CN218586353U - 天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例适用于天线技术领域，提供一种天线及电子设备，天线包括N个辐射单元、N‑1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N‑1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿天线上传输的信号的传输方向设置在一个反相器的两侧；采用本申请实施例提供的天线，能够降低了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进而避免了天线的性能变差。

Description

天线及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及天线技术领域，尤其涉及天线及电子设备。

背景技术

现阶段，富兰克林Franklin天线作为一种结构简单、成本低、易组装、容差性好的天线，被广泛应用在各种电子设备中。

Franklin天线中通常包括多个级联的辐射单元，辐射单元的数量、各个辐射单元之间的距离对Franklin天线的增益有较大的影响。各个辐射单元之间的距离越大、辐射单元的数量越多，Franklin天线的增益越大，天线波束越窄。若辐射单元之间的距离大于预设阈值，还会引入过多栅瓣，导致Franklin天线的性能变差。为了满足现阶段的电子设备的覆盖范围越来越大的需求，对天线增益的要求也越来越高，因此通常会通过增加辐射单元的数量来提升天线的性能，这样不可避免地在引入栅瓣和零点，导致Franklin天线的性能变差。

基于此，如何在保证天线高增益的前提下，提升天线性能成为了一个亟待决定的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供天线及电子设备，能够在保证天线高增益的前提下，提升天线性能。

第一方面，提供了一种天线，包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，扰动装置包括两个扰动单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿第一方向排列，馈电单元与N个辐射单元中的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，一个反相器用于调整一个反相器连接的两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向为第一方向，扰动装置用于将反相器上的第一信号的电流方向调整为第一方向，N为大于或者等于2的整数。

本申请的实施例中，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，在这种情况下，反相器上的第一信号的电流方向通常与辐射单元上的电流方向相反，通过在反相器沿第一信号的传输方向的两侧增加扰动装置，进而通过扰动装置改变反相器远场的磁场方向，将反相器上第一信号的电流方向调整为与辐射单元上的电流方向相同，降低了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进而避免了天线的性能变差。

在一个实施例中，扰动单元的长度为1/2λ，λ为第一信号的波长。

本申请的实施例中，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，扰动单元的长度为1/2λ，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，在这种情况下，扰动单元能够改变扰动单元外侧的电流方向，以使反相器上的第一信号的电流方向反向，变为与辐射单元上的第一信号的电流方向相同，进而提升天线的性能，避免了由于扰动单元的长度过长或者过短引起的问题而无法提升天线性能的情况。

在一个实施例中，扰动单元设置在第一位置与第二位置之间，第一位置为第一信号的电流方向从第一方向转换为第二方向的位置，第二位置为第一信号的电流方向从第二方向转换为第一方向的位置，第二方向与第一方向相反。

本申请的实施例中，扰动单元设置在第一位置与第二位置之间，第一位置为第一信号的电流方向从第一方向转换为第二方向的位置，第二位置为第一信号的电流方向从第二方向转换为第一方向的位置，第二方向与第一方向相反。也即是说，扰动单元设置在天线中初始的电流方向为第二方向的区域，这样使得扰动单元能够有效地改变初始的电流方向为第二方向的区域的电流方向，进而使得这个区域的磁场方向发生变化，进而避免了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进一步地提升了天线的性能。

在一个实施例中，扰动单元与反相器之间的距离大于预设阈值。

本申请的实施例中，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，扰动单元的长度为1/2λ，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，且扰动单元与反相器之间的距离大于预设阈值，应理解，预设阈值可以是指PCB加工过程中避让距离。在扰动单元与反相器之间的距离大于预设阈值的情况下，能够有效地避免在加工过程中，由于扰动单元与反相器之间的距离过近导致的加工错误。

在一个实施例中，扰动装置的数量小于或者等于N-1。

在一个实施例中，扰动装置的数量为N-1个。

本申请的实施例中所提供的天线，包括N个辐射单元，N-1个反相器、N-1个扰动装置和馈电单元，通过N-1个扰动装置对天线上与其一一对应的各个反相器上第一信号的电流方向进行调整，以使天线上每个反相器上的第一信号的电流方向与辐射单元上的第一信号的电流方向相同，避免了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进一步地提升了天线的性能。

