CN109728417B - 天线及其控制方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种天线，包括：本体，具有至少一个接入点；至少一个延伸体；至少一个开关，至少设置在所述本体和所述延伸体之间；其中，所述至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态。本公开还提供了一种天线控制方法以及一种电子设备。

Description

天线及其控制方法和电子设备

技术领域

本公开涉及一种天线及其控制方法和电子设备。

背景技术

无线电装置***可以通过天线进行信息的发送及接收。具体地，可以通过天线对发送的电磁波的属性(诸如波的振幅、频率、相位或脉冲宽度)进行***的调制，来发送及接收无线电波。

现有的天线通常被具化为一种固定的辐射场型，在不同的应用场景下的使用效果相差较大。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种具有多种谐振模态以适应不同的应用场景的天线，包括：本体、至少一个延伸体和至少一个开关，所述本体具有至少一个接入点，所述至少一个开关至少设置在所述本体和所述延伸体之间，其中，所述至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态，因此，可以在不同的应用场景下切换所述天线的谐振模态，使得所述天线适用于当前的应用场景中。

可选地，所述开关包括开关二极管，通过直流偏置电压控制二极管的导通和截止状态。

可选地，所述开关二极管可以包括射频开关二极管，相应地，所述天线还可以包括：隔直电容和直流偏压源，其中，所述隔直电容设置于以下至少一处：射频开关二极管之间、所述本体的接地处或者所述延伸体的接地处，所述直流偏压源用于给至少一个射频开关二极管施加直流偏压，所述隔直电容用于阻隔所述直流偏压源和/或阻隔直流偏压源给对应的所述至少一个射频开关二极管之外的射频开关二极管施加直流偏压。这样可以通过给天线的至少部分射频开关二极管施加直流偏压的方式来改变所述天线的谐振模态，且不会导致射频开关二极管之间相互干扰，也不会因直流偏压源直接接地而烧毁天线或电子设备。

可选地，所述谐振模态包括以下至少一种：倒F型天线对应的1/4 谐振波长的谐振模态、倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态、环形天线对应的谐振模态、偶极子天线对应的谐振模态，因此，至少可以在这几种谐振模态之间进行切换。

可选地，所述至少一个开关包括指定个数的开关组合导通模式，每个组合导通模式对应一种谐振模态，相应地，所述天线还可以包括：检测电路，用于检测所述天线接收的信号强度，以便于通过切换开关组合导通模式使得所述天线处于接收信号最强的谐振模态。这样可以实时扫描天线接收的信号强度，如果发现比当前谐振模态下接收的信号强度更强的谐振模态，则可以自动切换至信号强度更强的谐振模态下，更加智能且效果好。

可选地，所述本体可以包括倒F形导体，并且/或者，所述至少一个延伸体包括多个线形导体，多个线形导体之间分别通过一个射频开关二极管相连。相应地，所述开关组合导通模式可以包括如下三种开关组合导通模式：在第一种开关组合导通模式中，响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的 1/4谐振波长的谐振模态，响应于所有射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态。在第二种开关组合导通模式中，响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，响应于所有射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应环形天线的谐振模态。在第三种开关组合导通模式中，响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F 型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，响应于第一部分射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的3/4 谐振波长的谐振模态，以及，响应于第二部分射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应环形天线的谐振模态，其中，所述第一部分射频开关二极管和所述第二部分射频开关二极管的并集为所有射频开关二极管。由于倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态、倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态和环形天线的谐振模态是经过大量验证具有较好性能的谐振模态，并且，这三种谐振模态对应的辐射场型和盲区相差较大，因此，在这三种谐振模态下进行切换已基本可以满足各种应用场景下对天线的需求，且可以在三种谐振模态下进行切换的设计难度也在可接受范围内。

可选地，所述天线还可以包括隔离电感，该隔离电感可以设置于所述直流偏压源的近天线端。这样可以有效避免因射频信号进入直流电源线路而产生的能量损耗，也可以避免天线阻抗失配。

