CN112768886B - 全向双极化天线和无线设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全向双极化天线，其特征在于，包括第一基片，所述第一基片的中心部设有垂直极化天线部，在所述第一基片上围绕所述垂直极化天线部均匀地设有多个水平极化天线部，所述垂直极化天线部经由基片集成波导转同轴线转换器馈电，所述多个水平极化天线部经由基片集成波导转差分微带线转换器从所述第一基片的外侧向中心部侧馈电。

Description

全向双极化天线和无线设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及天线领域。

背景技术

随着无线通信技术进一步发展，低频频段越来越无法满足日益增长的带宽需求，中国工信部已将24.75到27.5GHz频段分配给未来5G毫米波通信系统，通信系统频率向更高频发展成为通信行业的必然趋势。全向双极化天线作为2G、3G、LTE室内分布系统的标准，已经有了较为广泛地研究，但是，在毫米波天线领域多数情况下采用定向天线、漏波天线和端射天线，很少采用全向天线，尤其是双极化的毫米波天线。究其原因，传统全向天线的水平极化馈电网络位于水平极化天线内部，但由于毫米波天线结构过于微小，同时毫米波馈电网络常用结构为尺寸较大的基片集成波导（SIW），因而全向毫米波天线水平极化内部容不下基片集成波导馈电网络。

已知有采用基片集成波导腔作为均分网络给全向水平极化毫米波天线馈电，但由于波导腔结构较大，垂直极化天线难以加入，只能是一个单极化(水平极化)的全向毫米波天线。

已知一种全向毫米波天线为水平单极化的。其基本结构与低频全向水平极化天线类似，将偶极子单元环绕排布，中间为能量均分网络。

发明内容

本发明所要解决的技术问题

但是，发明人发现，如上所述的水平单极化的全向毫米波天线，由于基片集成波导结构尺寸大，因而该天线采用基片集成波导腔来均分能量。但这种结构无法再加入垂直极化天线部，因为垂直极化天线的馈电不能从波导腔中间穿过。采用圆台形的反射器实现圆锥形辐射方向图，虽然其带宽较宽，但增益仅4-6dBi。

发明人还发现，在实际运用中，全向双极化天线安装于室内天花板上，辐射方向实际上是斜向下的，因此圆锥形辐射方式可以满足覆盖范围。同时，圆锥形全向辐射相比于常规的甜甜圈形全向辐射，波束收缩，因而增益更高，更适合用于毫米波天线领域。

鉴于如上所述的技术问题，根据本发明的一些实施方式，其目的在于提供一种能够用于毫米波频段的全向双极化天线。

根据本发明的一些实施方式，其目的在于提供一种能够用于毫米波频段的全向双极化天线，该天线能够实现低交叉极化水平、高端口隔离度、低不圆度、高增益特性中的至少一种。

根据本发明的另一些实施方式，其目的在于提供一种具备上述全向双极化天线的无线设备。

用于解决技术问题的技术方案

根据本发明的一些实施方式，提供一种全向双极化天线，其特征在于，包括第一基片，所述第一基片的中心部设有垂直极化天线部，在所述第一基片上围绕所述垂直极化天线部均匀地设有多个水平极化天线部，所述垂直极化天线部经由基片集成波导转同轴线转换器馈电，所述多个水平极化天线部经由基片集成波导转差分微带线转换器从第一基片的外侧向中心部侧馈电。

由此，通过在同一个基片上设置垂直极化天线部和水平极化天线部，实现了双极化的全向天线，水平极化的特殊设计，使得垂直极化的安装成为可能，实现双极化性能。具体而言，水平极化天线部围绕垂直极化天线部设置，水平极化天线部的馈电方向为从第一基片的外侧向中心部侧，即由外向里，区别于传统由里向外的形式，能够给垂直极化天线部的安装留出位置。并且，利用基片集成波导转差分微带线转换器，给水平极化天线部馈电（例如，给水平极化天线部的水平极化偶极子单元馈电），且对垂直极化影响较小。另外，通过环绕垂直极化天线部设置的水平极化天线部（例如，包括环绕设置的六个水平极化偶极子单元），实现环形电流路径，从而实现圆锥形的全向辐射，不圆度低。另外，在第一基片的中心部安装垂直极化天线部，并经由基片集成波导转同轴线转换器馈电，给水平极化天线部留出了安装位置。

