CN115693114A - 天线和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线和通信设备，属于通信技术领域。天线包括第一辐射结构、第二辐射结构和开关。第一辐射结构包括倒F结构和电路板，电路板通过射频信号端口与倒F结构电连接。第二辐射结构包括偶极子，第二辐射结构通过第一传输线与第一辐射结构电连接。开关分别与第一传输线和第一辐射结构电连接。在开关处于第一状态时，倒F结构用于通过传输至倒F结构的射频信号激励电路板在第一平面辐射电磁波。在开关处于第二状态时，第一传输线用于将倒F结构中的射频信号传输至第二辐射结构，激励偶极子在第二平面辐射电磁波。本申请提供的天线具有较高的辐射效率。

Description

天线和通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种天线和通信设备。

背景技术

无线路由器、光网络终端(optical network terminal，ONT)等通信设备中包括天线，天线能够辐射电磁波，以实现通信设备的通信功能。

目前，通信设备中的天线包括：接地板、平行的两条传输线以及由两个辐射臂构成的偶极子。该两条传输线与该两个辐射臂一一对应连接，该两条传输线中的一条传输线用于与射频信号源连接，另一条传输线用于接地。其中，每个辐射臂与对应的传输线的连接处设置有PIN二极管，该两条传输线中用于接地的传输线上设置有PIN二极管。在该天线中的所有PIN二极管都处于导通状态时，在射频信号源馈入的射频信号的激励下该天线在垂直面辐射电磁波。在该天线中的所有PIN二极管都处于断开状态时，在射频信号源馈入的射频信号的激励下该天线在水平面辐射电磁波。但是，该天线的辐射效率较低。

发明内容

本申请提供了一种天线和通信设备。本申请的技术方案如下：

第一方面，提供了一种天线，该天线包括第一辐射结构、第二辐射结构和开关。第一辐射结构包括倒F结构和电路板，电路板通过射频信号端口与倒F结构电连接。第二辐射结构包括偶极子，第二辐射结构通过第一传输线与第一辐射结构电连接。开关分别与第一传输线和第一辐射结构电连接。在开关处于第一状态时，倒F结构用于通过传输至倒F结构的射频信号激励电路板在第一平面辐射电磁波。在开关处于第二状态时，第一传输线用于将倒F结构中的射频信号传输至第二辐射结构，激励偶极子在第二平面辐射电磁波。

本申请提供的天线具有两种辐射模式，分别为第一辐射结构(具体是第一辐射结构中的电路板)在第一平面辐射电磁波的第一辐射模式，以及第二辐射结构(具体是第二辐射结构中的偶极子)在第二平面辐射电磁波的第二辐射模式。开关可以控制天线处于第一辐射模式或第二辐射模式，从而控制天线在第一平面或第二平面辐射电磁波。

本申请提供的技术方案，可以通过开关控制天线在第一平面与第二平面交替辐射电磁波，由于该天线可以在第一平面辐射电磁波，也可以在第二平面辐射电磁波，因此该天线辐射的电磁波的波束能够实现波束重构，使得可以根据家居环境、站点(station，STA)的位置等调整该天线的波束覆盖范围，该天线能够适用于多层结构的房屋内的通信场景。该天线在实现波束重构的同时，具有较高的辐射效率。

可选地，倒F结构包括第二传输线和两个匹配部件，该两个匹配部件设置于第二传输线的两侧，该两个匹配部件分别与第二传输线电连接。电路板通过射频信号端口与倒F结构电连接包括：电路板通过射频信号端口与第二传输线电连接。

可选地，第二传输线包括第一馈电部和第二馈电部，第一馈电部与第二馈电部位于平行的两个平面内。该两个匹配部件设置于第二传输线的两侧包括：该两个匹配部件设置于第一馈电部的两侧。电路板通过射频信号端口与第二传输线电连接包括：电路板通过射频信号端口与第一馈电部和第二馈电部电连接。

可选地，匹配部件包括第一匹配枝节和第二匹配枝节，第一匹配枝节的一端与第二匹配枝节的中部电连接，第一匹配枝节的另一端接地。该两个匹配部件分别与第二传输线电连接包括：每个匹配部件的第二匹配枝节的一端与第一馈电部电连接。

可选地，该两个匹配部件大致关于第一馈电部对称。例如该两个匹配部件的第一匹配枝节与第一馈电部之间的距离的差值小于第一差值阈值，该两个匹配部件的第二匹配枝节的长度的差值小于第二差值阈值，该两个匹配部件的第二匹配枝节与第一馈电部的连接位置之间的距离在第一方向上的投影长度小于第一距离阈值，第一方向与第一传输线的长度方向平行。

可选地，第一匹配枝节的长度范围为(0，λ/4)，λ为天线辐射的电磁波的工作波长。

本申请提供的技术方案，匹配部件不仅可以用于构造倒F结构，还可以用于调整天线的阻抗，使得天线的回波损耗小于预设损耗，从而使得天线阻抗匹配。该两个匹配部件大致关于第一馈电部对称，且第一匹配枝节的长度范围为(0，λ/4)，因此该两个匹配部件能够更好的实现天线的阻抗匹配。

可选地，第一传输线包括第三馈电部和第四馈电部，第三馈电部与第四馈电部位于平行的两个平面内。开关分别与第一传输线和第一辐射结构电连接包括：开关分别与第三馈电部和倒F结构电连接。

可选地，开关分别与第三馈电部和倒F结构电连接包括：第三馈电部与倒F结构之间具有缝隙，开关跨接在该缝隙处。

在一个示例中，第三馈电部与第一馈电部之间具有缝隙，开关跨接在第三馈电部与第一馈电部之间的缝隙处。其中，该缝隙的宽度为0.5mm～1.0mm(毫米)。

可选地，开关的数量为1个。由于开关处于导通状态时存在插损，插损容易影响天线的辐射效率，如果天线中的插损较大，容易导致天线无法满足无线保真(wireless-fidelity，WiFi)设备的插损要求。本申请提供的天线仅包括一个开关，该天线中的开关的数量较少，因此天线中的插损较小，插损对天线的辐射效率的影响较小，有助于保证天线的辐射效率。并且，由于天线仅包括一个开关，因此天线能够满足WiFi设备的插损要求。此外，天线中仅包括一个开关，使得天线的成本较低。其中，插损指的是插入损耗(insertionloss)，又称为欧姆损耗，开关的插损指的是信号通过该开关的衰减量。

可选地，第一状态是断开状态，第二状态是导通状态。

可选地，偶极子包括第一辐射臂和第二辐射臂，倒F结构中的第二传输线包括第一馈电部和第二馈电部，第一传输线包括第三馈电部和第四馈电部。第二辐射结构通过第一传输线与第一辐射结构电连接包括：第一辐射臂靠近第二辐射臂的一端与第三馈电部的一端电连接，第三馈电部的另一端通过开关与第一馈电部电连接；第二辐射臂靠近第一辐射臂的一端与第四馈电部电连接，第四馈电部的另一端与第二馈电部电连接。

可选地，第一馈电部的宽度大于第三馈电部的宽度，第二馈电部的宽度大于第四馈电部的宽度。第一馈电部、第二馈电部、第三馈电部和第四馈电部也被称为馈线。

通常，馈线的宽度越大天线在低频段的阻抗匹配越好，馈线的宽度越小天线在高频段的阻抗匹配越好，且天线端口处的阻抗匹配较为敏感。本申请提供的天线中，天线端口位于倒F结构远离第二辐射结构的一侧，第一馈电部的宽度大于第三馈电部的宽度，第二馈电部的宽度大于第四馈电部的宽度，因此天线中靠近天线端口的馈线的宽度大于远离天线端口的馈线的宽度，由此能够更好的实现该天线的天线端口处的阻抗匹配，且该天线满足高频段的阻抗匹配和低频段的阻抗匹配，该天线在较宽的频段内都能满足阻抗匹配。

可选地，该天线还包括载体基板，第一辐射结构和第二辐射结构分别印刷在载体基板上。

可选地，第一辐射臂、第三馈电部、第一馈电部和倒F结构中的匹配部件分别印刷在载体基板的一个板面上；第二辐射臂、第四馈电部和第二馈电部分别印刷在载体基板的另一个板面上。

可选地，第一馈电部的第一轴线在参考平面内的正投影、第二馈电部的第一轴线在该参考平面内的正投影、第三馈电部的第一轴线在该参考平面内的正投影以及第四馈电部的第一轴线在该参考平面内的正投影共线。第一馈电部、第二馈电部、第三馈电部和第四馈电部中的任一馈电部的第一轴线与该馈电部的长度方向平行，该参考平面与载体基板的板面平行。

