CN116365237A - 可重构天线及网络设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种可重构天线及网络设备。可重构天线包括反射板、阵列天线、辅助天线以及反射器。阵列天线可包括主体天线和接地部。主体天线可与反射板平行设置。辅助天线的至少一部分可位于主体天线与反射板之间，并且辅助天线可经由第一开关与主体天线连接。反射器的至少一部分可位于接地部与反射板之间，并且反射器可经由第二开关与连接部连接，或反射器可经由第二开关与反射板连接。第一开关和第二开关可同步处于开启状态或关闭状态。

Description

可重构天线及网络设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别涉及一种可重构天线及网络设备。

背景技术

无线局域网络通常包括多个无线接入点(access point，AP)。这些无线接入点或者其中一些可以工作在相同的频率(如相同无线信道)上。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。具体来说，当相邻同频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。而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。然而，这样的调整方式由于引入了射频开关，会伴随有较高的插入损耗，导致天线性能降低。

发明内容

本申请提供了一种可重构天线及网络设备，不仅可实现在插损较小的情况下实现俯仰角上的波束切换功能，还可实现不同方向图状态下，天线的输入阻抗变化小的效果。

第一方面，本申请提供一种可重构天线，包括反射板、阵列天线、辅助天线以及反射器。阵列天线可包括主体天线和接地部。主体天线可与反射板平行设置。辅助天线的至少一部分可位于主体天线与反射板之间，并且辅助天线可经由第一开关与主体天线连接。反射器的至少一部分可位于接地部与反射板之间。反射器可经由第二开关与连接部连接，或反射器可经由第二开关与反射板连接。第一开关和第二开关同步处于开启状态或关闭状态。即第一开关处于开启状态时第二开关也处于开启状态，第一开关处于关闭状态时第二开关也处于关闭状态，并且第二开关处于开启状态时第一开关也处于开启状态，第二开关处于关闭状态时第一开关也处于关闭状态。

本申请中的可重构天线在反射板与主体天线之间设置了反射器，用于对阵列天线的波束向外部反射。当第二开关关闭时，反射器处于非工作状态，此时阵列天线的俯仰角较窄，信号覆盖范围较小，可实现高密特性。而当第二开关打开时，反射器处于工作状态，在反射器向外反射波束的作用下，可使得阵列天线的俯仰角变宽，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结构，由于第二开关呈打开或关闭状态，相比于射频开关一直处于打开状态，第二开关能够减小对天线信号波束的影响。此外，天线只有部分信号波束经过反射器后被辐射，该过程中天线辐射信号损耗较小，因此，本申请在调整俯仰角的过程中，插损更小。由于采用第二开关控制反射器呈工作状态或非工作状态时，两种状态下，可重构天线的输入阻抗会发生较大偏移，因此可设置辅助天线，并且通过第一开关和第二开关同步打开，使得当反射器处于工作状态时，辅助天线也处于工作状态。由于反射器和辅助天线对阵列天线的输入阻抗的影响效果是相反的，从而可使得可重构天线在不同状态下的输入阻抗变化更小。此外，第一开关只有在辅助天线工作的时候打开，可减小对天线信号波束的影响。而天线只有部分信号波束被辅助天线反射，该过程中天线辐射信号损耗较小。因此，本申请中的可重构天线不仅可减少插损，还可保证在第一开关和第二开关同步开启或同步关闭的状态下的输入阻抗变化更小。

在一些可能的实施方案中，可重构天线还可包括与反射板平行设置的第一电路板。第一主体天线可包括馈电部和多个天线振子，每一个天线振子可与馈电部连接。馈电部可包括第一金属层和第二金属层，其中，第一金属层可位于第一电路板背离反射板的一侧表面，第二金属层可位于第一电路板朝向反射板的一侧表面，第一金属层和第二金属层可通过金属化过孔连接。第二金属层在反射板上的正投影可位于阵列天线在反射板上的正投影的中心。辅助天线可与第二金属层连接。该结构设置既可便于辅助天线与主体天线连接，也可简化结构设置，使得辅助天线的结构不影响第一金属层的结构。

