BRPI0608587B1 - Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável - Google Patents

Description

(54) Título: REDE DE FORMAÇÃO DE FEIXE COM FASE DIFERENCIAL CONTINUAMENTE VARIÁVEL (73) Titular: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) LTD.. Endereço: 6 JINBI ROAD, ECONOMIC AND TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT DISTRICT, GUANGZHOU CITY GUANGDONG 510730 CN, CHINA(CN) (72) Inventor: BINLONG BU; FENGZHANG XUE; SHANQIU SUN; GUOQING XIE; SONGDONG FANG

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 02/10/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 02/10/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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REDE DE FORMAÇÃO DE FEIXE COM FASE DIFERENCIAL CONTINUAMENTE VARIÁVEL

Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção

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

2. Descrição da Técnica Relacionada

Antenas de estação base são componentes fundamentais nos sistemas de comunicação móvel, celular, digital. As antenas de estação base podem transmitir sinal sem fio para células localizadas (células de serviço) e inibir interferências sem fio (interferências de cofreqüência) a partir de células de intra-freqüência (células de co-freqüência) distantes das células localizadas. Para realizar essa função, as direções de feixe das antenas de estação base em um padrão vertical são ajustadas adequadamente e, desse modo, seus ângulos direcionais são inclinados adequadamente e no sentido para abaixo com relação à direção horizontal (isto é, inclinação do feixe para baixo) . Em algumas ocasiões de uso complexo das antenas de estação base, a área de cobertura dos sinais e as interferências de co-freqüência variam constantemente. Portanto, os ângulos de inclinação de feixe para baixo (isto é, varredura de feixe) também devem variar constantemente com o tempo e variar continuamente com as posições angulares. Essas antenas são denominadas antenas de estação base de inclinação para baixo, elétricas, de feixe continuamente ajustável.

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A teoria das antenas de estação base de inclinação para baixo, elétricas, de feixe continuamente ajustável é proveniente da teoria de varredura de feixe, conhecida, das antenas de radar de arranjo em fase. Com referência à Figura 1, um diagrama de principio das antenas de radar de arranjo em fase é ilustrado na Patente US 6.611.230, intitulada phased array antenna having phase shifters with laterally spaced phase shift bodies.

Como mostrado na Figura 1, uma antena de radar de arranjo em fase 39 inclui um arranjo de antena de irradiação 31 e uma rede de formação de feixe 37. 0 arranjo de antena de radiação 31 inclui um número de elementos de irradiação 32a, 32b, 32c,. . . , 32n arranjados em intervalos físicos uniformes. A rede de formação de feixe 37 inclui um divisor de potência de n-vias (uma abreviação em estado de transmissão, um seu nome completo sendo rede de combinação e divisão de potência) e um número de comutadores de fase 34a, 34b, 34c...34n com fases continuamente variáveis. Ao corresponder fases de saída dos comutadores de fase 34a, 34b, 34c... 34n são Φ_ο, Φ_ο+Δ, Φ₀+2Δ, ..., Φ₀+(η-1)Δ) isto é, satisfazendo uma relação de fase diferencial, respectivamente, uma migração de ângulo, física Θ (isto é, um ângulo de varredura ou um ângulo de inclinação para baixo) ocorre nos padrões de direção de feixe. A relação entre as variáveis acima é: Δ= (2πά/λ) sin0, em que d é o espaço entre elementos de irradiação adjacentes, λ é o comprimento de onda de trabalho, e Φ_ο é a fase original de um canal de transmissão de cada elemento de irradiação. O valor de Φ_ο dos canais de transmissão dos elementos de irradiação pode ser uniforme ou por intermédio de controle

3/22 de fases nas linhas de transmissão (por exemplo, cabos). Obviamente, o ângulo de inclinação para baixo Θ é relacionado apenas à fase diferencial Δ. Quando a fase diferencial Δ (sendo um valor mais ou um valor menos) é uniforme e continuamente variável, o ângulo de inclinação para baixo Θ também pode ser ajustado continuamente. Um controlador de feixe 38 ê provido para ajustar continuamente as fases diferenciais Δ.

