BRPI0608587A2 - rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável - Google Patents

Abstract

REDE DE FORMAçãO DE FEIXE COM FASE DIFERENCIAL CONTINUAMENTE VARIáVEL. A presente invenção se refere a uma rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável. A rede de formação de feixe inclui uma câmara de metal e um conjunto de divisão de potência e alguns comutadores de fase recebidos na câmara de metal. O conjunto de divisão de potência inclui um divisor de potência principal e um número de divisores de potência subsidiários. De acordo com as direções de trabalho, os comutadores de fase são arranjados em dois lados da câmara de metal. Um isolador é disposto para conectar os comutadores de fase. Um pólo médio é formado no isolador. Um furo de operação é definido na câmara de metal para facilitar operação do pólo médio. A rede de formação de feixe tendo os divisores de potência, e os comutadores de fase, configurados de modo integrativo pode obter comutação de fase e ponderação de amplitude de potência específica assim como ter uma configuração segura e um volume menor para realizar fácil fabricação com baixo custo. Adicionalmente, a linha de transmissão móvel e as linhas de transmissão fixas dos comutadores de fase transmitem sinais em um modo acoplado de capacitor de não-contato e, portanto, podem inibir notavelmente os produtos de intermodulação passiva e as centelhas de alta potência.

Description

REDE DE FORMAÇÃO DE FEIXE COM FASE DIFERENCIALCONTINUAMENTE VARIÁVEL

Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção

A presente invenção se refere geralmente às redesde formação de feixe e, mais especificamente, a uma rede deformação de feixe com fase continuamente variável para usoem antenas de estação base em comunicação móvel celular.

2. Descrição da Técnica Relacionada

Antenas de estação base são componentesfundamentais nos sistemas de comunicação móvel, celular,digital. As antenas de estação base podem transmitir sinalsem fio para células localizadas (células de serviço) einibir interferências sem fio (interferências de co-freqüência) a partir de células de intra-freqüência(células de co-freqüência) distantes das célulaslocalizadas. Para realizar essa função, as direções defeixe das antenas de estação base em um padrão vertical sãoajustadas adequadamente e, desse modo, seus ângulosdirecionais são inclinados adequadamente e no sentido paraabaixo com relação â direção horizontal (isto é, inclinaçãodo feixe para baixo). Em algumas ocasiões de uso complexodas antenas de estação base, a área de cobertura dos sinaise as interferências de co-freqüência variam constantemente.

Portanto, os ângulos de inclinação de feixe para baixo(isto é, varredura de feixe) também devem variarconstantemente com o tempo e variar continuamente com asposições angulares. Essas antenas são denominadas antenasde estação base de inclinação para baixo, elétricas, defeixe continuamente ajustãvel.A teoria das antenas de estação base deinclinação para baixo, elétricas, de feixe continuamenteajustãvel é proveniente da teoria de varredura de feixe,conhecida, das antenas de radar de arranj o em fase. Comreferência à Figura 1, um diagrama de principio das antenasde radar de arranjo em fase é ilustrado na Patente US6.611.230, intitulada "phased array antenna having phaseshifters with laterally spaced phase shift bodies".

Como mostrado na Figura 1, uma antena de radar dearranjo em fase 3 9 inclui um arranjo de antena deirradiação 31 e uma rede de formação de feixe 37. 0 arranjode antena de radiação 31 inclui um número de elementos deirradiação 32a, 32b, 32c,..., 32n arranjados em intervalosfísicos uniformes. A rede de formação de feixe 37 inclui umdivisor de potência de n-vias (uma abreviação em estado detransmissão, um seu nome completo sendo rede de combinaçãoe divisão de potência) e um número de comutadores de fase34a, 34b, 34c...34n com fases continuamente variáveis. Aocorresponder fases de saída dos comutadores de fase 34a,34b, 34c...34n são O0, O0+A, O0+2A, <D0+(n-l)A) istoé, satisfazendo uma relação de fase diferencial,respectivamente, uma migração de ângulo, física 0 (isto é,um ângulo de varredura ou um ângulo de inclinação parabaixo) ocorre nos padrões de direção de feixe. A relaçãoentre as variáveis acima é: A= {2nd/X) sin0, em que d é oespaço entre elementos de irradiação adjacentes, X é ocomprimento de onda de trabalho, e O0 é a fase original deum canal de transmissão de cada elemento de irradiação. Ovalor de O0 dos canais de transmissão dos elementos deirradiação pode ser uniforme ou por intermédio de controlede fases nas linhas de transmissão (por exemplo, cabos).Obviamente, o ângulo de inclinação para baixo 9 érelacionado apenas à fase diferencial A. Quando a fasediferencial A (sendo um valor mais ou um valor menos) éuniforme e continuamente variável, o ângulo de inclinaçãopara baixo 0 também pode ser ajustado continuamente. Umcontrolador de feixe 38 é provido para ajustarcontinuamente as fases diferenciais A.