在一个实施例中，辐射单元为微带贴片。

在一个实施例中，辐射单元为螺旋型金属体。

第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述第一方面的天线。

在一个实施例中，电子设备包括路由器。

在一个实施例中，路由器还包括主板，主板用于向天线发送第一信号，天线与主板垂直，或者，天线与主板平行。

本申请的实施例中，电子设备包括如第一方面所述的天线，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，在这种情况下，反相器上的第一信号的电流方向通常与辐射单元上的电流方向相反，通过在反相器沿第一信号的传输方向的两侧增加扰动装置，进而通过扰动装置改变反相器远场的磁场方向，将反相器上第一信号的电流方向调整为与辐射单元上的电流方向相同，降低了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进而避免了天线的性能变差。

附图说明

图1为现有技术中一种天线方向图的示意图；

图2为现有技术中一种天线方向图的示意图；

图3为现有技术中一种天线的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中电子设备的结构示意图；

图5为本申请一个实施例中电子设备的结构示意图；

图6为本申请一个实施例中电子设备的结构示意图；

图7为本申请一个实施例中天线的结构示意图；

图8为本申请一个实施例中天线的结构示意图；

图9为本申请一个实施例中天线的电场方向的示意图；

图10为现有技术中天线的磁场方向的示意图；

图11为本申请一个实施例中天线的磁场方向的示意图；

图12为本申请一个实施例中天线的电流方向的示意图；

图13为本申请一个实施例中天线的电流方向的示意图；

图14为现有技术中天线的电流方向的示意图；

图15为本申请一个实施例中天线的电流方向的示意图；

图16为本申请一个实施例中天线的电流方向的示意图；

图17为本申请一个实施例中3种不同结构的天线方向图的示意图；

图18为本申请一个实施例中天线的磁场方向的示意图；

图19为本申请一个实施例中天线的效率曲线示意图；

图20为本申请一个实施例中天线在不同频点的方向图的示意图；

图21为本申请一个实施例中采用不同扰动单元的天线的电流方向的示意图；

图22为本申请一个实施例中不同长度的扰动单元对应的方向图的示意图；

图23为本申请一个实施例中向外移动扰动单元的天线的结构和方向图的示意图；

图24为本申请一个实施例中向左移动扰动单元的天线的结构和方向图的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽的描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了便于对本申请实施例的理解，首先对本申请实施例中涉及的相关概念进行简要说明。

1、富兰克林天线

富兰克林天线通常可以是指对称振子天线的一种变形，其中，对称振子天线可以看做是一段开路的双传输线张开形成的天线。富兰克林天线是采用了微带贴片模拟开路的双传输线形成的天线。通常，富兰克林天线中包括多个向外辐射信号的微带贴片，天线通过反相器将微带贴片连接起来。其中反相器用于改变天线传输的信号的相位，以使微带贴片上的信号的电流方向相同。此外，由于反相器也为微带线，因此，天线也会通过反相器向外辐射少量信号。应理解，由于反相器的宽度通常较小，因此通过反相器向外辐射的信号有限，相当于反相器并不是天线中主要向外辐射信号的单元。

2、功率零点

在一种可能的情况下，天线的方向图可以如图1所示。其中，左侧的方向图为天线的3D方向图，右侧的图为天线的子午面的方向图。可以看出，在天线的主瓣两侧存在有两个旁瓣，主瓣和旁瓣之间的点即为功率零点。功率零点越靠外侧，天线的性能越好。

在一种可能的情况下，天线的方向图可以如图2所示，其中，天线的主瓣之外存在两组旁瓣，靠近主瓣的旁瓣与主瓣之间的功率零点成为第一功率零点。

3、半功率波瓣宽度(Half-Power Beam Width，HPBW)

半功率波束宽度也称3dB波束宽度、半功率角。半功率波瓣宽度是描述方向图主瓣在给定主截面上特性的重要参数。给定主截面上主瓣的半功率波瓣宽度是最大辐射方向上的一个角度区域，在这个区域内天线的相对辐射功率大于二分之一。

目前，用户对电子设备的覆盖范围有越来越高的要求，希望电子设备的覆盖范围越大越好。电子设备覆盖范围的扩展，依托于电子设备的增益变大。也即是说，电子设备的增益越大，其覆盖范围越大。然而，在现阶段，一些电子设备(例如路由器)采用Franklin天线作为向外辐射信号的天线，其中，Franklin天线是指通过多个辐射单元串联形成的天线。示例性的，如图3所示，Franklin天线包括3个串联的辐射贴片。Franklin天线的辐射单元越多，各个辐射单元之间间距越大，则Franklin天线的增益越大。然而，通过增加辐射单元的数量来提升天线的增益，会不可避免地在引入栅瓣和功率零点，导致Franklin天线的性能变差。

