宽带垂直极化端射天线的制作方法

宽带垂直极化端射天线
1.相关申请案的交叉参考
2.本申请要求于2018年10月10日提交的申请号为62/743,587的美国临时专利申请的优先权以及要求于2018年12月14日提交的申请号为62/766,602的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
3.本发明涉及一种宽带垂直极化端射天线(end
‑
fire antenna)，可以用于5g毫米波通信。


背景技术：

4.各种新兴应用，例如，虚拟现实(virtual reality，vr)、增强现实(augmented reality，ar)、大数据分析、人工智能(artificial intelligence，ai)、三维(three
‑
dimensional，3d)媒体、超高清视频传输等使得无线通信网络中的数据量大增。5g将频谱使用范围拓展到6ghz以下和24ghz以上(即毫米波)，并开放了大量用以实现高数据速率和大容量的带宽。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种宽带垂直极化(vertical polarized，v
‑
pol)端射天线。
6.第一方面，涉及一种用于无线通信的天线，所述天线包括：在第一方向间隔开的两个地板；位于所述两个地板之间的三维(three
‑
dimensional，3d)空腔槽缝，其中，所述3d空腔槽缝包括所述第一方向上的孔径；天线馈源，用于在所述3d空腔槽缝内激励天线，其中，所述天线馈源短路到3d空腔槽缝，所述天线馈源和所述3d空腔槽缝形成一个闭环，能够生成可在所述3d空腔槽缝内激励不平衡te20模式的所述闭环周围的磁场。因此，可以实现一种可以用于5g毫米波通信的宽带垂直极化端射天线。
7.这种天线有利于实现一种通过实现高数据速率和大容量的大带宽进行无线通信的高效方案，尤其是进行5g毫米波通信。该天线对于毫米波通信有良好的线性，并且可以提高5g移动设备的多入多出(multiple input and multiple output，mimo)分集系统的传输能力。
8.根据第一方面提供的所述装置的第一种实现方式，所述天线馈源包括环形天线馈源，所述环形天线馈源提供生成不平衡te20模式以及生成第二谐振频率的高效方案，以针对所述天线的辐射图实现大带宽和良好线性。
9.根据第一方面或第一方面上述任一实现方式，在所述装置的第二种实现方式中，所述环形天线馈源包括：与所述两个地板中至少一个地板基本平行的第一部分；与所述两个地板中的其中一个地板基本垂直的第二部分；与所述两个地板中的其中一个地板基本垂直的第三部分，其中，所述第二部分比所述第三部分离所述孔径更近。因此，在有些情况下，所述环形天线馈源相比于其他类型的天线馈源，例如，l型天线馈源，可以更容易实现或制
造。
10.根据第一方面提供的所述装置的第三种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述第二部分基本接近所述孔径。因此，所述天线馈源在所述3d空腔槽缝内激励te10模式，实现垂直极化。
11.根据第一方面提供的所述装置的第四种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述孔径的长度为λ1/2，其中，λ1表示与所述天线的第一谐振频率f1对应的波长。
12.根据第一方面提供的所述装置的第五种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述天线馈源激励te10模式并沿着所述第一方向在所述天线的第一谐振频率f1下生成e
‑
field，以实现所述天线的垂直极化。
13.根据第一方面提供的所述装置的第六种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述孔径的宽度为w，所述w基本小于λ1/10。因此，所述天线可以在较薄的垂直尺寸上实现，并且在端射/侧射覆盖下实现较强的垂直极化。
14.根据第一方面提供的所述装置的第七种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述天线馈源与所述孔径一端的距离为λ2/4，其中，λ2表示与所述天线的第二谐振频率f2对应的波长。因此，所述天线的带宽可以通过配置所述天线馈源相对于所述孔径一端的距离来配置。
15.根据第一方面提供的所述装置的第八种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述两个地板由印制电路板(printed circuit board，pcb)的第一层和第二层组成，所述天线馈源由所述pcb的第三层或更多层以及所述pcb的一个或多个过孔组成。因此，所述天线可以通过pcb实现。
16.根据第一方面提供的所述装置的第九种实现方式或第一方面上述任一实现方式，所述天线沿着所述第一方向有垂直极化，所述第一方向是所述pcb的厚度方向。因此，所述天线可以通过具有较薄垂直尺寸的pcb实现。
17.第二方面，涉及一种用于无线通信的无线装置，所述无线装置包括天线，所述天线包括：在第一方向间隔开的两个地板；位于所述两个地板之间的三维(three
‑
dimensional，3d)空腔槽缝，其中，所述3d空腔槽缝包括所述第一方向上的孔径；天线馈源，用于在所述3d空腔槽缝内激励天线，天线馈源短路到所述3d空腔槽缝，所述天线馈源和所述3d空腔槽缝形成一个闭环，能够生成可在所述3d空腔槽缝内激励不平衡te20模式的所述闭环周围的磁场。因此，可以实现一种可以用于5g毫米波通信的宽带垂直极化端射天线。
18.这种无线装置有利于实现一种通过用以实现高数据速率和大容量的大带宽进行无线通信的高效方案，尤其是进行5g毫米波通信。上述天线对于毫米波通信有良好的线性，并且可以提高5g移动设备的多入多出(multiple input and multiple output，mimo)分集系统的传输能力。
19.根据第二方面提供的所述无线装置的第一种实现方式，所述天线馈源包括环形天线馈源，所述环形天线馈源提供生成不平衡te20模式以及生成第二谐振频率的高效方案，以针对所述天线的辐射图实现大带宽和良好线性。
20.根据第二方面提供的所述无线装置的第二种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述环形天线馈源包括：与所述两个地板中至少一个地板基本平行的第一部分；与所述两个地板中的其中一个地板基本垂直的第二部分；与所述两个地板中的其中一个地板基
