介质辐射单元及天线装置的制作方法

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种介质辐射单元及天线装置。

背景技术：

随着移动通信技术的发展，通信系统对天线提出了越来越高的要求，双极化、多通道天线成为通信系统的基本配置。然而，传统的介质谐振天线(Dielectric Resonator Antenna，DAR)往往通过增大介质辐射体的尺寸使介质谐振天线工作于多模式状态，以达到介质谐振天线宽带化的效果。如此，传统的介质谐振天线无法同时满足小型化和宽带化特性。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术的缺陷，提供一种介质辐射单元及天线装置，它能够同时实现小型化与宽带化。

其技术方案如下：一种介质辐射单元，包括：金属反射板，所述金属反射板设有开口区；金属壳体，所述金属壳体设有一端开口的谐振腔，所述谐振腔的开口端与所述开口区相应设置，且所述金属壳体电性连接在或者通过绝缘件绝缘连接在所述金属反射板的一侧；介质谐振器，所述介质谐振器设置在所述谐振腔中；及激励机构，所述激励机构与所述介质谐振器相连。

上述的介质辐射单元，由于将介质谐振器设置在金属壳体的谐振腔内，通过激励机构对介质谐振器进行激励时，介质谐振器能实现谐振模式，介质谐振器与谐振腔共同作用后能实现混合谐振模式，即具有两种谐振模式，从而能实现介质辐射单元的宽带化特性。另外，介质谐振器设置于谐振腔内，使得介质辐射单元具有剖面低、小型化的特性。

一种天线装置，包括两个以上所述的介质辐射单元，所述介质辐射单元的金属反射板处于同一平面上、且相互连接成一体。

上述的天线装置，不仅具有上述介质辐射单元所带来的技术效果；另外，由于将介质谐振器设置于谐振腔内，能有效减弱介质辐射单元间的相互耦合作用，并能提高天线阵列的性能指标。

在其中一个实施例中，所述激励机构包括金属馈电柱，所述介质谐振器设有安装孔，所述金属馈电柱装入到所述安装孔中。本实施例中，安装孔可以为通孔或盲孔。金属馈电柱接收到激励信号后，便激励介质谐振器工作，使介质辐射单元在具有宽带化特性的同时，具有更低的剖面，更小的体积，更容易与通信系统中的其它模块进行集成化设计。当然，在其它实施例中，介质谐振器内部不进行设置金属馈电柱，可以在谐振腔底壁设置凹槽，凹槽底壁与介质谐振器底壁之间形成谐振缝隙，激励机构包括微带线，通过微带线将激励信号传输至谐振缝隙，并通过谐振缝隙激励介质谐振器工作。

在其中一个实施例中，所述安装孔为螺纹孔，所述金属馈电柱外侧壁设有与所述螺纹孔相配合的螺纹。

在其中一个实施例中，所述金属馈电柱包括第一金属馈电柱与第二金属馈电柱，所述第一金属馈电柱与所述第二金属馈电柱平行设置；所述谐振腔与所述介质谐振器均为关于所述第一金属馈电柱的轴心与所述第二金属馈电柱的轴心相连构成的平面的对称结构。

在其中一个实施例中，所述金属馈电柱包括第三金属馈电柱与第四金属馈电柱，所述第三金属馈电柱与所述第四金属馈电柱、所述第一金属馈电柱平行设置，所述第一金属馈电柱的轴心与所述第二金属馈电柱的轴心相连构成的平面和所述第三金属馈电柱的轴心与所述第四金属馈电柱的轴心相连构成的平面相垂直；所述谐振腔与所述介质谐振器均为关于所述第三金属馈电柱的轴心与所述第四金属馈电柱的轴心相连构成的平面的对称结构。

在其中一个实施例中，所述介质谐振器为柱形状或长方体状，所述谐振腔为柱形状或长方体状。

在其中一个实施例中，所述介质谐振器为两个以上柱形体和/或长方体同轴堆叠的阶梯状。

在其中一个实施例中，所述第一金属馈电柱与所述第二金属馈电柱用于接收幅度相同、相位相反的第一激励信号；所述第三金属馈电柱与所述第四金属馈电柱用于接收幅度相同、相位相反的第二激励信号。

