CN101330168A - 可调式天线相移器 - Google Patents

Abstract

一种可调式天线相移器，包含有：金属线路部，用以接收一馈入信号；耦合部，设置在金属线路部的一侧，并与金属线路部形成一夹角，通过调整夹角的大小以控制馈入信号的相位角；接地部，平行设置在金属线路部的另一侧，利用简单的机械结构调整相移器输出的相位角，从而提升相移器的制作效率，同时，可采用可粘贴式阻抗匹配器，或改变耦合部的形状结构，进而改善相移器制作的便利性。

Description

可调式天线相移器

技术领域

本发明涉及一种天线相移器，特别是一种可调式天线相移器。

背景技术

随着无线通信科技的发展，各种应用于多频传输的产品与技术不断面世，许多电子产品都具有无线通信的功能，以满足消费者需求，天线是在无线通信系统中用来发射与接收电磁波能量的重要元件，一般常见的有偶极天线(Dipole antenna)或螺旋型天线(Helical antenna)等等。

为了使电波信号能向不同方向发射及从不同方向接收，需要使用相移器来改变电波信号的相位，以往的相移器大部分为由金属材质所构成的元件，信号耦合的效率不佳，且由于采取了接触式的方式传递信号，因而会在改变相移量时伴随着而产生噪声，此外，以往的相移器的体积也相当的庞大，不符合短、小、轻、薄的设计趋势。另一个存在的问题是，由于以往的相移器为金属机械结构所制成，因此，在制作上也会具有较多的制作程序。

请参照美国专利公开号为US20020003458的文件，其公开了一种可调相位网络的天线数组，该天线数组整合在印刷电路板分配网络中，该分配网络包含有印刷电路板分配元件，其中，该印刷电路板分配元件包含有具有传输线路的介电电路板，该传输线路的介电电路板形成一个具有信号输入端、三条传输路径与三个信号输出端的传输线网络，用以反馈输入信号至数组天线的顶面、底面与中心。该印刷电路板分配元件支撑设置在接地平面上。可动式介电元件具有两相对边缘为锯齿状的结构，且滑动架设在印刷电路板分配元件的上表面上方，该可动式介电元件在接地平面上通过两个杆体支撑并进行滑动，通过移动可动式介电元件，以改变天线数组的顶面与底面的相位增加或减少，从而偏移辐射的电波。

虽然上述相移器的制作方式已大大简化与缩小了以往相移器的结构与体积，但其可动式介电元件的操作机构，在制作过程上仍有可改善的空间。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种可调式天线相移器，利用简单的机械结构调整相移器输出的相位角，从而提升相移器的制作效率，同时，可采用可粘贴式的阻抗匹配器，或改变耦合部的形状结构，进而改善相移器的制作便利性。

为了实现上述目的，本发明公开了一种可调式天线相移器，其包含有：金属线路部，用以接收一馈入信号；耦合部，设置在金属线路部的一侧，用以匹配金属线路部的阻抗，并与金属线路部形成一夹角，通过调整夹角的大小，以控制馈入信号的相位角；接地部，平行设置在金属线路部的另一侧。

通过这种可调式天线相移器，通过调整耦合部与相移器间形成的角度，可以使相移器每个输出端的耦合量不相同，从而加强控制相移器每个输出端的相位角的改变，同时，可采用可粘贴式阻抗匹配器，或改变耦合部的形状结构，从而改善相移器的制作便利性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的外观示意图；

