方向图可重构天线、重构方法及无线终端设备技术

本发明专利技术公开了一种方向图可重构天线、重构方法及无线终端设备，包括PCB板和位于PCB板上的阵列天线，所述的阵列天线由多个天线子单元构成，且每个天线子单元均通过射频信号子链路连接于射频开关电路，所述的射频开关电路连接于射频处理单元，且所述的射频开关电路用于根据射频处理单元发送的开关选通控制信号控制每个天线子单元的选通或关闭从而使阵列天线工作在特定的工作模式下。本发明专利技术具有能够实现动态调整无线覆盖区域，增加覆盖距离，增强用户端接收信号强度，改善通信质量等优点。

【技术实现步骤摘要】
方向图可重构天线、重构方法及无线终端设备
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种方向图可重构天线、重构方法及无线终端设备。
技术介绍
目前大多数无线终端设备，如路由器、智能家居产品等，都采用全向天线，以获得各个方向均能覆盖到的效果。但通常在特定的时刻并不是各个方向都有用户存在，这些方向将会存在能量的浪费，如果能将天线辐射方向定向地指向用户，可以提高用户接收信号强度，改善通信质量，增大覆盖距离，而用户位置常常是动态变化的，这就需要一种方向图可动态调整的天线类型。为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种无线通信用的方向可变天线系统[申请号：CN01821769.9]，包括：天线和控制器，控制器能产生方向选择信号来控制电磁信号向着所选择的方向，该方向相应于检测所要的网络内发射信号的高增益位置；控制器包括收发机和天线控制单元，收发机连到天线，能产生相应于检测所要信号的天线增益信号；天线控制单元能产生相应于天线增益信号的方向选择信号；收发机包括：解调器，把所要的信号变换成基带信号和调制器，并把RF信号传到天线；收发机进一步包括基带处理器，它连到解调器，产生天线增益信号；天线控制单元包括数字信号处理器，用来接收天线增益信号。天线控制单元进一步包括连接到数字信号处理器的步进马达驱动器，连到数字信号处理器及天线的调节器，以及连在天线和控制器之间的马达，该马达能把天线转到相应于方向选择信号的所选择方向。天线包括一组天线单元，它们能电控电磁信号到相应于方向选择信号所选的方向。上述方案能够控制电磁信号转向所选择的方向来保证用户端收到较高的信号强度，但是上述方案采用马达来控制天线的转向来实现天线的转动从而改变天线方向图，对于目前的无线终端设备，如路由器、智能家居产品等使用马达控制天线转向存在体积过于庞大，结构过于复杂等缺点，而且，上述方案的天线系统只能实现天线的转动，即只能够将天线的辐射方向从一个方向转换为另一个方向，并不能改变天线的辐射范围，也无法使天线系统实现全向辐射，动态调整不够灵活。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种结构简单且方向图可动态调整的方向图可重构天线；本方案的另一目的是提供一种基于上述方向图可重构天线的动态方向图动态调整方法；本方案的另一目的是提供一种包括上述方向图可重构天线的无线终端设备。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本专利技术的方向图可重构天线，包括PCB板和位于PCB板上的阵列天线，所述的阵列天线由多个天线子单元构成，且每个天线子单元均通过射频信号子链路连接于射频开关电路，所述的射频开关电路连接于射频处理单元，且所述的射频开关电路用于根据射频处理单元发送的开关选通控制信号控制每个天线子单元的选通或关闭从而使阵列天线工作在特定的工作模式下。在上述方向图可重构天线中，所述的工作模式包括由任意一个天线子单元单独选通或任意多个天线子单元组合选通的各种组合模式。在上述方向图可重构天线中，所述的天线子单元为单极子天线、偶极子天线或PIFA天线中的任意一种，且各个所述天线子单元的馈电点之间两两间隔10～60mm，相邻子天线单元之间间隔60度至180度排列。在上述方向图可重构天线中，所述的阵列天线由三个天线子单元构成，且相邻天线子单元之间呈120度角排列。一种基于上述方向图可重构天线的方向图动态调整方法，包括以下步骤：A：定期或不定期遍历各种组合模式下与用户端的通信质量并根据遍历结果选择最佳通信质量对应的最佳组合模式；B：根据步骤A的遍历结果控制每个天线子单元选通或关闭使阵列天线工作于所述最佳组合模式。在上述的动态调整方向图的方法中，步骤A的具体方法包括：定期或不定期接收在各种组合模式下用户端反馈回来的RSSI值，并根据各种组合模式下的RSSI值确定最佳组合模式。在上述的动态调整方向图的方法中，在步骤A中，每隔预设时间段遍历各种组合模式下与用户端的通信质量并根据遍历结果选择最佳通信质量对应的最佳组合模式。在上述的动态调整方向图的方法中，步骤B的具体方法包括：B1：根据确定的最佳组合模式生成开关选通控制信号并将所述开关选通控制信号发送给射频开关电路；B2：所述射频开关电路根据所述开关选通控制信号控制每一个射频信号子链路的选通或关闭以使阵列天线工作于最佳组合模式下。在上述的动态调整方向图的方法中，在步骤B2中，所述射频开关电路通过控制各个天线子单元的馈电端口的通断控制各个天线子单元对应的射频信号子链路的选通或关闭。一种采用方向图可重构天线的无线终端设备，包括权利要求1-4任意一项所述的方向图可重构天线。本专利技术相较于现有技术具有以下优点：结构简单，能够动态调整无线覆盖区域，增加覆盖距离，增强用户端接收信号强度，改善通信质量等。附图说明图1是本专利技术实施例一方向图可重构天线的结构示意图；图2是本专利技术实施例一方向图可重构天线的系统结构框图；图3至图9是本专利技术实施例一中模式1至模式7的仿真方向图；图10是本专利技术实施例二的方法流程图。附图标记：PCB板1；阵列天线2；天线子单元21；馈电条22；馈电点221；接地条23；天线条24；射频信号子链路3；射频开关电路4；射频处理单元5；开关选通控制信号51；RF信号52。具体实施方式虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。本专利技术的方向图可重构天线、重构方法及无线终端设备通过射频开关控制各个天线子单元馈电端口的通断来调整天线阵列的方向图，解决了现有技术中天线辐射要么是固定的全向，要么是固定的定向，无法实现方向图的动态调整等问题，以下是本专利技术的优选实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术不限于这些实施例。实施例一本实施例公开了一种方向图可重构天线，方向图又叫辐射方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示，方向图用于衡量天线性能，从方向图中能够观察天线的各项参数。本方向图可重构天线包括PCB板1和位于PCB板1上的阵列天线2，所述的阵列天线2由多个天线子单元21构成，每个天线子单元21均由一个插件天线构成，插件天线的材质为PCB插件或金属插件，且这里的插件天线类型为单极子天线、偶极子天线或PIFA天线中的任意一种，本实施例对材质类型不做限制。如图1所示，本实施例的天线子单元21呈由馈电条22、与馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方向图可重构天线，其特征在于，包括PCB板(1)和位于PCB板(1)上的阵列天线(2)，所述的阵列天线(2)由多个天线子单元(21)构成，且每个天线子单元(21)均通过射频信号子链路(3)连接于射频开关电路(4)，所述的射频开关电路(4)连接于射频处理单元(5)，且所述的射频开关电路(4)用于根据射频处理单元(5)发送的开关选通控制信号(51)控制每个天线子单元(21)的选通或关闭从而使阵列天线(2)工作在特定的工作模式下。

