CN101473489B - 可变移相器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可变移相器，该可变移相器包括：外壳内部提供的固定面板，包括介电面板，包括介电面板，在一表面上有一个至少有一个弧形微带状线的第二传输带状线；由外壳内部可旋转地提供的旋转面板，同时与固定面板一表面接触，并且在该旋转面板与该固定面板一表面接触的表面上有第二传输带状线，包括介电面板，具有，该第二传输带状线即使旋转面板旋转时仍耦合到旋转面板与固定面板一表面接触的表面上的弧形输出微带状线；其特征在于，固定面板的至少一个输出微带状线两端连接到一输出端口，并且固定面板另一面包括输入微带状线，以便固定面板另一面被电连接并接收输入信号。

Description

可变移相器

技术领域

本发明涉及一种用于移动和输出一个输入信号相位的可变移相器，尤其涉及一种能够分配输入信号及改变相移度的可变移相器。

背景技术

线性发射通信信号的通信设备需要信号处理器，如改变输入信号相位的移相器，以及使输入信号衰减到给定程度的衰减器。移相器广泛地应用于各领域。例如，移相器为射频信号提供相移，所述相移对于传播该射频信号的信号来说是选择性的。目前了解，移相器在各种射频应用中得到采纳，如相控阵天线系统。

特别地，可变移相器用于各个领域，例如执行相位调制功能的射频模拟信号处理，包括相控阵天线的波束控制。为输入信号和输出信号提供不同相位的可变移相器意在适当地延迟输入信号，这可以通过简单地改变传输线(transmission line)的物理长度，或者通过在传输线范围内以各种方式改变信号传送速度等方式而实现。移相器通常采用的是可改变相移度的可变移相器结构，例如，通过使用可改变长度的传输线等。

近来，移动通信系统需要一种技术，该技术能够协调地改变相控阵天线的每个辐射单元(radiating element)的相位，以便通过调节基站的相控阵天线的垂直波束角以调整基站的覆盖度。与此需求同步，各种结构的移相器得到了发展和传播。特别地，可变移相器可以拥有这样一种结构，它将输入信号分成多个输出信号，并且适当地调整各个输出信号之间的相位差。具有这样结构的可变移相器的一个例子被揭露在专利注册号为NO.10-392130的韩国专利申请(发明名称是“能够选择相移范围的移相器”(Phase Shifter Capable of Selecting Phase Shift Range))，发明人为RakJun Baek和Seungchol Lee)。在该可变移相器中，预定介电常数的电介质被安放于信号输入线和信号输出线之间，以便可变移相器改变输入信号的相位或幅值，然后输出相位或幅值被改变后的信号。有关于此，不仅必须满足诸如高质量性能之类的基本要求，而且从通信设备微型化的观点出发，微型的可变移相器也非常重要。

最近移动通信技术快速发展，因此射频信号处理技术也需要更高的性能，许多研究也都在积极的进行，以便改善性能并且为可变移相器提供更高效的结构。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的在于解决以上所提及的现有技术中存在的问题，本发明提供的可变移相器具有更高的性能。并且，本发明提供的可变移相器整体尺寸更小且拥有更稳定的机械结构。

解决方案

一方面，本发明提供一种可变移相器，它包括：外壳；在外壳内部固定提供的固定面板，通过提供在其一表面上的第一传输带状线接收输入信号，该传输带状线是具有开口端(open end)的微带状线，并且在第一传输带状线外侧有至少一个弧形输出微带状线；以及在外壳内部提供并同时与固定面板一表面接触的可旋转面板，并且在该旋转面板与固定面板所述一表面接触的表面上有第二传输带状线，其特征在于，带状线之间相互耦合，并且由此甚至在旋转面板旋转时至少提供一个输出信号。

效果优势

如上所述，本发明的可变移相器通过使用固定面板和旋转面板的曲折线耦合结构来分配输入信号，并且通过在多个传输线中生成长度差来改变相位，使得可变移相器的整体尺寸能够变小，由带状线之间的机械接触导致的机械磨损能够减少，以及更多的改进性能能够得以实现。

附图说明

根据以上所述，为了使本发明的目的、特点和优势更加清晰，以下结合附图进行详细描述，其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的可变移相器的部件分解透视图；

图2是图1中固定面板的俯视结构图；

图3是图1中旋转面板的俯视结构图；

图4是图1中固定面板和旋转面板的详细透视图；以及

图5到图10是图1中旋转面板放置于固定面板上各种情况的俯视结构图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在以下的描述中，给出了如详细组成要素等细节部分。然而，它们的目的仅仅是提供对本发明的通常理解，本领域技术人员应当理解可以在本发明范围内对它们进行修改或变化。

