一种介质谐振器天线及通信设备

文档序号:1848790 发布日期:2021-11-16 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 一种介质谐振器天线及通信设备 (Dielectric resonator antenna and communication equipment ) 是由 赵伟 侯张聚 唐小兰 戴令亮 谢昱乾 于 2021-06-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种介质谐振器天线及通信设备,通过将介质谐振块的第一介质谐振部设置在介质层上,在第二介质部上设置有缺陷部,通过设置缺陷部使得介质谐振的总体积降低,而在保持天线辐射能量相对不变的情况下,降低介质谐振块的总体积,能够降低介质谐振器天线的Q值,从而实现降低介质谐振器天线的Q值使介质谐振器天线的带宽增加进而达到覆盖多频段的效果。(The invention discloses a dielectric resonator antenna and communication equipment, wherein a first dielectric resonance part of a dielectric resonance block is arranged on a dielectric layer, a defect part is arranged on a second dielectric part, the total volume of dielectric resonance is reduced by arranging the defect part, and the total volume of the dielectric resonance block is reduced under the condition of keeping the radiation energy of an antenna relatively unchanged, so that the Q value of the dielectric resonator antenna can be reduced, and the Q value of the dielectric resonator antenna is reduced, so that the bandwidth of the dielectric resonator antenna is increased, and the effect of covering multiple frequency bands is achieved.)

一种介质谐振器天线及通信设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域,特别是涉及一种介质谐振器天线及通信设备。

背景技术

随着5G技术的发展,对天线的性能要求也越来越高。特别是对于5G多频段覆盖的问题。目前,5G毫米波的频段包括n257(26.5-29.5GHz)、n258(24.25-27.25GHz)、n260(37-40GHz)以及n261(27.5-28.35GHz)。针对5G多频段的覆盖问题,通常采用基于微带贴片天线的设计方案。但微带贴片天线的设计具有需要复杂的介质基板层叠结构和非一体式的双频实现方式等缺点,因此不易实现宽频或多频天线的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:提供一种介质谐振器天线,使天线能够覆盖多个频段。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:

一种介质谐振器天线,包括介质谐振块和介质层;

所述介质谐振块包括第一介质谐振部及第二介质谐振部;

所述第一介质谐振部设置在所述介质层上;

所述第二介质部上设置有缺陷部。

为了解决上述技术问题,本发明采用的另一技术方案为:

一种通信设备,包括上述的一种介质谐振器天线。

本发明的有益效果在于:通过将介质谐振块的第一介质谐振部设置在介质层上,在第二介质部上设置有缺陷部,通过设置缺陷部使得介质谐振的总体积降低,而在保持天线辐射能量相对不变的情况下,降低介质谐振块的总体积,能够降低介质谐振器天线的Q值,从而实现降低介质谐振器天线的Q值使介质谐振器天线的带宽增加进而达到覆盖多频段的效果。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种介质谐振器天线的结构示意图;

图2为本发明实施例中的一种介质谐振器天线的介质谐振块的结构示意图俯视图;

图3为本发明实施例中的一种介质谐振器天线的另一介质谐振块结构示意图俯视图;

图4为本发明实施例中的一种介质谐振器天线的另一介质谐振块结构示意图俯视图;

图5为本发明实施例中的一种介质谐振器天线的另一介质谐振块结构示意图俯视图;

图6为与图5中对应的结构示意图正视图;

图7为本发明实施例中的一种介质谐振器天线的S参数仿真结果图;

标号说明:

1、介质谐振块;11、第一介质谐振部;12、第二介质谐振部;2、介质层;3、天线地板;4、通孔;5、凹槽;6、馈电贴片;7、馈电线。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1,一种介质谐振器天线,包括介质谐振块和介质层;

所述介质谐振块包括第一介质谐振部及第二介质谐振部;

所述第一介质谐振部设置在所述介质层上;

所述第二介质谐振部设置在所述第一介质谐振部远离所述介质层的一侧上;

所述第二介质部上设置有缺陷部。

从上述描述可知,本发明的有益效果在于:通过将介质谐振块的第一介质谐振部设置在介质层上,在第二介质部上设置有缺陷部,通过设置缺陷部使得介质谐振的总体积降低,而在保持天线辐射能量相对不变的情况下,降低介质谐振块的总体积,能够降低介质谐振器天线的Q值,从而实现降低介质谐振器天线的Q值使介质谐振器天线的带宽增加进而达到覆盖多频段的效果。

进一步地,所述第二介质谐振部中心与所述第一介质谐振部中心的连线垂直于所述介质层;