有鉴于此，本申请提供了一种天线，能够在保证天线增益足够的情况下，降低栅瓣和功率零点对天线性能的影响，提升天线的性能。

下面结合图4至图6对本申请实施例提供的天线的应用场景进行说明。

应用场景一

本申请实施例提供的天线可以应用于图4所示的路由器中，其中，如图4中的(a)所示，该路由器10包括天线110和主板120，天线110和主板120之间相互垂直。路由器的主板120生成向外发射的信号，通过天线110发送出去。其中，天线110可以以如图4中的(b)所示的辐射贴片作为辐射单元。

应用场景二

本申请实施例提供的天线可以应用于图5所示的路由器中，其中，如图5中的(a)所示，该路由器20包括天线210和主板220，天线210和主板220之间相互垂直。路由器的主板220生成向外发射的信号，通过天线210发送出去。其中，天线210可以以如图5中的(b)所示的螺旋状金属体作为辐射单元。

应用场景三

本申请实施例提供的天线可以应用于图6所示的路由器中，其中，如图6中的(a)所示，该路由器30包括天线310和主板320，天线310和主板320之间相互平行。路由器的主板320生成向外发射的信号，通过天线310发送出去。其中，天线310可以以如图6中的(b)所示的辐射贴片作为辐射单元。

应理解，上述为对应用场景的举例说明，并不对本申请的应用场景作任何限定。

下面结合图7至图24对本申请实施例提供的天线进行详细描述。

图7为本申请一个实施例中天线的结构示意图，如图7所示，该天线100包括N个辐射单元10、N-1个反相器20、扰动装置30和馈电单元40，扰动装置30包括两个扰动单元31，N个辐射单元10中的各个辐射单元沿第一方向排列，馈电单元40与N个辐射单元10中的一个辐射单元连接，N个辐射单元10中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器20中的一个反相器21，两个扰动单元31沿第一方向设置在一个反相器21的两侧；其中，馈电单元40通过馈电源50向N个辐射单元10传输第一信号，一个反相器21用于调整一个反相器21连接的两个辐射单元11之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元11上的第一信号的电流方向为第一方向，扰动装置30用于将反相器21上的第一信号的电流方向调整为第一方向，N为大于或者等于2的整数。

其中，N是指大于或者等于2的正整数。示例性的，如图7所示，天线100中的辐射单元10的数量为3，则对应的反相器20的数量为2。应理解，本申请实施例对辐射单元的数量和反相器的数量不作限制。

为了便于理解，下文以辐射单元的数量为3，反相器的数量为2进行说明。

其中，辐射单元可以如图7所示的辐射贴片，也可以是指如图5中的螺旋状金属体，本申请实施例对此不做限制。其中，螺旋状金属体可以是指螺旋状铜线。

应理解，辐射贴片通常是指在印制电路板(printed circuit board，PCB)上蚀刻形成的金属微带线。通常，PCB包括金属层和介质层，通过在金属层上进行蚀刻，得到预设形状的金属微带线，也即是辐射贴片。其中，介质层的材料通常可以环氧玻璃纤维布基板(Flame Retardant 4，FR-4)。

其中，3个辐射单元10可以沿第一信号的传输方向(相当于第一方向)直线排列，如图7所示，3个辐射单元分别为辐射单元11、辐射单元12和辐射单元13，其中辐射单元11与馈电单元40之间的距离最近，因此辐射单元11与馈电单元40连接。辐射单元11、辐射单元12和辐射单元13沿着第一信号的传输方向依次排列。

其中，在两个相邻的辐射单元之间，可以通过一个反相器来连接。示例性的，如图7所示，3个辐射单元分别为辐射单元11、辐射单元12和辐射单元13，2个反相器分别为反相器21和反相器22，馈电单元40与辐射单元11连接，辐射单元11通过反相器21与辐射单元12连接，辐射单元12通过反相器22与辐射单元13连接。扰动装置30中包括2个扰动单元31。2个扰动单元31沿第一方向设置在一个反相器的两侧。

