WO2021087899A1 - 全向双极化天线和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种全向双极化天线和通信设备。本申请全向双极化天线包括：第一印制电路板，馈电结构，馈电枝节，接地枝节；在第一印制电路板上设置有金属环形结构和金属盘形结构，金属环形结构包围金属盘形结构；馈电结构与第一印制电路板垂直设置并与金属环形结构连接；馈电枝节与第一印制电路板垂直设置并与金属盘形结构的中心点连接；接地枝节与第一印制电路板垂直设置并与金属盘形结构连接；金属环形结构和馈电结构组成水平极化单元，金属盘形结构、馈电枝节、接地枝节组成垂直极化单元。本申请减小了全向双极化天线的尺寸，降低了成本。

Description

全向双极化天线和通信设备 技术领域

本申请涉及无线通信技术，尤其涉及一种全向双极化天线和通信设备。

背景技术

室内数字化已成为当下移动互联的发展趋势。由于空间受限，通常需要在室内布局小基站，其特点为功率较低，尺寸较小，而随着通信系统发展到5G，室内小基站不得不增加收发通道数量来满足更大的带宽需求。但是受限于整机尺寸，可内置于小基站的天线数量已接近上限，若再在其中集成更多的天线单元，则无法保障天线单元之间的间距，且天线单元相互耦合过强，导致小基站的性能无法实现预期的收益。另外，小基站的成本随天线数量上升而呈线性上升趋势，天线数量越多成本越高，这会影响其商用化应用。

相关技术中，全向双极化天线是一种可以降低天线数目和成本且保证性能的选择。示例性的，一种常用的全向双极化天线方案由水平极化单元和垂直极化单元构成，其中，水平极化单元由四个偶极子或折合振子构成，每个偶极子或折合振子的两臂分别布局在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)的正反两面，四个偶极子或折合振子旋转对称。从PCB的中心向水平极化单元馈电，具体的，由一分四功分器向水平极化单元的四个偶极子或折合振子进行等幅同相馈电，从而使四个偶极子或折合振子产生全向水平极化辐射。垂直极化单元采用锥形或者碗形结构，其中，锥形或者碗形结构由来自系统地(system ground)上的同轴内芯直接馈电。在对该锥形或者碗形结构馈电时，在该锥形或者碗形结构的侧壁上电流均匀分布，电流在各个水平方向上产生的辐射相互抵消，在垂直方向上产生的辐射相互叠加，从而产生全向的垂直极化辐射。

但是，上述全向双极化天线的水平极化单元的口径尺寸大，通常需要0.6λ(λ为天线工作频段电磁波的波长)以上的横向尺寸，这会导致天线的横向尺寸较大，不利于集成到多天线设备中。另外，水平极化单元和垂直极化单元采用独立结构，不但需要多种加工工艺，而且无法实现共形设计，导致成本增加。

发明内容

本申请提供一种全向双极化天线和通信设备，以克服天线的横向尺寸较大，不利于集成到多天线设备中以及由于天线的水平极化单元和垂直极化单元采用独立结构而导致的加工工艺较多，无法实现共形设计，成本高的问题。

第一方面，本申请提供一种全向双极化天线，包括：第一印制电路板，馈电结构，馈电枝节，接地枝节，在所述第一印制电路板上设置有金属环形结构和金属盘形结构，所述金属环形结构包围所述金属盘形结构，所述馈电结构与所述第一印制电路板垂直设置并与所述金属环形结构连接，所述馈电枝节与所述第一印制电路板垂直设置并与所述金属盘形结构的中心点连接，所述接地枝节与所述第一印制电路板垂直设置并与所述金属盘形结构连接，所述金属环形结构和所述馈电结构组成水平极化单元，所述金属盘形结构、所述馈电枝节和所述接地枝节组成垂直极化单元。

在一种可能的实现方式中，所述天线还包括：多个第二印制电路板，且所述多个第二印制电路板与所述第一印制电路板垂直设置，其中，所述馈电结构设置在一个所述第二印制电路板上，所述馈电枝节设置在另一个所述第二印制电路板上，所述接地枝节设置在除设置所述馈电结构和所述馈电枝节的所述第二印刷电路板之外的所述第二印制电路板上。