在一些可能的实施方案中，可重构天线还可包括第二电路板。第二电路板的一端可与第一电路板连接，另一端可与反射板连接。第二电路板可平行于阵列天线的极化方向设置。辅助天线可印刷于第二电路板上，反射器也可印刷于第二电路板上，从而便于辅助天线和反射器位置固定，使得整体结构稳定。

在一些可能的实施方案中，阵列天线与反射板之间的距离h可满足：h≥0.2λ₀。这里的λ₀可理解为电磁波处于工作频段在没有介质时对应的波长，可用于增强反射板对阵列天线的信号波束的反射作用。

在一些可能的实施方案中，辅助天线的长度la可满足：0.3λ≤la≤0.5λ。其中，λ可理解为电磁波处于工作频段时对应的波长，可使得可重构天线的最大增益在70°左右。

在一些可能的实施方案中，辅助天线和反射器之间的距离d1可满足：0＜d1≤0.2λ，从而可使得可重构天线的方向图呈对称形状。

在一些可能的实施方案中，辅助天线的长度和反射器的长度之比可在1.5-1.9，可使得可重构天线在反射器和辅助天线同时处于工作状态或同时处于非工作状态的两种状态下的输入阻抗变化更小。

在一些可能的实施方案中，反射器的长度lr可满足0.2λ≤lr≤0.3λ，以调整反射器对阵列天线波束的作用距离，从而可提升反射器的反射效率。

在一些可能的实施方案中，可重构天线可包括一个或多个反射器。当反射器为多个时，可使得反射器均匀分布，从而增大反射器对于波束的作用范围，以进一步扩大可重构天线的俯仰角。

第二方面，本申请还提供一种网络设备，包括射频电路、控制电路以及如上述任一可能的实施方案中的可重构天线。其中，射频电路可与可重构天线电连接，控制电路可用于控制第一开关和第二开关同步打开或同步关闭。

附图说明

图1a至图1b为本申请实施例提供的多个网络设备部署的两种应用场景图；

图2为本申请实施例提供的网络设备的一种应用场景图；

图3为本申请实施例提供的网络设备的一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的可重构天线的一种结构示意图；

图5为图4中阵列天线的一种结构示意图；

图6为图5中阵列天线的一种仰视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的阵列天线的馈电点处的一种放大结构示意图；

图8为本申请实施例中阵列天线的一种结构示意图；

图9本申请实施例中阵列天线的又一种结构示意图；

图10a-图10f分别为本申请实施例中阵列天线的多种结构示意图；

图11本申请实施例中阵列天线的又一种结构示意图；

图12本申请实施例中阵列天线的又一种结构示意图；

图13为本申请实施例中第一开关和第二开关的一种直流馈线的结构示意图；

图14为本申请实施例中辅助天线和反射器的一种结构示意图；

图15a-图15f分别为本申请实施例提供的辅助天线的多种结构示意图；

图16为本申请实施例中第一开关和第二开关同步开启以及同步关闭时可重构天线的方向图结果示意图；

图17为本申请实施例中第一开关和第二开关同步开启以及同步关闭时可重构天线的输入阻抗结果示意图。

附图标记：

1-控制器；2-网络设备；3-终端；10-基带电路；20-射频电路；30-控制电路；40-可重构天线；100-阵列天线；101-主体天线；110-馈电部；111-第一金属层；1111-第一功分器；1112-阻抗变换线；1113-欧姆传输线；1114-第二功分器；112-第二金属层；1121-第一金属结构；1122-第二金属结构；113-金属化过孔；120-天线振子；121-第一阵子；122-第二阵子；130-接地部；200-辅助天线；201-总支；202-第一分支；203-第二分支；300-反射器；400-反射板；500-第一开关；600-第二开关；700-第一电路板；800-第二电路板；900-直流馈线；901-滤波电感。

具体实施方式

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

参考图1a和图1b，图1a和图1b为本申请实施例提供的多个网络设备部署的不同应用场景图。控制器1可以用于对网络设备2进行集中管理和配置，并进行用户数据的转发。多个网络设备2一般挂高3-5米(m)进行设置，覆盖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。

