CN115189143A - 可重构天线和网络设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种可重构天线，包括底板、垂直极化高密天线和可控反射器。其中可控反射器位于底板和垂直极化高密天线之间，并且可控反射器在底板上的投影在垂直极化高密天线在底板上的投影的中心。可控反射器包括开关，用于使可控反射器处于工作状态或关闭状态。本申请可重构天线利用开关控制可控反射器的工作状态切换，进而使得可控反射器在工作状态下，能够于垂直极化高密天线的中心向外反射波束，从而扩大垂直极化高密天线的俯仰角度，达到扩大信号覆盖范围的效果。本申请还提供一种包含该可重构天线的网络设备。

Description

可重构天线和网络设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种可重构天线，以及一种包含该可重构天线的网络设备。
背景技术
无线局域网络通常由多个同频工作的无线接入点(access point，AP)组成。基于不同的使用场景需求，单个无线接入点的信号覆盖范围也需要进行匹配调整。当相邻无线接入点的距离较近时，需要单个无线接入点的信号覆盖范围较小，避免同频干扰。当相邻无线接入点距离较远时，则需要单个无线接入点的信号覆盖范围变大，避免出现信号盲区。
无线接入点可以通过可重构天线来实现不同方位角之间的波束切换，但对于俯仰角上的波束，则多采用射频开关在两个或两个以上的天线之间切换来实现，其中各个天线之间具有不同的最大增益方向。这样的调整方式伴随有较高的插入损耗，导致天线整体性能降低，并增大了天线的体积。
发明内容
本申请提供了一种可重构天线，可以在插损较小的情况下实现俯仰角上的波束切换功能。本申请还涉及一种包括该可重构天线的网络设备。具体技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种可重构天线。包括底板、垂直极化高密天线和可控反射器；其中，可控反射器位于底板和垂直极化高密天线之间，并且可控反射器在底板上的投影在垂直极化高密天线在底板上的投影的中心；可控反射器包括开关，开关用于使可控反射器处于工作状态或关闭状态。
本申请可重构天线通过底板反射垂直极化高密天线的信号，可以提高天线的整体性能。而通过设置于底板与垂直极化高密天线之间，并位于垂直极化高密天线中心位置的可控反射器，可以对垂直极化高密天线的波束向外部反射。当可控反射器的开关关闭时，可控反射器处于关闭状态，此时垂直极化高密天线的俯仰角较窄，信号覆盖范围较小，可以实现高密特性。而当可控反射器的开关打开时，可控反射器处于工作状态，此时因为可控反射器向外反射波束的作用，使得垂直极化高密天线的俯仰角变宽，信号覆盖范围也相应扩大。相较于采用射频开关切换天线的形式，本申请可重构天线在调整俯仰角的过程中，插损更小，且可重构天线的体积也得到控制。
在一种可能的实现方式中，可控反射器包括平行于垂直极化高密天线的极化方向的部分，并且可控反射器与垂直极化高密天线之间的距离D1满足条件：D1≤1/4λ，其中λ为垂直极化高密天线的工作频段对应的波长。
在本实现方式中，可控反射器中平行于垂直极化高密天线的极化方向的部分，可以沿该极化方向对更多波束实现反射。而设置可控反射器与垂直极化高密天线之间的距离，可以控制到可控反射器与垂直极化高密天线之间的相位差，进而提升可控反射器的反射效率。
在一种可能的实现方式中，在沿垂直极化高密天线的极化方向上，可控反射器包括靠近底板的第一端，并且第一端与底板电连接。
在本实现方式中，将可控反射器与底板电连接，扩展了可控反射器对波束的作用距离，进一步提升可控反射器的反射效率。
在一种可能的实现方式中，可控反射器还包括与第一端相对的第二端，开关相对于第二端位于靠近第一端处。
在本实现方式中，设置开关位于靠近底板一侧，可以减小可控反射器处于关闭状态时对波束的影响，并提升可控反射器在关闭状态和工作状态之间的反射效率差异。
在一种可能的实现方式中，可控反射器沿垂直极化高密天线的极化方向的长度为第一长度L1，并且第一长度L1满足条件：1/4λ≤L1≤λ。
在本实现方式中，对可控反射器的长度控制，可以保证可控反射器对波束的作用距离，进而提升可控反射器的反射效率。
在一种可能的实现方式中，可控反射器上还设有电感结构，电感结构与开关并联，用于与开关形成谐振器，谐振器的谐振频率在垂直极化高密天线的工作频段之内。
在本实现方式中，电感结构的设置，可以在开关的工作频段形成谐振器，进而在开关关闭时形成较大的阻抗，提升开关在关闭状态下的隔离度。
在一种可能的实现方式中，可控反射器的数量为一个；或可控反射器的数量为多个，多个可控反射器呈圆周均匀分布。