示例性的，如图7所示，2个扰动单元31分别放置在反相器22的两侧。

应理解，扰动单元31可以是在PCB上的金属层进行蚀刻得到的金属微带线。由于扰动单元与反相器22之间的距离很小，因此可以通过扰动单元改变反相器的远场的磁场方向，以使反相器上的第一信号的电流方向为第一方向。

应理解，扰动装置30的数量可以与反相器的数量相同，为N-1，也可以小于反相器的数量，也即是小于N-1，本申请实施例对此不作限制。

示例性的，如图8所示，辐射单元的数量为3个，反相器的数量为2个，扰动装置30的数量为1。

示例性的，如图7所示，辐射单元的数量为3个，反相器的数量为2个，扰动装置30的数量为2个。

下面对如何通过本申请实施例中所提供的天线在保证天线增益的前提下，提高天线的性能的原理进行说明。

应理解，第一信号为射频信号，射频信号的相位随着传输长度的变化而变化。这样相当于第一信号在不同的辐射单元上的相位不同。在相邻的两个辐射单元之间增加一个反相器，通过反相器改变第一信号的相位，以使每个辐射单元上的相位相差180°以内，进而使得3个辐射单元中每个辐射单元上的电场的电流方向相同，均为第一方向。

在反相器21的沿第一方向的两侧没有设置扰动装置30的情况下，反相器21上的第一信号的电流方向与第一方向相反，示例性的，如图9所示，反相器21和反相器22上的第一信号的电流方向为第二方向。图10为天线的磁场的右视图，相当于从馈电单元的右侧向左看去，天线的磁场方向示意图。如图10所示，反相器在天线的中间，从图10中可以看出，在天线的中间区域的磁场方向与天线100外围的磁场方向相反。

当反相器的两侧沿着第一方向设置2个扰动单元时，由于扰动单元为PCB上蚀刻的金属微带线，因此扰动单元可以改变反相器周围的磁场方向。在一种可能的情况下，反相器的两侧沿着第一方向设置2个扰动单元的情况下，天线的磁场方向的右视图可以如图11所示，在反相器近场(中间区域)，磁场方向仍与天线的磁场方向不同。但是在反相器的远场(外围区域)，受2个扰动单元的影响，反相器的远场的磁场方向与天线的磁场方向相同。这样相当于改变了反相器上的第一信号的电流方向。

示例性的，在扰动单元31的长度为1/2λ的情况下，反相器21的第一信号的电流方向被转换为第一方向。

由上述描述可知，扰动装置30的数量可以小于等于反相器的数量。

在一种可能的情况下，如图8所示，天线100中包括的辐射单元的数量为3个，反相器的数量为2个，扰动装置30的数量为1。其中，扰动装置30设置在反相器22的沿第一方向的两侧。在这种情况下，第一信号的电流方向的示意图如图12所示，在反相器22上第一信号的电流方向为第一方向，与辐射单元上的第一信号的电流方向相同。反相器21上的第一信号的电流方向认为第二方向，与辐射单元上的第一信号的电流方向相反。

在一种可能的情况下，如图7所示，天线100中包括的辐射单元的数量为3个，反相器的数量为2个，扰动装置30的数量为2。在这种情况下，第一信号的电流方向的示意图如图13所示，在反相器21和反相器22上第一信号的电流方向均为第一方向，与辐射单元上的第一信号的电流方向相同。

应理解，天线的功率零点主要由反向电流决定，为了在保证增益和辐射效率的前提下，改善主瓣宽度，需要保证天线上传输的第一信号的电流方向相同。在本申请的实施例中，通过扰动装置改变反相器的远场的磁场方向，进而改变反相器上第一信号的电流方向，使得天线上传输的第一信号的电流方向相同，扩大主瓣的宽度，相当于扩大了半功率波瓣宽度。

本申请的实施例中，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，在这种情况下，反相器上的第一信号的电流方向通常与辐射单元上的电流方向相反，通过在反相器沿第一信号的传输方向的两侧增加扰动装置，进而通过扰动装置改变反相器远场的磁场方向，将反相器上第一信号的电流方向调整为与辐射单元上的电流方向相同，降低了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进而避免了天线的性能变差。

