一种毫米波介质谐振器天线模组及通信设备的制作方法

1.本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种毫米波介质谐振器天线模组及通信设备。


背景技术：

2.介质谐振器天线是一种性能优秀的天线，可以用于5g(5th-generation，第五代移动通信技术)毫米波的移动端。目前标准的介质谐振器天线的馈电为缝隙耦合馈电、微带馈电、cpw馈电(cost per wear，共面波导)和探针馈电等四种形式。这四种馈电形式在毫米波频段下有较高的加工精度要求，另外，馈电结构的加工误差对天线性能影响明显，且馈电结构与dra(介质谐振器)的相对位置的精度要求也很高(对位误差敏感度明显)，会对dra产生根本性影响。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种毫米波介质谐振器天线模组及通信设备，能够降低天线对馈电结构加工误差的敏感度。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的一种技术方案为：
5.一种毫米波介质谐振器天线模组，包括介质谐振器和天线地；
6.所述介质谐振器设置于所述天线地的一侧，且所述介质谐振器在所述天线地的天线近场区范围内，所述介质谐振器与所述天线地之间存在间隔；
7.所述天线地与所述介质谐振器对应的位置设有馈电结构。
8.进一步地，所述间隔为0.25-0.5倍天线工作频率对应的波长。
9.进一步地，所述介质谐振器的介电常数为2.5-5。
10.进一步地，所述天线地包括金属地和介质基板；
11.所述介质谐振器位于所述金属地的一侧；
12.所述介质基板位于所述金属地的另一侧；
13.所述馈电结构包括矩形缝隙和微带线；
14.所述金属地上设置有所述矩形缝隙，且所述矩形缝隙位于所述金属地上与所述介质谐振器的中心对应的位置；
15.所述微带线设置于所述介质基板远离所述金属地的一侧，且所述微带线与所述矩形缝隙垂直。
16.进一步地，还包括放置板和支撑件；
17.所述放置板设置于所述介质谐振器靠近所述天线地的一侧；
18.所述放置板与所述介质谐振器对应的位置设有通孔；
19.所述支撑件的一端与所述放置板连接，另一端与所述天线地连接。
20.进一步地，所述通孔沿x轴方向的横截面的形状为一矩形的四个角往矩形内部凹陷形成直角凹陷后的形状。
21.进一步地，所述放置板为塑料材质，所述塑料材质的介电常数为1.9-4.7。
22.进一步地，所述支撑件包括多个；
23.多个所述支撑件的一端与所述放置板连接，另一端与所述天线地连接。
24.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：
25.一种通信设备，包括上述毫米波介质谐振器天线模组。
26.本实用新型的有益效果在于：设置介质谐振器在天线地的天线近场区范围内，且在介质谐振器与天线地之间设置间隔，使天线地能够利用天线近场区对介质谐振器进行馈电，实现了空间馈电，且该馈电方式简单，间隔只要保证介质谐振器在天线地的天线近场区范围内即可，该馈电方式所要求的加工精度低，加工误差对天线造成的影响低，从而降低了天线对馈电结构加工误差的敏感度。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的整体结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的金属地的俯视图；
29.图3为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的介质基板的仰视图；
30.图4为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的介质谐振器和放置板的结构示意图；
31.图5为现有技术中馈电方式为微带缝隙馈电的天线示意图；
32.图6为现有技术中馈电方式为共面波导馈电的天线示意图；
33.图为7-8为现有技术中馈电方式为微带馈电的两种形式的天线示意图；
34.图9为现有技术中馈电方式为探针馈电的天线示意图；
35.图10为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的s参数图；
36.图11为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的增益随缝隙与介质谐振器中心的位置变化而变化的示意图；
37.图12为本实用新型实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组的增益随缝隙与介质谐振器的距离变化而变化的示意图；
38.标号说明：
39.1、介质谐振器；2、天线地；21、金属地；22、介质基板；3、馈电结构；31、矩形缝隙；32、微带线；4、放置板；5、支撑件；6、通孔；7、固定孔。