在本实现方式中，当可控反射器的数量为一个时，可控反射器可以位于垂直极化高密天线的中心位置，并使得本申请可重构天线的方向图分布更均匀；当可控反射器的数量为多个时，多个可控反射器均匀分布，增大了可控反射器对光束的作用范围，可以进一步扩大可重构天线的俯仰角。
在一种可能的实现方式中，当可控反射器处于关闭状态时，可重构天线的俯仰最大增益角度为37.5度；当可控反射器处于工作状态时，可重构天线的俯仰最大增益角度为70度。
在本实现方式中，当控制到可重构天线的俯仰最大增益角度为37.5度时，本申请可重构天线可以工作于高密模式；当控制到可重构天线的俯仰角最大增益角度为70度时，本申请可重构天线可以工作于全向模式或定向模式。
在一种可能的实现方式中，当垂直极化高密天线处于定向模式中时，可重构天线在可控反射器处于工作状态时的最大增益，较可控反射器处于关闭状态时的最大增益提升1分贝-2.5分贝。
在本实现方式中，设置垂直极化高密天线还可以包括定向模式，进而可以在预设方向上实现更大的信号覆盖范围。而配合可控反射器的作用，使得本申请可重构天线在该定向模式下，还能进一步提升其最大增益，以提升其天线性能。
在一种可能的实现方式中，垂直极化高密天线包括N个振子和馈电部，其中N为大于或等于3的整数，各个振子均与馈电部连接，且各个振子呈圆周分布。
在本实现方式中，通过呈圆周分布的N个振子构成垂直极化高密天线的辐射单元，并通过馈电部将信号分别馈入各个振子中，可以使得垂直极化高密天线在极化方向上形成低副瓣的特性，进而抑制同频干扰。
在一种可能的实现方式中，垂直极化高密天线为偶极子天线，每个振子包括一对上振子和下振子，且馈电部分别为各个上振子馈电，以及为各个下振子馈电。
在一种可能的实现方式中，垂直极化高密天线为单极子天线，垂直极化高密天线还设有接地部，接地部位于各个振子与底板之间。
在上述两种实现方式中，垂直极化高密天线的构造形式不同，均可实现极化方向上的低副瓣特性。
在一种可能的实现方式中，各个振子的长度方向均指向垂直极化高密天线的中心，且各个振子在该方向上的长度均满足条件：1/4λ≤L2≤3/4λ。
在本实现方式中，各个振子的长度方向均指向垂直极化高密天线的中心，可以使得垂直极化高密天线的方向图更均匀。而对于各个振子的长度限制，可以提升各个振子的辐射效率。
在一种可能的实现方式中，馈电部位于各个振子的中心。
在本实现方式中，馈电部的位置设置可以减小垂直极化高密天线的插入损耗。
在一种可能的实现方式中，馈电部包括功分器、阻抗变换线和欧姆传输线。
在本实现方式中，馈电部通过功分器馈入信号，并经过阻抗变换线和欧姆传输线将信号馈入到各个振子中，以实现馈电功能。
在一种可能的实现方式中，垂直极化高密天线还包括电路板，各个振子和馈电部均设置于电路板的外表面上。
在一种可能的实现方式中，垂直极化高密天线还设有多个方位反射器，各个方位反射器也呈圆周分布，其长度方向平行于极化方向，相邻两个振子之间最多只有一个方位反射器。
方位反射器的设置可以使得垂直极化高密天线的方向图相对均匀，提升垂直极化高密天线的水平方向辐射能力。
在一种可能的实现方式中，各个方位反射器上也设有开关。
在本实现方式中，通过对方位反射器的开关控制，可以调整垂直极化高密天线的水平辐射角度，进而使得垂直极化高密天线在定向模式和全向模式之间切换。
在一种可能的实现方式中，各个方位反射器上的开关均位于其中点位置。
在本实现方式中，对方位反射器上的开关位置设置，可以方位反射器处于关闭状态时对波束的影响，并提升方位反射器在关闭状态和工作状态之间的反射效率差异。
第二方面，本申请提供了一种网络设备，包括射频电路和控制电路，以及本申请第一方面提供的可重构天线，射频电路与可重构天线电连接，开关由控制电路控制。
上述第二方面所获得的技术效果与第一方面中对应的技术手段获得的技术效果近似，在这里不再赘述。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种网络设备的应用场景图；
图2是本申请实施例提供的一种多个网络设备组阵的应用场景示意图；
图3是本申请实施例提供的一种网络设备的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种可重构天线的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种可重构天线的平面布局示意图；
图6a和图6b是本申请实施例提供的一种可重构天线在不同工作模式下的俯仰角仿真结果示意图；
图6c是本申请实施例提供的一种可重构天线在不同工作模式下的信号覆盖范围示意图；
图7是本申请实施例提供的一种可重构天线的侧面结构示意图；