本公开的另一个方面提供了一种天线控制方法，用于控制如上所述的天线，所述方法可以包括如下操作：在一种操作方式中，通过控制至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态，这样可以根据用户需求进行谐振模态切换。在另一种操作方式中，首先，通过控制至少一个开关导通或断开以获取所述天线在不同谐振模态下接收信号强度，得到接收信号最强的谐振模态，然后，控制所述天线处于接收信号最强的谐振模态，这样可以通过控制至少一个开关导通或断开来切换天线的谐振模态，进而使得天线处于接收信号最强的谐振模态下工作。在另一种操作方式中，所述天线包括指定个数的开关组合导通模式，每个组合导通模式对应一种谐振模态，通过控制所述天线切换开关组合导通模式以使所述天线处于接收信号最强的谐振模态，该方法可以包括：首先，通过切换开关组合导通模式以获取所述天线在不同谐振模态下接收信号强度，得到接收信号最强的谐振模态，然后，控制所述天线处于接收信号最强的谐振模态，由于预先设定了几种开关组合导通模式，每种开关组合导通模式对应一种较优的谐振模态，降低了获取最强的接收信号的难度(如无需重新尝试哪种开关组合方式为谐振模态)，有助于提升天线的切换速度。

可选地，所述开关为射频开关二极管，相应地，所述切换开关组合导通模式可以包括：首先，确定要切换至的第一谐振模态，然后，根据所述第一谐振模态确定对应的开关组合导通模式，接着，通过直流偏压源分别给各射频开关二极管施加直流偏压或不施加直流偏压的方式实现所述对应的开关组合导通模式。

本公开的另一个方面提供了一种电子设备，该电子设备可以包括：如上所述的天线、一个或多个处理器以及计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，可以实现如上所述的方法。

本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

本公开的另一方面提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1A示意性示出了现有技术的倒F型天线的结构示意图；

图1B示意性示出了现有技术的理想半波振子天线的辐射场型和盲区；

图1C示意性示出了现有技术的理想半波振子、倒F型天线和加大接地尺寸的倒F型天线及其辐射场型的示意图；

图2A示意性示出了根据本公开实施例的天线及其控制方法和电子设备的应用场景；

图2B示意性示出了根据本公开实施例适用于天线及其控制方法和电子设备的计算机***架构；

图3A示意性示出了根据本公开实施例的天线的结构图；

图3B示意性示出了根据本公开另一实施例的天线的结构图；

图3C示意性示出了根据本公开另一实施例的天线的结构图；

图3D示意性示出了根据本公开另一实施例的天线的结构图；

图3E示意性示出了根据本公开实施例的天线辐射场型仿真图；

图3F示意性示出了根据本公开实施例的天线水平面2D辐射方向提升对比图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的天线控制方法的流程图；以及

图5示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释 (例如，“具有A、B和C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和 C、和/或具有A、B、C的***等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A 和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

图1A示意性示出了现有技术的倒F型天线的结构示意图。

如图1A所示，普通倒F型天线设计目前是笔记本电脑、手机等移动终端上最常用的天线类型，它是基于半波振子天线为减小尺寸而进行变形设计后得到的，以接地面代替半波振子一个臂，并把振子另一臂弯折靠近接地面进一步减小天线净空。因为弯折后的振子臂更靠近接地面导致对地容抗增加，需要增加接地感性匹配抵消部分容抗，因此形成像字母F倒下来一样的结构而得名。

图1B示意性示出了现有技术的理想半波振子天线的辐射场型和盲区。图1C示意性示出了现有技术的理想半波振子、倒F型天线和加大接地尺寸的倒F型天线及其辐射场型的示意图。

如图1B和图1C所示，在传统无源天线设计中，天线的所有特性在完成设计后都是固定不变的，且具有一定的辐射盲区存在，即使是应用最广泛的经典半波振子天线在辐射场型上也有辐射盲区(NULL)存在。而在移动终端的天线设计中，因为工作频率高，设计和应用环境更为复杂，天线辐射场型会变的更不规则，如图1C所示。在复杂的应用场景以及接地面的影响下，天线的远场辐射场型上会出现更多的辐射盲区或者增益比较低的区域，这些辐射盲区在终端的使用中如果遇到弱信号环境就会导致连接问题。

