改变天线辐射方向图的结构及方法技术

本发明专利技术提出一种改变天线辐射方向图的结构及方法，包括：全向天线辐射体、可控单频反射面和非金属支撑柱；所述非金属支撑柱用于使全向天线辐射体与可控单频反射面之间的距离以天线辐射体中心工作频率对应波长的1/4为基准形成约束。当通电时，可控单频反射面将形成对全向天线辐射体工作频段辐射电磁波的全反射，从而形成定向天线的效果，而当电源断电时，可控单频反射面形成对全向天线辐射体工作频段辐射电磁波的全透射。辐射电磁波的全透射。辐射电磁波的全透射。

【技术实现步骤摘要】
改变天线辐射方向图的结构及方法


[0001]本专利技术属于智能天线设计、无线通信
，尤其涉及一种改变天线辐射方向图的结构及方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的发展，对于无线通信设备的需求也越发的多样，“一机多用”的需求符合厂商对于成本和品控的追求，为此，智能天线应运而生。顾名思义，终极的智能天线是通过微处理器收集当前环境信息，自主的改变包括辐射能量，辐射方向等天线的方向图参数，来满足各种使用场景中顾客对于信号和传输速率的需求。而对于智能天线的主体——可变辐射参数的天线，其辐射方向图变化的形态决定了智能天线能够满足哪些使用场景。
[0003]目前，智能天线的形成方法主要有两种，机械式和电子式，其中，机械式比较好理解，是通过设备天线部分机械结构的改变，改变天线的位置朝向等，从而改变天线的辐射方向。而另一种电子式的比较常见，一般是通过电子元器件例如开关，来控制天线结构中电流的流向，从而实现对天线辐射参数的控制，前者的优势在于天线设计简单，往往天线效率较高，劣势是辐射参数的改变由于依赖机械结构，变化较慢；后者则相反，天线设计较为复杂，难以保证多种形态的天线效率最优，但是变化快。
[0004]电子式的智能天线一般又分为两种，一种是通过改变天线本体的结构来实现辐射方向图的改变，另一种是通过改变天线体周围引向和反射体的状态，从而改变天线的辐射参数。前者的优势是体积小，劣势是辐射参数的改变不大，后者则相反，体积占用较大，但同时辐射参数的改变也比较明显。
[0005]目前，市场上的电子式的智能天线为了争取性能，往往采用通过改变天线体周围引向和反射体的状态，来改变辐射参数的形式，尽管这种方式可以实现辐射参数的变化较为明显，但是，所引起的增益改变往往也超不过4dBi，对于某些特定的应用场景，还是不够，同时，难以兼容多种情况下天线的驻波性能，而本专利技术就是针对这些问题，给出一种新的改变天线辐射特性的方案。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术旨在提供一种改变天线辐射方向图的结构及方法，可以解决室内外部署的AP某些特定场景的应用需求。
[0007]本专利技术具体采用以下技术方案：一种改变天线辐射方向图的结构，其特征在于，包括：全向天线辐射体、可控单频反射面和非金属支撑柱；所述非金属支撑柱用于使全向天线辐射体与可控单频反射面之间的距离以天线辐射体中心工作频率对应波长的1/4为基准形成约束。
[0008]进一步地，所述可控单频反射面经电感和开关连接直流电源。
[0009]进一步地，所述开关通过微处理器控制。
[0010]进一步地，所述可控单频反射面由带阻性频率选择表面和两端口射频开关组成，所述射频开关由直流电压控制通断，形成不同频段的带阻性频率选择表面。
[0011]进一步地，所述带阻性频率选择表面为金属材质在垂直于天线极化方向形成的周期性拓扑结构，其在天线极化方向有周期性的两个对称断点；所述断点连接有开关二极管作为两端口射频开关。
[0012]进一步地，所述可控单频反射面包括由金属材质在垂直于天线极化方向形成的周期性拓扑结构，其在天线极化方向有周期性的对称断点，所述断点通过开关二极管连接，且每一周期拓扑结构的周长以天线辐射体所对应工作频点的介质波长形成约束。
[0013]进一步地，所述拓扑结构为矩形或正方形或圆形或椭圆形。
[0014]进一步地，在所述可控单频反射面的一侧，每一周期的所述拓扑结构在天线极化方向的两端分别连接一个电感并接入开关。
[0015]进一步地，所述电感所接的地与直流的地相连。
[0016]以及一种改变天线辐射方向图的方法，其特征在于：采用如上所述的改变天线辐射方向图的结构；当通电时，所述可控单频反射面形成对全向天线辐射体工作频段辐射电磁波的全反射，从而形成定向天线的效果；当断电时，所述可控单频反射面形成对全向天线辐射体工作频段辐射电磁波的全透射。