图1B为本发明第二实施例的外观示意图；

图1C为本发明第三实施例的外观示意图；

图1D为本发明第四实施例的外观示意图；

图2A为本发明第五实施例的分解示意图；

图2B为本发明第五实施例的结合示意图；

图3A为本发明第五实施例的剖面示意图；

图3B为本发明第五实施例的剖面示意图。

其中，附图标记：

10-金属线路部

110-信号输入端

120-第-信号传输线路

121-第二信号传输线路

122-第三信号传输线路

130-第一信号输出端

131-第二信号输出端

132-第三信号输出端

20-耦合部

30-接地部

40-调整部

具体实施方式

请参照图1A，此为本发明第一实施例的外观示意图。如图1A所示，本发明的可调式天线相移器，包含有金属线路部10、耦合部20、接地部30与调整部40。

金属线路部10用以接收一馈入信号，该金属线路部10具有一信号输入端110、第一信号传输线路120、第二信号传输线路121、第三信号传输线路122、第一信号输出端130、第二信号输出端131与第三信号输出端132，该信号输入端110用以接收馈入信号，并分别通过第一信号传输线路120、第二信号传输线路121与第三信号传输线路122产生具不同相位的馈入信号，接着，由第一信号输出端130、第二信号输出端131与第三信号输出端132分别输出具不同相位的馈入信号。其中第一信号传输线路120、第二信号传输线路121与第三信号传输线路122分别为一直线形状并相互平行设置。

另外，该第一信号传输线路120、第二信号传输线路121与第三信号传输线路122也可设计为蜿蜒形状(如图1C所示)、锯齿形状(如图1D所示)，以符合阻抗的设计需求，同时，通过改变信号传输线路的数量可设计各个相位角度差，例如，3条信号传输线路，则每一条的相位差为120度；4条信号传输线路，则每一条的相位差为90度，依此类推。

耦合部20设置在金属线路部10的一侧，为一呈U字型的立体结构，其弯起的两侧边相互对称，该耦合部20与该金属线路部10形成一夹角，通过调整夹角的大小，可以控制金属线路部10的第一信号输出端130、第二信号输出端131与第三信号输出端132输出各个馈入信号的相位角。其中该耦合部20由介电材料所构成，该介电材料可以为如树脂材料、塑料材料、有机玻璃纤维基板(FR4)或陶瓷材料等。

另外，根据耦合部20与金属线路部10形成夹角的大小，使得耦合部20本体与金属线路部10上的每条信号传输线路相隔的垂直高度距离不同，进而影响每条信号传输线路上的信号耦合量不同，以达到加强控制相移器每个输出端的相位角改变的目的。

接地部30设置在金属线路部10的另一侧，与金属线路部10相隔一段预定距离并为非电性耦接，该接地部30由金属材质所构成，其面积略大于金属线路部10与耦合部20，用以作为可调式相移器的接地回路。

调整部40与耦合部20连接，并设置在接地部30上，其具有可旋转带动耦合部20的结构(例如，枢接座)，从而可调整耦合部20与金属线路部10形成的夹角，其中该调整部40也可设置在可调式相移器的壳体上、金属线路部10或其它可提供一个固定支点的物体上，该调整部40也可采用其它位移技术手段实现可调整耦合部20与金属线路部10形成的夹角效果的枢接结构，例如，具有两个旋转轴(X轴与Y轴)的枢接结构。

请参照图1B，此为本发明第二实施例的外观示意图。如图1B所示，本发明的可调式天线相移器包含有金属线路部10、耦合部20、接地部30与调整部40。

金属线路部10用以接收一馈入信号，该金属线路部10具有一信号输入端110、第一信号传输线路120、第二信号传输线路121、第三信号传输线路122、第一信号输出端130、第二信号输出端131与第三信号输出端132，该信号输入端110用以接收馈入信号，并分别通过第一信号传输线路120、第二信号传输线路121与第三信号传输线路122产生具不同相位的馈入信号，接着，由第一信号输出端130、第二信号输出端131与第三信号输出端132分别输出具不同相位的馈入信号。其中第一信号传输线路120、第二信号传输线路121与第三信号传输线路122分别为一直线形状并相互平行设置。

另外，该第一信号传输线路120、第二信号传输线路121与第三信号传输线路122也可设计为蜿蜒形状(如图1C所示)、锯齿形状(如图1D所示)，以符合阻抗的设计需求，同时，通过改变信号传输线路的数量可设计各个相位角度差，例如，3条信号传输线路，则每一条的相位差为120度；4条信号传输线路，则每一条的相位差为90度，依此类推。

