一种介质谐振器天线及通信设备的制作方法

1.本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种介质谐振器天线及通信设备。


背景技术：

2.5g现在已是全球业界的研发焦点，国际电信联盟itu在2015年6月召开的itu-rwp5d第22次会议上明确了5g的主要应用场景，分别对应着不同的关键指标，其中增强型移动带宽场景下用户峰值速度为20gbps，最低用户体验速率为100mbps。而毫米波独有的高载频、大带宽特性是实现5g超高数据传输速率的主要手段，且未来的手机中预留给5g天线的空间小，可选位置不多，所以要设计能够在手机中使用的小型化的天线模组。
3.根据3gpp ts38.101-2的5g终端射频技术规范和tr38.817终端射频技术报告可知，5gmmwave天线需要覆盖n257(26.5-29.5ghz)、n258(24.25-27.25ghz)、n260(37-40ghz)及n261(27.5-28.35ghz)数个频段，故设计宽带天线是5g毫米波模组正常工作的必要需求。
4.由陶瓷体构成的介质谐振器天线，加工精度高，在毫米波频段体积小，成本更低，在5g毫米天线有广泛的优势。但是，一方面介质谐振天线往往难于安装定位，而在毫米波定位误差0.1mm可以造成1ghz的偏差；介质谐振天线的安装偏差会对最终的使用造成较大影响，另一方面介质谐振天线与馈电集成往往通过胶水或焊接实现，会引入太多的误差变量。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种介质谐振器天线，减小天线安装过程中产生的误差。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种介质谐振器天线，包括介质谐振器、介质基板及馈电线路；
8.所述介质基板上设置有与所述介质谐振器匹配的凹槽，所述介质谐振器设置在所述凹槽中；
9.所述介质基板的一侧连接所述馈电线路；
10.所述介质谐振器不与所述介质基板接触的一侧与所述介质基板形成一平面。
11.进一步地，所述介质谐振器包括第一子谐振块及第二子谐振块；
12.所述第一子谐振块为圆环柱，所述第二子谐振块为圆柱；
13.所述第二子谐振块设置在所述第一子谐振块内，并与所述第一子谐振块连接；
14.所述凹槽与所述第一子谐振块匹配。
15.进一步地，还包括介质带，所述第一子谐振块及所述第二子谐振块通过所述介质带连接；
16.所述第一子谐振块与所述第二子谐振块之间具有间隙。
17.进一步地，还包括金属化通孔及非金属化通孔；
18.所述金属化通孔及所述非金属化通孔在所述介质基板上沿靠近所述介质谐振器的方向依次设置，且所述金属化通孔及所述非金属化通孔均围绕所述介质谐振器设置。
19.进一步地，所述介质基板包括第一介质基板及第二介质基板，所述第一介质基板设置在所述第二介质基板的一侧；
20.所述第二介质基板远离所述第一介质基板的一侧连接所述馈电线路。
21.进一步地，还包括金属镀层，所述金属镀层设置在所述第一介质基板远离所述第二介质基板的一侧上。
22.进一步地，还包括天线地，所述天线地设置在所述第一介质基板与所述第二介质基板之间。
23.进一步地，所述天线地上还包括馈电缝隙，所述馈电缝隙呈h型，且所述馈电缝隙设置在所述介质谐振器的中心位置。
24.进一步地，还包括固定件，所述固定件设置在所述介质基板上且贯穿所述介质基板。
25.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：
26.一种通信设备，包括上述的一种介质谐振器天线。
27.本实用新型的有益效果在于：在介质基板上设置一与介质谐振器匹配的凹槽，将介质谐振器直接设置在介质基板中，通过介质基板上的挖空限定了介质谐振器的安装位置，避免了安装误差的现象，且介质谐振器与介质基板的表面形成平面，便于与馈电线路进行集成，降低了天线模组的集成难度，进一步减小了天线在集成过程中的误差，从而避免了天线安装过程中的误差特别是介质谐振器位置误差导致的安装误差。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例的一种介质谐振器天线的主视图；
29.图2为本实用新型实施例的介质谐振器示意图；
30.图3为本实用新型实施例的一种介质谐振器天线隐藏介质谐振器的结构示意图；