请参考图2，图2为本申请实施例提供的网络设备的一种应用场景图，该应用场景中包括控制器1、网络设备2和多个终端3，其中。控制器1可对网络设备2进行管理和配置，并进行用户数据的转发，网络设备2可以为基站、路由器、交换机等，作为无线接入点(accesspoint，AP)工作，网络设备2可用于为多个终端3提供无线接入服务。终端3可以为手机、电脑、智能家电等产品。图1a和图1b中仅以3个终端3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3的数量的限定。

使用场景的需求通常包括通信容量和信道数量等方面的考虑。示例性地，如图1a所示，当单位面积的用户数量较多时，为了保证通信容量，可以设置无线接入点采用大角度的全向模式(例如，无线接入点覆盖半径在10m-20m之间)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，如图1b所示，还可以设置无线接入点的间距较大，并采用超大角度的定向模式(例如，无线接入点覆盖半径在20m以上)进行信号覆盖。

参考图3和图4，图3为本申请实施例提供的网络设备的一种结构示意图，图4为本申请实施例提供的可重构天线的一种结构示意图，网络设备可包括基带电路10、射频电路20、控制电路30和可重构天线40，其中，可重构天线40可包括阵列天线100、辅助天线200和反射器300，辅助天线200通过第一开关500与阵列天线100连接，反射器300通过第二开关600与阵列天线100连接。基带电路10可用于对接收到的无线信号或者待发送的无线信号进行处理，射频电路20连接于阵列天线100与基带电路10之间，以用于与可重构天线40配合实现无线信号的收发，控制电路30与第一开关500和第二开关600电性连接，可用于控制第一开关500和第二开关600同步打开或关闭，从而控制可重构天线40的辐射角度切换，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30可以采用复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic 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。

一并参考图4、图5以及图6，本申请实施例提供的可重构天线除了上述提及的阵列天线100、辅助天线200以及反射器300之外，还可以包括反射板400，阵列天线100可沿其极化方向向两侧进行辐射，极化方向可理解为阵列天线100辐射时形成的电场强度的方向，也即垂直于阵列天线100所在平面的方向。反射板400可沿垂直于阵列天线100的极化方向设置，也即阵列天线100所在的平面与反射板400之间平行，并且阵列天线100与反射板400之间具有一定的距离，以使得反射板400能够对阵列天线100发出的信号波束形成反射，并使得阵列天线100朝向反射板400发出的信号波束被反射后与相反方向的信号波束汇合，从而使阵列天线100发出的信号波束能够朝向同一方向传播，以此达到信号强度提升以及实现高密的效果。在一些实施例中，阵列天线100与反射板400之间距离h可满足：h≥0.2λ₀，从而增强反射板400对阵列天线100的信号波束的反射作用。这里的λ₀可理解为电磁波处于工作频段时在自由空间中对应的波长，自由空间也可理解为没有介质的状态。

阵列天线100可包括主体天线101和接地部130，主体天线101可包括馈电部110和多个天线振子120，天线振子120可为有源振子，并与馈电部110连接，以使得馈电部110可将射频电路处理过的电信号传输给天线振子120。本申请实施例中的可重构天线还可设置第一电路板700，主体天线101和接地部130均可设置于第一电路板700的表面。第一电路板700可平行于反射板400设置，为便于理解，以下定义“第一表面”为第一电路板700背离反射板400的一侧表面，定义“第二表面”为第一电路板700朝向反射板400的一侧表面。在一些实施例中，主体天线101可设置于第一表面，或者也可设置于第二表面，接地部130则可设置于第二表面。

结合图7，馈电部110可包括第一金属层111和第二金属层112，第一金属层111可用于对天线振子120进行馈电，第二金属层112可用于连接辅助天线200，以便于对辅助天线200进行馈电。第二金属层112的形状可为“T”字型，也即第二金属层112可包括相互垂直的第一金属结构1121和第二金属结构1122。第一金属层111和第二金属层112可共面设置，也可异面设置。当第一金属层111与第二金属层112异面设置时，第一金属结构1121可通过金属化过孔113与第一金属层111电性连接。示例性地，第二金属层112可设置于第二表面，此时，接地部130的形状可大致呈圆环状，接地部130内圈的形状可与第二金属层112的形状类似，也即接地部130的内圈的形状也呈“T字型”，第二金属层112可位于接地部130的内圈内。

