[发明专利]基于介质谐振器的增加带宽的天线结构及电子设备

说明书

本发明公开了一种基于介质谐振器的增加带宽的天线结构及电子设备，包括介质谐振器和辐射体，所述介质谐振器的形状为圆柱体形，所述辐射体设置于所述介质谐振器的顶面上；所述介质谐振器的工作模式为HEM₁₂模式，所述辐射体的工作模式为TM模式；所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。本发明可在保证高增益的同时增加带宽。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于介质谐振器的增加带宽的天线结构及电子设备。

背景技术

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。

射频链路的EIRP(等效全向辐射功率)为天线增益与芯片输出增益之和，在EIRP满足3GPP标准下，高增益的毫米波天线可以使芯片的输出功率降低，从而使芯片散热良好；另一方面高增益毫米波天线无需设计成双极化，因为天线增益高，不需要双极化来增加3dBi的增益，所以简化了设计复杂度。

由天线理论可知，高次模的圆柱体介质谐振器可以辐射出比dipole、patch、slot等常规天线更高增益方向图，采用高次模的圆柱体介质谐振器作为5G毫米波模组的基本天线单体优势大，但是它的带宽往往较窄，需要采用一些扩充带宽的手段。目前常规的扩充带宽的方法包括：1、馈两个的谐振频率相邻天线，一个是高次模式DRA(介质谐振器天线)，另外一个是其他天线，但这两个天线往往因为高耦合损失增益；2、用降低Q值原理，例如降低DRA的DK(介电常数)，但这种方法往往会使天线的体积增大，馈电复杂；3、设计双模模式的DRA，但这种方法往往使天线体积过大，或者加工工艺难，成本增加。

因此，如何在不损失DRA高次模增益条件下增加带宽成为目前有待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于介质谐振器的增加带宽的天线结构及电子设备，可在保证介质谐振器天线高增益的同时增加带宽。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于介质谐振器的增加带宽的天线结构，包括介质谐振器和辐射体，所述介质谐振器的形状为圆柱体形，所述辐射体设置于所述介质谐振器的顶面上；所述介质谐振器的工作模式为HEM₁₂模式，所述辐射体的工作模式为TM模式；所述介质谐振器的底面半径为3mm，高度为3mm，介电常数为21。

本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的基于介质谐振器的增加带宽的天线结构。

本发明的有益效果在于：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；介质谐振器工作于HEM₁₂模式(TM模式与TE模式的混合模式，其中TM模式占优)，通过在介质谐振器上加载工作于TM模式的辐射体，不会改变介质谐振器的HEM₁₂模式，使得增益不变，同时增加带宽。本发明可让高次模介质谐振器天线在不降低天线增益条件下增加带宽，且天线结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一的基于介质谐振器的增加带宽的天线结构的结构示意图；

图2为本发明实施例一的天线结构的顶面示意图；

图3为本发明实施例一的天线结构的底面示意图；

图4为28GHz时介质谐振器的XOY面的电场分布图；

图5为28GHz时介质谐振器的ZOX面的电场分布图；