图1是本发明实施例的可变移相器的图示。

如图1所示，根据本发明实施例的可变移相器包括其中形成有适当接收空间的圆柱形外壳。固定面板120和旋转面板130采用盘的形式，并彼此接触地安放在外壳110的圆柱接收空间中。也就是说，固定面板120的底面和旋转面板130的顶面被安放成彼此接触。此外，例如以在制造印制电路板中通常用作板面处理方案(scheme)的光可成像阻焊膜(PSR)的形式，对应于固定面板120和旋转面板130的每种形状而形成的绝缘膜被安放在要彼此接触的固定面板120与旋转面板130之间，这样就有可能避免固定面板120与旋转面板130彼此直接连接。

此外，固定面板120和旋转面板130仅仅是彼此接触，而不是固定地耦合在一起。因此，一方面，旋转面板130可以与固定面板120紧密接触，另一方面，当旋转面板130按照下面所述方式旋转时，与固定面板120接触的旋转面板130的表面能够滑动。

通过外部旋转力而旋转的旋转体140安置于旋转面板130的较低部位，且安装在外壳110上。锁紧槽(locking groove)150，如矩形的锁紧槽，形成于旋转体140的较低部位，因此旋转体140可以与外部马达(没有图示)配合进行旋转。

当固定面板120以适当的方式固定在外壳110上时，旋转面板130与旋转体140相耦合，以便旋转面板130随着旋转体140的旋转而旋转。在此，旋转体140和与之耦合的旋转面板130绕着锁紧槽150与外部马达配合地旋转。在具有这类结构的可变移相器100中，在固定面板120、旋转面板130、旋转体140等安置在外壳110上的情况下，顶盖160和底盖170分别耦合到在外壳110的上部和下部，以便支持该可变移相器的内部结构。

下面，将参照附图对固定面板120和旋转面板130的结构及运作进行更详细的说明。

图2和图3是图1中固定面板和旋转面板的俯视结构图，图4是图1中固定面板和旋转面板的详细透视图。

参照图2到图4，首先，固定面板120由具有适当设定的介电常数的盘形的电介质组成。微带状线180、190提供在固定面板120的底面。第一和第二弧形输出微带状线180、181沿固定面板底面的外圆周布置，有着内部开口端200的第一传输带状线(stripline)190绕盘形固定面板120底面中心布置。

弧形的第一和第二输出微带状线180、181的两端，分别形成第一到第四输出端口182、183、184和185.

在此，第一到第四输出端口182、183、184和185中的每一个都与连接器(未图示)相连，该连接器插入并耦合到一个贯穿孔(through hole)115中，该贯穿孔115安置在图1中外壳110的相应位置上，并且最终通过连接器连接到天线的每个辐射单元(未图示)上。

在圆盘形固定面板上具有开口端200的第一传输带状线190，具有从固定面板中心处开始的螺旋形；为了从输入微带状线210接收输入信号，在开口端200相对的另一端形成导通孔(via hole)117。

换句话说，由于带着开口端200的第一传输带状线190通过在第一传输带状线190的另一端形成的导通孔117与输入微带状线210的一端相连，输入信号被提供给第一传输带状线190。

此外，固定面板14的顶面包括输入微带状线210，以便通过连接至连接器(未图示)而接收输入信号，该连接器(未图示)插入并耦合到此前设于外壳13中的一个贯穿孔115上；并且传输输入信号到导通孔117，该导通孔117形成在固定面板120的中心。一个输入端口形成于输入微带状线210的另一端，因此输入到输入微带状线210输入端口中的输入信号，通过导通孔117提供给第一传输带状线190。虽然固定面板120的第一传输带状线190通常被阐述成螺旋状，但该传输带状线190也可以有其他各种形状。

同样，旋转面板130通常具有曲折线形的微带状线结构。也就是，旋转面板130是圆盘形，并与固定面板120底面相接触，并且该旋转面板130的两侧有矩形的突出部分。一个贯穿孔形成于旋转面板130的中心。曲折线形的第二传输带状线220安排在旋转面板130的顶面，延伸长度和频率有关，该第二传输带状线220电容性地耦合到输出微带状线180、181和固定面板120的第一传输带状线190。第二传输带状线220两端的突出部分上有开口(openings)230、240。具有该种结构的旋转面板130以如此方式构造，以便在旋转体140旋转时连接到旋转体140。