根据一些实施方式，在所述垂直极化天线部的上端安装有定向器。

在第一基片的中心部安装垂直极化天线部，并经由基片集成波导转同轴线转换器馈电，给水平极化天线部留出安装位置，导致垂直极化天线部的地平面相对较大，这可能会使得垂直极化的辐射方向图形产生分瓣，降低最大增益，但在本实施方式中，通过在垂直极化天线部的上端安装定向器，优化了垂直极化天线部的辐射方向图，增加了最大增益，降低了交叉极化。

所述垂直极化天线部的底部设有垂直极化辐射贴片，所述定向器与垂直极化辐射贴片之间设有支架，所述定向器被所述支架支撑。

由此，经由支架支撑定向器，可以使得垂直极化天线部的分瓣得到抑制，天线重新恢复到圆锥形辐射，且增益更高，因为相比于小的地平面，大的地平面有更好的定向性。

在一些实施方式中，全向双极化天线还包括设有垂直极化天线部的馈电网络的第二基片和设有所述水平极化天线部的功分馈电网络的第三基片。

由此实现了对全向垂直极化天线部的馈电以及对水平极化天线部的各单元的馈电。

在一些实施方式中，所述第二基片上的垂直极化天线部的馈电网络设有矩形波导转基片集成波导转换器、基片集成波导以及基片集成波导转同轴线转换器，所述矩形波导转基片集成波导转换器经所述基片集成波导，再经基片集成波导转同轴线转换器，向所述第一基片的垂直极化天线部馈电。由此，通过矩形波导转基片集成波导转换器将能量传入基片集成波导，并通过基片集成波导转同轴线转换器，将能量从基片集成波导传入垂直极化天线部，实现对垂直极化天线部的馈电。

在一些实施方式中，所述第三基片上的所述水平极化天线部的功分馈电网络上设有矩形波导转基片集成波导转换器、功分集成波导以及基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构，所述基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构跨第一基片、第二基片、第三基片设置，所述矩形波导转基片集成波导转换器经所述功分集成波导、所述基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构、基片集成波导转差分微带线转换器、向所述第一基片的水平极化天线部馈电。由此，通过矩形波导转基片集成波导转换器将能量传入功分集成波导，通过功分集成波导将能量传入各基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构，再经由基片集成波导转差分微带线转换器、向所述第一层的各水平极化天线部馈电，实现对水平极化天线部的馈电。通过采用基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构，输出与输入方向可以任意旋转，具有宽带宽，低损耗以及可旋转的性能。

在一些实施方式中，所述基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构包括设置在所述第一基片和第三基片上的彼此对应的位置上的基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器以及在所述第二基片上设置的基片集成同轴线。在某些实施方式中，也可以用金属化过孔代替基片集成同轴线。

在一些实施方式中，所述基片集成波导转差分微带线转换器设置在所述第一基片上，所述基片集成波导转差分微带线转换器通过金属化过孔将所述第一基片的下表面的基片集成波导电流引导到所述第一基片的上表面，与所述第一基片的上表面的基片集成波导组成差分微带线。

由此实现了对各水平极化天线的馈电。

在一些实施方式中，所述全向双极化天线还包括设置在所述第一基片之上的金属围栏。其进一步增加了垂直极化天线部和水平极化天线部的增益，降低了不圆度，实现圆锥形辐射。

根据本发明的一些实施方式，还提供一种无线设备，包括前述实施方式任一项所述的全向双极化天线。

发明的效果

根据本发明的一些实施方式，能够提供一种能够用于毫米波频段的全向双极化天线，

根据本发明的一些实施方式，还能够提供一种能够用于毫米波频段的全向双极化天线，该天线能够实现低交叉极化水平，高端口隔离度，低不圆度、高增益特性中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，还能够提供一种具备上述全向双极化天线的无线设备。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的结构的立体分解图。

图2（a）和图2（b）分别是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的第一基片的俯视图和仰视图。

