一方形贴片411的第一边4111平行于第一介质基板420的第一边421，第一方形贴片411的第二边41112平行于第一介质基板420的第二边422。

在一些实施例中，可以在第一介质基板420上通过刻蚀以形成超表面结构410。

示例性地，第一介质基板420、第二介质基板440和/或第三介质基板460为罗杰斯(Rogers)介质板3003。其介电常数εr＝3，损耗角正切值tanδ＝0.0013。

示例性地，第一介质基板420、第二介质基板440和第三介质基板460的厚度(在z轴方向上的尺寸)可以分别为0.1mm、0.07mm和0.33mm。

示例性地，第一介质基板420、第二介质基板440和/或第三介质基板460的横向尺寸分别可以为7mm×7mm。

本申请实施例对贴片层430具体的结构不作限定。

示例性地，该贴片层430可以包括贴片。该贴片可以但不限于是圆形贴片或方形贴片。即该贴片层430在第一介质基板420的投影可以是圆形或方形。例如，如图6所示，该贴片层430在第一介质基板420的投影是圆形。

示例性地，贴片层430可以包括金属贴片431。

示例性地，若金属贴片431是圆形金属贴片，该金属贴片431的直径可以为1.94mm。

在一些实施例中，在贴片层430的贴片的边缘还可以设置有凸起结构432。该凸起结构432的材料为金属材料。从而可以改善天线的阻抗带宽，例如增大天线的阻抗带宽。

例如，如图6所示，在贴片层430的贴片边缘设置有两个凸起结构432。

示例性地，凸起结构432的横向尺寸可以为1.15mm×0.16mm。

示例性地，在凸起结构432为两个的情况下，为了提高第一短路金属结构451的馈电端和第二短路金属结构452的馈电端之间的隔离度，一个凸起结构432的长度方向可以平行于第一短路馈电结构451，另一个凸起结构432的长度方向可以平行于第二短路馈电结构452。

双极短路馈电结构450可以产生两个极化方向的波。

示例性地，如图6所示，双极短路馈电结构450包括第一短路馈电结构451和第二短路馈电结构452，第一短路馈电结构451和第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向不一致。

在本申请实施例中，第一短路馈电结构451产生的辐射的极化方向可以理解为：在第一短路馈电结构451的第一馈电点进行馈电的情况下，第一短路馈电结构451可激励的波的极化方向。

在本申请实施例中，第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向可以理解为：在第二短路馈电结构452的第二馈电点进行馈电的情况下，第二短路馈电结构452可激励的波的极化方向。

示例性地，如图6所示，第一短路馈电结构451包括第一枝节4511、第二枝节4512、第三枝节4513和第一微带馈电线4514。第三枝节4513包括第一连接点O₁，第一枝节4511和第二枝节4512在第一连接点O₁处与第三枝节4513连接，且第三枝节4513设置在第一枝节4511和第二枝节4512之间。第一微带馈电线4514的一端和第三枝节4513连接，第一微带馈电线4514的另一端设置有第一馈电点，即第一微带馈电线4514的另一端为第一短路馈电结构451的馈电端。

示例性地，第一枝节4511的横向尺寸可以为0.85mm×0.18mm。

示例性地，第二枝节4512的横向尺寸可以为1mm×0.18mm。

示例性地，第三枝节4513的横向尺寸可以为1.94mm×0.3mm。

示例性地，如图6所示，第二短路馈电结构452包括第四枝节4521、第五枝节4522、第六枝节4523和第二微带馈电线4524。第六枝节4523包括第一连接点O₂，第四枝节4521和第五枝节4522在第一连接点O₂处与第六枝节4523连接，且第六枝节4523设置在第四枝节4521和第五枝节4522之间。第二微带馈电线4524的一端和第六枝节4523连接，第二微带馈电线4524的另一端设置有第二馈电点，即第二微带馈电线4524的另一端为第二短路馈电结构452的馈电端。

示例性地，第四枝节4521的横向尺寸可以为0.85mm×0.18mm。

示例性地，第五枝节4522的横向尺寸可以为1mm×0.18mm。

示例性地，第六枝节4523的横向尺寸可以为1.94mm×0.3mm。

示例性地，第一短路馈电结构451产生的辐射的极化方向和第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向相差90°，即第一短路馈电结构451和第二短路馈电结构452为正交的两个短路馈电结构。

