[發明專利]一種三頻介質諧振天線中介質諧振器尺寸設計方法

有效

• 申請號: 202110697566.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113644413B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 趙偉;侯張聚;唐小蘭;戴令亮;謝昱乾
• 申請（專利權）人: 深圳市信維通信股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01P11/00;H01P7/10
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 張鵬

本發明公開了一種三頻介質諧振天線中介質諧振器尺寸設計方法，包括如下步驟，設計一介電常數為N、TE111為A的立方體；將立方體分為上部分和下部分，將上部分的長度調整到D1、寬度調整到W1及高度調整到H1；將下部分的長度調整到D2、寬度調整到W2及高度調整到H2；得到TE113為B的結構體；將結構體等效為一矩形體，矩形體的高度為H1與H2之和，當D1大于D2時，矩形體的長度為D1，否則，矩形體的長度為D2；當W1大于W2時，矩形體的寬度為W1，否則，矩形體的寬度為W2；計算得到矩形體的介電常數為M；微調矩形體的寬度，使得矩形體的寬度為W3，得到TE311為C的設計體。本尺寸設計方法能夠快速設計出介質諧振器的尺寸，利于降低三頻介質諧振天線的開發成本。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，尤其涉及一種三頻介質諧振天線中介質諧振器尺寸設計方法。

背景技術

根據3GPP?TS38.101-2?5G終端射頻技術規范和TR38.817終端射頻技術報告可知，5GmmWave頻段有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)，還有未來規劃的47-52.6GHz。顯然，在5G毫米波移動終端通信中，我們可以用多組天線來實現覆蓋上述頻段，但是其必將減小終端空間，那么用單天線實現雙頻甚至多頻特性，將簡化集成天線的結構和設計流程。

一般而言，多頻微帶貼片天線是多數設計者首選，因為其具有結構簡單、原理清晰以及性能可接受等優點。但是其需要復雜的介質基板疊層結構和非一體式的雙頻實現方式等缺點，給目前5G毫米波三頻天線的應用提出了挑戰。

現在已有的應用于通信系統的雙頻天線，一般分兩大類：一類是利用天線的已有諧振以及其諧振的N(N≥2)次分量，例如一個天線在28GHz諧振，那么會在56GHz、84GHz也有諧振，所以28GHz、56GHz和84GHz構成三頻，這種方式的缺點是頻率是固定選擇，可用范圍較小，例如5G毫米波中通常要求是28GHz、39GHz、47GHz、52GHz構成的多頻段，這些頻點沒有整數倍數關系；另一類是在一個天線單元里面，分布多個天線來實現三頻，例如1個天線負責28GHz輻射，另一個天線負責39GHz，另一個天線負責47GHz，此時1個天線單元看起來實現了三頻，這種方式需要復雜的多層基板疊層來實現，這樣導致雙頻帶天線并非一體式雙頻結構，加工成本較大。

另外，還有一種通過陶瓷諧振器天線(DRA)來實現三頻的方式，陶瓷諧振器天線包括基板和設于基板上的介質諧振器，基板的頂面設有地層，地層上設有縫隙，基板的底面設有與所述縫隙耦合的微帶線路，介質諧振器設于地層上并覆蓋所述縫隙。陶瓷諧振器天線能夠激發三種天線模式(TE111、TE113及TE311)，介質諧振器一般呈矩形體狀，其中，TE111為矩形體介質諧振器的基模，其方向沿Z軸方向，TE113為最近的高次模，其方向也是沿Z軸方向，TE111和TE113的頻點主要是由介質諧振器的厚度決定，TE311的方向沿Y軸方向，由介質諧振器沿Y軸的長度決定。為了讓TE111、TE113及TE311達到預設的三頻，需要不斷地對介質諧振器的尺寸進行調整以及介質諧振器的介電常數進行選擇，由于變量過多，設計起來費時費力，導致開發成本居高不下。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種三頻介質諧振天線中介質諧振器尺寸設計方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種三頻介質諧振天線中介質諧振器尺寸設計方法，包括如下步驟，

設計一介電常數為N、TE111模的頻率為A的立方體，所述立方體的邊長為a；

將立方體分為上部分和下部分，將所述上部分的長度調整到D1、寬度調整到W1及高度調整到H1，使所述上部分成為上長方體；將所述下部分的長度調整到D2、寬度調整到W2及高度調整到H2，使所述下部分成為下長方體；得到TE113模的頻率為B的結構體；