图3（a）和图3（b）分别是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的第二基片的俯视图和仰视图。

图4（a）和图4（b）分别是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的第三基片的俯视图和仰视图。

图5是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的金属围栏的示意图。

图6是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的双极化的说明图。

图7是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的基片集成波导转差分微带线结构以及末端偶极子结构的图。

图8是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的垂直极化天线部的结构的立体分解图。

图9（a）是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的垂直极化天线部的结构的示意图。

图9（b）是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的用于给垂直极化天线部馈电的基片集成波导转同轴线转换器的结构图。

图10（a）是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构的立体分解图。

图10(b)是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的基片集成波导转同轴线转换器的图。

图10(c)是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的由金属化过孔构成的用于代替基片集成同轴线的结构的图。

图11是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的端口隔离度S21的曲线图。

图12是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的水平极化S11和最大增益的曲线图。

图13是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的垂直极化S22和最大增益。

图14是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线在25GHz、26GHz、27GHz下的水平极化方向图。

图15是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线在25GHz、26GHz、27GHz下的垂直极化方向图。

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的一些具体实施方式。不同附图中可以使用的相同附图标记来标识相同或相似的元件。在以下说明中，出于解释而非限制的目的，阐述了诸如特定结构、技术等的具体细节，以便提供对所要求保护的发明的各个方面的透彻理解。然而，对于受益于本发明的本领域技术人员显而易见的是，所要求保护的发明的各个方面可以以脱离这些具体细节的其他示例实施。在一些情况下，省略对公知的设备、装置、结构、方法的描述，以免对本公开的实施方式的说明被不必要的细节所掩盖。

在以下说明中，将使用本领域技术人员通常采用的术语来说明示例性实施方式的各个方面，以将本发明的实质传达给本领域技术人员。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以仅利用所说明的各个方面中的一部分来实现替代性实施方式。

另外，出于解释的目的，还公开了具体的数字、材料和/或配置，以便提供对示例性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施替代性实施方式。在其它情况下，省略或简化了对公知特征的说明，以免掩盖示例性实施方式。

在本文中，“一些实施方式”、“一个实施方式”等术语将被重复使用。该术语既可以指代同一实施方式，也可以指代不同实施方式。除非上下文另有指明，否则术语“包括”、“具有”和“包含”是同义词，其表示其中包含某一或某些元素，但不排斥添加另一些元素。短语“A或B”表示（A）、（B）或（A和B）。“要么A要么B”表示仅选择A和B中的一者。

在本文中，“毫米波频段”包括波长在1～10毫米的电磁波频段的毫米波频段以及频段接近毫米波的亚毫米波频段。例如，针对第五代通信（5G）而言，根据不同国家或地区，毫米波频段可能存在不同，其大致在25–39 GHz的范围。例如，中国政府公布的5G毫米波频段可以是24.75-27.5GHz的频段。但是，本发明的滤波天线不仅限于上述毫米波频段的通信，而可以应用于利用毫米波频段的各类通信。

在一些实施方式中，搭载本发明的全向双极化天线的无线设备可以是智能电话、平板计算设备、膝上型计算机、物联网（IoT）设备、车载通信设备、基站设备和/或其他类型的配置为提供无线通信的计算设备中的一个或多个。另外，基站设备可以拥有其他名称，例如针对第五代通信的基站设备，还可以称作gNB设备等。在一个实施方式中，本发明的全向双极化天线例如为室内分布天线。

下面，参考附图，具体说明本发明的一些实施方式的全向双极化天线。

图1是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的结构的立体分解图。图2（a）和图2（b）分别是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的第一基片的俯视图和仰视图。图3（a）和图3（b）分别是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的第二基片的俯视图和仰视图。图4（a）和图4（b）分别是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的第三基片的俯视图和仰视图。

在一个实施方式中，如图1和图2（a）所示，全向双极化天线100包括第一基片101，在第一基片101的中心部设有垂直极化天线部1012，在第一基片101上围绕垂直极化天线部1012均匀地设有多个水平极化天线部1011，其中，垂直极化天线部1012经由基片集成波导转同轴线转换器1016（见图3（a））馈电，多个水平极化天线部1011经由基片集成波导转差分微带线转换器1018从第一基片101的外侧向中心部侧馈电。水平极化天线部1011的个数是任意的，例如在一个实施方式中，为六个。

