CN103107387A - 具有滤波元件的移相器以及滤波元件和天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了具有滤波元件的移相器以及滤波元件和天线。其中，移相器包括：摆臂与弧臂；设置在所述摆臂上的移相耦合圆环；与所述移相耦合圆环同心耦合的滤波耦合圆环；与所述滤波耦合圆环一体成型的滤波线路板。因此，本发明实施例能够提供具有滤波功能的移相器，且集成了滤波功能的移相器的结构设计简单，节省部件，因此有利于降低产品成本。

Description

具有滤波元件的移相器以及滤波元件和天线

技术领域

本发明涉及天线领域，特别涉及，可应用于天线中的具有滤波元件的移相器以及滤波元件和天线。

背景技术

在移动通信系统中，由于网络覆盖或网络优化的需要，基站天线的俯仰面波束指向需要调整。例如，通过可调移相器进行俯仰面波束调整，其工作原理为：改变阵列天线各个辐射单元的相位分布，进而调节天线波束的下倾角度。这样，不但能够实现主波束指向的连续调节，而且能够保证水平面波束不变形。

可调移相器主要分为介质移相和物理移相两种类型。其中，介质移相是通过改变导波波长来实现移相，物理移相是通过改变电磁波的传输路径长度来实现移相。但是，随着电调天线的日益增多，需要在移相器前端增加滤波器，以保证各个频段不相互干扰，进而增加异频隔离度。

目前，大多数电调天线均采用独立的滤波器和移相器，以实现异频隔离和下倾角调节的功能。独立的滤波器和移相器会导致电调天线成本增加，设计难度加大。

发明内容

本发明提出了具有滤波元件的移相器以及滤波元件和天线，旨在解决独立的滤波器和移相器所导致的电调天线成本增加及设计难度加大的问题。

第一方面，提出了一种移相器，包括：摆臂与弧臂；设置在所述摆臂上的移相耦合圆环；与所述移相耦合圆环同心耦合的滤波耦合圆环；与所述滤波耦合圆环一体成型的滤波线路板。

结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述滤波线路板包括：主传输导体段，与所述滤波耦合圆环一体成型；至少一个谐振导体段，所述至少一个谐振导体段从所述主传输导体段上延伸出。

结合第一方面的第一实施方式，在第一方面的第二实施方式中，所述至少一个谐振导体段中的每一个从所述主传输导体段的一端延伸出。

结合第一方面的第一实施方式和第二实施方式，在第一方面的第三实施方式中，在所述主传输导体段上设置有至少一个开口。

结合第一方面的第一至第三实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述谐振导体段的个数与所需抑制的频段宽度成正比，或者所述谐振导体段的长度与所需抑制的频段宽度成反比。

结合第一方面的第一至第四实施方式，在第一方面的第五实施方式中，所述滤波线路板还包括：辅传输导体段，所述辅传输导体段从所述主传输导体段的一端延伸出。

结合第一方面的第五实施方式，在第一方面的第六实施方式中，在所述辅传输导体段上设置有至少一个开口。

结合第一方面及其以上实施方式，在第一方面的第七实施方式中，所述弧臂包括同心设置的两条带线，其中所述两条带线均为单层带线或双层带线，或者一条为单层带线、另一条为双层带线；所述摆臂套接在所述弧臂上。

第二方面，提出了一种滤波元件，包括：对收发信号进行滤波的滤波线路板；与所述滤波线路板一体成型的滤波耦合圆环，所述滤波耦合圆环将所述滤波元件集成到移相器中。

结合第二方面，在第二方面的第一实施方式中，所述滤波线路板包括：主传输导体段，与所述滤波耦合圆环一体成型；至少一个谐振导体段，所述至少一个谐振导体段从所述主传输导体段上延伸出。

