CN219286667U - 一种双频介质谐振天线及通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及天线技术领域，公开了一种双频介质谐振天线，包括基板、馈电单元和天线单元；基板设有若干馈电缝隙；馈电单元设置于基板，馈电单元与馈电缝隙耦合；天线单元包括若干介质谐振器，若干介质谐振器均设置于基板，并且若干介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体，一介质谐振器与一馈电缝隙连接。本实用新型实施例通过若干介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体化的天线单元，使得一体化的若干介质谐振器只需粘接固定一次，即可完成天线单元的安装，简化安装流程，减少天线单元多次安装产生的安装对位误差，避免天线单元的性能仿真与实际误差增大。

Description

一种双频介质谐振天线及通信设备

技术领域

本实用新型实施例涉及天线技术领域，特别是涉及一种双频介质谐振天线及通信设备。

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)。显然在5G毫米波移动终端通信中，我们可以用多组天线来实现覆盖上述频段，但是必将减小其终端空间，那么用单天线实现双频甚至多频特性，将简化集成天线的结构和设计流程。

一般而言，多频微带贴片天线是多数设计者首选，因为其具有结构简单、原理清晰以及性能可接受等优点。但是其需要复杂的介质基板叠层结构和非一体式的双频实现方式等缺点，给目前5G毫米波双频天线的应用提出了挑战。

一般设计的5G终端毫米波天线一般是1X4单元，所以使用安装时需要4个分立式的介质谐振器，那么粘接固定时也需要4次，这种设计方式造成的天线性能仿真与实际误差较大。

如果5G终端毫米波天线设计成一体化4单元，并且安装只需一次，即可缩小不确定因素，方便量产，因此，4单元一体化的介质谐振器模组是迫切需求。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种双频介质谐振天线及通信设备，能够简化安装流程，缩小不确定因素。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：一种双频介质谐振天线，包括基板、馈电单元和天线单元；基板设有若干馈电缝隙；馈电单元设置于基板，馈电单元与馈电缝隙耦合；天线单元包括若干介质谐振器，若干介质谐振器均设置于基板，并且若干介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体，一介质谐振器与一馈电缝隙连接。

可选的，天线单元还包括若干通孔，一通孔设置于一介质谐振器和另一介质谐振器之间。

可选的，天线单元还包括若干金属镀层，一金属镀层环绕贴合于一通孔的侧壁；其中，当金属镀层环绕贴合于通孔的侧壁后，金属镀层的中部具有收容腔，收容腔用于收容焊锡，通过焊锡实现将天线单元固定于基板。

可选的，介质谐振器的形状为“工”字型。

可选的，若干介质谐振器的数量为四个，四个介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体。

可选的，还包括射频芯片，射频芯片设置于基板背离天线单元的一侧，射频芯片与馈电单元连接。

可选的，馈电单元包括第一馈电线路和第二馈电线路；基板包括第一板块、第二板块和第三板块，第一板块、第二板块和第三板块通过介质依次连接，并且第一板块、第二板块和第三板块之间形成有第一夹层和第二夹层，基板还包括第一金属化过孔和第二金属化过孔，第一金属化过孔连通第一夹层和第二夹层，第二金属化过孔连通第二夹层和外界；第一馈电线路设置于第一夹层，第二馈电线路设置于第二夹层，第一馈电线路的一端和第二馈电线路的一端通过第一金属化过孔导通，第一馈电线路的另一端与馈电缝隙导通，第二馈电线路的另一端通过第二金属化过孔与射频芯片导通。

可选的，基板还包括第四板块和第五板块；第四板块和第五板块通过介质依次连接于第三板块的下方，第三板块、第四板块和第五板块之间形成有第三夹层和第四夹层，并且第二金属化过孔贯穿第三夹层和第四夹层，第三夹层和第四夹层用于放置模拟数字电路。

可选的，还包括若干隔离柱，若干隔离柱环绕包围第二馈电线路。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，包括上述双频介质谐振天线。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例通过若干介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体化的天线单元，使得一体化的若干介质谐振器只需粘接固定一次，即可完成天线单元的安装，简化安装流程，减少天线单元多次安装产生的安装对位误差，避免天线单元的性能仿真与实际误差增大。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例中的天线的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的天线的整体结构的***图一；

图3是本实用新型实施例中的天线的整体结构的***图二；

图4是本实用新型实施例中的天线的馈电单元的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的天线的S参数图；

图6是本实用新型实施例中的天线的28GHz的3D方向图；

图7是本实用新型实施例中的天线的39GHz的3D方向图。

图中：1基板、10馈电缝隙、11第一板块、12第二板块、13第三板块、14第四板块、15第五板块、16第一夹层、17第二夹层、18第三夹层、19第四夹层、2馈电单元、20第一馈电线路、21第二馈电线路、3天线单元、30介质谐振器、31通孔、32金属镀层、4射频芯片、5隔离柱。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1至图7，一种双频介质谐振天线，包括基板1、馈电单元2和天线单元3；基板1设有若干馈电缝隙10；馈电单元2设置于基板1，馈电单元2与馈电缝隙10耦合；天线单元3包括若干介质谐振器30，若干介质谐振器30均设置于基板1，并且若干介质谐振器30沿同一方向依次相连，形成一体，一介质谐振器30与一馈电缝隙10连接，介质谐振器30的形状为工字型。