具体实施方式
40.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。
41.请参照图1，一种毫米波介质谐振器天线模组，包括介质谐振器和天线地；
42.所述介质谐振器设置于所述天线地的一侧，且所述介质谐振器在所述天线地的天线近场区范围内，所述介质谐振器与所述天线地之间存在间隔；
43.所述天线地与所述介质谐振器对应的位置设有馈电结构。
44.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：设置介质谐振器在天线地的天线
近场区范围内，且在介质谐振器与天线地之间设置间隔，使天线地能够利用天线近场区对介质谐振器进行馈电，实现了空间馈电，且该馈电方式简单，间隔只要保证介质谐振器在天线地的天线近场区范围内即可，该馈电方式所要求的加工精度低，加工误差对天线造成的影响低，从而降低了天线对馈电结构加工误差的敏感度。
45.进一步地，所述间隔为0.25-0.5倍天线工作频率对应的波长。
46.由上述描述可知，设置介质谐振器和天线地的间隔为0.25-0.5倍天线工作频率对应的波长，更便于天线地利用近场区实现对介质谐振器的馈电。
47.进一步地，所述介质谐振器的介电常数为2.5-5。
48.由上述描述可知，采用介电常数为2.5-5的介质谐振器，更有利于天线馈电，提高了天线增益。
49.进一步地，所述天线地包括金属地和介质基板；
50.所述介质谐振器位于所述金属地的一侧；
51.所述介质基板位于所述金属地的另一侧；
52.所述馈电结构包括矩形缝隙和微带线；
53.所述金属地上设置有所述矩形缝隙，且所述矩形缝隙位于所述金属地上与所述介质谐振器的中心对应的位置；
54.所述微带线设置于所述介质基板远离所述金属地的一侧，且所述微带线与所述矩形缝隙垂直。
55.由上述描述可知，馈电结构包括矩形缝隙和微带线，金属地设有矩形缝隙，且位于金属地上与介质谐振器的中心对应的位置，实现了简单的馈电结构，加工精度要求低，进一步地降低了天线对馈电结构加工误差的敏感度。
56.进一步地，还包括放置板和支撑件；
57.所述放置板设置于所述介质谐振器靠近所述天线地的一侧；
58.所述放置板与所述介质谐振器对应的位置设有通孔；
59.所述支撑件的一端与所述放置板连接，另一端与所述天线地连接。
60.由上述描述可知，通过设置放置板和支撑件能够起到支架的作用，保持介质谐振器与天线地之间的间隔，且在放置板与介质谐振器对应的位置设有通孔，在对介质谐振器起支撑作用的同时，保证了天线工作不被影响。
61.进一步地，所述通孔沿x轴方向的横截面的形状为一矩形的四个角往矩形内部凹陷形成直角凹陷后的形状。
62.由上述描述可知，设置通孔沿x轴方向的横截面的形状为一矩形的四个角往矩形内部凹陷形成直角凹陷后的形状，能够保证介质谐振器的露出面尽可能大的同时，使介质谐振器被支撑在放置板上。
63.进一步地，所述放置板为塑料材质，所述塑料材质的介电常数为1.9-4.7。
64.由上述描述可知，采用介电常数为1.9-4.7的塑料材质作为放置板，能够有效地降低放置板对天线性能的影响。
65.进一步地，所述支撑件包括多个；
66.多个所述支撑件的一端与所述放置板连接，另一端与所述天线地连接。
67.由上述描述可知，设置多个支撑件，能够更好地支撑介质谐振器，提高天线结构的
稳定性。
68.本实用新型另一实施例提供了一种通信设备，包括上述的一种毫米波介质谐振器天线模组。
69.上述天线模组能适用于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：
70.实施例一
71.请参照图1-3，本实施例的一种毫米波介质谐振器天线模组，包括介质谐振器1和天线地2；
72.所述介质谐振器1设置于所述天线地2的一侧，且所述介质谐振器1在所述天线地2的天线近场区范围内，所述介质谐振器1与所述天线地2之间存在间隔；
73.所述天线地2与所述介质谐振器1对应的位置设有馈电结构3；
74.具体的，如图1所示，所述天线地2包括金属地21和介质基板22；
75.所述介质谐振器1位于所述金属地21的一侧；
76.所述介质基板22位于所述金属地21的另一侧；
77.如图2、3所示，所述馈电结构3包括矩形缝隙31和微带线32；
78.所述金属地21上设置有所述矩形缝隙31，且所述矩形缝隙31位于所述金属地21上与所述介质谐振器1的中心对应的位置；
79.所述微带线32设置于所述介质基板22远离所述金属地21的一侧，且所述微带线32与所述矩形缝隙31垂直；
80.在一种可选的实施方式中，所述矩形缝隙31的长度为6毫米。
81.实施例二
82.请参照图1-12，本实施例与实施一的不同在于，限定了介质谐振器、放置板和支撑件的具体结构：
83.具体的，所述间隔为0.25-0.5倍天线工作频率对应的波长；
