CN215266639U - 介质谐振器天线以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种介质谐振器天线以及电子设备，该介质谐振器天线包括至少一个介质谐振器天线单元，介质谐振器天线单元包括介质基板、安装于介质基板的介质谐振器以及两个用于对介质谐振器馈电的馈电网络，每个馈电网络包括设置于介质基板另一侧表面的地板、主馈电贴片以及一分二馈电枝节和匹配枝节，一分二馈电枝节包括第三传输导线、第一传输导线和第二传输导线，第一传输导线和第二传输导线与主馈电贴片连接，第三传输导线形成有馈电端口，匹配枝节与第三传输导线连接。本实用新型提供了一种小尺寸的介质谐振器天线，其具有结构简单、加工难度低及可以通过选择更高介电常数的材料进一步减小天线等优点，可广泛出现在毫米波应用上。

Description

介质谐振器天线以及电子设备

【技术领域】

本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及一种介质谐振器天线以及电子设备。

【背景技术】

随着无线通讯技术的发展，基站与移动终端高速率的数据传输对天线设计提出严格要求。因此设计一款同时具有宽带、低剖面、小型化特性的天线具有一定的难度和挑战性。

目前手机终端的5G毫米波天线模组往往采用贴片等形式的天线设计，这类天线剖面高度较低，当被放置于手机的正面时，由于其与屏幕的间距较大，屏幕对其辐射的遮挡影响较大，因此这类天线更适合放置于手机的背部或者侧边，而无法覆盖手机的正向空间。而针对5G毫米波频段，3GPP提出了n257(26.5GHz-29.5GHz),n258(24.25-27.5GHz),n260(37-40GHz)，n261(27.5-28.35GHz)等标准工作频段，为达到3GPP要求的空间覆盖性能，通常需要放置2-3个天线模组。

另外，现有天线设计，如多层贴片天线，设计结构复杂，调试参数多，调试时间周期长，特别是加工难度高，如14～16层载板结构，国内大多加工厂难以满足生产加工要求，并且加工成本高。又如现有的电磁偶极子天线，其尺寸较大、剖面较高且性能与地板尺寸相关，模组宽度很难做小。

因此，有必要提供一种新的机构来解决上述技术问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供了一种具有小尺寸、结构简单且剖面高度可控的介质谐振器天线以及电子设备。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种介质谐振器天线，包括至少一个介质谐振器天线单元，所述介质谐振器天线单元包括介质基板、安装于所述介质基板的介质谐振器以及两个用于对所述介质谐振器馈电的馈电网络，所述介质谐振器的底表面与所述介质基板的一侧表面相接，所述介质谐振器的侧表面与所述介质基板的所述一侧表面垂直，每个所述馈电网络包括设置于所述介质基板另一侧表面的地板、附着于所述介质谐振器侧表面的主馈电贴片、以及附着于所述介质基板的所述一侧表面的一分二馈电枝节和匹配枝节，所述一分二馈电枝节包括第三传输导线和自所述第三传输导线的一端分离的第一传输导线和第二传输导线，所述第一传输导线和所述第二传输导线远离所述第三传输导线的一端分别与所述主馈电贴片连接，所述第三传输导线远离所述主馈电贴片的一端形成有馈电端口，所述匹配枝节与所述第三传输导线连接。

优选的，每一所述介质谐振器天线单元中，两个所述馈电网络呈正交设置，两个所述馈电网络关于两个所述馈电网络的夹角的角平分线对称设置。

优选的，所述介质谐振器的介电常数为10～40。

优选的，所述主馈电贴片呈矩形、半圆形或梯形中的任意一种；

所述匹配枝节呈矩形、圆形、椭圆形或梯形中的任意一种；

所述介质谐振器呈矩形或圆柱形中的任意一种。

优选的，所述介质谐振器及所述馈电网络设置在所述介质基板的同侧。

优选的，所述地板上对应所述介质谐振器的位置设置有地板槽。

优选的，所述介质谐振器天线单元设置有四个，四个所述介质谐振器天线单元沿同一方向依次间隔排布。

优选的，四个所述介质谐振器天线单元中，每一所述介质谐振器天线单元的其中一个馈电网络均沿与排布方向相背或相同的第一方向设置，每一所述介质谐振器天线单元的另外一个馈电网络均沿与第一方向正交的第二方向设置。

优选的，在四个所述介质谐振器天线单元的排列方向上，首端的两个所述介质谐振器天线单元与末端的两个所述介质谐振器天线单元关于一中心轴对称。

本实用新型还提供了一种电子设备，包括上述的介质谐振器天线。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种小尺寸的介质谐振器天线，其具有结构简单、加工难度低及可以通过选择合适的介电常数的材料控制天线剖面高度等优点，可广泛出现在毫米波应用上。此外，本实用新型的介质谐振器天线可以覆盖多个毫米波频段，包括n257(26.5GHz-29.5GHz),n258(24.25-27.5GHz),n261(27.5-28.35GHz)等标准工作频段，带宽余量充足且尺寸小，剖面高度可控，适合放置在手机的背面或正面，还可应用在刘海屏手机方案中。