在一种可能的情况下，扰动装置的数量与反相器的数量相同，如图7所示。这样相当于通过多个扰动装置对天线上与其一一对应的各个反相器上第一信号的电流方向进行调整，以使天线上每个反相器上的第一信号的电流方向与辐射单元上的第一信号的电流方向相同。

本申请的实施例中所提供的天线，包括N个辐射单元，N-1个反相器、N-1个扰动装置和馈电单元，通过N-1个扰动装置对天线上与其一一对应的各个反相器上第一信号的电流方向进行调整，以使天线上每个反相器上的第一信号的电流方向与辐射单元上的第一信号的电流方向相同，避免了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进一步地提升了天线的性能。

下面对采用本申请实施例的天线改善天线性能的效果进行说明。

图14为现有技术中一种天线1的尺寸示意图，如图14所示，该天线1包括3个辐射单元、2个反相器和1个馈电单元。其中，天线1中的3个辐射单元和2个反相器具体尺寸如表1所示。3个辐射单元中的各个辐射单元沿第一方向排列，馈电单元与3个辐射单元中的一个辐射单元连接，3个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接一个反相器。

表1

参数	a	b	W<sub>0</sub>	L<sub>1</sub>	L<sub>2</sub>	L<sub>3-1</sub>	L<sub>3-2</sub>	W<sub>1</sub>
									尺寸(mm)	7	105	5	16	14	13	15	1

图15为本申请一个实施例中天线2的尺寸示意图，如图15所示，该天线2包括3个辐射单元、2个反相器、1个扰动装置和1个馈电单元。其中，天线2中的3个辐射单元、2个反相器、1个扰动装置具体尺寸如表2所示。天线2中的3个辐射单元和2个反相器具体尺寸如表1所示。3个辐射单元中的各个辐射单元沿第一方向排列，馈电单元与3个辐射单元中的一个辐射单元连接，3个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接一个反相器，1个扰动装置中的2个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧。

应理解，微带线的宽度越窄，1/2波长的长度越短。为了节省扰动单元的长度，扰动单元的宽度通常比反相器的宽度窄。示例性的，如表2所示，反相器的宽度W₁为1mm，扰动单元的宽度为0.5mm。

表2

参数	a	b	W<sub>0</sub>	L<sub>1</sub>	L<sub>2</sub>	L<sub>3-1</sub>	L<sub>3-2</sub>	W<sub>1</sub>	W<sub>2</sub>
										尺寸(mm)	7	105	5	16	14	13	15	1	0.5

图16为本申请一个实施例中天线3的尺寸示意图，如图16所示，该天线3包括3个辐射单元、2个反相器、2个扰动装置和1个馈电单元。其中，天线3中的3个辐射单元、2个反相器、2个扰动装置具体尺寸如表3所示。天线3中的3个辐射单元和2个反相器具体尺寸如表1所示。3个辐射单元中的各个辐射单元沿第一方向排列，馈电单元与3个辐射单元中的一个辐射单元连接，3个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接一个反相器，2个扰动装置沿第一方向分别设置在2个反相器的两侧。

表3

参数	a	b	W<sub>0</sub>	L<sub>1</sub>	L<sub>2</sub>	L<sub>3-1</sub>	L<sub>3-2</sub>	W<sub>1</sub>	W<sub>2</sub>
										尺寸(mm)	7	105	5	16	14	13	15	1	0.5

可以看出，与图14所示的天线1相比，图15所示的天线2在一个反相器的两侧增加了1个扰动装置，其他器件的位置与尺寸与图14所示的天线1完全相同；图16所示的天线3在2个反相器的两侧分别增加了1个扰动装置，其他器件的位置与尺寸与图14所示的天线1完全相同。

图17为上述天线1、天线2和天线3的方向图，如图17所示，天线2的功率零点与天线1相比，有所改进；天线3的功率零点与天线1、天线2相比，有明显的改进。也即是说，在扰动装置的数量小于反相器的数量的情况下(天线2)，改进后的天线(天线2)的性能与传统的天线(天线1)相比，有提升。在扰动装置的数量等于反相器的数量的情况下(天线3)，改进后的天线(天线2)的性能与传统的天线(天线1)相比，有明显的提升。