本垂直的第三部分，其中，所述第二部分比所述第三部分离所述孔径更近。因此，在有些情况下，所述环形天线馈源相比于其他类型的天线馈源，例如，l型天线馈源，可以更容易实现或制造。
21.根据第二方面提供的所述无线装置的第三种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述第二部分基本接近所述孔径。因此，所述天线馈源在所述3d空腔槽缝内激励te10模式，实现垂直极化。
22.根据第二方面提供的所述无线装置的第四种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述孔径的长度为λ1/2，其中，λ1表示与所述天线的第一谐振频率f1对应的波长。
23.根据第二方面提供的所述无线装置的第五种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述天线馈源激励te10模式并沿着所述第一方向在所述天线的第一谐振频率f1下生成e
‑
field，以实现所述天线的垂直极化。
24.根据第二方面提供的所述无线装置的第六种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述孔径的宽度为w，所述w基本小于λ1/10。因此，所述天线可以在较薄的垂直尺寸上实现，并且在端射/侧射覆盖下实现较强的垂直极化。
25.根据第二方面提供的所述无线装置的第七种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述天线馈源与所述孔径一端的距离为λ2/4，其中，λ2表示与所述天线的第二谐振频率f2对应的波长。因此，所述天线的带宽可以通过配置所述天线馈源相对于所述孔径一端的距离来配置。
26.根据第二方面提供的所述无线装置的第八种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述两个地板由印制电路板(printed circuit board，pcb)的第一层和第二层组成，所述天线馈源由所述pcb的第三层或更多层以及所述pcb的一个或多个过孔组成。因此，所述天线可以通过pcb实现。
27.根据第二方面提供的所述无线装置的第九种实现方式或第二方面上述任一实现方式，所述天线沿着所述第一方向有垂直极化，所述第一方向是所述pcb的厚度方向。因此，所述天线可以通过具有较薄垂直尺寸的pcb实现。
28.第三方面涉及一种用于无线通信的天线阵列，所述天线阵列包括多条天线，其中，每条天线包括：在第一方向间隔开的两个地板；位于所述两个地板之间的三维(three
‑
dimensional，3d)空腔槽缝，其中，所述3d空腔槽缝包括所述第一方向上的孔径；天线馈源，用于在所述3d空腔槽缝内激励天线，所述天线馈源短路到所述3d空腔槽缝，所述天线馈源和所述3d空腔槽缝形成一个闭环，能够生成可在所述3d空腔槽缝内激励不平衡te20模式的所述闭环周围的磁场。因此，可以实现一种可以用于5g毫米波通信的宽带垂直极化端射天线。
29.这种天线阵列有利于实现一种通过用以实现高数据速率和大容量的大带宽进行无线通信的高效方案，尤其是进行5g毫米波通信。上述天线对于毫米波通信有良好的线性，并且可以提高5g移动设备的多入多出(multiple input and multiple output，mimo)分集系统的传输能力。
30.根据第三方面提供的所述装置的第一种实现方式，所述天线馈源包括环形天线馈源，所述环形天线馈源提供生成不平衡te20模式以及生成第二谐振频率的高效方案，以针对所述天线的辐射图实现大带宽和良好线性。
31.根据第三方面提供的所述天线阵列的第二种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述环形天线馈源包括：与所述两个地板中至少一个地板基本平行的第一部分；与所述两个地板中的其中一个地板基本垂直的第二部分；与所述两个地板中的其中一个地板基本垂直的第三部分，其中，所述第二部分比所述第三部分离所述孔径更近。因此，在有些情况下，所述环形天线馈源相比于其他类型的天线馈源，例如，l型天线馈源，可以更容易实现或制造。
32.根据第三方面提供的所述天线阵列的第三种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述第二部分基本接近所述孔径。因此，所述天线馈源在所述3d空腔槽缝内激励te10模式，实现垂直极化。
33.根据第三方面提供的所述天线阵列的第四种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述孔径的长度为λ1/2，其中，λ1表示与所述天线的第一谐振频率f1对应的波长。
34.根据第三方面提供的所述天线阵列的第五种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述天线馈源激励te10模式并沿着所述第一方向在所述天线的第一谐振频率f1下生成e
‑
field，以实现所述天线的垂直极化。
35.根据第三方面提供的所述天线阵列的第六种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述孔径的宽度为w，所述w基本小于λ1/10。因此，所述天线可以在较薄的垂直尺寸上实现，并且在端射/侧射覆盖下实现较强的垂直极化。
36.根据第三方面提供的所述天线阵列的第七种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述天线馈源与所述孔径一端的距离为λ2/4，其中，λ2表示与所述天线的第二谐振频率f2对应的波长。因此，所述天线的带宽可以通过配置所述天线馈源相对于所述孔径一端的距离来配置。
37.根据第三方面提供的所述天线阵列的第八种实现方式或第三方面上述任一实现方式中，所述两个地板由印制电路板(printed circuit board，pcb)的第一层和第二层组成，所述天线馈源由所述pcb的第三层或更多层以及所述pcb的一个或多个过孔组成。因此，所述天线可以通过pcb实现。
38.根据第三方面提供的所述天线阵列的第九种实现方式或第三方面上述任一实现方式，所述天线沿着所述第一方向有垂直极化，所述第一方向是所述pcb的厚度方向。因此，所述天线可以通过具有较薄垂直尺寸的pcb实现。
39.本说明书主题的一个或多个实现方式的细节在附图和下面的描述中阐明。通过所述说明及附图以及权利要求书，本主题的其它特征、方面及优点将显而易见。