Desse modo, a rede de formação de feixe 37 é umcomponente fundamental da antena de estação base deinclinação para baixo, elétrica, de feixe.

Contudo, os comutadores de fase 34 usados na redede formação de feixe 37 das antenas de radar de arranjo emfase são geralmente comutadores de fase, digitais,quantificados de elevado custo de fabricação. O controladorde feixe 38, correspondendo aos comutadores de fase 34,também tem uma configuração complexa e alto custo defabricação. Adicionalmente, os comutadores de fase digitalquantificados estão aptos a desvios de direção dos ângulosde inclinação para baixo de feixe e improvável que ajustemcontinuamente os ângulos de inclinação para baixo. Nasantenas de radar de arranjo em fase, a combinação demilhares dos comutadores de fase e dos elementos deirradiação e algoritmo de correção pode compensar o segundoempecilho apresentado acima. Contudo, para uma antena deestação base tendo apenas vários elementos de irradiação, odesvio de direção dos ângulos de inclinação de feixe parabaixo é muito difícil de ser compensado.

Para obter a rede de formação de feixe 37 comomostrado na Figura 1, comutadores de fase de baixo custo,capazes de continuamente ajustar a fase, são desej ados. Umcomutador de fase convencional com fase continuamenteajustãvel (como mostrado na Figura 2) é revelado na PatenteUS 2.502.359, expedida em 1950. A Figura 3 ilustra umavista em seção transversal do comutador de fase mostrado naFigura 2, ao longo da linha 3-3.

Com referência às Figuras 2 e 3, uma linha detransmissão no formato-U inclui linhas 11, 12, 13, 14 e 15.As linhas de metal, 11 e 12, como linhas de transmissãofixas, são dispostas como uma configuração colunar oca, comsuas extremidades esquerdas conectadas a doisinterligadores coaxiais 24 formados em paredes laterais dacâmara de metal 19. As linhas de transmissão móveis demetal 13, 14 e 15 são configuradas como uma configuraçãocolunar sólida, com suas extremidades recebidas emextremidades direitas das linhas de transmissão fixas 11,12. Um acionador mecânico 21, uma articulação 16, eisoladores 17, 18 são arranjados para acionar as linhas detransmissão móveis 13, 14, 15 para deslocamento linear.

Portanto, o comprimento total da linha de transmissão noformato-U incluindo as linhas 11, 12, 13, 14 e 15 podevariar continuamente e as fases dos sinais transmitidosentre os interligadores coaxiais 24 também pode variarcontinuamente, de modo a obter a função de deslocamento defase.

Uma desvantagem dos comutadores de fasemencionados acima é que: após uso repetido, contato seguroentre as linhas de transmissão fixas 11, 12 e as linhas detransmissão móveis 13, 14, 15 é difícil de ser garantido e,portanto, existe a tendência de ocorrer centelha de altapotência devido ao contato instável entre as linhas detransmissão fixas 11, 12 e as linhas de transmissão móveis13, 14, 15. Adicionalmente, é difícil evitar os produtos deintermodulação passiva devido ao contato inadequado.

Outra desvantagem dos permutadores de fasemencionados acima é que: para satisfazer à característicade impedância das linhas de transmissão colunares 11, 12,13, 14, 15 a espessura H da câmara de metal 19 écorrespondentemente aumentada.

Ainda outra desvantagem dos comutadores de fasemencionados acima é que: quando os comutadores de fase sãousados em uma antena de estação base de inclinação parabaixo, elétrica, de feixe continuamente variável, algunscomutadores de fase são geralmente arranjados de modointegrativo. Portanto, é muito inconveniente usinar aslinhas de transmissão fixas colunares ocas 11, 12 e naprodução em molde, a liberação do molde no processamento demolde também é muito difícil.

Um exemplo da terceira desvantagem comoapresentado acima é provido em um documento publicado(Crone, G.A.E.; Rispoli, F.; Wolf, H.; Clarricoats, P.J.B.;"Technology advances in reconfigurable contoured beamreflector antenna in Europe", Proc. of 13-th AIAAInternational Conference on Communications SatelliteSystems, 1990, pp.255-263). A Figura 4 é uma vista plana deum divisor de potência variável de acordo com a Figura 10conforme revelado no documento acima.