【附图说明】

图1为本实用新型的介质谐振器天线的天线单元的结构示意图；

图2为图1的天线单元的另一角度的结构示意图；

图3为本实用新型的一种介质谐振器天线的结构示意图；

图4为图3的介质谐振器天线的另一角度的结构示意图；

图5为图3的天线单元的S参数曲线图；

图6为本实用新型的另一种介质谐振器天线的结构示意图；

图7为图6的介质谐振器天线的另一角度的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，该元件可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

请一并参考图1至图7，本实用新型提供了一种介质谐振器天线，包括至少一个介质谐振器天线单元100，所述介质谐振器天线单元100包括介质基板3、安装于所述介质基板3的介质谐振器1以及两个用于对所述介质谐振器1馈电的馈电网络2所述介质谐振器1的底表面与所述介质基板3的一侧表面相接，所述介质谐振器1的侧表面与所述介质基板3的所述一侧表面垂直，每个所述馈电网络2包括设置于所述介质基板3另一侧表面的地板4、附着于所述介质谐振器1侧表面的主馈电贴片21以及附着于所述介质基板的所述一侧表面的一分二馈电枝节22以及与所述一分二馈电枝节22相接的匹配枝节23，所述一分二馈电枝节22远离所述主馈电贴片21的一端形成有馈电端口220。所述匹配枝节23与所述一分二馈电枝节22相接，以调节天线阻抗匹配。

请参考图1及图2，一实施例中，该介质谐振器天线单元100采用微带T形馈电的双极化方式。具体的，两个所述馈电网络22中，其中一个所述馈电网络22对所述介质谐振器天线单元1进行+45°极化馈电，另外一个所述馈电网络22对所述介质谐振器天线单元1进行-45°极化馈电。

在图未示出的其他实施例中，两个所述馈电网络中，还可以使其中一个所述馈电网络对所述介质谐振器天线单元进行0°极化馈电，并使另外一个所述馈电网络对所述介质谐振器天线单元进行90°极化馈电。

请参考图1，一实施例中，所述一分二馈电枝节22包括形成第三传输导线223和自所述第三传输导线223的一端分离的第一传输导线221和第二传输导线222，所述第一传输导线221和所述第二传输导线222远离所述第三传输导线223的一端分别与所述主馈电贴片21相接，所述第三传输导线223远离所述主馈电贴片21的一端形成有馈电端口220，实现所述一分二馈电枝节22与所述主馈电贴片21之间的连接与信号传递，所述匹配枝节23与所述第三传输导线223连接，实现所述匹配枝节23与所述一分二馈电枝节22之间的连接与信号传递。

请再参考图1，一实施例中，每一所述介质谐振器天线单元100中，两个所述馈电网络22呈正交设置，两个所述馈电网络22关于两个所述馈电网络22的夹角的角平分线对称设置。可以理解地，每一所述介质谐振器天线单元100中，两个所述馈电网络22之间呈直角设置，并关于该直角的角平分线对称设置，以形成所述介质谐振器天线单元100。所述介质谐振器天线单元100的两个馈电网络22采用对称结构，很容易满足双极化要求，但是本实用新型并不具体限制所述介质谐振器天线单元100的形状，可根据实际需要而设计任意形状，这理应都属于本实用新型的保护范围内。

请再参考图1，一实施例中，所述介质谐振器1的介电常数为10～40。所述介质谐振器1的材料选择多，通过选择更高的介电常数的材料，可以进一步减小天线尺寸。优选地，所述介质谐振器1的介电常数为12。

可以理解的，电子设备(如手机)屏幕对天线的影响和金属对天线的影响类似，金属材料覆盖在天线的正上方时，天线会辐射不出去。而电子设备的厚度只有几毫米，做不到远离屏幕。因此，介质谐振器天线放置在手机正面的前提是需要在屏幕的刘海位置开窗。而在开窗后，若在剖面上，天线距离屏幕较远(2～3mm)，屏幕需要开窗开的足够大，天线的辐射才不会受影响。本实用新型的天线采用介质谐振器天线，该介质谐振器天线的模组高度较高，约3～4mm，可使介质谐振器的高度与屏幕的相距较近，从而只需较小面积的开窗便可减小介质谐振器天线受屏幕材料的影响，从而使介质谐振器天线可放置在电子设备的正面。

请再参考图1，一实施例中，所述主馈电贴片21呈矩形、半圆形或梯形中的任意一种，所述匹配枝节23呈矩形、圆形、椭圆形或梯形中的任意一种，所述介质谐振器1呈矩形或圆柱形中的任意一种。