附图说明
40.图1a和1b为一种实现方式提供的示意图，示出了通过折叠地板配置缝隙天线的示例性过程；
41.图2为一种实现方式提供的一种示意图，示出了配置三维(three
‑
dimensional，3d)空腔槽缝的示例性过程；
42.图3为一种实现方式提供的一种示意图，示出了一种示例性宽带垂直极化(vertical polarized，v
‑
pol)天线的各部分；
43.图4为一种实现方式提供的一种示意图，示出了一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例
性回波损耗；
44.图5为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te10模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性电场(electric field，e
‑
field)；
45.图6a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te20模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性e
‑
field；
46.图6b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te20模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性磁场(magnetic field，h
‑
field)；
47.图6c为一种实现方式提供的一种示意图，示出了具有方向相对而大约相等电场的示例性的典型平衡te20模式；
48.图7a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te10模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性e
‑
field；
49.图7b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了不平衡te20模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性e
‑
field；
50.图7c为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te10模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性h
‑
field；
51.图7d为一种实现方式提供的一种示意图，示出了不平衡te20模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线的示例性h
‑
field；
52.图8a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了另一种示例性3d缝隙天线的各部分；
53.图8b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了另一种示例性3d缝隙天线的示例性回波损耗；
54.图9a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了又一种示例性3d缝隙天线的各部分；
55.图9b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了又一种示例性3d缝隙天线的示例性回波损耗；
56.图10a和10b为一种实现方式提供的示意图，示出了一种示例性宽带v
‑
pol天线300的增益图；
57.图11a和11b为一种实现方式提供的示意图，分别示出了在e面和h面示例性宽带v
‑
pol天线在第一谐振频率下的增益和角度图；
58.图12a和12b为一种实现方式提供的示意图，分别示出了在e面和h面示例性宽带v
‑
pol天线在第二谐振频率下的增益和角度图；
59.图13为一种实现方式提供的一种示意图，示出了一种示例性宽带v
‑
pol天线阵列的示例性阵列增益。
60.各个附图中的相似参考数字和命名表示相似的元件。
具体实施方式
61.以下详细描述了一种宽带垂直极化(vertical polarized，v
‑
pol)端射天线，使本领域内专业人员可以在一个或多个特定实现方式的上下文中实现和使用所公开的主题。
62.本领域内普通技术人员可以对所公开的实现方式进行各种修改、更改和排列，这
种修改、更改和排列对于本领域内普通技术人员来说是显而易见的，并且所定义的一般原则可以应用于其他实现方式和应用而不脱离本发明的范围。在某些情况下，可以省略为获得对所述主题的理解而不必要的细节，以避免将一个或多个所述实现方式与不必要的细节混淆，因为此类细节属于本领域普通技术人员的技术范围内。本发明的目的不限于所描述或图示的实现方式，而是赋予与所描述的原则和特征一致的最广泛的范围。
63.在无线通信系统中，尤其是在运行在高频段(例如，5g系统中的毫米波频段)上的5g系统中，通过空口进行传播的过程中，高度信号衰减会限制无线链路预算。因此需要智能设计的用于多阵列天线的波束赋形算法，用以提高多入多出(multiple input and multiple output，mimo)系统中的空分复用增益，尤其是毫米波移动终端处于不可预测方向的信道条件下时。例如，波束极化可以动态适应现实的信道环境，从而使效率增加或最大化。在一些实现方式中，需要两种单独的线性极化(水平和垂直)，从而使基站相控阵和移动终端相控阵均提高视距(line
‑
of
‑
sight，los)和非视距(non
‑
line
‑
of
‑
sight，nlos)条件下的mimo分集系统中的容量。
64.具有电尺寸小的垂直剖面的线性极化天线振子实现起来复杂。随着消费终端的尺寸不断变小，天线需要设计成小尺寸。再者，对于偶极子天线，天线尺寸取决于工作频率。因此，在运行在毫米波频段的5g系统中减小天线尺寸更不容易。
65.在一些实现方式中，水平极化可通过典型的平面偶极子或八木天线实现。如果仅将水平偶极子旋转90度至垂直方向，原来半波尺寸的水平偶极子则电尺寸不够小。另外，当极化天线振子在相同的或相近的空间内并存时，对线性度和极化隔离度的干扰也需要谨慎考虑和解决。