结合第二方面的第一实施方式，在第二方面的第二实施方式中，所述至少一个谐振导体段中的每一个从所述主传输导体段的一端延伸出。

结合第二方面的第一或第二实施方式，在第二方面的第三实施方式中，在所述主传输导体段上设置有至少一个开口。

结合第二方面的第一至第三实施方式，在第二方面的第四实施方式中，所述谐振导体段的个数与所需抑制的频段宽度成正比，或者所述谐振导体段的长度与所需抑制的频段成反比。

结合第二方面的第一至第四实施方式，在第二方面的第五实施方式中，还包括：辅传输导体段，所述辅传输导体段从所述主传输导体段的一端延伸出。

结合第二方面的第五实施方式，在第二方面的第六实施方式中，在所述辅传输导体段上设置有至少一个开口。

第三方面，提出了一种天线，包括如第一方面及其各个实施方式的移相器。

本发明提供的具有滤波功能的移相器，结构设计简单，节省部件，因此有利于降低产品成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的移相器的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的滤波元件的结构示意图。

图3是根据本发明另一实施例的滤波元件的结构示意图。

图4是根据本发明另一实施例的滤波元件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

针对目前电调天线中缺少具有滤波功能的移相器，本发明提出将滤波器的功能融入到移相器中，以同时实现移相与滤波的功能。具体地，传统的基站天线信号先经过一个单独的滤波器后，再进入移相器中；而本发明实施例只需要信号直接进入移相器就可以，因为该移相器中就已经具备了滤波功能。

本发明实施例的移相器包括：摆臂和弧臂；设置在所述摆臂上的移相耦合圆环；与所述移相耦合圆环同心耦合的滤波耦合圆环；与所述滤波耦合圆环一体成型的滤波线路板。

具体而言，以下图1所示的本发明的一个实施例中，弧臂包括同心设置的两条带线。例如，两条带线可以均为单层带线，或者两条带线可以均为双层带线，或者两条带线可以分别为单层带线和双层带线。摆臂则分别套接在所述单层带线和所述双层带线上。这里，摆臂可以通过多种方式套接在弧臂上。例如，摆臂的一端以搭接在单层带线上的方式套接在所述弧臂上，或者摆臂的一端以夹紧单层带线的两侧面的方式套接在所述弧臂上。再例如，摆臂的一端以夹设在双层带线的两侧面之间的方式套接在所述弧臂上。

进一步地，摆臂相对于固定设置的弧臂移动，以便实现移相功能。例如，弧臂可以是半圆型的带线（单层或双层），摆臂的一端套接在弧臂上并沿所述弧臂围绕摆臂的另一端转动。或者，例如，弧臂可以由两条半圆形带线构成，其中两条带线可以相对于圆心位于同侧，也可以相对于圆心分别位于两侧。其中两条半圆形带线相对于圆心分别位于两侧时，于是当摆臂的两端分别套接在两条半圆形带线上，可以沿半圆形带线转动。应理解，移相器中摆臂和弧臂的操作不限于上述方式，可以实现移相功能的其他摆臂和弧臂的组合均可应用于本发明实施例中。一般而言，摆臂与弧臂接触的接触面可以适当加大。

此外，在摆臂上可以设置移相耦合圆环。例如，移相耦合圆环可以是在摆臂上一个圆形开口，也可以作为单独部件连接到摆臂上，其中连接方式可以是焊接、螺纹连接等。移相耦合圆环优选地设置在摆臂的中心位置上，也可以设置在摆臂的其他位置上。由此可见，移相耦合圆环相对于摆臂的位置是固定的。

另外，滤波耦合圆环与移相耦合圆环同心耦合，于是，当摆臂转动时，滤波耦合圆环与移相耦合圆环相对转动。滤波线路板与滤波耦合圆环一体成型。

进一步地，滤波线路板可以包括：主传输导体段，与所述滤波耦合圆环一体成型；至少一个谐振导体段，所述至少一个谐振导体段从所述主传输导体段上延伸出。例如，至少一个谐振导体段中的每一个从所述主传输导体段的一端延伸出。在所述主传输导体段上设置有至少一个开口。谐振导体段的个数与所需抑制的频段宽度成正比，或者谐振导体段的长度与所需抑制的频段宽度成反比。

