CN103746156B - 一种移相器和阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种移相器，包括：滑动部件和固定部件；滑动部件包括：第一带线和包裹第一带线的耦合介质；滑动部件的第一带线与固定部件耦合，且能发生相对运动；耦合是指相互靠近且不接触，通过耦合实现能量传输。本发明实施例还提供了一种阵列天线。本发明实施例所述移相器的移相量比较大，能够实现大的下倾角；且该移相器体积较小，节省空间。

Description

一种移相器和阵列天线

技术领域

本发明涉及基站天线技术领域，特别是涉及一种移相器和阵列天线。

背景技术

移相器是阵列天线的核心组成部分，它对阵列天线在空间发射的方向图指向起调节作用，以满足灵活调节覆盖不同用户区域的需求。

目前，业界通常采用的移相器为介质移相。典型的可以为空气悬置带线移相器，该移相器可装配性强，损耗比较低，传动拉力非常小。

但是，现有的空气悬置带线移相器，受限于1to5，难以实现低副瓣；且现有移相器800MHz的行程比较大，难以实现大移相量，大下倾角。

发明内容

本发明实施例提供了一种移相器和阵列天线，该移相器的移相量比较大，能够实现大的下倾角；且该移相器体积较小，节省空间。

第一方面，提供一种移相器，所述移相器包括：滑动部件和固定部件；

所述滑动部件包括：第一带线和包裹所述第一带线的耦合介质；

所述滑动部件的第一带线与所述固定部件耦合，且能发生相对运动；所述耦合是指相互靠近且不接触，通过耦合实现能量传输。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一带线具有第一耦合端和第二耦合端；所述第一耦合端和第二耦合端分别位于所述第一带线的两端；

所述固定部件包括：第二带线、第三带线和第四带线；

所述第二带线包括：第三耦合端和信号输入端；其中，所述第三耦合端和所述信号输入端分别位于所述第二带线的两端；所述第二带线的第三耦合端与所述第一带线耦合，且能发生相对运动；

所述第三带线包括：第一信号输出端和第二信号输出端；所述第一信号输出端和第二信号输出端分别位于所述第三带线的两端；所述第一带线101的第一耦合端与所述第三带线耦合，且能发生相对运动；

所述第四带线包括：第三信号输出端和第四信号输出端；所述第三信号输出端和第四信号输出端分别位于所述第四带线的两端；所述第一带线的第二耦合端与所述第四带线耦合，且能发生相对运动。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第三带线和第四带线分布在所述第二带线的两侧，且以所述第二带线为中轴呈镜像对称结构。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第二带线为T形带线；所述第三带线和所述第四带线为方U形带线；

所述第一带线为方U形带线。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述固定部件还包括：第五带线、第六带线、第七带线和第八带线；

所述第五带线包括：第五信号输出端和第六信号输出端；所述第五信号输出端和第六信号输出端分别位于所述第五带线的两端；所述第三带线的第一信号输出端作为第四信号耦合端，实现所述第三带线与第五带线之间的耦合；

所述第六带线包括：第七信号输出端和第八信号输出端；所述第七信号输出端和第八信号输出端分别位于所述第六带线的两端；所述第三带线的第二信号输出端作为第五信号耦合端，实现所述第三带线与第六带线之间的耦合；

所述第七带线包括：第九信号输出端和第十信号输出端；所述第九信号输出端和第十信号输出端分别位于所述第七带线的两端；所述第四带线的第三信号输出端作为第六信号耦合端，实现所述第四带线与第七带线之间的耦合；

所述第八带线包括：第十一信号输出端和第十二信号输出端；所述第十一信号输出端和第十二信号输出端分别位于所述第八带线的两端；所述第四带线的第四信号输出端作为第七信号耦合端，实现所述第四带线与第八带线之间的耦合。

结合第一方面和第一方面上述任何一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述滑动部件为双层中空结构；

所述固定部件悬置嵌入所述滑动部件的两层中间，且不与所述滑动部件相接触。

结合第一方面和第一方面上述任何一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述固定部件为双层中空结构；