图5到图10是图1中的固定面板14放置于旋转面板15位置的俯视图。

如图5所示，由于作为介电板的固定面板120在其底面上形成有第一和第二输出微带状线180、181；且旋转面板130的顶面借助曲折线形的第二传输带状线220与固定面板120的底面相接触，该第二传输带状线220形成在相应于固定面板120底部的第一和第二输出微带状线180、181的适当位置；因此可以看到，它们在微带状线之间形成电容耦合结构。

此外，由于固定面板120的第一传输带状线190处与第二传输带状线220耦合的第一转换点250a的位置随着旋转面板130的旋转而变化，所以第一转换点250a与第二传输带状线220的开口230、240之间的距离，被设置成与传输信号频率成对照(by contrast with)的波长。图5中，开口端200的第一转换点250a与第二传输带状线220两端之间的距离是相等的；这样将从第一传输带状线190的开口端转换(transitioned)到旋转面板130的上表面上的第二传输带状线220的信号分配到第二传输带状线220的两端。

在此，因为第二传输带状线220两端的开口端230、240形成开路，所以第二传输带状线220的电磁能与输出微带状线180、181中每一个的相交点，也就是开口230、240中的每一个采取了对应于第一输出微带状线180和第二输出微带状线181的每个圆弧部分的位置；并且信号在第二转换点250b和第三转换点250c处辐射，参见图5和图6。在第二传输带状线220的第二转换点250b和第三转换点250c处的辐射的信号，分别转换到第一输出微带状线180和第二输出微带状线181。这样的话，在下表1中定义了每个输出端口的相位差。

表1

通过前面所述的固定面板120和旋转面板130的结构，输入到固定面板120的输入微带状线210的信号，通过导通孔117提供到第一转换带状线190底面上；然后，从开口端的第一转换点250a转换到在旋转面板130的顶面的第二传输带状线220。随后，在第二传输带状线220的第二转换点250b和第三转换点250c，信号被分配和被转换到在固定面板底面上的第一输出微带状线180和第二输出微带状线181。因此，信号最终被分配并且输出到第一微带状线180和第二微带状线181的第一到第四输出端口182到185。在此，因为以旋转方式提供旋转面板130，所以相应于第二转换点250b和第三转换点250c的位置，在第一输出微带状线180和第二输出微带状线181上发生变化；因此，输出到第一到第四输出端口182到185的分配信号的相位差也发生变化。以下，输入信号的转换、分配、输出过程将得到更加详细的描述。

当信号经过输入端口从形成于固定面板120顶面的输入微带状线210输入时，信号通过导通孔117送到底面。当输入信号进入固定面板120的底面时，信号传输到第一输出带状线190；且将其转换到旋转面板130顶面的第二传输带状线220，原因是第一传输带状线190的开口端200物理地打开，但是在第一转换点250a处电短路。以该种方式转换的信号分配到第二转换点250b和第三转换点250c。

从第二传输带状线220分配的信号之中传输到第二转换点250b的信号，在固定面板120底面上转换到第一输出微带状线180，因为第二传输带状线220的第一开口230物理打开，但是在第二转换点250b电短路。转换到第一输出微带状线180的信号分配到其两端。分配的信号分别输出到第一输出端口182和第四输出端口185，并且被分别提供到天线的相应辐射单元(未图示)上。

类似地，从第二传输带状线220分配到的信号之中传输到第三转换点250c的信号，转换到在固定面板120底面上的第二输出微带状线181，因为第二传输带状线220的第二开口240物理地打开，但是在第三转换点250c电短路。转换到第二输出微带状线181的信号分配到其两端。分配的信号分别输出到第二输出端口183和第三输出端口184，并且该信号分别提供到天线的相应发射元件(未图示)上。总之，通过输入微带状线210的输入端口输入的信号得到分配且输出成四个信号。

关于此，通过第一到第四输出端口182到185输出的信号的相位差，由耦合到旋转体140的旋转面板130的旋转状态，也就是，旋转面板130顶面上的第二传输带状线220的转换点的位置决定，所述转换点的位置取决于旋转面板130的旋转状态。

例如，图7和图8中，当第二转换点250b所处位置与第四输出端口185相比更加接近于第一输出端口182时，在该转换点转换的信号分配到第一输出端口182和第四输出端口185的方向上；因此，通过第四输出端口185输出的信号的传输线，比通过第一输出端口181输出的信号的传输线更长。通过这种方式，经过第一和第四输出端口182、185输出的信号之间的相位差，是通过从第一输出微带状线180分配到第一和第四输出端口182、185中每一个的信号的传输线的不同长度而产生。在此，每个输出端口的相位差由上表1来定义。