耦合部20设置在金属线路部10的一侧，为一呈U字型的立体结构，其U字型的两平行侧边为锯齿状结构，且弯起的两侧边相互对称，该耦合部20与金属线路部10形成一夹角，通过调整夹角的大小，可以控制金属线路部10的第一信号输出端130、第二信号输出端131与第三信号输出端132输出各个馈入信号的相位角。其中耦合部20由介电材料所构成，该介电材料的材质可以是如树脂材料、塑料材料、有机玻璃纤维基板(FR4)或陶瓷材料等。

另外，根据耦合部20与金属线路部10形成夹角的大小，使得耦合部20本体与金属线路部10上的每条信号传输线路相隔的垂直高度距离不同，进而影响每条信号传输线路上的信号耦合量不同，以达到加强控制相移器每个输出端的相位角改变的目的。

接地部30设置在金属线路部10的另一侧，与金属线路部10相隔一段预定距离并为非电性耦接，该接地部30由金属材质所构成，其面积略大于金属线路部10与耦合部20，用以作为可调式相移器的接地回路。

调整部40与耦合部20连接，并设置在接地部30上，其具有可旋转带动耦合部20的结构(例如，枢接座)，从而可以调整耦合部20与金属线路部10形成的夹角，其中调整部40也可设置在可调式相移器的壳体上、金属线路部10或其它可提供一个固定支点的物体上，该调整部40也可采用其它位移技术手段实现可调整耦合部20与金属线路部10形成的夹角效果的枢接结构，例如，具有两个旋转轴(X轴与Y轴)的枢接结构。

请参照图2A与图2B，其分别为本发明第五实施例的分解与结合示意图。如图所示，本发明的可调式天线相移器包含有金属线路部10、耦合部20、壳体50、第一固定件60、第二固定件61、信号连接端子70与阻抗匹配器80。其中壳体50可由第一壳体51与第二壳体52所构成。

金属线路部10形成在印刷电路板15上，并设置在第二壳体52中，用以传输信号。其中金属线路部10上还具有功率分配器11，用以分配信号的传输功率至各信号传输线路中。

耦合部20，为一呈长矩形的板状结构，其为金属材质，通过第一固定件60与第二固定件61设置在第一壳体51中，用以控制信号在通过金属线路部10后的相位角。

第一壳体51具有两个大致上相互平行的沟槽51a(如图2B所示)，该沟槽51a的方向大致上与耦合部20的长轴方向相同。第二壳体52的两侧边上分别设置有多个信号连接端子70，该信号连接端子70中的信号接点(图中未示)与金属线路部10电性耦接，其中第二壳体52可作为可调式天线相移器的接地部。

第一固定件60的一端锁固于第一壳体51上，另一端与耦合部20的末端枢接。第二固定件61的一端通过移动部65固定在第一壳体51的沟槽51a内，该移动部65可在沟槽51a内滑动，使第二固定件61可移动地设置在第一壳体51。该第二固定件61的另一端的两侧边上具有滑槽61a，该滑槽61a的方向与第一壳体51的沟槽51a方向形成一夹角，例如，45度。其中滑动栓66穿设在耦合部20与第二固定件61的滑槽61a间，该滑动栓66可在滑槽61a内滑动，使耦合部20倾斜并与金属线路部10形成一夹角。

阻抗匹配器80具有遮蔽光线的特性，其粘贴于耦合部20的表面，用以匹配金属线路部10的线路阻抗，该阻抗匹配器80的短轴长度略大于耦合部20的短轴长度，大体上呈长矩形，也可为梯形的形状，通过设计阻抗匹配器80的面积大小与粘贴的层数，可调整阻抗匹配器80的阻抗值，进而匹配金属线路部10的线路阻抗，其中阻抗匹配器80可以是如汽车隔热纸等。

接下来将说明可调式天线相移器的运作原理，请参照图3A，此为本发明第五实施例的剖面示意图。其中图3A与图3B分别为图2B的剖面示意图。

通过操作移动部65由沟槽51a中的第一位置至第二位置，由于移动部65与第二固定件61的固定关系，因此，移动部65会同时带动第二固件61由原本的第一位置移动至第二位置。