所述滑动部件悬置嵌入所述固定部件的两层中间，且不与所述固定部件相接触。

第二方面，提供一种阵列天线，所述阵列天线包括如第一方面和第一方面上述任何一种可能的实现方式所述的移相器。

本发明实施例所述移相器，其第一带线镶嵌在所述耦合介质内，共同组成滑动部件，能够有效减小移相器的尺寸，节省空间；且本发明实施例中，可以通过改变所述耦合介质的材质特性来改变其介电常数，进而改变该移相器的移相比，从而使得该移相器能够获取比较大的移相量，实现大的下倾角。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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为本发明实施例一的移相器的结构图；

图2为本发明实施例二的移相器的结构图。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种移相器和阵列天线，该移相器的移相量比较大，能够实现大的下倾角；且该移相器体积较小，节省空间。

参照图1，为本发明实施例一的移相器的结构图。

如图1所示，所述移相器包括：滑动部件和固定部件。其中，所述滑动部件如图1中带有斜线部分所示。

其中，所述滑动部件和所述固定部件耦合。所述耦合是指：所述滑动部件和固定部件相对靠近且不接触，通过耦合实现能量传输。

所述滑动部件包括：第一带线101和包裹所述第一带线101的耦合介质102。如图1所示，本发明实施例中，所述第一带线101镶嵌在所述耦合介质102内。

所述第一带线101具有两个耦合端，分别为第一耦合端e1和第二耦合端e2；所述第一耦合端e1和第二耦合端e2分别位于所述第一带线101的两端。

所述固定部件包括：第二带线201、第三带线202和第四带线203。

所述第二带线201包括：第三耦合端e3和信号输入端a1。其中，所述第三耦合端e3和所述信号输入端a1分别位于所述第二带线201的两端；所述第二带线201的第三耦合端e3与所述第一带线101耦合，且能发生相对运动。

所述第三带线202包括：第一信号输出端b1和第二信号输出端b2。其中，所述第一信号输出端b1和第二信号输出端b2分别位于所述第三带线202的两端。所述第一带线101的第一耦合端e1与所述第三带线202耦合，且能发生相对运动。

所述第四带线203包括：第三信号输出端b3和第四信号输出端b4。其中，所述第三信号输出端b3和第四信号输出端b4分别位于所述第四带线203的两端。所述第一带线101的第二耦合端e2与所述第四带线203耦合，且能发生相对运动。

本发明实施例所述移相器，其第一带线101镶嵌在所述耦合介质102内，共同组成滑动部件，能够有效减小移相器的尺寸。且本发明实施例中，可以通过改变所述耦合介质102的材质特性来改变其介电常数，进而改变该移相器的移相比，从而使得该移相器能够获取比较大的移相量，实现大的下倾角。

需要说明的是，本发明实施例中，所述第二带线201为主馈线，所述第三带线202和第四带线203分布在所述第二带线201的两侧，且以所述第二带线201为中轴呈镜像对称结构。

该结构使得，当所述移相器的滑动部件和固定部件发生相对运动时，第二带线201的第三耦合端e3与所述第一带线101相对运动，产生第一位移；第一带线101的第一耦合端e1与所述第三带线202相对运动，产生第二位移；第一带线101的第二耦合端e2与所述第四带线203相对运动，产生第三位移。该第一位移、第二位移和第三位移相等。

优选的，所述第一带线101可以设置为方U形，所述第二带线201的第三耦合端e3与所述第一带线101的横向结构相耦合，并与所述第一带线101的横向结构发生相对运动。

所述固定部分包括三段带线，所述第二带线201可以为T形，其横向段为第三耦合端e3。所述第三带线202和第四带线203可以设置为方U形。

当然，在实际应用中，所述移相器中各带线的具体形状可以根据实际需要具体设定，本发明实施例一中仅是给出一种具体的形状作为说明，在此并不做限定。

结合图1所示，对本发明实施例所述移相器的工作原理进行简单介绍。

如图1所示，信号从所述第二带线201的信号输入端a1输入，沿所述第二带线201传输至所述第三耦合端e3，通过所述第三耦合端e3将能量耦合给所述第一带线101。

耦合至所述第一带线101的能量一分为二，其中，一部分能量沿镶嵌在所述第一带线101向所述第一耦合端e1传输，另一部分能量沿所述第一带线101向所述第二耦合端e2传输。

