CN104300226B

CN104300226B - 实现定向天线的方法、装置以及定向天线

Info

Publication number: CN104300226B
Application number: CN201410513537.8A
Authority: CN
Inventors: 刘嘉; 周涵宁
Original assignee: Beijing Zhigu Ruituo Technology Services Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhigu Ruituo Technology Services Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2017-05-03
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN104300226A

Abstract

本申请提供了一种实现定向天线的方法、装置以及一种定向天线。上述方法包括：确定第一方向和/或第二方向；根据所述第一方向和/或第二方向，调整磁性介质的磁场；响应于所述磁性介质的磁场的调整，在容器内重新分布抗磁性物体，以使得天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。采用本申请提供的技术方案，通过磁场的变化，调整抗磁性物体的分布，从而实现定向的电磁波传输。既简化了天线的机械复杂度，也无需采用天线阵列，降低了定向天线的成本，在方向的调节上也实现了简化。

Description

实现定向天线的方法、装置以及定向天线

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种实现定向天线的方法、装置以及定向天线。

背景技术

天线是一种能够从空间辐射或者接收电磁波的装置，在无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、天文等领域均有广泛应用。

按照工作性质区分，天线可以分为发射天线和接收天线；按照工作波长区分，天线可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等；而按照方向性区分，天线可以分为全向天线和定向天线。

定向天线，是指在一个或几个方向上辐射和接收电磁波特别强、而在其他方向上辐射和接收电磁波则为零或极小的一种天线。采用定向天线是为了在特定的方向上增强信号的强度。

在传统的方案中，定向天线通常可以通过反射面方式或多天线方式实现。反射面方式一般是在天线的馈源周围增加反射面，以抑制某一个或几个方向上电磁波的传输；而多天线方式，则是采用天线阵列，通过调整天线阵列中每一个天线的相位和幅度，使得某些角度的电磁波获得相长干涉，而另一些角度的电磁波获得相消干涉。

上述两种方案中，前者需要额外增加机械装置，才能实现反射面的旋转，从而调节定向天线的方向，这增加了天线的机械复杂度；而后者则需要采用多个天线才能实现，定向天线的方向调节依赖于天线阵列中每一个天线参数的调整，这增加了天线的成本，而且方向的调节也更为复杂。

发明内容

本申请的目的是：提供一种实现定向天线的方法、装置以及定向天线。

根据本申请至少一个实施例的一个方面，提供了一种实现定向天线的方法，其中，天线的馈源位于一绝缘的容器内，所述容器内盛放有磁性介质以及抗磁性物体；所述方法包括：

确定第一方向和/或第二方向，其中，第一方向为电磁波被接收或被发送的方向，第二方向为电磁波被屏蔽的方向；

根据所述第一方向和/或第二方向，调整所述磁性介质的磁场；

响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新分布所述抗磁性物体，以使得所述天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。

根据本申请至少一个实施例的另一个方面，提供一种实现定向天线的装置，所述装置包括：

一确定模块，用于确定第一方向和/或第二方向，其中，第一方向为电磁波被接收或被发送的方向，第二方向为电磁波被屏蔽的方向；

一磁场调整模块，用于根据所述第一方向和/或第二方向，调整磁性介质的磁场；

一分布调整模块，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，在一绝缘的容器内重新分布抗磁性物体，以使得天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波；

其中，所述天线的馈源位于所述容器内，所述容器内盛放有所述磁性介质以及所述抗磁性物体。

根据本申请至少一个实施例的另一个方面，提供一种定向天线，所述定向天线包括：

一盛放有磁性介质以及抗磁性物体的绝缘容器；以及

一馈源，放置于所述容器内。

本申请实施例所述的实现定向天线的方法、装置以及定向天线，通过磁场的变化，调整抗磁性物体的分布，从而实现定向的电磁波传输。既简化了天线的机械复杂度，也无需采用天线阵列，降低了定向天线的成本，在方向的调节上也实现了简化。

