方向图可重构天线

本发明涉及方向图可重构(pattern reconfigurable)天线。

背景技术：

1、方向图可重构天线是已知的天线，其在使用时可以提供可被动态地改变的辐射方向图。

技术实现思路

1、在本发明的第一方面，提供了一种天线，其包括：辐射体布置和与辐射体布置可操作地联接以用于影响辐射体布置的操作的馈电机构。馈电机构被配置为可选择性地至少以第一状态、第二状态和第三状态操作(工作)。在第一状态，馈电机构使得天线以第一模式操作以产生边射辐射方向图。在第二状态，馈电机构使得天线以第二模式操作以产生全向辐射方向图。在第三状态，馈电机构使得天线以第三模式操作以产生侧向(端射)辐射方向图。天线是方向图可重构天线，其只有辐射方向图是可重构的或至少辐射方向图是可重构的。在一些示例中，天线的一个或多个其他属性也是可重构的。该天线可以用作发射和/或接收天线。

2、可选地，天线被布置为在以下至少两个或全部中在大体相同的频率或频带操作：第一模式、第二模式和第三模式。在一个示例中，频带包括2.4ghz ism频带。

3、可选地，由天线选择性地产生的边射辐射方向图、全向辐射方向图和侧向辐射方向图具有大体相同的极化。可选地，馈电机构不被布置为影响由天线产生的辐射方向图的极化。

4、可选地，由天线产生的边射辐射方向图具有大体垂直极化的电场。可选地，由天线产生的全向辐射方向图具有大体垂直极化的电场。可选地，由天线产生的侧向辐射方向图具有大体垂直极化的电场。

5、可选地，侧向辐射方向图是基于边射辐射方向图和全向辐射方向图的组合的。在一个示例中，侧向辐射方向图可以是边射辐射方向图和全向辐射方向图的组合。

6、可选地，天线还包括具有第一侧和与第一侧相对的第二侧的基板，以及布置在基板的第一侧的接地平面。基板可以是pcb基板，其具有一个或多个基板层。基材可以是盘状或板状。

7、可选地，辐射体布置至少部分地布置在接地平面上。

8、可选地，辐射体布置包括布置在接地平面上的介质谐振器和寄生元件(或单极子元件)。在一个示例中，介质谐振器可以促进天线作为介质谐振器天线的操作。在一个示例中，寄生元件可以促进天线作为寄生单极子天线的操作。

9、可选地，介质谐振器天线由寄生单极子天线加载。

10、可选地，在平面图中，接地平面比介质谐振器占据更大的占地面积。

11、可选地，介质谐振器大体布置在接地平面的中心。

12、可选地，介质谐振器包括具有孔的主体，并且寄生元件至少部分地(例如，大体完全地)布置在孔中。

13、可选地，主体限定沿轴向方向的中心轴线，并且孔沿偏离并平行于中心轴线的轴线延伸。

14、可选地，孔为贯穿主体的通孔。

15、可选地，该孔是大体圆柱形的孔。

16、可选地，主体包括布置在接地平面上的第一部分和布置在第一部分上的第二部分。第一部分可用于促进或提升天线的阻抗匹配。第一部分可以由一个或多个介电材料制成，并且可以具有第一介电常数或有效介电常数。第二部分可以由一个或多个介电材料制成，并且可以具有与第一介电常数或有效介电常数不同的第二介电常数或有效介电常数。第二介电常数或有效介电常数可以是第一介电常数或有效介电常数的至少2倍、至少2.5倍或至少2.6倍。

17、可选地，主体还包括布置在第二部分上的第三部分。第三部分可以由一个或多个介电材料制成，并且可以具有第三介电常数或有效介电常数。第三部分可用于促进或提升侧向辐射方向图的产生(性能)。第三介电常数或有效介电常数可以与第二介电常数或有效介电常数不同。第三介电常数或有效介电常数可以与第一介电常数或有效介电常数大体相同。

18、可选地，第二部分直接布置在第一部分和第三部分之间。

19、可选地，主体仅由第一部分、第二部分和第三部分组成。

20、可选地，主体为大体圆柱形或棱柱形。可选地，第一部分、第二部分和第三部分包括大体相同的横截面形状和尺寸。

21、第一部分具有第一轴向尺寸(例如，高度，垂直于接地平面)，第二部分具有第二轴向尺寸(例如，高度，垂直于接地平面)，并且第三部分具有第三轴向尺寸(例如，高度，垂直于接地平面)。可选地，第二轴向尺寸大于第一轴向尺寸。在一个示例中，第二轴向尺寸是第一轴向尺寸的至少2倍、至少2.5倍或至少3倍。可选地，第二轴向尺寸大于第三轴向尺寸。可选地，第三轴向尺寸大于第一轴向尺寸。在一个示例中，第三轴向尺寸是第一轴向尺寸的至少1.5倍、至少1.75倍或至少2倍。在一个示例中，第一轴向尺寸、第二轴向尺寸和第三轴向尺寸的比率约为1:3:2。

