CN103825070B - 一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构，包括上屏蔽板、下屏蔽板和拉杆，所述上屏蔽板与下屏蔽板之间以拉杆为轴设有两个轴对称的子单元，每个子单元包括传动滑板、介质块和导体带，所述传动滑板连接于拉杆，传动滑板的表面设有直槽和斜槽，传动滑板的上端面和下端面均安装有介质块，所述下屏蔽板上设有第一导向块和第二导向块用于定位传动滑板的纵向移动和介质块的横向移动。本发明具有小型化，互调好，易于实现高上旁瓣抑制，结构加工与装配工艺简单，可靠性强，工作频段宽，通用性强，2G、3G、4G基站天线均可适用等优势。

Description

一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构

技术领域

本发明涉及一种通信装置，具体涉及一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构。

背景技术

当前移动通讯的发展日新月异，已经迈入4G时代，手机普及率非常高，而且逐年递增，信号量大，而且周围地理与电磁环境日趋复杂，对通信天线的要求也越来越高。合理设置天线下倾角不但可以降低蜂窝网络的邻区干扰，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例，而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度，从而提高通信网络的质量。而天线电子倾角的引入，给优化人员带来了便捷，在机房即可调整天线倾角，同时可以保障网优人员的安全、降低工作量及提高工作效率。

移相器可实现阵列天线的波束赋形，使天线下倾角连续可调，是基站电调天线的必要组件。

业内基站天线中所使用的移相器主要有两种类型：方式一是采用强耦合的方式，改变电磁波传输线的物理长度以达到移相的目的；方式二是通过改变覆盖在电磁波传输线上介质的体积，调节了介质与空气组成的复合介质的相对介电常数，即调节了移相器传输电磁波的速率，以达到移相的目的。但目前公示的这两种形式的移相器均存在不同程度的缺陷。

例如中国专利201180001177.8、201019050036.X，这两种移相器均采用方式一的原理，该专利的缺点是：对结构工艺要求非常高，导体摆臂（耦合臂）与导体带（导轨）之间需要合适的贴合力，贴合力大了则导体摆臂（耦合臂）摆动困难，贴合力小了则移相器互调不稳定并且插入损耗大，另一方面是移相分支只有4个，在实现6个阵元以上阵列天线波束赋形时至少有两个阵元共同使用一个移相分支，在上旁瓣抑制抑制方面存在无法避免的瓶颈。

中国专利201210501142.5原理与前面提及的两种专利一样都是采用方式一的原理，优缺点基本相同，区别是前者是一体化，后者是分布式，第一耦合件与第二耦合件的长度之和比较大，以达到大移相量的目的，但这也同时增大了移相器的尺寸，在多阵元阵列天线上实现一个移相器控制一个阵元的话，分布式布置移相器的尺寸比天线的反射板大很多，增大了天线的尺寸和成本，显然这种方式不可取，只有采取折中的办法，用一个移相器控制两个阵元，这样同样存在上旁瓣抑制的瓶颈问题。

采用方式二原理的移相器优点是：工艺简单，互调好，易于实现一个移相器控制一个阵元；缺点是达到所需移相量的前提下，用低介电常数的介质移相器容易匹配，但是介质体积大，不利于天线整机的布局，难以实现天线的小型化，用高介电常数的介质移相器匹配难度大。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构。

技术方案：本发明的一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构，包括上屏蔽板、下屏蔽板和拉杆，上屏蔽板与下屏蔽板之间以拉杆为轴设有两个轴对称的子单元，每个子单元包括传动滑板、介质块和导体带，所述传动滑板连接于拉杆，传动滑板的表面设有两个直槽和两个斜槽，所述两个直槽分别沿拉杆的轴向设置在所述传动滑板的两端，所述两个斜槽分别平行设置在传动滑板上位于两个直槽之间与直槽形成X°的夹角，其中cot（x）≥2；所述介质块为上下两块，分别对称安装在所述传动滑板的上表面和下表面，上、下介质块之间通过两个立柱连接，所述两个立柱分别穿插通过所述传动滑板的两个斜槽；所述介质块的相对介电常数≥7；所述下屏蔽板上设有两组第一导向块，所述第一导向块包括两个导向柱，分别插入在所述传动滑板表面的两个直槽中；所述下屏蔽板上还设有两个第二导向块，第二导向块的两个导向柱分别穿插在所述介质块上的垂直于拉杆方向的两个横向槽中。

进一步的，所述导体带设置在所述下屏蔽板上方，为了保证介质块顺利滑行与导体带交叠与所述传动滑板同一水平面且相邻，且导体带的厚度小于上下介质块之间的距离；介质块在一个方向极限滑动行程时与导体带没有交叠面积；在反方向极限滑动行程时与导体带交叠面积最大，并且在该滑动方向上，介质块的垂直投影边缘不超出导体带的垂直边缘。

