CN216120719U - 一种毫米波介质谐振器天线及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种毫米波介质谐振器天线及通信设备，包括介质谐振器及介质层；所述介质谐振器设置于所述介质层的一侧；所述介质谐振器为圆环柱体，且所述圆环柱体的外圆半径与内圆半径之间的比值为第一预设值，外圆半径与高度之间的比值为第二预设值。本实用新型设置圆环柱体的介质谐振器，且设定其内圆半径、外圆半径和高度之间的比值，实现了高次模的激发，而激发出高次模的介质谐振器可以辐射出比偶极子天线、贴片天线、开槽天线等天线形式更高增益的方向图，即通过设定介质谐振器的形状和具体参数的比值实现了高增益的天线。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种毫米波介质谐振器天线及通信设备。
背景技术
随着5G的各类标准陆续出炉，5G技术的各种关键指标也逐渐被公开，其中，5G的主要应用场景之一的增强型移动带宽场景中用户峰值速度为20Gbps，最低用户体验速率为100Mdps，而毫米波独有的高载频、大宽频的特性是实现5G高数据传输速率的主要手段。
并且，在实际的天线模组中，射频链路的EIRP(equivalent isotropicallyradiated power，等效全向辐射功率)为天线增益与芯片输出增益之和，在EIRP满足3GPP标准下，高增益的毫米波天线可以使芯片的输出功率降低，从而使芯片散热良好；另一方面高增益毫米波天线无需设计成双极化，因为天线增益高，所以简化了设计复杂度，但现有的贴片天线、偶极子天线、开槽天线等天线形式无法实现预期的高增益。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种毫米波介质谐振器天线及通信设备，实现高增益的天线。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种毫米波介质谐振器天线，包括介质谐振器及介质层；
所述介质谐振器设置于所述介质层的一侧；
所述介质谐振器为圆环柱体，且所述圆环柱体的外圆半径与内圆半径之间的比值为第一预设值，外圆半径与高度之间的比值为第二预设值。
进一步地，还包括第一微带，所述第一微带设置于所述介质层的所述一侧，且与所述圆环柱体的中心位置对应。
进一步地，所述第一微带为圆形，且所述圆形的半径小于所述内圆半径。
进一步地，所述第一预设值及所述第二预设值的范围相同，都为2.8:1-3.2:1。
进一步地，包括天线地；
所述天线地设置在所述介质层与所述微带线之间，且所述天线地上设置有与所述第一微带耦合的馈电缝隙。
进一步地，还包括第二微带；
所述第二微带设置在所述介质层的另一侧；
所述第二微带的一端与所述馈电缝隙耦合，另一端用于输入信号。
进一步地，所述天线地为金属。
进一步地，还包括阻抗匹配地；
所述阻抗匹配地设置在所述天线地与所述第二微带之间。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：
一种通信设备，包括上述的一种毫米波介质谐振器天线。
本实用新型的有益效果在于：设置圆环柱体的介质谐振器，且设定其内圆半径、外圆半径和高度之间的比值，实现了高次模的激发，而激发出高次模的介质谐振器可以辐射出比偶极子天线、贴片天线、开槽天线等天线形式更高增益的方向图，即通过设定介质谐振器的形状和具体参数的比值实现了高增益的天线。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的主视图；
图2为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线隐藏第一微带和介质层后的示意图；
图3为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的仰视图；
图4为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的侧视图；
图5为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的S参数示意图；
图6为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的ZOY面电场截面图；
图7为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的ZOY面磁场截面图；
图8为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线的方向图；
标号说明：
1、介质谐振器；2、阻抗匹配地；3、第一微带；4、介质层；5、天线地；51、馈电缝隙；21、第二微带。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、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1，一种毫米波介质谐振器天线，包括介质谐振器及介质层；
所述介质谐振器设置于所述介质层的一侧；
所述介质谐振器为圆环柱体，且所述圆环柱体的外圆半径与内圆半径之间的比值为第一预设值，外圆半径与高度之间的比值为第二预设值。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：设置圆环柱体的介质谐振器，且设定其内圆半径、外圆半径和高度之间的比值，实现了高次模的激发，而激发出高次模的介质谐振器可以辐射出比偶极子天线、贴片天线、开槽天线等天线形式更高增益的方向图，即通过设定介质谐振器的形状和具体参数的比值实现了高增益的天线。
进一步地，还包括第一微带，所述第一微带设置于所述介质层的所述一侧，且与所述圆环柱体的中心位置对应。
由上述描述可知，第一微带与圆环柱体的中心位置对应，实现激发介质谐振器进行谐振从而实现天线辐射。
进一步地，所述第一微带为圆形，且所述圆形的半径小于所述内圆半径。
由上述描述可知，设置第一微带为圆形且小于内圆半径，使得第一微带位于圆环柱内，减少第一微带上能量的耗散。
进一步地，所述第一预设值及所述第二预设值的范围相同，都为2.8:1-3.2:1。
由上述描述可知，保持内圆半径、外圆半径及高度之间的比值为14:42:15，改比例的圆环柱能够被激励起HEM151的高次模，该高次模下的介质谐振器增益较大，实现大幅的增益提升。
进一步地，还包括天线地；
所述天线地设置在所述介质层与所述微带线之间，且所述天线地上设置有与所述第一微带耦合的馈电缝隙。
由上述描述可知，天线地上设置有馈电缝隙与第一微带耦合，实现对第一微带的馈电，通过第一微带实现对介质谐振器的激励。
进一步地，还包括第二微带；
所述第二微带设置在所述介质层的另一侧；
所述第二微带的一端与所述馈电缝隙耦合，另一端用于输入信号。
由上述描述可知，设置第二微带，第二微带通过馈电缝隙耦合传送输入信号，并且通过调整第二微带还可实现阻抗匹配，进一步提高天线增益。
进一步地，所述天线地为金属。