在本实施方式中，水平极化天线部1011围绕垂直极化天线部1012设置，水平极化天线部1012的馈电方向为从第一基片101的外侧向中心部侧，即由外向里，区别于传统由里向外的形式，能够给垂直极化天线部1012的安装留出位置，并且，利用基片集成波导转差分微带线转换器1018，给水平极化天线部1012馈电（例如，给水平极化天线部1012的水平极化偶极子单元馈电），且对垂直极化影响较小。另外，通过环绕垂直极化天线部1012设置的多个水平极化天线部1011（例如，包括环绕设置的六个水平极化偶极子单元），实现环形电流路径，从而实现圆锥形的全向辐射，不圆度低。另外，在第一基片101的中心部安装垂直极化天线部1012，并经由基片集成波导转同轴线转换器1016馈电，给水平极化天线部1011留出了安装位置。由此，通过在同一个第一基片101上设置垂直极化天线部1012和水平极化天线部1011，实现了双极化的全向天线，水平极化的特殊设计，使得垂直极化的安装成为可能，实现双极化性能。

在一个实施方式中，图2（a）为第一基片101的上表面，图2（b）为第一基片101的下表面。第一基片101的中心为垂直极化输入1013，从后述的第二基片102的基片集成波导转同轴线转换器1016获得能量。虚线框内结构为水平极化天线部1011，包括基片集成波导转同轴线转换器/同轴线转基片集成波导转换器10171和基片集成波导转差分微带线转换器1018，从而能量经基片集成波导转同轴线转换器/同轴线转基片集成波导转换器10171从同轴线转换到基片集成波导，再经基片集成波导转差分微带线转换器1018从基片集成波导转换到差分微带线，给末端偶极子馈电。

在图2（b）中，1018表示的是基片集成波导转差分微带线转换器1018的结构（六个深色矩形部分，例如涂覆有铜等导电材料）。

图7示出了本发明的一个实施方式的全向双极化天线的基片集成波导转差分微带线结构以及末端偶极子结构。由于基片集成波导上下表面电流方向相反，即相位相差180度，所以可以通过金属化过孔将基片集成波导下表面电流引到介质板上表面，同基片集成波导上表面组成差分微带线。但由于金属化过孔会引入一定相移，通过将右侧微带线弯曲一小部分，补偿相位，使得相位差正好为180度。如图7所示，水平极化天线部1011的末端与基片集成波导转差分微带线结构连接有偶极子10110，该偶极子例如为弧形，但不限于此。

在一个实施方式中，如图1所示，全向双极化天线100还包括第二基片102、第三基片103。第二基片102设有对垂直极化天线部1012的馈电网络。第三基片103设有水平极化天线部1011的功分馈电网络。由此实现对全向垂直极化天线部1012的馈电以及对各个水平极化天线部1011的馈电。

在一个实施方式中，如图3（a）和图3（b）所示，第二基片102上的垂直极化天线部1012的馈电网络设有矩形波导转基片集成波导转换器1015、基片集成波导1019以及基片集成波导转同轴线转换器1016，矩形波导转基片集成波导转换器1015经基片集成波导1019，再经基片集成波导转同轴线转换器1016，向第一基片101的垂直极化天线部1012馈电。由此，通过矩形波导转基片集成波导转换器1015将能量传入基片集成波导1019，并通过基片集成波导1019传输后，通过基片集成波导转同轴线转换器1016，将能量从基片集成波导1019传入垂直极化天线部1012，实现对垂直极化天线部1012的馈电。

在一个实施方式中，图3（a）为第二基片102的上表面，图3（b）为下表面。波导（未图示）通过矩形波导转基片集成波导转换器1015输入能量给基片集成波导1019，再由基片集成波导转同轴线转换器1016转换为同轴输出，接到图2（a）中的垂直极化输入1013。图3（a）中的六个深色矩形对应图2（b）中的深色矩形，位置重叠。其中，六个水平极化输入1014上接六个水平极化天线部1011。图3（b）中的深色矩形为波导能量输入的位置。在此，波导例如选用WR-34，但不限于此。