从图17可以看出，天线3与天线1相比，功率零点提升了15dB，HPBW提升了5°，且天线在水平面的最大增益不变。

图18为天线1和天线3的磁场分布示意图，其中，天线1的磁场分布示意图可以如图18中的(a)，天线1近场区有两个明显的磁场反相点。天线3的磁场分布示意图可以如图18中的(b)，可以看出，天线3的近场区只剩下一个磁场反相点，且反相点的区域面积较小。

应理解，在天线1的基础上增加扰动装置会导致天线3的高次模谐振偏低，但是由于频偏量较小，因此与天线1相比，天线2的辐射效率和系统效率均有所提升。示例性的，如图19所示，图19为天线1和天线3的效率曲线的示意图。从图19可以看出，与天线1相比，天线3的辐射效率提升了0.1dB，系统效率提升了0.3dB。

通常天线需要在一个频段内都保持良好的性能。示例性的，天线1和天线3均应用在5.2GHz至5.8GHz的频段内。图20为天线1和天线3在5.2GHz、5.5GHz和5.8GHz的方向图。其中，图20中的(a)为天线1和天线3在5.2GHz的方向图，图20中的(b)为天线1和天线3在5.5GHz的方向图，图20中的(c)为天线1和天线3在5.8GHz的方向图。由图20可以看出，在5.2GHz、5.5GHz和5.8GHz，相对于天线1而言，天线3的功率零点更优，副瓣更低，天线增益不变。

可选地，扰动单元的长度为1/2λ，其中λ是指第一信号的波长。

应理解，扰动单元设置的辐射单元和反相器上的反相点之间。其中，扰动单元的起点通常设置在辐射单元上第一信号的电流方向从第一方向转换为第二方向的第一位置。扰动单元的终点通常设置在反相器上第一信号的电流方向从第二方向转换为第一方向的第二位置。

示例性的，如图9所示，辐射单元11存在一个反相点(第一位置)，在该反相点上，辐射单元11上第一信号的电流方向由从左向右转换为从右向左。在反相器21上存在一个反相点(第二位置)，在该反相点，第一信号的电流方向由从右向左转换为从左向右。

本申请的实施例中，扰动单元设置在第一位置与第二位置之间，第一位置为第一信号的电流方向从第一方向转换为第二方向的位置，第二位置为第一信号的电流方向从第二方向转换为第一方向的位置，第二方向与第一方向相反。也即是说，扰动单元设置在天线中初始的电流方向为第二方向的区域，这样使得扰动单元能够有效地改变初始的电流方向为第二方向的区域的电流方向，进而使得这个区域的磁场方向发生变化，进而避免了由于反相器上的反向电流引起天线的方向图上出现栅瓣和功率零点，进一步地提升了天线的性能。

其中，若扰动单元的长度过短，感应电势和电流强度偏低，呈图21中的(a)所示的涡流模式，这样会导致扰动单元外侧的电流不能反向，进而导致天线3的性能相对于天线1无明显改善。若扰动单元的长度过长，扰动单元上会产生高次模，出现电流方向改变的反相点。示例性的，如图21中的(b)所示。这样引起功率零点的偏移，同时扰动单元上有部分信号影响天线的辐射单元区域，导致较大的频偏和主瓣偏移，进而导致天线的最大增益变小。在扰动单元的长度为1/2λ的情况下，扰动单元外侧的电流反向，使得天线3中的反相器的电流方向与辐射单元的电流方向相同，提高天线3的性能。

应理解，在射频领域，所述的扰动单元的长度为1/2λ是指扰动单元的长度近似为1/2λ，实际的长度应根据实际调试结果确定。

示例性的，不同长度的扰动单元对应的天线的方向图如图22所示。其中，扰动单元的长度过长，天线的方向图会产生较大的频偏和主瓣偏移，最大增益变小。扰动单元的长度过短，天线的方向图中的功率零点过小，天线的性能无明显提升。扰动单元的长度为1/2λ，则天线的功率零点向外，天线最大增益不变，天线的性能有明显的提升。

本申请的实施例中，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，扰动单元的长度为1/2λ，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，在这种情况下，扰动单元能够改变扰动单元外侧的电流方向，以使反相器上的第一信号的电流方向反向，变为与辐射单元上的第一信号的电流方向相同，进而提升天线的性能，避免了由于扰动单元的长度过长或者过短引起的问题而无法提升天线性能的情况。