所述第二介质谐振部在所述介质层上的投影覆盖所述第一介质谐振部在所述介质层上的投影。

由上述描述可知,通过将第一介质谐振部的中心和第二介质谐振部的中心设置于同一垂线上,且第二介质谐振部覆盖第一介质谐振部,使得第二介质谐振部的体积大于第一介质谐振部的体积,更利于在第二介质谐振部上设置缺陷部。

进一步地,所述缺陷部包括通孔或/和凹槽。

由上述描述可知,通过在第二介质谐振部上设置通孔或/和凹槽形成缺陷部,使得缺陷部具有多种形成方式更便于设计。

进一步地,所述通孔或/和凹槽设置在所述第二介质谐振部上,并且远离所述第二介质谐振部与所述第一介质谐振部连接的区域;

当所述缺陷部包括通孔和凹槽时,所述通孔和所述凹槽间隔分布。

由上述描述可知,通过将通孔或/和凹槽设置在第二介质谐振部上,且远离第二介质谐振部与第一介质谐振部连接的区域,从而能够通过切割的方式对第二介质谐振部的外侧形状进行改变,采用打孔的方式在第二介质谐振块上形成通孔,实现根据第二介质谐振部不同位置的形状采用相对应的方式形成缺陷部,降低缺陷部制造难度;并通过合理的配置通孔和凹槽的关系,能够使缺陷部达到最优的效果,从而进一步降低介质谐振器天线的Q值。

进一步地,包括多组通孔或/和多组凹槽;

所述多组通孔或/和多组凹槽关于所述第二介质谐振部中心对称。

由上述描述可知,将多组通孔或/和多组凹槽以第二介质谐振部中心为对称中心均匀分布,使第二介质谐振部上的缺陷部均匀分布,实现在不影响介质谐振块辐射性能的条件下,大大减小第二介质谐振部的体积。

进一步地,所述缺陷部还包括位于所述第二介质谐振部的中心的通孔。

由上述描述可知,在第二介质谐振部的中心设置通孔,使得第二介质谐振部缺陷部的体积进一步增大,进一步减低了介质谐振块的体积,从而降低了介质谐振器天线的Q值。

进一步地,位于所述第二介质谐振部中心的所述通孔的截面面积小于所述第一介质谐振部与所述第二介质谐振部的连接面的面积。

由上述描述可知,通过限制位于第二介质谐振部中心的通孔的截面面积,避免了中心位置通孔尺寸过大导致第二介质谐振部与第一介质谐振部的连接面积过小,使介质谐振块无法形成对应的高次模谐振,出现天线覆盖的频段减少和天线性能降低等问题。

进一步地,还包括馈电贴片和馈电线;

所述第一介质谐振部为直四棱柱;

所述馈电贴片设置在所述第一介质谐振部的侧面上;

所述馈电线设置在所述介质层靠近所述介质谐振块的一侧上;

所述馈电线的一端与所述馈电贴片靠近所述介质层的一端连接,另一端用于输入信号。

由上述描述可知,通过将第一介质谐振部设置为直四棱柱,使得第一介质谐振部的侧面为规则的矩形,从而能够采用溅射覆铜的方式在第一介质谐振部的层面形成馈电贴片,简化了对介质谐振块馈电线路的设计。

进一步地,还包括天线地板;

所述天线地板设置于所述介质层远离所述介质谐振块的一侧。

由上述描述可知,通过将天线地板设置于介质层远离介质谐振块的一侧,使天线辐射方向进可能朝主方向辐射,提高了天线的增益。

本发明另一实施例提供了一种通信设备,包括上述介质谐振器天线。

上述介质谐振器天线能适用于5G毫米波通信系统的设备中,如手持的移动设备,以下通过具体的实施方式进行说明:

实施例一

请参照图1,一种介质谐振器天线,包括介质谐振块1、介质层2和天线地板3;

所述天线地板3设置于所述介质层2远离所述介质谐振块1的一侧;所述介质谐振块1包括第一介质谐振部11及第二介质谐振部12;所述第一介质谐振部11设置在所述介质层2上;所述第二介质谐振部12设置在所述第一介质谐振部11远离所述介质层2的一侧上;所述第二介质部上设置有缺陷部;所述第二介质谐振部12中心与所述第一介质谐振部11中心的连线垂直于所述介质层2;所述第二介质谐振部12在所述介质层2上的投影覆盖所述第一介质谐振部11在所述介质层2上的投影;其中,所述介质谐振块1的介电常数为DK=10.4;

实施例二

本实施例进一步限定了缺陷部的具体形式以及分布方式:

所述缺陷部包括通孔4或/和凹槽5;所述通孔4或/和凹槽5设置在所述第二介质谐振部12上,并且远离所述第二介质谐振部12与所述第一介质谐振部11连接的区域;优选的,包括多组通孔4或/和多组凹槽5,且所述多组通孔4或/和多组凹槽5关于所述第二介质谐振部12中心对称;

