CN113097703A - 一种印刷天线 - Google Patents

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CN113097703A CN202011416352.7A CN202011416352A CN113097703A CN 113097703 A CN113097703 A CN 113097703A CN 202011416352 A CN202011416352 A CN 202011416352A CN 113097703 A CN113097703 A CN 113097703A
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Abstract

本申请实施例提供了一种印刷天线，拓展了天线可选择的工作频率和方向图的覆盖模式。印刷天线印刷在基板上，基板上还设置有馈源模块，印刷天线包括环形天线本体、馈电端口以及开关器件；环形天线本体包括第一端和第二端，第一端和第二端之间具有间距，第一端和第二端之间的连线与环形天线本体构成封闭的环形，第一端通过馈电端口与馈源模块连接，第二端与接地点(GND)连接；馈源模块用于通过馈电端口向环形天线本体输出馈电信号；环形天线本体包括多个环形天线分支，每相邻的两个环形天线分支之间设置有开关器件，开关器件用于导通或断开相邻的两个环形天线分支。

Description

一种印刷天线
本申请要求于2019年12月23日提交中国专利局、申请号为201911345171.7、发明名称为“一种印刷天线”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过应用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及天线领域，尤其涉及一种印刷天线。
背景技术
目前，越来越多的电子设备需要内置天线以收发信号，通常将天线设置在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上。发射时，天线把发射机的高频电流转化为空间电磁波，接收时，天线把从空间截获的电磁波转换为高频电流送入接收机。
天线的种类很多，不同的应用需要不同的天线。在小功率、短距离的系统中，环形天线(Loop antenna)是比较常用的一种天线类型。天线具有单极子和倒F天线(Inverted-Fantenna)等不同的辐射模式，并且不同的辐射模式对应不同的工作频率。而环形天线单一的辐射模式无法实现在不同的频段都有较高的辐射效率，导致环形天线工作频率的覆盖范围较小。
发明内容
本申请实施例提供了一种印刷天线，提高了天线的工作频率和方向图的覆盖范围。
第一方面，本申请实施例提供了一种印刷天线，印刷天线印刷在基板上，基板上还设置有馈源模块，印刷天线包括环形天线本体、馈电端口以及开关器件；环形天线本体包括第一端和第二端，第一端和第二端之间具有间距，第一端和第二端之间的连线与环形天线本体构成封闭的环形，第一端通过馈电端口与馈源模块连接，第二端与接地点(GND)连接；馈源模块用于通过馈电端口向环形天线本体输出馈电信号；环形天线本体包括多个环形天线分支，每相邻的两个环形天线分支之间设置有开关器件，开关器件用于导通或断开相邻的两个环形天线分支。
在该实施方式中，开关器件导通或断开的两种不同状态下，环形天线的工作频率会产生变化。因此，通过调整每个开关器件导通或断开可以覆盖多种工作频率和方向图，拓展了天线可选择的工作频率和方向图的覆盖模式。
可选地，在一些可能的实施方式中，每个开关器件为0欧姆电阻。若0欧姆电阻的两端分别与相邻的两个天线分支焊接，则表示该0欧姆电阻是导通状态。若0欧姆电阻的两端并未与相邻的两个天线分支焊接或者0欧姆电阻的其中一端并未与其中一个天线分支焊接，则表示该0欧姆电阻是断开状态。
在该实施方式中，0欧姆电阻相对于其他类型的开关器件，其成本较低并且对PCB上原有的BOM表改变最小，可以尽可能的减少该印刷天线的开发周期和维护成本。