本申请实施例中的天线振子可为单极子振子或偶极子振子，对应的，阵列天线则为单极子天线或偶极子天线。当天线振子为单极子振子时，参考图8，如前所述，主体天线101可包括馈电部110和多个天线振子120，而馈电部110可包括第一金属层111和第二金属层112，此时，天线振子120可位于第一表面，并且分布排列在以天线相位中心为圆心的圆周上。馈电部110可位于天线相位的中心，第一金属层111可位于第一表面，第二金属层112可位于第二表面，第一金属层111可包括第一功分器1111、多条欧姆传输线1113、多条阻抗变换线1112以及第二功分器1114。每相邻两个天线振子120可组成一个振子对，每一个振子对中的两个天线振子120分别通过欧姆传输线1113与第二功分器1114连接，每一个第二功分器1114通过阻抗变换线1112与第一功分器1111连接，由此，从馈电部的馈电点出发，通过设置第一功分器1111和第二功分器1114，可向每一个天线振子120进行馈电。

具体实施时，第二功分器1114可为一分二功分器，第一功分器1111可根据天线振子120的数量来选择，以图8中的阵列天线为例，天线阵子120的数量为8，则第一功分器1111可为一分四功分器。此时，第一功分器1111在将输入馈电部的一路电流分为四路后，通过阻抗变换线1112分别输出给第二功分器1114，每一个第二功分器1114将接收到的电流分为两路，分别输出给两个天线振子120，从而实现对天线振子120的馈电。此外，位于第二表面的接地部可形成单极子天线的内导体，用于提升各个天线振子120的辐射效率。

另外，如前所述，第一金属结构1121可用于连接辅助天线200，这里的第一金属结构1121也可理解为阵列天线100的第三功分器，第三功分器与第一功分器1111连接，以使得第一功分器1111还可将馈电部的电流另分一路通过第三功分器输出给辅助天线200。

上述实施例中是对于天线振子120的数量为偶数个来说明，当天线振子120的数量为奇数或数量小于等于4时，可省去第二功分器1114的结构，示例性地，如图9所示，当天线振子120的数量为4时，第一功分器1111可为一分四功分器，也即第一功分器1111设有四个输出端，每一个输出端均连接一条阻抗变换线1112、一条欧姆传输线1113以及一个天线振子120，从而实现对每一个天线振子120进行馈电。

天线振子120的形状可为如图8中所示的长方形，或如图9中所示的弧形，也可以为如图10a中所示的环形，也可以为如图10b中所示的梯形，也可以为如图10c中所示的弯折形状，也可以为如图10d中所示的“L”型，也可以为如图10e中所示的T字型，也可以为如图10f中所示的鱼叉形，等等，上述仅作为举例说明，在实际应用时也可设计为其它形状，此处不再一一举例说明。

当本申请实施例中的天线振子120为偶极子振子时，参考图11，图11为本申请实施例中主体天线的一种结构示意图，每一个天线振子120可包括位于第一表面的第一振子121和位于第二表面的第二振子122，每个天线振子120中的第一振子121在第一表面上的正投影和第二振子122在第一表面上的正投影之间可呈镜像对称的形式，多个第一振子121的排布方式可参照图8中的形式。如图11所示，第一阵子121的数量为8个，此时，第一金属层可形成双面微带线功分网络，也即馈电部可包括设置于第一表面的第一馈电单元、设置于第二表面的第二馈电单元以及设置于第二表面的第二金属层，在本实施例中，第二金属层的结构与图13中类似，此处不再赘述。这里的第一馈电单元和第二馈电单元的组合可视为如前所述的第一金属层，但在本实施例中，第一金属层的一部分位于第一表面，另一部分位于第二表面。

继续参考图11，第一馈电单元可包括第一功分器1111、多条欧姆传输线1113、多条阻抗变换线1112以及第二功分器1114，其具体设置可参照图8中的第一金属层111，也即每相邻两个第一振子121可组成一个振子对，每一个振子对中的两个第一振子121分别通过欧姆传输线1113与第二功分器1114连接，每一个第二功分器1114通过阻抗变换线1112与第一功分器1111连接，由此，从馈电部110的馈电点出发，通过设置第一功分器1111和第二功分器1114，可向每一个第一振子121进行馈电，也可理解为，第一功分器1111在将输入馈电部110的一路电流分为四路后，通过阻抗变换线1112分别输出给第二功分器1114，每一个第二功分器1114将接收到的电流分为两路，分别输出给两个第一振子121，从而实现对第一振子121的馈电。同理，第二馈电单元的结构与第一馈电单元类似，此处不再赘述。

