CN113659319A - 圆极化介质谐振器天线及终端 - Google Patents

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邹振兴
王绍龙
冯友怀
谢倩倩
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Abstract

本发明公开了一种圆极化介质谐振器天线及终端，圆极化介质谐振器天线包括介质基板以及设置在介质基板上的介质谐振器，在所述介质基板上设置有耦合缝隙以及馈线，所述耦合缝隙由具有至少一个开口的圆环段和连接在开口处的折弯段构成；所述折弯段用于改变电流在耦合缝隙内的分布，用于将天线主共振模式分成两个正交的简并模从而激励圆极化高频信号；由耦合缝隙激励的高频信号耦合至所述介质谐振器用以产生圆极化辐射。与现有技术相比，本发明介质谐振器天线，耦合缝隙上设置有弯折段改变电流分布，匹配枝节、耦合缝隙以及圆柱形介质谐振器共同配合，可以获得宽频圆极化的技术效果。

Description

圆极化介质谐振器天线及终端
技术领域
本发明涉及一种天线，具体是一种介质谐振器天线。
背景技术
新一代移动通信技术(5G)的迅猛发展，给无线通信设备提出了越来越严格的要求，天线作为其关键部分之一，其性能的优劣直接决定了通信质量和用户体验。为了提高信息传输速率，天线的工作频段上升至毫米波频段，且往往要求天线有较宽的带宽和较高的增益。随着频率的升高，金属损耗对于天线效率的影响更加显著，影响天线的增益。同时，手机终端提供给毫米波天线的空间是极其有限的，天线的小型化和紧凑型十分重要。此外，由于终端的接收信号方向和极化方式的任意性，要求天线在较大的辐射范围内都有较高增益。现有技术中圆极化介质天线体积大，增益较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种可小型化的高增益圆极化介质谐振器天线及终端。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种圆极化介质谐振器天线，包括介质基板以及设置在介质基板上的介质谐振器，在所述介质基板上设置有耦合缝隙以及馈线，其特征在于：所述耦合缝隙由具有至少一个开口的圆环段和连接在开口处的折弯段构成；所述折弯段用于改变电流在耦合缝隙内的分布，用于将天线主共振模式分成两个正交的简并模从而激励圆极化高频信号；由耦合缝隙激励的高频信号耦合至所述介质谐振器用以产生圆极化辐射。
所述折弯段由两个水平缝隙和一个连接缝隙构成；两个所述水平缝隙一端分别连接所述圆环段开口的一端，两个所述水平缝隙另一端通过所述连接缝隙连接成一个整体。
在所述馈线上设置有用于调整匹配的开路匹配枝节。
所述介质谐振器为圆柱形。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明介质谐振器天线，耦合缝隙上设置有弯折段改变电流分布，将天线主共振模式分成两个正交的简并模从而激励圆极化信号。由耦合缝隙激励的高频信号耦合至介质谐振器从而产生圆极化辐射。在馈线上设置有开路匹配枝节用于调整匹配。匹配枝节、耦合缝隙以及圆柱形介质谐振器共同配合，可以获得宽频圆极化的技术效果。
本发明介质谐振器天线，耦合缝隙为圆形且向内延伸出一折弯段，形状简单，尺寸可控，易于小型化。
本发明介质谐振器天线结构主要构成是基板和介质谐振器。介质谐振器为圆柱形，覆盖在耦合缝隙上与耦合缝隙区域重叠，最终使得构成的天线整体结构尺寸减小；在基板上布线可以看成是微带天线，微带天线的尺寸比较小。
附图说明
图1是本发明介质谐振器天线的结构分解图；
图2是本发明介质谐振器天线的侧视图；
图3是本发明介质谐振器天线介质基板的上表面示意图；
图4是图3中折弯段的放大示意图；
图5是本发明介质谐振器天线介质基板的下表面示意图；
图6是本发明圆极化介质谐振器天线的S11图；
图7是本发明圆极化介质谐振器天线的E面方向图；
图8是本发明圆极化介质谐振器天线的H面方向图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
本发明实施例提供了一种圆极化介质谐振器天线，包括介质基板1以及设置在介质基板上的介质谐振器2，在介质基板1上设置有耦合缝隙3以及馈线4。介质基板1的上表面覆铜或其他金属材料构成的金属层6，耦合缝隙3开设在介质基板1上表面的金属层上，馈线4位于介质基板的下表面，见图3和图4。
介质谐振器2和介质基板1层叠组成。层叠方式可以通过粘接。
耦合缝隙3由具有至少一个开口的圆环段31和连接在开口处的折弯段32构成，如图3所示。折弯段32用于改变电流在耦合缝隙3内的分布，用于将天线主共振模式分成两个正交的简并模从而激励圆极化高频信号；由耦合缝隙激励的高频信号耦合至介质谐振器2用以产生圆极化辐射。
在图3所示的实施例中，圆环段31具有一个开口和一个连接在开口上的折弯段32。折弯段32的长度不超过圆环段31的圆形半径，折弯段的长度优选为圆环段的半径的1/4～3/4，极化效果好。在一个实施例中，如3所示，折弯段32的长度为圆环段31的圆形半径的一半。折弯段32的长度超过圆形半径，则效果会变差。
折弯段32的缝隙宽度可以调整，折弯段32的缝隙宽度为0.5-2倍圆环段的宽度。
在一个实施例中，介质谐振器2为圆柱形，覆盖在耦合缝隙3的位置。介质谐振器2用于覆盖耦合缝隙3，因此圆柱形的底面直径不小于圆环段31的直径相同，优选直径相同。
在一个实施例中，介质谐振器2相对介电常数为50以上，优选为65的陶瓷介质。
折弯段32的形状可以为单弧形、至少两条直线连接成的折线形或直线与弧形组合而成。
在一个实施例中，折线形的折弯段32如图4所示，由三条直线构成，即两个水平缝隙321和一个连接缝隙322。两个水平缝隙321一端分别连接圆环段开口的一端，两个水平缝隙另一端通过连接缝隙322连接成一个整体。两条水平缝隙321关于穿过圆环段31圆心的直线对称。两条水平缝隙321的长度小于圆环段31的圆形半径。
馈线的结构如图5所示，在馈线4上设置有用于调整匹配的开路匹配枝节5。馈线4和匹配枝节5均为微带线。匹配枝节5长度是根据实际情况调出来，开路短路都可以。
本发明介质谐振器天线，介质基板和介质谐振器的尺寸都可以根据所工作的频段调整，从UHF到mm wave都可以用本发明的介质谐振器天线结构。
由匹配枝节、具有水平缝隙折弯段的耦合缝隙以及圆柱形介质谐振器共同构成的圆极化介质谐振器天线的S11，如图6所示。圆极化介质谐振器天线的E面方向图和 H面方向图，参见图7和图8。由此可见本发明的介质谐振器天线具备很好的匹配效果。
本发明还提供了一种终端设备，该终端设备包括上述任一实施例的介质谐振器天线。本发明实施例提供的终端设备，通过介质谐振器天线接收振荡电流，并将该振荡电流转化为电磁波，以电磁波的形式向周围空间辐射，完成与介质谐振器天线连接的应用终端的通讯功能。需要说明的是，本发明实施例提供的终端设备不限于手机、电脑、ipad、平板电脑等。