可选地，在一些可能的实施方式中，基板上还设置有控制模块，每个开关器件为二极管。每个二极管的两端分别通过两根偏置电源线与控制模块50连接，并且二极管的两端分别与相邻的两个天线分支连接。控制模块通过控制二极管的压降实现二极管的导通或断开。
在该实施方式中，采用二极管代替0欧姆电阻具有的优势在于，可以通过控制模块实时控制二极管的通断，而无需工作人员通过手工焊接0欧电阻来改变通断状态。可以更灵活地切换天线的工作频率或方向图。
可选地，在一些可能的实施方式中，印刷天线还包括第一反射天线本体，第一反射天线本体设置于环形天线本体的一侧，第一反射天线本体与馈源模块连接，第一反射天线本体包括两个第一反射天线分支，两个第一反射天线分支之间设置有开关器件，位于两个第一反射天线分支之间的开关器件用于导通或断开两个第一反射天线分支。
在该实施方式中，第一反射天线本体具体用于对电磁波起反射作用，因此，通过控制两个第一反射天线分支之间的开关器件也可以调整该印刷天线的方向图，丰富了本方案的实施方式。
可选地，在一些可能的实施方式中，印刷天线还包括第二反射天线本体，第二反射天线本体设置于环形天线本体的另一侧，第二反射天线本体与馈源模块连接，第二反射天线本体包括两个第二反射天线分支，两个第二反射天线分支之间设置有开关器件，位于两个第二反射天线分支之间的开关器件用于导通或断开两个第二反射天线分支。
在该实施方式中，环形天线本体的两侧都可以设置反射天线本体，提高了本方案的扩展性。
可选地，在一些可能的实施方式中，第二端与GND之间设置有开关器件，位于第二端与GND之间的开关器件用于导通或断开第二端与GND。
在该实施方式中，通过控制第二端与GND之间的开关器件的通断可以进一步扩展印刷天线的工作频率和方向图的覆盖范围。
可选地，在一些可能的实施方式中，印刷天线包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件，环形天线本体包括第一环形天线分支、第二环形天线分支、第三环形天线分支和第四环形天线分支，第一环形天线分支的一端通过馈电端口与馈源模块连接，第一环形天线分支的另一端与第二环形天线分支之间设置有第一开关器件，第二环形天线分支与第三环形天线分支之间设置有第二开关器件，第三环形天线分支与第四环形天线分支的一端之间设置有第三开关器件，第四环形天线分支的另一端与GND之间设置有第四开关器件。
在该实施方式中，介绍了环形天线本体划分为四个环形天线分支的结构，提高了本方案的实用性。
可选地，在一些可能的实施方式中，第一环形天线分支为具有单一辐射模式的单极子天线，提供了一种对环形天线本体进行划分的依据，提高了本方案的可实现性。
可选地，在一些可能的实施方式中，印刷天线的工作频段覆盖了无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)标准的工作频段(包括2.4GHz和5GHz)和长期演进(Long Term Evolution，LTE)标准的工作频段(包括1.6GHz-2.2GHz和2.3GHz-2.7GHz)。印刷天线的辐射方向包括水平全向、水平定向和垂直覆盖。
在该实施方式中，列举了多种印刷天线所能覆盖的工作频段和方向图，进一步提高了本方案的实用性。
第二方面，本申请实施例提供了一种印刷天线，所述印刷天线包括环形天线本体、馈电端口以及开关器件。所述环形天线本体、所述馈电端口以及所述开关器件设置在基板的正面，所述基板的正面上还设置有馈源模块。所述环形天线本体包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间具有间距，所述第一端和所述第二端之间的连线与所述环形天线本体构成封闭的环形。所述第一端通过所述馈电端口与所述馈源模块连接。所述第二端通过所述开关器件与接地点(GND)连接。所述馈源模块用于通过所述馈电端口向所述环形天线本体输出馈电信号。所述开关器件用于导通或断开所述环形天线本体与所述接地点。
在该实施方式中，开关器件导通或断开的两种不同状态下，环形天线的工作频率会产生变化。因此，环形天线本体无需拆分成多个环形天线分支，同样可以覆盖多种工作频率和方向图，环形天线本体的整体结构更为简单。