为了解决上述问题，本公开提供了一种天线及其控制方法和电子设备，该天线包括本体、延伸体和开关，开关至少设置在所述本体和所述延伸体之间，因此，可以通过至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态，以应对复杂的应用场景下对天线性能的需求。

图2A示意性示出了根据本公开实施例的天线及其控制方法和电子设备的应用场景。

如图2A的左图所示，用户处于比较空旷的环境下，信号强度较高，可以流畅的上网、聊天、看视频等。如图2A的中间图所示，用户处于左上侧信号较弱的场景中，如果用户终端的天线在对应的区域(用户的左上侧)为辐射盲区，则信号强度较差，可能需要换一个位置才能获取较好的信号强度。如图2A的右图所示，用户处于右上侧信号较弱的场景中，如果用户终端的天线对应的区域为辐射盲区，则信号强度较差，同样需要换一个位置才能获取较好的信号强度。本公开提供的方案就是为了使得用户在上述各种场景中，不用换位置就可以获得较好的信号强度以提升用户体验度。

图2B示意性示出了根据本公开实施例适用于天线及其控制方法和电子设备的计算机***架构。需要注意的是，图2B所示仅为可以应用本公开实施例的***架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、***、环境或场景。

如图2B所示，根据该实施例的***架构100可以包括终端设备101、 102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、 103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105 交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等(仅为示例)。

终端设备101、102、103可以是无线上网的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机、台式计算机、路由器和虚拟现实设备等等。

服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备101、102、103所浏览的网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如根据用户请求获取或生成的网页、信息、或数据等)反馈给终端设备。

需要说明的是，本公开实施例所提供的天线一般可以设置于终端设备101、102、103中，本公开实施例所提供的天线控制方法一般可以适用于终端设备101、102、103中。应该理解，图2B中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

图3A示意性示出了根据本公开实施例的天线的结构图。

如图3A所示，所述天线可以包括本体、至少一个延伸体和至少一个开关，其中，所述本体具有至少一个接入点，所述至少一个开关至少设置在所述本体和所述延伸体之间，所述至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态。

其中，所述本体可以为印刷电路板上的线形导线、印刷电路板上具有一定几何结构的线型导体(如F型导体、环形导体等)。此外，还可以是简单的棒形导体、具有一定形状的导体(如F形天线、“丰”字型天线、锅型天线等)等。所述延伸体的类型与所述本体的类型相同，如所述本体为印刷电路板上的线形导线时，所述延伸体也是印刷电路板上的导体(可以为线形、面形等)。

所述开关可以为电子类开关，也可以为机械式开关。例如，当所述本体和所述延伸体为印刷电路板上的导体时，所述开关可以为电子类开关，例如二极管等，可以通过直流偏置电压(简称直流偏压，DC Bias Tee) 控制二极管的导通和截止状态，此外，还可以是三极管等，如通过给栅极施加控制信号以控制三极管的打开或断开。又例如，当所述本体和所述延伸体为棒形导体等时，所述开关可以为电子类开关或机械式开关，如继电器、闸刀式开关等等，只要能用于改变本体与延伸体之间，或者延伸体与延伸体之间的导通和断开状态即可，在此不再一一列举。

具体地，所述开关二极管可以包括射频开关二极管，相应地，所述天线还包括：隔直电容和直流偏压源，所述隔直电容设置于以下至少一处：射频开关二极管之间、所述本体的接地处或者所述延伸体的接地处，其中，所述直流偏压源用于给至少一个射频开关二极管施加直流偏压，所述隔直电容用于阻隔所述直流偏压源和/或阻隔直流偏压源给对应的所述至少一个射频开关二极管之外的射频开关二极管施加直流偏压。由于天线接收和发送的信号为高频信号，为了降低电子开关对信号的影响，可以采用射频开关二极管(也叫做微波二极管)。为了控制射频开关二极管的导通和截止状态，可以通过给射频开关二极管施加正向的偏压，但是，施加的偏压不能对天线的信号产生影响，因此，可以通过直流偏压和隔直电容的组合使用，来达到通过偏压控制射频开关二极管导体或截止，且可以通过隔直电容阻隔施加偏压给天线信号带来的影响，或者给不同射频开关二极管之间带来的影响(隔直电容对直流信号为截止状态，对高频信号，如天线信号为导通状态)。需要说明的是，由于通过给射频开关二极管施加直流偏压来控制导通和截止状态，而天线为导体，当天线需要接地时，为避免直流偏压源或天线因短路烧毁，需要在接地点设置隔直电容，该隔直电容对直流信号截止，但是对高频信号是导通的，因此不影响天线接地。