66.本发明提供一种天线系统，以解决上述问题。所述天线系统可以支持具有电尺寸小的垂直剖面的端射覆盖下的垂直极化，以用于毫米波通信。所述天线系统可以支持垂直尺寸小的端射/侧射覆盖下的双极化。所述天线系统能够在紧凑型移动设备内实现毫米波天线，例如，为了提升5g移动设备的mimo分集系统的容量。
67.图1a和1b为一种实现方式提供的示意图，示出了通过折叠地板(ground plane)配置缝隙天线的示例性过程100。图1a示出了带有槽缝孔径150的地板110。所述地板110可以是导电材料。例如，所述地板110可以是平面金属板。所述槽缝孔径150长度为l＝λ/2，宽度为w，其中，λ表示与所述缝隙天线的第一谐振频率对应的波长。所述槽缝孔径150有两条纵向边缘101和103。
68.在一些实现方式中，为了实现尺寸小的垂直剖面(例如，小于λ0/10，其中，λ0表示对应天线的第一谐振频率对应的波长)，所述地板110可以沿着两条折线102和104进行折叠。所述两条折线102和104分别和所述槽缝孔径150的两条纵向边缘101和103在同一条线上或是沿着所述槽缝孔径150的两条纵向边缘101和103。通过折叠，所述地板110的两侧112和114可以形成两个相对的地板，例如，形成如图2中所示u
‑
型结构215的u
‑
型。
69.图2为一种实现方式提供的一种示意图，示出了配置三维(three
‑
dimensional，3d)空腔槽缝210的示例性过程200。如图2所示，所述3d空腔槽缝210可以通过折叠包括带有槽缝孔径250的地板220的平面缝隙天线205来配置。所述槽缝孔径250在水平方向上长度为λ/2，在垂直方向上宽度为w。所述地板220和所述槽缝孔径250可以分别是，例如，图1中所示的地板110和槽缝孔径150。
70.所述地板220可以沿着所述槽缝孔径250的两条纵向边缘折叠，形成u
‑
型结构215，例如，以与图1所述类似的方式折叠。因此，所述u
‑
型结构215有基本平行的两个地板，例如222和224，其中，“基本平行”包括平行或功能上等同于平行，只要功能性(例如，结构功能性或电功能性)能够保留。例如，如果所述两个地板222和224的相对角度小于1或2度，所述两个地板222和224视为彼此基本平行。
71.背腔255可以增加到所述u
‑
型结构215上，形成上述带有所述槽缝孔径250的3d空腔槽缝210。因此，如图2所示，所述3d空腔槽缝210长度为l＝λ/2，宽度为w，深度为d。所述槽缝孔径250在所述u
‑
型结构215的厚度方向上(即图2中由w表示的所述槽缝孔径250的宽度或垂直尺寸)进行辐射。
72.如图2所示，所述3d空腔槽缝210为盒形。所述3d空腔槽缝210可以是长方体，立方体，或其他有六侧或面202、204、232、234、242和244的形状。在一些实现方式中，所述六侧202、204、232、234、242和244中每一侧基本是矩形。在一些实现方式中，所述槽缝孔径250形成于或位于所述3d空腔槽缝210的前沿或外侧244(如图2所示，向外面向看图者)，而其他五侧202、204、232、234、242均以导电材料制成。
73.在所述六侧中，顶侧202和底侧204分别与所述地板222和224基本平行或在同一平面。例如，所述顶侧202和底侧204可以是两个分别由所述地板222和224的部分形成的导电平面。所述顶侧202和底侧204基本平行，并且间隔距离为w，即为所述槽缝孔径250的宽度。如图2所示，所述侧面202和204中的每一个侧面是矩形，尺寸为l
×
d，其中，d为上述3d空腔槽缝210的深度。
74.所述3d空腔槽缝210还有两个边侧232和234。所述边侧232和234可以是用与上述地板222和224相同或不同材料制成的两个导电平面。所述边侧232和234基本平行，并且间隔距离为l，即为所述槽缝孔径250的长度。如图2所示，所述边侧232和234中的每一个侧面是矩形，尺寸为d
×
w，其中，d为上述3d空腔槽缝210的深度。
75.所述3d空腔槽缝210还有内侧或后侧242和外侧或前侧244。所述内侧232可以是用与上述地板222和224相同或不同材料制成的导电平面。所述外侧232由上述槽缝孔径250组成。所述内侧242和外侧244基本平行，并且间隔距离为d，即为所述3d空腔槽缝210的深度。如图2所示，所述内侧242和外侧244中的每一个侧面是矩形，尺寸为l
×
w，其中，w为上述3d空腔槽缝210的宽度。
76.在一些实现方式中，印制电路板(printed circuit board，pcb)可以用于利用pcb的多层和过孔结构形成3d空腔槽缝210。例如，上述3d空腔槽缝210的两个地板222和224，还有所述3d空腔槽缝210的顶侧和底侧202和204都可以通过pcb的两层配置。上述边侧232和234以及内侧242可以通过所述pcb的基片集成波导(substrate integrated waveguide，siw)过孔(短路墙)配置。所述pcb两层之间的空间和相应的过孔可以定义上述槽缝孔径250。
77.在一些实现方式中，所述3d空腔槽缝210自身可以用作如图2箭头所示的具有垂直极化的空腔缝隙天线(以沿着pcb厚度方向为例)。然而，这样一个3d空腔缝隙天线的带宽是受限的。例如，所述3d空腔缝隙天线只支持将近7％的带宽。而对于在超过b257(26.5至29.5ghz)频段上进行的5g通信来说，天线需要支持至少12％的带宽。
78.为了支持5g宽带通信，可以基于上述3d空腔槽缝210的结构配置一种宽带垂直极
化(vertical polarized，v
‑
pol)天线。在一些实现方式中，所述3d空腔槽缝210的深度和长度均会影响所述宽带v
‑
pol天线的谐振频率。
79.图3为一种实现方式提供的一种示意图，示出了一种示例性宽带垂直极化(vertical polarized，v
‑
pol)天线300的各部分。所述示例性宽带v
‑
pol天线300包括在第一方向(例如，图3中由h表示的垂直或高度方向)间隔开的两个地板312和314；位于两个地板312和314之间的3d空腔槽缝310；在所述3d空腔槽缝310内的天线馈源320。所述两个地板312和314可以是图2所述的两个地板222和224的示例。例如，所述两个地板312和314可以通过折叠平面金属板形成。所述3d空腔槽缝310可以是图2所述的3d空腔槽缝210的示例。