附图说明

图1是本申请一个实施例所述实现定向天线的方法的流程图；

图2是本申请另一个实施例所述实现定向天线的方法的流程图；

图3是本申请另一个实施例所述实现定向天线的方法的流程图；

图4是本申请另一个实施例所述实现定向天线的方法的流程图；

图5a和图5b是本申请一个实施例所述通过磁力改变抗磁性物体位置的示意图；

图6是本申请另一个实施例所述实现定向天线的方法的流程图；

图7a和图7b是本申请一个实施例所述通过磁力改变抗磁性物体姿态的示意图；

图8是本申请一个实施例所述的电磁波定向传输的示意图；

图9a和图9b是本申请实施例所述的抗磁性物体构成的导电网结构示意图；

图10是本申请一个实施例所述实现定向天线的装置的结构示意图；

图11是本申请另一个实施例所述实现定向天线的装置的结构示意图；

图12是本申请另一个实施例所述实现定向天线的装置的结构示意图；

图13是本申请另一个实施例所述实现定向天线的装置的结构示意图；

图14是本申请另一个实施例所述实现定向天线的装置的结构示意图；

图15是本申请一个实施例所述定向天线的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本领域技术人员理解，在本发明的实施例中，下述各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

另外，本发明中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

图1是本申请一个实施例所述实现定向天线的方法的流程图，所述方法可以在例如一天线上实现，天线的馈源位于一绝缘的容器内，所述容器内盛放有磁性介质以及抗磁性物体。如图1所示，所述方法可以包括：

S100：确定第一方向和/或第二方向，其中，第一方向为电磁波被接收或被发送的方向，第二方向为电磁波被屏蔽的方向；

例如，如果希望在某个方向上发送或者电磁波，则可以将该方向确定为第一方向；如果希望在其他方向上屏蔽电磁波，则可以将其他方向确定为第二方向。

S120：根据所述第一方向和/或第二方向，调整所述磁性介质的磁场；

S140：响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新分布所述抗磁性物体，以使得所述天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。

采用本申请实施例所述的实现定向天线的方法，通过磁场的变化，调整抗磁性物体的分布，从而实现定向的电磁波传输。既简化了天线的机械复杂度，也无需采用天线阵列，降低了定向天线的成本，在方向的调节上也实现了简化。

示例性的，在本发明的实施例中，所述容器可以是一封闭的容器，也可以是一开放的容器。所述磁性介质可以为磁性的流体或者磁性的气体，例如，可以是注入了微小磁性颗粒的油。所述抗磁性物体可以是具有导电性的抗磁性固体、胶体、流体或气体，例如，可以是水、铜、金、银等。

在一个可选的实施方式中，如图2所示，上述S120中调整所述磁性介质的磁场，可以包括：

S121：响应于所述容器外的磁场扰动，调整所述磁性介质的磁场。例如，可以在所述容器外通过移动一块磁体或磁铁，产生磁场扰动，进而影响所述磁性介质的磁场。

在又一个可选的实施方式中，如图3所示，上述S140中响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新分布所述抗磁性物体，可以包括以下情况中的至少一种：

S141：响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新排列所述抗磁性物体的位置；以及

S142：响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新调整所述抗磁性物体的姿态。

当然，为使表述简便，在图3中仅示出了包括S141和S142两种情况的实施方式；但这并不能排除在本发明的其他实施方式中只包括S141或S142的情况。

在又一个可选的实施方式中，如图4所示，上述S141中响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新排列所述抗磁性物体的位置，可以包括：

S141a：响应于所述磁性介质的磁场的调整，改变所述抗磁性物体受到的磁力；

S141b：响应于所述被改变的磁力，在所述容器内移动所述抗磁性物体。

例如，如图5a所示，可以通过磁力，将所述抗磁性物体从所述容器的底部，移动到所述容器的顶部或者移动到所述容器的侧面。又例如，如图5b所示，可以通过磁力，让抗磁性物体在所述容器内部的排列更加紧密或者更加稀疏。