第一振子121和第二振子122可以呈镜像对称的结构形式，也可以第一电路板为对称中心对称设置，即第一振子121在第一表面上的正投影与第二振子122在第一表面上的正投影完全重合，此时，第一馈电单元和第二馈电单元的结构也相同。

当天线振子120为偶极子振子，且天线振子120的数量为奇数或者天线振子120的数量小于等于4个时，如图12所示，图12为本申请实施例中主体天线的一种结构示意图，天线振子120的数量为4个，此时，天线振子120与图11中类似，包括位于第一表面的第一振子121和位于第二表面的第二振子122，每一个天线振子120中的第一振子121在第一表面上的正投影和第二振子122在第一表面上的正投影之间呈镜像对称形式，此时，馈电部也可包括用于对第一振子121进行馈电的第一馈电单元和用于对第二振子122进行馈电的第二馈电单元，以第一馈电单元为例，此时的第一馈电单元可省去第二功分器1114的结构，第一功分器1111可为一分四功分器，每一个输出端均与一条阻抗变换线1112、一条欧姆传输线1113以及一个第一振子121连接，从而实现对每一个天线振子120进行馈电。第二馈电单元与第一馈电单元类似，此处不再赘述。

本申请实施例中的天线振子120的形状可为如图11中所示的长方形，也可为如图12中所示的圆弧状，等等，在实际应用时，也可为其它的形状，此处不再一一举例说明。

请回看图4至图7，辅助天线200的至少一部分位于阵列天线100与反射板400之间，并经由第一开关500与主体天线101连接，反射器300的至少一部分位于阵列天线100与反射板400之间，并经由第二开关600与主体天线101或者反射板400连接。可重构天线在应用时，第一开关500和第二开关600同时开启或者同时关闭，也即辅助天线200和反射器300是同时处于工作状态或同时处于非工作状态的。

另外，辅助天线200的至少一部分位于阵列天线100与反射板400之间，可以理解为，辅助天线200可整体位于阵列天线100与反射板400之间，并且可平行于阵列天线100的极化方向延伸，或者，辅助天线200的一部分位于阵列天线100与反射板400之间，辅助天线200的另一部分伸出阵列天线100背离反射板400的一侧。同理，反射器300的至少一部分位于阵列天线100与反射板400之间，也可理解为，反射器300可整体位于阵列天线100与反射板400之间，并且可平行于阵列天线100的极化方向延伸，或者，反射器300的一部分位于阵列天线100与反射板400之间，反射器300的一部分位于阵列天线100与反射板400之间，反射器300的另一部分伸出阵列天线100背离反射板400的一侧。

如前所述，第二金属层112可用于连接辅助天线200，以便于对辅助天线200进行馈电。具体实施时，第二金属层112在第一表面上的正投影可位于主体天线101在第一表面上的正投影的中心位置，也即此时的辅助天线200在第一表面上的正投影位于主体天线101在第一表面上的正投影的中心位置，这样，既便于馈电部110与各个天线振子120连接，也不会影响馈电部110的对称性。当然，在其它一些实施例中，辅助天线200在第一表面上的正投影也可不位于主体天线101在第一表面上的正投影的中心位置，其正投影只要位于接地部130在第一表面上的正投影范围内即可。

反射器300的数量可为一个或多个，当反射器300的数量为一个时，其在第一表面上的正投影可靠近主体天线101在第一表面上的正投影的中心位置，当反射器300的数量为多个时，多个反射器300在第一表面上的正投影均位于接地部130在第一表面上的正投影内。此外，当反射器300的数量为多个时，多个反射器300还可均匀分布，示例性地，多个反射器300可围绕第二金属层112均匀分布。当设置多个反射器300、且多个反射器300均匀分布时，可增大反射器300对信号波束的作用范围，从而可进一步扩大可重构天线的信号波束的俯仰角。