Desse modo, a rede de formação de feixe 3 7 é um componente fundamental da antena de estação base de inclinação para baixo, elétrica, de feixe.

Contudo, os comutadores de fase 34 usados na rede de formação de feixe 37 das antenas de radar de arranjo em fase são geralmente comutadores de fase, digitais, quantificados de elevado custo de fabricação. O controlador de feixe 38, correspondendo aos comutadores de fase 34, também tem uma configuração complexa e alto custo de fabricação. Adicionalmente, os comutadores de fase digital quantificados estão aptos a desvios de direção dos ângulos de inclinação para baixo de feixe e improvável que ajustem continuamente os ângulos de inclinação para baixo. Nas antenas de radar de arranjo em fase, a combinação de milhares dos comutadores de fase e dos elementos de irradiação e algoritmo de correção pode compensar o segundo empecilho apresentado acima. Contudo, para uma antena de estação base tendo apenas vários elementos de irradiação, o desvio de direção dos ângulos de inclinação de feixe para baixo é muito difícil de ser compensado.

Para obter a rede de formação de feixe 37 como mostrado na Figura 1, comutadores de fase de baixo custo,

4/22 capazes de continuamente ajustar a fase, são desejados. Um comutador de fase convencional com fase continuamente ajustável (como mostrado na Figura 2) é revelado na Patente US 2.502.359, expedida em 1950. A Figura 3 ilustra uma vista em seção transversal do comutador de fase mostrado na Figura 2, ao longo da linha 3-3.

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

Portanto, o comprimento total da linha de transmissão no formato-U incluindo as linhas 11, 12, 13, 14 e 15 pode variar continuamente e as fases dos sinais transmitidos entre os interligadores coaxiais 24 também pode variar continuamente, de modo a obter a função de deslocamento de fase.

Uma desvantagem dos comutadores de fase mencionados acima é que: após uso repetido, contato seguro entre as linhas de transmissão fixas 11, 12 e as linhas de transmissão móveis 13, 14, 15 é difícil de ser garantido e, portanto, existe a tendência de ocorrer centelha de alta

5/22 potência devido ao contato instável entre as linhas de transmissão fixas 11, 12 e as linhas de transmissão móveis 13, 14, 15. Adicionalmente, é difícil evitar os produtos de intermodulação passiva devido ao contato inadequado.

Outra desvantagem dos permutadores de fase mencionados acima é que: para satisfazer à característica de impedância das linhas de transmissão colunares 11, 12,

13, 14, 15 a espessura H da câmara de metal 19 é correspondentemente aumentada.

Ainda outra desvantagem dos comutadores de fase mencionados acima é que: quando os comutadores de fase são usados em uma antena de estação base de inclinação para baixo, elétrica, de feixe continuamente variável, alguns comutadores de fase são geralmente arranjados de modo integrativo. Portanto, é muito inconveniente usinar as linhas de transmissão fixas colunares ocas 11, 12 e na produção em molde, a liberação do molde no processamento de molde também é muito difícil.

Um exemplo da terceira desvantagem como apresentado acima é provido em um documento publicado (Crone, G.A.E.; Rispoli, F.; Wolf, H.; Clarricoats, Technology advances in reconfigurable contoured beam reflector antenna in Europe, Proc. of 13-th AIAA International Conference on Communications Satellite Systems, 1990, pp.255-263). A Figura 4 é uma vista plana de um divisor de potência variável de acordo com a Figura 10 conforme revelado no documento acima.