可选地，在一些可能的实施方式中，所述印刷天线还包括耦合器件，所述耦合器件设置在所述基板的反面，所述耦合器件与所述馈源模块电连接。所述耦合器件在所述基板的反面的覆盖面积包括所述馈电端口在所述基板的正面的覆盖面积。该耦合器件相当于和馈电端口102并联的电容，起增强谐振和扩展天线阻抗带宽的作用。
可选地，在一些可能的实施方式中，开关器件为0欧姆电阻。若0欧姆电阻的两端分别与环形天线本体的第二端和接地点焊接，则表示该0欧姆电阻是导通状态。若0欧姆电阻的两端并未与环形天线本体的第二端和接地点焊接，或者0欧姆电阻的其中一端并未与环形天线本体的第二端或接地点焊接，则表示该0欧姆电阻是断开状态。在该实施方式中，0欧姆电阻相对于其他类型的开关器件，其成本较低并且对PCB上原有的BOM表改变最小，可以尽可能的减少该印刷天线的开发周期和维护成本。
可选地，在一些可能的实施方式中，所述基板上还设置有控制模块，所述开关器件为二极管，所述控制模块与所述二极管连接。所述二极管的一端与所述第二端连接，所述二极管的另一端与所述接地点连接。所述控制模块用于控制所述二极管导通或断开。在该实施方式中，采用二极管代替0欧姆电阻具有的优势在于，可以通过控制模块实时控制二极管的通断，而无需工作人员通过手工焊接0欧电阻来改变通断状态，可以更灵活地切换天线的工作频率或方向图。
可选地，在一些可能的实施方式中，开关器件可以为PIN二极管，简称PIN管，PIN管对微波信号不产生非线性整流作用，更适合于做微波控制器件。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中，环形天线本体包括多个环形天线分支，并且每相邻两个环形天线分支之间设置有开关器件。每个开关器件可以导通或断开相邻的两个环形天线分支。开关器件导通或断开的两种不同状态下，环形天线的工作频率会产生变化。因此，通过调整每个开关器件导通或断开可以覆盖多种工作频率和方向图，拓展了天线可选择的工作频率和方向图的覆盖模式。
附图说明
图1为一种印刷天线的实物图；
图2为本申请实施例中印刷天线的一种结构示意图；
图3为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图；
图3(a)为第一种开关器件的通断组合对应的S11参数的仿真图；
图3(b)为第二种开关器件的通断组合对应的S11参数的仿真图；
图3(c)为第一种开关器件的通断组合对应的方向图；
图3(d)为第二种开关器件的通断组合对应的方向图；
图4为印刷天线中0欧姆电阻导通或断开的实物图；
图5为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图；
图6为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图；
图7为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图；
图8为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图；
图9为单一辐射模式的天线示意图；
图10为对单一辐射模式的天线进行分段的示意图；
图11为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种印刷天线，拓展了天线可选择的工作频率和方向图的覆盖模式。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为一种印刷天线的实物图。印刷天线顾名思义就是指印刷出来的天线，为了在保证传输效率的情况下，减小天线的体积和降低功耗，可以将印刷天线设计在印制线路板(Printed Circuit Board，PCB)上，以适合于低功耗、便携式的无线通信产品的需求。其中，该PCB上设置有覆铜区，印刷天线具体设置在PCB上的覆铜区之外的区域。印刷天线的其中一端与覆铜区上馈线连接，用于馈入电磁波信号，天线的另一端与覆铜区上的接地点(GND)连接。
上述印刷天线的类型为环形天线，环形天线具有体积小、高可靠性和低成本的优势，使其成为微小型通信产品的理想天线。然而，环形天线单一的辐射模式无法实现在不同的频段都有较高的辐射效率，导致环形天线工作频率的覆盖范围较小。