Claims (8)

1.一种圆极化介质谐振器天线，包括介质基板以及设置在介质基板上的介质谐振器，在所述介质基板上设置有耦合缝隙以及馈线，其特征在于：所述耦合缝隙由具有一个开口的圆环段和连接在开口处的折弯段构成；所述折弯段用于改变电流在耦合缝隙内的分布，用于将天线主共振模式分成两个正交的简并模从而激励圆极化高频信号；由耦合缝隙激励的高频信号耦合至所述介质谐振器用以产生圆极化辐射。
2.根据权利要求1所述的圆极化介质谐振器天线，其特征在于：所述折弯段的长度不大于圆环段的半径。
3.根据权利要求2所述的圆极化介质谐振器天线，其特征在于：所述折弯段的长度为圆环段的半径的1/4～3/4。
4.根据权利要求3所述的圆极化介质谐振器天线，其特征在于：所述折弯段由两个水平缝隙和一个连接缝隙构成；两个所述水平缝隙一端分别连接所述圆环段开口的一端，两个所述水平缝隙另一端通过所述连接缝隙连接成一个整体。
5.根据权利要求1所述的圆极化介质谐振器天线，其特征在于：在所述馈线上设置有用于调整匹配的匹配枝节。
6.根据权利要求5所述的圆极化介质谐振器天线，其特征在于：所示匹配枝节为开路或短路。
7.根据权利要求1-6任一所述的圆极化介质谐振器天线，其特征在于：所述介质谐振器为圆柱形。
8.一种终端，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的圆极化介质谐振器天线。
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