在又一个可选的实施方式中，如图6所示，上述S142中响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新调整所述抗磁性物体的姿态，可以包括：

S142a：响应于所述磁性介质的磁场的调整，改变所述抗磁性物体受到的磁力；

S142b：响应于所述被改变的磁力，围绕所述抗磁性物体一指定点旋转所述抗磁性物体。

例如，如图7a和7b所示，可以通过磁力，使得所述抗磁性物体围绕着自身的一指定点旋转。示例性的，上述指定点可以是所述抗磁性物体的重心。

可选的，如图8所示，在本发明的实施例中，所述抗磁性物体被重新分布后，可以只在指定的方向(例如，上述实施例中涉及的第二方向)上形成导电网，因此，在该方向上，电磁波无法通过，从而实现电磁波的屏蔽。而在其他的方向(例如，上述实施例中涉及的第一方向)上，由于没有抗磁性物体形成的导电网，电磁波能够顺利的通过。

可选的，在本发明的实施例中，所述抗磁性物体被重新分布后，所述抗磁性物体可以形成一稀疏程度不等的导电网，在这种场景中，在抗磁性物体分布较为紧密的方向(例如，上述实施例中涉及的第二方向)上，电磁波无法通过，从而实现电磁波的屏蔽。在抗磁性物体分布较为稀疏的方向(例如，上述实施例中涉及的第一方向的一部分)上，指定频率范围(波长不超过所述导电网孔的孔径大小)的电磁波能够顺利通过，如图9a和图9b所示。例如，如果要让无线通信中常见的2.4GHz(波长为0.125m)电磁波能够顺利通过，则导电网孔的孔径(导电网孔距离最远的两点间的距离)大于0.125m即可。而在其他的方向(例如，上述实施例中涉及的第一方向的另一部分)上，由于没有抗磁性物体形成的导电网，电磁波能够顺利的通过。

图10是本申请一个实施例所述实现定向天线的装置的模块结构示意图。如图10所示，所述装置可以包括：

一确定模块1010，用于确定第一方向和/或第二方向，其中，第一方向为电磁波被接收或被发送的方向，第二方向为电磁波被屏蔽的方向；

一磁场调整模块1020，用于根据所述第一方向和/或第二方向，调整磁性介质的磁场；

一分布调整模块1040，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，在一绝缘的容器内重新分布抗磁性物体，以使得天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波；

采用本申请实施例所述的实现定向天线的装置，通过磁场的变化，调整抗磁性物体的分布，从而实现定向的电磁波传输。既简化了天线的机械复杂度，也无需采用天线阵列，降低了定向天线的成本，在方向的调节上也实现了简化。

参见图11，在一种可选的实施方式中，所述磁场调整模块1020可以包括：

一感应子模块1021，用于感应所述容器外的磁场扰动；

一磁场调整子模块1022，用于响应于所述容器外的磁场扰动，调整所述磁性介质的磁场。

参见图12，在一种可选的实施方式中，所述分布调整模块1040可以包括：

一位置调整子模块1041，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新排列所述抗磁性物体的位置；和/或

一姿态调整子模块1042，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新调整所述抗磁性物体的姿态。

参见图13，在一种可选的实施方式中，所述位置调整子模块1041可以包括：

一磁力调整单元1041a，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，改变所述抗磁性物体受到的磁力；

一位置调整单元1041b，用于响应于所述被改变的磁力，在所述容器内移动所述抗磁性物体。

参见图14，在一种可选的实施方式中，所述姿态调整子模块1042可以包括：

一磁力调整单元1042a，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，改变所述抗磁性物体受到的磁力；

一姿态调整单元1042b，用于响应于所述被改变的磁力，围绕所述抗磁性物体一指定点旋转所述抗磁性物体。

本发明实施例还提供了一种定向天线，如图15所示，所述定向天线可以包括：

一盛放有磁性介质以及抗磁性物体的绝缘容器1510；以及

一馈源1520，放置于所述容器内。

可选的，在一个实施方式中，响应于所述磁性介质的磁场的调整，所述抗磁性物体在所述容器内第二方向上形成导电网；响应于所述导电网的形成，所述天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。