Com referência à Figura 4, sinais de entradatransmitidos por intermédio de uma porta 51 são divididosem duas vias 54b, 54c por intermédio de um braço 54a de umdivisor de potência de duas vias 54 e, então, passam peloscomutadores de fase no formato de U 55, 56 para conexão comduas portas de entrada 58, 59 de um acoplador direcional deeixo curto de 3dB 57. Quando os comutadores de fase deformato U de simetria bilateral 55, 56 com configuraçõesuniformes se deslocam sincronicamente na mesma direção, umdos comutadores de fase forma uma fase diferencial positivae o outro forma uma fase diferencial negativa. Portanto,com base na teoria de rede de microondas conhecida, umarazão de distribuição de potência das portas de saida 52,53 do acoplador direcional de eixo curto 57 variacontinuamente, enquanto que a fase de saida correspondenteé invariável. É claramente mostrado que dois comutadores defase de formato U são usados no exemplo ilustrado acima e54b, 54c, e/ou 58, 59 devem ser formados integralmente, oque inevitavelmente complicará o processo de fabricação.

Além disso, para uma antena de estação base deinclinação para baixo, elétrica, de feixe tendo elementosde irradiação de n-vias, a rede de formação de feixe tendopelo menos n-1 comutadores de fase deve ajustarcontinuamente o feixe e formar uma série de fasesdiferenciais A, 2A. . . (n-1) A. A utilização de algunsacionadores mecânicos e de alguns comutadores de fase comdiferentes tamanhos para diferentes faixas de comutação de25 fase provavelmente limitará o uso da antena de estação basede inclinação para baixo, elétrica, de feixe, devido àconfiguração complicada e/ou elevado custo de fabricação.Sumário da Invenção

Um objetivo principal da presente invenção é o de

3 0 superar os empecilhos mencionados acima das técnicasanteriores e, portanto, prover uma rede de formação defeixe, integrativa, com fase diferencial continuamentevariável que pode formar saídas de fase diferencial,continuamente variáveis, de múltiplas vias, com o nível depotência dos sinais de saída sendo contínuo (isto é, semponderação de amplitude) ou descontínuo (isto é, componderação de amplitude) . A rede de formação de feixe deacordo com a presente invenção tem configuração simples,pequeno volume e baixo custo de fabricação e, portanto,pode ser usada diretamente em antenas de estação base deinclinação para baixo, elétricas, de feixe continuamenteajustável.

Para realizar o objetivo como apresentado acima,é provida uma rede de formação de feixe com fasediferencial continuamente variável. A rede de formação defeixe inclui uma câmara de metal e um conjunto de divisãode potência de duas vias e alguns comutadores de fasedispostos na câmara de metal. O conjunto de divisão depotência inclui um divisor de potência principal e algunsdivisores de potência subsidiários. Cada extremidade desaída do divisor de potência principal é conectadaeletricamente a uma extremidade de entrada de um doscomutadores de fase. As extremidades de saída de alguns doscomutadores de fase são conectadas eletricamente a umaextremidade combinada de um dos divisores de potênciasubsidiários. Uma extremidade de saída de cada um dosdivisores de potência subsidiários é conectadaeletricamente a uma extremidade de entrada de um doscomutadores de fase. A outra extremidade de saída dodivisor de potência subsidiária e uma extremidade combinadado divisor de potência principal se estendem para fora dacâmara de metal. Correspondendo às direções de trabalho doscomutadores de fase, os comutadores de fase são arranjadosem dois lados da câmara de metal. Um isolador é dispostoentre os comutadores de fase. Um pólo médio é formado noisolador. Um furo de operação é definido na câmara de metalpara facilitar a operação do pólo médio.

O conjunto de divisão de potência pode incluirainda um divisor de potência frontal com uma extremidade desaída do mesmo, conectada eletricamente a uma extremidadecombinada do divisor de potência principal e a outra suaextremidade de saída e a extremidade combinada seestendendo para fora da câmara de metal.

Alguns prendedores, cada um deles definindo umnúmero de recessos de retenção, são providos em dois ladosdo isolador para prender as linhas de transmissão móveisdos comutadores de fase desse modo obtendo conexões entre oisolador e os comutadores de fase.

O pólo médio é conectado fisicamente com oisolador e se estende para fora a partir de um lado doisolador por intermédio do furo de operação.

Cada comutador de fase inclui uma linha detransmissão móvel e um par de linhas de transmissão fixasatuando como uma extremidade de entrada e como umaextremidade de saída, respectivamente. A linha detransmissão móvel é configurada com um formato U. Cada umadas linhas de transmissão fixas define um canallongitudinal em uma sua extremidade. Dois braços da linhade transmissão móvel são recebidos nos canais das linhas detransmissão fixas. Uma seção transversal de cada braçorecebido nos canais é configurada com um formatoretangular. Uma seção transversal da linha de transmissãofixa onde o canal é definido, é configurada como um quadroretangular com um lado omitido.

A linha de transmissão móvel não contata aslinhas de transmissão fixas de modo a manter os sinais detransmissão em um modo acoplado de capacitor.

Uma camada protetora resistente a altastemperaturas e elevada potência é revestida na superfícieda linha de transmissão móvel.

A camada protetora é feita depolifluortetraetileno.