请再参考图1及图2，一实施例中，所述介质谐振器1及所述馈电网络2设置在所述介质基板3的同侧，以形成整个所述介质谐振器天线单元100。所述介质谐振器天线单元100仅需要两层金属，即一层所述地板4和一层馈线网络2即可，其结构简单。

请再参考图2，一较佳实施例中，所述地板4上对应所述介质谐振器1的位置设置有地板槽41。所述地板槽41的设置可以改善阻抗匹配以及极化隔离。但是本实用新型并不具体限制所述地板槽41的形状及尺寸，可根据实际需要而设计任意形状及尺寸，这理应都属于本实用新型的保护范围内。

请参考图3至图7，一实施例中，所述介质谐振器天线为一维直线阵，其包括多个介质谐振器天线单元100，多个所述介质谐振器天线单元100依次间隔排布。在本实施例中，请参考图3至图7，所述介质谐振器天线单元100设置有四个，四个所述介质谐振器天线单元100沿同一方向依次间隔排布。

请参考图3及图4，一较佳实施例中，四个所述介质谐振器天线单元100中，每一所述介质谐振器天线单元100的其中一个馈电网络22均沿与排布方向相背或相同的第一方向设置，每一所述介质谐振器天线单元100的另外一个馈电网络22均沿与第一方向正交的第二方向设置，以形成所述介质谐振器天线。

图5为图3所示的介质谐振器天线的天线阵列中的介质谐振器天线单元100的S参数，其中，曲线S11表示单个介质谐振器天线单元100的反射系数，曲线S12表示的相邻两个介质谐振器天线单元100之间的隔离度。如图示，图3及图4所示的介质谐振器天线可以满足频段22.5GHz～30.5GHz，带宽余量充足。

请参考图6和图7，另一较佳实施例中，在四个所述介质谐振器天线100单元的排列方向上，还可使首端的两个所述介质谐振器天线单元100与末端的两个所述介质谐振器天线单元100关于一中心轴L对称，以形成所述介质谐振器天线。

本实用新型提供了一种介质谐振器天线，其具有小尺寸、结构简单、加工难度低及可以通过选择合适的介电常数的材料控制天线剖面高度等优点，可广泛出现在毫米波应用上。此外，本实用新型的介质谐振器天线可以覆盖多个毫米波频段(请参考图3)，包括n257(26.5GHz-29.5GHz),n258(24.25-27.5GHz),n261(27.5-28.35GHz)等标准工作频段，带宽余量充足且尺寸小，剖面高度可控，适合放置在手机的背面或正面，还可应用在刘海屏手机方案中。

本实用新型还提供了一种电子设备(未图示)，包括上述的介质谐振器天线。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种介质谐振器天线，包括至少一个介质谐振器天线单元，其特征在于，所述介质谐振器天线单元包括介质基板、安装于所述介质基板的介质谐振器以及两个用于对所述介质谐振器馈电的馈电网络，所述介质谐振器的底表面与所述介质基板的一侧表面相接，所述介质谐振器的侧表面与所述介质基板的所述一侧表面垂直，每个所述馈电网络包括设置于所述介质基板另一侧表面的地板、附着于所述介质谐振器侧表面的主馈电贴片以及附着于所述介质基板的所述一侧表面的一分二馈电枝节和匹配枝节，所述一分二馈电枝节包括第三传输导线和自所述第三传输导线的一端分离的第一传输导线和第二传输导线，所述第一传输导线和所述第二传输导线远离所述第三传输导线的一端分别与所述主馈电贴片连接，所述第三传输导线远离所述主馈电贴片的一端形成有馈电端口，所述匹配枝节与所述第三传输导线连接。

2.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于：每一所述介质谐振器天线单元中，两个所述馈电网络呈正交设置，两个所述馈电网络关于两个所述馈电网络的夹角的角平分线对称设置。

3.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于：所述介质谐振器的介电常数为10～40。

4.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于：所述主馈电贴片呈矩形、半圆形或梯形中的任意一种；

所述匹配枝节呈矩形、圆形、椭圆形或梯形中的任意一种；

所述介质谐振器呈矩形或圆柱形中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于：所述介质谐振器及所述馈电网络设置在所述介质基板的同侧。

6.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于：所述地板上对应所述介质谐振器的位置设置有地板槽。

7.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于：所述介质谐振器天线单元设置有四个，四个所述介质谐振器天线单元沿同一方向依次间隔排布。

8.根据权利要求7所述的介质谐振器天线，其特征在于：四个所述介质谐振器天线单元中，每一所述介质谐振器天线单元的其中一个馈电网络均沿与排布方向相背或相同的第一方向设置，每一所述介质谐振器天线单元的另外一个馈电网络均沿与第一方向正交的第二方向设置。

9.根据权利要求7所述的介质谐振器天线，其特征在于：在四个所述介质谐振器天线单元的排列方向上，首端的两个所述介质谐振器天线单元与末端的两个所述介质谐振器天线单元关于一中心轴对称。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9所述任意一项所述的介质谐振器天线。

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