此外，移相器还可以包括辅传输导体段。辅传输导体段可以从所述主传输导体段的一端延伸出。进一步地，在所述辅传输导体段上设置有至少一个开口。其中，辅传输导体段可以与滤波线路板一体成型，也可以相对于滤波线路板为独立部件。

图1示出了根据本发明一个实施例的具有滤波元件的移相器。其中，移相器1包括：固设的至少一个带线11、12，其两端分别套接在至少一个带线11、12上的摆臂13，与摆臂13连接的移相耦合圆环400B，与移相耦合圆环400B同心耦合的滤波耦合圆环400A，以及与滤波耦合圆环400A一体成型的滤波线路板3。

为了方便描述，图1示出了一个具体的移相器结构。例如，相对固设的单层带线11和双层带线12，其两端分别套接在单层带线11和双层带线12上的摆臂13，移相耦合圆环400B设置在摆臂13上，滤波耦合圆环400A与移相耦合圆环400B同心耦合，滤波线路板3与滤波耦合圆环400A一体成型。

容易理解，移相器中带线的结构和组合可以是多样的，例如一个环形带线、两个分开的半圆带线，同时带线也可以采用单层形式或双层形式。

如图1所示，滤波耦合圆环400A具有开孔101，移相耦合圆环400B具有开孔102，开孔101和开孔102的圆心重合，滤波耦合圆环400A和移相耦合圆环400B同心耦合，使得移相器中滤波的部分与移相的部分实现电连接耦合。

此外，在滤波电路板的主传输导体段或辅传输导体段的一端可以有至少一个开口80A、80B作为端口，以便天线接收或发送的信号可以通过这些端口进行传输。容易理解，虽然在本发明实施例的移相器以及滤波元件仅示出了2个端口，但是滤波电路板上端口的个数可以根据信号传输的需要进行设置。

由此可见，在移相器中融入了滤波功能，可以有效降低产品设计难度及产品制造成本。

事实上，一体成型的滤波耦合圆环400A和滤波线路板3可以如图2所示的形成平面结构，也可以形成错层或上下交错的非平面结构（未示出）。

另外，本发明实施例的移相器可以采用物理移相方式或介质移相方式。

由此可见，本发明提供的具有滤波功能的移相器，结构设计简单，节省部件，因此有利于降低产品成本。

可以理解，一旦天线中采用了如本发明实施例的移相器，也能够在移相的同时实现滤波功能，从而能够降低天线的成本以及提升其性能。

图2至图4进一步示出了根据本发明实施例的滤波元件的结构。图2所示的滤波元件形成平面结构，图3和图4所示的滤波元件形成非平面结构。

下面以图2示出的移相器1中的滤波元件为例，说明根据本发明实施例的滤波元件的结构组成。由图2可见，滤波元件包括滤波线路板3，用于对收发信号进行滤波；与所述滤波线路板3一体成型的滤波耦合圆环400A，该滤波耦合圆环400A将滤波元件集成到移相器中。

其中，滤波线路板3包括主传输导体段140以及至少一个谐振导体段，例如谐振导体段140A、谐振导体段140B。如图2所示，主传输导体段140与滤波耦合圆环400A一体成型，谐振导体段140A或谐振导体段140B从主传输导体段140上延伸出。例如，谐振导体段140A或谐振导体段140B可以从主传输导体段140的两端延伸出，也可以从主传输导体段140的中间延伸出。

虽然在图2中示出了谐振导体段140A和谐振导体段140B，但是应理解，滤波线路板3中可以只存在一个谐振导体段，例如谐振导体段140A或谐振导体段140B，也可以存在更多的谐振导体段。例如，谐振导体段的个数是与所需抑制的频段宽度成正比的。

此外，图2所示的滤波元件还示出了辅传输导体段160，该辅传输导体段160也从主传输导体段140的一端延伸出。辅传输导体段160属于移相器的传输枝节，但是部分移相器可能不需要辅传输导体段。其中，主传输导体段140一端的开口（端口）为80A，辅传输导体段160一端的开口（端口）为80B，虽然移相器在电调天线中的作用主要是改变信号的相位，但是在电调天线实现下倾的过程中，部分信号是不需要移相的，因此这部分信号将会从端口80A发出，再从端口80B传回。