在一种可能的实现方式中，所述馈电结构包括两条平行的枝节，一个所述枝节用于向所述金属环形结构馈电，另一个所述枝节用于接地。

在一种可能的实现方式中，所述金属环形结构包括第一环形结构，所述第一环形结构包括至少一个缝隙。

在一种可能的实现方式中，所述金属环形结构包括第一环形结构和第二环形结构，其中，所述第一环形结构设置在所述第二环形结构的内部，所述第一环形结构和所述第二环形结构均包括多个耦合枝节，相邻两个所述耦合枝节之间设置有缝隙。

在一种可能的实现方式中，所述第一环形结构中的耦合枝节的长度均相等，所述第二环形结构中的耦合枝节的长度均相等。

在一种可能的实现方式中，所述金属环形结构的形状包括圆形、方形、多边形、不对称形状或不规则形状。

在一种可能的实现方式中，若所述金属环形结构的形状为所述不对称形状，则所述金属环形结构包括第一半椭圆结构和第二半椭圆结构，所述第一半椭圆结构的长轴和所述第二半椭圆结构的短轴重合。

在一种可能的实现方式中，所述金属盘形结构上设置有多个缝隙。

在一种可能的实现方式中，所述金属盘形结构上设置有一个环状缝隙，所述环状缝隙将所述金属盘形结构分为第一结构和第二结构，所述第一结构包围所述第二结构。

在一种可能的实现方式中，所述第一结构的形状包括圆环或方环，所述第二结构的形状包括圆形、方形、多边形或不规则形状。

在一种可能的实现方式中，所述馈电枝节的一端和所述第二结构上的点连接，所述点为所述第一结构的中心点，所述接地枝节的一端和所述第一结构的边缘连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一结构包括多个耦合枝节，相邻两个所述耦合枝节之间设置有缝隙，每个所述耦合枝节的边缘连接一个所述接地枝节。

第二方面，本申请提供一种通信设备，包括如上述第一方面中任一项所述的全向双极化天线。

在一种可能的实现方式中，所述设备包括至少四个所述全向双极化天线，所述至少四个所述全向双极化天线分别设置于所述设备的四个角上。

本申请一种全向双极化体天线，由于金属环形结构和金属盘形结构均设置在第一印制电路板上，以及馈电结构、馈电枝节以及接地枝节与第一印制电路板垂直设置，因此，通过馈电结构向金属环形结构馈电产生全向水平极化波，通过馈电枝节向垂直极化单元馈电产生全向垂直极化波，从而产生全向双极化波。

由于垂直极化单元中的金属盘形结构上的电流从中心向金属盘形结构的外部均匀分布，使得水平方向上的电流辐射相互抵消，因此，降低了水平极化单元和垂直极化单元之间的耦合，从而保证了水平极化和垂直极化的隔离度，进而确保了水平极化单元与垂 直极化单元各自的性能。

通过设置金属盘形结构，并将垂直极化单元中的馈电枝节与金属盘形结构连接，可以降低馈电枝节的高度，从而降低垂直极化单元的高度，进而降低全向双极化天线的高度。

通过在垂直极化单元中增加接地枝节，将金属盘形结构与地线短路，以引入并联电感，进而达到减弱垂直极化单元的容性，优化阻抗的效果。

由于水平极化单元中的金属环形结构包围垂直极化单元中的金属盘形结构，即垂直极化单元嵌套在水平极化单元内部，大大的缩小了全向双极化天线的横向尺寸。

由于金属盘形结构和金属环形结构均设置在第一印制电路板上，且金属盘形结构设置在金属环形结构内部，即将水平极化单元和垂直极化单元采用相互嵌套的方式设置在第一印制电路板上，实现了水平极化单元和垂直极化单元的共形设计，以将水平极化单元的高度降低到与垂直极化单元相同，相比于现有的水平极化单元和垂直极化单元分离的全向双极化天线，无需高度上的间隔，减小的全向双极化天线在垂直高度上的尺寸。

由于实现了水平极化单元和垂直极化单元的共形设计，因此无需多种加工工艺，便于加工，同时也降低了成本。

由于在现有技术中水平极化单元需要单独设置的功分馈电网络，使得天线整体的结构复杂，而本申请仅通过馈电结构即可向水平极化单元馈电，极大的简化了全向双极化天线的结构，同时也进一步的降低了成本。

附图说明

图1为本申请一种全向双极化天线实施例的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的金属环形结构的示意图一；