为此本申请提供了一种印刷天线，提高了天线的工作频率和方向图的覆盖范围。
图2为本申请实施例中印刷天线的一种结构示意图。印刷天线10印刷在基板20上。印刷天线10包括环形天线本体101、馈点端口102和开关器件103。其中，环形天线本体101包括第一端101a和第二端101b，第一端101a和第二端101b之间具有间距。基板20上还设置有馈源模块30，第一端101a通过馈电端口102和馈源模块30连接，馈电端口102馈电信号，用于为环形天线本体101供电。第二端101b与基板20上的接地点(GND)40连接，也即是说，第一端101a和第二端101b在电路上也是断开的。
环形天线本体101可以是由第一端101a到第二端101b绕制而成，或者，也可以由第二端101b到第一端101a绕制而成。并且，第一端101a和第二端101b之间的连线和环形天线本体101可以构成封闭的环形。具体地，环形的形状可以是如图2所示的方形环，当然也可以是其他形状的环，例如圆形环、三角形环和菱形环等，此处不做限定。
环形天线本体101由多个分支组成，具体可以是由两个分支组成，也可以是由两个以上的分支组成。其中，每相邻的两个分支之间设置有开关器件。例如图2所示，分支A与馈电端口102连接，分支A和分支B之间设置有开关器件103。分支B和分支C之间设置有开关器件103b，分支C和接地点40连接。
又例如，图3为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。环形天线本体101由分支A、分支B和分支C共三个分支组成。其中，分支A与馈电端口102连接，分支A和分支B之间设置有开关器件103a，分支B和分支C之间设置有开关器件103b，分支C和接地点40连接。
具体地，每个开关器件用于导通或断开相邻的两个分支。例如图3所示，开关器件103a导通分支A和分支B，开关器件103b断开分支B和分支C。可以理解的是，每个开关器件都具有导通和断开两种状态，每个开关器件的不同状态可以形成多种通断组合，而不同的组合也会改变该印刷天线10的工作频率和方向图，从而提高了工作频率和方向图的覆盖范围，下面进行详细的介绍。
图3(a)为第一种开关器件的通断组合对应的S11参数的仿真图。其中，S11参数表示天线的回波损耗特性。也就是说，可以通过S11参数表示天线的发射效率的好坏，S11参数值越小，说明天线本身反射回来的能量越小，天线的辐射效率越好。通常情况下，若S11参数小于或等于-10dB，则表示天线的辐射效率满足要求，那么S11参数小于或等于-10dB的频率范围即可确定为该天线的工作频率。具体地，图3(a)是在图3所示的开关器件的通断组合下进行仿真的，即开关器件103a导通，开关器件103b断开。如图3(a)所示，横坐标表示频率(单位GHz)，纵坐标表示S11参数值(单位dB)，那么S11参数小于或等于-10dB所对应的频率范围是6.3GHz-9.5GHz，即图3(a)所示的印刷天线的工作频率是6.3GHz-9.5GHz。
图3(b)为第二种开关器件的通断组合对应的S11参数的仿真图。具体地，图3(b)所对应的开关器件的通断组合是开关器件103a断开且开关器件103b也断开。可以看出，在这种开关器件的通断组合中，该印刷天线的工作频率是5.0GHz-6.0GHz。
需要说明的是，开关器件的不同通断组合除了可以改变天线的工作频率外，还可以改变天线的方向图。方向图又称作辐射方向图，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。其中，方向图的模式可以包括水平全向、水平定向和垂直覆盖。下面结合方向图的仿真结果进一步进行介绍。
图3(c)为第一种开关器件的通断组合对应的方向图。图3(c)对应的开关器件的通断组合与图3(a)一致，即开关器件103a导通，开关器件103b断开。从图3(c)可以看出，方向图模式为垂直覆盖。
图3(d)为第二种开关器件的通断组合对应的方向图。图3(d)对应的开关器件的通断组合与图3(b)一致，即开关器件103a断开，开关器件103b也断开。从图3(d)可以看出，方向图模式为水平左定向。
