CN220155740U - 一种介质谐振器天线及通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及通信技术领域,尤其公开了一种介质谐振器天线及通信设备，包括第一介质基板、第二介质基板和多个去耦合结构，所述第一介质基板设置有多个谐振器，多个所述谐振器间隔阵列，任意相邻两个所述谐振器的中心间距为0.45λ，所述第二介质基板与所述第一介质基板叠置，所述第二介质基板包括多个馈电片，一所述馈电片与一所述谐振器对应，多个所述去耦合结构固定于所述第一介质基板，并且一所述去耦合结构位于任意相邻两个所述谐振器之间。通过上述方式，本实用新型实施例能够使得介质谐振器天线的电子扫描角为‑60°至60°，扩大介质谐振器天线的覆盖范围。

Description

一种介质谐振器天线及通信设备

技术领域

本实用新型实施例涉及通信技术领域，特别是涉及一种介质谐振器天线及通信设备。

背景技术

随着无线通信的技术的不断发展，无线通信技术步入5G通信时代，5G通信是采用毫米波通信，5G毫米波通信具有大带宽、大容量、低时延等优点，通信设备也随之配有5G通信模块和5G天线，以实现5G通信。由于介质谐振器天线具有更低的损耗和更高的辐射效率，现在通信设备的天线通常采用介质谐振器天线。

然而，在实现本实用新型实施例的过程中，发明人发现：目前，介质谐振器天线的电子扫描角为-50°至50°，以致介质谐振器天线的覆盖范围低。

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介质谐振器天线，使得介质谐振器天线的电子扫描角为-60°至60°，扩大介质谐振器天线的覆盖范围。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种介质谐振器天线，包括第一介质基板、第二介质基板和多个去耦合结构，所述第一介质基板设置有多个谐振器，多个所述谐振器间隔阵列，任意相邻两个所述谐振器的中心间距为0.45λ，所述第二介质基板与所述第一介质基板叠置，所述第二介质基板包括多个馈电片，一所述馈电片与一所述谐振器对应，多个所述去耦合结构固定于所述第一介质基板，并且一所述去耦合结构位于任意相邻两个所述谐振器之间。

可选的，所述第一介质基板包括第一接地板、第一介质层和第二接地板，所述第一接地板、所述第一介质层和所述第二接地板叠置，并且所述第一介质层位于所述第一接地板和所述第二接地板之间，所述第一介质层设置有多个所述谐振器。

可选的，所述第一介质层设置有多个空气孔和多个圆柱部，多个所述空气孔环绕多个所述圆柱部的圆周边缘，并且将多个所述圆柱部间隔阵列，一所述圆柱部与环绕圆柱部的圆周边缘的所述空气孔形成一所述谐振器，所述第一接地板设置有开口，多个所述谐振器暴露于所述开口。

可选的，所述第一介质基板包括多个金属柱，多个所述金属柱固定于所述第一介质层，多个所述金属柱环绕多个所述谐振器的周缘，所述金属柱的一端与所述第一接地板连接，所述金属柱的另一端与所述第二接地板连接。

可选的，所述去耦合结构包括第一去耦合组件和第二去耦合组件，所述第一去耦合组件和所述第二去耦合组件呈镜像对称固定于所述第一介质层，并且所述第一去耦合组件和所述第二去耦合组件位于相邻两个所述谐振器之间，所述第一去耦合组件和所述第二去耦合组件均暴露于所述开口。

可选的，所述第一介质层设置有多个第一安装孔和多个第二安装孔，一所述第一安装孔和一所述第二安装孔呈镜像对称设置于相邻两个所述圆柱部之间，所述第二接地板设置有多个第一暴露孔和多个第二暴露孔，一所述第一暴露孔与一所述第一安装孔连通；一所述第二暴露孔与一所述第二安装孔连通；

所述第一去耦合组件包括第一固定柱和第一去耦合片，一所述第一固定柱固定于一所述第一安装孔，一所述第一固定柱的一端暴露于一所述第一暴露孔，一所述第一去耦合片与一所述第一固定柱的另一端连接；

所述第二去耦合组件包括第二固定柱和第二去耦合片，一所述第二固定柱固定于一所述第二安装孔，一所述第二固定柱的一端暴露于一所述第二暴露孔，一所述第二去耦合片与一所述第二固定柱的另一端连接。