在一个实施方式中，如图4（a）和图4（b）所示，第三基片103上的水平极化天线部1011的功分馈电网络上设有矩形波导转基片集成波导转换器1025、功分集成波导1026以及基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017（见图1和图10（a）~图10（c）），该基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017跨第一基片101、第二基片102、第三基片103设置。矩形波导转基片集成波导转换器1025经功分集成波导1026、基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017、基片集成波导转差分微带线转换器1018、向第一基片101的水平极化天线部1011馈电。由此，通过矩形波导转基片集成波导转换器1025将能量传入功分集成波导1026，通过功分集成波导1026将能量传入各基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017，再经由基片集成波导转差分微带线转换器1018、向所述第一基片101的各水平极化天线部1011馈电，从而实现对水平极化天线部1011的馈电。在一个实施方式中，矩形波导转基片集成波导转换器1025给功分集成波导1026馈电，功分集成波导1026馈电一路分三路再分六路基片集成波导，之后通过基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017将能量传至第一基片101。

在一个实施方式中，图4(a)为第三基片103的上表面，图4(b)为下表面。第三基片103可以采用圆形的板切去一部分的板结构，这样可以给垂直极化输入1013的矩形波导（例如WR-34波导）留出位置安装。图4(a)中，同为波导（例如，WR-34波导）通过矩形波导转基片集成波导转换器1025给功分集成波导1026传输能量。功分集成波导1026如图4（a）和图4（b）所示中间为1分3功分器，3路再分成6路基片集成波导，每一路具有等幅度等相位。最后通过基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器10171向上接到图3(a)里的水平极化输入1014，其中，图4（a）和图4（b）所示的基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器10171、图3（a）和图3（b）所示的水平极化输入1014、以及图2（a）和图2（b）所示的基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器10171，共同构成基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构。

通过采用基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017，输出与输入方向可以任意旋转，具有宽带宽，低损耗以及可旋转的性能。

图10（a）是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构的立体分解图。图10(b)表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的基片集成波导转同轴线转换器。图10(c)表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的由金属化过孔构成的用于代替同轴线的结构。

在一些实施方式中，如图10（a）至图10（c）所示，基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构1017包括设置在第一基片101和第三基片103上的彼此对应的位置上的基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器10171和在第二基片102上设置的基片集成同轴线1014。在某些实施方式中，也可以如图10（c）所示用金属化过孔代替同轴线。在一个实施方式中，为了保证分别设置在第一基片101、第二基片102、第三基片103的基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器10171、基片集成同轴线1014、集成波导转同轴线/同轴线转集成波导转换器10171的电流导通，在金属化过孔（图1和图10（a）中虚线处）中插入导电丝。导电丝的材料例如选用铜丝，但不限于此。另外，如图10（b）所示，设置在第一基片101和第三基片103上的彼此对应的位置上的基片集成波导转同轴线/同轴线转基片集成波导转换器10171的输入和输出端结构尺寸相等。

在一个实施方式中，第三基片103、第二基片102、第一基片101按顺序其上下板中心和上下板电连接点对位地从下而上层叠设置，其中矩形波导转基片集成波导转换器1015与矩形波导转基片集成波导转换器1025彼此远离配置，例如放置在一个方向（例如直径方向）上的两端（如图3（a）和图4（b）所示），这也提高了端口隔离度。在本实施方式中，第一基片101、第二基片102、第三基片103的材料只要能够满足天线性能，可以是任意的，例如选用FR4介质板，优选为Rogers 5880介质板。另外，第一基片101、第二基片102、第三基片103的形状只要能够满足天线性能，可以是任意的，但考虑到天线布置和制作工艺，优选为大致圆形板（包括从圆形切除一部分的形状、圆形上添加凸舌或凸耳的形状、以及结合这两者的形状）。另外，第一基片101、第二基片102、第三基片103的片面尺寸（例如，半径）只要能够搭载垂直极化天线部1012和水平极化天线部1011的尺寸并且能够满足天线性能的尺寸即可。第一基片101、第二基片102、第三基片103的厚度只要能够满足天线性能的尺寸即可，例如可以为0.787m。

