CN113410616A - 一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备 - Google Patents

一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述天线单元包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器设置于所述介质基板上；所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器一体成型设置；所述介质基板的材质为陶瓷，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器为陶瓷介质谐振器。本发明可以减少安装对位产生的误差。

Description

一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备。
背景技术
根据3GPP TS38.101-2 5G终端射频技术规范和TR38.817终端射频技术报告可知，5GmmWave频段有n257(26.5-29.5GHz)、n258(24.25-27.25GHz)、n260(37-40GHz)、n261(27.5-28.35GHz)以及新增的n259(39.5-43GHz)。并且，双极化毫米波天线将给射频链路增加3dB增益，所以双极化对5G毫米波天线设计是必要的要求。
如果采用介质谐振器作为5G终端模组，双频天线(覆盖28GHz和39GHz)模组一般是2个1×4单元，所以使用安装时需要8个分立式的介质谐振器，那么粘接固定时也需要8次，这种设计方式造成的天线性能仿真与实际误差较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备，可以减少安装对位产生的误差。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述天线单元包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器设置于所述介质基板上；所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器一体成型设置；所述介质基板的材质为陶瓷，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器为陶瓷介质谐振器。
本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线。
本发明的有益效果在于：通过将基板和介质谐振器一体化设置，无需另外对介质谐振器进行安装，可以避免安装造成的对位精度误差；由陶瓷体构成的介质谐振器天线，加工精度高，在毫米波频段体积小，成本更低，相比PCB有极大的优势。本发明可以大幅度减少安装对位产生的误差，且具有紧凑性强、低剖面、双频双极化等优点。
附图说明
图1为本发明实施例一的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线的结构示意图；
图2为本发明实施例一的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线的底面示意图；
图3为本发明实施例一的极化1的28GHz的S参数示意图；
图4为本发明实施例一的极化2的28GHz的S参数示意图；
图5为本发明实施例一的极化1的39GHz的S参数示意图；
图6为本发明实施例一的极化2的39GHz的S参数示意图；
图7为本发明实施例一的第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的耦合示意图；
图8为本发明实施例一的极化1在28GHz的3D方向图；
图9为本发明实施例一的极化2在28GHz的3D方向图；
图10为本发明实施例一的极化1在39GHz的3D方向图；
图11为本发明实施例一的极化2在39GHz的3D方向图。
标号说明：
1、介质基板；2、第一介质谐振器；3、第二介质谐振器；4、金属化孔；
51、第一馈电端口；52、第二馈电端口；53、第三馈电端口；54、第四馈电端口；
61、第一微带馈电线；62、第二微带馈电线；63、第三微带馈电线；64、第四微带馈电线；
7、BAG焊球。
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详予说明。
请参阅图1，一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述天线单元包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器设置于所述介质基板上；所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器一体成型设置；所述介质基板的材质为陶瓷，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器为陶瓷介质谐振器。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可以减少安装对位产生的误差。
进一步地，所述天线单元的数量为四个，四个天线单元线性排列。
进一步地，同一天线单元中的第一介质谐振器和第二介质谐振器的间距为0.4mm。
由上述描述可知，通过紧凑设置同一天线单元中的两个介质谐振器，可减小整体天线结构的体积。
进一步地，所述第一介质谐振器的尺寸大于第二介质谐振器的尺寸，所述第一介质谐振器中设有至少一个的贯穿所述第一介质谐振器的金属化孔。
进一步地，所述金属化孔的数量为两个。
进一步地，所述金属化孔靠近所述第二介质谐振器设置。
由上述描述可知，由于同一天线单元中的两个介质谐振器的间距太小，会导致耦合太大，因此，通过在大的介质谐振器上设置金属化孔，以去耦合。
进一步地，所述介质基板上设有分别与各天线单元对应的馈电端口，所述馈电端口包括第一馈电端口、第二馈电端口、第三馈电端口和第四馈电端口；所述天线单元还包括第一微带馈电线、第二微带馈电线、第三微带馈电线和第四微带馈电线；所述第一介质谐振器通过第一微带馈电线与第一馈电端口连接，所述第一介质谐振器通过第二微带馈电线与第二馈电端口连接；所述第二介质谐振器通过第三微带馈电线与第三馈电端口连接，所述第二介质谐振器通过第四微带馈电线与第四馈电端口连接。
由上述描述可知，采用微带馈电的方式为各介质谐振器馈电。
进一步地，所述介质基板中设有与所述馈电端口一一对应的过孔，所述介质基板远离所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的一面上设有与所述馈电端口一一对应的BAG焊球，所述馈电端口通过所述过孔与所述BAG焊球连接。
由上述描述可知，馈电端口可通过BAG焊球与芯片连接。
进一步地，所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器的介电常数为21。
本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线。
实施例一
请参照图1-11，本发明的实施例一为：一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，可应用于5G毫米波移动端。
如图1所示，包括介质基板1和至少一个的天线单元，本实施例以包括四个天线单元为例进行说明，四个天线单元线性排列。
每个天线单元均包括第一介质谐振器2和第二介质谐振器3，所述第一介质谐振器2和第二介质谐振器3设置于介质基板1上；介质基板1、第一介质谐振器2和第二介质谐振器3一体成型设置。
优选地，所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器的材质均为陶瓷，介电常数均为21。由陶瓷体构成的介质谐振器天线，加工精度高，在毫米波频段体积小，成本更低，相比PCB有极大的优势。
本实施例中，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状均为长方体形。进一步地，所述第一介质谐振器2的尺寸大于第二介质谐振器3的尺寸。其中，四个天线单元中的第一介质谐振器，即四个大的介质谐振器用于实现28GHz的谐振频率，四个天线单元中的第二介质谐振器，即四个小的介质谐振器用于实现39GHz的谐振频率，从而实现双频双极化天线。
本实施例中，同一天线单元中的第一介质谐振器2和第二介质谐振器3的间距为0.4mm；第一介质谐振器2中设有至少一个的贯穿第一介质谐振器的金属化孔4，本实施例中，金属化孔4的数量为两个。由于同一天线单元中的两个介质谐振器的间距太小，会导致耦合太大，因此，通过在大的介质谐振器上设置金属化孔，以去耦合。
优选地，金属化孔4靠近第二介质谐振器3设置。理论上第一介质谐振器中的金属化孔的位置越靠近第二介质谐振器，去耦合效果越好，但实际实现中，需考虑现实工艺。
进一步地，所述介质基板1上设有分别与各天线单元对应的馈电端口，具体地，一个天线单元对应四个馈电端口，分别为第一馈电端口51、第二馈电端口52、第三馈电端口53和第四馈电端口54。本实施例共四个天线单元，因此介质基板上总共设有16个馈电端口。
所述天线单元还包括第一微带馈电线61、第二微带馈电线62、第三微带馈电线63和第四微带馈电线64；第一介质谐振器2通过第一微带馈电线61与第一馈电端口51连接，第一介质谐振器2通过第二微带馈电线62与第二馈电端口52连接；第二介质谐振器3通过第三微带馈电线63与第三馈电端口53连接，第二介质谐振器3通过第四微带馈电线64与第四馈电端口54连接。
也就是说，本实施例采用微带馈电的方式为各介质谐振器馈电。
如图2所示，介质基板1中设有与馈电端口一一对应的过孔(图中未示出)，所述介质基板1远离第一介质谐振器和第二介质谐振器的一面上设有与馈电端口一一对应的BAG焊球7；各馈电端口分别通过其对应的过孔与其对应的BAG焊球连接，从而通过BAG焊球与主板上的芯片连接。
图3-6分别为极化1和极化2在28GHz和39GHz的S参数示意图，从图中可以看出，极化1和极化2均可覆盖28GHz和39GHz，本实施例的天线可实现双频。
图7为第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的耦合示意图，从图中可以看出，均小于-10dB，隔离良好。
图8-11分别为极化1和极化2在28GHz和39GHz的3D方向图，从图中可以看出，波束正常不畸形，具备波束扫描能力。
本实施例通过将基板和介质谐振器一体化设置，无需另外对介质谐振器进行安装，可以大幅度减少安装对位产生的误差，且具有紧凑性强、低剖面、双频双极化等优点。
综上所述，本发明提供的一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线及电子设备，通过将基板和介质谐振器一体化设置，无需另外对介质谐振器进行安装，可以避免安装造成的对位精度误差；通过紧凑设置同一天线单元中的两个介质谐振器，可减小整体天线结构的体积；通过在第一介质谐振器上设置金属化孔，以减小第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的耦合。本发明可以大幅度减少安装对位产生的误差，且具有紧凑性强、低剖面、双频双极化等优点。
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。