在一个实施例中，所述谐振模态包括以下至少一种：倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态、倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态、环形天线对应的谐振模态、偶极子天线对应的谐振模态。

例如，所述本体包括倒F形导体，并且/或者，所述至少一个延伸体包括多个线形导体，多个线形导体之间分别通过一个射频开关二极管相连。

在一个具体实施例中，通过在天线设计中引入射频开关二极管(针对高性能无线开关应用设计的低阻抗低容抗PIN二极管，如Skyworks SMP1320等)，利用射频开关二极管的导通和截止状态控制本体与延伸体的导通或断开，使天线辐射体(电流路径)的尺寸、空间位置、通断路径等发生变化，在一支天线设计上实现不同类型或不同谐振模态的切换，以实现对天线辐射场型的调整。比如在同一环境下从对称或非对称偶极子天线切换为环形(LOOP)天线形态，辐射场型上会产生很大变化，或者谐振模态从基波调整到3倍频谐振上(谐振波长从 1/4调整到3/4)，在对典型对称振子的辐射场型分析中可知其最大辐射方向会偏移45度左右并出现旁瓣，辐射场型的变化非常剧烈，可实现对辐射场型的有效调整。仿真和实测数据显示，切换天线辐射场型在一定范围上可以有效提升信号强度超过10dB(10倍提升)以上甚至更多。

需要说明的是，通常倒F型天线属于非对称半波振子天线，用接地面代替半波振子的一个臂长，倒F结构是其剩下的一臂，并且通过对倒F结构的调整，比如加匹配电路，折弯变形等再次减少尺寸，所以天线类型可以算包含dipole(偶极子)天线。或者直接以完整半波振子天线做为基础进行变化也是可以的(其中接地面只作为接地面，不参与天线辐射，而且会影响到天线的辐射场型等)。但由于半波振子天线尺寸是倒F型天线的一倍(双臂和单臂的长度对比)，所以在手机或电脑等移动终端设备的内置空间本来就很紧张的情况下，很少使用。但是半波振子的效率、场型覆盖等都优于倒F型天线(倒F型的尺寸压缩会导致牺牲很大部分的天线性能)，在路由器等类似采用外置棒状天线的设备(对天线尺寸小型化要求没有太严格)是可以用的，在这些应用上，本方案的原理也可以通用。

此外，缝隙天线(slot antenna)上也可以应用本公开提供的技术方案，例如，通过不同位置的开关的导通或截止状态，来改变缝隙长短，这样就可以改变天线的谐振模态。具体地，首先可以实现谐振频率的调谐(对缝隙长度进行小幅调整，更容易实现)，要实现场型的调整，比如在倒F型上1/4波长到3/4的变换，可以通过调整缝隙的尺寸来实现，如将缝隙的尺寸变为原来的三倍。

在另一种实施方式中，所述至少一个开关包括指定个数的开关组合导通模式，每个开关组合导通模式对应一种谐振模态下各开关的导通或断开的状态。由于天线需要工作在谐振模态下，并非任何形状的导体都能满足谐振模态，因此，可以预先选取数种谐振模态，为每种谐振模态设置对应的开关组合导通模式，这样就可以便于在多种谐振模态之间进行切换。

图3B示意性示出了根据本公开另一实施例的天线的结构图。

如图3B所示，所述本体为倒F型导体，通过射频开关二极管与延伸体相连，至少一个延伸体与倒F型导体导通时，使得倒F型天线从 1/4谐振波长的谐振模态切换至3/4谐振波长的谐振模态。