图8是本申请实施例提供的另一种可重构天线的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的另一种可重构天线中单个可控反射器的侧面结构示意图；
图10是本申请实施例提供的一种可重构天线中垂直极化高密天线的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种垂直极化高密天线为偶极子天线的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的一种垂直极化高密天线为偶极子天线时上半部分的平面示意图；
图13是本申请实施例提供的一种垂直极化高密天线为偶极子天线时下半部分的平面示意图；
图14是本申请实施例提供的另一种垂直极化高密天线为偶极子天线时上半部分的平面示意图；
图15是本申请实施例提供的一种垂直极化高密天线为单极子天线的结构示意图；
图16是本申请实施例提供的一种垂直极化高密天线为单极子天线时上半部分的平面示意图；
图17是本申请实施例提供的另一种可重构天线的结构示意图；
图18是本申请实施例提供的一种可重构天线的侧面结构示意图；
图19是本申请实施例提供的一种可重构天线的平面结构示意图；
图20是本申请实施例提供的一种可重构天线中垂直极化高密天线处于不同工作模式时的水平方向仿真结果示意图。
具体实施方式
图1是本申请实施例提供的网络设备应用场景图。如图1中所示，该场景中包括控制器101、接入点(access point，AP)102和多个终端103。其中，控制器101可以对接入点102进行管理和配置，并进行用户数据的转发。接入点102用于为连接的多个终端103提供无线接入服务。本申请提供的网络设备可以为基站、路由器、交换机等，作为接入点102工作。多个终端103可以为手机、电脑、智能家电等产品。另外，图1中仅仅以3个终端为例进行说明，并不构成对本申请实施例提供的应用场景中的终端的数量的限制。
图2是本申请提供的多个网络设备部署的应用场景图。控制器101可以用于对多个接入点102进行集中管理和配置，并进行用户数据的转发。多个接入点102一般挂高3-5米(m)进行设置，覆盖小区的半径基于使用需求不同，可以设置在10m以内，或设置在10m-20m之间，甚至可以设置到20m以上。
使用场景的需求通常包括通信容量和信道数量的考虑。当单位面积的用户数量通常较多时，为了保证通信容量，可以设置接入点102采用大角度的全向模式(例如，接入点102覆盖半径在10m-20m之间)进行信号覆盖；但单个接入点102的信道数量有限，此时可以设置接入点102的间距进一步缩小，采用小角度的高密模式(例如，接入点102覆盖半径在10m以内)进行信号覆盖；而对于单位面积的用户数量较少，且小区面积较大的场景，还可以设置接入点102的间距较大，并采用超大角度的定向模式(例如，接入点102覆盖半径在20m以上)进行信号覆盖。
图3是本申请实施例提供的网络设备的结构示意图。示例性地，图1和图2中的接入点102可以通过图3所示的网络设备来实现。参见图3，该网络设备包括基带电路201、射频电路202、控制电路203和可重构天线205。
基带电路201，用于对接收到的无线信号或者是待发送的无线信号进行处理。
可重构天线205，即为本申请提供的可重构天线。可重构天线205包括垂直极化高密天线20和开关13，垂直极化高密天线20和开关13的介绍可以参见后续实施例的相关描述。
射频电路202，连接于可重构天线205的垂直极化高密天线20和基带电路201之间，用于与可重构天线205配合实现无线信号的收发。
控制电路203，与可重构天线205的开关13电性连接，用于控制可重构天线205的工作模式，使得可重构天线205的辐射角度可切换，进而变换信号覆盖的范围，以适应不同的使用场景需求。其中控制电路203可以采用复杂可编程逻辑器件(complex programmablelogic device，CPLD)的方式实现，或采用通用型之输入输出(general-purpose input/output，GPIO)的方式实现。
接下来对本申请实施例提供的可重构天线205进行介绍。
图4是本申请实施例提供的一种可重构天线205的结构示意图。如图4中所示，该可重构天线205可以包括底板30、垂直极化高密天线20和可控反射器10。垂直极化高密天线20作为可重构天线205的辐射主体，用于沿其极化方向向相反的两侧分别进行辐射。底板30可导电，并沿垂直极化高密天线20的极化方向设置，底板30与垂直极化高密天线20之间相互间隔。底板30可以对垂直极化高密天线20发出的信号波束形成反射，并使得垂直极化高密天线20朝向一侧发出的信号波束被反射后，与另一侧的信号波束汇合，再朝向垂直极化高密天线20的同一侧传播。通常，该同一侧的方向即为网络设备向下传播的方向。也即，垂直极化高密天线20发出的信号波束在底板30的反射作用下，沿其极化方向朝向同一侧传播，以此达到提升信号强度并实现高密的效果。