Com referência à Figura 4, sinais de entrada transmitidos por intermédio de uma porta 51 são divididos em duas vias 54b, 54c por intermédio de um braço 54a de um

6/22 divisor de potência de duas vias 54 e, então, passam pelos comutadores de fase no formato de U 55, 56 para conexão com duas portas de entrada 58, 59 de um acoplador direcional de eixo curto de 3dB 57. Quando os comutadores de fase de formato U de simetria bilateral 55, 56 com configurações uniformes se deslocam sincronicamente na mesma direção, um dos comutadores de fase forma uma fase diferencial positiva e o outro forma uma fase diferencial negativa. Portanto, com base na teoria de rede de microondas conhecida, uma razão de distribuição de potência das portas de saída 52, 53 do acoplador direcional de eixo curto 57 varia continuamente, enquanto que a fase de saída correspondente é invariável. É claramente mostrado que dois comutadores de fase de formato U são usados no exemplo ilustrado acima e 54b, 54c, e/ou 58, 59 devem ser formados integralmente, o que inevitavelmente complicará o processo de fabricação.

Além disso, para uma antena de estação base de inclinação para baixo, elétrica, de feixe tendo elementos de irradiação de n-vias, a rede de formação de feixe tendo pelo menos n-1 comutadores de fase deve ajustar continuamente o feixe e formar uma série de fases diferenciais Δ, 2Δ...(η-1)Δ. A utilização de alguns acionadores mecânicos e de alguns comutadores de fase com diferentes tamanhos para diferentes faixas de comutação de fase provavelmente limitará o uso da antena de estação base de inclinação para baixo, elétrica, de feixe, devido à configuração complicada e/ou elevado custo de fabricação. Sumário da Invenção

Um objetivo principal da presente invenção é o de superar os empecilhos mencionados acima das técnicas

7/22 anteriores e, portanto, prover uma rede de formação de feixe, integrativa, com fase diferencial continuamente variável que pode formar saídas de fase diferencial, continuamente variáveis, de múltiplas vias, com o nível de potência dos sinais de saída sendo contínuo (isto é, sem ponderação de amplitude) ou descontínuo (isto é, com ponderação de amplitude) . A rede de formação de feixe de acordo 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 de inclinação para baixo, elétricas, de feixe continuamente ajustável.

Para realizar o objetivo como apresentado acima, é provida 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 de duas vias e alguns comutadores de fase dispostos na câmara de metal. 0 conjunto de divisão de potência inclui um divisor de potência principal e alguns divisores de potência subsidiários. Cada extremidade de saída do divisor de potência principal é conectada eletricamente a uma extremidade de entrada de um dos comutadores de fase. As extremidades de saída de alguns dos comutadores de fase são conectadas eletricamente a uma extremidade combinada de um dos divisores de potência subsidiários. Uma extremidade de saída de cada um dos divisores de potência subsidiários é conectada eletricamente a uma extremidade de entrada de um dos comutadores de fase. A outra extremidade de saída do divisor de potência subsidiária e uma extremidade combinada

8/22 do divisor de potência principal se estendem para fora da câmara de metal. Correspondendo às direções de trabalho dos comutadores de fase, os comutadores de fase são arranjados em dois lados da câmara de metal. Um isolador é disposto entre os comutadores de fase. Um pólo médio é formado no isolador. Um furo de operação é definido na câmara de metal para facilitar a operação do pólo médio.

conjunto de divisão de potência pode incluir ainda um divisor de potência frontal com uma extremidade de saída do mesmo, conectada eletricamente a uma extremidade combinada do divisor de potência principal e a outra sua extremidade de saída e a extremidade combinada se estendendo para fora da câmara de metal.

Alguns prendedores, cada um deles definindo um número de recessos de retenção, são providos em dois lados do isolador para prender as linhas de transmissão móveis dos comutadores de fase desse modo obtendo conexões entre o isolador e os comutadores de fase.