具体地，响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，响应于所有射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态。这样可以通过控制所有射频开关二极管的导通或截止状态以便捷地切换天线的谐振模态。需要说明的是，图3B 中只示例出一个射频开关二极管，但是，延伸体可以拆分为多个子延伸体，多个子延伸体之间可以通过射频开关二极管相连。

图3C示意性示出了根据本公开另一实施例的天线的结构图。

如图3C所示，所述本体为倒F型导体，通过射频开关二极管与延伸体相连，延伸体与倒F型导体导通、且延伸体接地时，使得天线的类型从倒F型天线的谐振模态切换至环形天线的谐振模态。

具体地，响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，以及，响应于所有射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应环形天线的谐振模态。这样可以通过控制所有射频开关二极管的导通或截止状态以便捷地切换天线的类型，这样调整的辐射场型的幅度更大。

图3D示意性示出了根据本公开另一实施例的天线的结构图。

所述本体可以为倒F型导体，通过射频开关二极管与延伸体相连，多个延伸体之间通过射频开关二极管相连，通过控制多个射频开关二极管的导通或截止状态，使得天线的类型可以在倒F型天线的1/4谐振波长的谐振模态、倒F型天线的3/4谐振波长的谐振模态和环形天线的谐振模态之间进行切换。

具体地，响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，响应于第一部分射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态，以及，响应于第二部分射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应环形天线的谐振模态，其中，所述第一部分射频开关二极管和所述第二部分射频开关二极管的并集为所有射频开关二极管。这样可以通过控制射频开关二极管的导通或截止状态以切换三种天线谐振模态。

在一个具体实施例中，如图3D所示，所述本体为倒F型导体B0，所述至少一个延伸体包括第一线形导体B1、第二线形导体B2、第三线形导体B3、第四线形导体B4、第五线形导体B5和第六线形导体B6，所述至少一个开关包括正向接入的第一射频开关二极管D1、第二射频开关二极管D2、第三射频开关二极管D3、第四射频开关二极管D4、第五射频开关二极管D5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5。为了避免直流偏压源对天线的信号造成影响，所述天线还可以包括隔离电感，该隔离电感可以设置于所述直流偏压源与所述天线之间，例如，直流电压接入到天线前通过47nH(或其它值)的电感进行隔离，隔离电感要在最靠近天线的位置，否则射频信号会进入直流偏压源线路产生能量损耗，也可能使天线阻抗失配。

其中，所述第一射频开关二极管D1、所述第二射频开关二极管D2、所述第三射频开关二极管D3、所述第四射频开关二极管D4和所述第五射频开关二极管D5的正极分别与直流偏压源相连，所述倒F形导体B0 的顶端经由所述第一电容C1接地，所述倒F形导体B0的中间端为接入点且与第一直流偏压源DC1相连，所述倒F形导体B0的尾端分别与第二电容C2的一端和第一射频开关二极管D1的正极相连，所述第二电容C2的另一端与所述第一线形导体B1的一端相连，所述第一线形导体B1的另一端与第二射频开关二极管D2的正极相连，所述第二射频开关二极管D2的负极与所述第二线形导体B2的一端相连，所述第二线形导体B2的另一端与所述第三射频开关二极管D3的负极相连，所述第三射频开关二极管D3的正极与所述第三线形导体B3的一端相连，所述第三线形导体B3的另一端与所述第三电容C3的一端相连，所述第三电容C3的另一端与第一射频开关二极管D1的负极相连，所述第一射频开关二极管D1的负极与所述第四线形导体B4的一端相连，所述第四线形导体B4的另一端与所述第四电容C4的一端相连，所述第四电容C4的另一端与所述第五线形导体B5的一端相连，所述第五线形导体 B5的另一端与所述第四射频开关二极管D4的正极相连，所述第四射频开关二极管D4的负极与所述第六线形导体B6的一端相连，所述第六线形导体B6的另一端经由所述第五电容C5接地。所述第一线形导体 B1还经由第一隔离电感L1与直流偏压源DC2相连，所述第三线形导体B3还经由第二隔离电感L2与直流偏压源DC2相连，所述第五线形导体B5还经由第三隔离电感L3与直流偏压源DC3相连。