一实施例中，对于天线单元3的整体结构，介质谐振器30的形状为上底边和下底边长度相同的工字形，并且若干介质谐振器30的底部两两相连，形成一体化的若干介质谐振器30，其中，在实际模拟中，如图5所示，根据天线的S参数图可知，工字型介质谐振器30在28GHz频段处的S参数小于-10dB，在39GHz频段处的S参数均小于-15dB，因此，工字形介质谐振器30可激发出5G毫米波的28GHz和39GHz频段，使得工字型介质谐振器30可实现一体式单体覆盖双频的特性，进而使得天线单元3覆盖了28GHz和39GHz双频段。

对于天线的整体结构，组装时，天线单元3安装于基板1的一侧，并且若干介质谐振器30与若干馈电缝隙10一一对应连接，基板1的另一侧用于安装射频芯片4，馈电单元2安装于基板1内部，并且馈电单元2的一端延伸至基板1的一侧与馈电缝隙10导通，馈电单元2的另一端延伸至基板1的另一侧，用于与射频芯片4导通。

另一实施例中，由于天线在实际应用中通常为1X4单元结构，即采用4个分立式的介质谐振器30形成天线单元3的整体结构，因此，若干介质谐振器30的数量为四个，四个介质谐振器30沿同一方向依次相连，形成一体，并且若干馈电缝隙10的数量也对应若干介质谐振器30的数量为四个，四个馈电缝隙10沿四个介质谐振器30依次连接的方向，间隔均匀分布。

进一步的，对于上述天线单元3，请参阅图1至图3，天线单元3还包括若干通孔31，一通孔31设置于一介质谐振器30和另一介质谐振器30之间，此外，天线单元3还包括若干金属镀层32，一金属镀层32环绕贴合于一通孔31的侧壁；其中，当金属镀层32环绕贴合于通孔31的侧壁后，金属镀层32的中部具有收容腔，收容腔用于收容焊锡，通过焊锡实现将天线单元3固定于基板1。

一实施例中，通孔31设置为圆形，由于金属镀层32环绕贴合于通孔31的侧壁，因此，金属镀层32也为圆形，即通孔31的形状与金属镀层32的形状相同，此外，通孔31的高度与金属镀层32的高度相同，通过高度和形状相同使得金属镀层32完全覆盖通孔31的侧壁。组装时，先将若干介质谐振器30与若干馈电缝隙10一一对应连接，然后，将熔融后的焊锡注满若干金属镀层32中部的收容腔，最后，冷却后的焊锡与基板1一侧的表面固定，冷却后的焊锡还与若干金属镀层32的侧壁固定，进而实现将一体化的若干介质谐振器30固定与基板1一侧的表面。工作时，由于不同的介质谐振器30之间在实际工作过程中，会发生耦合现象，即一个介质谐振器30的能量传递到另一个介质谐振器30上，因此，通过若干金属镀层32的设置，可阻止若干介质谐振器30之间的能量传递，即去耦合作用，进而避免若干介质谐振器30之间相互影响，从而确保若干介质谐振器30之间正常工作。需要说明的是，通孔31的数量和金属镀层32的数量相同，通孔31的数量和金属镀层32的数量均比介质谐振器30的数量少一。

一实施例中，由于金属镀层32采用不同的金属，产生的去耦合效果不同，因此，在实际应用中，同时考虑到生产成本和去耦合效果，金属镀层32的材质优选为铜。

进一步的，对于上述天线的整体结构，请参阅图1至图3，还包括射频芯片4，射频芯片4设置于基板1背离天线单元3的一侧，射频芯片4与馈电单元2连接。

一实施例中，射频芯片4通过球形焊接的方式固定于基板1背离天线单元3的一侧，射频芯片4包括移相器和放大器，其中，移相器用于为介质谐振器30之间提供相位差以实现波束扫描的能力，放大器用于补偿移相器的损耗。此外，还包括与射频芯片4同侧设置的数字集成电路芯片和电源芯片，其中，数字集成电路芯片，用于控制射频芯片4的信号的幅值和相位。电源芯片，用于为射频芯片4提供电源。

进一步的，对于上述馈电单元2，请参阅图1至图4，馈电单元2包括第一馈电线路20和第二馈电线路21；基板1包括第一板块11、第二板块12和第三板块13，第一板块11、第二板块12和第三板块13通过介质依次连接，并且第一板块11、第二板块12和第三板块13之间形成有第一夹层16和第二夹层17，基板1还包括第一金属化过孔和第二金属化过孔，第一金属化过孔连通第一夹层16和第二夹层17，第二金属化过孔连通第二夹层17和外界；第一馈电线路20设置于第一夹层16，第二馈电线路21设置于第二夹层17，第一馈电线路20的一端和第二馈电线路21的一端通过第一金属化过孔导通，第一馈电线路20的另一端与馈电缝隙10导通，第二馈电线路21的另一端通过第二金属化过孔与射频芯片4导通。

