一种超宽带介质谐振器天线及通信设备的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种超宽带介质谐振器天线及通信设备。


背景技术：

2.根据3gpp ts38.101
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2 5g终端射频技术规范和tr38.817终端射频技术报告可知，5g毫米波频段包括n257(26.5
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29.5ghz)、n258(24.25
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27.25ghz)、n260(37
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40ghz)及n261(27.5
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28.35ghz)，可以看出，5g毫米波频段的覆盖范围较大，且其中包括多个不同的频段，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，但是多组天线占用了较多的终端空间，其必将减小终端其他组件的可用空间，则使用单天线实现双频甚至宽频特性，能够简化集成天线的结构和设计流程。
3.而其中，基于pcb的常规毫米波宽带天线是现有技术中常用的方式，但无论天线形式是patch(贴片)、dipole(偶极子)、slot(开槽)等，若根据带宽要求覆盖n257、n258及n260都会使pcb的厚度增加，此时pcb的层数变多，又因为在毫米频段，多层pcb对孔、线宽及线距的精度要求高，加工难度大。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种超宽带介质谐振器天线及通信设备，降低超宽带天线的加工难度。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
6.一种超宽带介质谐振器天线，包括第一介质谐振块、第二介质谐振块、介质层及馈电部；
7.所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块均设置于所述介质层的一侧上；
8.所述第一介质谐振块的一侧面与所述第二介质谐振块的一侧面部分贴合，形成贴合部；
9.所述馈电部与所述贴合部的位置相匹配。
10.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
11.一种通信设备，包括上述的一种超宽带介质谐振器天线。
12.本发明的有益效果在于：设置两个介质谐振块，其侧面部分贴合形成贴合部且馈电部的位置与贴合部的位置相匹配，则馈电部激励天线馈电时，能够在介质谐振块贴合部对应的两个介质谐振块的表面产生一电流激励起两种谐振模式te111和te211，并且在两个介质谐振块的贴合部对应的表面和未与贴合部对应的表面共同产生另一电流激励起谐振模式te121，实现了带宽的展宽，并且介质谐振器易于加工也易于与介质层及馈电部进行组合，降低了生产的难度，从而降低了超宽带天线的加工生产难度。
附图说明
13.图1为本发明实施例的一种超宽带介质谐振器天线的示意图；
14.图2为本发明实施例的一种超宽带介质谐振器天线的贴合部尺寸示意图；
15.图3为本发明实施例的贴合部电流示意图；
16.图4为本发明实施例的贴合部及非贴合部电流示意图；
17.图5为本发明实施例的yoz面te111模式磁场截面示意图；
18.图6为本发明实施例的yoz面te211模式磁场截面示意图；
19.图7为本发明实施例的xoz面te121模式磁场截面示意图；
20.图8为本发明实施例的一种超宽带介质谐振器天线的s11参数示意图；
21.标号说明：
22.11、第一介质谐振块；12、第二介质谐振块；2、介质层；3、天线地；41、金属贴片；42、馈电线。
具体实施方式
23.为详细说明本发明的技术内容、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。
24.请参照图1，一种超宽带介质谐振器天线，包括第一介质谐振块、第二介质谐振块、介质层及馈电部；
25.所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块均设置于所述介质层的一侧上；
26.所述第一介质谐振块的一侧面与所述第二介质谐振块的一侧面部分贴合，形成贴合部；
27.所述馈电部与所述贴合部的位置相匹配。
28.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：设置两个介质谐振块，其侧面部分贴合形成贴合部且馈电部的位置与贴合部的位置相匹配，则馈电部激励天线馈电时，能够在介质谐振块贴合部对应的两个介质谐振块的表面产生一电流激励起两种谐振模式te111和te211，并且在两个介质谐振块的贴合部对应的表面和未与贴合部对应的表面共同产生另一电流激励起谐振模式te121，实现了带宽的展宽，并且介质谐振器易于加工也易于与介质层及馈电部进行组合，降低了生产的难度，从而降低了超宽带天线的加工生产难度。
29.进一步地，所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块均为长方体。
30.由上述描述可知，长方体的介质谐振块在谐振时易于激励起多种谐振模式，且长方体形的介质谐振器易于成形，进一步减少了加工的难度。
31.进一步地，所述馈电部包括金属贴片及馈电线；
32.所述第一介质谐振块上远离所述贴合部的一侧上与所述贴合部相匹配的位置设置有所述金属贴片；
33.所述馈电线的一端与所述金属贴片连接，所述馈电线的另一端与所述介质层的侧边位于同一平面。
34.由上述描述可知，在与贴合部相匹配的位置设置有金属贴片，并通过馈电线接收外部电源的信号，则电流能够在贴合部经过两个谐振器，实现te111和te211两种模式的谐振。
35.进一步地，所述贴合部的长为所述第一介质谐振块或所述第二介质谐振块所述一侧面的长的1/3。
36.由上述描述可知，设置贴合部的长为第一介质谐振块或第二介质谐振块侧面长的1/3，在保证了贴合部表面积使得贴合部能够正常被激励起谐振的同时未贴合的部分也能够被激励起不同模式的谐振，从而实现带宽的扩展。