DC1，DC2，DC3可以分别连接控制芯片的三个管脚，通过控制芯片控制各管脚是否提供直流偏压。需要说明的是，上述用于提供直流偏压源的控制芯片可以是单独为天线配置的控制芯片，还可以是无线模组提供的直流偏压源，也可以是电子设备的某个芯片给天线提供的直流偏压源，在此不做限定。

在本实施例中，图3D所示的天线具备多种谐振模态从而具备多个辐射场型，在遇到盲区时可以通过切换天线状态来改变辐射场型，使辐射场型上的盲区切换到其它方向，从而提升天线***在一定方向上的发射和接收性能，并通过与***端配合实时进行调整，保证无线连接的性能。通过调整直流偏压来实现对每组射频开关二极管不同的导通和截止状态的控制，使天线辐射体具有多种形态，每种形态设计对应不同的谐振模态。选择辐射场型变化较大的谐振模态，如1/4波长谐振倒F型天线(对应图3D中至少D1和D2处于截止状态)和3/4波长谐振倒F型天线(对应图3D中D1和D4处于截止状态，D2和D3处于导通状态)，天线的最强辐射方向会具有明显的偏移调整，可以具有不同的辐射场型覆盖。因此在遇到某个辐射盲区的状态下，切换天线谐振模态调整辐射场型可以有效的避开该辐射盲区。如果当前应用场景下，1/4波长谐振倒F型天线和3/4波长谐振倒F型天线都工作在辐射盲区时，还可以尝试切换至环形天线(对应图3D中D1和D4处于导通状态，D2和D3 处于截止状态)的谐振模态。

图3E示意性示出了根据本公开实施例的天线辐射场型仿真图。

如图3E所示，左边图是1/4波长(λ)倒F型天线，从远场场型图可以看到由于受到接地面的影响，其最大辐射方向在垂直面30°和150°方向。中间图通过DC Bias T控制D1和D4处于截止状态，控制D2和 D3处于导通状态，天线谐振模态变为3/4λ倒F型天线，在基本对称振子的分析中可知，3/4λ的谐振模态下，辐射场型会出现旁瓣且最大辐射方向偏移45°，在仿真结果中也显示3/4λ的谐振模态下，最大辐射方向出现在垂直平面90°方向上，与左图相比实现明显的辐射场型调整效果。右图中D1和D4处于导通状态，控制D2和D3处于截止状态，天线谐振模态变为环形天线的谐振模态，环形天线和倒F型天线分别是基于磁偶极子和电偶极子两种不同类型的谐振原理，所以天线的辐射场型变化更为明显，右图和左图相比，最大辐射方向从水平面的0°和180°调整到 90°和270°，水平面上的辐射方向几乎是互补的。

图3F示意性示出了根据本公开实施例的天线水平面2D辐射方向提升对比图。

如图3F所示，通过调整天线谐振模态，与单一谐振模态天线相比，在某些辐射盲区上的辐射性能的提升分别可达到5dB、6dB、10dB和 15dB，也就是说，在某些辐射盲区上的辐射性能的提升超过了10dB，调节效果非常明显，有效减少了辐射盲区。

在另一实施例中，所述天线还包括：检测电路，用于检测所述天线接收的信号强度，以便于通过切换开关组合导通模式使得所述天线处于接收信号最强的谐振模态。具体地，可以配合无线模组端对接收信号强度(RSSI)等信息的分析和判断来控制天线谐振模态，使整个天线***实时在不同模式下进行扫描，根据RSSI等信息来自动选择接收性能最优的谐振模态，这样可以实现有自适应能力的智能天线***。其中，可以将RSSI信息发送给网卡，由网卡确定采用哪种谐振模态，例如，一段扫描时间内，接收信号强度的场强最强的信号，或者，当信号强度不满足网卡需求时，开始进行信号扫描，找到的第一个信号强度满足网卡需求的信号，此外，除了上述场强最强的信号外，还可以是能量最强的信息。