类似地，如图9和图10所示，通过第二输出微带状线181的第二和第三输出端口183、184，在第三转换点250c转换的信号得到分配并输出且具有相位差。该相位差由上表1来定义。

同时，通过第一输出微带状线180的两个输出端口182、185和第二输出微带状线181的两个输出端口183、184输出的信号之间的相位差彼此不同，因为固定面板120的第一和第二输出微带状线180、181以如此方式构造以至于有不同的线长度。例如，当通过第二输出微带状线181的第二和第三输出端口183、184输出的信号之间的相位差被设计成

到

变化范围时，通过第一输出微带状线180的两个输出端口182、185输出的信号之间的相位差可以设计成到变化范围；这样，就可能在每个输出端口处改变相位差。

根据本发明实施例的可变移相器可以按照如上所述进行设计和操作。尽管本发明是参考具体实施例来示出并描述的，然而本领域技术人员应当理解，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，对于形式和细节上的改变都应包括在本发明的保护范围之内，本发明所要求保护的范围由所附的权利要求书限定。

Claims (8)

1.可变移相器，包括

外壳；

固定面板，以固定方式在所述外壳内部提供，通过其一表面上提供的第一传输带状线接收输入信号，所述传输带状线是具有开口端的微带状线，并且在第一传输带状线外侧有两个弧形化输出微带状线；以及

旋转面板，以可旋转方式在所述外壳内部提供，同时与所述固定面板的所述一表面接触，并且在所述旋转面板与所述固定面板的所述一表面接触的表面上有第二传输带状线，

其特征在于，在带状线之间做出耦合，并且因此即便当旋转面板旋转时提供至少一个输出信号；

其中曲折线形的第二传输带状线在所述旋转面板的旋转过程中保持与第一传输带状线的开口端之间的信号转换，以及第二传输带状线在其两端的开口保持与所述两个弧形化输出微带状线之间的信号转换；以及

其中，第二传输带状线的在与第一传输带状线耦合的信号转换点的位置随着旋转面板的旋转而变化，并且第二传输带状线的在与所述两个弧形化输出微带状线耦合的信号转换点的位置也同时发生变化。

2.如权利要求1所述的可变移相器，其特征在于，所述固定面板包括连接到其另一表面的输入端口的输入微带状线。

3.如权利要求2所述的可变移相器，其特征在于，所述输入微带状线包括在其一端口处的导通孔，输入信号通过所述导通孔提供到所述第一传输带状线。

4.如权利要求1所述的可变移相器，其特征在于，所述第二传输带状线包括在其两端的开口并且根据频率以不同长度安排。

5.如权利要求4所述的可变移相器，其特征在于，所述输出微带状线从所述第二传输带状线的所述开口耦合到所述第二传输带状线并且所述输出微带状线提供至少一个输出信号。

6.如权利要求1所述的可变移相器，其特征在于，根据固定面板和旋转面板的每个形状形成的绝缘膜，安放在该固定面板和旋转面板相互接触的表面上。

7.可变移相器，包括：

外壳；

固定面板，以固定方式在所述外壳内部提供，在其一表面上有第一传输带状线，所述第一传输带状线是形成有开口端的微带状线，在其另一表面上的输入微带状线的一端有一导通孔，所述导通孔连接到输入端口以提供输入信号到所述第一传输带状线，并且由介电面板构成，在所述第一传输带状线外侧有两个弧形化输出微带状线；

旋转面板，以可旋转方式在所述外壳内部提供，同时与所述固定面板的所述一表面接触，并且在所述旋转面板与所述固定面板的所述一表面接触的表面上有第二传输带状线；

根据固定面板和旋转面板的每个形状形成的绝缘膜，其安放在所述固定面板和所述旋转面板相互接触处的表面上；以及

旋转体，其被耦合到所述旋转面板，并且借助外力旋转该旋转体，其中，两个输出微带状线分别提供输出信号，所述输出微带状线即使当所述旋转面板旋转时仍耦合到所述第二传输带状线；

其中曲折线形的第二传输带状线在所述旋转面板的旋转过程中保持与第一传输带状线的开口端之间的信号转换，以及第二传输带状线在其两端的开口保持与两个弧形化输出微带状线之间的信号转换；以及

其中，第二传输带状线的在与第一传输带状线耦合的信号转换点的位置随着旋转面板的旋转而变化，并且第二传输带状线的在与所述两个弧形化输出微带状线耦合的信号转换点的位置也同时发生变化。

8.如权利要求7所述的可变移相器，其特征在于，所述第二传输带状线包括在其两端的开口，并且根据频率以不同长度安排。

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