介质谐振器天线及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种介质谐振器天线及电子设备。


背景技术：

2.5g作为全球业界的研发焦点，发展5g技术制定5g标准已经成为业界共识。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的三个主要应用场景：增强型移动宽带、大规模机器通信、高可靠低延时通信。这3个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。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。同时由于未来的手机中预留给5g天线的空间小，可选位置不多，因此需设计小型化的天线模组。
3.3gpp正在对5g技术进行标准化工作，第一个5g非独立组网(nsa)国际标准于2017年12月正式完成并冻结，2018年6月14日完成5g独立组网标准。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)。
4.基于pcb的常规毫米波宽带天线，无论天线形式是patch(贴片)，dipole(偶极子)，slot(缝隙)等，因为带宽要求覆盖n257、n258和n260，所以会使pcb厚度增加，此时层数变多，又因为在毫米频段，多层pcb对孔、线宽和线距的精度要求高，加工难度大。
5.介质谐振器具有损耗小，高辐射效率等优点，介质谐振器天线相比基于pcb的常规毫米波宽带天线，具有体积小、成本低的优点。介质谐振器天线与pcb集成通常有两种方式，分别为胶粘和smt焊接。但对于胶水粘接的方式，会由于胶水厚度的毫米级变化而导致天线性能急剧衰减。对于smt焊接的方式，需先在介质表面镀金属，然后与pcb上的焊盘相连，但由于焊接锡料不可控会导致馈电阻抗发生剧烈变化。因此，介质谐振器的集成是有待解决的问题。


技术实现要素：

6.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及电子设备，可便于介质谐振器与基板的集成，且有效保证天线性能。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种介质谐振器天线，包括介质基板、介质谐振器和馈电金属杆，所述馈电金属杆的一端至少部分地与所述介质谐振器紧密连接，所述馈电金属杆的另一端与所述介质基板紧密连接。
8.进一步地，所述介质谐振器上沿轴向设有与所述馈电金属杆适配的开孔，所述介质基板上设有贯穿所述介质基板且与所述馈电金属杆适配的第一通孔；所述介质谐振器位于所述介质基板上，所述馈电金属杆的一端至少部分地设置于所述开孔内并与所述介质谐振器紧密连接，所述馈电金属杆的另一端穿过所述第一通孔并与所述介质基板紧密连接。
9.进一步地，还包括天线地，所述天线地设置于所述介质基板的一面上，所述介质谐
振器位于所述天线地远离所述介质基板的一面上；所述天线地上设有第二通孔，所述馈电金属杆的另一端依次穿过所述第二通孔和第一通孔，并与所述介质基板紧密连接。
10.进一步地，所述第二通孔的面积大于所述馈电金属杆的横向截面面积。
11.进一步地，所述开孔贯穿所述介质谐振器，所述馈电金属杆的一端凸出于所述介质谐振器远离所述介质基板的一面。
12.进一步地，还包括焊盘，所述焊盘设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上，所述焊盘与所述馈电金属杆的另一端连接。
13.进一步地，还包括馈电线，所述馈电线设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上，所述馈电线的一端与所述焊盘连接。
14.进一步地，所述馈电线的一端的末端呈环形，且与所述焊盘套接。
15.进一步地，还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上，所述馈电线的另一端与所述射频芯片连接。
16.本实用新型还提出了一种电子设备，包括如上所述的介质谐振器天线。
