宽带高增益天线结构及电子设备制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带高增益天线结构及电子设备，包括介质基板、介质谐振器和辐射体，所述介质谐振器和辐射体设置于所述介质基板上，所述介质谐振器的形状为圆柱体形，所述辐射体的形状为圆环形；所述介质谐振器的工作模式的主模式与所述辐射体的工作模式相同；所述介质谐振器的谐振频率与所述辐射体的谐振频率不同；所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。本发明专利技术可提高介质谐振器天线的增益，同时增加带宽。同时增加带宽。同时增加带宽。

【技术实现步骤摘要】
宽带高增益天线结构及电子设备


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种宽带高增益天线结构及电子设备。

技术介绍

[0002]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。
[0003]介质谐振器具有损耗小，高辐射效率等优点；同时，由高介电常数的介质材料构成天线，在工作频率较低时具有天线结构尺寸小的优势；并且，DRA(介质谐振器天线)是一个三维立体结构，设计比传统天线更加灵活。但是DRA在单一模式(高次模)工作时，其相对带宽通常比较小，因此需要在不损耗增益情况下提升带宽。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种宽带高增益天线结构及电子设备，可提高介质谐振器天线的增益，同时增加带宽。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种宽带高增益天线结构，包括介质基板、介质谐振器和辐射体，所述介质谐振器和辐射体设置于所述介质基板上，所述介质谐振器的形状为圆柱体形，所述辐射体的形状为圆环形；所述介质谐振器的工作模式的主模式与所述辐射体的工作模式相同；所述介质谐振器的谐振频率与所述辐射体的谐振频率不同；所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。
[0006]本专利技术还提出一种电子设备，包括如上所述的宽带高增益天线结构。
[0007]本专利技术的有益效果在于：通过设计圆柱体的介质谐振器的尺寸和介电常数，使其可激励出高次模模式，从而提高天线增益；通过加载工作模式与介质谐振器的主模式相同的辐射体，可进一步增强介质谐振器的主模式，从而进一步提高增益；同时，由于加载的辐射体的谐振频率与介质谐振器的谐振频率不同，可增加带宽；通过采用圆环形的辐射体，无需复杂的激励条件即可激发出与介质谐振器的主模式相同的工作模式，且体积小，成本低。本专利技术可提高高次模介质谐振器天线的增益，同时增加带宽。
附图说明
[0008]图1为本专利技术实施例一的宽带高增益天线结构的结构示意图；
[0009]图2为本专利技术实施例一的宽带高增益天线结构的顶面示意图；
[0010]图3为本专利技术实施例一的宽带高增益天线结构的底面示意图；
[0011]图4为28GHz时介质谐振器的XOY面的电场分布图；
[0012]图5为28GHz时介质谐振器的ZOX面的电场分布图；
[0013]图6为28GHz时介质谐振器的XOY面的磁场分布图；
[0014]图7为辐射体的XOY面的电场分布图；
[0015]图8为加载微带天线前后的天线结构的S参数示意图；
[0016]图9为加载微带天线前后的天线结构的增益曲线示意图。
[0017]标号说明：
[0018]1、介质基板；2、介质谐振器；3、辐射体；4、微带线；
[0019]11、第一介质层；12、接地层；13、第二介质层；
[0020]121、馈电缝隙。
具体实施方式
[0021]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、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。
[0022]请参阅图1，一种宽带高增益天线结构，包括介质基板、介质谐振器和辐射体，所述介质谐振器和辐射体设置于所述介质基板上，所述介质谐振器的形状为圆柱体形，所述辐射体的形状为圆环形；所述介质谐振器的工作模式的主模式与所述辐射体的工作模式相同；所述介质谐振器的谐振频率与所述辐射体的谐振频率不同；所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。