可选地，电路板通过射频信号端口与倒F结构电连接包括：电路板通过射频信号端口与射频信号线电连接，射频信号线与倒F结构电连接。其中，射频信号线包括射频信号正极线和射频信号负极线(又称为射频信号地线)，射频信号端口包括正极和负极，电路板通过射频信号端口的正极与射频信号正极线电连接，射频信号正极线与倒F结构中的第一馈电部电连接，电路板通过射频信号端口的负极与射频信号负极线电连接，射频信号负极线与倒F结构中的第二馈电部电连接。

可选地，第一平面和第二平面是两个不同的平面，第一平面与第二平面可以相交。例如，第一平面是水平面，第二平面是垂直面；或者，第一平面是垂直面，第二平面是水平面。

本申请提供的技术方案，第一平面是水平面，第二平面是垂直面；或者，第一平面是垂直面，第二平面是水平面。因此天线可以在水平面辐射电磁波，也可以在垂直面辐射电磁波。天线在水平面辐射电磁波的波束是水平波束，天线在垂直面辐射电磁波的波束是垂直波束，由此本申请提供的天线可以实现水平波束与垂直波束的重构。

第二方面，提供了一种通信设备，该通信设备包括第一方面中任一设计所提供的天线。

第二方面所带来的技术效果可参考第一方面所带来的技术效果，此处不再赘述。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请提供的天线和通信设备，由于该天线可以在第一平面辐射电磁波，也可以在第二平面辐射电磁波，因此该天线辐射的电磁波的波束能够实现波束重构，使得可以根据家居环境、STA的位置等调整该天线的波束覆盖范围，该天线能够适用于多层结构的房屋内的通信场景。该天线在实现波束重构的同时，具有较高的辐射效率。本申请提供的天线可以用于不同通信场景的波束覆盖需求，对开发需求的适应性更强。

附图说明

图1是相关技术提供的一种智能天线的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种天线的立体结构图；

图3是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的前视图；

图4是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的后视图；

图5是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的剖视图；

图6是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的尺寸标示图；

图7是本申请实施例提供的一种天线的正视图；

图8是本申请实施例提供的另一种天线的正视图；

图9本申请实施例提供的一种开关处于第一状态时天线中的电流的分布示意图；

图10本申请实施例提供的一种开关处于第二状态时天线中的电流的分布示意图；

图11是本申请实施例提供的另一种天线的立体结构图；

图12是本申请实施例提供的一种图11所示的天线的等效电路图；

图13是本申请实施例提供的一种图11所示的天线的S11曲线的示意图；

图14是本申请实施例提供的一种图11所示的天线的史密斯圆图的示意图；

图15是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的等效电路图；

图16是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的S11曲线的示意图；

图17是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的史密斯圆图的示意图；

图18是本申请实施例提供的一种天线处于第一辐射模式时该天线的S11曲线的示意图；

图19是本申请实施例提供的一种天线处于第二辐射模式时该天线的S11曲线的示意图；

图20是本申请实施例提供的一种天线在第一辐射模式下辐射的电磁波的三维波束和天线在第二辐射模式下辐射的电磁波的三维波束的对比图；

图21是本申请实施例提供的一种天线在第一辐射模式下辐射的电磁波的二维波束和天线在第二辐射模式下辐射的电磁波的二维波束的对比图；

图22是本申请实施例提供的另一种天线在第一辐射模式下辐射的电磁波的三维波束和天线在第二辐射模式下辐射的电磁波的三维波束的对比图；

图23是本申请实施例提供的另一种天线在第一辐射模式下辐射的电磁波的二维波束和天线在第二辐射模式下辐射的电磁波的二维波束的对比图；

图24是本申请实施例提供的一种图2所示的天线的辐射效率与常规偶极子天线的辐射效率的对比图；

图25是本申请实施例提供的一种图2所示的天线辐射的电磁波的三维波束与常规偶极子天线辐射的电磁波的三维波束的对比图；

图26是本申请实施例提供的一种图2所示的天线辐射的电磁波的二维波束与常规偶极子天线辐射的电磁波的二维波束的对比图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着通信技术的发展，出现了各种各样的通信设备，例如无线路由器、ONT、基站、终端设备等。通信设备中包括天线，天线能够辐射电磁波，以实现通信设备的通信功能。其中，通信设备中的天线可以是智能天线、板印天线(又称印刷天线)等各种形态的天线。

示例地，图1是相关技术提供的一种智能天线01的结构示意图。如图1所示，智能天线01设置在电路板A上。智能天线01包括辐射结构011、PIN二极管012和匹配电桥013。PIN二极管012设置在辐射结构011上，匹配电桥013设置在辐射结构011的馈电点P1与辐射结构011的接地点P2之间。馈电点P1通过射频信号线A1与电路板A上的射频信号源(图1中未示出)电连接，接地点P2与电路板A上的接地线A2电连接。

射频信号源用于通过射频信号线A1向辐射结构011馈电，以激励辐射结构011辐射电磁波。PIN二极管012用于控制智能天线01在LOOP(环状)辐射模式和倒F天线(inverted-fantenna，IFA)辐射模式之间切换。在PIN二极管012处于导通状态时，智能天线01处于LOOP辐射模式。在PIN二极管012处于断开状态时，智能天线01处于IFA辐射模式。匹配电桥013用于调整智能天线01的阻抗，使得智能天线01的阻抗匹配。

图1所示的智能天线01在不同频段均具有较高的辐射效率。例如，在全球移动通信系统(global system for mobile communications，GSM)频段，智能天线01的辐射效率高于64.7％。在全球定位系统(global positioning system，GPS)频段、数据通信系统(datacommunications system，DCS)频段、个人通信系统(personal communications system，PCS)频段以及通用移动通信系统(universal mobile telecommunications system，UMTS)频段，智能天线01的辐射效率均高于47.4％。在无线局域网(wirele local area network，WLAN)频段，智能天线01的辐射效率高于62.8％。鉴于此，在不同频段，可以控制智能天线01处于辐射效率较高的辐射模式(LOOP辐射模式或IFA辐射模式)，例如，在某个频段，智能天线01处于LOOP辐射模式的辐射效率高于其处于IFA辐射模式的辐射效率，则控制智能天线01在该频段处于LOOP辐射模式。由此，可以使得智能天线01实现频段重构和辐射效率重构。

但是，LOOP辐射模式和IFA辐射模式均为水平辐射模式，智能天线01在这两种辐射模式下辐射的电磁波的波束的相关性较高，导致智能天线01不能用于波束重构。

此外，由图1可以看出，智能天线01的结构为空间立体结构，因此智能天线01的安装空间较大。并且，智能天线的成本通常较高。

相比于智能天线，板印天线具有成本低、馈线短、制备工艺简单、辐射效率高等优点，广泛应用于各种通信设备。但是，目前的板印天线通常仅能够在一个平面辐射电磁波(例如，目前的板印天线辐射的电磁波的波束为水平全向波束或垂直定向波束)，该板印天线辐射的电磁波无法实现波束重构，其波束覆盖范围无法根据家居环境、STA的位置等调整，导致该板印天线难以适用于别墅等多层结构的房屋内的通信场景。或者，目前有一些板印天线虽然能够实现波束重构，但是这些板印天线的辐射效率较低，且成本较高。

有鉴于目前的天线存在的上述问题，本申请实施例提供了一种天线。该天线包括第一辐射结构、第二辐射结构和开关。第一辐射结构包括倒F结构和电路板，电路板通过射频信号端口与倒F结构电连接。第二辐射结构包括偶极子。第二辐射结构通过第一传输线与第一辐射结构电连接。开关分别与第一传输线和第一辐射结构电连接。在开关处于第一状态时，倒F结构用于通过传输至倒F结构的射频信号激励电路板在第一平面辐射电磁波。在开关处于第二状态时，第一传输线用于将倒F结构中的射频信号传输至第二辐射结构，激励偶极子在第二平面辐射电磁波。由于该天线可以在第一平面辐射电磁波，也可以在第二平面辐射电磁波，因此该天线辐射的电磁波的波束能够实现波束重构，由此，该天线的波束覆盖范围能够根据家居环境、STA的位置等调整，该天线能够适用于别墅等多层结构的房屋内的通信场景。本申请实施例提供的天线可以是板印天线，其具有成本低、馈线短、制备工艺简单、辐射效率高等优点，该天线在实现波束重构的同时，具有较高的辐射效率。

下面结合附图对本申请实施例提供的天线进行介绍。为了简化描述，下文中将天线辐射的电磁波的波束称为天线辐射的波束。也即，在下文的描述中，天线辐射的波束与天线辐射的电磁波的波束为同一含义。

示例地，图2是本申请实施例提供的一种天线02的立体结构图，图3是图2所示的天线02的前视图，图4是图2所示的天线02的后视图，图5是图2所示的天线02的剖视图(例如图5是图3的a-a部位的剖视图)。如图2至图5所示，天线02包括第一辐射结构1、第二辐射结构2和开关3。第一辐射结构1包括倒F结构11和电路板12，电路板12通过射频信号端口(图2至图5中均未示出)与倒F结构11电连接。第二辐射结构2包括偶极子21，第二辐射结构2通过第一传输线4与第一辐射结构1电连接。开关3分别与第一传输线4和第一辐射结构1电连接。