由于第二固件61与滑动栓66的固定关系，因此，当第二固件61由原本的第一位置移动至第二位置时，位于滑槽61a中的滑动栓66会由原本的第一位置移动至第二位置(如图3B所示)。

由于滑动栓66与耦合部20的固定关系，因此，滑动栓66会带动耦合部20由原本的第一位置移动至第二位置，即原本耦合部20大体平行于印刷电路板15上的金属线路部10，通过操作移动部65后，耦合部20变为倾斜状态并与印刷电路板15上的金属线路部10形成夹角。

因此，当信号通过金属线路部10时，由于耦合部20与金属线路部10上各信号传输线路间的垂直距离不同，导致各信号传输线路的信号耦合量不同(例如，随着耦合部20与金属线路部10上各信号传输线路间的垂直距离不同，各信号传输线路的信号耦合量呈递减或递增的状态)，从而可以改变信号在通过各信号传输线路时的相移量，这样，即可控制信号的相位角。

综上所述，本发明的可调式天线相移器，通过耦合部与相移器间形成的角度，以使相移器每个输出端的耦合量不相同，从而加强控制相移器每个输出端的相位角的改变，同时，可采用可粘贴式的阻抗匹配器，或改变耦合部的形状结构，进而改善相移器的制作便利性。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1、一种可调式天线相移器，其特征在于，包含有：

一金属线路部，用以接收一馈入信号；

一耦合部，设置在该金属线路部的一侧，用以与该金属线路部形成一夹角，通过调整该耦合部与该金属线路部形成的该夹角的角度，以控制该馈入信号的相位角；

一接地部，平行设置在该金属线路部的另一侧。

2、如权利要求1所述的可调式天线相移器，其特征在于，还包含有一调整部，与该耦合部连接，用以调整该耦合部与该金属线路部形成的该夹角。

3、如权利要求2所述的可调式天线相移器，其特征在于，该调整部设置在该接地部上。

4、如权利要求1所述的可调式天线相移器，其特征在于，该耦合部大体呈一U字型的结构。

5、如权利要求1所述的可调式天线相移器，其特征在于，该耦合部由一介电材料所构成。

6、如权利要求1所述的可调式天线相移器，其特征在于，该耦合部的两平行侧边为锯齿状结构。

7、如权利要求1所述的可调式天线相移器，其特征在于，该金属线路部具有一信号输入端、至少一信号传输线路与至少一信号输出端，该信号输入端接收该馈入信号，并通过该信号传输线路后，由该信号输出端分别输出。

8、如权利要求7所述的可调式天线相移器，其特征在于，该信号传输线路具有多条金属走线。

9、如权利要求7所述的可调式天线相移器，其特征在于，该信号传输线路分别为一直线形状。

10、如权利要求7所述的可调式天线相移器，其特征在于，该信号传输线路分别为一蜿蜒形状。

11、如权利要求7所述的可调式天线相移器，其特征在于，该信号传输线路分别为一锯齿形状。

12、如权利要求7所述的可调式天线相移器，其特征在于，该信号传输线路相互平行设置。

13、如权利要求1所述的可调式天线相移器，其特征在于，还包含有：

一壳体，用以设置该耦合部与该金属线路部；

一第一固定件，固定在该壳体上并与该耦合部枢接；

一移动部，设置在沟槽中；

一第二固定件，与该移动部相互固定，并具有至少一滑槽；

一滑动栓，穿设于该耦合部与该第二固定件的该滑槽间；

其中，通过改变该移动部在该沟槽中的位置，使该移动部带动该第二固定件移动，当该第二固定件移动时，该滑动栓带动该耦合部与该金属线路部改变该夹角的该角度。

14、如权利要求13所述的可调式天线相移器，其特征在于，该壳体还包含有：

一第一壳体，用以设置该耦合部；

一第二壳体，用以设置该金属线路部。

15、如权利要求13所述的可调式天线相移器，其特征在于，还包含有一阻抗匹配器，粘贴在该耦合部的表面，用以匹配该金属线路部的线路阻抗。

16、如权利要求15所述的可调式天线相移器，其特征在于，该阻抗匹配器的形状大体呈矩形或梯形。

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