例如，第一短路馈电结构451产生的辐射的极化方向为垂直方向，第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向为水平方向。又例如，第一短路馈电结构451产生的辐射的极化方向为+45°方向，第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向为-45°方向。

示例性地，第一枝节4511和第二枝节4512长度不相同。即可以理解为该第一短路馈电结构451为非对称结构。

例如，第一枝节4511与λ/4的差值小于或等于第一阈值，第二枝节4512的长度与λ/4的差值小于或等于第二阈值。其中，λ为第一频段的中心频率或谐振点的频率对应的真空中的波长。

其中，第一阈值和第二阈值可以是预先设定的值。

示例性地，第一阈值和第二阈值可以均是近似于0的不同的两个值。此时，所述第一枝节4511的长度近似等于λ/4，第二枝节4512的长度也近似等于λ/4。第一枝节4511和第二枝节4512可称为λ/4短路枝节。

当第一短路馈电结构451中第一枝节4511长度和第二枝节4512的长度近似等于λ/4，且在第一短路馈电结构451的中心接地时，第一短路馈电结构451可以近似构成λ/4谐振器。其中，第一短路馈电结构451的中心可以理解为第一枝节4511、第二枝节4512和第三枝节4513的第一连接点O₁。此外，由于第一频段的谐振点分别由双极短路馈电结构450和超表面结构的TM10模谐振形成，因此，近似构成λ/4谐振器的第一短路馈电结构451的结构可以扩展天线的第一频段带宽。

示例性地，在一个示例中，第一枝节4511和第二枝节4512可以是一体的结构。通过将该一体的结构进行弯折，形成第一枝节4511和第二枝节4512。

示例性地，第一枝节4511和第三枝节4513之间的角度为θ1，θ1∈(0°，90°)。

示例性地，第二枝节4512和第三枝节4513之间的角度为θ2，θ2∈(0°，90°)。

示例性地，在一个示例中，第二枝节4512和第三枝节4513可以是一体的结构。通过将该一体的结构进行弯折，形成第二枝节4512和第三枝节4513。

示例性地，第四枝节4521和第五枝节4522长度不相同。即可以理解为该第二短路馈电结构452为非对称结构。

例如，第四枝节4521与λ/4的差值小于或等于第三阈值，第五枝节4522的长度与λ/4的差值小于或等于第四阈值。

其中，第三阈值和第四阈值可以是预先设定的值。

示例性地，第三阈值和第四阈值可以均是近似于0的不同的两个值。此时，所述第四枝节4521的长度近似等于λ/4，第五枝节4522的长度也近似等于λ/4。第四枝节4521和第五枝节4522可称为λ/4短路枝节。

当第二短路馈电结构452中第四枝节4521长度和第二枝节4512的长度近似等于λ/4，且在第二短路馈电结构452的中心接地时，第二短路馈电结构452可以近似构成λ/4谐振器。其中，第二短路馈电结构452的中心可以理解为第四枝节4521、第五枝节4522和第六枝节4523的第二连接点O₂。此外，由于第一频段的谐振点分别由双极短路馈电结构450和超表面结构的TM10模谐振形成，因此，近似构成λ/4谐振器的第二短路馈电结构452的结构可以扩展天线的第一频段带宽。

示例性地，第四枝节4521的长度可以等于第一枝节4511的长度。此时，第三阈值和第一阈值相等。

示例性地，第五枝节4522的长度可以等于第二枝节4512的长度。此时，第四阈值和第二阈值相等。

示例性地，第四枝节4521和第六枝节4523之间的角度为θ3，θ3∈(0°，90°)。

示例性地，第五枝节4522和第六枝节4523之间的角度为θ4，θ4∈(0°，90°)。

示例性地，第三枝节4513和第六枝节4523之间的角度由第一短路馈电结构451和第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向差决定。

在双极短路馈电结构450通电的情况下，第一短路馈电结构451和贴片层430耦合，贴片层430和超表面结构410耦合，实现激励与第一短路馈电结构451产生的辐射的极化方向的波，即实现天线的一个极化工作；第二短路馈电结构452和贴片层430耦合，贴片层430和超表面结构410耦合，实现激励与第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向的波，即实现天线的另一个极化工作。