其中，在开关3处于第一状态时，倒F结构11用于通过传输至倒F结构11的射频信号激励电路板12在第一平面辐射电磁波。在开关3处于第一状态时，倒F结构11和电路板12共同构成倒F天线辐射结构，该倒F天线辐射结构以倒F天线的辐射模式在第一平面辐射电磁波。可选的实施例中，例如，在传输至倒F结构11的射频信号的作用下，产生所需工作频段的倒F天线谐振，同时激励倒F结构11和电路板12产生表面电流，在远场形成辐射，即，在第一平面辐射电磁波。

其中，在开关3处于第二状态时，第一传输线4用于将倒F结构11中的射频信号传输至第二辐射结构2，激励偶极子21在第二平面辐射电磁波。可选的实施例中，偶极子21包括长度方向平行的两个辐射臂，第二平面可以与偶极子21的辐射臂的长度方向垂直，第一传输线4将倒F结构11中的射频信号传输至偶极子21，偶极子21中的射频信号激发偶极子21辐射电磁波。

其中，第一平面与第二平面是两个不同的平面，第一平面与第二平面可以相交。例如，第一平面与第二平面垂直相交。可选的实施例中，第一平面是水平面，第二平面是垂直面。或者，第一平面是垂直面，第二平面是水平面。垂直面指的是与水平面垂直的平面。

其中，电路板12通过射频信号端口与倒F结构11电连接包括：电路板12通过射频信号端口与射频信号线6电连接，射频信号线6与倒F结构11电连接。射频信号线6可以位于电路板12上，电路板12上还可以具有射频信号源，射频信号端口具体可以是射频信号源的信号端口。射频信号源可以通过射频信号线6向倒F结构11传输射频信号。其中，射频信号线可以包括射频信号正极线和射频信号负极线，电路板12通过射频信号端口分别与射频信号正极线和射频信号负极线电连接，射频信号正极线和射频信号负极线分别与倒F结构电连接。图2和图3中示出的射频信号线6是射频信号正极线，图2和图3中未示出射频信号负极线。

其中，第一状态可以是断开状态，第二状态可以是导通状态。参考图2至图5，在开关3处于第一状态(即断开状态)时，倒F结构11中的射频信号无法传输至第二辐射结构2(或者说无法传输至第二辐射结构2的部分结构)，因此倒F结构11中的射频信号激励电路板12在第一平面辐射电磁波。在开关3处于第二状态(即导通状态)时，倒F结构11中的射频信号通过第一传输线4传输至第二辐射结构2(或者说传输至第二辐射结构2的全部结构)，传输至第二辐射结构2的射频信号激励偶极子21在第二平面辐射电磁波。本申请实施例以第一状态是断开状态，第二状态是导通状态为例说明，这并不构成对本申请技术方案的限制，在其他实施例中，第一状态可以是导通状态，第二状态可以是断开状态。

根据以上内容可知，本申请实施例提供的天线02具有两种辐射模式，分别为第一辐射结构1(具体是第一辐射结构1中的电路板12)在第一平面辐射电磁波的第一辐射模式，以及第二辐射结构2(具体是第二辐射结构2中的偶极子21)在第二平面辐射电磁波的第二辐射模式。开关3可以控制天线02处于第一辐射模式或第二辐射模式，从而控制天线02在第一平面或第二平面辐射电磁波。其中，第一辐射模式可以是倒F辐射模式，第二辐射模式可以是偶极子辐射模式。倒F辐射模式指的是倒F天线的辐射模式，本申请实施例的第一辐射结构1模拟了倒F天线。偶极子辐射模式指的是偶极子天线的辐射模式。

综上所述，本申请实施例提供的天线，可以通过开关控制该天线在第一辐射模式与第二辐射模式之间切换，从而控制该天线在第一平面与第二平面交替辐射电磁波，由于该天线可以在第一平面辐射电磁波，也可以在第二平面辐射电磁波，因此该天线辐射的电磁波的波束能够实现波束重构，使得可以根据家居环境、STA的位置等调整该天线的波束覆盖范围(例如根据家居环境、STA的位置等控制该天线处于第一辐射模式或第二辐射模式，以实现水平波束覆盖或垂直波束覆盖)，该天线能够适用于多层结构的房屋内的通信场景。该天线在实现波束重构的同时，具有较高的辐射效率。

如图2至图5所示，倒F结构11包括第二传输线111和两个匹配部件112，该两个匹配部件112设置于第二传输线111的两侧，该两个匹配部件112分别与第二传输线111电连接。其中，电路板12通过射频信号端口与倒F结构11电连接包括：电路板12通过射频信号端口与第二传输线111电连接。本申请实施例以倒F结构11包括两个匹配部件112为例说明，这并不构成对本申请技术方案的限制，在其他实施例中，倒F结构中的匹配部件112的数量可以大于两个，本申请实施例对此不作限定。

如图2至图5所示，第二传输线111包括第一馈电部1111和第二馈电部1112，第一馈电部1111与第二馈电部1112位于平行的两个平面内。例如，天线02还包括载体基板5，载体基板5具有平行的两个板面，第一馈电部1111与第二馈电部1112位于平行的两个平面内包括：第一馈电部1111设置在载体基板5的一个板面(例如第一板面)上，第二馈电部1112设置在载体基板5的另一个板面(例如第二板面)上。

其中，该两个匹配部件112设置于第二传输线111的两侧包括：该两个匹配部件112设置于第一馈电部1111的两侧。该两个匹配部件112与第一馈电部1111可以位于同一个平面内。例如，该两个匹配部件112与第一馈电部1111均设置在载体基板5的第一板面上。

其中，电路板12通过射频信号端口与第二传输线111电连接包括：电路板12通过射频信号端口与射频信号线电连接，射频信号线分别与第一馈电部1111和第二馈电部1112电连接。例如，射频信号端口可以包括正极和负极，射频信号线可以包括射频信号正极线和射频信号负极线，第一馈电部1111可以是正极馈电部，第二馈电部1112可以是负极馈电部，电路板12通过射频信号端口与射频信号线电连接包括：电路板12通过射频信号端口的正极与射频信号正极线电连接，电路板12通过射频信号端口的负极与射频信号负极线电连接；射频信号线分别与第一馈电部1111和第二馈电部1112电连接包括：射频信号正极线与第一馈电部1111电连接，射频信号负极线与第二馈电部1112电连接。图2和图3中示出的射频信号线6可以是射频信号正极线，图2和图3中未示出射频信号负极线。

如图2至图5所示，所述两个匹配部件112中的每个匹配部件112包括第一匹配枝节1121和第二匹配枝节1122。在每个匹配部件112中，第一匹配枝节1121的一端与第二匹配枝节1122的中部电连接，第一匹配枝节1121的另一端接地。例如，电路板12上具有接地线(图2至图5中均未示出)，第一匹配枝节1121的另一端与电路板12上的接地线电连接，以使得第一匹配枝节1121的另一端通过电路板12上的接地线接地。其中，第一匹配枝节1121的长度范围为(0，λ/4)，λ为天线02辐射的电磁波的工作波长。该两个匹配部件112分别与第二传输线111电连接包括：对于该两个匹配部件112中的每个匹配部件112，该匹配部件112的第二匹配枝节1122的一端与第一馈电部1111电连接。

在本申请实施例中，该两个匹配部件112大致关于第一馈电部1111对称。可选地，该两个匹配部件112的第一匹配枝节1121与第一馈电部1111之间的距离的差值小于第一差值阈值，该两个匹配部件112的第二匹配枝节1122长度的差值小于第二差值阈值，该两个匹配部件112的第二匹配枝节1122与第一馈电部1111的连接位置之间的距离在第一方向上的投影长度小于第一距离阈值，第一方向与第一传输线4的长度方向平行。示例地，图6是本申请实施例提供的一种天线02的尺寸标识图，如图6所示，该两个匹配部件112的两个第一匹配枝节1121与第一馈电部1111之间的距离分别为s1和s2，该两个匹配部件112的两个第二匹配枝节1122的长度分别为s3和s4，该两个第二匹配枝节1122与第一馈电部1111的连接位置之间的距离为s5，则s1与s2的差值小于第一差值阈值，s3与s4的差值小于第二差值阈值，距离s5在第一方向h上的投影长度小于第一距离阈值。在本申请实施例中，如图6所示，任一匹配枝节1121与第一馈电部1111之间的距离指的是：该匹配枝节1121中靠近该第一馈电部1111的一边与该第一馈电部1111中靠近该匹配枝节1121的一边之间的距离。在其他实施例中，任一匹配枝节1121与第一馈电部1111之间的距离还可以是：该匹配枝节1121的轴线与该第一馈电部1111的轴线之间的距离，或者是该匹配枝节1121中靠近该第一馈电部1111的一边与该第一馈电部1111的轴线之间的距离，或者是其他类似的定义，本申请实施例对此不作限定。其中，第一差值阈值、第二差值阈值和第一距离阈值均可以根据实际情况设置，例如，第一差值阈值、第二差值阈值和第一距离阈值均为0。