17.本实用新型的有益效果在于：通过使馈电金属杆的一端与介质谐振器紧密连接，同时通过使馈电金属杆的另一端与介质基板紧密连接，从而通过馈电金属杆实现介质谐振器与介质基板之间的集成，使得馈电金属杆既可以作为馈电结构给介质谐振器馈电，还可以起到固定介质谐振器的作用，且可避免由于胶水厚度或焊接锡料导致的天线性能急剧衰减或馈电阻抗剧烈变化，从而可有效保证天线性能。本实用新型通过金属馈电杆实现介质谐振器的馈电以及介质谐振器与pcb的集成，可有效保证天线性能，且可降低安装成本。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例一的一种介质谐振器天线的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例一的一种介质谐振器天线的底面示意图。
20.标号说明：
21.1、介质基板；2、介质谐振器；3、馈电金属杆；4、天线地；5、焊盘；6、馈电线；
22.11、第一通孔；21、开孔；41、第二通孔。
具体实施方式
23.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详予说明。
24.请参阅图1，一种介质谐振器天线，包括介质基板、介质谐振器和馈电金属杆，所述馈电金属杆的一端至少部分地与所述介质谐振器紧密连接，所述馈电金属杆的另一端与所述介质基板紧密连接。
25.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过金属馈电杆实现介质谐振器的馈电以及介质谐振器与pcb的集成，可有效保证天线性能，且可降低安装成本。
26.进一步地，所述介质谐振器上沿轴向设有与所述馈电金属杆适配的开孔，所述介质基板上设有贯穿所述介质基板且与所述馈电金属杆适配的第一通孔；所述介质谐振器位于所述介质基板上，所述馈电金属杆的一端至少部分地设置于所述开孔内并与所述介质谐振器紧密连接，所述馈电金属杆的另一端穿过所述第一通孔并与所述介质基板紧密连接。
27.从上述描述可知，通过使馈电金属杆的一端通过介质谐振器上开孔与介质谐振器紧密连接，同时通过使馈电金属杆的另一端通过介质基板上的第一通孔与介质基板紧密连接，可有效保证馈电金属杆与介质谐振器和介质基板之间的连接稳定性。
28.进一步地，还包括天线地，所述天线地设置于所述介质基板的一面上，所述介质谐振器位于所述天线地远离所述介质基板的一面上；所述天线地上设有第二通孔，所述馈电金属杆的另一端依次穿过所述第二通孔和第一通孔，并与所述介质基板紧密连接。
29.进一步地，所述第二通孔的面积大于所述馈电金属杆的横向截面面积。
30.由上述描述可知，避免馈电金属杆接地。
31.进一步地，所述开孔贯穿所述介质谐振器，所述馈电金属杆的一端凸出于所述介质谐振器远离所述介质基板的一面。
32.由上述描述可知，通过让馈电金属杆凸出于介质谐振器，使得馈电金属杆还可以作为单极子天线进行辐射，增加天线带宽。
33.进一步地，还包括焊盘，所述焊盘设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上，所述焊盘与所述馈电金属杆的另一端连接。
34.由上述描述可知，通过设置焊盘，可进一步保证馈电金属杆与介质基板之间的连接可靠性。
35.进一步地，还包括馈电线，所述馈电线设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上，所述馈电线的一端与所述焊盘连接。
36.进一步地，所述馈电线的一端的末端呈环形，且与所述焊盘套接。
37.由上述描述可知，使馈电线可与焊盘充分接触，从而保证馈电线与馈电金属杆之间的连接可靠性。
38.进一步地，还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上，所述馈电线的另一端与所述射频芯片连接。
39.由上述描述可知，射频芯片用于为天线提供信号。
40.本实用新型还提出了一种电子设备，包括如上所述的介质谐振器天线。
41.实施例一
42.请参照图1-2，本实用新型的实施例一为：一种介质谐振器天线，可应用于5g毫米波通信系统的手持设备中。
43.如图1所示，包括介质基板1、介质谐振器2和馈电金属杆3，还包括天线地4，介质谐振器2上沿轴向设有与馈电金属杆3适配的开孔21，介质基板1上设有贯穿介质基板1且与馈电金属杆3适配的第一通孔11，天线地4上设有第二通孔41，第二通孔41的面积大于馈电金属杆3的横向截面面积，避免馈电金属杆3接地。