参考图13，图13为本申请实施例中第一开关500和第二开关600的一种直流馈线的结构示意图。本实施例中，第一开关500可为PIN二极管，第二开关600也可为PIN二极管，在这种情况下，反射器300和辅助天线200可通过直流馈线900连接，这样可使得第一开关500和第二开关600的直流路径耦合，也可理解为，第一开关500和第二开关600可通过直流馈线900进行串联馈电来控制，同时可在直流馈线900上加载合适的滤波电感901，使得直流馈线900对直流信号呈导通状态，而对交流信号呈截断状态，从而达到使得第一开关500和第二开关600同步开启或同步关闭的效果。在其它一些实施例中，当第一开关500和第二开关600为其它形式的开关时，也可使得第一开关500和第二开关600的控制路径耦合，从而达到使得第一开关500和第二开关600同步开启或同步关闭的效果。

参考图14，图14为本申请实施例中辅助天线200和反射器300的一种结构示意图，辅助天线200的长度la可满足：0.3λ≤la≤0.5λ。辅助天线200的长度在该范围内时，可使得可重构天线的最大增益在70°左右。第一开关500可位于靠近辅助天线200的底部的位置，这里的底部可理解为辅助天线200靠近反射板的一端，以此来减小辅助天线200处于非工作状态时对信号波束的影响。在一些实施例中，第一开关500与辅助天线200的上端(也即靠近阵列天线的一端)之间的距离D1可满足：0＜D1≤0.7la。

继续参考图14，辅助天线200的长度la与反射器300的长度lr之间的长度之比la/lr可在1.5-1.9之间，在该条件下，辅助天线200对阵列天线的输入阻抗的影响效果与反射器300对阵列天线的输入阻抗的影响效果在抵消的过程中能够匹配作用，从而使得可重构天线在反射器300和辅助天线200同时工作或同时关闭的两种状态下的输入阻抗变化更小。示例性地，当辅助天线200的长度la与反射器300的长度lr之间的长度之比为1.5时，可重构天线在反射器300和辅助天线200同时工作或非工作的两种状态下的输入阻抗能够更进一步地接近。

在此基础上，反射器300的长度lr可满足：0.2λ≤lr≤0.3λ，以此来保证反射器300对信号波束的反射作用距离，进而提升反射器300的反射效率。

第二开关600可位于靠近反射器300的底部的位置，这里的底部也可理解为反射器300靠近底板的一端，以此来减小反射器300处于关闭状态时对信号波束的影响，并在反射器300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，进而可对本申请实施例中的可重构天线提供更大的俯仰角改变量。在一些实施例中，第二开关600与反射器300的上端(也即靠近阵列天线的一端)之间的距离D2可满足：0＜D2≤0.7lr。

辅助天线200与反射器300之间的距离d1可满足：0＜d1≤0.2λ，通过将二者之间的距离设置该范围内，可使得辅助天线200对阵列天线的输入阻抗的影响效果与反射器300对阵列天线的输入阻抗的影响效果在抵消的过程中能够匹配作用，以此保证可重构天线的方向图呈对称形状，进而提高可重构天线的整体性能。示例性地，辅助天线200与反射器300之间的距离d1可为0.1λ，这时二者的输入阻抗可达到较好的匹配效果。

上述所提及的la、lr以及d1所涉及到的波长λ均可理解为电磁波处于工作频段内对应的波长，当存在介质(也即第一电路板700)时，工作频段的电磁波对应的波长是工作频段的电磁波在该介质中的波长，在没有介质时，工作频段的电磁波对应的波长是工作频段的电磁波在自由空间中的波长。

上述所提及的辅助天线200以及反射器300的长度均可理解为辅助天线200以及反射器300的谐振长度，示例性地，如图14所示，当辅助天线200的形状为长方形时，则辅助天线200的长度可理解为辅助天线200的顶部到底部之间的距离。

在其它一些实施例中，辅助天线200的结构也可如图15a中所示的梯形结构，或者也可如图15b中所示的球拍状结构，在这种情况下，辅助天线200的长度可理解为辅助天线200的顶部到底部之间的距离。