可选的，所述第二介质基板包括馈电板和第二介质层，所述第二介质层与所述第二接地板叠置，所述馈电板与所述第二介质层叠置。

可选的，所述第二接地板设置有多个耦合馈电缝隙，多个所述馈电片固定于所述馈电板背离所述第二介质层的表面，沿着所述第一接地板层往所述馈电板的方向，一所述耦合馈电缝隙与一所述馈电片重置。

可选的，所述第一接地板、所述第二接地板和所述馈电板均由金属制作而成的。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，包括上述的介质谐振器天线。

本实用新型实施例中，介质谐振器天线包括第一介质基板、第二介质基板和多个去耦合结构，所述第一介质基板设置有多个谐振器，多个所述谐振器间隔阵列，任意相邻两个所述谐振器的中心间距为0.45λ，所述第二介质基板与所述第一介质基板叠置，所述第二介质基板包括多个馈电片，一所述馈电片与一所述谐振器对应，多个所述去耦合结构固定于所述第一介质基板，并且一所述去耦合结构位于任意相邻两个所述谐振器之间。通过任意相邻两个谐振器的中心间距为0.45λ，使得介质谐振器天线的电子扫描角为-60°至60°，扩大介质谐振器天线的覆盖范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的介质谐振器天线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的介质谐振器天线的结构***示意图；

图3是本实用新型实施例提供的介质谐振器天线有无多个去耦合结构的隔离度图；

图4是本实用新型实施例提供的介质谐振器天线有无多个去耦合结构的方向图；

图5是本实用新型实施例提供的介质谐振器天线的散射参数图；

图6是本实用新型实施例提供的介质谐振器天线的扫描角度图。

附图标记说明：

100、介质谐振器天线；1、第一介质基板；11、第一接地板；111、开口；12、第一介质层；121、空气孔；122、圆柱部；123、第一安装孔；124、第二安装孔；125、固定孔；126、谐振器；13、第二接地板；131、第一暴露孔；132、第二暴露孔；133、耦合馈电缝隙；14、金属柱；2、第二介质基板；21、第二介质层；22、馈电板；23、馈电片；3、去耦合结构；31、第一去耦合组件；311、第一固定柱；312、第一去耦合片；32、第二去耦合组件；321、第二固定柱；322、第二去耦合片。

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“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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。本说明书中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。

由于毫米波段具有较大的可用频谱资源和高带宽，能够提供更高的数据传输效率和容量。毫米波频段的高频率意味着更短的波长，有利于实现更高的天线阵列增益和更小的天线尺寸，从而支持构建高密度的天线阵列和小型化的终端设备，使得毫米波作为5G通信的关键频段。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，5G毫米波频段有n257(26.5-29.5GHz)、n258(24.25-27.25GHz)、n260(37-40GHz)、n261(27.5-28.35GHz)和n259(39.5-43GHz)。由于介质谐振器天线100具有更低的损耗和更高的辐射效率，通信设备的天线通常采用介质谐振器天线100。

请参阅图1和图2，介质谐振器天线100包括第一介质基板1、第二介质基板2和多个去耦合结构3。第一介质基板1与第二介质基板2叠置。多个去耦合结构3间隔阵列固定于第一介质基板1。

对于上述第一介质基板1，请参阅图2，第一介质基板1包括第一接地板11、第一介质层12、第二接地板13和多个金属柱14，第一接地板11、第一介质层12和第二接地板13叠置，并且第一介质层12位于第一接地板11和第二接地板13之间。第一接地板11设置有开口111。第一介质层12设置有多个空气孔121、多个圆柱部122、多个第一安装孔123、多个第二安装孔124和多个固定孔125。多个空气孔121环绕多个圆柱部122的圆周边缘，并且将多个圆柱部122间隔阵列，一圆柱部122与环绕一圆柱部122的圆周边缘的空气孔121形成一谐振器126，从而使得第一介质层12设置有多个谐振器126，多个谐振器126间隔阵列，具体的，沿着第一介质层12的一端往另一端的方向，多个谐振器126间隔阵列。多个谐振器126暴露于开口111，任意相邻两个的谐振器126的中心间距为0.45λ，从而使得介质谐振天线整体尺寸减小和介质谐振器天线100的电子扫描角为-60°至60°。一第一安装孔123和一第二安装孔124呈镜像对称位于相邻两个圆柱部122之间。多个固定孔125是环绕多个谐振器126的周缘。第二接地板13设置有多个第一暴露孔131、多个第二暴露孔132和多个耦合馈电缝隙133。一第一暴露孔131与一第一安装孔123连通。一第二暴露孔132与一第二安装孔124连通。一耦合馈电缝隙133与一谐振器126对应。一金属柱14固定于一固定孔125，从而使得多个金属柱14环绕多个谐振器126的周缘，金属柱14的一端与第一接地板11连接，金属柱14的另一端与第二接地板13连接。