请参照图2,在一个可选的实施方式中,所述缺陷部包括多组所述通孔4;所述第二介质谐振部12的俯视图界面为圆形;所述多组通孔4以所述第二介质谐振部12的圆形为中心对称点,均匀的分布在所述第二介质谐振部12上;

请参照图3,在另一个可选的实施方式中,所述缺陷部包括多组所述凹槽5;所述多组凹槽5以所述第二介质谐振部12的圆形为中心对称点,均匀的分布在所述第二介质谐振部12上;

请参照图4,在另一个可选的实施方式中,所述缺陷部包括多组通孔4和多组凹槽5;所述多组通孔4和多组凹槽5以所述第二介质谐振部12的圆形为中心对称点,多组所述通孔4和多组所述凹槽5间隔分布在所述第二介质谐振部12上;

请参照图5,在另一个可选的实施方式中,所述缺陷部还包括位于所述第二介质谐振部12的中心的通孔4;

具体的,所述第二介质谐振部12为圆柱体;所述缺陷部包括五组通孔4和四组凹槽5;其中一组所述通孔4设置在所述第二介质谐振部12的中心,其余四组以位于所述第二介质谐振部12的中心的所述通孔4为对称中心,均匀分布在所述第二介质谐振部12的外侧;四组所述凹槽5分别设置在位于所述第二介质谐振部12外侧上的四组所述通孔4之间;四组所述凹槽5在所述介质层2上的投影不与所述第一介质谐振部11在所述介质层2上的投影重合;

所述凹槽5可通过在所述第二介质谐振部12上进行切割形成;所述通孔4可通过在所述第二介质谐振部12上进行打孔形成;若将所述第二介质谐振部12在高度方向上进行切割,则会使得介质谐振器天线模高次模TEZ113沿Z轴方向的高度发生变化,影响模式的谐振频率;因此,降低所述介质谐振块1的高度会使高次模频率往高频偏移;并且,当所述第二介质谐振部12与所述第一介质谐振部11连接部分的面积大幅度减少时,所述介质谐振块1也无法形成高次模谐振。

实施例三

本实施例与实施例一的不同在于,限定了第一介质谐振部11的形状;

请参照图1和图3,所述介质谐振器天线还包括馈电贴片6和馈电线7;

所述第一介质谐振部11为直四棱柱;在一个可选的实施例中,所述第一介质谐振部11为长方体;所述馈电贴片6设置在所述第一介质谐振部11的侧面上;所述馈电线7设置在所述介质层2靠近所述介质谐振块1的一侧上;所述馈电线7的一端与所述馈电贴片6靠近所述介质层2的一端连接,另一端用于输入信号;所述馈电贴片6为三角形,可通过金属溅射的方式在所述第一介质谐振部11的侧面上形成;将本实施例所述的介质谐振器天线建立仿真模型,得到的S参数曲线如图4所示,从图中可以看出该介质谐振器天线具有双频段,包括22.5-30.5GHz频段和34-40GHz频段,两个频段覆盖5G目前的所有频段n257(26.5-29.5GHz)、n258(24.25-27.25GHz)、n260(37-40GHz)和n261(27.5-28.35GHz);所述介质谐振天线可以扩展到5G毫米波基站天线阵列或手机天线阵列中;

其中,长方体的第一介质谐振部在采用金属溅射的方式形成馈电贴片时能够得到平整的馈电面;

所述第一介质谐振部11也可以采用圆柱体,采用其他形状的第一介质谐振部11并不会影响介质谐振器天线的性能;若采用其他形式的馈电,所述第一介质谐振部采用其他形状也能够实现相同的效果。

实施例四

一种通信设备,包括实施例一或实施例二中所述一种介质谐振器天线。

综上所述,本发明提供的一种介质谐振器天线及通信设备,通过将介质谐振块的第一介质谐振部设置在介质层上,在第二介质部上设置有缺陷部,且第一介质谐振部为长方体,第二介质谐振部为圆柱体,圆柱体的直径大于长方体的底面长边的长度;通过在为圆柱体的第二介质谐振部的外侧设置通孔与凹槽,在第二介质谐振部的中心设置通孔,且中心通孔的截面面积小于长方体的底面面积,从而在保持天线辐射能量相对不变的情况下,通过设置通孔和凹槽使介质谐振块的总体积降低,能够降低介质谐振器天线的Q值,从而实现降低介质谐振器天线的Q值使介质谐振器天线的带宽增加进而达到覆盖多频段的效果;同时,将第一介质谐振部设置为长方体也利于通过金属溅射的方式实现对介质谐振块的馈电,简化了馈电设置的方式。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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