80.所述3d空腔槽缝310长度为l＝λ1/2，宽度或高度为h，深度为d。例如，所述3d空腔槽缝310可以是长方体，并由分别对应上述3d空腔槽缝210的六侧202、204、232、234、242和244的六侧或面302、304、332、334、342和344定义。所述3d空腔槽缝310包括在外侧344上的槽缝孔径350，而其他五侧由导电材料制成。所述槽缝孔径350可以是长度为l＝λ1/2，宽度或高度为h的垂直槽缝孔径。
81.在所述六侧中，顶侧302和底侧304分别与所述地板312和314基本平行或在同一平面。例如，所述顶侧302和底侧304可以是两个分别由所述地板312和314的部分形成的导电平面。所述顶侧302和底侧304基本平行，并且间隔距离为h，即为所述槽缝孔径350的宽度或垂直高度。在一些实现方式中，所述槽缝孔径350(和上述3d空腔槽缝310)的宽度或高度h配置为小于1/10λ0，以实现上述宽带v
‑
pol天线300的小尺寸垂直剖面。如图3所示，所述侧面302和304中的每一个侧面尺寸为l
×
d，其中，l为所述3d空腔槽缝310的长度，d为所述3d空腔槽缝310的深度。
82.所述3d空腔槽缝310还有两个边侧332和334。所述边侧332和334可以是用与上述地板312和314相同或不同材料制成的两个导电平面。所述边侧332和334基本平行，并且间隔距离为l，即为所述槽缝孔径350的长度。如图3所示，所述边侧333和334中的每一个侧面尺寸为d
×
h，其中，d为上述3d空腔槽缝310的深度。
83.所述3d空腔槽缝310还有内侧342和外侧344。所述内侧342可以是用与上述地板312和314相同或不同材料制成的导电平面。所述外侧344由上述槽缝孔径350组成。所述内侧342和外侧344基本平行，并且间隔距离为d，即为所述3d空腔槽缝310的深度。如图3所示，所述内侧342和外侧344中的每一个侧面尺寸为l
×
h，其中，h为上述3d空腔槽缝310的高度。
84.所述示例性宽带v
‑
pol天线300包括所述用于在所述3d空腔槽缝310内激励所述3d空腔槽缝310的天线馈源320(例如，馈线)。所述天线馈源320用于激励te10模式并沿着所述第一方向在所述示例性宽带v
‑
pol天线300的第一谐振频率f1下生成电场(electric field，e
‑
field)，以实现所述示例性宽带v
‑
pol天线300的垂直极化。
85.所述天线馈源320短路到所述3d空腔槽缝310，因此，所述天线馈源320和所述3d空腔槽缝310形成一个闭环，能够生成可在所述3d空腔槽缝310内激励不平衡te20模式的所述闭环周围的磁场。
86.在一些实现方式中，所述天线馈源320可以是环形，包括沿着所述3d空腔槽缝310的水平或深度方向的水平部分322，以及沿着所述3d空腔槽缝310的垂直或高度方向的两个垂直部分324和326。在一些实现方式中，所述水平部分322与上述地板312和314基本平行，而所述垂直部分324和所述地板312和314基本垂直，其中，“基本垂直”包括垂直或功能上等
同于垂直，只要功能性(例如，结构功能性或电功能性)能够保留。例如，如果所述垂直部分324与所述两个地板312和314的相对角度为88至92度，所述垂直部分324与所述两个地板312和314视为基本垂直。
87.如图3所示，所述天线馈源320的水平部分322短路到所述3d空腔槽缝310的一侧(例如，所述3d空腔槽缝310的内侧342)。在一些实现方式中，所述天线馈源320的水平部分322连接到所述3d空腔槽缝310的内侧342，并向外延伸到上述外侧344且和上述槽缝孔径350尽可能接近。所述水平部分322的尺寸为l1×
d1，其中，l1<l，d1≤d。在一些实现方式中，l1基本小于l(例如，小于l的1/5或1/10)，d1基本等于d，使得所述水平部分322延伸至基本接近所述外侧344上的所述槽缝孔径350，其中，“基本等于”包括等于，或稍微大于或小于(例如，在5％或10％的可接受范围内)，只要功能性能够保留；“基本接近”包括距离很短或可忽略不计(例如，所述距离小于1毫米或甚至0.1毫米)，只要功能性能够保留。
88.在上述两个垂直部分324和326之间，所述垂直部分324在上述外侧344上离所述槽缝孔径350更近，而所述垂直部分326更接近上述外侧342。在一些实现方式中，所述两个垂直部分324和326彼此基本平行。所述两个垂直部分324和326中每一个垂直部分的一端短路到所述天线馈源320的水平部分322，且所述两个垂直部分324和326每一个垂直部分的另一端短路到所述3d空腔槽缝310的一侧(例如，所述3d空腔槽缝310的顶侧302或底侧304)。
89.例如，在一些实现方式中，所述垂直部分324的一端从所述水平部分322位于或靠近更接近所述外侧344的外端延伸或连接到所述水平部分322；所述垂直部分326的一端从所述水平部分322位于或靠近更接近所述内侧342的内端延伸或连接到所述水平部分322。如图3所示，所述垂直部分324的另一端和垂直部分324的另一端均短路到所述3d空腔槽缝310的底侧304。在一些实现方式中，所述垂直部分324的另一端和垂直部分324的另一端均可以短路到所述3d空腔槽缝310的顶侧302。换言之，虽然图3示出的是所述垂直部分324和326从所述水平部分322向下沿着高度方向朝底侧304延伸，在另一些实现方式中，所述垂直部分324和326可以从所述水平部分322向上沿着高度方向朝顶侧302延伸。
90.在一些实现方式中，所述垂直部分324和326可以有相同或不同的形状和尺寸。例如，所述垂直部分324尺寸可以为h2×
l2，其中，h2≤h，l2≤l1。所述垂直部分326尺寸可以为h3×
l3，其中，h3≤h，l3≤l1。在一些实现方式中，l2和l3均基本等于l1，h2和h3基本相等。h2和h3取决于所述水平部分322与所述3d空腔槽缝310的顶侧302或底侧304的相对位置。例如，如果所述水平部分322与所述顶侧304的间隔距离或高度为h1，则h2＝h3＝h
–
h1。
91.在一些实现方式中，上述天线馈源320可以通过带有所述位于或尽可能接近所述3d空腔槽缝310的槽缝孔径350的垂直部分324的同轴馈源或带状线馈源进行配置，并短路到所述3d空腔槽缝310的一侧(例如，顶侧302或底侧304)，以实现强垂直极化。例如，在一些实现方式中，所述垂直部分324和326可以通过沿着所述3d空腔槽缝310的高度方向朝上或朝下弯曲或折叠所述天线馈源320来构造。在一些实现方式中，所述天线馈源320可以是嵌入到所述3d空腔槽缝310的顶侧302或底侧304(在一些实现方式中，也可以说是折叠的地板312和314)之间的50ohm的cpw线，并短路到所述底侧304。
