三极化天线及通讯装置

技术领域

本发明涉及无线通讯设备技术领域，尤其提供一种三极化天线及通讯装置。

背景技术

三极化天线相比于单极化天线和双极化天线，在频谱利用率、容量上都有较大的优势，因此在通讯领域中得到广泛应用。

然而，由于三极化天线的各个馈电端口处于金属地板的不同位置上，使得各个馈电端口的解耦效果不一致，因而导致各个馈电端口之间的隔离度下降，部分制造厂商为了提高各个馈电端口之间的隔离度而采用大尺寸金属地板，以增加三极化天线单元的各个馈电端口的间距，从而提高各馈电端口之间的隔离度，但这会造成三极化天线的体积增大，不利于实现三极化天线的小型化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三极化天线及通讯装置，旨在解决现有的三极化天线的各个馈电端口之间的隔离度低且三极化天线的体积大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三极化天线，包括基板，具有三个第一馈电端口的金属地板，以及设于所述基板上且具有中心点的辐射贴片，所述辐射贴片绕所述中心点划分成均具有相对设置的两辐射单元的三个极化组，各所述极化组均设有用于与对应的所述第一馈电端口馈电连接的第二馈电端口，各所述辐射单元均具有长度相等且相交于所述中心点的两可变边，定义相邻两所述第二馈电端口与所述中心点的连线所成夹角为第一夹角，定义各所述辐射单元的两所述可变边所成夹角为第二夹角，各所述第一夹角的角度相等且各所述第二夹角的角度相等。

本发明提供的三极化天线至少具有以下有益效果：通过限定辐射单元的两可变边的长度相等，并且限定各第一夹角的角度相等且各第二夹角的角度相等，这样，在对上述三极化天线进行设计时，可根据三极化天线的三个第一馈电端口处于金属地板的不同位置来对各辐射单元的两可变边的长度进行优化调整，以此对三极化天线的三个第一馈电端口的谐振频率进行单独调整，使三极化天线的三个第一馈电端口的解耦效果一致，从而提高三极化天线的三个第一馈电端口之间的隔离度，而无需采用大尺寸的金属地板，有效实现三极化天线的小型化设计。

在其中一实施例中，所述辐射贴片沿各所述第二馈电端口的边缘开设有缝隙。

在其中一实施例中，所述缝隙的宽度为1.3mm～2.3mm。

在其中一实施例中，所述三极化天线还包括解耦组件，所述辐射贴片于所述中心点处设有第一解耦端口，所述金属地板上设有第二解耦端口，所述解耦组件耦合连接于所述第一解耦端口与所述第二解耦端口之间。

在其中一实施例中，所述解耦组件包括相互连接的多个解耦连接件。

在其中一实施例中，各所述解耦连接件均为排针。

在其中一实施例中，所述基板呈中心对称结构且所述基板的对称中心与所述辐射贴片的所述中心点相重合。

在其中一实施例中，各所述辐射单元呈扇形结构或三角形结构。

在其中一实施例中，所述三极化天线还包括三个馈电连接件，各所述第二馈电端口通过对应的所述馈电连接件与对应的所述第一馈电端口馈电连接。

为实现上述目的，本发明还提供一种通讯装置，包括上述三极化天线。

由于上述通讯装置采用了上述三极化天线的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的三极化天线的结构示意图；

图2为图1所示三极化天线的辐射贴片的俯视图；

图3为本发明实施例提供的三极化天线改变缝隙宽度后的Smith圆周图；

图4为本发明实施例提供的三极化天线改变第二馈电端口到中心点的距离后的Smith圆周图；

图5为本发明实施例提供的三极化天线设置解耦组件前后的S参数对比示意图；

图6为本发明实施例提供的三极化天线完成优化设计后的S参数示意图；

图7为本发明实施例提供的三极化天线的一第二馈电端口处于激励状态时的辐射方向图；

图8为本发明实施例提供的三极化天线的另一第二馈电端口处于激励状态时的辐射方向图；

图9为本发明实施例提供的三极化天线的又一第二馈电端口处于激励状态时的辐射方向图。

其中，图中各附图标记：

10、三极化天线，11、基板，12、金属地板，121、第一馈电端口，122、第二解耦端口，13、辐射贴片，131、中心点，132、辐射单元，1321、可变边，133、第二馈电端口，134、缝隙，135、第一解耦端口，14、馈电连接件，15、解耦组件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请结合图1和图2所示，一种三极化天线10，包括基板11，具有三个第一馈电端口121的金属地板12，以及设于基板11上且具有中心点131的辐射贴片13，辐射贴片13绕中心点131划分成均具有相对设置的两辐射单元132的三个极化组，各极化组均设有用于与对应的第一馈电端口121馈电连接的第二馈电端口133，各辐射单元132均具有长度相等且相交于中心点131的两可变边1321，定义相邻两第二馈电端口133与中心点131的连线所成夹角为第一夹角α，定义各辐射单元132的两可变边1321所成夹角为第二夹角β，各第一夹角α的角度相等且各第二夹角β的角度相等。