图3所示的印刷天线具体可以对应4种不同的开关器件的通断组合。下面通过表1列举各种通断组合所对应的天线的工作频率和方向图模式。其中，为了方便描述，下表1中以“0”表示开关器件断开，以“1”表示开关器件导通。
表1
Figure BDA0002818608820000061
需要说明的是，本申请中的开关器件具体可以有多种不同的类型，下面分别进行介绍：
第一种、开关器件为0欧姆电阻，如果0欧姆电阻焊接上件就是导通状态，如果没有焊接上件就是断开状态。
图4为印刷天线中0欧姆电阻导通或断开的实物图。可以理解的是，若0欧姆电阻的两端分别与相邻的两个天线分支焊接，则表示该0欧姆电阻是导通状态。若0欧姆电阻的两端并未与相邻的两个天线分支焊接或者0欧姆电阻的其中一端并未与其中一个天线分支焊接，则表示该0欧姆电阻是断开状态。
需要说明的是，0欧姆电阻相对于其他类型的开关器件，其成本较低并且对PCB上原有的BOM表改变最小，可以尽可能的减少该印刷天线的开发周期和维护成本。
第二种、开关器件为二极管，通过控制模块控制二极管导通或断开。
图5为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。基板20上还设置有控制模块50。二极管103a的两端分别通过两根偏置电源线与控制模块50连接，并且二极管103a的两端分别与相邻的两个天线分支连接。二极管103b的两端同样分别通过两根偏置电源线与控制模块50连接，并且二极管103b的两端分别与相邻的两个天线分支连接。控制模块50通过控制二极管103a和二极管103b的压降实现二极管103a和二极管103b的导通或断开。
需要说明的是，采用二极管代替0欧姆电阻具有的优势在于，可以通过控制模块实时控制二极管的通断，而无需工作人员通过手工焊接0欧电阻来改变通断状态。对于印刷天线的工作频率或方向图的切换更加灵活。
可选地，印刷天线10除了包括环形天线本体101外还可以包括至少一个反射天线，下面进行进一步的介绍：
图6为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。与图3所示的印刷天线的不同之处在于，该印刷天线10还包括至少一个设置在基板20上的反射天线104(如图6所示的反射天线104a和反射天线104b)。其中，如图6所示，反射天线104具体设置于环形天线本体101的左右两侧。例如，印刷天线10包括设置于环形天线本体101左侧的反射天线104a，或者，印刷天线10包括设置于环形天线本体101右侧的反射天线104b，又或者，印刷天线10既包括设置于环形天线本体101左侧的反射天线104a还包括设置于环形天线本体101右侧的反射天线104b。另外，反射天线104a还包括两个反射天线分支，并且两个反射天线分支之间设置有开关器件103e，开关器件103e用于导通或断开这两个反射天线分支。同样的，反射天线104b也包括两个反射天线分支，并且两个反射天线分支之间设置有开关器件103f，开关器件103f用于导通或断开这两个反射天线分支。
反射天线104a和反射天线104b具体用于对电磁波起反射作用。因此，通过设置反射天线104a和反射天线104b并控制开关器件103e和开关器件103f的通断可以调整该印刷天线10的方向图模式。例如，印刷天线10原本的方向图模式为水平全向，那么若开关器件103e和开关器件103f均断开，则印刷天线10的方向图模式仍为水平全向。若开关器件103e导通，开关器件103f断开，则印刷天线10的方向图模式为右定向。若开关器件103e断开，开关器件103f导通，则印刷天线10的方向图模式为左定向。
可以理解的是，上述开关器件103e和开关器件103f可以是0欧姆电阻也可以是二极管，具体此处不做限定。
可选地，环形天线本体101的第二端101b与接地点40之间也可以设置开关器件，下面进行进一步介绍：
图7为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。与图3所示的印刷天线的不同之处在于，环形天线本体101的第二端101b与接地点40之间还可以设置开关器件103d，开关器件103d用于导通或断开第二端101b和接地点40。通过设置开关器件103d并控制其通断可以进一步扩展印刷天线10的工作频率和方向图的覆盖范围。下面通过表2列举图7所示的印刷天线能够覆盖的工作频率和方向图模式。