示例性地，接地层470的横向尺寸可以为7mm×7mm。

接地层470即接地的层。接地层470上设置有第一短路金属结构471和第二短路金属结构472。

第一短路金属结构471和第一短路馈电结构451连接。具体的，第一短路金属结构471与第一短路馈电结构451中第一枝节4511、第二枝节4512和第三枝节4513的第一连接点O₁连接。

第二短路金属结构472和第二短路馈电结构452连接。具体的，第二短路金属结构472与第二短路馈电结构452中第四枝节4521、第五枝节4522和第六枝节4523的第二连接点O₂连接。

在一些实施例中，在接地层470的第一短路金属结构471和第二短路金属结构472之间设置至少一个金属柱473。即在接地层470的第一短路金属结构471和第二短路金属结构472之间设置至少一个柱体结构，并在至少一个柱体结构外涂覆金属形成至少一个金属柱473。从而可以改善第一短路金属结构471的馈电端和第二短路金属结构472的馈电端之间的隔离度。

示例性地，该至少一个金属柱的高度可以为0.01mm～0.1mm。例如，至少一个金属柱的高度为0.05mm。

本申请实施例对金属柱473的个数不作限定。例如，如图6所示，在接地层470的第一短路金属结构471和第二短路金属结构472之间设置有四个金属柱473。

在一些实施例中，在接地层470上还可以设置双极馈电探针结构，该双极馈电探针结构与双极短路馈电结构450电连接，可实现对双极短路馈电结构450的馈电。

例如，如图6所示，双极馈电探针结构包括第一馈电探针结构475和第二馈电探针结构476。其中，第一馈电探针结构475与第一短路馈电结构451电连接，可实现对第一短路馈电结构451的馈电。第二馈电探针结构476与第二短路馈电结构452电连接，可实现对第二短路馈电结构452的馈电。

在第一馈电探针结构475给第一短路馈电结构451馈电的情况下，第一短路馈电结构451和贴片层430耦合，贴片层430和超表面结构410耦合，实现激励与第一短路馈电结构451产生的辐射的极化方向的波，即实现天线的一个极化工作。在第二馈电探针结构476给第二短路馈电结构452馈电的情况下，第二短路馈电结构452和贴片层430耦合，贴片层430和超表面结构410耦合，实现激励与第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向的波，即实现天线的另一个极化工作。

在一些实施例中，在超表面结构410的四周设置贯穿第一介质基板420、第二介质基板440和第三介质基板460的一个或多个通孔。进而可以使得天线400的微调带内的阻抗匹配，即该天线400的阻抗为预设值(例如，50Ω)。

超表面结构410的四周可以理解为超表面结构410在第一介质基板420的投影图案的四周。这样通孔在第一介质基板420的投影和超表面结构410在第一介质基板420的投影相错。

示例性地，本申请实施例对通孔的形成工艺不作限定。例如，本申请实施例涉及的通孔可以是通过刻蚀工艺实现。

进一步地，在接地层470可以设置一个或多个金属柱474。该一个或多个金属柱474可以使得天线400的阻抗匹配，拓展天线400的带宽

上文所述的天线400的高度(或厚度)为第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板的厚度与至少一个金属柱的高度之和，即0.55mm，即天线400的剖面为0.55mm。与图2至图5所述的天线相比，天线400具有低剖面。

由于第一介质基板、所述第二介质基板和/或所述第三介质基板的横向尺寸为7mm×7mm。即天线的横向尺寸为7mm×7mm。

示例性地，所述天线400的第一频段的谐振点由所述双极短路馈电结构450和超表面结构410的TM10模谐振形成；和/或所述天线400的第二频段的谐振点由所述贴面层430的TM10模谐振和所述超表面结构410的反向TM20模谐振形成。其中，第二频段高于第一频段。这样该天线400能够覆盖多个毫米波频段。

在一个示例中，第一频段可以覆盖24.25GHz～29.5GHz。第二频段可以覆盖37GHz～43.5GHz。

在如图6所示的天线400处于通电，且第一短路馈电结构451和第二短路馈电结构452产生的辐射的极化方向为水平方向和垂直方向的情况下，该天线400在第一频段/第二频段的垂直和水平极化分别工作在超表面结构的TM10/TM01模和反向TM20/TM02模。天线400在第一频段和第二频段各有两个谐振点。例如，第一频段的谐振点分别由双极短路馈电结构450和超表面结构的TM10模谐振形成；第二频段的谐振点分别由贴片层430的TM10模谐振和超表面结构的反向TM20模谐振形成。