31.图4为本实用新型实施例的一种介质谐振器天线的馈电网络示意图；
32.图5为本实用新型实施例的一种介质谐振器天线的s参数示意图；
33.图6为本实用新型实施例的一种介质谐振器天线的增益随频率变化曲线图；
34.标号说明：
35.11、第一介质基板；12、第二介质基板；21、第一子谐振块；22、第二子谐振块；23、介质带；24、间隙；3、固定件；4、天线地；41、非金属化通孔；42、金属化通孔；43、馈电缝隙；5、微带线；6、金属镀层。
具体实施方式
36.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。
37.请参照图1，一种介质谐振器天线，包括介质谐振器、介质基板及馈电线路；
38.所述介质基板上设置有与所述介质谐振器匹配的凹槽，所述介质谐振器设置在所述凹槽中；
39.所述介质基板的一侧连接所述馈电线路；
40.所述介质谐振器不与所述介质基板接触的一侧与所述介质基板形成一平面。
41.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：在介质基板上设置一与介质谐振器匹配的凹槽，将介质谐振器直接设置在介质基板中，通过介质基板上的挖空限定了介质谐振器的安装位置，避免了安装误差的现象，且介质谐振器与介质基板的表面形成平面，便于与馈电线路进行集成，降低了天线模组的集成难度，进一步减小了天线在集成过程中的误差，从而避免了天线安装过程中的误差特别是介质谐振器位置误差导致的安装误差。
42.进一步地，所述介质谐振器包括第一子谐振块及第二子谐振块；
43.所述第一子谐振块为圆环柱，所述第二子谐振块为圆柱；
44.所述第二子谐振块设置在所述第一子谐振块内，并与所述第一子谐振块连接；
45.所述凹槽与所述第一子谐振块匹配。
46.由上述描述可知，由第一子谐振块和第二子谐振块构成介质谐振器，实现了单个子谐振块的谐振和整个嵌套的介质谐振器的共同谐振，从而实现激发多种谐振模式，提高天线的带宽。
47.进一步地，还包括介质带，所述第一子谐振块及所述第二子谐振块通过所述介质带连接；
48.所述第一子谐振块与所述第二子谐振块之间具有间隙。
49.由上述描述可知，第一子谐振块与第二子谐振块之间设置间隙，空气在间隙中充当介质，使得第一子谐振块和第二子谐振块能够等效于一个大的圆柱体实现谐振，拓宽了天线的带宽，且第一子谐振块和第二子谐振块之间通过介质带连接，设置在凹槽内时无需对子谐振块进行另外定位，提高了集成的便捷性，进一步减小了安装过程的误差。
50.进一步地，所述介质基板包括第一介质基板及第二介质基板，所述第一介质基板设置在所述第二介质基板的一侧；
51.所述第二介质基板远离所述第一介质基板的一侧连接所述馈电线路。
52.由上述描述可知，介质基板由第一介质基板和第二介质基板组成，方便在加工过程中分开加工后再集成。
53.进一步地，还包括金属化通孔及非金属化通孔；
54.所述金属化通孔及所述非金属化通孔在所述第一介质基板上沿靠近所述介质谐振器的方向依次设置，且所述金属化通孔及所述非金属化通孔均围绕所述介质谐振器设置。
55.由上述描述可知，围绕介质谐振器在第一介质基板上设置非金属化通孔和金属化通孔，能够将介质谐振器与周围的基板相隔离，易于激发介质谐振器的谐振。
56.进一步地，还包括金属镀层，所述金属镀层设置在所述第一介质基板远离所述第二介质基板的一侧上。
57.由上述描述可知，设置金属镀层，能够与金属通孔构成基片集成波导腔，实现天线增益的提高。
58.进一步地，还包括天线地，所述天线地设置在所述第一介质基板与所述第二介质基板之间。
59.由上述描述可知，设置天线地形成谐振腔，激励介质谐振器进行谐振。
60.进一步地，所述天线地上还包括馈电缝隙，所述馈电缝隙呈h型，且所述馈电缝隙设置在所述介质谐振器的中心位置。
61.由上述描述可知，设置h型的馈电缝隙，其位置与介质谐振器的中心位置对应，在激发介质谐振器谐振的同时能够保证天线的辐射增益。
62.进一步地，还包括固定件，所述固定件设置在所述介质基板上且贯穿所述介质基板。
63.由上述描述可知，由固定件贯穿介质基板，在固定介质基板的同时能够使用固定件将介质谐振器天线固定在需要的位置，方便介质谐振器天线的安装。
64.一种通信设备，包括上述的一种介质谐振器天线。