表2
Figure BDA0002818608820000071
Figure BDA0002818608820000081
可选地，除了上述介绍的环形天线本体划分为三个天线分支的实施例，环形天线本体还可以划分为更多的天线分支，下面介绍环形天线本体划分为四个天线分支的实施例。
图8为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。与上述图7所示的印刷天线的不同之处在于，环形天线本体101还包括分支D，并且分支C和分支D之间设置有开关器件103c，开关器件103c用于导通或断开分支C和分支D。相较于图7所示的实施例，本实施例进一步扩展了印刷天线10的工作频率和方向图的覆盖范围。下面通过表3列举图8所示的印刷天线能够覆盖的工作频率和方向图模式。
表3
Figure BDA0002818608820000082
Figure BDA0002818608820000091
需要说明的是，环形天线本体划分出的天线分支的数量以及开关器件的数量以实际需求为准，具体此处不做限定。另外，可以有多种方式来确定开关器件的放置位置，下面以图8所示的印刷天线为例介绍一种具体的实施方式来确定开关器件的放置位置。
第一步，设计几种工作频率和方向图为单一辐射模式的天线。图9为单一辐射模式的天线示意图。可以看出，环形天线本体中不同的组成部分可以构成不同模式的天线。其中，天线901是工作频率为5GHz，方向图模式为水平全向的单极子天线。天线902是工作频率为5GHz，方向图模式为左定向的天线。天线903是工作频率为5GHz，方向图模式为垂直覆盖的天线。天线904是工作频率为2.4GHz，方向图模式为水平全向的单极子天线。天线905是工作频率为1.6-2.2GHz，方向图模式为水平全向的单极子天线。
第二步，以环形天线本体为完整的天线对上述各单一辐射模式的天线进行分段，得到多个互不重叠的天线分支。图10为对单一辐射模式的天线进行分段的示意图。可以看出，天线903对应环形天线本体101，天线901对应图8中所示的分支A。以天线902对天线903进行拆分可得到天线906，天线906对应图8中所示的分支B。以天线905对天线903进行拆分可得到天线907，天线907对应图8中所示的分支D。以天线904对天线903进行拆分可得到天线908，再进一步以天线907对天线908进行拆分可得到天线909，天线909对应图8中所示的分支C。
第三步，根据各天线分支确定开关器件的位置。具体地，通过上述第一步和第二步的方式可以将环形天线本体划分为分支A、分支B、分支C和分支D。那么在每相邻两个分支之间的位置也就是设置各开关器件的位置。并且，分支D与接地点之间也可以设置开关器件。
需要说明的是，上述印刷天线的工作频段覆盖了无线局域网(Wireless LocalArea Network，WLAN)标准的工作频段(包括2.4GHz和5GHz)和长期演进(Long TermEvolution，LTE)标准的工作频段(包括1.6GHz-2.2GHz和2.3GHz-2.7GHz)。另外，本申请所提供的印刷天线的不仅限于WLAN频段和LTE频段，可以通过调整印刷天线的尺寸、各天线分支的数量和划分方式以满足更多应用需求。
本申请实施例中，环形天线本体包括多个环形天线分支，并且每相邻两个环形天线分支之间设置有开关器件。每个开关器件可以导通或断开相邻的两个环形天线分支。开关器件导通或断开的两种不同状态下，环形天线的工作频率会产生变化。因此，通过调整每个开关器件导通或断开可以覆盖多种工作频率和方向图，拓展了天线可选择的工作频率和方向图的覆盖模式。
在一些可能的实施方式中，环形天线本体无需拆分成多个环形天线分支，同样可以覆盖多种工作频率和方向图，下面进行介绍。