图7为本申请实施例提供的一例天线400的散射(Scatter，S)参数示意图。其中，S11为第二短路馈电结构452的馈电端接匹配负载时，第一短路馈电结构451的馈电端的反射系数，即第一短路馈电结构451的馈电端的反射系数。S21为第二短路馈电结构452的馈电端接匹配负载时，第一短路馈电结构451的馈电端到第二短路馈电结构452的馈电端的正向传输系数，即第一短路馈电结构451的馈电端与第二短路馈电结构452的馈电端的隔离度。如图7所示，该天线400在24.25GHz～29.5GHz和37GHz～43.5GHz频段内阻抗匹配，反射系数基本小于-10dB。在两个频段内第一短路馈电结构451的馈电端和第二短路馈电结构452的馈电端的隔离度大于14.5dB。

图8为本申请实施例提供的一例天线400的增益示意图。如图8所示，该天线400在第一频段(例如24.25GHz～29.5GHz)和第二频段的实际增益(例如37GHz～43.5GHz)分别为5.4dBi～6.6dBi和5.9dBi～8.3dBi。

图9为本申请实施例提供的一例天线500的示意性结构图。图9所示的天线500与图6所示的天线400的区别在于：1、天线500的超表面结构510为图6所示的超表面结构410切去对角后的结构；2、由于天线500的超表面结构510的结构和超表面结构410的结构不一样，故在超表面结构510的四周设置贯穿第一介质基板420、第二介质基板440和第三介质基板460的一个或多个通孔，在第一介质基板420、第二介质基板440或第三介质基板460上形成的形状，与在超表面结构410的四周设置贯穿第一介质基板420、第二介质基板440和第三介质基板460的一个或多个通孔，在第一介质基板420、第二介质基板440或第三介质基板460上形成的形状不一样。

其他关于天线500未描述的部分可以参见上文天线400中的相关描述，这里不再赘述。

如图9所示的超表面结构比图6所示的超表面结构的尺寸小。例如，在一个示例中，可以将超表面结构的宽度从7mm压缩到6mm。这样，实现了天线小型化的需求。此外，当该天线500设置在电子设备中，占用电子设备的空间也较少，进而满足用户的需求。

此外，图9所示的天线500和图6所示的天线400的性能差不多，即图9所示的天线500比图6所示的天线400尺寸小，但是并没有影响天线的性能。

图10为本申请实施例提供的一例天线500的S参数示意图。其中，S11为第一短路馈电结构451的馈电端的反射系数。S21为第二短路馈电结构452的馈电端的反射系数。如图10所示天线500的S参数的曲线图和如图7所示天线400的S参数的曲线图差不多。

图11为本申请实施例提供的一例天线500的增益示意图。如图11所示天线500的增益的曲线图和如图8所示天线400的增益的曲线图差不多。

应理解，上文所述的天线400和天线500不仅适用于第一频段(例如24.25GHz～29.5GHz)和第二频段(例如37GHz～43.5GHz)这两个频段，还可适用于其他频段。本申请对此不作限定。

应理解，上文所述的天线400和天线500不仅适用于毫米波频段，还可适用于其他类型的波频段。本申请对此不作限定。

本申请实施例还提供了一种天线阵列。该天线阵列的尺寸较小，扫描能力较强。

本申请实施例对天线阵列的天线的个数不作限定。例如，该天线阵列为1×M的天线阵列，M≥2。又例如，该天线阵列为2N×2N的天线阵列，N≥1。

在一个示例中，该天线阵列包括的天线可以是上文所述的天线400和/或天线500。关于天线400和/或天线500的描述可以参考上文的相关描述，这里不再赘述。

在另一个示例中，如图12所示，该天线阵列包括多个天线，该天线和天线400的区别在于：天线除了第一介质基板420、第二介质基板440和第三介质基板460之外，其他结构都是天线400的其他结构旋转45°后得到的结构。关于该天线的其他描述可以参考上文中天线400的相关描述，这里不再赘述。

进一步地，如图12所示，为了减小天线阵元间距和天线阵列尺寸，还可以将相邻天线的超表面结构重叠设置。这样，实现了天线阵列小型化的需求。此外，当该天线阵列设置在电子设备中，占用电子设备的空间也较少，进而满足用户的需求。