图6是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的双极化的说明图。在如上所示的一个实施方式中，水平极化馈电方式由外向里。中心位置为单极贴片天线构成的垂直极化。周围环绕着水平极化，通过差分馈电，使得偶极子上的电流能同方向流动，六个组合成环形电流，实现全向圆锥形辐射。

在一些实施方式中，如图1所示，全向双极化天线100还包括设置在第一基片101之上的金属围栏104。

图5是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的金属围栏的示意图。通过设置金属围栏104，进一步增加了垂直极化天线部和水平极化天线部的增益，降低了不圆度，实现圆锥形辐射。

图8是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的垂直极化天线部的结构的立体分解图。图9（a）是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的垂直极化天线部的结构的示意图。图9（b）是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的用于给垂直极化天线部馈电的基片集成波导转同轴线转换器的结构图。

在一些实施方式中，如图8所示，在垂直极化天线部1012的上端安装有定向器10121。在第一基片101的中心部安装垂直极化天线部1012，并经由基片集成波导转同轴线转换器1016馈电，给水平极化天线部1011留出安装位置，导致垂直极化天线部1012的地平面相对较大，这可能会使得垂直极化的辐射方向图形产生分瓣，降低最大增益，但在本实施方式中，通过在垂直极化天线部的上端安装定向器10121，优化了垂直极化天线部1012的辐射方向图，增加了最大增益，降低了交叉极化。

在一个实施方式中，垂直极化天线部1012的底部设有垂直极化辐射贴片10123，定向器10121与垂直极化辐射贴片10123之间设有支架10122，定向器10121被支架10122支撑。

垂直极化辐射贴片10123与第一基片101和第二基片102组成基本的单极贴片天线，这种天线在地平面小的时候，能产生较好的圆锥形辐射，但是了留出空间安装水平极化，本天线采用较大地平面，因此导致此天线的辐射方向图产生分瓣，最大增益降低。加入定向器10121及支架10122后，可以使得天线重新恢复到圆锥形辐射，且增益更高，因为相比于小地平面，大地平面有更好的定向性。

图9（a）为垂直极化天线部1012的结构，左上图为定向器10121，右上图为垂直极化辐射贴片10123，左下图和右下图为支架，可以交叉卡位。图9（b）为基片集成波导转同轴线转换器1016，用于给垂直极化天线馈电。

根据如上所述的实施方式，能够提供一种能够用于毫米波频段的全向双极化天线，该天线能够实现低交叉极化水平，高端口隔离度，低不圆度、高增益特性。

图11是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的端口隔离度S21的曲线图。图中，纵轴表示端口隔离度S21，横轴表示频率。如图11所示，本发明的一个实施方式的全向双极化天线的带宽内隔离度小于-21dB，具有优异的端口隔离度。

图12是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的水平极化的S11和最大增益的曲线图。图中，纵轴表示水平极化S11和最大增益，横轴表示频率。如图12所示，本发明的一个实施方式的全向双极化天线的带宽为24.4-27.2GHz(10.8%)，增益为10.6-12.2dBi，水平极化满足毫米波带宽要求，具有高增益特性。

图13是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线的垂直极化的S22和最大增益。图中，纵轴表示垂直极化的S22和最大增益，横轴表示频率。如图13所示，本发明的一个实施方式的全向双极化天线的带宽为24.5-28.1GHz(13.7%)，增益为8.1-8.9dBi，垂直极化满足毫米波带宽要求，具有高增益特性。

图14是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线在25GHz、26GHz、27GHz下的水平极化方向图。图中左侧图表示XOZ平面内的方向图，右侧图表示最大增益角θ处的方向图。由图14可知，本发明的一个实施方式的全向双极化天线在25GHz、26GHz和27GHz时，水平极化最大增益方向角位于θ=16°，不圆度分别为0.3dB、0.5dB和0.7dB，不圆度低。交叉极化分别为21.1dB、17.8dB和16.9dB，交叉极化水平低。

