[发明专利]改变天线辐射方向图的结构及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于智能天线设计、无线通信技术领域，尤其涉及一种改变天线辐射方向图的结构及方法。

背景技术

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。

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。

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。

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，而本发明就是针对这些问题，给出一种新的改变天线辐射特性的方案。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明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。

本发明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。

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。

进一步地，所述开关通过微处理器控制。

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。

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。

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。

进一步地，所述拓扑结构为矩形或正方形或圆形或椭圆形。

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。