可以理解的，垂直极化高密天线20为线极化天线，其极化方向为线方向。且因为底板30沿其极化方向间隔设置于一侧，因此其俯仰角较小，方位覆盖面积也相对较小，达到了垂直极化的效果。在本申请可重构天线205中，垂直极化高密天线20可以实现可重构天线205的高密模式，实现小范围内的大容量通信效果。
可控反射器10则位于底板30和垂直极化高密天线20之间。在图4的示意中，可控反射器10的数量为一个，且该一个可控反射器10的长度方向也沿垂直极化高密天线20的极化方向布置，也即该可控反射器10整体平行于垂直极化高密天线20的极化方向布置。可控反射器10包括开关13，开关13用于实现可控反射器10在关闭状态和工作状态之间的切换。可以理解的，前述中提到控制电路203对可重构天线205的工作模式控制，即可以通过控制电路203与开关13的电性连接并控制来实现。
请配合参见图5。在图5的示意中，垂直极化高密天线20沿其极化方向在底板30上的投影20’呈圆环形状(在不考虑馈电网络位于相位中心的情况下)，其具有内圈与外圈。可控反射器10沿极化方向在底板30上的投影位于该圆环形状投影20’的中心处。在一些实施例中，可控反射器10也可以相对于圆环形状的中心适当偏移，但此时反射器10依然位于圆环形状投影20’的内圈范围之内。在另一些实施例中，垂直极化高密天线20沿其极化方向在底板30上的投影20’还可以呈椭圆的环形、或大致呈“回”字形状等任意中空的形状，此时可控反射器10均可以位于该中空形状的中心处，或相对于中心位置偏移，并保持其位于中空形状的内圈范围之内。
在开关13的作用下，可控反射器10可以在关闭状态和工作状态之间切换。当开关13关闭时，可控反射器10处于关闭状态，此时可控反射器10不会对可重构天线205的波束形成影响，可重构天线205的信号覆盖范围表现为垂直极化高密天线20的覆盖范围。前述中提到，垂直极化高密天线20的覆盖范围相对较小，此时可重构天线205的工作状态处于高密模式。
当开关13打开时，可控反射器10处于工作状态。此时可控反射器10会对对垂直极化高密天线20所发出的波束形成反射。具体的，因为可控反射器10位于垂直极化高密天线20的中心位置，其可以将垂直极化高密天线20发出的信号波束沿平行于底板30的方向朝外反射。也即，在垂直极化高密天线20的水平方向上，位于中心位置的可控反射器10对信号波束的反射作用，使得垂直极化高密天线20的俯仰角度增大，进而扩大了垂直极化高密天线20的覆盖范围，也即扩大了垂直极化高密天线20的作用半径。此时，可重构天线205的工作状态可以为前述的全向模式或定向模式，具体基于垂直极化高密天线20的方向图形状确定。
图6a和图6b分别示意了本申请可重构天线205在可控反射器10处于不同状态下的俯仰角仿真结果。其中图6a为可控反射器10处于关闭状态时的仿真结果。可以看到，在垂直极化高密天线20的作用下，本申请可重构天线205的俯仰角最大增益角度为37.5度，也即本申请可重构天线205工作于高密模式时，其俯仰角大致为75度；图6b为可控反射器10处于工作状态时的仿真结果。可以看到，在可控反射器10的作用下，本申请可重构天线205的俯仰角最大增益角度扩展至70度，也即本申请可重构天线205工作于全向模式或定向模式时，其俯仰角大致为140度。
结合图6c的示意，同样以挂高3m示意。在一种可能的实现方式中，当本申请可重构天线205中垂直极化高密天线20工作于高密模式时，其信号覆盖范围如图6c中的点划线示意，大致在半径为5m的范围内可以实现信号覆盖；而当本申请可重构天线205中垂直极化高密天线20工作于全向模式时，其信号覆盖范围如图6c中的直线示意，大致在半径为10m的范围内可以实现信号覆盖。
可以看到，本申请可重构天线205在可控反射器10的作用下，其俯仰角可以得到较大范围的调整。且相较于采用多个天线合路，并由射频开关选择切换的俯仰角调整方式，本申请可重构天线205的插入损耗更小，提高了天线的工作效率。同时，本申请可重构天线205只需要设置垂直极化高密天线20即可实现俯仰角的大范围调整，相较于多个天线射频合路的结构，本申请可重构天线205的整体体积更小，也有利于本申请网络设备的小型化和成本控制。