图3为本申请实施例提供的金属环形结构的示意图二；

图4为本申请实施例提供的金属环形结构的示意图三；

图5为本申请实施例提供的包括3个缝隙的第一环形结构的示意图一；

图6为本申请实施例提供的包括3个缝隙的第一环形结构的示意图二；

图7为本申请实施例提供的具有两层环形结构的金属环形结构的示意图；

图8为本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图一；

图9为本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图二；

图10本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图三；

图11本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图四；

图12a为本申请实施例提供的一种金属环形结构的第一种结构的示意图；

图12b为本申请实施例提供的一种金属环形结构的第二种结构的示意图；

图12c为本申请实施例提供的一种金属环形结构的第三种结构的示意图；

图12d为本申请实施例提供的一种金属环形结构的第四种结构的示意图；

图13为本申请实施例提供的全向双极化天线在通信设备上的布局示意图；

图14为本申请实施例提供的一种金属环形结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

图1为本申请一种全向双极化天线实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的全向双极化天线可以包括：第一印制电路板10，馈电结构20，馈电枝节(strip)30，接地枝节40，其中：在第一印制电路板10上设置有金属环形结构50和金属盘形结构60，金属环形结构50包围金属盘形结构60，换言之，金属盘形结构60设置在金属环形结构50的中空区域内，馈电结构20与第一印制电路板10垂直设置并与金属环形结构50连接，馈电枝节30与第一印制电路板10垂直设置并与金属盘形结构60的中心点(例如，金属盘形结构60的几何中心)连接，接地枝节40与第一印制电路板10垂直设置并与金属盘形结构60连接，金属环形结构50和馈电结构20组成水平极化单元，金属盘形结构60、馈电枝节30和接地枝节40组成垂直极化单元。

在水平极化单元中，馈电结构20向金属环形结构50馈电，金属环形结构50产生沿金属环形结构50(即水平方向内)的电流，进而产生全向水平极化波。在垂直极化单元中，馈电枝节30对垂直极化单元馈电，馈电枝节30和接地枝节40上生成沿垂直方向上的电流，进而产生全向垂直极化波。综上，通过水平极化单元和垂直极化单元产生了全向双极化波。

由于垂直极化单元中的金属盘形结构60上的电流从中心向金属盘形结构60的外部均匀分布，使得水平方向上的电流辐射相互抵消，因此，降低了水平极化单元和垂直极化单元之间的耦合，从而保证了水平极化和垂直极化的隔离度，进而确保了水平极化单元与垂直极化单元各自的性能。

通过设置金属盘形结构60，并将垂直极化单元中的馈电枝节30与金属盘形结构60连接，可以降低馈电枝节30的高度，从而降低垂直极化单元的高度，进而降低全向双极化天线的高度。通过在垂直极化单元中增加接地枝节40，将金属盘形结构60与地线短路，以引入并联电感，进而达到减弱垂直极化单元的容性，优化阻抗的效果。

由于水平极化单元中的金属环形结构50包围垂直极化单元中的金属盘形结构60，即垂直极化单元嵌套在水平极化单元内部，大大的缩小了全向双极化天线的横向尺寸。

由于金属盘形结构60和金属环形结构50均设置在第一印制电路板10上，且金属盘形结构60设置在金属环形结构50内部，即将水平极化单元和垂直极化单元采用相互嵌套的方式设置在第一印制电路板上，实现了水平极化单元和垂直极化单元的共形设计(conformal antenna design)，以将水平极化单元的高度降低到与垂直极化单元相同，相比于现有的水平极化单元和垂直极化单元分离的全向双极化天线，无需高度上的间隔，减小的全向双极化天线在垂直高度上的尺寸。

由于实现了水平极化单元和垂直极化单元的共形设计，因此无需多种加工工艺，便于加工，同时也降低了成本。

由于在现有技术中水平极化单元需要单独设置的功分馈电网络，使得天线整体的结构复杂，而本申请仅通过馈电结构20即可向水平极化单元馈电，极大的简化了全向双极化天线的结构，同时也进一步的降低了成本。

馈电结构20可以采用平衡馈电结构，其中，平衡馈电结构包括两条馈电枝节，且两条馈电枝节上的电流大小相等、方向相反。在一种实现方式中，馈电结构20可以包括两条平行的枝节21，即馈电结构20采用平衡馈电结构中的平行双线结构，其中，一个枝节21用于向金属环形结构50馈电，另一个枝节21用于接地。