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

Cada comutador de fase inclui uma linha de transmissão móvel e um par de linhas de transmissão fixas atuando como uma extremidade de entrada e como uma extremidade de saída, respectivamente. A linha de transmissão móvel é configurada com um formato U. Cada uma das linhas de transmissão fixas define um canal longitudinal em uma sua extremidade. Dois braços da linha de transmissão móvel são recebidos nos canais das linhas de transmissão fixas. Uma seção transversal de cada braço

9/22 recebido nos canais é configurada com um formato retangular. Uma seção transversal da linha de transmissão fixa onde o canal é definido, é configurada como um quadro retangular com um lado omitido.

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

Uma camada protetora resistente a altas temperaturas e elevada potência é revestida na superfície da linha de transmissão móvel.

A camada protetora é feita de polifluortetraetileno.

Uma protuberância superior e uma protuberância inferior opostas à linha de transmissão móvel e às linhas de transmissão fixas são formadas nas paredes internas, esquerda e direita, da câmara de metal, respectivamente. As protuberâncias se estendem ao longo da câmara de metal em uma direção paralela â direção de transmissão de sinal.

Paredes interiores, superiores e inferiores, da câmara de metal correspondendo à linha de transmissão móvel se projetam para fora das paredes, superior e inferior, da câmara de metal correspondendo às linhas de transmissão fixas.

Em comparação com os modelos convencionais, as vantagens da rede de formação de feixe de acordo com a presente invenção são: ter uma configuração integrativa do divisor de potência e dos divisores de fase obtendo comutação de fase e ponderação de amplitude de potência especial, tendo uma configuração segura e simples e um pequeno volume, sendo facilmente fabricada com baixo custo.

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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, desse modo, podem inibir notavelmente os produtos de intermodulação passiva e centelhas de alta potência. Descrição Resumida dos Desenhos

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

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

A Figura 3 é uma vista em seção transversal do comutador de fase mostrado na Figura 2 ao longo da linha 33.

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

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

A Figura 6 é um diagrama do modo de funcionamento de uma rede de formação de feixe de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

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

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

11/22 uma rede de formação de feixe de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, em que parte de uma sua câmara de metal foi recortada.

A Figura 11 é uma vista em seção transversal de uma rede de formação de feixe de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção, onde parte de uma sua câmara de metal foi recortada.

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

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

Descrição Detalhada da Invenção

Será feita agora referência aos desenhos para descrever modalidades da presente invenção, em detalhe.

Primeira modalidade da presente invenção:

Com referência às Figuras 6 e 7, uma rede de formação de feixe 70 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção é projetada de modo integrativo em uma câmara de metal 108. A rede de formação de feixe 70 inclui geralmente um conjunto divisor de potência, um número de comutadores de fase 81, 82, 83, 84 (quatro comutadores de fase mostrados nas Figuras 6 e 7), um ísolador 111, um pólo médio 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 de potência frontal 71, um divisor de potência principal 72 e dois divisores de potência subsidiários 73, 74.

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No conjunto divisor de potência, o divisor de potência frontal 71 inclui linhas internas 221, 222, 223. As linhas internas 221 atuam como uma extremidade combinada e as linhas internas 222, 223, atuam como extremidades de saída. Sinais a partir da linha interna 221 são divididos e transmitidos por intermédio de dois braços das linhas internas 222, 223. Como sabido, o comprimento e a largura de cada uma das linhas internas 221, 222, 223 determinam uma razão de distribuição de potência necessária e uma característica de combinação de impedância em certa banda.

Similarmente, o divisor de potência principal 72 inclui linhas internas 223, 224, 225. A linha interna 223 atua como uma extremidade combinada e as linhas internas 224, 225 atuam como extremidades de saída. Sinais a partir da linha interna 223 são divididos e transmitidos por intermédio de dois braços da linha interna 224, 225. 0 comprimento e a largura de cada uma das linhas internas 223, 224, 225 determinam uma razão de distribuição de potência necessária e uma característica de combinação de impedância em certa banda.