92.在一些实现方式中，所述天线馈源320可以通过pcb的一层或多层进行配置，以形成上述水平部分322和所述pcb的一个或多个过孔，进一步形成上述垂直部分324和326。在一些实现方式中，所述天线馈源320可以通过另外的方式进行配置。例如，所述天线馈源320
可以配置为l型，包括所述水平部分322和所述垂直部分324，但不包括所述垂直部分326，其中，所述水平部分322和所述垂直部分324短路到上述3d空腔槽缝310。由此，所述天线馈源320和所述3d空腔槽缝310形成一个闭环，能够生成可在所述3d空腔槽缝310内激励不平衡te20模式的所述闭环周围的磁场。作为示例，在一种l
‑
型配置中，所述天线馈源320可以将所述水平部分322短路到所述3d空腔槽缝310的内侧342，将所述垂直部分324短路到所述3d空腔槽缝310的底侧304。由此，所述天线馈源320和所述3d空腔槽缝310形成所述闭环。
93.在一些实现方式中，所述天线馈源320将所述3d空腔槽缝310的中心激励给所述3d空腔槽缝310。因此，所述天线馈源320可以被称作离焦天线馈伺。在一些实现方式中，可以对所述天线馈源320相对于所述3d空腔槽缝310的边侧332或334的位置进行配置，例如，以匹配阻抗，实现期望的回波损耗或增益图，或实现其他目的。如图3所示，所述天线馈源320与所述3d空腔槽缝310的边侧334距离为λ2/4，其中，λ2表示与所述示例性宽带v
‑
pol天线300的第二谐振频率f2对应的波长。在一些实现方式中，所述天线馈源320可以置于其他位置，以激励所述3d空腔槽缝310。
94.图4为一种实现方式提供的一种示意图，示出了一种示例性宽带v
‑
pol天线(例如，上述示例性宽带v
‑
pol天线300)的示例性回波损耗400。所述示例性回波损耗400可以是所述示例性宽带v
‑
pol天线300的示例性模式分析结果。如图4所示，所述示例性宽带v
‑
pol天线300在26.3ghz和29.9ghz的频率下的回波损耗(或s11所表示的反射系数)均大约为
–
10db。因此，所述示例性宽带v
‑
pol天线300具有大带宽，并且可以支持5g系统的26.5ghz至29.5ghz频段。
95.图5为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te10模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线(例如，上述示例性宽带v
‑
pol天线300)的示例性电场(electric field，e
‑
field)500。在这一示例中，所述e
‑
field500在第一谐振频率或辐射频率f1＝26.5ghz下被测量。如图5所示，上述天线馈源320的垂直部分324和326激励所述te10模式。因此，如箭头510所记，所得到的e
‑
field500垂直，且在各处沿着上述槽缝孔径350的高度或宽度方向(也是上述3d空腔槽缝310的厚度或高度方向)排列成行，以实现所述示例性宽带v
‑
pol天线300的垂直极化。
96.图6a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te20模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线(例如，上述示例性宽带v
‑
pol天线300)的示例性e
‑
field600。在这一示例中，所述e
‑
field600在为第二谐振频率或辐射频率f2＝29.4ghz下被测量。图6b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te20模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线(例如，上述示例性宽带v
‑
pol天线300)的示例性磁场(magnetic field，e
‑
field)650。在这一示例中，所述h
‑
field在29.4ghz的频率下被测量。
97.如图6b所示，上述天线馈源320的水平部分322短路到上述3d空腔槽缝310的内侧342，所述天线馈源320的垂直部分324和326短路到所述3d空腔槽缝310的底侧304，形成环形馈电结构。如图6a所示，所述环形馈电结构相当于一个围绕该环形馈电结构生成的可在所述3d空腔槽缝310内激励不平衡te20模式的h
‑
field626的磁偶极子。
98.相比于如图6c所示的具有方向相对而大约相等的e
‑
field602和604的典型平衡te20模式，在如图6a所示的上述不平衡te20模式中，在所述天线馈源320所在一端具有较强的e
‑
field620，在另一端具有较弱的e
‑
field610。所述较强的e
‑
field620和所述较弱的e
‑
field610均是垂直的，但方向不同。由于不平衡，所述较强的e
‑
field620主要作用在辐射上，并增强端射覆盖下的垂直极化。如下述图11a和11b以及图12a和12b所示，其辐射图中仍然有一个具有良好线性的主波束。
99.图7a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了te10模式中一种示例性宽带v
‑
pol天线(例如，上述示例性宽带v
‑
pol天线300)的示例性e
‑
field700。在这一示例中，所述e
‑
field500在第一谐振频率或辐射频率f1＝26.5ghz下被测量。图7b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了上述不平衡te20模式中示例性宽带v
‑
pol天线300的示例性e
‑
field730。在这一示例中，所述e
‑
field在第二谐振频率或辐射频率f2＝29.5ghz下被测量。
100.图7c为一种实现方式提供的一种示意图，示出了上述te10模式中示例性宽带v
‑
pol天线300的示例性h
‑
field760。在这一示例中，所述e
‑
field500在第一谐振频率或辐射频率f1＝26.5ghz下被测量。图7d为一种实现方式提供的一种示意图，示出了上述不平衡te20模式中示例性宽带v
‑
pol天线300的示例性h
‑
field790。在这一示例中，所述e
‑
field在第二谐振频率或辐射频率f2＝29.5ghz下被测量。