上述两条平行的枝节21可以由铜、铝、金、或银等金属材质制成，本实施例对此不作特殊限定。两条平行的枝节21可以包括金属线、金属条、或馈电线等。

馈电枝节30和接地枝节40可以由铜、铝、金、或银等金属材质制成，本实施例对此不作特殊限定。馈电枝节30和接地枝节40可以包括金属线、金属条、或馈电线等。

接地枝节40的数量可以根据实际需求进行设置，本实施例对此不作特殊限定。接地枝节40与金属盘形结构60连接的位置可以为金属盘形结构60的边缘位置。具体的，在接地枝节40为多个时，多个接地枝节40可以与金属盘形结构60的边缘位置连接，并均匀分布在金属盘形结构60的边缘区域。需要说明的是，上述接地枝节40与金属盘形结构60的连接位置仅为示例性的，并不用于限定本发明。例如，接地枝节40为4个，分别与金属盘形结构60的边缘位置连接，并均匀的分布在金属盘形结构60的边缘区域。

馈电结构20、馈电枝节30和接地枝节40的设置方式可以包括以下两种：

第一种，馈电结构20采用独立的方式与第一印制电路板10垂直设置，并与金属环形结构50连接，馈电枝节30和接地枝节40同样也采用独立的方式与第一印制电路板10垂直设置，并与金属盘形结构60连接。此处的独立方式指馈电结构20、馈电枝节30和接地枝节40不依附在任何介质上。

第二种，馈电结构20、馈电枝节30和接地枝节40依附在介质上与第一印制电路板10垂直设置。具体的，介质可以为第二印制电路板，即可以设置多个第二印制电路板，且多个第二印制电路板与第一印制电路板10垂直设置，其中，馈电结构20设置在一个第二印制电路板上，馈电枝节30设置在另一个第二印制电路板上，接地枝节40设置在除设置馈电结构20和馈电枝节30的第二印制电路板之外的其他第二印制电路板上，且一个接地枝节40对应一个第二印制电路板。在此基础上，馈电结构20中的两条平行的枝节21可以分别设置在第二印制电路板的正反两个表面。馈电结构20中的两条平行的枝节、馈 电枝节30以及接地枝节40均可以采用印刷的方式设置第二印制电路板上，本实施例对此不作特殊限定。需要说明的是，第二印刷电路板的数量可以根据馈电结构20、馈电枝节30以及接地枝节40的总数量进行设置。

采用包括两条平行的枝节21的馈电结构20对金属环形结构50馈电，在金属环形结构50上产生沿金属环形结构50(即水平方向)的电流，从而产生全向水平极化波，在两个平行的枝节21上产生方向相反且等幅的电流，使得馈电结构20在垂直方向上的辐射相互抵消，以消除水平极化单元在垂直方向(即与水平方向垂直的方向)上的辐射，从而可以有效降低水平极化单元和垂直极化单元之间的耦合。

金属环形结构50和金属盘形结构60在第一印制电路板10上的设置可以包括以下两种方式，其中：

第一种，金属环形结构50和金属盘形结构60可以设置在第一印制电路板10的同一个表面上，且金属环形结构50包围金属盘形结构60。

第二种，金属环形结构50和金属盘形结构60分别设置在第一印制电路板10的正反两个面上，且金属盘形结构60在金属环形结构50所在平面上的投影位于金属环形结构50的中空区域内(如图1中所示)。

上述金属环形结构50的材质可以包括：银、铜、金、铝或者由不同金属按照预定比例制成的金属等中的一种，本实施例对此不作特殊限定。

金属环形结构50的形状可以根据对水平极化单元产生的全向水平极化波的辐射图的要求进行设置。具体的，金属环形结构50的形状可以包括圆形、方形、多边形、不对称形状或者不规则形状，即金属环形结构50可以为圆形环(如图2所示)、方形环(如图3所示)、多边形环(如图4所示)、不对称形状的环、或者不规则形状的环等，本实施例对此不作特殊限定。例如，若金属环形结构50的形状为不对称形状，则金属环形结构50可以包括第一半椭圆结构和第二半椭圆结构，其中，第一半椭圆结构的长轴和第二半椭圆结构的短轴重合。需要说明的是，上述不对称形状的环仅为示例性的，并不用于限定本发明。再例如，若金属环形结构50的形状为不对称形状，则金属环形结构50还可以由一三角形环形结构和一长方形环形结构联合构成，其中，三角形环形结构的底边和长方形环形结构的长边相等且重合。

金属环形结构50可以采用印刷的方式设置在第一印制电路板10上，本实施例对此不作特殊限定。

金属环形结构50可以包括至少一层环形结构，具体的，采用以下两种方式对该金属环形结构50进行说明。

第一种，金属环形结构50包括第一环形结构，即金属环形结构50包括一层环形结构，第一环形结构例如可以为圆形环、方形环、多边形环、不对称形状的环或者不规则形状的环等，本实施例对此不作特殊限定。

