CN101252214A - 复合移相器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合移相器，包括移动馈片和固定馈件，移动馈片耦合流经固定馈件的移动通信天线信号，且移动馈片相对于固定馈件位移可改变该信号的相位，其中，有两组移动馈片分别于固定馈件的两侧与固定馈件配合形成两个移相器，两个移相器之间通过两组移动馈片的联动同步移相。本发明通过有机组合两个独立的移相器成为复合移相器，缩小了多个移相器的总体体积，当其应用在移动通信天线中时，组合尺寸得以最小化，相应地，在天线上所占用的空间也最小，此外，此举还可节省材料继而节省造价，并且保证对无源互调产物的抵制。

Description

复合移相器

【技术领域】

本发明涉及移动通信天线的信号处理领域，尤其涉及一种复合移相器。

【技术背景】

随着移动通信工程在城镇区域的大量建设，使得楼顶、海滩、公园、古迹等人口密集区域纷纷竖立了众多的基站和天线，造成对城镇环境的污染。与此同时，人们的健康、环保意识不断提高，再加上对电磁领域认识不足，对基站等通信设施所带来的辐射、环境污染等问题产生忧虑，很容易误认为基站设施越大，辐射越大。而基站设施尺寸增大和重量增加也会提高对铁塔和安装抱杆的强度要求。这些因素造成在实际建站中，选址难度和建站难度随着基站设施体积的增加而增大。

鉴于上述情况，运营商、设备商出于美化环境、减少选址难度和建站阻力、节省成本等角度出发，期望基站设备和基站天线在不牺牲技术指标的前提下，尺寸越小越好。

在移动通信网络优化中需要不断调整天线的俯仰角，目前实现天线俯仰角的方法主要有两种：机械下倾和电下倾，相比而言，电下倾天线在性能上远远优于机械下倾天线。电调天线是电下顷天线中的一种，由于其电下顷角连续可调，且可实现远程驱动，大幅度降低了天线下倾角调节的运营维护成本，提高了工作效率，因此越来越受客户青睐。但电调天线相比于非电调天线而言，由于增加了移相器及相关驱动结构，在布局上必然需要更大的空间放置。早期的电调天线一般只需要两个移相器，还可通过合理的布局在原有设计空间中释放出移相器及相关驱动结构所需的空间，但随着网络优化需要和技术发展，出现了许多高端技术的电调天线，这些天线需求的移相器数目已增加到四个、六个、八个甚至更多，如双频电调基站天线至少需要四个移相器，三频电调基站天线至少需要六个移相器，八列电调智能天线至少需要八个移相器等等，这些天线的尺寸会随着移相器的增多而越来越大，如何实现这些电调天线尺寸的不增大或最小限度的增大，以便迎合天线小型化的潮流，成为一大技术难题。

在已有的多移相器电调天线中，移相器布局和组合主要有图1和图2所示两种，图1所示布局的缺点是，在A方向只有摆放一个移相器P1的空间，所有移相器P1，P2，P3，P4只能沿着B方向依次放置，只能保证一个移相器P1在天线阵列的相位中心，使用这个在相位中心移相器P1的电路所需总电缆长度最短，材料成本最低，损耗最小，天线增益最大，其余移相器P2，P3，P4只能偏离相位中心，设偏离相位中心的长度为L(最短的L一般都大于振子间距d)，则为保证与移相器连接的所有振子等幅同相馈电，又要保证所有电缆长度够长，则所有移相器出口电缆都必须在原有基础上加长L，导致移相器有N个出口，则就有N*L电缆长度的增加，既浪费材料成本，又增加损耗，导致天线性能指标下降，且随着移相器增多，材料成本的增加速度和天线性能指标的下降速度越快。图2所示布局优于图1所示布局，其天线的相位中心可以同时放置两个移相器Ps，减缓了材料成本的增加速度和天线性能指标的下降速度，缺点是天线的厚度增加，体积增大。

可见，天线的尺寸很大程度上受移相器的设计形式所影响，对移相器结构进行改进或者对其进行合理布局将有利于天线的小型化。

【发明内容】

为此，本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种复合移相器，使移相器高度集成，且在整体上趋于小型化，进而使移动通信天线尺寸得以缩小。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的复合移相器，包括移动馈片和固定馈件，移动馈片耦合流经固定馈件的移动通信天线信号，且移动馈片相对于固定馈件移动可改变该信号的相位，其中，有两组移动馈片分别于固定馈件的两侧与固定馈件配合形成两个移相器，两个移相器之间通过两组移动馈片的联动而移相。