如图2至图5所示，第一传输线4包括第三馈电部41和第四馈电部42，第三馈电部41与第四馈电部42位于平行的两个平面内。例如，第三馈电部41与第一馈电部1111位于一个平面内，第四馈电部42与第二馈电部1112位于一个平面内。可选的实施例中，第三馈电部41和第一馈电部1111设置在载体基板5的一个板面(例如第一板面)上，第四馈电部42和第二馈电部1112设置在载体基板5的另一个板面(例如第二板面)上。

其中，开关3分别与第一传输线4和第一辐射结构1电连接包括：开关3分别与第三馈电部41和倒F结构11电连接。可选地，第三馈电部41与倒F结构11之间具有缝隙，开关3跨接在该缝隙处，如此使得开关3分别与第三馈电部41和倒F结构11电连接。可选地，倒F结构11包括第一馈电部1111，第三馈电部41与倒F结构11之间具有缝隙包括：第三馈电部41与第一馈电部1111之间具有缝隙。开关3可以跨接在第三馈电部41与第一馈电部1111之间的缝隙处。其中，该缝隙的宽度可以根据开关3的封装要求确定。例如，开关3为PIN二极管，该缝隙的宽度为0.5mm～1.0mm，可选的实施例中，该缝隙的宽度可以为1.0mm。

如图2至图5所示，偶极子21包括第一辐射臂211和第二辐射臂212，倒F结构11中的第二传输线111包括第一馈电部1111和第二馈电部1112，第一传输线4包括第三馈电部41和第四馈电部42。第二辐射结构2通过第一传输线4与第一辐射结构1电连接包括：第一辐射臂211靠近第二辐射臂212的一端与第三馈电部41的一端电连接，第三馈电部41的另一端通过开关3与第一馈电部1111电连接，第二辐射臂212靠近第一辐射臂211的一端与第四馈电部42电连接，第四馈电部42的另一端与第二馈电部1112电连接。

在本申请实施例中，第一馈电部1111的宽度大于第三馈电部41的宽度，第二馈电部1112的宽度大于第四馈电部42的宽度。可选地，第一馈电部1111的宽度等于第二馈电部1112的宽度，第三馈电部41的宽度等于第四馈电部42的宽度。其中，第一馈电部1111、第二馈电部1112、第三馈电部41和第四馈电部42中的任一馈电部的宽度指的是该馈电部在第二方向上的延伸尺寸，第二方向与第一方向h(例如图5所示)垂直，第二方向与载体基板5的板面平行。在一些实施例中，第一馈电部1111、第二馈电部1112、第三馈电部41和第四馈电部42也被称为馈线。通常，馈线的宽度越大天线在低频段的阻抗匹配越好，馈线的宽度越小天线在高频段的阻抗匹配越好，且天线端口(又被称为馈电点)处的阻抗匹配较为敏感。在本申请实施例提供的天线02中，天线端口位于倒F结构11远离第二辐射结构2的一侧，第一馈电部1111的宽度大于第三馈电部41的宽度，第二馈电部1112的宽度大于第四馈电部42的宽度，因此天线02中靠近天线端口的馈线的宽度大于远离天线端口的馈线的宽度，由此可以使得天线02更好的实现天线端口处的阻抗匹配，且天线02满足高频段的阻抗匹配和低频段的阻抗匹配，天线02在较宽的频段内都能满足阻抗匹配。

在本申请实施例中，天线02可以是板印天线，第一辐射结构1和第二辐射结构2分别印刷在载体基板5上。例如，第一辐射臂211、第三馈电部41、第一馈电部1111和匹配部件112分别印刷在载体基板5的一个板面(例如第一板面)上，第二辐射臂212、第四馈电部42和第二馈电部1112分别印刷在载体基板5的另一个板面(例如第二板面)上。第一馈电部1111的第一轴线在参考平面内的正投影、第二馈电部1112的第一轴线在该参考平面内的正投影、第三馈电部41的第一轴线在该参考平面内的正投影以及第四馈电部42的第一轴线在该参考平面内的正投影共线，第一馈电部1111、第二馈电部1112、第三馈电部41和第四馈电部42中的任一馈电部的第一轴线与该馈电部的长度方向(例如图6中所示的第一方向h)平行，该参考平面与载体基板5的板面平行。

可选地，开关3的数量为1个。由于开关处于导通状态时存在插损，插损容易影响天线的辐射效率，这种影响在第五代移动通信技术(5th generation mobile communicationtechnology，5G)频段尤为明显。并且，如果天线中的插损较大，容易导致天线无法满足WiFi设备的插损要求。本申请实施例提供的天线02仅包括一个开关3，该天线02中的开关的数量较少，因此天线02中的插损较小，插损对天线02的辐射效率的影响较小，有助于保证天线02的辐射效率。并且，由于天线02仅包括一个开关3，因此天线02能够满足WiFi设备的插损要求。此外，天线02中仅包括一个开关3，使得天线02的成本较低。其中，插损指的是插入损耗，开关的插损指的是信号通过该开关的衰减量。

可选的实施例中，可以采用偏置电路为开关3供电，使得开关3能够工作。其中，该偏置电路具有两个端口，其中一个端口与开关3的正极电连接，另一个端口接地。该偏置电路中可以包括两个厄流电感和一个限流电阻，该两个厄流电感和该一个限流电阻依次串联。该两个厄流电感的电感量的范围可以为5.1nH～5.6nH(纳亨)，开关3的导通电流的范围可以为5mA～10mA(毫安)。例如，该两个厄流电感的电感量均为5.1nH，该限流电阻的阻值为80ohm(欧姆)，开关3的导通电压为0.86V(伏特)，最大电流为10mA。

其中，开关3可以是PIN二极管。PIN二极管是一种微波开关，PIN二极管的阻值由直流偏置电压决定。当PIN二极管的直流偏置电压为正偏电压时，该PIN二极管的阻值最小，该PIN二极管接近于短路，该PIN二极管导通。当PIN二极管的直流偏置电压为反偏电压时，该PIN二极管的阻值最大，该PIN二极管接近于开路，该PIN二极管断开。PIN二极管利用其在直流正、反偏置电压下呈现近似导通或断开的阻抗特性，实现了控制微波信号通道转换。PIN二极管对微波信号不产生非线性整流作用，本申请实施例采用PIN二极管作为天线02中的开关3来控制天线02的辐射模式的切换，可以避免对通过该开关3的微波信号(例如射频信号)的影响，从而避免对天线02辐射效率的影响。本申请实施例以开关3是PIN二极管为例说明，在其他实施例中，开关3还可以是其他能够用于对信号进行导通或断开控制的器件，本申请实施例对此不作限定。

在本申请实施例中，电路板12可以为矩形板，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4位于电路板12的同一边所在侧，第二辐射结构2位于倒F结构11远离电路板12的一侧，第一传输线4位于第二辐射结构2与倒F结构11之间。如图7所示，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的顶边所在侧。或者，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的侧边所在侧。例如图8所示，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的左侧边所在侧。倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4还可以位于电路板12的右侧边所在侧，本申请实施例对此不作限定。其中，电路板12的顶边指的是该电路板12正向放置时该电路板12中远离放置面的边。电路板12的侧边指的是该电路板12正向放置时该电路板12中与放置面相交的边。电路板12正向放置例如是包括该电路板12的通信设备正向放置。通信设备可以包括底座，通信设备正向放置例如通信设备通过该底座放置在放置面上。

在本申请实施例中，电路板12可以是印刷电路板(printed circuit board，PCB)，电路板12包括载体基板以及位于该载体基板上的电路。电路板12的载体基板与天线02的载体基板5可以是同一基板。可选地，载体基板5是双面覆铜的板体，如图7和图8所示，载体基板5包括覆铜区域Q1和净空区域Q2，净空区域Q2可以围绕覆铜区域Q1，电路板12的电路可以位于覆铜区域Q1中，天线02的倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于净空区域Q2中。电路板12可以包括载体基板5中与覆铜区域Q1对应的部分以及位于覆铜区域Q1中的铜层等。如图7和图8所示，载体基板5和电路板12均为矩形板，电路板12的长度(具体是覆铜区域Q1的长度)为L1，电路板12的宽度(具体是覆铜区域Q1的宽度)为L2，偶极子21的长度为L3，偶极子21与电路板12之间的距离为L4，第一匹配枝节1121的长度为L5，第三馈电部1111以及与第三馈电部1111连接的两个第二匹配枝节1122构成的整体结构的长度为L6，第三馈电部1111的宽度为L7。在一个具体的示例中，L1＝200mm，L2＝140mm，L3＝20mm，L4＝12mm，L5＝3.4mm，L6＝18.8mm，L7＝3.7mm。