图15是表示本发明的一个实施方式的全向双极化天线在25GHz、26GHz、27GHz下的垂直极化方向图。图中左侧图表示XOZ平面内的方向图，右侧图表示最大增益角θ处的方向图。由图可知，本发明的一个实施方式的全向双极化天线在25GHz和26GHz时，垂直极化最大增益方向角位于θ=20°，在27GHz时垂直极化最大增益方向角位于θ=34°，三种情况不圆度分别为0.35B、0.6dB和0.8dB，不圆度低。交叉极化分别为30.8dB、25.0dB和20.6dB，交叉极化水平低。

由此可见，根据本发明的一些实施方式，能够提供一种能够用于毫米波频段的全向双极化天线，该天线能够实现低交叉极化水平，高端口隔离度，低不圆度、高增益特性。

另外，根据本发明的一些实施方式，还提供一种具备上述全向双极化天线的无线设备。无线设备可以是智能电话、平板计算设备、膝上型计算机、物联网（IoT）设备、车载通信设备、基站设备和/或其他类型的配置为提供无线通信的计算设备中的一个或多个。

以上，虽然对本发明的多个实施方式进行了说明，但是这些实施方式是作为例子提出的，并非旨在限定本发明的保护范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不偏离本发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在本发明的保护范围或宗旨中，并且，包含在权利要求书所记载的本发明和其等同的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全向双极化天线，其特征在于，包括第一基片，所述第一基片的中心部设有垂直极化天线部，在所述第一基片上围绕所述垂直极化天线部均匀地设有多个水平极化天线部，所述垂直极化天线部经由基片集成波导转同轴线转换器馈电，所述多个水平极化天线部经由基片集成波导转差分微带线转换器从所述第一基片的外侧向中心部侧馈电。

2.根据权利要求1所述的全向双极化天线，其特征在于，在所述垂直极化天线部的上端安装有定向器。

3.根据权利要求2所述的全向双极化天线，其特征在于，所述垂直极化天线部的底部设有垂直极化辐射贴片，所述定向器与垂直极化辐射贴片之间设有支架，所述定向器被所述支架支撑。

4.根据权利要求1所述的全向双极化天线，其特征在于，还包括设有所述垂直极化天线部的馈电网络的第二基片和设有所述水平极化天线部的功分馈电网络的第三基片。

5.根据权利要求4所述的全向双极化天线，其特征在于，所述第二基片上的垂直极化天线部的馈电网络设有矩形波导转基片集成波导转换器、基片集成波导以及所述基片集成波导转同轴线转换器，所述矩形波导转基片集成波导转换器经所述基片集成波导，再经所述基片集成波导转同轴线转换器，向所述第一基片的垂直极化天线部馈电。

6.根据权利要求4所述的全向双极化天线，其特征在于，所述第三基片上的所述水平极化天线部的功分馈电网络上设有矩形波导转基片集成波导转换器、功分集成波导以及基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构，所述基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构跨第一基片、第二基片、第三基片设置，所述矩形波导转基片集成波导转换器经所述功分集成波导、所述基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构、所述基片集成波导转差分微带线转换器，向所述第一基片的水平极化天线部馈电。

7.根据权利要求6所述的全向双极化天线，其特征在于，所述基片集成波导转同轴线转换垂直互联结构包括设置在所述第一基片和所述第三基片上的彼此对应的位置上的第一基片集成波导转同轴线或同轴线转基片集成波导转换器以及在所述第二基片上设置的基片集成同轴线。

8.根据权利要求1所述的全向双极化天线，其特征在于，所述基片集成波导转差分微带线转换器设置在所述第一基片上，所述基片集成波导转差分微带线转换器通过金属化过孔将所述第一基片的下表面的基片集成波导电流引导到所述第一基片的上表面，与所述第一基片的上表面的基片集成波导组成差分微带线。

9.根据权利要求1所述的全向双极化天线，其特征在于，还包括：设置在所述第一基片之上的金属围栏。

10.一种无线设备，其特征在于，包括权利要求1~9中任一项所述的全向双极化天线。