Uma protuberância superior e uma protuberânciainferior opostas à linha de transmissão móvel e às linhasde transmissão fixas são formadas nas paredes internas,esquerda e direita, da câmara de metal, respectivamente. Asprotuberâncias se estendem ao longo da câmara de metal emuma direção paralela à direção de transmissão de sinal.

Paredes interiores, superiores e inferiores, dacâmara de metal correspondendo à linha de transmissão móvelse projetam para fora das paredes, superior e inferior, dacâmara de metal correspondendo às linhas de transmissãofixas.

Em comparação com os modelos convencionais, asvantagens da rede de formação de feixe de acordo com apresente invenção são: ter uma configuração integrativa dodivisor de potência e dos divisores de fase obtendocomutação de fase e ponderação de amplitude de potênciaespecial, tendo uma configuração segura e simples e umpequeno volume, sendo facilmente fabricada com baixo custo.Adicionalmente, a linha de transmissão móvel e as linhas detransmissão fixas dos comutadores de fase transmitem sinaisem um modo acoplado de capacitor de não contato e, dessemodo, podem inibir notavelmente os produtos deintermodulação passiva e centelhas de alta potência.

Descrição Resumida dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama do modo de funcionamentode uma antena de radar de arranjo em fases, convencional.

A Figura 2 é uma vista plana de um comutador defase no formato de U convencional.

A Figura 3 é uma vista em seção transversal docomutador de fase mostrado na Figura 2 ao longo da linha 3-3.

A Figura 4 é uma vista plana de uma rede decombinação e divisão de potência, convencional.

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de umcomutador de fase no formato U para uma rede de formação defeixe, da presente invenção.

A Figura 6 é um diagrama do modo de funcionamentode uma rede de formação de feixe de acordo com uma primeiramodalidade da presente invenção.

A Figura 7 é uma vista em seção transversal darede de formação de feixe da Figura 6, em que parte dacâmara de metal foi recortada.

A Figura 8 é uma vista em seção transversal,ampliada do comutador de fase ao longo da linha 8-8 naFigura 5.

A Figura 9 é uma vista em seção transversal,ampliada do comutador de fase ao longo de 9-9 na Figura 5.

A Figura 10 é uma vista em seção transversal deuma rede de formação de feixe de acordo com uma segundamodalidade da presente invenção, em que parte de uma suacâmara de metal foi recortada.

A Figura 11 é uma vista em seção transversal deuma rede de formação de feixe de acordo com uma terceiramodalidade da presente invenção, onde parte de uma suacâmara de metal foi recortada.

A Figura 12 é uma vista em seção transversal deum comutador de fase aperfeiçoado para a rede de formaçãode feixe da presente invenção, como mostrado na Figura 8, e

A Figura 13 é uma vista em seção transversal deoutro comutador de fase aperfeiçoado para a rede deformação de feixe da presente invenção conforme mostrado naFigura 8.

Descrição Detalhada da Invenção

Será feita agora referência aos desenhos paradescrever modalidades da presente invenção, em detalhe.Primeira modalidade da presente invenção:Com referência às Figuras 6 e 7, uma rede deformação de feixe 7 0 de acordo com uma primeira modalidadeda presente invenção é projetada de modo integrativo em umacâmara de metal 108. A rede de formação de feixe 70 incluigeralmente um conjunto divisor de potência, um número decomutadores de fase 81, 82, 83, 84 (quatro comutadores defase mostrados nas Figuras 6 e 7), um isolador 111, um pólomédio 110, e um número de portas externas 60, 61, 62, 63,64, 65 (seis portas externas mostradas nas Figuras 6 e 7).O conjunto divisor de potência inclui um divisor depotência frontal 71, um divisor de potência principal 72 edois divisores de potência subsidiários 73, 74.No conjunto divisor de potência, o divisor depotência frontal 71 inclui linhas internas 221, 222, 223.As linhas internas 221 atuam como uma extremidade combinadae as linhas internas 222, 223, atuam como extremidades desaída. Sinais a partir da linha interna 221 são divididos etransmitidos por intermédio de dois braços das linhasinternas 222, 223. Como sabido, o comprimento e a largurade cada uma das linhas internas 221, 222, 223 determinamuma razão de distribuição de potência necessária e umacaracterística de combinação de impedancia em certa banda.

Similarmente, o divisor de potência principal 72inclui linhas internas 223, 224, 225. A linha interna 223atua como uma extremidade combinada e as linhas internas224, 225 atuam como extremidades de saída. Sinais a partirda linha interna 223 são divididos e transmitidos porintermédio de dois braços da linha interna 224, 225. Ocomprimento e a largura de cada uma das linhas internas223, 224, 225 determinam uma razão de distribuição depotência necessária e uma característica de combinação deimpedancia em certa banda.