请参见图7所示本申请可重构天线205一种实施例的侧面视图。在本实施例中，可控反射器10呈长条状，其位于垂直极化高密天线20的中心，且可控反射器10的长度方向平行于垂直极化高密天线20的极化方向设置。因为垂直极化高密天线20发出的信号波束也大致平行于其极化方向传播，因此可控反射器10平行于该极化方向设置可以对更多的波束实现反射。而设置可控反射器10位于垂直极化高密天线20的中心位置时，可以使得可控反射器10沿水平方向对信号波束360度的反射效果趋于一致，使得本申请可重构天线205的方向图分布更均匀。
在一种实施例中，还设置可控反射器10沿该极化方向具有第一长度L1，且第一长度L1满足条件：1/4λ≤L1≤λ。进而保证了可控反射器10对信号波束的反射作用距离，提升可控反射器10的反射效率。
在本实施例中，可控反射器10沿自身长度方向包括相对的第一端11和第二端12，其中第一端11位于靠近底板30一侧，第二端12则位于靠近垂直极化高密天线20一侧。可控反射器10的第二端12与垂直极化高密天线20之间间隔设置，二者之间具有第一间隔距离D1，且第一间隔距离D1还满足条件：D1≤1/4λ，其中λ为垂直极化高密天线20的工作频段对应的波长。由此，可控反射器10与垂直极化高密天线20之间可以形成相位差，进而提升可控反射器10的反射效率。
而在第一端11一侧，第一端11与底板30固定接触，也即第一端11与底板30电性连接。此时，底板30作为垂直极化高密天线20的反射面，其与可控反射器10之间的电性连接扩展了可控反射器10对信号波束的作用距离，可以进一步提升可控反射器10对信号波束的反射效率，进而扩大可重构天线205的俯仰角。
开关13位于第一端11和第二端12之间，且开关13相较于第二端12，位于靠近第一端11的位置处，也即开关13位于靠近底板30一侧，以此减小可控反射器10处于关闭状态时对信号波束的影响，并在可控反射器10处于工作状态和处于关闭状态之间，提供更大的反射性效率的差异，进而对本申请可重构天线205提供更大的俯仰角度改变量。
在图7的实施例中，可控反射器10上还设置了电感结构14。该电感结构14与开关13并联，并与开关13形成为谐振器。该谐振器的谐振频率在垂直极化高密天线20的工作频段之内。谐振器可以使得开关13关闭时形成较大的阻抗，进而在开关13处于关闭状态时提升其隔离度。
请参见图8所示本申请可重构天线205另一实施例的结构。在本实施例中，可控反射器10的数量为四个，四个可控反射器10沿圆周均匀分布，并均分别相对于垂直极化高密天线20的中心偏移设置。请配合参见图9，每个可控反射器10均包括平行于极化方向设置的第一段151和第二段152，以及连接于第一段151和第二段152之间的连接段153。
在本实施例中，多个可控反射器10的设置，增大了可控反射器10对信号光束的作用范围，可以进一步扩大可重构天线205的俯仰角。而第一段151和第二段152的设置，也保证了可控反射器10与信号光束的作用距离，提升了可控反射器10的反射效率。
图10示意了本申请垂直极化高密天线20一种可能的结构。在图10的示意中，垂直极化高密天线20包括N个振子21、馈电部22和电路板23。其中，电路板23可以为印刷电路板(printed circuit board，PCB)。振子21的数量N为大于或等于3的整数。图10中以N为8为例进行示例说明，但并不构成对垂直极化高密天线20中振子21数量的限定。该N个振子21和馈电部22均位于电路板23上，N个振子21均与馈电部22连接。
如图10所示，N个振子21可以分布排列在以天线相位中心为圆心的圆周上。可选地，各个振子21可以在该圆周上等间隔排列。也即，每相邻的两个振子21与天线相位中心的连线之间的夹角将为360/N度。单个振子21可以构造为长条矩形，且振子21的长度方向可以指向圆环形状的中心。在一种实施例中，单个振子21在该方向上的长度满足条件：1/4λ≤L2≤3/4λ(参见图12)。各个振子21的长度方向均指向垂直极化高密天线的中心，可以使得垂直极化高密天线的方向图分布更均匀。而对于各个振子21的长度限制，可以提升各个振子21的辐射效率。
前述中提到，N个振子21还可以合围形成椭圆或矩形的环状。馈电部22则位于振子21合围形成的环形内部，由此馈电部22至各个振子21处的插入损耗更小。当振子21的数量N为偶数时，该N个振子21中可以存在多个振子对，每个振子对中的两个振子21相对于天线相位中心呈中心对称状。例如，当N为8时，每相邻的两个振子21与天线相位中心的连线之间的夹角为45度。其中，8个振子21可以分为4个振子对，每个振子对中的两个振子21相对于天线相位中心呈中心对称。当然，各个振子21之间也可以非等间隔排列。例如，假设与馈电部22中同一条传输线两端连接的相邻的两个振子21与天线相位中心的连线之间的夹角为第一夹角，以及与不同传输线连接的相邻的两个振子21与天线相位中心的连线之间的夹角为第二夹角，第一夹角和第二夹角可以不同。