此外，通过将相邻天线的超表面结构重叠设置，还提高了天线阵列的扫描性能。即减小天线阵列尺寸，并没有影响天线阵列的性能。

示例性地，如图12所示，相邻天线的超表面结构重叠区域为超表面结构中的一个方形贴片所占的区域。

应理解，若超表面结构410是通过在第一介质基板420上刻蚀形成的，通过在相邻天线的超表面结构重叠的区域刻蚀一次即可实现相邻天线的超表面结构重叠设置。

在又一个示例中，如图13所示，该天线阵列包括多个天线，该天线和天线500的区别在于：天线除了第一介质基板420、第二介质基板440和第三介质基板460之外，其他结构都是天线500的其他结构旋转45°后得到的结构。关于该天线的其他描述可以参考上文中天线500的相关描述，这里不再赘述。

进一步地，如图13所示，为了减小天线阵元间距和天线阵列尺寸，还可以将相邻天线的超表面结构重叠设置。这样，实现了天线小型化的需求。此外，当该天线阵列设置在电子设备中，占用电子设备的空间也较少，进而满足用户的需求。

此外，通过将相邻天线的超表面结构重叠设置，还提高了天线阵列的扫描性能。即减小天线阵列尺寸，并没有影响天线阵列的性能。

示例性地，如图13所示，相邻天线的超表面结构重叠区域为超表面结构中的一个方形贴片所占的区域。

与图12所述的天线阵列相比，该图13所示的天线阵列的尺寸减小了14％。

示例性地，如图12和图13所示的天线阵列都为双极化的1×4天线阵列。端口1、端口3、端口5、端口7为一个极化方向的端口，端口2、端口4、端口6、端口8为另一个极化方向的端口。例如，端口1、端口3、端口5、端口7为45°极化方向的端口，端口2、端口4、端口6、端口8为-45°极化方向的端口。

图14为本申请实施例提供的图13所示天线阵列的S参数示意图。其中，S11为端口1的反射系数。S22为端口2的反射系数。S33为端口3的反射系数。S44为端口4的反射系数。S55为端口5的反射系数。S66为端口6的反射系数。S77为端口7的反射系数。S88为端口8的反射系数。

如图14所示，该天线阵列的回波特性基本和单个天线的回波特性类似。该天线阵列在6个端口的反射系数较为一致。端口7、端口8的反射系数在24.25GHz～24.65GHz和29GHz～29.5GHz略大于-10dB。

图15为本申请实施例提供的一例图13所示天线阵列在第一频段的中心频率或谐振点的频率(例如26GHz)的方向图。图15是对图13所示天线阵列的端口1、端口3、端口5、端口7进行馈电，得到的方向图。

如图15所示，在26GHz时，天线的主极化增益为10.9dBi(如图15中所示的点A对应的增益)，交叉极化为-9.9dBi(如图15中所示的点B对应的增益)，前后比为16.1dBi(点A对应的增益减去点A’对应的增益)。

图16为本申请实施例提供的一例天线阵列在第二频段的中心频率或谐振点的频率(40GHz)的方向图。

如图16所示，在40GHz时，天线辐射方向略有偏移，最大辐射方向在-5°(如图16中所示的点C对应的角度)，天线的主极化增益为12.3dBi(如图16中所示的点C对应的增益)，交叉极化为-1.7dBi(如图16中所示的点D对应的增益)，前后比为20.9dBi(点C对应的增益减去点C’对应的增益)。

由图15和图16可知，该双频低剖面双极化天线阵列在第一频段和第二频段均有较好辐射特性。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上文所述的天线，或者，该电子设备包括上文所述的天线阵列。

示例性地，该电子设备可以是如1所示的电子设备。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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 (21)

1.一种天线，其特征在于，包括：导电的超表面结构、导电的贴片层和双极短路馈电结构，所述贴片层设置在所述超表面结构和所述双极短路馈电结构之间，

其中，所述双极短路馈电结构包括第一短路馈电结构和第二短路馈电结构，第一短路馈电结构包括第一枝节、第二枝节、第三枝节和第一馈电线，所述第三枝节包括第一连接点，所述第一枝节和所述第二枝节在所述第一连接点处与所述第三枝节连接，且所述第三枝节设置于所述第一枝节和所述第二枝节之间，所述第一馈电线的一端和所述第三枝节连接，所述第一馈电线的另一端设置有第一馈电点，所述第一馈电点用于所述天线馈电，所述第三枝节在所述第一连接点处接地；