O divisor de potência subsidiário 73 incluilinhas internas 241, 242, 243. A linha interna 241 atuacomo uma extremidade combinada e as linhas internas 242,24 3 atuam como extremidades de saída. Sinais a partir dalinha interna 241 são divididos e transmitidos porintermédio de dois braços das linhas internas 242, 243. Ocomprimento e a largura de cada uma das linhas internasdeterminam uma razão de distribuição de potência necessáriae uma característica de combinação de impedancia em certabanda.O divisor de potência subsidiário 74 incluilinhas internas 244, 245, 246. A linha interna 244 atuacomo uma extremidade combinada e as linhas internas 245,246 atuam como extremidade de saída. Os sinais transmitidosa partir da linha interna 244 são divididos e transmitidospor intermédio de dois braços das linhas internas 245, 246.O comprimento e a largura de cada linha interna 244, 245,246 determinam uma razão de distribuição de potêncianecessária e uma característica de combinação de impedanciaem certa banda.

De acordo com as direções de trabalho, oscomutadores de fase 81, 82, 83, 84 são arranjados em doislados da câmara de metal 108.

Com referência particularmente à Figura 5, ocomutador de fase 81 inclui uma linha de transmissão móvel412 e um par de linhas de transmissão fixas 411, 413. Aslinhas de transmissão fixas 411, 413 têm uma extremidade deentrada formada pela linha interna 224 e uma extremidade desaída formada pela linha interna 241. 0 comutador de fase81 estabelece uma conexão elétrica entre a linha interna de

saída 224 do divisor de potência principal 72 e a linhainterna combinada 241 do divisor de potência subsidiário73, para formar uma conexão de transmissão.

Similarmente, o comutador de fase 82 inclui umalinha de transmissão móvel 412 e um par de linhas detransmissão fixas 411, 413. As linhas de transmissão fixas411, 413 têm uma extremidade de entrada, e uma extremidadede saída, formadas respectivamente por linhas internas 225,244. O comutador de fase 82 estabelece uma conexão elétricaentre a linha interna de saída 225 do divisor de potênciaprincipal 72 e a linha interna combinada 244 do divisor depotência subsidiário 74, desse modo formando uma conexão detransmissão.

O comutador de fase 83 inclui uma linha detransmissão móvel 412 e um par de linhas de transmissãofixas 411, 413. As linhas de transmissão fixas 411, 413 têmuma extremidade de entrada, e uma extremidade de saída,formadas pelas linhas internas 243, 251. 0 comutador defase 83 forma uma conexão elétrica entre a linha interna desaída 243 do divisor de potência subsidiário 73 e a linhainterna 251 para formar uma conexão de transmissão.

O comutador de fase 84 inclui uma linha detransmissão móvel 412 e um par de linhas de transmissãofixas 411, 413. As linhas de transmissão fixas 411, 413 têmuma extremidade de entrada, e uma extremidade de saída,formadas pelas linhas internas 245, 252. O comutador defase 84 forma uma conexão elétrica entre a linha interna desaída 245 do divisor de potência subsidiário 74 e a linhainterna 252 para formar uma conexão de transmissão.

Os comutadores de fase 81, 82, 83, 84 sãoilustrados na Figura 5.

Cada uma das linhas de transmissão fixas 411, 413define um canal longitudinal em uma sua extremidade. Umaseção transversal das linhas de transmissão fixas 411, 413onde o canal é definido, é configurada como um quadroretangular de um seu lado omitido (isto é, como um formato-U). A seção transversal da outra parte da linha detransmissão fixa 411, 413 é configurada como um formatocircular ou como um formato retangular. Dois braços daslinhas de transmissão móveis 412 têm individualmente umaseção transversal de formato retangular, sendo recebida noscanais das linhas de transmissão fixas correspondentes 411e 413. Uma porção média entre os dois braços da linha detransmissão móvel 412 tem uma seção transversal configuradade forma circular ou retangular.

Para garantir características de impedância daslinhas de transmissão durante o movimento da linha detransmissão móvel 412, igual aos desempenhos das linhas detransmissão colunares na Figura 2, os braços da linha detransmissão móvel 412 estão localizados em quadrosretangulares (definindo os canais no formato-U) das linhasde transmissão fixas 411, 413. Uma borda superior da linhade transmissão móvel 412 não se projeta para fora dasbordas superiores dos quadros retangulares das linhas detransmissão fixas 411, 413.

Para inibir os produtos de intermodulaçãopassivos do comutador de fase, a linha de transmissão móvel412 e as linhas de transmissão fixas 411, 413 transmitemsinais em um modo acoplado de capacitor de não contato.