如前所述，第一状态是断开状态，第二状态是导通状态。请参考图9和图10，图9是本申请实施例提供的一种开关3处于第一状态时天线02中的电流的分布示意图，图10是本申请实施例提供的一种开关3处于第二状态时天线02中的电流的分布示意图。图9和图10中的箭头表示电流的传输方向，箭头的密度表示电流的强度。参见图9并结合图2至图5，开关3处于第一状态(即断开状态)时，由于倒F结构11中的射频信号(即射频电流)无法通过第三馈电部41传输至第一辐射臂211，因此第一辐射臂211中的电流(此电流为感应电流)很弱，天线02的偶极子辐射模式未被激发，倒F结构11中的射频信号激励电路板12在第一平面辐射电磁波，倒F结构11和电路板12中的电流(此电流为射频电流)均较强，天线02处于倒F辐射模式。需要说明的是，开关3处于断开状态时，由于第二辐射臂212通过第四馈电部42与倒F结构11电连接，倒F结构11中的射频信号能够通过第四馈电部42传输至第二辐射臂212，因此第二辐射臂212中的电流(此电流为射频电流)较强，并且在倒F结构11、第二馈电部1112、第四馈电部42和第二辐射臂212的作用下，第一辐射臂211中具有微弱的感应电流，但是由于第一辐射臂211中的感应电流很弱，因此天线02的偶极子辐射模式未被激发。参见图10并结合图2至图5，开关3处于导通状态时，倒F结构11中的射频信号(即射频电流)通过第三馈电部41传输至第一辐射臂211，且倒F结构11中的射频信号(即射频电流)通过第四馈电部42传输至第二辐射臂212，第一辐射臂211和第二辐射臂212中具有同向等幅的射频电流，第一辐射臂211和第二辐射臂212中的射频电流均较强，天线02的偶极子辐射模式被激发，偶极子21在第二平面辐射电磁波，天线02处于偶极子辐射模式。

在本申请实施例中，对于倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的顶边所在侧的天线02(例如图7所示的天线02)，第一平面为水平面，第二平面为垂直面。对于倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的侧边所在侧的天线02(例如图8所示的天线02)，第一平面为垂直面，第二平面为水平面。天线在水平面辐射的波束为水平波束，天线在垂直面辐射的波束为垂直波束。在第一辐射模式(即倒F辐射模式)下，天线02的工作频段可以为5.0GHz～6.6GHz(吉赫兹)。在第二辐射模式(即偶极子辐射模式)下，天线02的工作频段可以为5.0GHz～6.1GHz(吉赫兹)。以第一状态是断开状态，第二状态是导通状态为例。对于倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的顶边所在侧的天线02，开关3的状态、天线02的辐射模式、天线02辐射的波束以及天线02的工作频段可以如下表1所示。对于倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的侧边所在侧的天线02，开关3的状态、天线02的辐射模式、天线02辐射的波束以及天线02的工作频段可以如下表2所示。在下表1和表2中，“0”表示开关3处于断开状态，“1”表示开关3处于导通状态。

表1

开关状态	辐射模式	辐射波束	工作频率(GHz)
				0	第一辐射模式(倒F辐射模式)	水平波束	5.0～6.6
1	第二辐射模式(偶极子辐射模式)	垂直波束	5.0～6.1

表2

开关状态	辐射模式	辐射波束	工作频率(GHz)
				0	第一辐射模式(倒F辐射模式)	垂直波束	5.0～6.6
1	第二辐射模式(偶极子辐射模式)	水平波束	5.0～6.1

在本申请实施例中，匹配部件112不仅可以用于构造倒F结构11，还可以用于调整天线02的阻抗，使得无论天线02处于第一辐射模式(即倒F辐射模式)还是第二辐射模式(即偶极子辐射模式)，在天线02的工作频段内，天线02的回波损耗(即S11)均小于预设损耗。例如，预设损耗是-10dB。其中，回波损耗又称为反射损耗，是指由于阻抗不匹配所产生的反射损耗。天线的回波损耗指的是天线端口的回波损耗，天线的回波损耗可以是天线端口的反射信号功率与入射信号功率的比值，例如是从天线端口反射出的射频信号的功率与输入该天线端口的射频信号的功率的比值。在一些实施例中，天线端口又称为天线的馈电点。下面结合附图说明匹配部件112调整天线02的阻抗的内容。

假设天线02中不包括匹配部件112，天线02简化为如图11所示的天线(为了便于区分，将图11所示的天线标记为天线03)。参考图11，在开关3处于断开状态时，馈电部111(包括第三馈电部1111和第四馈电部1112)、馈电部42、第二辐射臂212和电路板12构成单极子辐射结构，天线03处于单极子辐射模式。在开关3处于导通状态时，偶极子21辐射电磁波，天线03处于偶极子辐射模式。在开关3处于断开状态时，天线03的等效电路如图12所示。在图12所示的等效电路中，耦合电容是天线03中的第三馈电部1111与第四馈电部1112形成的耦合电容，负载阻抗指的是空气的负载阻抗。需要说明的是，天线为单端口器件，天线的一端(即天线端口)连接射频信号源，其余端(例如第一辐射臂211远离第二辐射臂212的一端，以及，第二辐射臂212远离第一辐射臂211的一端)与天线端口之间开路，负载阻抗指的是天线端口与该天线的其余端之间的空气的负载阻抗。图13是图11所示的天线03的开关3处于断开状态时该天线03的S11曲线的示意图，如图13所示，在4.9886GHz～6.0058GHz频段甚至1GHz～7GHz频段，天线03的回波损耗均远大于-10dB，因此天线03的阻抗严重失配。图14是图11所示的天线03的开关3处于断开状态时该天线03的S11曲线在史密斯圆图的示意图，S11(50Ohm)表示向天线03馈电的射频信号源的端口阻抗为50Ohm时测得的该天线03的S11曲线，天线的输入阻抗也在50Ohm左右时可以保证天线的回波损耗小于-10dB。在图14中，A点对应的频率为4.9886GHz，B点对应的频率为6.0058GHz，S11曲线中从A点到B点对应的频率依次增大。从图14所示的史密斯圆图中可以看出，在5G工作频段(5G～6G频段)天线03的S11曲线(图14所示S11曲线中位于A点与B点之间的部分)严重偏离史密斯圆图的原点(即史密斯圆图的中心点，例如图14中最大的圆的圆心点)，且在5G工作频段天线03的S11曲线位于史密斯圆图的左半圆中。在5G～6G频段中的低频段天线03的S11曲线位于史密斯圆图的下半圆中，因此在5G～6G频段中的低频段天线03呈容性(史密斯圆图的下半圆为容性区域)。在5G～6G频段中的高频段天线03的S11曲线位于史密斯圆图的上半圆中，因此在5G～6G频段中的高频段天线03呈感性(史密斯圆图的上半圆为感性区域)。在图14中，(3.187648，-6.082366)Ohm表示A点对应的天线阻抗(A点对应的天线阻抗的值为

)，3.187648为A点对应的天线阻抗中实部的取值，表示A点对应的天线阻抗中的电阻为3.187648Ohm，-6.082366为A点对应的天线阻抗中虚部的取值，表示A点对应的天线阻抗中的感抗与容抗的差值，A点对应的感抗与容抗的差值为-6.082366Ohm，说明A点对应的容抗大于感抗，因此在A点对应的频率(49886GHz)天线03呈容性。同理，(3.667941，9.485762)Ohm表示B点对应的天线阻抗(B点对应的天线阻抗的值为

)，3.667941为B点对应的天线阻抗中实部的取值，表示B点对应的天线阻抗中的电阻为3.667941Ohm，9.485762为B点对应的天线阻抗中虚部的取值，表示B点对应的天线阻抗中的感抗与容抗的差值，B点对应的感抗与容抗的差值为9.485762hm，说明B点对应的感抗大于容抗，因此在B点对应的频率(6.0058GHz)天线03呈感性。由于S11曲线中从A点到B点对应的频率依次增大，因此可以确定在5G～6G频段中的低频段该天线03呈容性，在5G～6G频段中的高频段该天线03呈感性。由于在5G工作频段天线03的S11曲线位于史密斯圆图的左半圆中，且在5G～6G频段中的低频段该天线03呈容性，在5G～6G频段中的高频段该天线03呈感性，因此，可以在该天线03中构造并联电感和并联电容，以使得在开关3处于断开状态时天线03能够满足阻抗匹配。