O divisor de potência subsidiário 73 inclui linhas internas 241, 242, 243. A linha interna 241 atua como uma extremidade combinada e as linhas internas 242, 243 atuam como extremidades de saída. Sinais a partir da linha interna 241 são divididos e transmitidos por intermédio de dois braços das linhas internas 242, 243. O comprimento e a largura de cada uma das linhas internas determinam uma razão de distribuição de potência necessária e uma característica de combinação de impedância em certa banda.

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O divisor de potência subsidiário 74 inclui linhas internas 244, 245, 246. A linha interna 244 atua como uma extremidade combinada e as linhas internas 24 5,

246 atuam como extremidade de saída. Os sinais transmitidos a partir da linha interna 244 são divididos e transmitidos por intermédio de dois braços das linhas internas 245, 246. O comprimento e a largura de cada linha interna 244, 24 5, 246 determinam uma razão de distribuição de potência necessária e uma característica de combinação de impedância em certa banda.

De acordo com as direções de trabalho, os comutadores de fase 81, 82, 83, 84 são arranjados em dois lados da câmara de metal 108.

Com referência particularmente à Figura 5, o comutador de fase 81 inclui uma linha de transmissão móvel 412 e um par de linhas de transmissão fixas 411, 413. As linhas de transmissão fixas 411, 413 têm uma extremidade de entrada formada pela linha interna 224 e uma extremidade de saída formada pela linha interna 241. 0 comutador de fase 81 estabelece uma conexão elétrica entre a linha interna de saída 224 do divisor de potência principal 72 e a linha interna combinada 241 do divisor de potência subsidiário 73, para formar uma conexão de transmissão.

Similarmente, o comutador de fase 82 inclui uma linha de transmissão móvel 412 e um par de linhas de transmissão fixas 411, 413. As linhas de transmissão fixas 411, 413 têm uma extremidade de entrada, e uma extremidade de saída, formadas respectivamente por linhas internas 225, 244. O comutador de fase 82 estabelece uma conexão elétrica entre a linha interna de saída 225 do divisor de potência

14/22 principal 72 e a linha interna combinada 244 do divisor de potência subsidiário 74, desse modo formando uma conexão de transmissão.

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

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

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

Cada uma das linhas de transmissão fixas 411, 413 define um canal longitudinal em uma sua extremidade. Uma seção transversal das linhas de transmissão fixas 411, 413 onde o canal é definido, é configurada como um quadro retangular de um seu lado omitido (isto é, como um formatoU) . A seção transversal da outra parte da linha de transmissão fixa 411, 413 é configurada como um formato circular ou como um formato retangular. Dois braços das linhas de transmissão móveis 412 têm individualmente uma

15/22 seção transversal de formato retangular, sendo recebida nos canais das linhas de transmissão fixas correspondentes 411 e 413. Uma porção média entre os dois braços da linha de transmissão móvel 412 tem uma seção transversal configurada de forma circular ou retangular.

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

Para inibir os produtos de intermodulação passivos do comutador de fase, a linha de transmissão móvel

412 e as linhas de transmissão fixas 411, 413 transmitem sinais em um modo acoplado de capacitor de não contato.

Para limitar as posições da linha de transmissão móvel 412 com relação às linhas de transmissão fixas 411,

413 e obter uma capacidade de alta potência do comutador de fase, uma camada de proteção resistente à alta temperatura e alta potência é revestida em uma superfície da linha de transmissão móvel 412. A camada de proteção é feita de polifluortetraetileno, Portanto, o tamanho externo dos canais no formato de U das linhas de transmissão fixas 411, 413 é determinado adequadamente de acordo com a espessura da camada de proteção e o tamanho das linhas de transmissão móveis 412.

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Com referência às Figuras 5, 7 e 8, as protuberâncias, superior e inferior, 421 opostas à linha de transmissão 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 protuberâncias 421 se estendem ao longo da câmara de metal 108 em uma direção paralela à direção de transmissão de sinal. Em comparação com as câmaras de metal convencionais, as paredes internas com as protuberâncias 421 formadas nas mesmas podem facilitar o isolamento dos acoplamentos de sinal entre as linhas de transmissão fixas paralelas 411, 413. Isto é, sob condição de sinal isolado, igual, a distância entre as linhas de transmissão fixas 411, 413 é reduzida e, assim, o volume da câmara de metal 400 pode ser correspondentemente reduzido sem deteriorar o seu desempenho elétrico.