第二短路馈电结构包括第四枝节、第五枝节、第六枝节和第二馈电线，所述第六枝节包括第二连接点，所述第四枝节和所述第五枝节在所述第二连接点处与所述第六枝节连接，且所述第六枝节设置于所述第四枝节和所述第五枝节之间，所述第二馈电线的一端和所述第六枝节连接，所述第二馈电线的另一端设置有第二馈电点，所述第二馈电点用于所述天线馈电，所述第六枝节在所述第二连接点处接地；

所述双极短路馈电结构和所述贴片层耦合连接，所述贴片层和所述超表面结构耦合连接。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一枝节的长度和所述第二枝节的长度不相同；和/或，

所述第四枝节的长度和所述第五枝节长度不相同；和/或，

所述第一枝节的长度和所述第四枝节的长度相同；和/或，

所述第二枝节的长度和所述第五枝节的长度相同。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第一阈值，所述第二枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第二阈值；和/或，

所述第四枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第三阈值，所述第五枝节的长度与λ/4的差值小于或等于第四阈值；

其中，所述λ为所述天线的第一频段的中心频率对应的真空中的波长。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线，其特征在于，所述贴片层包括贴片，所述贴片的边缘设置有凸起结构。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向和所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向正交。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，

所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向为垂直方向，所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向为水平方向；和/或，

所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向为+45°方向，所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向为-45°方向。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述超表面结构包括4×4的第一方形贴片或所述超表面结构包括切除对角的4×4的第一方形贴片，所述第一方形贴片的横向尺寸为1.18mm×1.18mm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线包括接地层，所述接地层设置有第一短路金属结构和第二短路金属结构，所述第一连接点与所述第一短路金属结构连接，所述第二连接点与所述第二短路金属结构连接。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述接地层设置有第一馈电探针结构和第二馈电探针结构，所述第一馈电探针结构与所述第一馈电点连接，所述第二馈电探针结构与所述第二馈电点连接。

10.根据权利要求8或9所述的天线，其特征在于，所述接地层还设置有至少一个金属柱，所述至少一个金属柱设置在所述第一短路金属结构和第二短路金属结构之间。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线还包括第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板；

所述第一介质基板上设置有所述超表面结构；

所述第二介质基板上设置有所述贴片层；

所述第三介质基板上设置有所述双极短路馈电结构。

12.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，所述天线包括：

至少一个通孔，所述至少一个通孔贯穿所述第一介质基板、所述第二介质基板和所述第三介质基板，在所述第一介质基板上所述至少一个通孔在所述超表面结构的四周。

13.根据权利要求11或12所述的天线，其特征在于，所述第一介质基板、所述第二介质基板和所述第三介质基板的厚度分别为0.1mm、0.07mm、0.33mm。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线的剖面小于或等于0.045λ，所述λ为所述天线的第一频段的中心频率对应的真空中的波长。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线的第一段的谐振点由所述双极短路馈电结构和所述超表面结构的TM10模谐振形成；和/或，所述天线的第二频段的谐振点由所述贴面层的TM10模谐振和所述超表面结构的反向TM20模谐振形成，所述第二频段高于所述第一频段。

16.一种天线阵列，其特征在于，包括至少两个如权利要求1至15中任一项所述的天线。

17.根据权利要求16所述的天线阵列，其特征在于，在所述第一短路馈电结构产生的辐射的极化方向为+45°方向，以及所述第二短路馈电结构产生的辐射的极化方向为-45°方向的情况下，每个所述天线的所述超表面结构的对角线与所述第三枝节或所述第六枝节之间的角度为45°。

18.根据权利要求17所述的天线阵列，其特征在于，相邻天线的所述超表面结构具有重叠区域。

19.根据权利要求18所述的天线阵列，其特征在于，所述重叠区域为所述第一方形贴片对应的区域。

20.根据权利要求19所述的天线阵列，其特征在于，在所述超表面结构包括切除对角的4×4的第一方形贴片的情况下，所述第一方形贴片不是切除对角的第一方形贴片。

21.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至15中任一项所述的天线，或包括权利要求16至20中任一项所述的天线阵列。

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