图11为本申请实施例中印刷天线的另一种结构示意图。与上述图2所示印刷天线的相同之处在于，印刷天线10包括环形天线本体101、馈点端口102和开关器件103，其中，环形天线本体101、馈点端口102和开关器件103设置在基板20的正面。环形天线本体101包括第一端101a和第二端101b，第一端101a和第二端101b之间具有间距，也即是说，第一端101a和第二端101b在电路上也是断开的。基板20的正面上还设置有馈源模块30，第一端101a通过馈电端口102和馈源模块30连接，馈电端口102与馈源模块30间连接有馈线，馈源模块30通过馈电端口102向环形天线本体101输出馈电信号，用于为环形天线本体101供电。与上述图2所示印刷天线的相同之处在于，环形天线本体101是一个整体并没有拆分成多个分支，第二端101b通过开关器件103与基板20上的接地点(GND)40连接，开关器件103用于导通或断开环形天线本体101和接地点40。
具体地，开关器件103导通时天线谐振模式为环形天线本体101的一个波长模式，波束方向可以覆盖垂直面。开关器件103断开时天线谐振模式近似为环形天线本体101的半波长模式，波束方向表现为水平定向辐射。下面通过表4列举图11所示的印刷天线能够覆盖的工作频率和方向图模式。应理解，如果将图11中所示的第一端101a和第二端101b调换一下方位，在开关器件103断开的情况下，也可以实现左定向的方向图模式。
表4
开关器件 方向图模式 工作频率/GHz
0 右定向 3.8-6.0
1 垂直波束 5.0-6.1
需要说明的是，与上述实施例类似，本实施例中的开关器件103可以是0欧姆电阻，也可以是二极管，具体可以参照上述图4和图5所示实施例的相关描述，此处不再赘述。在一实施例中，二极管具体可以为PIN二极管，简称PIN管，其阻值由直流偏置决定，正偏时阻值小，接近于短路，反偏时阻值大，接近于开路。PIN管对微波信号不产生非线性整流作用，这是和普通二极管的主要区别，所以PIN管更适合于做微波控制器件。
在一些可能的实施方式中，印刷天线10还包括耦合器件60，耦合器件60设置在基板20的反面。耦合器件60与馈源模块30电连接，即耦合器件60与馈源模块30之间也连接有馈线。并且，耦合器件60在基板20反面的覆盖面积包括馈电端口102在基板20正面的覆盖面积。具体地，该耦合器件可以是金属片，该金属片设置的位置需要覆盖馈电端口102，该金属片相当于和馈电端口102并联的电容，起增强谐振和扩展天线阻抗带宽的作用。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种印刷天线，其特征在于，所述印刷天线印刷在基板上，所述基板上还设置有馈源模块，所述印刷天线包括环形天线本体、馈电端口以及开关器件；
所述环形天线本体包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间具有间距，所述第一端和所述第二端之间的连线与所述环形天线本体构成封闭的环形，所述第一端通过所述馈电端口与所述馈源模块连接，所述第二端与接地点GND连接；
所述馈源模块用于通过所述馈电端口向所述环形天线本体输出馈电信号；
所述环形天线本体包括多个环形天线分支，每相邻的两个环形天线分支之间设置有所述开关器件，所述开关器件用于导通或断开所述相邻的两个环形天线分支。
2.根据权利要求1所述的印刷天线，其特征在于，每个所述开关器件为0欧姆电阻；
所述0欧姆电阻的一端与所述相邻的两个环形天线分支中的一个环形天线分支连接，所述0欧姆电阻的另一端与所述相邻的两个环形天线分支中的另一个环形天线分支连接；
或者，
所述0欧姆电阻的一端与所述相邻的两个环形天线分支中的一个环形天线分支连接，所述0欧姆电阻的另一端与所述相邻的两个环形天线分支中的另一个环形天线分支断开；
或者，
所述0欧姆电阻的一端与所述相邻的两个环形天线分支中的一个环形天线分支断开，所述0欧姆电阻的另一端与所述相邻的两个环形天线分支中的另一个环形天线分支断开。
3.根据权利要求1所述的印刷天线，其特征在于，所述基板上还设置有控制模块，每个所述开关器件为二极管，所述控制模块与每个所述二极管连接；
所述二极管的一端与所述相邻的两个环形天线分支中的一个环形天线分支连接，所述二极管的另一端与所述相邻的两个环形天线分支中的另一个环形天线分支连接；