另外，N个振子21和馈电部22均可以印刷在电路板23的板面上。基于馈电部22的不同以及N个振子21的不同，馈电部22和N个振子21有可能位于电路板23的上板面231，也有可能位于电路板23的下板面232，或同时位于上板面231和下面板52上。
可以理解的，N个振子21与其对应连接的馈电部22可以均位于电路板23的同一外表面上。而在另一些实施例中，垂直极化高密天线20也可以采用钣金结构的天线形式，此时各个振子21均为金属结构，其具备一定的刚强度，此种形态可以省去电路板23。
本申请可垂直极化高密天线20中的振子21可以为偶极子振子或单极子振子，对应垂直极化高密天线20为偶极子天线或单极子天线。根据振子21形态的不同，馈电部20的设置也不同。图11示意了垂直极化高密天线20为偶极子天线的结构。在本结构中，振子21包括上振子211和下振子212，其中上振子211位于电路板23的上板面231上，下振子212位于电路板23的下板面232上。
馈电部22则形成为双面平行微带线功分网络，其包括构位于上板面231上的部分，用于为各个上振子211馈电；以及包括位于下板面232上的部分，用于为各个下振子212馈电。请配合参见图12和图13所示的本实施例中上板面231和下板面232处的平面示意。馈电部22作为双面平行微带线功分网络，其上下两部分的形状相同。而上振子211和下振子212的形状也可以相同。可以理解的，在另一些实施例中，上振子211和下振子212的状也可以不同，或上振子211和下振子212还可以相对于馈电部22呈镜像分布。
图12和图13都示意了本申请馈电部22的结构。馈电部22可以包括第一功分器221、多条欧姆传输线222、多条阻抗变换线223和第二功分器224。其中，第二功分器224可以为一分二功分器，第一功分器221则可以根据振子21的数量来选择。例如，在图12的示例中，振子的数量为8，在第二功分器224为一分二功分器的情况下，则第一功分器221可以为一分四功分器。由此，从馈电部22的馈电点出发，通过第一功分器221和第二功分器224可以引出8条馈电线，从而分别向8个振子21馈电。其中，该馈电部22的第一功分器221可以位于天线相位中心上。
示例性地，如图12所示，第一功分器221的四个输出端可以连接四条阻抗变换线223，每条阻抗变换线223的另一端与一条欧姆传输线222的一端连接，通过该阻抗变换线223可以实现欧姆传输线222与第一功分器221之间的阻抗匹配。在每条欧姆传输线222的另一端连接一个第二功分器224。第二功分器224的两个输出端分别连接一个上振子211。这样，第一功分器221在将输入馈电部22的一路电流分为四路之后，可以通过四个输出端将四路电流输出，四路电流分别通过四条阻抗变换线223以及与四条阻抗变换线223连接的四条欧姆传输线222传输至四个第二功分器224中，每个第二功分器224可以将接收到的电流分为两路，并分别输出两路电流至相邻的两个上振子211中，从而实现对相邻的两个上振子211的馈电。
在一种实施例中，阻抗变换线223可以为四分之一波长阻抗变换线，欧姆传输线222可以为50欧姆微带线。而在图13所示的下面板52处，馈电部22的结构也与图12所示的上面板51处结构类似，并分别将电流传递至各个下振子22中，本申请在此不做赘述。
图11-图13中仅以N为8为例进行说明，对于其他N为偶数的情况，均可以参考上述示例。不同的是，当N为不同的偶数时，馈电部22包括的第一功分器221将不同，且馈电部22中包括的阻抗变换线223和欧姆传输线222的数量也将不同。例如，当N为6时，上板面网络和下板面网络中的第一功分器可以为一分三功分器，相应地，第一功分器可以连接三条阻抗变换线223，三条阻抗变换线223与三条欧姆传输线222连接，每条欧姆传输线222连接一个一分二的第二功分器224，每个第二功分器224可以连接两个上振子211或下振子212。
可以理解的当N为奇数时，参见图14，位于电路板23的上板面231的馈电部22可以包括一个第一功分器221、多条阻抗变换线223和多条欧姆传输线222。如图14所示，以N为5为例，该第一功分器221可以为一分五功分器，该第一功分器221可以连接5条阻抗变换线223，每条阻抗变换线223的另一端连接一条欧姆传输线222，每条欧姆传输线222的末端可以与一个上振子211(图14中标识为振子21)连接。相应地，位于电路板23的下板面232的馈电部22与上板面231的结构相同，每个下振子212也与下板面232中的一条欧姆传输线222的一端连接。