本申请实施例通过在图10所示的天线03中增加两个匹配部件112得到图2所示的天线02，该两个匹配部件112构造了并联电感和并联电容。如前所述，该两个匹配部件112分别包括第一匹配枝节1121和第二匹配枝节1122。在本申请实施例中，每个第一匹配枝节1121等效为一个匹配电感，每个第二匹配枝节1122与电路板12等效为一个匹配电容。对于图2所示的天线02，在开关3处于断开状态时该天线02的等效电路如图15所示。图16是图2所示的天线02的开关3处于断开状态时该天线02的一种S11曲线的示意图，如图16所示，在4.9886GHz～6.0058GHz频段，该天线02的回波损耗均小于-10dB，因此在5G工作频段(例如5G～6G频段)该天线02的阻抗匹配。图17是图2所示的天线02的开关3处于断开状态时该天线02的S11曲线在史密斯圆图的示意图。S11(50Ohm)表示向天线02馈电的射频信号源的端口阻抗为50Ohm时测得的该天线02的S11曲线。在图17中，A点对应的频率为49886GHz，B点对应的频率为6.0058GHz，S11曲线中从A点到B点对应的频率依次增大，(41.600670，-27.11851)Ohm表示A点对应的天线阻抗，(32.239287，-3.116502)Ohm表示B点对应的天线阻抗。从图17所示的史密斯圆图中可以看出，在5G工作频段天线02的S11曲线(图17所示S11曲线中位于A点与B点之间的部分)围绕史密斯圆图的原点上下分布，这是由于两个匹配部件112构造的并联电感和并联电容对天线02的阻抗调整的效果。

示例地，图18是天线02处于第一辐射模式(开关3处于断开状态)时该天线02的S11曲线的示意图。天线02处于第一辐射模式时该天线02的工作频段可以为5.0GHz～6.6GHz。如图18所示，在4.9416GHz～6.6261GHz频段，天线02的回波损耗均小于-10dB，因此在天线02的工作频段(5.0GHz～6.6GHz)内该天线02的回波损耗均小于-10dB。图19是天线02处于第二辐射模式(开关3处于导通状态)时该天线02的S11曲线的示意图。天线02处于第二辐射模式时该天线02的工作频段可以为5.0GHz～6.1GHz。如图19所示，在4.9886GHz～6.0058GHz频段，天线02的回波损耗基本上都小于-10dB，因此在天线02的工作频段(5.0GHz～6.1GHz)内该天线02的回波损耗基本上都小于-10dB。根据图19可知，在天线02的工作频段内，存在少量频点对应的回波损耗(即S11)大于-10dB，因此在这些频点天线02的回波损耗大于-10dB。实际应用中，可以在天线02的工作频段内，控制该天线02的工作频点避开这些对应S11大于-10dB的频点，以保证在天线02的工作频点该天线02的回波损耗小于-10dB。

如前所述，在本申请实施例提供的天线02中，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4可以位于电路板12的顶边所在侧(例如图7所示)。或者，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4可以位于电路板12的侧边所在侧(例如图8所示)。根据倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4相对电路板12的位置的不同，天线02辐射的电磁波的波束有所不同。下面结合附图对倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4位于电路板12的顶边所在侧时天线02辐射的电磁波的波束，以及，倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4可以位于电路板12的左侧边所在侧时天线02辐射的电磁波的波束进行说明。

示例地，图20是本申请实施例提供的一种天线02在第一辐射模式(即倒F辐射模式，开关3处于断开状态)下辐射的电磁波的三维波束和天线02在第二辐射模式(即偶极子辐射模式，开关3处于导通状态)下辐射的电磁波的三维波束的对比图(也即波束的三维方向图的对比图)。图21是本申请实施例提供的一种天线02在第一辐射模式下辐射的电磁波的二维波束和天线02在第二辐射模式下辐射的电磁波的二维波束的对比图(也即波束的二维方向图的对比图)。图20和图21对应倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4位于电路板12的顶边所在侧的情况。倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4位于电路板12的顶边所在侧时，天线02在第一辐射模式下辐射的波束为水平波束，天线02在第二辐射模式下辐射的波束为垂直波束。在图20中，波束a1、波束a2和波束a3均为天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)，波束a4、波束a5和波束a6均为天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)，波束a1和波束a4对应的工作频点均为5.1GHz，波束a2和波束a5对应的工作频点均为5.5GHz，波束a3和波束a6对应的工作频点均为5.8GHz。在图21中，对比情况a1、对比情况a2和对比情况a3中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)与天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)在水平面(xoz平面)内的对比情况。对比情况a4、对比情况a5和对比情况a6中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)与天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)在垂直面(yoz平面)内的对比情况。对比情况a1和对比情况a4对应的工作频点均为5.1GHz，对比情况a2和对比情况a5对应的工作频点均为5.5GHz，对比情况a3和对比情况a6对应的工作频点均为5.8GHz。图20中的波束为三维波束，图21中的波束为二维波束，图21中的每个二维波束是图20中相应的三维波束在相应的平面内的波束。例如，图21的对比情况a1中的黑色实线所示的水平波束是图20中的波束a1在水平面(xoz平面)内的波束，图21的对比情况a1中的黑色虚线所示的垂直波束是图20中的波束a4在水平面(xoz平面)内的波束。再例如，图21的对比情况a4中的黑色实线所示的水平波束是图20中的波束a1在垂直面(yoz平面)内的波束，图21的对比情况a4中的黑色虚线所示的垂直波束是图20中的波束a4在垂直面(yoz平面)内的波束。其中，任一对比情况对应的工作频点指的是该对比情况中的波束对应的工作频点。任一波束对应的工作频点指的是天线的工作频点，该波束是天线工作在该工作频点辐射的波束。例如波束a1是天线02工作在5.1GHz辐射的水平波束。从图20和图21中可以看出，水平波束(天线02在第一辐射模式下辐射的波束)的增益与垂直波束(天线02在第二辐射模式辐射的波束)的增益的差异较大，水平波束的特征与垂直波束的特征的差异较为明显。从图21中可以看出，在水平面(xoz平面)内水平波束的增益与垂直波束的增益此消彼涨，水平波束的增益较大时垂直波束的增益较小(例如对比情况a1中在大约-90度的方向C点对应的增益(3.162dB)较大A点对应的增益(-1.707dB)较小)，因此水平波束与垂直波束呈现互补特性。在水平面内水平波束的向左增益(图21的水平面的各个方向图中从原点到-90度的方向为向左的方向，方向图的原点即为圆心)比垂直波束的向左增益高4.3dB～9.0dB(4.3dB≈3.925dB-(-0.3503)dB＝4.2753dB，3.925为图21的对比情况a3中的C点的增益，-0.3503为图21的对比情况a3中的A点的增益；9.0dB≈3.162dB-(-5.826)dB＝8.988dB，3.162为图21的对比情况a1中的C点的增益，-5.826为图21的对比情况a1中的A点的增益)，在水平面内垂直波束的前后增益(图21的水平面的各个方向图中，从原点到0度的方向为向前的方向，从原点到180度的方向为向后的方向)高于水平波束的前后增益。在垂直面(yoz平面)内垂直波束的增益高于水平波束的增益。