对于上述第二介质基板2，请参阅图2，第二介质基板2包括第二介质层21、馈电板22和多个馈电片23。第二介质层21与第二接地板13叠置。馈电板22与第二介质层21叠置。多个馈电片23固定于馈电板22背离第二介质层21的表面，沿着第一接地板11往馈电板22的方向，一馈电片23与一耦合馈电缝隙133重置，通过一馈电片23与一耦合馈电缝隙133耦合向一谐振器126馈电。

在一些实施例中，第一介质层12和第二介质层21均为罗杰斯6010层压板，其具有高介电常数和低损耗。再者，第一介质层12和第二介质层21的介电常数均为10。

在一些实施例中，第一接地板11、第二接地板13和馈电板22均是由金属材料制作而成的。

对于上述去耦合结构3，请参阅图2，去耦合结构3包括第一去耦合组件31和第二去耦合组件32。第一去耦合组件31包括第一固定柱311和第一去耦合片312。一第一固定柱311固定于一第一安装孔123，一第一固定柱311的一端暴露于一第一暴露孔131。一第一去耦合片312与一第一固定柱311的另一端连接，使得第一去耦合组件31固定于第一介质层12，多个第一去耦合片312均暴露于开口111。第二去耦合组件32包括第二固定柱321和第二去耦合片322。一第二固定柱321固定于一第二安装孔124，一第二固定柱321的一端暴露于一第二暴露孔132。一第二去耦合片322与一第二固定柱321的另一端连接，使得第二去耦合组件32固定于第一介质层12，多个第二去耦合片322均暴露于开口111。其中，由于一第一安装孔123和一第二安装孔124呈镜像对称位于相邻两个圆柱部122之间，使得第一固定柱311和第二固定柱321呈镜像对称，第一去耦合片312和第二去耦合片322呈镜像对称设置，从而使得第一去耦合组件31和第二去耦合组件32呈镜像对称固定于第一介质层12。第一去耦合组件31和第二去耦合组价共同用于抵消谐振器126之间的耦合能量，减少相邻谐振器126之间的干扰，提高介质谐振器天线100的性能，确保介质谐振器天线100能够独立和有效地工作。

在一些实施例中，第一固定柱311、第一去耦合片312、第二固定柱321和第二去耦合片322均是由金属材料制作而成的。

为了更直观了解介质谐振器天线100的性能，请参阅图3-图5。图3是有无多个去耦合结构3的介质谐振器天线100的隔离度图，如图3所示，有多个去耦合结构3的介质谐振器天线100相比无多个去耦合结构3的介质谐振器天线100的隔离度变好，有助于减少相邻的谐振器126之间的干扰，提高介质谐振器天线100的性能。图4是有无多个去耦合结构3的介质谐振器天线100的方向图，其中，虚线是无多个去耦合结构3的介质谐振器天线100的方向图，实线是有多个去耦合结构3的介质谐振器天线100的方向图，如图4所示，无多个去耦合结构3的介质谐振器天线100受限于耦合作用影响，方向图有多个裂瓣，且最大增益不在边射方向上，有多个耦合结构的介质谐振器天线100的最大增益在边射方向上，且旁瓣变小，说明介质谐振器天线100的畸形恢复正常。图5是介质谐振器天线100的散射参数图，如图5所示，介质谐振器天线100的工作频率是24.5-27.5GHz,满足n258频段要求。图6是介质谐振器天线100的扫描角度图，如图6所示，介质谐振器天线100具有-60°至+60°的扫描能力，换而言之，介质谐振器天线100的电子扫描角为-60°至+60°。