【技术特征摘要】
1.一种方向图可重构天线，其特征在于，包括PCB板(1)和位于PCB板(1)上的阵列天线(2)，所述的阵列天线(2)由多个天线子单元(21)构成，且每个天线子单元(21)均通过射频信号子链路(3)连接于射频开关电路(4)，所述的射频开关电路(4)连接于射频处理单元(5)，且所述的射频开关电路(4)用于根据射频处理单元(5)发送的开关选通控制信号(51)控制每个天线子单元(21)的选通或关闭从而使阵列天线(2)工作在特定的工作模式下。2.根据权利要求1所述的方向图可重构天线，其特征在于，所述的工作模式包括由任意一个天线子单元(21)单独选通或任意多个天线子单元(21)组合选通的各种组合模式。3.根据权利要求2所述的方向图可重构天线，其特征在于，所述的天线子单元(21)为单极子天线、偶极子天线或PIFA天线中的任意一种，且各个所述天线子单元(21)的馈电点之间两两间隔10～60mm，相邻子天线单元之间间隔60度至180度排列。4.根据权利要求3所述的方向图可重构天线，其特征在于，所述的阵列天线(2)由三个天线子单元(21)构成，且相邻天线子单元(21)之间呈120度角排列。5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的方向图可重构天线的方向图动态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：A：定期或不定期遍历各种组合模式下与用户端的通信质量并根据遍历结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈西杰，
申请(专利权)人：上海康斐信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31