CN113659334A - 可重构圆极化介质谐振器天线及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可重构圆极化介质谐振器天线及终端，其中天线包括第一馈线，在第一馈线上设置有第一开关，第一开关用于控制第一馈线的电流接入；第二馈线，在第二馈线上设置有第二开关，第二开关用于控制第二馈线的电流接入；耦合缝隙，为具有一折弯部的环状缝隙；所述第一馈线和第二馈线与耦合缝隙的耦合部位于所述折弯部的两侧；通过控制所述第一开关和第二开关使耦合缝隙与所述第一馈线和第二馈线中的一个馈线耦合，用于激励左旋或右旋的圆极化高频信号；介质谐振器，耦合所述耦合缝隙激励的圆极化高频信号，以产生圆极化辐射。本发明天线的匹配枝节、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
技术领域
本发明涉及一种天线，具体是极化方向可调整的一种可重构介质谐振器天线。
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，且无法调整极化方向。
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、高增益且极化方向可调整的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：
一种可重构圆极化介质谐振器天线，其特征在于，包括：
介质基板；
第一馈线，设置在所述介质基板的下表面，在第一馈线上设置有第一开关，第一开关用于控制第一馈线的电流接入；
第二馈线，设置在所述介质基板的下表面，在第二馈线上设置有第二开关，第二开关用于控制第二馈线的电流接入；
耦合缝隙，设置在所述介质基板的上表面，为具有一折弯部的环状缝隙；所述第一馈线和第二馈线与耦合缝隙的耦合部位于所述折弯部的两侧；通过控制所述第一开关和第二开关使耦合缝隙与所述第一馈线和第二馈线中的一个馈线耦合，用于激励左旋或右旋的圆极化高频信号；
介质谐振器，设置在所述介质基板的上表面，耦合所述耦合缝隙激励的圆极化高频信号，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。
在所述第一馈线上设置有用于调整匹配的第一开路匹配枝节。
在所述第二馈线上设置有用于调整匹配的第二开路匹配枝节。
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是本发明可重构圆极化介质谐振器天线结构分解图；
图2是本发明可重构圆极化介质谐振器天线结构侧视图；
图3是本发明可重构圆极化介质谐振器天线介质基板的上表面结构示意图；
图4是图3中耦合缝隙折弯部结构示意图；
图5是本发明可重构圆极化介质谐振器天线介质基板的下表面结构示意图；
图6本发明可重构圆极化介质谐振器天线的轴比。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
本发明实施例提供一种可重构圆极化介质谐振器天线，结构如图1-图4所示，包括：
介质基板10，介质基板10的上表面覆铜或其他金属材料构成金属层9；
第一馈线1，设置在介质基板10下表面，在第一馈线1上设置有第一开关3，第一开关用于控制第一馈线的电流接入；
第二馈线2，设置在介质基板10下表面，在第二馈线2上设置有第二开关4，第二开关用于控制第二馈线的电流接入；
耦合缝隙5，为具有一折弯部51的环状缝隙；第一馈线1和第二馈线2与耦合缝隙的耦合部位于折弯部51的两侧；通过控制第一开关3和第二开关4使耦合缝隙5与第一馈线1和第二馈线2中的一个馈线耦合，用于激励左旋或右旋的圆极化高频信号；
介质谐振器6，与耦合缝隙5激励的圆极化高频信号耦合，以产生圆极化辐射。
介质谐振器2和介质基板10层叠组成。层叠方式可以通过粘接。
在一个实施例中，耦合缝隙5的形状为圆环形。折弯部51用于改变电流在耦合缝隙5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。折弯部51的长度不超过耦合缝隙5的圆环半径，折弯段的长度优选为圆环半径的1/4～3/4，极化效果好。在一个实施例中，如3所示，折弯部51的长度为圆环半径的一半。折弯部51的长度超过圆环半径，则效果会变差。在一个实施例中，折弯部51的缝隙宽度可调整，折弯段的缝隙宽度为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5的位置。介质谐振器2用于覆盖耦合缝隙5，因此圆柱形的底面直径不小于耦合缝隙5的直径，优选直径相同。
圆柱形的底面直径与耦合缝隙5的直径相同。
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。
折弯部51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，折线形的折弯部51如图4所示，由三条直线构成，即两个水平缝隙511和一个连接缝隙512。两个水平缝隙511一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512连接成一个整体。两条水平缝隙511关于穿过耦合缝隙5圆心的直线对称。
第一馈线1和第二馈线2的结构如图5所示，在第一馈线1上设置有用于调整匹配的匹配枝节7，在第二馈线2上设置有用于调整匹配的匹配枝节8。第一馈线1、第二馈线2、匹配枝节7和匹配枝节8均为微带线。匹配枝节7和匹配枝节8开路或者短路都可以，长度根据实际需求调整。在附图中均采用开路结构。
在一个实施例中，第一开关3和第二开关4均为二极管开关。控制两个二极管开关的通断可以使得圆极化介质谐振器天线在左旋圆极化LHCP和右旋圆极化RHCP之间切换。具体工作如下，图5中的第一开关导通第二开关截止，辐射右旋圆极化波，第二开关导通，第一开关截止辐射左旋圆极化波。
在一个实施例中，本发明介质谐振器天线，介质基板和介质谐振器的尺寸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。
本发明可重构圆极化介质谐振器天线采用图4所示三直线折弯部、图5所示具有开路匹配枝节的馈线结构的轴比，如图6所示。LHCP/RHCP的3-dB轴比的低截止频率提高了130/0 MHz，高截止频率降低了150/220 MHz。
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)
1.一种可重构圆极化介质谐振器天线，其特征在于，包括：
第一馈线，在第一馈线上设置有第一开关，第一开关用于控制第一馈线的电流接入；
第二馈线，在第二馈线上设置有第二开关，第二开关用于控制第二馈线的电流接入；
耦合缝隙，为具有一折弯部的环状缝隙；所述第一馈线和第二馈线与耦合缝隙的耦合部位于所述折弯部的两侧；通过控制所述第一开关和第二开关使耦合缝隙与所述第一馈线和第二馈线中的一个馈线耦合，用于激励左旋或右旋的圆极化高频信号；
介质谐振器，耦合所述耦合缝隙激励的圆极化高频信号，以产生圆极化辐射。
2.根据权利要求1所述的可重构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所述的可重构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所述的可重构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所述的可重构圆极化介质谐振器天线，其特征在于，在所述第一馈线上设置有用于调整匹配的第一匹配枝节。
6.根据权利要求1所述的可重构圆极化介质谐振器天线，其特征在于，在所述第二馈线上设置有用于调整匹配的第二匹配枝节。
7.根据权利要求1-6任一所述的可重构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任一所述的可重构圆极化介质谐振器天线。
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