22、可选地，寄生元件布置在孔的中心，例如不接触介质谐振器。

23、可选地，寄生元件与接地平面连接，例如焊接到接地平面。

24、可选地，寄生元件是探针的形式。探针可以是大体圆柱形或棱柱形的。探针可以由金属材料(例如铜)制成。

25、可选地，寄生元件至少部分地延伸穿过基板。

26、可选地，寄生元件的一端布置在第二部分的孔的一部分中。换句话说，寄生元件的一端在主体的第二部分中的孔部分中终止。

27、可选地，在平面图中，接地平面限定了中心，并且寄生元件偏离了该中心。

28、可选地，馈电机构包括：形成在接地平面中的槽、布置在基板的第二侧的馈电线布置、以及开关布置。开关布置与馈电线布置和槽可操作地连接，以用于选择性地影响馈电线布置和槽的操作，从而影响天线的操作模式。

29、可选地，当馈电机构以第一状态操作时，开关布置有助于激励介质谐振器的辐射模式和/或槽的辐射模式。介质谐振器的辐射模式可以包括hem11+δ辐射模式。

30、可选地，当馈电机构以第二状态操作时，开关布置有助于寄生元件作为寄生单极子的操作。

31、可选地，当馈电机构以第三状态操作时，开关布置(i)有助于激励介质谐振器的辐射模式和/或槽的辐射模式以及(ii)有助于寄生元件作为寄生单极子的操作。介质谐振器的辐射模式可以包括hem11+δ辐射模式。

32、可选地，开关布置包括多个开关元件、其与馈电线布置和槽可操作地联接。

33、可选地，多个开关元件包括与槽可操作地联接的一个或多个第一开关元件和与馈电线布置可操作地联接的一个或多个第二开关元件。可选地，当馈电机构以第一状态操作时，一个或多个第一开关元件以第一操作状态操作并且一个或多个第二开关元件以第二操作状态操作。可选地，当馈电机构以第二状态操作时，一个或多个第一开关元件以第二操作状态操作并且一个或多个第二开关元件以第一操作状态操作。可选地，当馈电机构以第三状态操作时，一个或多个第一开关元件和一个或多个第二开关元件以第一操作状态操作。可选地，第一操作状态为截止(非导通)状态而第二操作状态为导通状态。

34、可选地，多个开关元件为多个二极管。

35、可选地，多个开关元件相对于轴线对称布置。该轴线可以是馈电线组件的对称轴。

36、可选地，一个或多个第一开关元件包括多个第一二极管，每个第一二极管分别连接在馈电线布置上。可选地，一个或多个第二开关元件包括多个第二二极管，每个第二二极管分别跨槽连接。

37、可选地，在平面图中，多个第一二极管与馈电线布置重叠。可选地，在平面图中，一个或多个第二开关元件不与馈电线布置重叠。

38、可选地，槽包括环形槽。环形槽可以是方环形槽(例如正方环形槽)、圆环形槽(正圆环形槽)等。

39、可选地，环形槽(例如，正方环形槽)包括：彼此相对布置的第一槽部分和第二槽部分，以及彼此相对布置并且在第一槽部分和第二槽部分之间延伸的第三槽部分和第四槽部分。

40、可选地，在平面图中，正方环形槽限定中心并且寄生元件偏离该中心。

41、可选地，槽还包括与环形槽连接的一个或多个开路短截线槽。

42、可选地，一个或多个开路短截线槽包括：第一开路短截线槽，其连接在第一槽部分和第三槽部分之间的接口处或附近，以及第二开路短截线槽，其与第一开路短截线槽相对布置并且连接在第二槽部分和第四槽部分之间的接口处或附近。可选地，第一开路短截线槽和第二开路短截线槽沿同一轴线延伸。可选地，一个或多个开路短截线槽仅由第一开路短截线槽和第二开路短截线槽组成。