[0017]相较于现有技术，本专利技术及其优选方案为智能天线的设计提供了一种新的思路，针对室内外基站的覆盖距离和区域的需要的不同，可以使用本专利技术来实现不同场景下的信号覆盖。
[0018]相比于目前市场上常见的智能天线方案，本专利技术可以提供更加明显的增益变化，能量指向也更加清晰，同时，天线的驻波特性并不会发生恶化。
[0019]其主要创新点还包括：1、通过开关二极管来实现单频反射面特性改变。
[0020]2、特殊的可控单频反射面整体设计方案。
[0021]3、通过在可控单频反射面边上连接电感后外接电源和控制电路的特殊整机方案。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1为本专利技术实施例基本结构示意图；图2为本专利技术实施例控制部分基本结构示意图；图3为本专利技术实施例优选结构设计示意图；图4为本专利技术实施例带阻性频率选择表面可选拓扑及与开关二极管连接关系示意图；图5为本专利技术实施例优选结构与控制部分连接示意图；图6为本专利技术实施例直流电源所连的开关导通和断开两种情况下，天线的单端口S参数示意图；图7为本专利技术实施例直流电源所连的开关导通情况下，天线的辐射方向示意图；图8为本专利技术实施例直流电源所连的开关断开情况下，天线的辐射方向示意图；图中：1
‑
可控单频反射面；2
‑
非金属支撑柱；3
‑
全向天线辐射体；4
‑
带阻性频率选
择表面；5
‑
开关二极管。
具体实施方式
[0023]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：如图1所示，在本实施例提供的技术方案的基本机构如图1所示，主要由3个部分组成：可控的单频反射面1、非金属支撑柱2、以及全向天线辐射体3。其中，非金属支撑柱2的作用主要是保证全向天线辐射体3与可控的单频反射面1之间的距离约为天线辐射体中心工作频率对应波长的1/4。
[0024]本实施例设计的主要部分为可控单频反射面1，其通过直流电源控制，其逻辑思路为，当通电时，可控单频反射面将形成对全向天线辐射体工作频段辐射电磁波的全反射，从而形成定向天线的效果，而当电源断电时，可控单频反射面形成对全向天线辐射体工作频段辐射电磁波的全透射。具体工作原理如图2所示。
[0025]图2所示的原理阐述了本实施例基本结构的一个对外接口，即对开关的控制，图中微处理器是指一般情况下，智能天线的控制核心为微处理器，一般可以采用单片机，当然也可以替换为更为简单的手动的开关控制等。直流电源和可控单频反射面1之间通过一个大电感相连，以防止直流线路对可控单频反射面的影响。
[0026]图2中的可控单频反射面1由带阻性频率选择表面4和两端口射频开关组成，开关受到直流电压控制通断，形成不同频段的带阻性频率选择表面4，从而实现本专利技术的功能。
[0027]图3为本实施例对于可控单频反射面1的一种优选设计，因为直流电源可以选用多种外接的形式，并非是本专利保护的内容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改变天线辐射方向图的结构，其特征在于，包括：全向天线辐射体、可控单频反射面和非金属支撑柱；所述非金属支撑柱用于使全向天线辐射体与可控单频反射面之间的距离以天线辐射体中心工作频率对应波长的1/4为基准形成约束。2.根据权利要求1所述的改变天线辐射方向图的结构，其特征在于：所述可控单频反射面经电感和开关连接直流电源。3.根据权利要求2所述的改变天线辐射方向图的结构，其特征在于：所述开关通过微处理器控制。4.根据权利要求2所述的改变天线辐射方向图的结构，其特征在于：所述可控单频反射面由带阻性频率选择表面和两端口射频开关组成，所述射频开关由直流电压控制通断，形成不同频段的带阻性频率选择表面。5.根据权利要求4所述的改变天线辐射方向图的结构，其特征在于：所述带阻性频率选择表面为金属材质在垂直于天线极化方向形成的周期性拓扑结构，其在天线极化方向有周期性的两个对称断点；所述断点连接有开关二极管作为两端口射频开关。6.根据权利要求2所述的改变天线辐射方向图的结构，其特征在于：所述可控单...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞彬，
申请(专利权)人：阳光学院，
类型：发明
国别省市：