传输至所述第一耦合端e1的能量，通过所述第一耦合端e1耦合给所述第三带线202。耦合至所述第三带线202的能量一分为二，其中，一部分能量沿所述第三带线202向所述第一输出端b1传输，并由所述第一输出端b1输出；另一部分能量沿所述第三带线202向所述第二输出端b2传输，并由所述第二输出端b2输出。

传输至所述第二耦合端e2的能量，通过所述第二耦合端e2耦合给所述第四带线203。耦合至所述第四带线203的能量一分为二，其中，一部分能量沿所述第四带线203向所述第三输出端b3传输，并由所述第三输出端b3输出；另一部分能量沿所述第四带线203向所述第四输出端b4传输，并由所述第四输出端b4输出。

由此可以实现，从信号输入端a1输入的能量，分为四路，分别从所述第一输出端b1、第二输出端b2、第三输出端b3以及第四输出端b4输出。

需要说明的是，所述耦合介质102是指具有一定介电常数的介质。前面所述的带线是指金属信号线，可以实现能量的传输。其中，所述第一带线101镶嵌在所述耦合介质102内。

本发明实施例中，所述滑动部件和固定部件通过所述第一耦合端e1、第二耦合端e2和第三耦合端e3实现耦合。所述耦合具体是指：两个部件相对靠近但不接触，通过耦合的方式实现两者之间的能量传输。

所述滑动部件整体上能够和所述固定部件发生相对运动。具体的，所述滑动部件可以相对于所述固定部件横向移动，且所述滑动部件不脱离与所述固定部件相耦合的各部分，由此可以保证在运动过程中，所述移相器的信号的正常传输。

结合图1所示，本发明实施例所述移相器，当所述滑动部件相对于所述固定部件横向左右移动时，其工作方式具体为：

设定起始位置为所述第二带线201上的靠近第一信号输出端b1的一端（如图1中b5所示）。当所述第一带线101的第一耦合端e1处于所示起始位置时，所述第一信号输出端b1得到的输出信号比所述第二信号输出端b2得到的输出信号的相位超前，所述第三信号输出端b3得到的输出信号比所述第四信号输出端b4得到的输出信号的相位超前。

为了保证所述滑动部件的第一耦合端e1处于所示起始位置时，各输出端的输出信号的相位同步（不超前也不滞后），在两个相位超前的输出端（即为第一信号输出端b1和第三信号输出端b3）上增加适量长度的带线以补偿相位，使得补偿后，所述第一信号输出端b1、第二信号输出端b2、第三信号输出端b3和第四信号输出端b4的输出信号的相位都是同步的。当所述滑动部件横向滑动到不同位置时，所述第一信号输出端b1和第三信号输出端b3的输出信号的相位会等比例的滞后，所述第二信号输出端b2和第四信号输出端b4的输出信号的相位会等比例的超前。然后，根据需要使用的移相量，决定所述滑动部件横向移动至不同的位置，完成一次移相过程。

进一步的，结合图1可知，当所述移相器的滑动部件和固定部件之间发生相对运动时，随着滑动部件的两个耦合端在所述固定部件上的移动，使得每个输出端对应的带线长度发生变化，使得每个输出端得到的相位发生变化，从而改变该移相器的移相量。

结合图1可知，本发明实施例中，可以通过改变第三带线202和第四带线203的横向部分的长度，进而改变所述移相器的滑动部件与固定部件之间的有效行程的长度，可以实现改变该移相器的移相量。由此使得，本发明实施例所述移相器，能够获取比较大的移相量，实现大的下倾角。