示例性地，图14还示出了一种振子21为L形的结构。如图14所示，L形的振子21具有径向部分21a和非径向部分21b，该径向部分21a指向天线相位中心。非径向部分21b可大致垂直于径向部分21a设置。图14仅是本申请实施例给出的振子21的一种可能的实现方式，在另外一些可能的实现方式中，振子21还可以为其他形状，例如梯形、弯折结构、T字形、Y字形等任意形式。
示例性地，图15示出了垂直极化高密天线20为单极子天线的结构。如图15中所示，垂直极化高密天线20包括8个振子21、馈电部22、接地部24和电路板23。其中，8个21均位于电路板23的上板面231上，馈电部22也位于上板面231上。接地部24则位于电路板23的下板面232上。在图示的实施例中，接地部24为圆形。
请结合图16，在本实施例中，馈电部22也可以包括第一功分器221、多条欧姆传输线222、多条阻抗变换线223和第二功分器224。其结构与图12所示的结构类似，第二功分器224连接至各个振子21上。关于馈电部22和振子21的具体设置可以参见图12-图14的相关描述，本申请在此不做赘述。接地部24则形成为单极子天线的内导体，提升各个振子21的辐射效率。在一种实施例中，接地部24也位于垂直极化高密天线20的投影20’的中心，并与各个振子21的投影之间齐平或留有间隙。
在本申请各实施例中，多个振子21呈圆周排布时，可以调整各个振子21与天线相位中心的最近距离D2，进而调整到垂直极化高密天线20的方向角，也即可以调整到垂直极化高密天线20的水平方向覆盖范围。示例性的，单个振子21距离天线相位中心的距离D2满足条件：1/8λ≤D2≤1/2λ。
请参见图17的实施例。本申请垂直极化高密天线20还可以设置多个方位反射器25。多个方位反射器25也呈圆周分布，且相邻两个振子21之间至多设置一个方位反射器25。方位反射器25的长度方向穿过多个振子21所在的平面，也即方位反射器25可以平行于垂直极化高密天线20的极化方向设置。请同步参见图18，方位反射器25沿自身长度方向包括第一反射段251和第二反射段252。其中第一反射段251位于振子21背离底板30一侧，第二反射段252位于振子21与底板30之间。
请结合图19一并理解。在图19的示意中，方位反射器25的数量为4个，且4个方位反射器25也呈圆周均匀分布，每一个方位反射器25位于相邻两个振子21之间。4个方位反射器25两两成对，每一对方位反射器25均相对于天线相位中心对称分布。方位反射器25可以在垂直极化高密天线20的水平方向上对信号波束进行反射，且间隔布置的方位反射器25可以使得垂直极化高密天线20的方向图相对均匀，提升垂直极化高密天线20水平方向360度的辐射能力。
在一种实施例中，单个方位反射器25与天线相位中心的距离D3，大于或等于振子21与天线相位中心的距离D2，并小于或等于振子21与天线相位中心的最远距离。也即，D3满足条件：D2≤D3≤(D2+L2)。也可以描述为，方位反射器25在底板30上的投影，位于振子21合围形成的环形区域之内。由此方位反射器25可以在水平方向上对垂直极化高密天线20的信号波束进行反射，并同时控制垂直极化高密天线20的水平覆盖范围相对较小。
请看回图18，对于方位反射器25，其自身沿极化方向具有长度L3。在一种实施例中，还控制方位反射器25的长度L3满足条件：1/5λ≤L3≤λ，以保证方位反射器25对信号波束的作用距离。另一方面，在方位反射器25靠近底板30一侧，也即方位反射器25的第二反射段252一侧，方位反射器25还与底板30间隔设置，并可以设定该间隔距离D4满足条件：D4≤1/4λ。方位反射器25与底板30的间隔可以避免方位反射器25的作用距离过长，造成垂直极化高密天线20的水平方向覆盖范围过大。可以理解的，对于垂直极化高密天线20包括电路板23的实施例，方位反射器25可以固定于电路板23上，并实现与底板30的间隔设置。而在垂直极化高密天线20为钣金结构时，其不包括电路板23，则方位反射器25也可以固定于底板30上，且方位反射器25与底板30之间需要实现互相绝缘。
在图18的示意中，方位反射器25上也设置了方位开关253。该方位开关253也可以用于实现方位反射器25在关闭状态和工作状态之间的切换。可以理解的，前述中提到的控制电路203对可重构天线205的工作模式控制，也可以包括控制电路203对方位开关253的控制。具体的，当各个反射器25上的方位开关253均处于工作状态时，垂直极化高密天线20可以处于全向模式，此时其基于天线相位中心在水平方向360度上的覆盖范围均趋于一致；而上述中提到在接入点102的间距较大时，可重构天线205还可以采用超大角度的定向模式实现信号覆盖。此时，可以仅控制相邻两个方位反射器25中的方位开关253处于工作状态，其余方位开关253则处于关闭状态，以使得垂直极化高密天线20则处于定向模式。