65.上述的一种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，以下通过具体的实施方式进行说明：
66.请参照图1-5，本实用新型的实施例一为：
67.一种介质谐振器天线，包括包括介质谐振器、介质基板及馈电线路；
68.所述介质谐振器包括第一子谐振块21及第二子谐振块22；
69.所述介质基板上设置有与所述介质谐振器匹配的凹槽，所述介质谐振器设置在所述凹槽中；
70.具体的，所述第一子谐振块为圆环柱，所述第二子谐振块为圆柱，所述第二子谐振块设置在所述第一子谐振块内，并通过介质带23与所述第一子谐振块连接，所述凹槽与所述第一子谐振块匹配；第一子谐振块与第二子谐振块之间具有间隙24；
71.介质基板包括第一介质基板11及第二介质基板12，第一介质基板设置在第二介质基板上，第一介质基板上设置一贯穿第一介质基板的圆孔即上述的凹槽，圆孔的直径与第一子谐振块的直径相匹配，使得介质谐振器能够贴合设置在圆孔中，第二介质基板远离第一介质基板的一侧连接馈电线路；
72.请参照图4，在一种可选的实施方式中，馈电线路为微带线5；
73.在一种可选的实施方式中，第一介质基板为氧化铝，第一介质基板的介电常数为10，厚度为1.27mm可通过3d打印制作第一介质基板；
74.在一种可选的实施方式中，第二介质基板的型号为rogers ro4350，介电常数为3.66，厚度为0.254mm；
75.第一介质基板与第二介质基板之间设置有天线地4，天线地为金属，且天线地上设置有h型的馈电缝隙43，即天线地上设置有介质谐振器，且馈电缝隙与介质谐振器的中心位置对应；
76.所述介质谐振器不与所述介质基板接触的一侧与所述介质基板形成一平面；
77.在一种可选的实施方式中，还包括固定件3，固定件设置在介质基板上且贯穿介质基板，实现第一介质基板与第二介质基板的紧密连接，放置移位，且能够将介质谐振器天线固定在所需位置进行工作；固定件可为螺钉或其他可固定的构件；
78.圆柱形的第二子谐振块激发基模hem111(21ghz)，整个介质谐振器(元还珠和圆柱体)共同激发出高阶模hem122(25.8ghz)，并且h型的馈电缝隙可作为缝隙天线(28ghz)实现了多频段的覆盖，请参照图5，是本实施例的一种介质谐振器天线的s参数示意图，可以看出该介质谐振器天线覆盖了n257(26.5-29.5ghz)、n258(24.25-27.25ghz)及n261(27.5-28.35ghz)频段，具有宽带性能，满足5g的通信标准。
79.请参照图4及图6，本实用新型的实施例二为：
80.一种介质谐振器天线，其与实施例一的不同之处在于，还包括金属化通孔42、非金属化通孔41及金属镀层6；
81.所述金属化通孔及所述非金属化通孔在所述第一介质基板上沿靠近所述介质谐振器的方向依次设置，且所述金属化通孔及所述非金属化通孔均围绕所述介质谐振器设置；
82.在一种可选的实施方式中，金属化通孔、非金属化通孔、第一子谐振块的截面及第二子谐振块的截面为同心圆，且相邻的金属化通孔与非金属化通孔不处于同一条半径上。
83.金属镀层设置在第一介质基板远离第二介质基板的一侧上，金属镀层及金属化通孔构成基片集成波导(substrate integrated waveguide，siw)腔，实现天线增益的提高；请参照图6，可以看出在28ghz频段天线的增益能够达到10dbi。
84.综上所述，本实用新型提供的一种介质谐振器天线及通信设备，包括嵌套有圆柱的圆环柱介质谐振器、介质基板和馈电线路，圆柱和圆环住之间具有间隙，且圆柱和圆环柱之间通过介质带连接，在介质基板上设置有与介质谐振器配合的凹槽，使得介质谐振器贴合在介质基板凹槽内壁，以介质基板上的凹槽对介质谐振器进行限位，避免了介质谐振器的安装误差，并且圆柱和圆环住之间由介质带进行连接限位，进一步避免了安装过程中介质谐振器的误差，保证了天线最终的工作频段是预先设计的频段，避免了因安装误差导致的天线工作误差；并且，在介质谐振器环绕设置通孔，隔离介质谐振器与基板，保证了介质谐振器的正常谐振，同时设置部分通孔为金属化通孔，并在介质层的一侧上设置金属镀层，能够形成siw腔，显著提升天线的增益，在消除介质谐振器安装误差的同时实现宽带且高增益的天线。
85.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。