在其中一个实施例中，所述介质辐射单元呈矩形阵列布置。

附图说明

图1为本发明第一实施例所述的介质辐射单元的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中A-A处剖视图；

图4为本发明第二实施例所述的介质辐射单元的结构示意图；

图5为本发明第三实施例所述的介质辐射单元的结构示意图；

图6为本发明第四实施例所述的介质辐射单元的结构示意图；

图7为本发明第五实施例所述的介质辐射单元的结构示意图；

图8为本发明实施例所述的天线装置的结构示意图。

10、金属反射板，11、开口区，20、金属壳体，21、谐振腔，30、介质谐振器，40、金属馈电柱，41、第一金属馈电柱，42、第二金属馈电柱，43、第三金属馈电柱，44、第四金属馈电柱，100、介质辐射单元。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1至图7所示，本发明实施例所述的一种介质辐射单元，包括：金属反射板10、金属壳体20、介质谐振器30及激励机构。

所述金属反射板10设有开口区11。所述金属壳体20设有一端开口的谐振腔21。所述谐振腔21的开口端与所述开口区11相应设置。且所述金属壳体20电性连接在或者通过绝缘件绝缘连接在所述金属反射板10的一侧。本实施例中，可以将金属壳体20开口端通过焊接或者通过螺栓连接固定在金属反射板10的开口区11，这样金属壳体20开口端与金属反射板10之间相互电性接触；当然，金属壳体20开口端与金属反射板10之间也可以留有缝隙，即金属壳体20开口端与金属反射板10之间没有电性接触，进一步的，还可以在金属壳体20开口端与金属反射板10的缝隙之间填充绝缘片，并通过安装件将金属壳体20安装在金属反射板10上。所述介质谐振器30设置在所述谐振腔21中。所述激励机构与所述介质谐振器30相连。

上述的介质辐射单元100，由于将介质谐振器30设置在金属壳体20的谐振腔21内，通过激励机构对介质谐振器30进行激励时，介质谐振器30能实现谐振模式，介质谐振器30与谐振腔21共同作用后能实现混合谐振模式，即具有两种谐振模式，从而能实现介质辐射单元100的宽带化特性。另外，介质谐振器30设置于谐振腔21内，使得介质辐射单元100具有剖面低、小型化的特性。

请参阅图1，所述激励机构包括金属馈电柱40。所述介质谐振器30设有安装孔，所述金属馈电柱40装入到所述安装孔中。其中，安装孔可以为通孔或盲孔。金属馈电柱40接收到激励信号后，便激励介质谐振器30工作。如此，介质辐射单元100在具有宽带化特性的同时，通过金属馈电柱40激励介质辐射单元100，使得本实施例具有更低的剖面，更小的体积，更容易与通信系统中的其它模块进行集成化设计。当然，在其它实施例中，介质谐振器30内部不进行设置金属馈电柱40，可以在谐振腔21底壁设置凹槽，凹槽底壁与介质谐振器30底壁之间形成谐振缝隙，激励机构包括微带线，通过微带线将激励信号传输至谐振缝隙，并通过谐振缝隙激励介质谐振器30工作。

本实施例中，所述安装孔为螺纹孔，所述金属馈电柱40外侧壁设有与所述螺纹孔相配合的螺纹。通过旋转金属馈电柱40，能方便将金属馈电柱40装入到介质谐振器30的安装孔中。

在其中一个实施例中，所述金属馈电柱40包括第一金属馈电柱41与第二金属馈电柱42。所述第一金属馈电柱41与所述第二金属馈电柱42平行设置。所述谐振腔21与所述介质谐振器30均为关于所述第一金属馈电柱41的轴心与所述第二金属馈电柱42的轴心相连构成的平面的对称结构。第一金属馈电柱41与第二金属馈电柱42接收到幅度相同、相位相反的第一激励信号后，并对介质谐振器30进行激励时，便可以使得介质辐射单元100产生具有单极化特性的电磁波。