Com referência às Figuras 5, 7 e 9, as paredes internas, superior e inferior 423 da câmara de metal 108 correspondem à linha de transmissão móvel 412 e se projetam para fora das paredes superior e inferior 422 da câmara de metal 108 correspondendo às linhas de transmissão fixas 411, 413. Portanto, o aumento da impedância característica causada pela diminuição de tamanho em seção transversal da linha de transmissão móvel 412 e súbita mudança da característica de impedância causada pela transição a partir das linhas de transmissão fixas 411, 413 para a linha de transmissão móvel 412 é compensado.

Com referência às Figuras 5, 7, 12 e 13, as linhas de transmissão fixas 411' assim como as linhas de transmissão móveis 412' são configuradas como um formato

17/22 retangular escalonado. Quando as bordas, superior ou inferior, da linha de transmissão móvel 412' não se projetam para fora das bordas direita ou superior dos quadros retangulares das linhas de transmissão fixas 411', um comutador de fase com um desempenho elétrico desejado pode ser obtido e, portanto, a espessura H da câmara de metal 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 de metal 108 formam uma porta de potência combinada 60, uma primeira porta de distribuição 61, uma segunda porta de distribuição 62, uma terceira porta de distribuição 63, uma quarta porta de distribuição 64, e quinta porta de distribuição 65, respectivamente.

A linha interna combinada 221 do divisor de potência frontal 71 é conectada eletricamente à porta de potência combinada 60 por intermédio de um cabo coaxial externo. A primeira, segunda, terceira, quarta, e quinta porta de distribuição 61, 62, 63, 64, 65 também são conectadas eletricamente com linhas internas 251, 242, 222, 246, 252 por intermédio de cabos coaxiais externos, respectivamente.

O isolador 111 é configurado com um formato retangular ou outros formatos. Alguns prendedores 112 com um número de recessos de retenção são formados em dois lados do isolador 111. Os prendedores 112 do isolador 111 respectivamente seguram as linhas de transmissão móveis 412 dos comutadores de fase 81, 82, 83, 84 (com referência à

Figura 5).

O pólo médio 110 se estende para dentro da câmara

18/22 de metal 108 por intermédio de um furo de operação 10 9 definido em um lado da câmara de metal 108 e se conecta com o isolador 111. Preferivelmente, o pólo médio 110 e o isolador 111 são formados integralmente, de modo a facilitar a operação. Com referência â Figura 7, o movimento linear do pólo médio 110 aciona o isolador 111 para deslocamento e, portanto, impele as linhas de transmissão móveis 412 dos comutadores de fase 81, 82, 83, 84 a deslocamento sincrônico. Se o pólo médio 110 se desloca da esquerda para a direita, o pólo médio 110 aciona a linha de transmissão móvel 412 do comutador de fase 81 para aumentar um comprimento predeterminado e formar correspondentemente uma fase diferencial -Δ. Similarmente, o pólo médio 110 também aciona a linha de transmissão móvel 412 do comutador de fase 83 para aumentar um mesmo comprimento e formar uma mesma fase diferencial -Δ. Conseqüentemente, as linhas de transmissão móveis 412 dos comutadores de fase 82, 84 diminuem respectivamente o comprimento e formam uma fase diferencial contrária +Δ.

Desse modo, os sinais transmitidos a partir da porta de potência combinada 60 para a primeira porta de distribuição 61 formam uma fase diferencial -2Δ por intermédio dos comutadores de fase 81, 83.

Os sinais transmitidos a partir da porta de potência combinada 60 para a segunda porta de distribuição formam uma fase diferencial -Δ por intermédio do comutador de fase 81.