具体的，所述固定馈件具有由一固定馈片分隔而成的上、下两凹槽，固定馈片上设有滑槽，贯穿该滑槽设置有刚性连接结构，两组移动馈片分别置于固定馈件的上、下凹槽内并与刚性连接结构的两端相固定以便联动而同步移相。

所述刚性连接结构为一连接两组移动馈片的绝缘件。

所述滑槽沿固定馈件的纵长方向狭长设置。在所述滑槽的狭长方向上，所述移动馈片长度相当于所述固定馈片长度的1/2至4/5。

较佳地，至少一组移动馈片或所述刚性连接结构与一操纵装置相连接，通过该操纵装置同步移动两组移动馈片进行移相。

所述的两个移相器为微带线结构或带状线结构。

所述固定馈件的两个凹槽均设有相配合的金属盖板，以此形成带状线结构。如此，在所述两个凹槽内，均在固定馈片上设有用于调谐谐振频率的至少一个金属件。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：通过有机组合两个独立的移相器成为复合移相器，缩小了多个移相器的总体体积，当其应用在移动通信天线中时，组合尺寸得以最小化，相应地，在天线上所占用的空间也最小，此外，此举还可节省材料继而节省造价，并且保证对无源互调产物的抵制。

【附图说明】

图1和图2为现有技术中具有多个移相器的电调天线的两种不同的移相器布局和组合方式示意图；

图3为本发明的复合移相器为微带线结构时的结构示意图；

图4为本发明的复合移相器为带状线结构时的结构示意图；

图5为本发明的复合移相器应用于多频电调基站天线的布局和组合方式示意图；

图6为本发明的复合移相器应用于八列电调智能天线的布局和组合方式示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

本发明的复合移相器是由两个具有独立功能的移相器有机组合而成的。图3具体示出了上、下两组移动馈片101，102和置于两组移动馈片101，102之间的固定馈件(100，104)，均采用导电性能较佳的金属材料如铜、铝等制成，以便实现导电作用。

每组移动馈片101，102均为平板状薄片，宜采用长方形状(也可采用包括圆形在内的其它几何形状)，这样方便在其纵长方向上传输信号。

固定馈件(100，104)包括一固定馈片104和一个长方形框边件100，框边件100四周各有一竖立的壁面，固定馈片104与移动馈片101，102均采用导电性能较佳的金属材料制成，以保证一致的导电性能，其固定于框边件100的矩形内壁面中将框边件100一分为二，使固定馈件(100，104)形成如图3所示的上、下两个凹槽，其中下方的凹槽在图3中由于视角的关系未能示出，但不影响本领域内普通技术人员对该技术特征的理解。

沿固定馈片104的纵长方向上，设有贯通固定馈片104的狭长滑槽105，该滑槽105大概置于中部位置，狭窄而纵长。滑槽105内贯通图3所示的上下方向的部件为一刚性连接结构103，可为一塑料薄片，为绝缘件。该刚性连接结构103两端分别通过如粘固、卡合、螺锁等等公知的连接方式与上、下两移动馈片101，102相固定连接，这样，两组移动馈片101，102与刚性连接结构103便可实现同步联动。

两组移动馈片101，102均与其中间的固定馈片104相平行，如此能最大限度实现信号的耦合，每组移动馈片101，102均与固定馈片104形成一个独立的移相器(分别是101与104，102与104)，由此形成两个独立的移相器，而两个独立的移相器又经由同一个固定馈片104加以复合。

为了实现这种复合移相器的固定馈片104和移动馈片101，102之间的耦合关系，两组移动馈片101，102必须均置于所属的上、下凹槽内，且不凸出所述固定馈片104的框边件100的壁面边缘。此外，为了保证上、下移动馈片101，102在各自所属的上、下凹槽内实现受控移动，其尺寸，尤其是图3所示的纵长方向的长度，宜设置在占固定馈片104的纵长长度的1/2至4/5之间，且当两组移动馈片101，102之间呈对称结构时，能实现较佳的综合效果。

虽然图3中并未予以表达，但本领域内普通技术人员均可理解：通过一个诸如供手动的操纵杆、供电动的齿轮齿条机构之类的操纵装置(未图示，下同)与两组移动馈片101，102之一或者刚性连接结构103相连接，可通过该操纵装置对两组移动馈片101，102和刚性连接结构103施加作用力，使刚性连接结构103在固定馈片104的滑槽105内发生移动最好是位移，而同时带动两组移动馈片101，102相对于固定馈片104之间的同步同移动。