Para limitar as posições da linha de transmissãomóvel 412 com relação às linhas de transmissão fixas 411,413 e obter uma capacidade de alta potência do comutador defase, uma camada de proteção resistente à alta temperaturae alta potência é revestida em uma superfície da linha detransmissão móvel 412. A camada de proteção é feita depolifluortetraetileno. Portanto, o tamanho externo doscanais no formato de U das linhas de transmissão fixas 411,413 é determinado adequadamente de acordo com a espessurada camada de proteção e o tamanho das linhas de transmissãomóveis 412 .Com referência às Figuras 5, 7 e 8, asprotuberâncias, superior e inferior, 421 opostas à linha detransmissão móvel 412 e às linhas de transmissão fixa 411,413 são formadas nas paredes internas, esquerda e direita,da câmara de metal 108, respectivamente. As protuberâncias421 se estendem ao longo da câmara de metal 108 em umadireção paralela à direção de transmissão de sinal. Emcomparação com as câmaras de metal convencionais, asparedes internas com as protuberâncias 421 formadas nasmesmas podem facilitar o isolamento dos acoplamentos desinal entre as linhas de transmissão fixas paralelas 411,413. Isto é, sob condição de sinal isolado, igual, adistância entre as linhas de transmissão fixas 411, 413 éreduzida e, assim, o volume da câmara de metal 400 pode sercorrespondentemente reduzido sem deteriorar o seudesempenho elétrico.

Com referência às Figuras 5, 7 e 9, as paredesinternas, superior e inferior 4 23 da câmara de metal 108correspondem à linha de transmissão móvel 412 e se projetampara fora das paredes superior e inferior 42 2 da câmara demetal 108 correspondendo às linhas de transmissão fixas411, 413. Portanto, o aumento da impedância característicacausada pela diminuição de tamanho em seção transversal dalinha de transmissão móvel 412 e súbita mudança dacaracterística de impedância causada pela transição apartir das linhas de transmissão fixas 411, 413 para alinha de transmissão móvel 412 é compensado.

Com referência às Figuras 5, 7, 12 e 13, aslinhas de transmissão fixas 411' assim como as linhas detransmissão móveis 412' são configuradas como um formatoretangular escalonado. Quando as bordas, superior ouinferior, da linha de transmissão móvel 412' não seprojetam para fora das bordas direita ou superior dosquadros retangulares das linhas de transmissão fixas 411',um comutador de fase com um desempenho elétrico desejadopode ser obtido e, portanto, a espessura H da câmara demetal 108 é adicionalmente diminuída.

Com referência à Figura 7, as portas externas 60,61, 62, 63, 64, 65 formadas em um lado externo da câmara demetal 108 formam uma porta de potência combinada 60, umaprimeira porta de distribuição 61, uma segunda porta dedistribuição 62, uma terceira porta de distribuição 63, umaquarta porta de distribuição 64, e quinta porta dedistribuição 65, respectivamente.

A linha interna combinada 221 do divisor depotência frontal 71 é conectada eletricamente à porta depotência combinada 60 por intermédio de um cabo coaxialexterno. A primeira, segunda, terceira, quarta, e quintaporta de distribuição 61, 62, 63, 64, 65 também sãoconectadas eletricamente com linhas internas 251, 242, 222,24 6, 252 por intermédio de cabos coaxiais externos,respectivamente.

O isolador 111 é configurado com um formatoretangular ou outros formatos. Alguns prendedores 112 comum número de recessos de retenção são formados em doislados do isolador 111. Os prendedores 112 do isolador 111respectivamente seguram as linhas de transmissão móveis 412dos comutadores de fase 81, 82, 83, 84 (com referência àFigura 5).

O pólo médio 110 se estende para dentro da câmarade metal 108 por intermédio de um furo de operação 10 9definido em um lado da câmara de metal 108 e se conecta como isolador 111. Preferivelmente, o pólo médio 110 e oisolador 111 são formados integralmente, de modo afacilitar a operação. Com referência à Figura 7, omovimento linear do pólo médio 110 aciona o isolador 111para deslocamento e, portanto, impele as linhas detransmissão móveis 412 dos comutadores de fase 81, 82, 83,84 a deslocamento sincrônico. Se o pólo médio 110 sedesloca da esquerda para a direita, o pólo médio 110 acionaa linha de transmissão móvel 412 do comutador de fase 81para aumentar um comprimento predeterminado e formarcorrespondentemente uma fase diferencial -A. Similarmente,o pólo médio 110 também aciona a linha de transmissão móvel412 do comutador de fase 83 para aumentar um mesmocomprimento e formar uma mesma fase diferencial -A.Conseqüentemente, as linhas de transmissão móveis 412 doscomutadores de fase 82, 84 diminuem respectivamente ocomprimento e formam uma fase diferencial contrária +A.

Desse modo, os sinais transmitidos a partir daporta de potência combinada 60 para a primeira porta dedistribuição 61 formam uma fase diferencial -2A porintermédio dos comutadores de fase 81, 83.

Os sinais transmitidos a partir da porta depotência combinada 60 para a segunda porta de distribuição62 formam uma fase diferencial -A por intermédio docomutador de fase 81.