Os sinais transmitidos a partir da porta de potência combinada 60 para a terceira porta de distribuição formam fases diferenciais zero.

3^

19/22

Os sinais transmitidos a partir da porta de potência combinada 60 para a quarta porta de distribuição formam uma fase diferencial +Δ por intermédio do comutador de fase 82.

Os sinais transmitidos a partir da porta de potência combinada 60 para a quinta porta de distribuição formam uma fase diferencial +2Δ por intermédio dos comutadores de fase 82, 84.

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

O conjunto de divisão de potência incluindo os divisores de potência 71, 72, 73, 74, como mostrado na Figura 7, também pode ser projetado para formar razões de distribuição de potência, específicas, desejáveis, de modo a obter sinais de saída com nível de potência de amplitude constante 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 a rede de formação de feixe da primeira modalidade, os aperfeiçoamentos da rede de formação de feixe de acordo com a segunda modalidade da presente invenção são que: o

20/22 divisor de potência frontal na primeira modalidade é omitido, a linha interna combinada 221 do divisor de potência principal 72 é conectado eletricamente, diretamente a uma porta combinada de potência 601 por intermédio de um cabo coaxial e, portanto, apenas quatro orifícios de distribuição de potência 61, 62, 64, 65 são formados. Similar às descrições da primeira modalidade, as fases diferenciais -2Δ, -Δ, +Δ, +2Δ a partir da porta de combinação de potência 601 até as portas de distribuição de potência 61, 62, 64, 65, são obtidas respectivamente. Com uma saída de fase diferencial zero de uma porta de distribuição de potência formada em outro divisor de potência frontal 71 (não mostrado na Figura 10, favor consultar a Figura 7) disposta fora da câmara de metal 108, cinco saídas de fase com fases diferenciais -2Δ, -Δ, 0, +Δ, +2Δ são obtidas respectivamente. Em geral, devido â configuração de não-simetria e não-uniforme, o divisor de potência frontal 71 (com referência à Figura 7) formado na câmara de metal 108 da primeira modalidade é limitado em seu volume e o leiaute desejado das linhas internas no mesmo. Além disso, de acordo com a segunda modalidade, o divisor de potência frontal é disposto fora da câmara de metal 108 e, portanto, pode ser arranjado livremente de diversas formas. A rede de formação de feixe de acordo com a segunda modalidade da presente invenção pode ser usada em uma antena de estação base tendo cinco ou dez elementos de irradiação (cada dois elementos de irradiação adjacentes podem ser conectados em paralelo como uma submatriz).

Com referência à Figura 11, uma rede de formação de feixe de acordo com uma terceira modalidade da presente

21/22 invenção é aperfeiçoada a partir das redes de formação de feixe da primeira e segunda modalidade. A rede de formação de feixe da terceira modalidade forma quatro saídas de fase diferenciais. Diferenças entre as redes de formação de feixe de acordo com a segunda e terceira modalidade são que: na rede de formação de feixe da terceira modalidade, o comutador de fase 82 mostrado na segunda modalidade é omitido e, desse modo, uma linha interna de saída reta 225 do divisor de potência principal 72 se conecta eletricamente, diretamente com uma linha interna combinada 244 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 combinação de potência 60 para quatro portas de distribuição de potência 66, 67, 68, 69 são respectivamente -2Δ, -Δ, 0, +Δ. Obviamente, uma saída de fase de quatro vias ainda pode satisfazer à relação de diferença uniforme.

A rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável de acordo com a terceira modalidade da presente invenção pode ser usada em uma antena de estação base tendo quatro ou oito elementos de irradiação (cada dois elementos de irradiação adjacentes são conectados em paralelo como uma submatriz).

Similarmente, a presente invenção também pode ter outras modificações iguais.