一实施例中，基板1为矩形基板1，即第一板块11、第二板块12和第三板块13均为矩形板块，组装时，第一板块11、第二板块12和第三板块13依次堆叠，进而使得第一板块11、第二板块12和第三板块13形成具备固定高度的第一夹层16和第二夹层17，第一馈电线路20和第二馈电线路21分别安装于第一夹层16和第二夹层17，当第一夹层16和第二夹层17安装第一馈电线路20和第二馈电线路21后，第一夹层16和第二夹层17之间的余下部分使用介质填充即可。

其中，第一馈电线路20具有多个第一支线路，第二馈电线路21具有多个第二支线路，一第二支线路的一端通过第一金属化过孔与一第一支线路的一端连接，一第二支线路的另一端通过第二金属化过孔与射频芯片4连接，一第一支线路的另一端与一馈电缝隙10连接，即一馈电缝隙10、一第一支线路和一第二支线路依次连接导通形成一完整的馈电线路。需要说明的是，介质谐振器30、馈电缝隙10、第一支线路、第二支线路、第一金属化过孔和第二金属化过孔的数量均相同。

进一步的，对于上述基板1，请参阅图2和图3，基板1还包括第四板块14和第五板块15；第四板块14和第五板块15通过介质依次连接于第三板块13的下方，第三板块13、第四板块14和第五板块15之间形成有第三夹层18和第四夹层19，并且第二金属化过孔贯穿第三夹层18和第四夹层19，第三夹层18和第四夹层19用于放置模拟数字电路。

进一步的，对于上述天线的整体结构，请参阅图2至图4，还包括若干隔离柱5，若干隔离柱5环绕包围第二馈电线路21，通过若干隔离柱5的设置，可使第二馈电线路21的多个第二支线路之间互不干扰，起到屏蔽和调节阻抗的作用。

本实用新型实施例通过若干介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体化的天线单元，使得一体化的若干介质谐振器只需粘接固定一次，即可完成天线单元的安装，简化安装流程，减少天线单元多次安装产生的安装对位误差，避免天线单元的性能仿真与实际误差增大。

本实用新型又提供通信设备实施例，通信设备包括上述双频介质谐振天线，对于上述双频介质谐振天线的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双频介质谐振天线，其特征在于，包括：

基板，设有若干馈电缝隙；

馈电单元，设置于所述基板，所述馈电单元与所述馈电缝隙耦合；

天线单元，包括若干介质谐振器，所述若干介质谐振器均设置于所述基板，并且所述若干介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体，一所述介质谐振器与一所述馈电缝隙连接。

2.根据权利要求1所述的双频介质谐振天线，其特征在于，所述天线单元还包括若干通孔，一所述通孔设置于一所述介质谐振器和另一所述介质谐振器之间。

3.根据权利要求2所述的双频介质谐振天线，其特征在于，所述天线单元还包括若干金属镀层，一所述金属镀层环绕贴合于一所述通孔的侧壁；

其中，当所述金属镀层环绕贴合于所述通孔的侧壁后，所述金属镀层的中部具有收容腔，所述收容腔用于收容焊锡，通过焊锡实现将天线单元固定于基板。

4.根据权利要求1所述的双频介质谐振天线，其特征在于，所述介质谐振器的形状为“工”字型。

5.根据权利要求1所述的双频介质谐振天线，其特征在于，所述若干介质谐振器的数量为四个，四个介质谐振器沿同一方向依次相连，形成一体。

6.根据权利要求1所述的双频介质谐振天线，其特征在于，还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述基板背离所述天线单元的一侧，所述射频芯片与所述馈电单元连接。

7.根据权利要求6所述的双频介质谐振天线，其特征在于，所述馈电单元包括第一馈电线路和第二馈电线路；

所述基板包括第一板块、第二板块和第三板块，所述第一板块、第二板块和第三板块通过介质依次连接，并且所述第一板块、第二板块和第三板块之间形成有第一夹层和第二夹层，所述基板还包括第一金属化过孔和第二金属化过孔，所述第一金属化过孔连通第一夹层和第二夹层，所述第二金属化过孔连通第二夹层和外界；

所述第一馈电线路设置于所述第一夹层，所述第二馈电线路设置于所述第二夹层，所述第一馈电线路的一端和第二馈电线路的一端通过第一金属化过孔导通，所述第一馈电线路的另一端与馈电缝隙导通，所述第二馈电线路的另一端通过第二金属化过孔与射频芯片导通。

8.根据权利要求7所述的双频介质谐振天线，其特征在于，所述基板还包括第四板块和第五板块；

所述第四板块和第五板块通过介质依次连接于第三板块的下方，所述第三板块、第四板块和第五板块之间形成有第三夹层和第四夹层，并且所述第二金属化过孔贯穿所述第三夹层和第四夹层，所述第三夹层和第四夹层用于放置模拟数字电路。

9.根据权利要求7所述的双频介质谐振天线，其特征在于，还包括若干隔离柱，所述若干隔离柱环绕包围所述第二馈电线路。

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的双频介质谐振天线。

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