前面提到，本发明实施例中，可以通过改变所述耦合介质102的材质特性来改变其介电常数，进而改变该移相器的移相比。下面对该部分原理进行具体的说明。

需要说明的是，本发明实施例一中，所述滑动部件和固定部件均为单层结构，所述滑动部件与所述固定部件相互靠近但不接触，通过三个耦合端实现两者之间的能量传输。

在本发明的另一实施例中，可以设置所述滑动部件为双层中空的结构，所述固定部件悬置嵌入所述滑动部件的两层中间，且不与所述滑动部件相接触。

在本发明的另一实施例中，还可以设置所述固定部件为双层中空结构，所述滑动部件悬置嵌入所述固定部件的两层中间，且不与所述固定部件相接触。

本发明实施例一所述的移相器，包括四个输出端口，在实际应用中，所述移相器还可以扩展为八个端口或十六个端口等。

参照图2，为本发明实施例二的移相器的结构图。如图2所示，实施例二所述移相器与实施例一相比，所述固定部件还可以包括：第五带线204、第六带线205、第七带线206和第八带线207。

具体的，如图2所示，所述第五带线204包括：第五信号输出端m1和第六信号输出端m2。其中，所述第五信号输出端m1和第六信号输出端m2分别位于所述第五带线204的两端。所述第三带线202的第一信号输出端b1作为第四信号耦合端，实现所述第三带线202与第五带线204之间的耦合。

所述第六带线205包括：第七信号输出端m3和第八信号输出端m4。其中，所述第七信号输出端m3和第八信号输出端m4分别位于第六带线205的两端。所述第三带线202的第二信号输出端b2作为第五信号耦合端，实现所述第三带线202与第六带线205之间的耦合。

所述第七带线206包括：第九信号输出端m5和第十信号输出端m6。其中，所述第九信号输出端m5和第十信号输出端m6分别位于第七带线206的两端。所述第四带线203的第三信号输出端b3作为第六信号耦合端，实现所述第四带线203与第七带线206之间的耦合。

所述第八带线207包括：第十一信号输出端m7和第十二信号输出端m8。其中，所述第十一信号输出端m7和第十二信号输出端m8分别位于第八带线207的两端。所述第四带线203的第四信号输出端b4作为第七信号耦合端，实现所述第四带线203与第八带线207之间的耦合。

结合图2所示，实施例二所述移相器的工作原理为：

如图2所示，信号从所述第二带线201的信号输入端a1输入，沿所述第二带线201传输至所述第三耦合端e3，通过所述第三耦合端e3将能量耦合给所述滑动部件的第一带线101。

耦合至所述第一带线101的能量一分为二，其中，一部分能量沿镶嵌在所述第一带线101向所述第一耦合端e1传输，另一部分能量沿所述第一带线101向所述第二耦合端e2传输。

传输至所述第一耦合端e1的能量，通过所述第一耦合端e1耦合给所述第三带线202。耦合至所述第三带线202的能量一分为二。

其中，一部分能量沿所述第三带线202向所述第一输出端b1传输，并由所述第一输出端b1传输至所述第五带线204。传输至所述第五带线204的能量一分为二，一部分能量沿所述第五带线204向所述第五信号输出端m1传输，并由所述第五信号输出端m1输出；另一部分能量沿所述第五带线204向所述第六信号输出端m2传输，并由所述第六信号输出端m2输出。

耦合至所述第三带线202的另一部分能量沿所述第三带线202向所述第二输出端b2传输，并由所述第二输出端b2输出至所述第六带线205。传输至所述第六带线205的能量一分为二，一部分能量沿所述第六带线205向所述第七信号输出端m3传输，并由所述第七信号输出端m3输出；另一部分能量沿所述第六带线205向所述第八信号输出端m4传输，并由所述第八信号输出端m4输出。

传输至所述第二耦合端e2的能量，通过所述第二耦合端e2耦合给所述第四带线203。耦合至所述第四带线203的能量一分为二。

其中，一部分能量沿所述第四带线203向所述第三输出端b3传输，并由所述第三输出端b3输出至所述第七带线206。传输至所述第七带线206的能量一分为二，一部分能量沿所述第七带线206向所述第九信号输出端m5传输，并由所述第九信号输出端m5输出；另一部分能量沿所述第七带线206向所述第十信号输出端m6传输，并由所述第十信号输出端m6输出。