Os sinais transmitidos a partir da porta depotência combinada 60 para a terceira porta de distribuição63 formam fases diferenciais zero.Os sinais transmitidos a partir da porta depotência combinada 60 para a quarta porta de distribuição64 formam uma fase diferencial +A por intermédio docomutador de fase 82.

Os sinais transmitidos a partir da porta depotência combinada 60 para a quinta porta de distribuição65 formam uma fase diferencial +2A por intermédio doscomutadores de fase 82, 84.

Conseqüentemente, as fases diferenciais das cincoportas de distribuição de potência 61, 62, 63, 64, 65 são -2A, -A, 0, +A, +2A, respectivamente. Quando as portas dedistribuição de potência 61, 62, 63, 64, 65 são conectadasrespectivamente a uma antena de estação base tendo cinco oudez elementos de radiação (em que, cada dois elementos deradiação adjacentes são conectados em paralelo como umasubmatriz), com o pólo médio 110 se deslocando, as direçõesde feixe em padrões formam varredura contínua (isto é,inclinação para baixo do feixe).

O conjunto de divisão de potência incluindo osdivisores de potência 71, 72, 73, 74, como mostrado naFigura 7, também pode ser projetado para formar razões dedistribuição de potência, específicas, desejáveis, de modoa obter sinais de saída com nível de potência de amplitudeconstante ou não constante nas portas de distribuição 61,62, 63, 64 e 65.

A segunda modalidade da presente invenção:Com referência à Figura 10, em comparação com arede de formação de feixe da primeira modalidade, osaperfeiçoamentos da rede de formação de feixe de acordo coma segunda modalidade da presente invenção são que: odivisor de potência frontal na primeira modalidade éomi t ido, a 1inha interna combinada 221 do divisor depotência principal 72 é conectado eletricamente,diretamente a uma porta combinada de potência 601 porintermédio de um cabo coaxial e, portanto, apenas quatroorifícios de distribuição de potência 61, 62, 64, 65 sãoformados. Similar às descrições da primeira modalidade, asfases diferenciais -2A, -A, +A, +2A a partir da porta decombinação de potência 601 até as portas de distribuição depotência 61, 62, 64, 65, são obtidas respectivamente. Comuma saída de fase diferencial zero de uma porta dedistribuição de potência formada em outro divisor depotência frontal 71 (não mostrado na Figura 10, favorconsultar a Figura 7) disposta fora da câmara de metal 108,cinco saídas de fase com fases diferenciais -2A, -A, 0,+A, +2A são obtidas respectivamente. Em geral, devido àconfiguração de não-simetria e não-uniforme, o divisor depotência frontal 71 (com referência à Figura 7) formado nacâmara de metal 108 da primeira modalidade é limitado emseu volume e o leiaute desejado das linhas internas no

mesmo. Além disso, de acordo com a segunda modalidade, odivisor de potência frontal é disposto fora da câmara demetal 108 e, portanto, pode ser arranjado livremente dediversas formas. A rede de formação de feixe de acordo coma segunda modalidade da presente invenção pode ser usada emuma antena de estação base tendo cinco ou dez elementos deirradiação (cada dois elementos de irradiação adjacentespodem ser conectados em paralelo como uma submatriz).

Com referência à Figura 11, uma rede de formaçãode feixe de acordo com uma terceira modalidade da presenteinvenção é aperfeiçoada a partir das redes de formação defeixe da primeira e segunda modalidade. A rede de formaçãode feixe da terceira modalidade forma quatro saídas de fasediferenciais. Diferenças entre as redes de formação defeixe de acordo com a segunda e terceira modalidade sãoque: na rede de formação de feixe da terceira modalidade, ocomutador de fase 82 mostrado na segunda modalidade éomitido e, desse modo, uma linha interna de saída reta 225do divisor de potência principal 72 se conectaeletricamente, diretamente com uma linha interna combinada244 de um divisor de potência subsidiário 74. Portanto,devido à configuração dos comutadores de fase 81, 83, 84,saídas de fase diferencial a partir da porta de combinaçãode potência 60 para quatro portas de distribuição depotência 66, 67, 68, 69 são respectivamente -2A, -A, 0,+Á. Obviamente, uma saída de fase de quatro vias ainda podesatisfazer ã relação de diferença uniforme.

A rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável de acordo com a terceira modalidadeda presente invenção pode ser usada em uma antena deestação base tendo quatro ou oito elementos de irradiação(cada dois elementos de irradiação adjacentes sãoconectados em paralelo como uma submatriz).

Similarmente, a presente invenção também pode teroutras modificações iguais.

A rede de formação de feixe com fasecontinuamente variável de acordo com as modalidades dapresente invenção pode realizar configuração integrativa dodivisor de potência e os comutadores de fase, formar saídasde fase diferencial, continuamente ajustáveis, de múltiplasvias, e ter menos produtos de intermodulação passiva ecapacidade de potência superior. Adicionalmente, a rede deformação de feixe tem uma configuração confiável e simples,um volume menor e um processo de fabricação mais fácil combaixo custo e, assim, pode ser aplicada em uma antena deestação base de inclinação para baixo, elétrica, de feixecontinuamente ajustável em diferentes bandas e seramplamente utilizando em comunicações móveis celulares.