44.天线地4设置于介质基板1的一面上，介质谐振器2位于天线地4远离介质基板1的一面上，并且，开孔21、第一通孔11和第二通孔41的中心轴重合；馈电金属杆3的一端至少部分地设置于开孔21内，并与介质谐振器2紧密连接，馈电金属杆3的另一端依次穿过第二通孔41和第一通孔11，并与介质基板1紧密连接。
45.在一个可选的实施例中，通过过盈配合实现紧密连接。
46.通过使馈电金属杆的一端通过介质谐振器上的开孔与介质谐振器紧密连接，同时通过使馈电金属杆的另一端通过介质基板上的第一通孔与介质基板紧密连接，从而通过馈
电金属杆实现介质谐振器与介质基板之间的集成，使得馈电金属杆既可以作为馈电结构给介质谐振器馈电，还可以起到固定介质谐振器的作用。
47.其中，介质谐振器2可采用陶瓷介质谐振器。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，相比pcb有极大的优势。
48.本实施例中，介质谐振器2的形状为圆柱体，开孔21位于介质谐振器2的中心轴处。在其他可选的实施例中，介质谐振器可为其他形状。
49.在一个可选的实施例中，介质谐振器上开孔可不贯穿介质谐振器，此时，在介质谐振器靠近介质基板的一面上沿轴向设置开孔，馈电金属杆的一端内嵌于开孔内。而本实施例中，开孔21贯穿所述介质谐振器2，馈电金属杆3的一端穿过开孔21，并凸出于介质谐振器2远离介质基板1的一面。通过让馈电金属杆的一端凸出于介质谐振器，使得馈电金属杆还可以作为单极子天线进行辐射，从而使得天线的辐射模式为混合模式(介质谐振器天线的辐射模式 单极子天线的辐射模式)，进而可增加天线带宽。
50.结合图2所示，还包括焊盘5，焊盘5设置于介质基板1远离介质谐振器2的一面上，焊盘5与馈电金属杆3的另一端连接，即馈电金属杆3的另一端依次穿过第二通孔41和第一通孔11后，与焊盘5连接，从而进一步保证馈电金属杆3与介质基板1之间的连接可靠性。
51.进一步地，还包括馈电线6和射频芯片(图中未示出)，馈电线6和射频芯片设置于介质基板1远离介质谐振器2的一面上，馈电线6的一端与焊盘5连接，另一端与射频芯片连接。本实施例中，馈电线6的一端的末端呈环形，且与焊盘5套接。即馈电线6与馈电金属杆3连接的一端的末端设有与焊盘5相适配的环形，通过将馈电线6套接在焊盘5上，从而使馈电线6可与焊盘5充分接触，进而保证馈电线6与馈电金属杆3之间的连接可靠性。
52.其中，射频芯片用于为天线提供信号；射频芯片中包含的移相器和放大器等原件，移相器用于为天线单元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。
53.本实施例通过金属馈电杆实现介质谐振器与pcb的集成，不仅不会使天线性能急剧衰减，也不会使馈电阻抗剧烈变化；金属馈电杆同时作为介质谐振器的集成件、馈电结构的一部分以及天线辐射结构的一部分，既有效保证天线性能，还能覆盖多个频段，实现超带宽，同时还可节约成本。
54.实施例二
55.本实施例是实施例一的介质谐振器天线的另一种实现方式，相同之处不再累述，区别在于，本实施例中，介质基板上设置的是过孔，馈电金属杆的另一端与过孔紧密连接，从而实现与介质基板的紧密连接。
56.进一步地，焊盘与过孔连接，优选地，焊盘可覆盖过孔。馈电线依次通过焊盘与过孔与馈电金属杆连接。
57.在其他实施例中，也可以不设置焊盘，馈电线通过过孔与馈电金属杆连接。
58.本实施例同样通过金属馈电杆实现介质谐振器与pcb的集成，有效地保证了天线性能。
59.综上所述，本实用新型提供的一种介质谐振器天线及电子设备，通过馈电金属杆实现介质谐振器与介质基板之间的集成，使得馈电金属杆既可以作为馈电结构给介质谐振器馈电，还可以起到固定介质谐振器的作用，且可避免由于胶水厚度或焊接锡料导致的天
线性能急剧衰减或馈电阻抗剧烈变化，从而可有效保证天线性能；通过设置焊盘，可进一步保证馈电金属杆与介质基板之间的连接可靠性；通过在馈电线与馈电金属杆连接的一端的末端设置与焊盘相适配的环形，使馈电线可与焊盘充分接触，从而保证馈电线与馈电金属杆之间的连接可靠性；通过让馈电金属杆的一端凸出于介质谐振器，使得馈电金属杆还可以作为单极子天线进行辐射，从而使得天线的辐射模式为混合模式，进而可增加天线带宽。本实用新型通过金属馈电杆实现介质谐振器与pcb的集成、介质谐振器的馈电以及单极子天线的辐射，可有效保证天线性能，且可覆盖多个频段，且易于加工，制造简单，成本低。
60.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。