43、可选地，在平面图中，槽布置在辐射体布置(例如，介质辐射器)的占地面积内。

44、可选地，槽由正方环形槽以及第一开路短截线槽和第二开路短截线槽组成。

45、可选地，馈电线布置包括大体y形的馈电线布置。

46、可选地，大体y形的馈电线布置包括：第一馈电线部分、第二馈电线部分和第三馈电线部分。第一馈电线部分具有大体细长的馈电线。第二馈电线部分具有连接在第一馈电线部分的一端的大体细长的馈电线。第三馈电线部分连接在第二馈电线部分的与第一馈电线部分相对的一端。可选地，第三馈电线部分包括远离第二馈电线部分延伸且彼此成角度布置的两个馈电线。该角度可以是锐角、直角或小于180度的钝角。

47、可选地，大体y形的馈电线布置大体相对于轴线对称。该轴线可以是开关元件的对称轴。该轴线可以垂直于另一轴线，第一开路短截线槽和第二开路短截线槽沿该另一轴线延伸。

48、可选地，第三馈电线部分的两个馈电线为末端短路的微带线。

49、可选地，第一馈电线部分的大体细长馈电线和第二馈电线部分的大体细长馈电线大体同轴。可选地，第一馈电线部分的大体细长馈电线比第二馈电线部分的大体细长馈电线更窄(在垂直于同轴方向的方向上)。

50、可选地，开关布置的多个第一二极管包括：第一二极管和第二二极管。第一二极管连接到大体y形的馈电线布置的第三馈电线部分的两个馈电线中的一个。第二二极管连接到大体y形的馈电线布置的第三馈电线部分的两个馈电线中的另一个。

51、可选地，开关布置的多个第二二极管包括：第一和第二二极管、第三和第四二极管和第五二极管。第一和第二二极管都跨第二槽部分连接。第三和第四二极管都跨第三槽部分连接。第五二极管跨位于第一槽部分和第四槽部分之间的接口处的槽连接。可选地，在平面图中，第一和第二二极管布置在限定在第一和第二馈电线部分与第三馈电线部分的两个馈电线中的一个之间的角空间中。可选地，在平面图中，第三和第四二极管布置在限定在第一和第二馈电线部分与第三馈电线部分的两个馈电线中的另一个之间的角空间中。可选地，在平面图中，第五二极管布置在限定在第三馈电线部分的两个馈电线之间的角空间中。

52、可选地，天线还包括可操作地与开关布置连接的控制电路，以用于控制开关布置的操作从而控制天线的操作模式。例如，控制电路可以控制开关布置的开关元件的导通和截止。

53、在本发明的第二方面，提供了一种方向图可重构介质谐振器天线，其包括：介质谐振器辐射体；以及与介质谐振器辐射体可操作地联接以用于影响介质谐振器辐射体工作的馈电机构。馈电机构具有至少三个不同的工作状态。当馈电机构工作在第一状态时，天线产生边射辐射方向图。当馈电机构工作在第二状态时，天线产生全向辐射方向图。当馈电机构工作在第三状态时，天线产生侧向辐射方向图。

54、在本发明的第三方面，提供了一种电气或电子设备，其包括一个或多个第一方面的天线。电气或电子设备可以是通信设备，例如路由器(例如，wi-fi路由器)、物联网设备等。

55、通过考虑详细描述和附图，本发明的其他特征和方面将变得显而易见。在适当和适用的情况下，在本文关于一个方面或实施方式描述的任何特征可以与本文关于任何其他方面或实施方式描述的任何其他特征组合。

56、与数量或条件相关的程度术语或相关性术语(例如“一般”、“大约”、“约”、“大体”等)用于考虑(根据上下文)以下至少一个的：制造公差、退化、组装、使用、趋势、倾向、实际应用等。在一些示例中，相对术语可以包括所指示的值以及其加或减一定百分比(例如，1％、5％、10％、15％、或20％)。

57、如本文所用，术语“边射辐射方向图”指大体边射的辐射方向图，术语“全向辐射方向图”指大体全向的辐射方向图，术语“侧向辐射方向图”指大体侧向的辐射方向图。应该理解的是，在实践中，很难或者甚至不可能获得严格边射、严格全向和严格侧向的辐射方向图。在一些情况下，天线所产生的辐射方向图可能会受天线所布置于其中的环境(例如天线附近的物体)所影响/改变。

58、除非另有说明，否则术语“连接”、“联接”、“耦合”、“安装”等旨在涵盖直接和间接的连接、联接、耦合、安装等。