在本实用新型实施例中，介质谐振器天线100包括第一介质基板1、第二介质基板2和多个去耦合结构3，第一介质基板1设置有多个谐振器126，多个谐振器126间隔阵列，任意相邻两个谐振器126的中心间距为0.45λ，第二介质基板2与第一介质基板1叠置，第二介质基板2包括多个馈电片23，一馈电片23与一谐振器126对应，多个去耦合结构3固定于第一介质基板1，并且一去耦合结构3位于任意相邻两个谐振器126之间。通过任意相邻两个谐振器126的中心间距为0.45λ，使得介质谐振器天线100的电子扫描角为-60°至60°，扩大介质谐振器天线100的覆盖范围。

本实用新型还提供一种通信设备实施例，包括上述的介质谐振器天线100，对于介质谐振器天线100的结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种介质谐振器天线，其特征在于，包括：

第一介质基板，设置有多个谐振器，多个所述谐振器间隔阵列，任意相邻两个所述谐振器的中心间距为0.45λ；

第二介质基板，与所述第一介质基板叠置，所述第二介质基板包括多个馈电片，一所述馈电片与一所述谐振器对应；

多个去耦合结构，多个所述去耦合结构固定于所述第一介质基板，并且一所述去耦合结构位于任意相邻两个所述谐振器之间。

2.根据权利要求1所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第一介质基板包括第一接地板、第一介质层和第二接地板，所述第一接地板、所述第一介质层和所述第二接地板叠置，并且所述第一介质层位于所述第一接地板和所述第二接地板之间，所述第一介质层设置有所述多个谐振器。

3.根据权利要求2所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第一介质层设置有多个空气孔和多个圆柱部，多个所述空气孔环绕多个所述圆柱部的圆周边缘，并且将多个所述圆柱部间隔阵列，一所述圆柱部与环绕圆柱部的圆周边缘的所述空气孔形成一所述谐振器，所述第一接地板设置有开口，多个所述谐振器暴露于所述开口。

4.根据权利要求3所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第一介质基板包括多个金属柱，多个所述金属柱固定于所述第一介质层，多个所述金属柱环绕多个所述谐振器的周缘，所述金属柱的一端与所述第一接地板连接，所述金属柱的另一端与所述第二接地板连接。

5.根据权利要求3所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述去耦合结构包括第一去耦合组件和第二去耦合组件，所述第一去耦合组件和所述第二去耦合组件呈镜像对称固定于所述第一介质层，并且所述第一去耦合组件和所述第二去耦合组件位于相邻两个所述谐振器之间，所述第一去耦合组件和所述第二去耦合组件均暴露于所述开口。

6.根据权利要求5所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第一介质层设置有多个第一安装孔和多个第二安装孔，一所述第一安装孔和一所述第二安装孔呈镜像对称设置于相邻两个所述圆柱部之间，所述第二接地板设置有多个第一暴露孔和多个第二暴露孔，一所述第一暴露孔与一所述第一安装孔连通；一所述第二暴露孔与一所述第二安装孔连通；

所述第一去耦合组件包括第一固定柱和第一去耦合片，一所述第一固定柱固定于一所述第一安装孔，一所述第一固定柱的一端暴露于一所述第一暴露孔，一所述第一去耦合片与一所述第一固定柱的另一端连接；

所述第二去耦合组件包括第二固定柱和第二去耦合片，一所述第二固定柱固定于一所述第二安装孔，一所述第二固定柱的一端暴露于一所述第二暴露孔，一所述第二去耦合片与一所述第二固定柱的另一端连接。

7.根据权利要求3所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第二介质基板包括馈电板和第二介质层，所述第二介质层与所述第二接地板叠置，所述馈电板与所述第二介质层叠置。

8.根据权利要求7所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第二接地板设置有多个耦合馈电缝隙，多个所述馈电片固定于所述馈电板背离所述第二介质层的表面，沿着所述第一接地板层往所述馈电板的方向，一所述耦合馈电缝隙与一所述馈电片重置。

9.根据权利要求7所述的介质谐振器天线，其特征在于，

所述第一接地板、所述第二接地板和所述馈电板均由金属制作而成的。

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