本公开提供的天线具有以下优势，首先，在单天线上设计出几组不同辐射场型，通过信号控制可以实现自动调整并保持最优性能的自适应智能天线***设计，以应对复杂的工作环境，其次，通过射频开关二极管实现天线的谐振模态切换，容易实现控制，且损耗低，此外，天线设计灵活，可根据用户需求自由选择可调的天线类型和状态数量，对***应用限制少，另外，天线结构简单，性能良好，易于在笔记本电脑、手机等移动通信终端上实现和应用。

相应地，本公开还提供了针对上述天线的控制方法。

图4示意性示出了根据本公开实施例的天线控制方法的流程图。

如图4所示，该天线控制方法用于控制如上所述的天线，所述方法可以包括如下操作。

通过控制至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态。

例如，该天线为手机的天线，手机中安装有控制开关导通或断开的相关应用，可以在应用中控制某个开关导通或断开，以改变所述天线的谐振模态。又例如，该天线为路由器的外置天线，可以通过手动打开或断开机械开关的方式改变所述天线的谐振模态。

在一种实施方式中，所述通过控制至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态可以包括如下操作。

首先，通过控制至少一个开关导通或断开以获取所述天线在不同谐振模态下接收信号强度，得到接收信号最强的谐振模态。

然后，控制所述天线处于接收信号最强的谐振模态。

在另一种实施方式中，所述天线包括指定个数的开关组合导通模式，每个组合导通模式对应一种谐振模态，通过控制所述天线切换开关组合导通模式以使所述天线处于接收信号最强的谐振模态，所述通过控制至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态可以包括如下操作。

在操作S401，通过切换开关组合导通模式以获取所述天线在不同谐振模态下接收信号强度，得到接收信号最强的谐振模态。

在操作S402，控制所述天线处于接收信号最强的谐振模态。

在一个具体实施例中，所述开关为射频开关二极管，相应地，所述切换开关组合导通模式可以包括如下操作。

首先，确定要切换至的第一谐振模态。

例如，用户希望切换至的谐振模态，或者在进行接收信号强度扫描过程中，确定要扫描的下一个谐振模态。

然后，根据所述第一谐振模态确定对应的开关组合导通模式。

例如，如果确定所述第一谐振模态为环形天线对应的谐振模态，则参照图3D所示，环形天线对应的开关组合导通模式为：D1、D4导通，D2、D3截止。

接着，通过直流偏压源分别给各射频开关二极管施加直流偏压或不施加直流偏压的方式实现所述对应的开关组合导通模式。

参照图3D所示，为了实现D1、D4导通，D2、D3截止，则需要 DC1和DC2施加直流偏压，DC2不施加直流偏压。DC1、DC2和DC3 可以由天线控制芯片或电子设备的控制芯片的管脚提供直流偏压，在此不做限定。

需要说明的是，上述方法中的每个操作可以以软件功能模块的方式实现，例如，每个操作对应一个功能模块，任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。例如，上述功能模块中至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，上述功能模块中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

图5示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的框图。图5示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，所述电子设备500包括：如上所述的天线530，一个或多个处理器510和计算机可读存储介质520。该计算机可读存储介质520用于存储一个或多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现：如上所述的方法，并且/或者，对所述天线530接收的信号进行处理，并且/或者，利用所述天线530发送处理后的信号。例如，所述处理器510对所述天线530接收到的信号进行数据处理，以便于展示处理后的数据，又例如，所述处理器510将数据转换为射频信号发送给所述天线530，使得所述天线530进行信号发射，当然，以上举例仅为便于理解本公开的方案，不能理解为对本方案的限定。

具体地，处理器510例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器510还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器510 可以是用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

计算机可读存储介质520，例如可以是非易失性的计算机可读存储介质，具体示例包括但不限于：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM) 或闪存等等。

计算机可读存储介质520可以包括程序521，该程序521可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器510执行时使得处理器510 执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