请参阅图4或图5，在另一个实施例中，所述金属馈电柱40包括第三金属馈电柱43与第四金属馈电柱44。所述第三金属馈电柱43与所述第四金属馈电柱44、所述第一金属馈电柱41平行设置。所述第一金属馈电柱41的轴心与所述第二金属馈电柱42的轴心相连构成的平面和所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面相垂直；所述谐振腔21与所述介质谐振器30均为关于所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面的对称结构。第一金属馈电柱41与第二金属馈电柱42接收到幅度相同、相位相反的第一激励信号后，并对介质谐振器30进行激励时，便可以使得介质辐射单元100具有第一种单极化特性的电磁波。第三金属馈电柱43与第四金属馈电柱44接收到幅度相同、相位相反的第二激励信号后，并对介质谐振器30进行激励时，便可以使得介质辐射单元100具有第二种单极化特性的电磁波。第一种单极化特性的电磁波与第二种单极化特性的电磁波的远场分量相互正交，从而使得介质辐射单元100具有较好的水平、垂直双极化特性。如此，利用双极化天线的极化分集功能，使通信系统能对抗多径衰落的影响，提高通信效果。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例所述的介质辐射单元100的结构示意图，图1中示意出的所述介质谐振器30为柱形状，所述谐振腔21为柱形状，且第一金属馈电柱41、第二金属馈电柱42、第三金属馈电柱43及第四金属馈电柱44与谐振腔21的底面、介质谐振器30的底面垂直设置。所述第一金属馈电柱41的轴心与所述第二金属馈电柱42的轴心相连构成的平面和所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面相垂直。所述谐振腔21与所述介质谐振器30均为关于所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面的对称结构。在其它实施例中，所述介质谐振器30可以为长方体形状，所述谐振腔21为长方体形状。

请参阅图4，图4为本发明第二实施例所述的介质辐射单元100的结构示意图，图4与图1不同的地方在于，将谐振腔21的形状设置为长方体形状，其次将介质谐振器30设置为两个不同外径的柱形体同轴堆叠形成的阶梯状，阶梯状的介质谐振器30能够较为节省材料。图4中，无论谐振腔21的形状以及介质谐振器30的形状如何变化，介质辐射单元100仍然满足于谐振腔21与所述介质谐振器30均为关于所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面的对称结构的条件即可。在其它实施例中，所述介质谐振器30为两个以上柱形体和/或长方体同轴堆叠的阶梯状。

请参阅图5，图5为本发明第三实施例所述的介质辐射单元100的结构示意图，图5与图4不同的地方在于，图4中：所述第一金属馈电柱41的轴心与所述第二金属馈电柱42的轴心相连构成的平面与谐振腔21侧壁所在平面垂直或平行，所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面与谐振腔21侧壁所在平面垂直或平行：而图5中：所述第一金属馈电柱41的轴心与所述第二金属馈电柱42的轴心相连构成的平面与谐振腔21侧壁所在平面呈45度，所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面与谐振腔21侧壁所在平面呈45度。图4与图5中，无论谐振腔21的形状以及介质谐振器30的形状如何变化，介质辐射单元100只要满足于谐振腔21与所述介质谐振器30均为关于所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面的对称结构的条件即可。

请参阅图6，图6为本发明第四实施例所述的介质辐射单元100的结构示意图，图6与图5不同的地方在于，将谐振腔21的形状设置为柱形状。

请参阅图7，图7为本发明第四实施例所述的介质辐射单元100的结构示意图，图7与图6不同的地方在于，将介质谐振器30设置为两个不同外径的长方体同轴堆叠形成的阶梯状。图6与图7中，无论谐振腔21的形状以及介质谐振器30的形状如何变化，介质辐射单元100只要满足于谐振腔21与所述介质谐振器30均为关于所述第三金属馈电柱43的轴心与所述第四金属馈电柱44的轴心相连构成的平面的对称结构的条件即可。

请参阅图8，本发明实施例所述的一种天线装置，包括两个以上所述的介质辐射单元100。所述介质辐射单元100的金属反射板10处于同一平面上、且相互连接成一体。其中，所述介质辐射单元100呈矩形阵列布置。

上述的天线装置，不仅具有上述介质辐射单元100所带来的技术效果；另外，由于将介质谐振器30设置于谐振腔21内，能有效减弱介质辐射单元100间的相互耦合作用，并能提高天线阵列的性能指标。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。