在此基础上，为了使沿金属环形结构50上的电流呈等幅同相分布，以产生更好的全向辐射特性，第一环形结构可以包括至少一个缝隙，即在第一环形结构上设置(即加载)至少一个缝隙。缝隙的数量可以自行设置，本实施例对此不作特殊限定。在缝隙的数量为多个时，多个缝隙可以均匀设置在第一环形结构上，本实施例对此不作特殊限定。缝隙可以为直线结构的缝隙、曲线结构的缝隙或者具有多个直角弯折结构的缝隙等，此处 不对缝隙的形状做特殊限定。可选的，本文中所述的缝隙可以是第一环形结构上不连续的或者断开的结构，例如，可以通过将第一环形结构的部分金属蚀刻掉来实现该缝隙。

图5为本申请实施例提供的包括3个缝隙的第一环形结构的示意图一，从图5中可知，第一环形结构(即图5中的金属环形结构50)为圆形环，第一环形结构包括3个缝隙，且每个缝隙均为直线结构的缝隙。

图6为本申请实施例提供的包括3个缝隙的第一环形结构的示意图二，从图6中可知，第一环形结构(即图6中的金属环形结构50)为方形环，第一环形结构包括3个缝隙，且每个缝隙均为包括四个直角弯折的结构的缝隙。

第二种，金属环形结构50至少包括第一环形结构和第二环形结构，即金属环形结构50至少包括两层环形结构，其中，第一环形结构设置在第二环形结构的内部。第一环形结构的形状已经在上文中进行了说明，此处不再赘述，第二环形结构例如可以为圆形环、方形环、多边形环、或者不规则形状的环等，本实施例对此不作特殊限定。需要说明的是，第一环形结构和第二环形结构的形状可以相同，也可以不同，即每层环形结构的形状可以相同，也可以不同，本实施例对此不作特殊限定。

例如，金属环形结构50包括第一环形结构和第二环形结构，即金属环形结构50包括两层环形结构，第一环形结构设置在第二环形结构内部。再例如，金属环形结构50包括第一环形结构、第二环形结构、第三环形结构，即金属环形结构50包括三层环形结构，第一环形结构设置在第二环形结构内部，第二环形结构设置在第三环形结构内部。

在此基础上，第一环形结构和第二环形结构均包括多个耦合枝节，且相邻两个耦合枝节之间设置有缝隙。第一环形结构中的耦合枝节的数量和长度和第二环形结构中的耦合枝节的数量和长度可以根据实际需求进行设置，本实施例对此不作特殊限定。第一环形结构中的耦合枝节的数量和第二环形结构中的耦合枝节的数量可以相同也可以不同。

图7为本申请实施例提供的具有两层环形结构的金属环形结构的示意图，从图7中可知，金属环形结构50包括第一环形结构51和第二环形结构52，第一环形结构51设置在第二环形结构52的内部，第一环形结构51和第二环形结构52包括多个耦合枝节，以及第一环形结构51中的耦合枝节的长度均相等，第二环形结构52中的耦合枝节的长度均相等。可选的，第一环形结构51中的相邻两个耦合枝节之间的缝隙与第二环形结构52中的相邻两个耦合枝节之间的缝隙不对齐。需要说明的是，图7仅为示例性的，并不用于限定本发明。再例如，第一环形结构51中的相邻两个耦合枝节之间的缝隙与第二环形结构52中的相邻两个耦合枝节之间的缝隙还可以对齐或者部分对齐。通过调整两个耦合枝节之间的缝隙的位置，可以调整水平极化单元的各项性能(例如带宽)。

通过采用具有多层环形结构的金属环形结构50或者采用具有多层环形结构以及每层环形结构由多个耦合枝节组成的金属环形结构50，可以拓展水平极化单元的带宽。此外，通过调整金属环形结构50中的环形结构的层数、每个环形结构中耦合枝节的长度、耦合枝节之间的距离(即缝隙的距离)、以及耦合枝节的数量等中的一个或多个来调整水平极化单元的阻抗，以实现良好的阻抗和带宽匹配。

金属盘形结构60的材质可以包括：银、铜、金、铝或者由不同金属按照预定比例制成的金属等中的一个，本实施例对此不作特殊限定。

金属盘形结构60的形状可以包括圆形、方形、多边形或者不规则形状等，本实施例 对此不作特殊限定。金属盘形结构60可以为中心对称结构，通过将金属盘形结构60设置成中心对称结构，可以使得垂直极化单元在水平方向上的电流辐射完全抵消。