如上图3所示的实施方式中，通过操纵装置操作两组移动馈片101，102，也即同时操作两个移相器进行移相，每个移相器中，移动馈片101，102与固定馈片104的相对位置关系发生改变，设若由移动馈片101，102耦合固定馈片104的信号，那么，移动馈片101，102和固定馈片104之间相对位置关系的耦合变化会导致移动馈片101，102上所获得的信号的相位的改变，由此达到整个复合移相器同步移相的目的。

图3所示的复合移相器为微带状结构，图4则采用了带状线结构。图4区别于图3之处在于，在固定馈件(100，104)的上、下两个凹槽上分别设有金属盖板106，107将两个凹槽密封，如此，在电气上固定馈件(100，104)便具有两个由固定馈片104、凹槽和盖板106，107共同形成的屏蔽腔体。而关于其它的结构，如框边件100、移相馈片101，102、刚性连接结构103及相应的滑槽105均可保持与图3相同。

但是，由于屏蔽腔体的存在会在其内部产生电磁谐振，从而影响正常通信信号的纯度，使移相效果大打折扣，因此，在复合移相器的两个凹槽内部、于固定馈片104的两个表面上，设有用于调谐至少一个用于调谐谐振干扰信号的金属件108，109，也称调谐柱108，109，调谐柱108，109可为任意几何立体形状，而其具体个数和所处固定馈片104中的具体位置则因应具体的调谐需要而定，实践中可通过调试确定。

本发明复合移相器的应用可使移动通信天线中所占用的移相器空间近乎倍减，从而使天线的尺寸减小。

图5为使用本发明的复合移相器P’的一种双频电调天线，双频电调天线本身在移动通信网络优化中得到大量使用，其特点是具有两个频段，每个频段各有一个相位中心，却同时需使用两个移相器P’，如果采用图1所示的现有技术的布局，则每个频段均只能保证一个移相器P1处于相位中心，另外的移相器只能偏离相位中心，既浪费成本，又降低了天线性能指标。如果采用图2所示的现有技术布局，可避免图1所示布局产生的问题，但相比使用图5中的布局，由于采用了本发明的复合移相器P’，而复合移相器P’中共用了同一固定馈片104(参阅图3和图4)，而现有技术中则未然，现有技术既增加了一块固定馈片104的厚度，且为抑制交调产物，两个移相器之间还需留一缝隙，导致天线厚度增加、尺寸增大、可靠性降低和成本增加。

又如图6，其为使用本发明的复合移相器P’的八列电调双极化智能天线，服务于TD-SCDMA网络优化系统，此天线由八个双极化天线阵列组阵而成，每个双极化天线阵列均需两个移相器P’，如果采用图1、图2所示布局，同样存在上述双频电调天线采用图1、图2布局所产生的问题。

因此，本发明以简单的结构有效地对移动通信天线中的移相器进行复合，对节省天线内部空间起到非常明显的作用，使天线的结构进一步紧凑化，而成本则进一步降低。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种复合移相器，包括移动馈片和固定馈件，移动馈片耦合流经固定馈件的移动通信天线信号，且移动馈片相对于固定馈件的移动可改变该信号的相位，其特征在于：有两组移动馈片分别于固定馈件的两侧与固定馈件配合形成两个移相器，两个移相器之间通过两组移动馈片的联动而移相。

2. 根据权利要求1所述的复合移相器，其特征在于：所述固定馈件具有由一固定馈片分隔而成的上、下两凹槽，固定馈片上设有滑槽，贯穿该滑槽设置有刚性连接结构，两组移动馈片分别置于固定馈件的上、下凹槽内并与刚性连接结构的两端相固定以便联动而实现同步移相。

3. 根据权利要求2所述的复合移相器，其特征在于：所述刚性连接结构为一连接两组移动馈片的绝缘件。

4. 根据权利要求2所述的复合移相器，其特征在于：所述滑槽沿固定馈件的纵长方向狭长设置。

5. 根据权利要求4所述的复合移相器，其特征在于：在所述滑槽的狭长方向上，所述移动馈片长度相当于所述固定馈片长度的1/2至4/5。

6. 根据权利要求1所述的复合移相器，其特征在于：至少一组移动馈片或所述刚性连接结构与一操纵装置相连接，通过该操纵装置移动两组移动馈片进行移相。

7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的复合移相器，其特征在于：所述的两个移相器为微带线结构。

8. 根据权利要求1至6中任意一项所述的复合移相器，其特征在于：所述的两个移相器为带状线结构。

9. 根据权利要求8所述的复合移相器，其特征在于：所述固定馈件的两个凹槽均设有相配合的金属盖板，以此形成带状线结构。

10. 根据权利要求9所述的复合移相器，其特征在于：所述两个凹槽内，均在固定馈片上设有用于调谐谐振频率的至少一个金属件。

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