通过限定辐射单元132的两可变边1321的长度相等，并且限定各第一夹角α的角度相等且各第二夹角β的角度相等，这样，在对上述三极化天线10进行设计时，可根据三极化天线10的三个第一馈电端口121处于金属地板12的不同位置来对各辐射单元132的两可变边1321的长度进行优化调整，以此对三极化天线10的三个第一馈电端口121的谐振频率进行单独调整，使三极化天线10的三个第一馈电端口121的解耦效果一致，从而提高三极化天线10的三个第一馈电端口121之间的隔离度，而无需采用大尺寸的金属地板12，有效实现三极化天线10的小型化设计。

在本实施例中，请结合图2所示，辐射贴片13沿各第二馈电端口133的边缘开设有缝隙134。通过采用上述技术方案，可向三极化天线10的三个第二馈电端口133分别引入容性分量，以抵消各第二馈电端口133与对应的第一馈电端口121之间的感性分量，从而为三极化天线10实现良好的阻抗匹配特性和宽带特性；同时，通过在三极化天线10上沿三个第二馈电端口133的边缘分别设置缝隙134，可进一步提高三极化天线10的三个第二馈电端口133之间的隔离度。

具体地，缝隙134的宽度为1.3mm～2.3mm，如1.3mm、1.8mm、2.3mm等。缝隙134相当于串联电容，可通过改变缝隙134的宽度来改变容性分量的大小，从而进一步抵消三极化天线10的各第二馈电端口133分别处于金属地板12的不同位置而带来的频偏，缝隙134的宽度越大，容性分量越大，请结合图3所示，缝隙134的宽度越大，S参数曲线越向下移，通过将缝隙134的宽度限定在1.3mm～2.3mm范围内，从而将上述容性分量限定在合理区间内。

具体地，上述缝隙134呈圆环形结构、方环形结构或多边环形结构，在此不作具体限定。

具体地，请结合图4所示，在对上述三极化天线10进行设计时，还可通过优化调整三极化天线10的各第二馈电端口133到中心点131的距离来进一步抵消三极化天线10的各第二馈电端口133分别处于金属地板12的不同位置而带来的频偏，更有效地实现三极化天线10的良好的阻抗匹配特性。

在本实施例中，请结合图1所示，三极化天线10还包括解耦组件15，辐射贴片13的中心点131处设有第一解耦端口135，金属地板12上设有第二解耦端口122，解耦组件15耦合连接于第一解耦端口135与第二解耦端口122之间。通过设置解耦组件15，可有效平衡三极化天线10的三个极化组的定向辐射模式和全向辐射模式，从而可进一步提高各三极化天线10的隔离度。

请结合图5所示，w.表示设置解耦组件15后的三极化天线10的S参数曲线，w.o.表示未设置解耦组件15时的三极化天线10的S参数曲线，从图中可见，通过设置解耦组件15，工作在2.4GHz～2.5GHz频段时三极化天线10的隔离度提高了约5dB，而在中心频点处的隔离度提高了15dB以上。

具体地，解耦组件15包括相互连接的多个解耦连接件，结构简单，有效降低三极化天线10的生产成本。

具体地，为进一步降低三极化天线10的生产成本，各解耦连接件均采用排针。

当然，解耦连接件的种类包含多种，如导电片等，在此不作具体限定。

在本实施例中，请结合图1和图2所示，基板11呈中心对称结构且基板11的对称中心与辐射贴片13的中心点131相重合。

具体地，基板11呈矩形结构、圆形结构或正多边形结构，在此不做具体限定。

当然，上述基板11还可采用不对称形状结构。

在本实施例中，请结合图1和图2所示，各辐射单元132呈扇形结构或三角形结构，即当各个辐射单元132的可变边1321的长度均相等时，辐射贴片13呈圆形结构或正六边形结构。

在本实施例中，请结合图1所示，三极化天线10还包括三个馈电连接件14，各第二馈电端口133通过对应的馈电连接件14与对应的第一馈电端口121馈电连接。

具体地，为降低三极化天线10的生产成本，各馈电连接件14均采用排针。

当然，馈电连接件14的种类包含多种，如导电片等，在此不作具体限定。

请结合图6所示，在对上述三极化天线10完成优化设计后，三极化天线10工作在2.4GHz～2.5GHz频段的阻抗匹配特性良好，而且各三极化天线10的三个第二馈电端口133之间的隔离度均在25dB以上，可见，上述三极化天线10具有较高的隔离度和良好的阻抗匹配特性。

另外，当一个第二馈电端口133处于激励状态时，其它第二馈电端口133均接入50Ω匹配负载，请结合图7至图9所示，三极化天线10具有良好的定向辐射特性，且最大增益均在6.3dBi以上，可见，上述三极化天线10具有较高的增益和良好的定向辐射特性。

综上所述，采用上述技术方案对上述三极化天线10进行优化设计后，可有效提高三极化天线10的隔离度和增益，使上述三极化天线10具有良好的阻抗匹配特性和定向辐射特性，另外，上述三极化天线10的尺寸较小且结构简单，有效降低生产成本。

一种通讯装置，包括上述三极化天线10。

由于上述通讯装置采用了上述三极化天线10的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。