37.进一步地，所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块完全相同。
38.由上述描述可知，设置第一介质谐振块和第二介质谐振块完全相同，其相同的介电常数和结构易于两个介质谐振块的贴合部分等效为一个整体进行谐振，实现带宽的扩展，且无需加工不同尺寸或使用不同原材料进行两个介质谐振块的制造，也降低了制造过程的复杂程度。
39.进一步地，所述金属贴片为梯形；
40.所述梯形的短底边与所述馈电线连接。
41.由上述描述可知，设置金属贴片为梯形，便于激发介质谐振块的谐振。
42.进一步地，所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块的介电常数范围均小于14。
43.由上述描述可知，设置介电常数范围均小于14，能够实现高次模的谐振。
44.进一步地，还包括天线地，所述天线地设置于所述介质层远离所述第一介质谐振器的一侧上。
45.由上述描述可知，在介质层远离介质谐振器的一侧上设置天线地，能够将向后散射的天线辐射进行反射，实现天线增益的提升。
46.进一步地，所述馈电线与所述第二介质谐振块边缘的距离为预设距离。
47.由上述描述可知，馈电线与第二介质谐振块边缘的距离设置为预设距离，能够通过调整提升天线增益。
48.一种通信设备，包括上述的一种超宽带介质谐振器天线。
49.上述一种超宽带介质谐振器天线能适用于5g毫米波通信系统的设备中，如手持的移动设备，包括手机、平板等，以下通过具体的实施方式进行说明：
50.请参照图1及图3
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图8，本发明的实施例一为：
51.一种超宽带介质谐振器天线，包括第一介质谐振块11、第二介质谐振块12、介质层2及馈电部；
52.所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块均设置于所述介质层的一侧上；所述第一介质谐振块的一侧面与所述第二介质谐振块的一侧面部分贴合，形成贴合部；所述馈电部与所述贴合部的位置相匹配；
53.还包括天线地3，天线地设置于所述介质层远离所述第一介质谐振器的一侧上；
54.在一种可选的实施方式中，所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块完全相同；
55.在一种可选的实施方式中，所述馈电部包括金属贴片41及馈电线42；所述第一介质谐振块上远离所述贴合部的一侧上与所述贴合部相匹配的位置设置有所述金属贴片；所述馈电线的一端与所述金属贴片连接，所述馈电线的另一端与所述介质层的侧边位于同一平面，用于接收馈电信号；金属贴片为梯形，所述梯形的短底边与所述馈电线连接；
56.所述第一介质谐振块及所述第二介质谐振块的介电常数均小于14；
57.在一种可选的实施方式中，介电常数为10.2；
58.请参照图3
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图4，本实施例中介质谐振器天线的工作原理为：请参照图3，电流从馈电部流经贴合部的表面，在yoz面形成te111(31ghz)和te211(39ghz)两种模式的谐振；请参照图4，电流流经贴合部表面后流向第二介质谐振器的表面，在xoz面形成te121(37ghz)模式的谐振；
59.请参照图5及图6，为yoz面的磁场截面示意图，请参照图7，为xoz面的磁场截面示意图，其中馈源位置即为金属贴片位置；
60.请参照图8，最终该天线覆盖n257(26.5
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29.5ghz)、n260(37
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40ghz)ghz)及n261(27.5
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28.35ghz)，实现了一种超宽带天线。
61.请参照图2，本发明的实施例二为：
62.一种超宽带介质谐振器天线，在实施例一的基础上进一步限定了各个部分的具体尺寸；
63.第一介质谐振块及第二介质谐振块为完全相同的长方体，其长的范围为2.8
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2.9mm；宽的范围为1.35
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1.45mm；高的范围为1
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1.1mm；
64.在一种可选的实施方式中，其长为2.88mm，宽为1.4mm，高为1.05mm，其长和宽所组成的一个面与介质层连接，长和高所组成的一个面与另一介质谐振器贴合；
65.所述贴合部的长与所述第一介质谐振块或所述第二介质谐振块所述一侧面的长的1/3之间的差值为预设值；
66.在一种可选的实施方式中，贴合部的长为0.7
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0.9mm；
67.所述馈电线与所述第二介质谐振块边缘的距离为预设距离；
68.在一种可选的实施方式中，预设距离为0.48
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0.96mm。
69.请参照图2，本发明的实施例三为：
70.一种通信设备，包括实施例一或实施例二所述的一种超宽带介质谐振器天线。
71.综上所述，本发明提供了一种超宽带介质谐振器天线及通信设备，设置两个介质谐振块贴合使用一个馈电部，并且馈电部的位置和贴合部的位置相对应，则馈电部的电流在贴合部激励起电流分别流经两个介质谐振块的表面形成te211模式谐振，并且贴合部等效于一个介质谐振器，在等效的介质谐振器表面激励起te111模式；同时，电流由贴合部流经非贴合部激励起te121模式，从而实现了带宽的扩展，即实现了一种超宽带天线；并且，只需要设置两个介质谐振块，加工方便，易于实施，降低了超宽带天线的加工难度，介质谐振块直接只需进行贴合，也降低了安装过程中误差的影响，还可以设置两个完全相同的介质谐振块，实现生产的进一步简化。
72.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。