Claims (10)

1. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável caracterizada por compreender umacâmara de metal (108) e um conjunto de divisão de potência (71, 72, 73, 74) e uma pluralidade de comutadores de fase(81, 82, 83, 84) recebidos na câmara de metal (108), oconjunto divisor de potência (71, 72, 73, 74) compreendendoum divisor de potência principal (72) e uma pluralidade dedivisores de potência subsidiários (73, 74), cada uma das extremidades de saída do divisor de potência principal (72)sendo eletricamente conectada a uma extremidade de entradade um dos comutadores de fase (81, 82) , as extremidades desaída de alguns dos comutadores de fase (81, 82) sendoeletricamente conectadas a uma extremidade combinada de um divisor de potência subsidiário (73, 74), uma extremidadede saída de cada um dos divisores de potência subsidiários(73, 74) sendo eletricamente conectada a uma extremidade deentrada de um dos comutadores de fase (83, 84) e a outraextremidade de saída do divisor de potência subsidiário e uma extremidade combinada do divisor de potência principal(72) se estendendo para fora da câmara de metal (108) , emque os comutadores de fase (81, 82, 83, 84) são arranjadosem dois lados da câmara de metal (108) correspondendo àssuas direções de trabalho, um isolador (111) é disposto25 entre os comutadores de fase (81, 82, 83, 84) para conectaros comutadores de fase (81, 82, 83, 84), um pólo médio(110) é formado no isolador (111) , um furo de operação(109) é definido na câmara de metal (108) para facilitar aoperação do pólo médio (110).

2. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o conjunto de divisão depotência (71, 72, 73, 74) compreende ainda um divisor depotência frontal (71), uma extremidade de saída do divisor de potência frontal (71) é eletricamente conectada àextremidade combinada do divisor de potência principal(72) , à outra extremidade de saída do divisor de potênciafrontal (71) e à extremidade combinada eletricamente seprojetam para fora da câmara de metal (108).

3. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável, de acordo com a reivindicação 1 ou2, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade deprendedores (112) cada um definindo uma pluralidade derecessos de retenção são dispostos em dois lados do isolador (111), os prendedores (112) seguram os comutadoresde fase (81, 82, 83, 84) desse modo formando conexões entreo isolador (111) e os comutadores de fase (81, 82, 83, 84).

4. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o pólo médio (110) éconectado fisicamente ao isolador (111) com sua extremidadese estendendo para fora da câmara de metal (108) porintermédio do furo de operação (109).

5. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que cada comutador de fase(81, 82, 83, 84) compreende uma linha de transmissão móvel(412) e um par de linhas de transmissão fixas (411, 413)atuando como uma extremidade de saída e uma extremidade de entrada, respectivamente, a linha de transmissão móvel(412) é configurada com um formato-U, cada uma das linhasde transmissão fixas (411, 413) define um canallongitudinal em uma sua extremidade, dois braços da linhade transmissão móvel (412) são recebidos correspondentemente nos canais das linhas de transmissãofixas (411, 413) , uma seção transversal de cada braçorecebido no canal é configurada como um formato retangular,e uma seção transversal da linha de transmissão fixa (411;413) onde o canal é definido; é configurada como um quadro retangular com seu lado omitido.

6. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável, de acordo com a reivindicação 5,caracterizada pelo fato de que a linha de transmissão móvel(412) não contata as linhas de transmissão fixas (411, 413) de modo a manter os sinais de transmissão em um modoacoplado de capacitor.

7. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável, de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo fato de que uma camada de proteção resistente à alta temperatura e alta potência é provida nasuperfície da linha de transmissão móvel (412).

8. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável, de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a camada de proteção é feita de polifluortetraetileno.

9. Rede de formação de feixe com fase diferencialcontinuamente variável, de acordo com a reivindicação 8,caracterizada pelo fato de que uma protuberância superior euma protuberância inferior (421) opostas à linha de transmissão móvel (412) e às linhas de transmissão fixas(411, 413) são formadas nas paredes internas, esquerda edireita, da câmara de metal (108), respectivamente, e asprotuberâncias (421) se estendem ao longo da câmara demetal (108) em uma direção paralela à direção de transmissão de sinal.

10. Rede de formação de feixe com fasediferencial continuamente variável, de acordo com areivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as paredesinternas, superior e inferior, da câmara de metal (108) correspondendo à linha de transmissão móvel (412) seprojetam para fora das paredes, superior e inferior, dacâmara de metal (108), correspondendo às linhas detransmissão fixas (411, 413).