示例地，图22是本申请实施例提供的另一种天线02在第一辐射模式(即倒F辐射模式，开关3处于断开状态)下辐射的电磁波的三维波束和天线02在第二辐射模式(即偶极子辐射模式，开关3处于导通状态)下辐射的电磁波的三维波束的对比图(也即波束的三维方向图的对比图)。图23是本申请实施例提供的另一种天线02在第一辐射模式下辐射的电磁波的二维波束和天线02在第二辐射模式下辐射的电磁波的二维波束的对比图(也即波束的二维方向图的对比图)。图22和图23对应倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4位于电路板12的左侧边所在侧的情况。倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4位于电路板12的左侧边所在侧时，天线02在第一辐射模式下辐射的波束为垂直波束，天线02在第二辐射模式下辐射的波束为水平波束。在图22中，波束b1、波束b2和波束b3均为天线02在第一辐射模式下辐射的波束(垂直波束)，波束b4、波束b5和波束b6均为天线02在第二辐射模式下辐射的波束(水平波束)，波束b1和波束b4对应的工作频点均为5.1GHz，波束b2和波束b5对应的工作频点均为5.5GHz，波束b3和波束b6对应的工作频点均为5.8GHz。在图23中，对比情况b1、对比情况b2和对比情况b3中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(垂直波束)与天线02在第二辐射模式下辐射的波束(水平波束)在水平面(xoz平面)内的对比情况。对比情况b4、对比情况b5和对比情况b6中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(垂直波束)与天线02在第二辐射模式下辐射的波束(水平波束)在垂直面(yoz平面)内的对比情况。对比情况b1和对比情况b4对应的工作频点均为5.1GHz，对比情况b2和对比情况b5对应的工作频点均为5.5GHz，对比情况b3和对比情况b6对应的工作频点均为5.8GHz。图22中的波束为三维波束，图23中的波束为二维波束，图23中的每个二维波束是图22中相应的三维波束在相应的平面内的波束。例如，图23的对比情况b1中的黑色实线所示的垂直波束是图22中的波束b1在水平面(xoz平面)内的波束，图23的对比情况b1中的黑色虚线所示的水平波束是图22中的波束b4在水平面(xoz平面)内的波束。再例如，图23的对比情况b4中的黑色实线所示的垂直波束是图22中的波束b1在垂直面(yoz平面)内的波束，图23的对比情况b4中的黑色虚线所示的水平波束是图22中的波束b4在垂直面(yoz平面)内的波束。其中，任一对比情况对应的工作频点指的是该对比情况中所示的波束对应的工作频点。任一波束对应的工作频点指的是天线的工作频点，该波束是天线工作在该工作频点辐射的波束。例如波束b1是天线02工作在5.1GHz辐射的垂直波束。从图22和图23中可以看出，垂直波束(天线02在第一辐射模式下辐射的波束)的增益与水平波束(天线02在第二辐射模式辐射的波束)的增益的差异较大，垂直波束的特征与水平波束的特征的差异较为明显。从图23中可以看出，在水平面(xoz平面)内水平波束的向左增益(图23的水平面的各个方向图中从原点到-90度的方向为向左的方向)高于垂直波束的向左增益，水平波束的向右增益(图23的水平面的各个方向图中从原点到90度的方向为向右的方向)低于垂直波束的向右增益，因此在水平面内水平波束与垂直波束呈现互补特性。在水平面内水平波束的向左增益比垂直波束的向左增益高4.4dB～5.1dB(4.4dB≈3.464dB-(-0.9429)dB＝4.4069dB，3.464dB为图23的对比情况b1中的A点的增益，-0.9429为图23的对比情况b1中的C点的增益；5.1dB≈2.964dB-(-2.087)dB＝5.051dB，2.964dB为图23的对比情况b3中的A点的增益，-2.087为图23的对比情况b3中的C点的增益)，在水平面内垂直波束的向右增益比水平波束的向右增益高6.6dB～8.7dB(6.6dB≈(-3.63)dB-(-10.26)dB＝6.63dB，-3.63为图23的对比情况b1中的D点的增益，-10.26为图23的对比情况b1中的B点的增益；8.7dB≈(-1.412)dB-(-10.09)dB＝8.678dB，-1.412为图23的对比情况b3中的D点的增益，-10.09为图23的对比情况b3中的B点的增益)。在垂直面(yoz平面)内垂直波束的向上增益(图23的垂直面的各个方向图中从原点到0度的方向为向上的方向)比水平波束的向上增益高4.4dB～10dB(4.4dB≈(-1.492)dB-(-5.851)dB＝4.359dB，-1.492为图23的对比情况b4中的C点的增益，-5.851为图23的对比情况b4中的A点的增益；10dB≈3.103dB-(-6.942)dB＝10.045dB，3.103为图23的对比情况b6中的C点的增益，-6.942为图23的对比情况b6中的A点的增益)，在垂直面内垂直波束的向下增益(图23的垂直面的各个方向图中从原点到180度的方向为向下的方向)比水平波束的向下增益高6.1dB～8.5dB(6.1dB≈1.597dB-(-4.526)dB＝6.123dB，1.597为图23的对比情况b4中的D点的增益，-4.526为图23的对比情况b4中的B点的增益；8.5dB≈0.7418dB-(-7.7589)dB＝8.5007dB，0.7418为图23的对比情况b6中的D点的增益，-7.7589为图23的对比情况b6中的B点的增益)。

为了说明本申请实施例提供的天线02的辐射效果，技术人员在5GHz～6GHz频段对本申请实施例提供的天线02的辐射效果与常规偶极子天线的辐射效果分别进行了测试。本申请实施例还提供了天线02的辐射效果与常规偶极子天线的辐射效果的对比图，具体请参考图24至图26。其中，图24至图26对应的天线02是倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的顶边所在侧的天线(也即图7所示的天线02)。对于倒F结构11、第二辐射结构2和第一传输线4均位于电路板12的顶边所在侧的情况，天线02处于第一辐射模式时辐射的波束为水平波束，天线02处于第二辐射模式时辐射的波束为垂直波束。其中，常规偶极子天线辐射的波束为垂直波束。

示例地，图24是本申请实施例提供的一种天线02的辐射效率与常规偶极子天线的辐射效率的对比图。从图24中可以看出，在5GHz～6GHz频段，天线02的辐射效率在50％～70％之间。天线02在第一辐射模式下的辐射效率基本在60％以上。天线02在第二辐射模式下的辐射效率比常规偶极子天线的辐射效率平均低5％。通常，不带开关的天线在5GHz～6GHz频段的辐射效率大于60％，开关(这里指PIN二极管)的插损约为0.5dB，考虑到开关的插损，带一个开关的天线在5GHz～6GHz频段的辐射效率预期在50％～60％之间。本申请实施例提供的包括开关3的天线02在5GHz～6GHz频段的辐射效率在50％～70％之间，符合预期的辐射效率(预期的辐射效率为50％～60％)。

示例地，图25是本申请实施例提供的一种天线02辐射的电磁波的三维波束与常规偶极子天线辐射的电磁波的三维波束的对比图。图26是本申请实施例提供的一种天线02辐射的电磁波的二维波束与常规偶极子天线辐射的电磁波的二维波束的对比图。在图25中，波束c1、波束c2和波束c3均为天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)，波束c4、波束c5和波束c6均为天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)，波束c7、波束c8和波束c9均为常规偶极子天线辐射的波束(垂直波束)，波束c1、波束c4和波束c7对应的工作频点均为5.1GHz，波束c2、波束c5和波束c8对应的工作频点均为5.5GHz，波束c3、波束c6和波束c9对应的工作频点均为5.8GHz。在图26中，对比情况c1、对比情况c2和对比情况c3中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)、天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)以及常规偶极子天线辐射的波束(垂直波束)在水平面(xoz平面)内的对比情况。对比情况c4、对比情况c5和对比情况c6中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)、天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)以及常规偶极子天线辐射的波束(垂直波束)在xoy平面(垂直面)内的对比情况。对比情况c7、对比情况c8和对比情况c9中的每种对比情况是天线02在第一辐射模式下辐射的波束(水平波束)、天线02在第二辐射模式下辐射的波束(垂直波束)以及常规偶极子天线辐射的波束(垂直波束)在yoz平面(垂直面)内的对比情况。对比情况c1、对比情况c4和对比情况c7对应的工作频点均为5.1GHz，对比情况c2、对比情况c5和对比情况c8对应的工作频点均为5.5GHz，对比情况c3、对比情况c6和对比情况c9对应的工作频点均为5.8GHz。图25中的波束为三维波束，图26中的波束为二维波束，图26中的每个二维波束是图25中相应的三维波束在相应的平面内的波束。从图25和图26可以看出，水平波束(天线02在第一辐射模式下辐射的波束)的增益与垂直波束(包括天线02在第二辐射模式下辐射的波束以及常规偶极子天线辐射的波束)的增益的差异较大，水平波束的特征与垂直波束的特征的差异较明显。从图26中可以看出，5.8GHz对应的水平波束与垂直波束的差异比5.1GHz对应的水平波束与垂直波束的差异小(相比于5.1GHz对应的水平波束的曲线与垂直波束的曲线，5.8GHz对应的水平波束的曲线与垂直波束的曲线的距离更近)，且5.8GHz对应的水平波束与垂直波束的差异比5.5GHz对应的水平波束与垂直波束的差异小(相比于5.5GHz对应的水平波束的曲线与垂直波束的曲线，5.8GHz对应的水平波束的曲线与垂直波束的曲线的距离更近)。水平波束(天线02在第一辐射模式下辐射的波束)和垂直波束(包括天线02在第二辐射模式下辐射的波束以及常规偶极子天线辐射的波束)的差异较明显。在水平面(xoz平面)内水平波束呈现前后(图26的水平面的各个方向图中，从原点到0度的方向为向前的方向，从原点到180度的方向为向后的方向)定向，通过图26中水平面的各个方向图中的水平波束的曲线和垂直波束的曲线进行计算可以得到：水平波束的前后增益比垂直波束的前后增益高约6dB～10dB。通过图26中垂直面(包括xoy平面和yoz平面)的各个方向图中的水平波束的曲线和垂直波束的曲线进行计算可以得到：在垂直面内垂直波束的向上增益(图26的垂直面的各个方向图中从原点到0度的方向为向上的方向)比水平波束的向上增益高约6dB～10dB。通过图26中的天线02辐射的垂直波束的曲线与常规偶极子天线辐射的垂直波束的曲线进行计算可以得到：在高频段(5.5GHz～6GHz频段)，天线02辐射的垂直波束的增益比常规偶极子天线辐射的垂直波束的增益低约1dB。其中，天线02辐射的垂直波束的增益比常规偶极子天线辐射的垂直波束的增益低约1dB主要有两个原因。一个原因是天线02中包括匹配部件112，匹配部件112的引向作用使得天线02辐射的垂直波束展宽，使得垂直波束的定向性减弱。另一个原因是开关3的插损减弱了垂直波束的最大增益。从图25和图26综合来看，与常规偶极子天线相比，天线02在水平面的收益大于其在垂直面的损失，天线02能够进行波束重构，在多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)通信场景下可以获得平层波束覆盖和跃层波束覆盖的综合提升。