请参见图20的示意，当垂直极化高密天线20处于全向模式时(图20中采用实线示意)，其360度的覆盖范围相对均匀。而在垂直极化高密天线20处于定向模式时，如图所示的虚线示意，垂直极化高密天线20于315度的方向实现了2分贝的增益提升，并与该方向上的信号覆盖范围更广。而基于相邻两个方位开关253的位置不同，本申请垂直极化高密天线20还可以在45度、135度或225度的方向上实现定向覆盖范围更广的效果。可以理解的，配合对可重构天线205中可控反射器10的工作状态控制，本申请可重构天线205在定向模式下的俯仰角度也可以相应调整，并在该预设的角度上实现1分贝-2.5分贝的增益，以获得定向模式下更大的信号覆盖范围。
可以看回图6c，在该实现方式中，垂直极化高密天线20处于定向模式时，如图6c中的虚线示意，其信号覆盖范围可以扩大至半径为15m的范围之内。可以理解的，定向模式的覆盖范围还可以基于场景需要进行调整，本申请可重构天线205的最大覆盖范围还可能超过该15m的半径范围，或相较于15m的半径范围更小。
需要提出的是，图20的示意是基于方位反射器25的数量为4个的实施例展开的，且该4个方位反射器25沿圆周均匀分布。在另一些实施例中，4个方位反射器25还可以呈非均匀分布的形式布置，其对应的定向覆盖角度也相应调整。或，本申请可重构天线205还可以基于使用需求，设置其它数量的方位反射器25，并通过不同方位反射器25之间的工作状态配合，以实现不同数量和不同角度的定向覆盖效果。
在图18的示意中，在沿垂直极化天线20的极化方向上，方位开关253还可以位于方位反射器25的中点处。对方位开关253的位置设置，可以控制方位反射器25在关闭状态和工作状态之间的水平方向图差异，也即设置方位开关253于方位反射器25的中点位置时，本申请可重构天线205在方位反射器25于关闭状态时的水平方向覆盖范围，与方位反射器25于工作状态时的水平方向覆盖范围差异更大，即可重构天线205在不同工作模式下的覆盖范围变化更大，以适应更多不同的使用场景需求。

Claims (10)

1.一种可重构天线，其特征在于，包括底板、垂直极化高密天线和可控反射器；
其中，所述可控反射器位于所述底板和所述垂直极化高密天线之间，并且所述可控反射器在所述底板上的投影在所述垂直极化高密天线在所述底板上的投影的中心；
所述可控反射器包括开关，所述开关用于使所述可控反射器处于工作状态或关闭状态。
2.根据权利要求1所述的可重构天线，其特征在于，所述可控反射器包括平行于所述垂直极化高密天线的极化方向的部分，并且所述可控反射器与所述垂直极化高密天线之间的距离D1满足条件：D1≤1/4λ，其中所述λ为所述垂直极化高密天线的工作频段对应的波长。
3.根据权利要求1或2所述的可重构天线，其特征在于，在沿所述垂直极化高密天线的极化方向上，所述可控反射器包括靠近所述底板的第一端，并且所述第一端与所述底板电连接。
4.根据权利要求3所述的可重构天线，其特征在于，所述可控反射器还包括与所述第一端相对的第二端，所述开关相对于所述第二端位于靠近所述第一端处。
5.根据权利要求2-4任一项所述的可重构天线，其特征在于，所述可控反射器沿所述垂直极化高密天线的极化方向的长度为第一长度L1，并且所述第一长度L1满足条件：1/4λ≤L1≤λ。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可重构天线，其特征在于，所述可控反射器上还设有电感结构，所述电感结构与所述开关并联，用于与所述开关形成谐振器，所述谐振器的谐振频率在所述垂直极化高密天线的工作频段内。
7.根据权利要求1-6任一项所述的可重构天线，其特征在于，所述可控反射器的数量为一个；或
所述可控反射器的数量为多个，多个所述可控反射器均匀分布。
8.根据权利要求1-7任一项所述的可重构天线，其特征在于，当所述可控反射器处于关闭状态时，所述可重构天线的俯仰最大增益角度为37.5度；
当所述可控反射器处于工作状态时，所述可重构天线的俯仰最大增益角度为70度。
9.根据权利要求1-8任一项所述的可重构天线，其特征在于，当所述垂直极化高密天线处于定向模式中时，所述可重构天线在所述可控反射器处于工作状态时的最大增益，较所述可控反射器处于关闭状态时的最大增益提升1分贝-2.5分贝。
10.一种网络设备，其特征在于，包括射频电路和控制电路，以及如权利要求1-9任一项所述的可重构天线，所述射频电路与所述可重构天线电连接，所述开关由所述控制电路控制。
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