金属盘形结构60可以采用印刷的方式设置在第一印制电路板10上，本实施例对此不作特殊限定。

由于天线的带宽通常以阻抗匹配的程度来定义，在天线上加载缝隙后，从电磁学上来看，即在等效天线上增加了电容，使得天线的阻抗变得更低更平滑，从而使得天线从窄带匹配实现宽带匹配，实现天线带宽拓展。基于该原理，为了进一步的缩小垂直极化单元的尺寸，以及进一步优化垂直极化单元的阻抗，以实现较宽的阻抗带宽，通常采用在金属盘形结构60上加载缝隙的方式来实现，下面将通过以下三种方式进行具体说明：

第一种，金属盘形结构60上设置多个缝隙，缝隙的数量、缝隙的长度以及缝隙在金属盘形结构上的位置可以根据具体需求进设置，本实施例对此不作特殊限定，缝隙可以为直线缝隙或者曲线缝隙等，本实施例对此不作特殊限定。图8为本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图一，由图8可知，该金属盘形结构60的形状为圆形，金属盘形结构60中设置有4条直线缝隙。

第二种，金属盘形结构60上设置有一个环状缝隙，环状缝隙将金属盘形结构60分为第一结构和第二结构，其中，第一结构包围第二结构。

第二结构的形状包括圆形、方向、多边形或不规则形等，本实施例对此不作特殊限定。第一结构为中心对称的结构，例如，第一结构的形状为圆环或者方环等，本实施例对此不作特殊限定。在金属盘形结构60为多个结构时，通过将最外层的结构设置为中心对称结构，可以使得垂直极化单元在水平方向上的电流辐射完全抵消。

基于此，馈电枝节30的一端和第二结构上的点连接，该点为第一结构的中心点，即馈电枝节30与第二结构连接的点在第一结构所在平面上的投影与第一结构的中心点重合，接地枝节40的一端和第一结构的边缘连接。

第三种，金属盘形结构60上设置有一个环状缝隙，环状缝隙将金属盘形结构60分为第一结构和第二结构，其中，第一结构包围第二结构。第一结构包括多个耦合枝节，相邻两个耦合枝节之间设置有缝隙，每个耦合枝节的边缘连接一个接地枝节40。第一结构中的耦合枝节的数量、尺寸可以根据具体需求自行设置，此处不作特殊限定。第一结构为中心对称的结构，第二结构的形状包括圆形、方向、多边形或不规则形等。

基于此，馈电枝节30的一端和第二结构上的点连接，该点为第一结构的中心点，即馈电枝节30与第二结构连接的点在第一结构所在平面上的投影点与第一结构的中心点重合。

图9为本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图二，由图9可知，该金属盘形结构60上设置一个环状缝隙，该环状缝隙将金属盘形结构60划分为第一结构61和第二结构62。第一结构61包围第二结构62，第二结构62为圆形，第一结构61包括4个耦合枝节，4个耦合枝节的形状相同。馈电枝节30与第二结构62的中心点连接，每个耦合枝节的边缘均连接一个接地枝节40，由于图9为俯视图，因此没有显示馈电枝节30和接地枝节40。

需要说明的是，上述三种方式仅为示例性的，并不用于限定本申请，即还可以通过其他方式实现。例如，图10本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图三，由图10 可知，金属盘形结构60上设置有第一环状缝隙和第二环状缝隙，第一环状缝隙和第二环状缝隙将金属盘形结构60划分为第一结构61、第二结构62和第三结构63，其中，第一结构61包围第二结构62、第二结构62包围第三结构63。馈电枝节30与第三结构63的中心点连接，接地枝节40与第一结构61的边缘连接，由于图10为俯视图，因此没有显示馈电枝节30和接地枝节40。再例如，图11本申请实施例提供的金属盘形结构的结构示意图四，由图11可知，金属盘形结构60上设置有第一环状缝隙和第二环状缝隙，第一环状缝隙和第二环状缝隙将金属盘形结构60划分为第一结构61、第二结构62和第三结构63，其中，第一结构61包围第二结构62、第二结构62包围第三结构63。第一结构61包括多个耦合枝节，第二结构62包括多个耦合枝节，其中，相邻耦合枝节之间设置有缝隙，第一结构61中的每个耦合枝节的边缘连接一个接地枝节40。馈电枝节30与第三结构63的中心点连接。由于图11为俯视图，因此没有显示馈电枝节30和接地枝节40。