综上所述，本申请实施例提供的天线，可以通过开关控制该天线在第一辐射模式与第二辐射模式之间切换，从而控制该天线在第一平面与第二平面交替辐射电磁波，由于该天线可以在第一平面辐射电磁波，也可以在第二平面辐射电磁波，因此该天线辐射的电磁波的波束能够实现波束重构，使得可以根据家居环境、STA的位置等调整该天线的波束覆盖范围(例如根据家居环境、STA的位置等控制该天线处于第一辐射模式或第二辐射模式，以实现水平波束覆盖或垂直波束覆盖)，该天线能够适用于多层结构的房屋内的通信场景。该天线在实现波束重构的同时，具有较高的辐射效率。本申请实施例提供的天线可以用于不同通信场景的波束覆盖需求，对开发需求的适应性更强。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种通信设备，该通信设备包括本申请实施例提供的天线02。该通信设备可以是无线路由器、ONT、基站、终端设备等。

该通信设备中还可以包括一般通信设备通用的结构，例如包括处理器、存储器等。其中，处理器可以是通用处理器或专用处理器，通用处理器可以是中央处理器(centralprocessing unit，CPU)，专用处理器例如但不限于，数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)等。

在本申请中，采用了“第一”、“第二”、“第三”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数量进行限定，且不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请提供的相应实施例中，应该理解到，所揭露的天线和通信设备等可以通过其它的构成方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的。

以上所述，仅为本申请的示例性实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种天线(02)，其特征在于，所述天线(02)包括：

第一辐射结构(1)、第二辐射结构(2)和开关(3)；

所述第一辐射结构(1)包括倒F结构(11)和电路板(12)，所述电路板(12)通过射频信号端口与所述倒F结构(11)电连接，所述第二辐射结构(2)包括偶极子(21)，所述第二辐射结构(2)通过第一传输线(4)与所述第一辐射结构(1)电连接，所述开关(3)分别与所述第一传输线(4)和所述第一辐射结构(1)电连接；

在所述开关(3)处于第一状态时，所述倒F结构(11)用于通过传输至所述倒F结构(11)的射频信号激励所述电路板(12)在第一平面辐射电磁波；

在所述开关(3)处于第二状态时，所述第一传输线(4)用于将所述倒F结构(11)中的射频信号传输至所述第二辐射结构(2)，激励所述偶极子(21)在第二平面辐射电磁波。

2.根据权利要求1所述的天线(02)，其特征在于，

所述倒F结构(11)包括第二传输线(111)和两个匹配部件(112)，所述两个匹配部件(112)设置于所述第二传输线(111)的两侧，所述两个匹配部件(112)分别与所述第二传输线(111)电连接；

所述电路板(12)通过射频信号端口与所述倒F结构(11)电连接，包括：所述电路板(12)通过所述射频信号端口与所述第二传输线(111)电连接。

3.根据权利要求2所述的天线(02)，其特征在于，

所述第二传输线(111)包括第一馈电部(1111)和第二馈电部(1112)，所述第一馈电部(1111)与所述第二馈电部(1112)位于平行的两个平面内；

所述两个匹配部件(112)设置于所述第二传输线(111)的两侧，包括：所述两个匹配部件(112)设置于所述第一馈电部(1111)的两侧；

所述电路板(12)通过所述射频信号端口与所述第二传输线(111)电连接，包括：所述电路板(12)通过所述射频信号端口与所述第一馈电部(1111)和所述第二馈电部(1112)电连接。

4.根据权利要求3所述的天线(02)，其特征在于，

所述匹配部件(112)包括第一匹配枝节(1121)和第二匹配枝节(1122)，所述第一匹配枝节(1121)的一端与所述第二匹配枝节(1122)的中部电连接，所述第一匹配枝节(1121)的另一端接地；

所述两个匹配部件(112)分别与所述第二传输线(111)电连接，包括：每个所述匹配部件(112)的所述第二匹配枝节(1122)的一端与所述第一馈电部(1111)电连接。

5.根据权利要求4所述的天线(02)，其特征在于，

所述两个匹配部件(112)的所述第一匹配枝节(1121)与所述第一馈电部(1111)之间的距离的差值小于第一差值阈值，所述两个匹配部件(112)的所述第二匹配枝节(1122)的长度的差值小于第二差值阈值，所述两个匹配部件(112)的所述第二匹配枝节(1122)与所述第一馈电部(1111)的连接位置之间的距离在第一方向上的投影长度小于第一距离阈值，所述第一方向与所述第一传输线(4)的长度方向平行。

6.根据权利要求4或5所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一匹配枝节(1121)的长度范围为(0，λ/4)，λ为所述天线(02)辐射的电磁波的工作波长。

7.根据权利要求1至6任一项所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一传输线(4)包括第三馈电部(41)和第四馈电部(42)，所述第三馈电部(41)与所述第四馈电部(42)位于平行的两个平面内；

所述开关(3)分别与所述第一传输线(4)和所述第一辐射结构(1)电连接，包括：所述开关(3)分别与所述第三馈电部(41)和所述倒F结构(11)电连接。

8.根据权利要求7所述的天线(02)，其特征在于，

所述开关(3)分别与所述第三馈电部(41)和所述倒F结构(11)电连接，包括：所述第三馈电部(41)与所述倒F结构(11)之间具有缝隙，所述开关(3)跨接在所述缝隙处。

9.根据权利要求1至8任一项所述的天线(02)，其特征在于，

所述开关(3)的数量为1个。

10.根据权利要求1至9任一项所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一状态是断开状态，所述第二状态是导通状态。

11.根据权利要求1至10任一项所述的天线(02)，其特征在于，

所述偶极子(21)包括第一辐射臂(211)和第二辐射臂(212)，所述倒F结构(11)中的第二传输线(111)包括第一馈电部(1111)和第二馈电部(1112)，所述第一传输线(4)包括第三馈电部(41)和第四馈电部(42)；

所述第二辐射结构(2)通过第一传输线(4)与所述第一辐射结构(1)电连接，包括：

所述第一辐射臂(211)靠近所述第二辐射臂(212)的一端与所述第三馈电部(41)的一端电连接，所述第三馈电部(41)的另一端通过所述开关(3)与所述第一馈电部(1111)电连接；

所述第二辐射臂(212)靠近所述第一辐射臂(211)的一端与所述第四馈电部(42)电连接，所述第四馈电部(42)的另一端与所述第二馈电部(1112)电连接。

12.根据权利要求11所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一馈电部(1111)的宽度大于所述第三馈电部(41)的宽度，所述第二馈电部(1112)的宽度大于所述第四馈电部(42)的宽度。

13.根据权利要求11或12所述的天线(02)，其特征在于，所述天线还包括：载体基板(5)，所述第一辐射结构(1)和所述第二辐射结构(2)分别印刷在所述载体基板(5)上。

14.根据权利要求13所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一辐射臂(211)、所述第三馈电部(41)、所述第一馈电部(1111)和所述倒F结构(11)中的匹配部件(112)分别印刷在所述载体基板(5)的一个板面上；

所述第二辐射臂(212)、所述第四馈电部(42)和所述第二馈电部(1112)分别印刷在所述载体基板(5)的另一个板面上。

15.根据权利要求14所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一馈电部(1111)的第一轴线在参考平面内的正投影、所述第二馈电部(1112)的第一轴线在所述参考平面内的正投影、所述第三馈电部(41)的第一轴线在所述参考平面内的正投影以及所述第四馈电部(42)的第一轴线在所述参考平面内的正投影共线；

所述第一馈电部(1111)、所述第二馈电部(1112)、所述第三馈电部(41)和所述第四馈电部(42)中的任一馈电部的第一轴线与所述馈电部的长度方向平行，所述参考平面与所述载体基板(5)的板面平行。

16.根据权利要求1至15任一项所述的天线(02)，其特征在于，

所述电路板(12)通过射频信号端口与所述倒F结构(11)电连接，包括：所述电路板(12)通过射频信号端口与射频信号线(6)电连接，所述射频信号线(6)与所述倒F结构(11)电连接。

17.根据权利要求1至16任一项所述的天线(02)，其特征在于，

所述第一平面是水平面，所述第二平面是垂直面；或者，

所述第一平面是垂直面，所述第二平面是水平面。

18.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至17任一项所述的天线(02)。

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