在其它一些实施例中，辅助天线200的结构也可如图15c中所示的T字型结构，或者也可如图15d中所示的开缝结构，在这种情况下，辅助天线200可包括总支201和以总支201对称设置的两个第一分支202，第一分支202连接于总支201的一端，此时，辅助天线200的长度可理解为总支201与第一分支202的长度之和。

在其它一些实施例中，辅助天线200的结构也可如图15e中所示的鱼叉结构，在这种情况下，辅助天线200可包括总支201、两个第一分支202和两个第二分支203，两个第一分支202和两个第二分支203均以总支201为中心对称设置，第一分支202的两端分别连接总支201和第二分支203，此时，辅助天线200的长度可理解为总支201、第一分支202和第二分支203的长度之和。

在其它一些实施例中，辅助天线200的结构也可如图15f中所示的弯折结构，在这种情况下，辅助天线200的长度可理解为各支路的长度之和。

另外，当辅助天线200的结构具有多个分支，且多个分支呈不对称的状态时，则辅助天线200的长度可理解为所有的分支中各支路之和最大的长度。

此外，反射器300的长度和结构均可参考上述如图15a-图15f中所述的辅助天线200的长度和结构，本申请在此不做赘述。

本申请实施例利用第二开关600控制反射器300处于工作状态或处于非工作状态，当第二开关600关闭时，反射器300处于非工作状态，此时反射器300不会对可重构天线的波束造成影响，可重构天线的信号覆盖范围表现为阵列天线100的覆盖范围。当第二开关600开启时，反射器300处于工作状态，可使得阵列天线100发出的信号波束形成反射，具体可体现为使得阵列天线100发出的信号波束朝外发射，从而增大阵列天线100的信号波束的俯仰角，进而扩大阵列天线100的覆盖范围。另外，由于第二开关600只有在反射器300处于工作状态时打开，对于可重构天线的波束信号辐射影响较小。当反射器300处于工作状态时，可重构天线只有部分信号波束被反射器300所辐射，因此，相较于采用射频开关的技术方案，本申请实施例可减小可重构天线在调整俯仰角过程中的插损。

此外，本申请实施例中，辅助天线200通过第一开关500呈工作状态或非工作状态，当反射器300处于工作状态时，辅助天线200同样处于工作状态，而当反射器300处于非工作状态时，辅助天线200同样处于非工作状态。这样，在反射器300处于非工作状态时，辅助天线200也不会对可重构天线的波束造成影响。当反射器处于工作状态时，辅助天线200也同时开启工作，由于反射器300和辅助天线200对阵列天线100的输入阻抗的影响效果是相反的，二者可分别对对方的输入阻抗产生抵消的作用，因此可使得阵列天线100在不同方向图的状态下的输入阻抗变化更小，从而进一步提高天线性能。另外，由于第一开关500只在辅助天线200工作时呈打开状态，可减小对可重构天线信号波束辐射的影响。当辅助天线200处于工作状态时，可重构天线只有部分信号波束被辅助天线200所辐射，可减小该过程中天线的信号损耗。

结合图16，图16为第一开关500和第二开关600同步开启以及同步关闭时可重构天线的方向图结果示意图，图中虚线曲线可理解为第一开关500和第二开关600同步关闭时的方向图结果曲线，在这种状态下，可重构天线的远场结果是波束宽度在120°左右的双波束结果；图中实线曲线可理解为反射器300和辅助天线200同步开启时的方向图结果曲线，在这种状态下，可重构天线的远场结果是波束宽度在150°-170°的双波束结果。