由上述描述可知，设置天线地为金属，保证馈电的效果。
进一步地，还包括阻抗匹配地；
所述阻抗匹配地设置在所述天线地与所述第二微带之间。
由上述描述可知，第二微带和天线地共同配合实现阻抗匹配，提升天线的整体效益。
一种通信设备，包括上述的一种毫米波介质谐振器。
上述一种毫米波介质谐振器天线能适用于5G毫米波通信***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：
请参照图1-图8，本实用新型的实施例一为：
一种毫米波介质谐振器天线，包括介质谐振器1、第一微带3、第二微带21、阻抗匹配地2、天线地5及介质层4；
请参照图1-图4，介质谐振器1及第一微带3设置于介质层4的一侧，天线地5设置于介质层4的另一侧，阻抗匹配地2设置在天线地5远离介质层4的一侧上，第二微带21设置在阻抗匹配地2远离天线地5的一侧上；
其中，介质谐振器1为圆环柱体，且圆环柱体的外圆半径与内圆半径之间的比值为第一预设值，外圆半径与高度之间的比值为第二预设值；第一微带3的位置与介质谐振器中心的位置对应，且第一微带的形状为圆形，圆形的半径小于介质谐振器的内圆半径，介质谐振器的介电常数范围为7-12；
其中，第一预设值及所述第二预设值的范围相同，都为2.8:1-3.2:1
其中，天线地上设置有馈电缝隙51，馈电缝隙51的位置与第一微带3及第二微带21的一端对应从而实现耦合馈电，第二微带21的另一端用于输入信号；
本实施例中的馈电方式仅为实例，在实际操作中可根据具体的环境选择不同的馈电方式，不影响本实施例的效果；
在一种可选的实施方式中，天线地5为金属；
在一种可选的实施方式中，内圆半径、外圆半径及高度之间的比值为14:42:15，如内圆半径2.4mm，外圆半径6.6mm，高2.2mm；
在一种可选的实施方式中，介质谐振器的介电常数为10；
在一种可选的实施方式中，阻抗匹配地的组成与介质层相同；
请参照图5，本实施例中的介质谐振器天线覆盖N257(26.5-29.5GHz)频段；
请参照图6及图7，为ZOX面上的电场和磁场截面图，可以看出天线的辐射模式为HEM151；
请参照图8，为本实施例中的介质谐振器天线的方向图，可以看出天线的方向图没有出现畸形，并且单个介质谐振器就能够达到13.9dBi的增益。
本实用新型的实施例二为：
一种通信设备，包括实施例一中所述的一种毫米波介质谐振器天线或由多个实施例一中所述的一种毫米波介质谐振器天线所组成的天线模组。
综上所述，本实用新型提供的一种毫米波介质谐振器天线及通信设备，通过设置圆环柱体的介质谐振器，并且限定圆环柱体的内圆半径、外圆半径及高度之间的比值，实现通过圆环柱体的介质谐振器在高次模进行谐振，而因增益是通过方向性系数乘以效率计算得到的，其中效率反应阻抗匹配程度，方向性是由辐射模式决定，一般天线的方向性是固定的，而介质谐振器天线工作时，高次模的方向性往往比较大，故高次模的介质谐振器可以辐射出比其他天线更高增益的方向图，实现高增益的天线，并且介质谐振器的制备简单，安装也较为简便，减小了天线的生产成本并且易于进行推广；同时设置第一微带激励介质谐振器进行谐振，第二微带配合阻抗匹配地进行天线的阻抗匹配，阻抗匹配地还隔离了第二微带和天线地，进一步保证了天线的高增益辐射。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，包括介质谐振器及介质层；
所述介质谐振器设置于所述介质层的一侧；
所述介质谐振器为圆环柱体，且所述圆环柱体的外圆半径与内圆半径之间的比值为第一预设值，外圆半径与高度之间的比值为第二预设值。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，还包括第一微带，所述第一微带设置于所述介质层的所述一侧，且与所述圆环柱体的中心位置对应。
3.根据权利要求2所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述第一微带为圆形，且所述圆形的半径小于所述内圆半径。
4.根据权利要求1所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述第一预设值及所述第二预设值的范围相同，都为2.8:1-3.2:1。
5.根据权利要求2或3所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，还包括天线地；
所述天线地设置在所述介质层与微带线之间，且所述天线地上设置有与所述第一微带耦合的馈电缝隙。
6.根据权利要求5所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，还包括第二微带；
所述第二微带设置在所述介质层的另一侧；
所述第二微带的一端与所述馈电缝隙耦合，另一端用于输入信号。
7.根据权利要求5所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，所述天线地为金属。
8.根据权利要求6所述的一种毫米波介质谐振器天线，其特征在于，还包括阻抗匹配地；
所述阻抗匹配地设置在所述天线地与所述第二微带之间。
9.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项中所述的一种毫米波介质谐振器天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121480399.XU CN216120719U (zh) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 一种毫米波介质谐振器天线及通信设备 |
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Publications (1)
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| CN216120719U true CN216120719U (zh) | 2022-03-22 |
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Family Applications (1)
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| CN202121480399.XU Active CN216120719U (zh) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 一种毫米波介质谐振器天线及通信设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2021
- 2021-06-30 CN CN202121480399.XU patent/CN216120719U/zh active Active
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