需要说明的是，此处的缝隙可以设置在金属盘形结构60上，而不设置在第一印制电路板10上。

通过实验发现，相比传统双极化方案0.65λ×0.65λ×0.21λ的天线尺寸，此处的天线尺寸为天线的长、宽和高，本申请的全向双极化天线的整体尺寸仅为0.47λ×0.47λ×0.117λ，相比传统方案尺寸缩减2/3，因此，在不增加通信设备的整体尺寸的基础上，更容易整合更多的全向双极化天线在各种通信设备中。

本申请还提供了一种通信设备，该通信设备至少包括一个上文中描述的任意一种全向双极化天线。全向双极化天线的数量可以为1个、2个、3个、4个等，具体的，可以根据通信设备的带宽要求进行设置。在全向双极化天线为一个时，该全向双极化天线可以设置在通信设备的任意一个角上，还可以设置在通信设备的中心位置等，此处不作特殊限定。在全向双极化天线为多个时，多个全向双极化天线可以作为一个整体设置在通信设备的任意一个角上或者中心位置，或者多个全向双极化天线还可以分散设置在通信设备的各个角上，本实施例对此不作特殊限定。例如，若通信设备包括至少四个全向双极化天线，其中，该至少四个全向双极化天线分别设置在通信设备的四个角上。

由于全向双极化天线在通信设备中的布局对全向双极化天线的性能有着严重的影响，尤其是对全向双极化天线中的水平极化单元的辐射方向图有着较大的影响，而对全向双极化天线中的垂直极化单元的辐射方向图影响很小，因此，在将全向双极化天线设置在通信设备中后，可以通过调整水平极化单元的辐射方向图，来调整全向双极化天线的性能。

调整水平极化单元的辐射方向图的方式可以包括：根据全向双极化天线在通信设备中的布局对全向双极化天线的水平极化单元的辐射方向图的影响，调整水平极化单元中的金属环形结构的形状等，使金属环形结构上的电流沿环的分布发生改变，从而从源头调整水平极化单元的辐射方向图。具体的，水平极化单元中的金属环形结构可以调整为多边形、异形等非规则结构。

例如，图12a为本申请实施例提供的一种金属环形结构的第一种结构的示意图。图12a中的金属环形结构50由一个三角形的环形结构和一个长方形的环形结构联合构成，其中，三角形的底边与长方形的长边相等。图12b为本申请实施例提供的又一种金属环形结构的第二种结构的示意图，图12b中的金属环形结构50由一个梯形的环形结构和一 个长方形的环形结构联合构成，其中，梯形的底边与长方形的长边相等。图12c为本申请实施例提供的再一种金属环形结构的第三种结构的示意图，图12c中的金属环形结构50为一个三角形的环形结构。图12d为本申请实施例提供的另一种金属环形结构的第四种结构的示意图，图12d中的金属环形结构50由一个半圆形的环形结构和一个长方形的环形结构联合构成，其中，半圆形的环形结构的半径与长方形的环形结构的长边相等。

下面，将结合全向双极化天线在通信设备中的具体布局，对调整全向双极化天线的性能进行说明。

图13为本申请实施例提供的全向双极化天线在通信设备上的布局示意图，由图13可知，该通信设备包括设置在其四个角上的四个全向双极化天线130。当全向双极化天线130布局在通信设备的角上时，全向双极化天线中的水平极化单元受非对称金属构件(例如系统地(System Ground))的影响，水平极化单元的辐射方向图圆度出现恶化，使得全向辐射特性减弱，因此，可以通过调整水平极化单元中的金属环形结构的形状，来调整水平极化单元的辐射方向图。具体的，图14为本申请实施例提供的一种金属环形结构的结构示意图，从图14中可知，全向双极化天线中的金属环形结构包括第一半椭圆结构131和第二半椭圆结构132，第一半椭圆结构131的长轴和第二半椭圆结构132的短轴重合。即金属环形结构可以看做是由两个半椭圆环组合而成，在虚线右上侧的半椭圆环(即第二半椭圆结构132)的短轴与虚线重合，在虚线左下侧的半椭圆环(即第一半椭圆结构131)长轴与虚线重合，虚线右上侧的半椭圆环的短轴和虚线左下侧的半椭圆环长轴相等。通过调整两个半椭圆结构的长轴和短轴，使得金属环形机构上的电流分布得到改善，从而优化了水平极化单元的辐射方向图的圆度，加强了全向辐射特性，进而优化了全向双极化天线的性能。