可选的，在另一个实施方式中，响应于所述磁性介质的磁场的调整，所述抗磁性物体在所述容器内形成导电网；响应于所述导电网的形成，所述天线可在第一方向上接收或发送指定频率范围的电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。

需要说明的是，图14中所示出的是圆柱形开放式的容器，但是上述容器还可以是其他形状，例如，圆柱形封闭式的容器，球形容器等等。本发明的实施例对此并不做具体的限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的定向天线的具体工作过程，可以参考本发明前述方法和/或装置实施例的对应过程描述，在此不再赘述。

综上，采用本申请实施例所述的定向天线，通过磁场的变化，调整抗磁性物体的分布，从而实现定向的电磁波传输。既简化了天线的机械复杂度，也无需采用天线阵列，降低了定向天线的成本，在方向的调节上也实现了简化。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，控制器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种实现定向天线的方法，其特征在于，天线的馈源位于一绝缘的容器内，所述容器内盛放有磁性介质以及抗磁性物体；所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述磁性介质的磁场，包括：

响应于所述容器外的磁场扰动，调整所述磁性介质的磁场。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新分布所述抗磁性物体，包括：

响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新排列所述抗磁性物体的位置；和/或

响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新调整所述抗磁性物体的姿态。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新排列所述抗磁性物体的位置，包括：

响应于所述磁性介质的磁场的调整，改变所述抗磁性物体受到的磁力；

响应于所述被改变的磁力，在所述容器内移动所述抗磁性物体。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新调整所述抗磁性物体的姿态，包括：

响应于所述被改变的磁力，围绕所述抗磁性物体一指定点旋转所述抗磁性物体。

6.如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，所述天线可在第一方向上接收或发送电磁波，包括：

所述天线可在第一方向上接收或发送指定频率范围的电磁波。

7.如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，所述容器为一密闭容器，所述磁性介质为磁性液体或磁性气体。

8.如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，所述容器为一开放容器，所述磁性介质为磁性液体。

9.如权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，所述抗磁性物体包括：具有导电性的抗磁性固体、胶体或流体。

10.一种实现定向天线的装置，其特征在于，包括：

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述磁场调整模块包括：

一感应子模块，用于感应所述容器外的磁场扰动；

一磁场调整子模块，用于响应于所述容器外的磁场扰动，调整所述磁性介质的磁场。

12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述分布调整模块包括：

一位置调整子模块，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新排列所述抗磁性物体的位置；和/或

一姿态调整子模块，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，在所述容器内重新调整所述抗磁性物体的姿态。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述位置调整子模块包括：

一磁力调整单元，用于响应于所述磁性介质的磁场的调整，改变所述抗磁性物体受到的磁力；

一位置调整单元，用于响应于所述被改变的磁力，在所述容器内移动所述抗磁性物体。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述姿态调整子模块包括：

一姿态调整单元，用于响应于所述被改变的磁力，围绕所述抗磁性物体一指定点旋转所述抗磁性物体。

15.一种定向天线，其特征在于，包括：

一盛放有磁性介质以及抗磁性物体的绝缘容器；以及

一馈源，放置于所述容器内；

响应于所述磁性介质的磁场的调整，所述抗磁性物体在所述容器内第二方向上形成导电网；

响应于所述导电网的形成，所述天线可在第一方向上接收或发送电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。

16.一种定向天线，其特征在于，包括：

一盛放有磁性介质以及抗磁性物体的绝缘容器；以及

一馈源，放置于所述容器内；

响应于所述磁性介质的磁场的调整，所述抗磁性物体在所述容器内形成导电网；

响应于所述导电网的形成，所述天线可在第一方向上接收或发送指定频率范围的电磁波，在第二方向上屏蔽电磁波。