101.图8a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了另一种示例性3d缝隙天线800的各部分。所述示例性3d缝隙天线800包括：两个地板812和814；在所述地板812和814之间形成的3d空腔槽缝810；在所述3d空腔槽缝810内的天线馈源820。所述3d空腔槽缝810可以具有与上述示例性宽带v
‑
pol天线300的3d空腔槽缝310相同的结构。所述天线馈源820是短路到所述地板812和814的探测器馈源。所述天线馈源820可以偏移，且与所述3d空腔槽缝810的边侧834的相对距离为feed_x。然而，不同于会形成可激励不平衡te20模式的环形馈电结构(例如，通过所述l型天线馈源320)的示例性宽带v
‑
pol天线300的天线馈源320，所述探测器天线馈源820不会生成第二谐振频率以实现所述示例性3d缝隙天线800的大带宽。
102.图8b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了另一种示例性3d缝隙天线800的示例性回波损耗850。所述示例性回波损耗850表示：即使偏移距离feed_x不同，所述短路的探测器天线馈源820不会生成所述第二谐振频率。相应地，所述示例性3d缝隙天线800不会有大带宽以支持5g系统通过26.5ghz至29.5ghz频段进行宽带通信。
103.图9a为一种实现方式提供的一种示意图，示出了又一种示例性3d缝隙天线900的各部分。所述示例性3d缝隙天线900包括：两个地板912和914；在所述地板912和914之间形成的3d空腔槽缝910；在所述3d空腔槽缝910内的天线馈源920。所述3d空腔槽缝910可以具有与上述示例性宽带v
‑
pol天线300的3d空腔槽缝310相同的结构。所述天线馈源920是开端式l
‑
型探测器馈源，既不短路或连接到所述地板912和914中任何一个，也不短路或连接到到所述3d空腔槽缝910的内侧942。所述天线馈源920可以偏移，且与所述3d空腔槽缝910的边侧934的相对距离为feed_x。然而，不同于由于两端分别短路到或连接到所述3d空腔槽缝310的内侧342和底侧304(也可以是上述地板312和314)而属于闭端式天线馈源的示例性宽带v
‑
pol天线300的天线馈源320，所述开端式l
‑
型探测器天线馈源920不会生成第二谐振频率以实现所述示例性3d缝隙天线900的大带宽。
104.图9b为一种实现方式提供的一种示意图，示出了又一种示例性3d缝隙天线900的示例性回波损耗950。所述示例性回波损耗950表示：即使偏移距离feed_x不同，所述开端式l
‑
型探测器天线馈源920不会生成所述第二谐振频率。相应地，所述示例性3d缝隙天线900不会有大带宽以支持5g系统通过26.5ghz至29.5ghz频段进行宽带通信。
array，现场可编程门阵列)或asic(application
‑
specific integrated circuit，专用集成电路)。在一些实现方式中，所述数据处理装置或专用逻辑电路(或所述数据处理装置和专用逻辑电路的组合)可以是基于硬件或软件的(或基于硬件和软件的组合的)。所述装置可以选择性地包括为计算机程序创造执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或执行环境的组合的代码。本发明考虑使用具有或不具有传统操作系统如linux、unix、windows、mac os、android、ios或任何其他合适的传统操作系统的数据处理装置。
112.计算机程序，也可以称为或描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码，可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或直译语言、声明性语言或程序语言，并且可以以任何形式进行部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或其它适合在计算环境中使用的单元进行部署。计算机程序可以但不需要对应文件系统中的文件。程序可存储在包括其它程序或数据的文件的一部分中，例如，存储在标记语言文档中、专用于相关程序的单个文件中或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)的一个或多个脚本中。计算机程序可以部署在一台计算机中执行，或部署在位于一个站点或分布于多个站点并通过通信网络互连的多台计算机中执行。虽然各个图中的程序的各部分示出为通过各种对象、方法或其他过程实现各种特征和功能的独立模块，所述程序也可以包括多个子模块，三方服务、部件、库等，视情况而定。相反地，所述各个部件的特征和功能可以结合成单个的模块，视情况而定。用于计算性确定的阈值可以是静态、动态或同时静态和动态确定的。
113.本文所描述的各种方法、过程或逻辑流可以由一个或多个可编程计算机执行，所述一个或多个可编程计算机执行一个或多个计算机程序，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。所述方法、过程或逻辑流也可以被专用逻辑电路执行，装置也可以被实现为专用逻辑电路，例如，cpu、fpga或asic。
114.适合执行计算机程序的计算机可以基于通用和/或专用微处理器，以及其他任何类型的cpu。通常，cpu从只读存储器(read
‑
only memory，rom)和/或随机存取存储器(random access memory，ram)接收指令和数据。计算机元件包括：cpu，以运行或执行指令；一个或多个内存设备，以储存指令和数据。通常，计算机还包括一个或多个用于储存数据的大容量存储设备，例如，磁盘、磁光盘或光盘；或计算机恰当地耦合以从所述一个或多个大容量存储设备接收数据和/或转移数据到所述一个或多个大容量存储设备。然而，计算机不需要这样的设备。另外，计算机可以嵌入到另一个设备中，例如，移动手机、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、移动音视频播放器、游戏台、全球定位系统(global positioning system，gps)接收器，或便携存储设备如通用串行总线(universal serial bus，usb)闪存盘，等等。
115.适合储存计算机程序指令和数据的计算机可读介质(瞬时性或非瞬时性，视情况而定)包括各种形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，例如，包括半导体存储器设备，例如可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read