需要说明的是，上述调整全向双极化天线的性能的方式仅为示例性的，并不用于限定本发明，具体的，在实际应用中，可以根据根据全向双极化天线在通信设备中的布局对全向双极化天线造成的影响，确定全向双极化天线的性能的调整方式。

上述通信设备可以为室内基站、车载通信设备等，本实施例对此不作特殊限定。

由于上述全向双极化天线的尺寸较小，因此，在不增加通信设备的整体尺寸的基础上，更容易整合更多的全向双极化天线在各种通信设备中。此外，在通信设备中实现相同收发通道数的前提下，采用本申请的全向双极化天线比采用单端口的天线的数量减少一半，降低了通信设备的成本。

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 (15)

1. 一种全向双极化天线，其特征在于，包括：第一印制电路板，馈电结构，馈电枝节，接地枝节；

   在所述第一印制电路板上设置有金属环形结构和金属盘形结构，所述金属环形结构包围所述金属盘形结构；

   所述馈电结构与所述第一印制电路板垂直设置并与所述金属环形结构连接；

   所述馈电枝节与所述第一印制电路板垂直设置并与所述金属盘形结构的中心点连接；

   所述接地枝节与所述第一印制电路板垂直设置并与所述金属盘形结构连接；

   所述金属环形结构和所述馈电结构组成水平极化单元，所述金属盘形结构、所述馈电枝节和所述接地枝节组成垂直极化单元。
2. 根据权利要求1所述的全向双极化天线，其特征在于，所述天线还包括：多个第二印制电路板，且所述多个第二印制电路板与所述第一印制电路板垂直设置；

   其中，所述馈电结构设置在一个所述第二印制电路板上，所述馈电枝节设置在另一个所述第二印制电路板上，所述接地枝节设置在除设置所述馈电结构和所述馈电枝节的所述第二印制电路板之外的其他第二印制电路板上。
3. 根据权利要求1所述的全向双极化天线，其特征在于，所述馈电结构包括两条平行的枝节，一个所述枝节用于向所述金属环形结构馈电，另一个所述枝节用于接地。
4. 根据权利要求1～3中任一项所述的全向双极化天线，其特征在于，所述金属环形结构包括第一环形结构，所述第一环形结构包括至少一个缝隙。
5. 根据权利要求1～3中任一项所述的全向双极化天线，其特征在于，所述金属环形结构包括第一环形结构和第二环形结构；

   其中，所述第一环形结构设置在所述第二环形结构的内部，所述第一环形结构和所述第二环形结构均包括多个耦合枝节，相邻两个所述耦合枝节之间设置有缝隙。
6. 根据权利要求5所述的全向双极化天线，其特征在于，所述第一环形结构中的耦合枝节的长度均相等，所述第二环形结构中的耦合枝节的长度均相等。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的全向双极化天线，其特征在于，所述金属环形结构的形状包括圆形、方形、多边形、不对称形状或不规则形状。
8. 根据权利要求7所述的全向双极化天线，其特征在于，若所述金属环形结构的形状为所述不对称形状，则所述金属环形结构包括第一半椭圆结构和第二半椭圆结构，所述第一半椭圆结构的长轴和所述第二半椭圆结构的短轴重合。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的全向双极化天线，其特征在于，所述金属盘形结构上设置有多个缝隙。
10. 根据权利要求1-8中任一项所述的全向双极化天线，其特征在于，所述金属盘形结构上设置有一个环状缝隙，所述环状缝隙将所述金属盘形结构分为第一结构和第二结构，所述第一结构包围所述第二结构。
11. 根据权利要求10所述的全向双极化天线线，其特征在于，所述第一结构的形状包括圆环或方环，所述第二结构的形状包括圆形、方形、多边形或不规则形状。
12. 根据权利要求11所述的全向双极化天线，其特征在于，所述馈电枝节的一端和所述第二结构上的点连接，所述点为所述第一结构的中心点，所述接地枝节的一端和所述第一结构的边缘连接。
13. 根据权利要求10～12中任一项所述的全向双极化天线，其特征在于，所述第一结构包括多个耦合枝节，相邻两个所述耦合枝节之间设置有缝隙，每个所述耦合枝节的边缘连接一个所述接地枝节。
14. 一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-13中任一项所述的全向双极化天线。
15. 根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少四个所述全向双极化天线，所述至少四个所述全向双极化天线分别设置于所述设备的四个角上。

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