参考图17，图17为第一开关500和第二开关600同步开启以及同步关闭时可重构天线的输入阻抗结果示意图，图中虚线的两条圆弧曲线可理解仅设置反射器300时的输入阻抗随反射器300不同状态设置时的不同结果示意图，实线的两条圆弧曲线可理解为同时设置反射器300和辅助天线200时的输入阻抗结果随反射器300和辅助天线200不同状态设置时的不同结果示意图。该图为Smith圆图，曲线越靠近圆图的中心，说明天线具有更好的匹配效果。当可重构天线的工作频段在5.15～5.85GHz内时，若可重构天线仅设置反射器300，当反射器300截断(即第二开关600关闭)时，可重构天线的输入阻抗仅由阵列天线100决定，此时可重构天线的输入阻抗曲线可参考图中左下方的虚线曲线。当反射器300导通(即第二开关600打开)时，可重构天线的输入阻抗由阵列天线100和反射器300共同决定，导致输入阻抗变化，从而偏移至图中右上方的虚线曲线位置，两条虚线曲线相距较远，也即这种情况下可重构天线的输入阻抗变化较大，所以两条曲线无法同时优化到Smith圆的正中间，使得可重构天线在反射器的不同状态时都不具有比较好的匹配效果。若可重构天线同时设置反射器300和辅助天线200，在方向图结果与仅设置反射器300差不多的情况下，当辅助天线200和反射器300同时处于非工作状态时，可重构天线的输入阻抗仅由阵列天线100决定，此时可重构天线的输入阻抗曲线可参考图中左下方的实线曲线，当辅助天线200和反射器300同时处于工作状态时，可重构天线的输入阻抗由阵列天线100、辅助天线200和反射器300共同决定，辅助天线200和反射器300对于输入阻抗的影响是相反的，若适当调试可将二者对输入阻抗的影响相互抵消，而由于无法保证在整个带宽内保持可重构天线的输入阻抗一致，此时可重构天线的输入阻抗曲线会发生偏移，可参考图中右上方的实线曲线。由图可以看出，与仅设置反射器300相比，同时设置辅助天线200和反射器300时，二者在不同状态下的输入阻抗曲线更靠近圆图的中心，能够实现更好的匹配效果，也即这种情况下可重构天线的输入阻抗变化更小。

相较于传统的可重构天线，本申请实施例提供的可重构天线通过设置辅助天线和反射器，不仅可实现在插损较小的情况下实现俯仰角上的波束切换功能，还可实现不同方向图状态下，天线的输入阻抗变化更小的效果。

以上，仅为本申请的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，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 (10)

1.一种可重构天线，其特征在于，包括反射板、阵列天线、辅助天线和反射器，其中：

所述阵列天线包括主体天线和接地部；

所述辅助天线的至少一部分位于所述主体天线与所述反射板之间，所述辅助天线经由第一开关与所述主体天线连接；

所述反射器的至少一部分位于所述接地部与所述反射板之间，所述反射器经由第二开关与所述接地部连接，或，所述反射器经由第二开关与所述反射板连接，其中，所述第一开关和所述第二开关用于同步处于开启状态或关闭状态。

2.根据权利要求1所述的可重构天线，其特征在于，所述辅助天线的长度la满足：0.3λ≤la≤0.5λ，所述λ为工作频段的电磁波对应的波长。

3.根据权利要求1或2所述的可重构天线，其特征在于，所述辅助天线与所述反射器之间的距离d1满足：0＜d1≤0.2λ。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可重构天线，其特征在于，所述辅助天线的长度和所述反射器的长度之比在1.5-1.9之间。

5.根据权利要求4所述的可重构天线，其特征在于，所述反射器的长度lr满足：0.2λ≤lr≤0.3λ。

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，所述阵列天线与所述反射板之间的距离h满足：h≥0.2λ₀，所述λ₀为工作频段的电磁波在自由空间中的波长。

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，还包括第一电路板，所述主体天线包括馈电部和多个天线振子，所述天线振子连接所述馈电部，所述馈电部包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层位于所述第一电路板背离所述反射板的一侧，所述第二金属层位于所述第一电路板朝向所述反射板的一侧，所述第一金属层和所述第二金属层通过金属化过孔连接，且所述第二金属层在所述第一电路板所在平面上的正投影位于所述阵列天线在所述第一电路板所在平面上的正投影的中心。

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，还包括第二电路板，所述第二电路板沿平行于所述阵列天线的极化方向设置，且所述第二电路板的一端连接所述第一电路板，另一端连接所述反射板，所述辅助天线位于所述第一电路板与所述反射板之间的部分设置于所述第二电路板，和/或，所述反射器位于所述第一电路板与所述反射板之间的部分设置于所述第二电路板。

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，所述反射器的数量为一个或多个，当所述反射器的数量为多个时，多个所述反射器均匀分布。

10.一种网络设备，其特征在于，包括射频电路、控制电路和如权利要求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，所述控制电路用于控制所述第一开关和所述第二开关同步打开或同步关闭。

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