[0023]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：可提高介质谐振器天线的增益，同时增加带宽。
[0024]进一步地，所述介质谐振器的谐振频率与所述辐射体的谐振频率相差1GHz。
[0025]由上述描述可知，辐射体的谐振频率与介质谐振器的谐振频率相邻，有利于提升带宽。
[0026]进一步地，所述辐射体的内圆半径和外圆半径根据第一公式和第二公式确定，
[0027]所述第一公式为
[0028]所述第二公式为
[0029]f
12
为所述辐射体的谐振频率，a为辐射体的内圆半径，b为辐射体的外圆半径，c为光速，X
12
为常量，DK为介质基板的介电常数，N1为第一类贝塞尔函数，J1为第二类贝塞尔函数。
[0030]由上述描述可知，辐射体的尺寸主要根据其谐振频率和介质基板的介电常数来确定。
[0031]进一步地，所述介质谐振器位于圆环形的辐射体的内圆中，且所述介质谐振器与所述辐射体同心。
[0032]进一步地，所述介质基板包括依次层叠的第一介质层、接地层和第二介质层，所述介质谐振器和辐射体设置于所述第一介质层上；所述接地层上设有馈电缝隙，所述介质谐振器在所述接地层上的投影覆盖所述馈电缝隙。
[0033]进一步地，还包括微带线，所述微带线设置于所述第二介质层远离所述接地层的一面上，所述微带线与所述馈电缝隙耦合。
[0034]进一步地，所述微带线在所述接地层上的投影与所述馈电缝隙垂直相交。
[0035]由上述描述可知，通过缝隙耦合馈电的方式同时为介质谐振器和辐射体馈电。
[0036]进一步地，所述介质谐振器的工作模式为HEM
12
模式，主模式为TM
12
模式，所述辐射体的工作模式为TM
12
模式。
[0037]进一步地，所述辐射体为辐射贴片。
[0038]由上述描述可知，采用辐射贴片，可减小天线体积。
[0039]实施例一
[0040]请参照图1
‑
9，本专利技术的实施例一为：一种宽带高增益天线结构，可应用于5G毫米波终端。
[0041]如图1所示，包括介质基板1、介质谐振器2和辐射体3，所述介质基板1包括依次层叠的第一介质层11、接地层12和第二介质层13，所述介质谐振器2和辐射体3设置于所述第一介质层11上。其中，所述介质谐振器为圆柱体形，所述辐射体为圆环形，介质谐振器位于所述辐射体的内圆中，且所述介质谐振器与所述辐射体同心，即辐射体的圆心位于介质谐振器的轴心上。优选地，所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。所述辐射体为辐射贴片，即圆环形的辐射贴片。
[0042]如图2所示，所述接地层上设有馈电缝隙121，所述介质谐振器2在所述接地层上的投影覆盖所述馈电缝隙121。如图3所示，还包括微带线4，所述微带线4设置于所述第二介质层13远离所述接地层的一面上，所述微带线4与所述馈电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带高增益天线结构，其特征在于，包括介质基板、介质谐振器和辐射体，所述介质谐振器和辐射体设置于所述介质基板上，所述介质谐振器的形状为圆柱体形，所述辐射体的形状为圆环形；所述介质谐振器的工作模式的主模式与所述辐射体的工作模式相同；所述介质谐振器的谐振频率与所述辐射体的谐振频率不同；所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。2.根据权利要求1所述的宽带高增益天线结构，其特征在于，所述介质谐振器的谐振频率与所述辐射体的谐振频率相差1GHz。3.根据权利要求1所述的宽带高增益天线结构，其特征在于，所述辐射体的内圆半径和外圆半径根据第一公式和第二公式确定，所述第一公式为所述第二公式为f
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为所述辐射体的谐振频率，a为辐射体的内圆半径，b为辐射体的外圆半径，c为光速，X
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为常量，DK为介质基板的介电常数，N1为第一类贝塞尔函数，J1为第二类贝塞尔函数。4.根据权利要求1所述的宽带高增益天线结构，其特征在于，所述介质谐振器位于圆环形的辐射体的内圆中，且所述介质谐振器与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，唐小兰，戴令亮，谢昱乾，
申请(专利权)人：深圳市信维通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：