所述控制模块用于控制每个所述二极管导通或断开。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的印刷天线，其特征在于，所述印刷天线还包括第一反射天线本体，所述第一反射天线本体设置于所述环形天线本体的一侧，所述第一反射天线本体与所述馈源模块连接，所述第一反射天线本体包括两个第一反射天线分支，所述两个第一反射天线分支之间设置有开关器件，位于所述两个第一反射天线分支之间的开关器件用于导通或断开所述两个第一反射天线分支。
5.根据权利要求4所述的印刷天线，其特征在于，所述印刷天线还包括第二反射天线本体，所述第二反射天线本体设置于所述环形天线本体的另一侧，所述第二反射天线本体与所述馈源模块连接，所述第二反射天线本体包括两个第二反射天线分支，所述两个第二反射天线分支之间设置有开关器件，位于所述两个第二反射天线分支之间的开关器件用于导通或断开所述两个第二反射天线分支。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的印刷天线，其特征在于，所述第二端与所述GND之间设置有开关器件，位于所述第二端与所述GND之间的开关器件用于导通或断开所述第二端与所述GND。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的印刷天线，其特征在于，所述印刷天线包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件，所述环形天线本体包括第一环形天线分支、第二环形天线分支、第三环形天线分支和第四环形天线分支，所述第一环形天线分支的一端通过所述馈电端口与所述馈源模块连接，所述第一环形天线分支的另一端与所述第二环形天线分支之间设置有所述第一开关器件，所述第二环形天线分支与所述第三环形天线分支之间设置有所述第二开关器件，所述第三环形天线分支与所述第四环形天线分支的一端之间设置有所述第三开关器件，所述第四环形天线分支的另一端与所述GND之间设置有所述第四开关器件。
8.根据权利要求7所述的印刷天线，其特征在于，所述第一环形天线分支为单极子天线。
9.根据权利要求7或8所述的印刷天线，其特征在于，所述印刷天线的工作频段包括无线局域网WLAN标准的工作频段和长期演进LTE标准的工作频段；
所述印刷天线的辐射方向包括水平全向、水平定向和垂直覆盖。
10.一种印刷天线，其特征在于，所述印刷天线包括环形天线本体、馈电端口以及开关器件，所述环形天线本体、所述馈电端口以及所述开关器件设置在基板的正面，所述基板的正面上还设置有馈源模块；
所述环形天线本体包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间具有间距，所述第一端和所述第二端之间的连线与所述环形天线本体构成封闭的环形，所述第一端通过所述馈电端口与所述馈源模块连接，所述第二端通过所述开关器件与接地点GND连接；
所述馈源模块用于通过所述馈电端口向所述环形天线本体输出馈电信号；
所述开关器件用于导通或断开所述环形天线本体与所述接地点。
11.根据权利要求10所述的印刷天线，其特征在于，所述印刷天线还包括耦合器件，所述耦合器件设置在所述基板的反面，所述耦合器件与所述馈源模块电连接，所述耦合器件在所述基板的反面的覆盖面积包括所述馈电端口在所述基板的正面的覆盖面积。
12.根据权利要求10或11所述的印刷天线，其特征在于，所述开关器件为0欧姆电阻；
所述0欧姆电阻的一端与所述第二端连接，所述0欧姆电阻的另一端与所述接地点连接；
或者，
所述0欧姆电阻的一端与所述第二端连接，所述0欧姆电阻的另一端与所述接地点断开；
或者，
所述0欧姆电阻的一端与所述第二端断开，所述0欧姆电阻的另一端与所述接地点连接；
或者，
所述0欧姆电阻的一端与所述第二端断开，所述0欧姆电阻的另一端与所述接地点断开。
13.根据权利要求10或11所述的印刷天线，其特征在于，所述基板上还设置有控制模块，所述开关器件为二极管，所述控制模块与所述二极管连接；
所述二极管的一端与所述第二端连接，所述二极管的另一端与所述接地点连接；
所述控制模块用于控制所述二极管导通或断开。
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