进一步地，就信号传输方向而言，微波信号从端口80A输入移相器，谐振导体段140A和谐振导体段140B用于实现移相器中的滤波功能。如上所述，和谐振导体段的个数与所需抑制的频段宽度成正比。一般而言，当所需抑制的频段越宽，谐振导体段的个数就越多。在本发明实施例中示出了2个谐振导体段，即谐振导体段140A和谐振导体段140B。谐振导体段140A和谐振导体段140B的长度分别为所需抑制的特定频段的波长的1/4。例如，在本发明实施例中，谐振导体段140A的长度为42毫米（mm），即为所需抑制的频段1.75GHz的1/4波长；谐振导体段140B的长度为34mm，即为所需抑制的频段2.2GHz的1/4波长。谐振导体段140A和谐振导体段140B的位置可以从滤波线路板3的两端或者中间的位置延伸出。在图2所示的实施例中，谐振导体段140A或谐振导体段140B位于滤波线路板3的两端。

当一特定频段的信号从端口80A输入时，该滤波元件通过谐振导体段140A或谐振导体段140B来限制该特定频段的信号，从而起到滤波的功能。当另一特定频段的信号从端口80A输入时，通过主传输导体段140，一部分信号会经由辅传输导体段160传输，例如从端口80B作为移相器的信号输出，另一部分信号会经由导体段155到达滤波耦合圆环400A，信号再经过移相耦合圆环400B，最终经过移相器摆臂的旋转，使得到达移相器上的各个端口的信号之间相位发生改变，最终实现移相目的。

由上可知，本发明实施例提供的移相器将滤波功率集成到移相器中，有利于降低产品成本，同时移相器中滤波元件的走线简单，微波信号的线间耦合小，有利于降低设计难度并提高产品性能。

本发明实施例提供的移相器很容易扩展为更多端口的移相器产品，从而有利于提高多单元高增益天线的产品性能。

综上所述，本发明提供的具有滤波功能的移相器，结构设计简单，节省部件，因此有利于降低产品成本。

应理解，本发明的每个权利要求所叙述的方案也应看做是一个实施例，并且是权利要求中的特征是可以结合的，如本发明中的判断步骤后的执行的不同分支的步骤可以作为不同的实施例。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移相器，其特征在于，包括：

摆臂与弧臂；

设置在所述摆臂上的移相耦合圆环；

与所述移相耦合圆环同心耦合的滤波耦合圆环；

与所述滤波耦合圆环一体成型的滤波线路板。

2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述滤波线路板包括：

主传输导体段，与所述滤波耦合圆环一体成型；

至少一个谐振导体段，所述至少一个谐振导体段从所述主传输导体段上延伸出。

3.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，在所述主传输导体段上设置有至少一个开口。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移相器，其特征在于，还包括：

辅传输导体段，所述辅传输导体段从所述主传输导体段的一端延伸出。

5.根据权利要求4所述的移相器，其特征在于，在所述辅传输导体段上设置有至少一个开口。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的移相器，其特征在于，

所述弧臂包括同心设置的两条带线，其中所述两条带线均为单层带线或双层带线，或者一条为单层带线、另一条为双层带线；

所述摆臂套接在所述弧臂上。

7.一种滤波元件，其特征在于，包括：

对收发信号进行滤波的滤波线路板；

与所述滤波线路板一体成型的滤波耦合圆环，所述滤波耦合圆环将所述滤波元件集成到移相器中。

8.根据权利要求7所述的滤波元件，其特征在于，所述滤波线路板包括：

主传输导体段，与所述滤波耦合圆环一体成型；

至少一个谐振导体段，所述至少一个谐振导体段从所述主传输导体段上延伸出。

9.根据权利要求8所述的滤波元件，其特征在于，在所述主传输导体段上设置有至少一个开口。

10.一种天线，其特征在于，包括：

如权利要求1至6中任一项所述的移相器。

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