‑
only memory，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read
‑
only memory，eeprom)和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘或磁光盘；和cd
‑
rom、dvd+/
–
r、dvd
‑
ram和dvd
‑
rom盘。所述存储器可以储存各种对象或数据，包括缓存、类、框架、应用、备份数
据、功能、网页、网页模板、数据库表格、储存动态信息的存储库和任何其他适当信息，包括任何参数、变量、算法、指令、规则、约束或其引用。此外，所述存储器可以包括任何其他合适的数据，例如，日志、策略、安全或访问数据、报告文件以及其它数据。处理器和存储器可以由专用逻辑电路进行补充或并入到专用逻辑电路中。
116.为了提供与用户的互动，本文中描述的主题的实现方式可以在计算机上实现，所述计算机具有向用户显示信息的显示设备，例如，crt(cathode ray tube，阴极射线管)、lcd(liquid crystal display，液晶显示屏)、led(light emitting diode，发光二极管)，或等离子监控，以及所述用户可以向计算机提供用于输入的键盘和指向设备，例如鼠标、轨迹球或轨迹板。还可以使用触摸屏向所述计算机提供输入，例如，触摸屏可以是具有压力灵敏度的平板电脑表面、使用电容式或电感应式的多点触控屏，或其他类型的触摸屏。其他类型的设备也可以用于提供与用户的互动。例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈，或触觉反馈；来自用户的输入可以以任何形式接收，包括声音、语言或触觉输入。另外，计算机可以通过发送文件到用户使用的设备或从该设备接收文件来与用户互动，例如，通过在用户的客户端设备上发送网页到网页浏览器以响应接收自网页浏览器的请求。
[0117]“图形用户界面(graphical user interface)”或“gui”可以一个或多个使用，以描述一个或多个图形用户界面以及特定图形用户界面的每个显示器。因此，gui可以表示任何图形用户界面，包括但不限于用于处理信息和高效向用户显示信息结果的网页浏览器、触摸屏，或命令行界面(command line interface，cli)。通常，gui可以包括多个用户界面(user interface，ui)元件，例如，相互作用场、下拉列表、按键，所述多个用户界面元件部分或全部关联到网页浏览器。上述以及其他ui元件可以关系到或表示所述网页浏览器的功能。
[0118]
本文中所描述的主题的实现方式可以在包括后端部件的计算系统如数据服务器中实现，或在包括中间件部件的计算系统如应用服务器中实现，或在包括前端部件的计算系统如具有图形用户界面或用户借以与本文中所描述的主题的实现方式互动的网页浏览器的客户端计算机中实现，或在包括一个或多个所述后端、中间件、前端部件的任何组合的计算系统中实现。所述系统的这些部件可以以任何有线或无线数字数据通信(或数据通信的组合)的形式或介质互相连接，例如通信网络。所述通信网络的例子包括局域网(local area network，lan)、无线接入网(radio access network，ran)、城域网(metropolitan area network，man)、广域网(wide area network，wan)、全球微波接入互操作性(worldwide interoperability for microwave access，wimax)、无线局域网(wireless local area network，wlan)，例如使用802.11a/b/g/n或802.20(或802.11x和802.20的组合，或与本发明一致其他协议)、互联网的全部或部分，或一个或多个位置上的任何其他通信系统或系统(或通信网络的组合)。例如，所述网络可以和网络协议(internet protocol，ip)包、帧中继帧、异步传输模式(asynchronous transfer mode，atm)小区、声音、视频、数据或其他网络地址之间的合适的信息(或通信类型的组合)进行通信。
[0119]
所述计算系统可以包括客户端和服务器。通常，客户端和服务器彼此远隔，典型地通过通信网络互动。客户端和服务器之间的关系是由于各自计算机上运行的计算机程序以及彼此之间具有客户端
‑
服务器关系而产生的。
[0120]
虽然本文包含许多具体的实现方式细节，但不应该将其视为对本发明范围或权利要求的范围构成限制，而是针对特定发明的特定实现方式的特征的描述。在单独实现方式的上下文中，本文所描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合实施。反之，在单个实现方式的上下文中描述的各特征也可以单独在多种实现方式中或在任何合适的子组合中实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合来实现，甚至最初要求保护，但是在某些情况下，可从要求保护的组合中去除该组合中的一个或多个特征，且所要求保护的组合可针对子组合或子组合的变型。
[0121]
本主题的特定实现方式已做描述。其他实现方式、对上述实现方式的更改、排列包含于下文中权利要求的范围内，本领域技术人员可以清楚了解。虽然各种操作在附图或权利要求中以特定顺序描述，不应将此理解为所述操作需要按所示特定顺序或连续顺序来执行，或全部所示操作均要执行(有些操作可以视为可选)以达到期望的结果。在有些情况下，多任务或并行处理(或多任务和并行处理组合)可以有优势，以此执行视为适宜。
[0122]
另外，上文所述的实现方式中的各种系统模块和部件的分隔或集成不应理解为需要在全部实现方式中进行所述分隔或集成，也不应理解为所述程序部件和系统通常可以在单个软件产品中集成或打包到多个软件产品中。
[0123]
相应地，上文所述的示例性实现方式不定义或限制本发明。可能有其他变更、替换、更改且不脱离本发明的精神和范围。
[0124]
另外，任何被要求保护的实现方式被视为适用于：至少一种计算机实现的方法；储存计算机可读指令的非瞬时性计算机可读介质，用于执行所述计算机实现的方法；计算机系统，包括计算机存储器，所述计算机存储器可互操作地与用于执行所述计算机实现的方法或存储在所述非瞬时性计算机可读介质中的所述指令的硬件处理器耦合。