A rede de formação de feixe com fase continuamente variável de acordo com as modalidades da presente invenção pode realizar configuração integrativa do divisor de potência e os comutadores de fase, formar saídas de fase diferencial, continuamente ajustáveis, de múltiplas

22/22 vias, e ter menos produtos de intermodulação capacidade de potência superior. Adicionalmente, formação de feixe tem uma configuração confiável i um volume menor e um processo de fabricação mais baixo custo e, assim, pode ser aplicada em uma estação base de inclinação para baixo, elétrica, passiva e a rede de e simples, fácil com antena de de feixe continuamente ajustável em diferentes bandas e ser amplamente utilizando em comunicações móveis celulares.

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Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável caracterizada por compreender uma câmara 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) , o conjunto divisor de potência (71, 72, 73, 74) compreendendo um divisor de potência principal (72) e uma pluralidade de divisores de potência subsidiários (73, 74), cada uma das extremidades de saída do divisor de potência principal (72) sendo eletricamente conectada a uma extremidade de entrada de um dos comutadores de fase (81, 82), as extremidades de saída de alguns dos comutadores de fase (81, 82) sendo eletricamente conectadas a uma extremidade combinada de um divisor de potência subsidiário (73, 74), uma extremidade de saída de cada um dos divisores de potência subsidiários (73, 74) sendo eletricamente conectada a uma extremidade de entrada de um dos comutadores de fase (83, 84) e a outra extremidade 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) , em que os comutadores de fase (81, 82, 83, 84) são arranjados em dois lados da câmara de metal (108) correspondendo às suas direções de trabalho, um isolador (111) é disposto entre os comutadores de fase (81, 82, 83, 84) para conectar os 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 a operação do pólo médio (110).
2. 2. Rede de formação de feixe com fase diferencial

   5Ν

   2/4 continuamente variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conjunto de divisão de potência (71, 72, 73, 74) compreende ainda um divisor de potência frontal (71), uma extremidade de saída do divisor de potência frontal (71) é eletricamente conectada à extremidade combinada do divisor de potência principal (72) , à outra extremidade de saída do divisor de potência frontal (71) e à extremidade combinada eletricamente se projetam para fora da câmara de metal (108).
3. 3. Rede de formação de feixe com fase diferencial

   continuamente variável, 2, caracterizada pelo de acordo com a reivindicação 1 ou fato de que uma pluralidade de prendedores (112) cada um definindo uma pluralidade de recessos de retenção são dispostos em dois lados do

   isolador (111), os prendedores (112) seguram os comutadores de fase (81, 82, 83, 84) desse modo formando conexões entre o isolador (111) e os comutadores de fase (81, 82, 83, 84).
4. 4. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o pólo médio (110) é conectado fisicamente ao isolador (111) com sua extremidade se estendendo para fora da câmara de metal (10 8) por intermédio do furo de operação (109) .
5. 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

   3/4 (412) é configurada com um formato-U, cada uma das linhas de transmissão fixas (411, 413) define um canal longitudinal em uma sua extremidade, dois braços da linha de transmissão móvel (412) são recebidos correspondentemente nos canais das linhas de transmissão fixas (411, 413) , uma seção transversal de cada braço recebido 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. 6. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente 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 modo acoplado de capacitor.
7. 7. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente 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 na superfície da linha de transmissão móvel (412).
8. 8. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a camada de proteção é feita de polifluortetraetileno.
9. 9. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que uma protuberância superior e uma protuberância inferior (421) opostas à linha de transmissão móvel (412) e às linhas de transmissão fixas

   A/A (411, 413) são formadas nas paredes internas, esquerda e direita, da câmara de metal (108), respectivamente, e as protuberâncias (421) se estendem ao longo da câmara de metal (108) em uma direção paralela à direção de

   5 transmissão de sinal.
10. 10. Rede de formação de feixe com fase diferencial continuamente variável, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as paredes internas, superior e inferior, da câmara de metal (108)

    10 correspondendo à linha de transmissão móvel (412) se projetam para fora das paredes, superior e inferior, da câmara de metal (108), correspondendo às linhas de transmissão fixas (411, 413).

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