84.所述介质谐振器1的介电常数为2.5-5；
85.其中，对于所述介质谐振器1的形状不做限定，但该形状的介质谐振器1必须能够激励出天线辐射模式；
86.在一种可选的实施方式中，所述介质谐振器1的介电常数为2.5，所述介质谐振器1的形状为长方体，长和宽均为10毫米，高为5.65毫米，如图1所示；
87.如图1、4所示，还包括放置板4和支撑件5；
88.所述放置板4设置于所述介质谐振器1靠近所述天线地2的一侧；
89.所述放置板4与所述介质谐振器1对应的位置设有通孔6；
90.所述支撑件5的一端与所述放置板4连接，另一端与所述天线地2连接；
91.具体的，如图2、3所示，所述天线地2设有固定孔7；
92.所述支撑件5的另一端通过所述固定孔7与所述天线地2连接；
93.其中，如图4所示，所述通孔6沿x轴方向的横截面的形状为一矩形的四个角往矩形内部凹陷形成直角凹陷后的形状；
94.在另一种可选的实施方式中，所述通孔6的形状还可以是其他不规则形状，只要该通孔6能够使所述介质谐振器1的露出面尽可能大的同时，保证所述介质谐振器1能够放置
在所述放置板4上；
95.所述放置板4为塑料材质，所述塑料材质的介电常数为1.9-4.7；
96.在一种可选的实施方式中，如图1所示，所述放置板4的尺寸与所述天线地2的尺寸一致；
97.具体的，如图1所示，所述支撑件5包括多个；
98.多个所述支撑件5的一端与所述放置板4连接，另一端与所述天线地2连接；
99.在一种可选的实施方式中，如图1所示，所述支撑件5的数量为4个，4个所述支撑件5分布在与所述放置板4的4个角对应的位置，4个所述支撑件5的一端与所述放置板4连接，另一端与所述天线地2连接；
100.图5为现有技术中馈电方式为微带缝隙馈电的天线示意图；
101.图6为现有技术中馈电方式为共面波导馈电的天线示意图；
102.图为7、8为现有技术中馈电方式为微带馈电的天线示意图；
103.图9为现有技术中馈电方式为探针馈电的天线示意图；
104.图10为本实用新型实施例的毫米波介质谐振器天线模组的s参数图，可以看出天线-10db以下覆盖了n261(27.5-28.35ghz)频段；
105.图11为本实用新型实施例的毫米波介质谐振器天线模组的增益随缝隙与介质谐振器中心的位置变化而变化的示意图，其中，单缝隙指的是馈源与介质谐振器接触，如图5-9所示，此时，天线增益为5.68，可以看出当矩形缝隙正对介质谐振器的中心位置时，天线增益最大，为9.95db，当矩形缝隙偏离介质谐振器的中心位置时，与矩形缝隙正对介质谐振器的中心位置时相比，天线增益波动较小，仍然为9db以上的增益，降低了天线对馈电结构加工误差的敏感度；
106.图12为本实用新型实施例的毫米波介质谐振器天线模组的增益随缝隙与介质谐振器的距离变化而变化的示意图，可以看出当矩形缝隙距离介质谐振器4毫米时(即间隔为4毫米)，天线增益最大，为9.95db，而当矩形缝隙距离介质谐振器2、3或5毫米时，与矩形缝隙距离介质谐振器4毫米时相比，天线增益波动较小，仍然为9db以上的增益，降低了天线对馈电结构加工误差的敏感度；
107.另外，从图11、12可以看出该馈电方式的天线模组相较单缝隙天线模组而言，天线增益从5.68db提高到了9db以上，提升了天线增益。
108.综上所述，本实用新型提供的一种毫米波介质谐振器天线模组，包括介质谐振器和天线地；所述介质谐振器设置于所述天线地的一侧，且所述介质谐振器在所述天线地的天线近场区范围内，所述介质谐振器与所述天线地之间存在间隔，所述间隔为0.25-0.5倍天线工作频率对应的波长；所述天线地与所述介质谐振器对应的位置设有馈电结构，所述馈电结构包括矩形缝隙和微带线，所述金属地上设置有所述矩形缝隙，且所述矩形缝隙位于所述金属地上与所述介质谐振器的中心对应的位置；所述微带线设置于所述介质基板远离所述金属地的一侧，且所述微带线与所述矩形缝隙垂直；还包括放置板和支撑件；所述放置板设置于所述介质谐振器靠近所述天线地的一侧；所述放置板与所述介质谐振器对应的位置设有通孔；所述支撑件的一端与所述放置板连接，另一端与所述天线地连接，所述放置板为塑料材质，所述塑料材质的介电常数为1.9-4.7，降低了放置板对天线性能的影响，通过设置介质谐振器在天线地的天线近场区范围内，且在介质谐振器与天线地之间设置
0.25-0.5倍天线工作频率对应的波长的间隔，使天线地能够利用天线近场区对介质谐振器进行馈电，实现了空间馈电，且该馈电方式简单，间隔只要保证介质谐振器在天线地的天线近场区范围内即可，同时当矩形缝隙偏离介质谐振器中心的位置时，对于天线增益的影响较小，该馈电方式所要求的加工精度低，加工误差对天线造成的影响低，从而降低了天线对馈电结构加工误差的敏感度，另外，与现有的单缝隙馈电方式相比，空间馈电提升了天线增益。
109.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。