可选地，扰动单元与反相器之间的距离大于预设阈值。

应理解，在PCB加工的过程中，不同器件之间应预留避让距离。上述预设阈值即为反相器与扰动单元之间的避让距离。也即是说，在满足避让距离的前提下，扰动单元和反相器之间的距离越近越好。

在一种可能的情况下，将天线3的扰动单元向外移动0.5mm，如图23中的(a)所示，天线3的方向图如图23中的(b)所示，天线3的方向图并无明显恶化或者好转，也即是说，向远离反相器的方向微调扰动单元，不会对天线的性能产生影响。

在一种可能的情况下，将天线3的扰动单元向左移动2mm，如图24中的(a)所示，天线3的方向图如图24中的(b)所示，天线3移动后的方向图与移动前的方向图之间，仅仅是功率零点发生了微小的变化，其中移动前的方向图的功率零点更浅，移动前的天线3的性能略好。也即是说，可以通过微调扰动单元的两个端点的位置，微调扰动单元对反相器的耦合强度，以使扰动单元对反相器的电流方向的转变程度更加满足用户需求，进而使得天线3的性能更好。

本申请的实施例中，天线包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，N个辐射单元中的各个辐射单元沿天线上传输的信号的传输方向排列，馈电单元与N个辐射单元中与馈电单元之间的距离最近的一个辐射单元连接，N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接N-1个反相器中的一个反相器，扰动装置包括两个扰动单元，两个扰动单元沿第一方向设置在一个反相器的两侧；其中，馈电单元通过N个辐射单元传输第一信号，扰动单元的长度为1/2λ，两个辐射单元之间的反相器用于调整这两个辐射单元之间的第一信号的相位，以使相邻的两个辐射单元上的第一信号的电流方向相同，且扰动单元与反相器之间的距离大于预设阈值，应理解，预设阈值可以是指PCB加工过程中避让距离。在扰动单元与反相器之间的距离大于预设阈值的情况下，能够有效地避免在加工过程中，由于扰动单元与反相器之间的距离过近导致的加工错误。

在一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备包括上述图7至图24任一项所示的实施例中的天线。

本申请实施例对电子设备的类型不做限定。示例性地，电子设备可以为路由器。

在一种可能的情况下，路由器可以如图4所示，包括主板和天线，其中主板和天线之间相互垂直。

在一种可能的情况下，路由器可以如图5所示，包括主板和天线，其中主板和天线之间相互垂直。

在一种可能的情况下，路由器可以如图6所示，包括主板和天线，其中主板和天线之间相互平行。

应理解，主板通常是用于发射第一信号的，天线的馈电单元接收到第一信号之后，通过辐射单元传输第一信号，并向外辐射第一信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。此外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请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。

最后应说明的是：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，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，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 (11)

1.一种天线，其特征在于，包括N个辐射单元、N-1个反相器、扰动装置和馈电单元，所述扰动装置包括两个扰动单元，所述N个辐射单元中的各个辐射单元沿第一方向排列，所述馈电单元与所述N个辐射单元中的一个辐射单元连接，所述N个辐射单元中相邻的两个辐射单元之间连接所述N-1个反相器中的一个反相器，所述两个扰动单元沿所述第一方向设置在所述一个反相器的两侧；其中，所述馈电单元通过所述N个辐射单元传输第一信号，所述一个反相器用于调整所述一个反相器连接的两个辐射单元之间的所述第一信号的相位，以使所述相邻的两个辐射单元上的所述第一信号的电流方向为所述第一方向，所述扰动装置用于将所述反相器上的所述第一信号的电流方向调整为所述第一方向，N为大于或者等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述扰动单元的长度为1/2λ，λ为所述第一信号的波长。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述扰动单元设置在第一位置与第二位置之间，所述第一位置为所述第一信号的电流方向从所述第一方向转换为第二方向的位置，所述第二位置为所述第一信号的电流方向从所述第二方向转换为所述第一方向的位置，所述第二方向与所述第一方向相反。

4.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述扰动单元与所述反相器之间的距离大于预设阈值。

5.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述扰动装置的数量小于或者等于N-1。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述扰动装置的数量为N-1个。

7.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述辐射单元为微带贴片。

8.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述辐射单元为螺旋型金属体。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8中任一项的所述天线。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括路由器。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述路由器还包括主板，所述主板用于向所述天线发送第一信号，所述天线与所述主板垂直，或者，所述天线与所述主板平行。

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