Claims (10)

1.一种一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述天线单元包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器设置于所述介质基板上；所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器一体成型设置；所述介质基板的材质为陶瓷，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器为陶瓷介质谐振器。
2.根据权利要求1所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述天线单元的数量为四个，四个天线单元线性排列。
3.根据权利要求1所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，同一天线单元中的第一介质谐振器和第二介质谐振器的间距为0.4mm。
4.根据权利要求1或3所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述第一介质谐振器的尺寸大于第二介质谐振器的尺寸，所述第一介质谐振器中设有至少一个的贯穿所述第一介质谐振器的金属化孔。
5.根据权利要求4所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述金属化孔的数量为两个。
6.根据权利要求4所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述金属化孔靠近所述第二介质谐振器设置。
7.根据权利要求1所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述介质基板上设有分别与各天线单元对应的馈电端口，所述馈电端口包括第一馈电端口、第二馈电端口、第三馈电端口和第四馈电端口；所述天线单元还包括第一微带馈电线、第二微带馈电线、第三微带馈电线和第四微带馈电线；所述第一介质谐振器通过第一微带馈电线与第一馈电端口连接，所述第一介质谐振器通过第二微带馈电线与第二馈电端口连接；所述第二介质谐振器通过第三微带馈电线与第三馈电端口连接，所述第二介质谐振器通过第四微带馈电线与第四馈电端口连接。
8.根据权利要求7所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述介质基板中设有与所述馈电端口一一对应的过孔，所述介质基板远离所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的一面上设有与所述馈电端口一一对应的BAG焊球，所述馈电端口通过所述过孔与所述BAG焊球连接。
9.根据权利要求1所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述介质基板、第一介质谐振器和第二介质谐振器的介电常数为21。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一体化双极化双频毫米波介质谐振器天线。
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