程序521可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，程序521中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括程序模块521A、程序模块521B……。应当注意，程序模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器510执行时，使得处理器510可以执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

根据本公开的实施例，处理器510可以与计算机可读存储介质520 进行交互，来执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/***中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/***中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法，并且/或者，对所述天线接收的信号进行处理，并且/或者，利用所述天线发送处理后的信号。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。

也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (8)

1.一种天线，包括：

本体，具有至少一个接入点；

至少一个延伸体；

至少一个开关，至少设置在所述本体和所述延伸体之间；

其中，所述至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态，所述谐振模态包括以下至少一种：倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态、倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态、环形天线对应的谐振模态、偶极子天线对应的谐振模态；

所述天线还包括：

检测电路，用于检测所述天线接收的信号强度，以便于通过切换开关组合导通模式使得所述天线处于接收信号最强的谐振模态。

2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述开关包括开关二极管，通过直流偏置电压控制二极管的导通和截止状态。

3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述开关二极管包括射频开关二极管；

所述天线还包括：隔直电容和直流偏压源，其中，所述隔直电容设置于以下至少一处：射频开关二极管之间、所述本体的接地处或者所述延伸体的接地处；

所述直流偏压源用于给至少一个射频开关二极管施加直流偏压，所述隔直电容用于阻隔所述直流偏压源和/或阻隔直流偏压源给对应的所述至少一个射频开关二极管之外的射频开关二极管施加直流偏压。

4.根据权利要求1所述的天线，其中：

所述本体包括倒F形导体；并且/或者

所述至少一个延伸体包括多个线形导体，多个线形导体之间分别通过一个射频开关二极管相连；

所述开关组合导通模式包括：

第一开关组合导通模式，其中：

响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，

响应于所有射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态；

第二开关组合导通模式，其中：

响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，以及

响应于所有射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应环形天线的谐振模态；

第三开关组合导通模式，其中：响应于所有射频开关二极管处于截止状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态，

响应于第一部分射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态，以及

响应于第二部分射频开关二极管处于导通状态，所述天线的谐振模态对应环形天线的谐振模态，其中，所述第一部分射频开关二极管和所述第二部分射频开关二极管的并集为所有射频开关二极管。

5.根据权利要求3所述的天线，还包括：

隔离电感，设置于所述直流偏压源与天线之间。

6.一种天线控制方法，用于控制如权利要求1～5任一项所述的天线，所述方法包括：

通过控制至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态，所述谐振模态包括以下至少一种：倒F型天线对应的1/4谐振波长的谐振模态、倒F型天线对应的3/4谐振波长的谐振模态、环形天线对应的谐振模态、偶极子天线对应的谐振模态；

所述方法还包括：

检测所述天线接收的信号强度，以便于通过切换开关组合导通模式使得所述天线处于接收信号最强的谐振模态。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述开关为射频开关二极管，所述通过控制至少一个开关导通或断开以改变所述天线的谐振模态包括：

通过控制至少一个开关导通或断开以获取所述天线在不同谐振模态下接收信号强度，得到接收信号最强的谐振模态，

控制所述天线处于接收信号最强的谐振模态；

或者

所述天线包括指定个数的开关组合导通模式，每个开关组合导通模式对应一种谐振模态，通过控制所述天线切换开关组合导通模式以使所述天线处于接收信号最强的谐振模态，包括：

通过切换开关组合导通模式以获取所述天线在不同谐振模态下接收信号强度，得到接收信号最强的谐振模态，

控制所述天线处于接收信号最强的谐振模态；

其中，所述切换开关组合导通模式包括：

确定要切换至的第一谐振模态；

根据所述第一谐振模态确定对应的开关组合导通模式；以及

通过直流偏压源分别给各射频开关二极管施加直流偏压或不施加直流偏压的方式实现所述对应的开关组合导通模式。

8.一种电子设备，包括：

如权利要求1～5任一项所述的天线；

一个或多个处理器；

计算机可读存储介质，用于存储一个或多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现如权利要求6或7所述的方法。

Images