耦合至所述第四带线203的另一部分能量沿所述第四带线203向所述第四输出端b4传输，并由所述第四输出端b4输出至所述第八带线207。传输至所述第八带线207的能量一分为二，一部分能量沿所述第八带线207向所述第十一信号输出端m7传输，并由所述第十一信号输出端m7输出；另一部分能量沿所述第八带线207向所述第十二信号输出端m8传输，并由所述第十二信号输出端m8输出。

由此可以实现，从信号输入端a1输入的能量，分为八路，分别从所述第五输出端m1、第六输出端m2、第七输出端m3、第八输出端m4、第九输出端m5、第十输出端m6、第十一输出端m7以及第十二输出端m8输出。

需要说明的是，本发明实施例一和二中，仅是以4输出端口和八输出端口为例进行说明。在本发明其他实施例中，还可以将所述移相器设置为16端口、32端口甚至于更多的端口结构。只需要对该移相器的固定部件增加相应的带线即可，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种阵列天线，该阵列天线包括如前述各实施例所述的移相器。

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。

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。

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 (6)

1.一种移相器，其特征在于，所述移相器包括：滑动部件和固定部件；

所述滑动部件包括：第一带线和包裹所述第一带线的耦合介质；

所述滑动部件的第一带线与所述固定部件耦合，且能发生相对运动；所述耦合是指相互靠近且不接触，通过耦合实现能量传输；

所述第一带线具有第一耦合端和第二耦合端；所述第一耦合端和第二耦合端分别位于所述第一带线的两端；

所述固定部件包括：第二带线、第三带线和第四带线；

所述第二带线包括：第三耦合端和信号输入端；其中，所述第三耦合端和所述信号输入端分别位于所述第二带线的两端；所述第二带线的第三耦合端与所述第一带线耦合，且能发生相对运动；

所述第三带线包括：第一信号输出端和第二信号输出端；所述第一信号输出端和第二信号输出端分别位于所述第三带线的两端；所述第一带线的第一耦合端与所述第三带线耦合，且能发生相对运动；

所述第四带线包括：第三信号输出端和第四信号输出端；所述第三信号输出端和第四信号输出端分别位于所述第四带线的两端；所述第一带线的第二耦合端与所述第四带线耦合，且能发生相对运动；

所述固定部件还包括：第五带线、第六带线、第七带线和第八带线；

所述第五带线包括：第五信号输出端和第六信号输出端；所述第五信号输出端和第六信号输出端分别位于所述第五带线的两端；所述第三带线的第一信号输出端作为第四信号耦合端，实现所述第三带线与第五带线之间的耦合；

所述第六带线包括：第七信号输出端和第八信号输出端；所述第七信号输出端和第八信号输出端分别位于所述第六带线的两端；所述第三带线的第二信号输出端作为第五信号耦合端，实现所述第三带线与第六带线之间的耦合；

所述第七带线包括：第九信号输出端和第十信号输出端；所述第九信号输出端和第十信号输出端分别位于所述第七带线的两端；所述第四带线的第三信号输出端作为第六信号耦合端，实现所述第四带线与第七带线之间的耦合；

所述第八带线包括：第十一信号输出端和第十二信号输出端；所述第十一信号输出端和第十二信号输出端分别位于所述第八带线的两端；所述第四带线的第四信号输出端作为第七信号耦合端，实现所述第四带线与第八带线之间的耦合。

2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第三带线和第四带线分布在所述第二带线的两侧，且以所述第二带线为中轴呈镜像对称结构。

3.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，所述第二带线为T形带线；所述第三带线和所述第四带线为方U形带线；

所述第一带线为方U形带线。

4.根据权利要求1至3任一项所述的移相器，其特征在于，所述滑动部件为双层中空结构；

所述固定部件悬置嵌入所述滑动部件的两层中间，且不与所述滑动部件相接触。

5.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述固定部件为双层中空结构；

所述滑动部件悬置嵌入所述固定部件的两层中间，且不与所述固定部件相接触。

6.一种阵列天线，其特征在于，所述阵列天线包括如权利要求1至5任一项所述的移相器。