进一步的，每个介质块都至少包括有四个按照一定相对距离组合的介质子块，介质子块的末端均设有防止介质块在一个方向极限滑动时完全脱离导体带的梢块。

进一步的，所述介质块上一端设有孔，介质块的另一端设有柱，上、下两块介质块之间通过孔和柱的配合装配在一起形成两根可支撑介质块的立柱，保证两个介质块的距离，能够减少传动滑板滑行时与上下两块介质块之间的摩擦，进而保证传动滑板的顺利滑行移动。

为了有效减小由于部件公差而引起介质块的行程误差，可放大行程比即：传动滑板的纵向行程为L1，介质块的横向行程为L2，

进一步的，所述导体带的一端连接有信号输入口，导体带的另一端设有信号输出口，导体带的两端通过添加若干导体带进行任意功率的分配。

进一步的，所述介质块与传动滑板相连接的位置为介质块的厚度中心位置。

进一步的，所述上屏蔽板、下屏蔽板和导体块均由金属材料制成，所述传动滑板、第一导向块、第二导向块和拉杆均由非金属材料制成。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明通过传动结构调节填充于导体带上的介质块与导体带的交叠面积以达到均匀连续移相的目的，并且移相器单元两端可以通过调节分支带状线实现任意功率分配，从而组成一个匹配良好的包含多个移相器单元的超宽带串馈移相器网络。

（2）本发明采用高介电常数的填充介质块，从而在较小的体积内实现大移相量，但其核心在于介质块的多段组合，保证与导体带的良好阻抗匹配，从而实现移相器单元超过45%的阻抗带宽，且每段介质子块的异形变化，能够保证移相量在整个工作频带内随介质块的滑动而均匀线性变化。

（3）本发明移相器单元和传动机构紧密配合，移相器体积小，移相器单元中两个相同的子单元并排放置于上、下屏蔽板之间，既可实现双极化电调天线的两个极化的下倾角同时连续可调的目的.又大大缩小移相器机构整体尺寸，有利于实现天线小型化。

（4）本发明中导体带的两端可任意拓展，可将带有功率分配功能的多个移相器单元串联起来，整合成一副具有多个移相输出端和任意功率分配的移相功分网络，一个移相输出端控制阵列天线的一个阵元，可实现高上旁瓣抑制的目的。

（5）本发明的移相器介质及联动机构均为非金属材料组成，有效地提高移相器的互调指标，且结构加工与装配工艺简单，可靠性性强。

（6）本发明通过将传动滑板插入介质块中的配合方式，保证移相器整体的横向体积小，高介电常数介质块保证纵向体积小，最终使得本发明体积小，节省生产成本，易收纳或搬运。

综上所述，本发明具有小型化，互调好，易于实现高上旁瓣抑制，结构加工与装配工艺简单，可靠性性强，工作频段宽，通用性强，2G、3G、4G基站天线均可适用等优势。

附图说明

图1是本发明中移相器单元的结构示意图；

图2是本发明中移相器单元中介质块与传动滑板配合结构示意图；

图3是本发明中移相器单元中第一导向块与传动滑板配合结构示意图；

图4是本发明中移相器单元中第二导向块与介质块配合结构示意图；

图5是本发明中移相器单元的整体传动结构示意图；

图6是本发明中移相器单元中介质块与导体带配合结构示意图；

图7是本发明中移相器单元中传动滑板结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案结合附图进行详细说明。

如图1至图7所示，本发明的一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构，包括上屏蔽板80、下屏蔽板10和拉杆70，上屏蔽板80与下屏蔽板10之间以拉杆70为轴设有两个轴对称的子单元，每个子单元包括传动滑板40、介质块30和导体带20，传动滑板40连接于拉杆70，传动滑板40的表面设有两个直槽402和两个斜槽401，两个直槽402分别沿拉杆70的轴向设置在传动滑板40的两端，两个斜槽401分别平行设置在传动滑板40上位于两个直槽402之间与直槽402形成X°的夹角，其中cot（x）≥2；介质块30为上下两块，分别对称安装在传动滑板40的上表面和下表面，上、下介质块30之间通过两个立柱301连接，两个立柱301分别穿插通过传动滑板40的两个斜槽401；介质块30的相对介电常数≥7；下屏蔽板10上设有两组第一导向块50，第一导向块50包括两个导向柱，分别插入在传动滑板40表面的两个直槽402中；下屏蔽板10上还设有两个第二导向块60，第二导向块60的两个导向柱分别穿插在介质块30上的垂直于拉杆70方向的两个横向槽中。

因为，在所需移相量相同的情况下，高介电常数介质的尺寸要比小介电常数介质的小，从而缩小了移相器单元100的尺寸，因而高介电常数介质块30更容易实现大移相量和小型化的目的。

导体带20设置在下屏蔽板10上方，与传动滑板40同一水平面且相邻，导体带20的厚度小于上下介质块30之间的距离；介质块30在一个方向极限滑动行程时与导体带20没有交叠面积；在反方向极限滑动行程时与导体带20交叠面积最大，并且在该滑动方向上，介质块30的垂直投影边缘不超出导体带20的垂直边缘。导体带20的一端连接有信号输入口，导体带20的另一端设有信号输出口，导体带20的两端通过添加若干导体带20进行任意功率的分配。

每个介质块30都至少包括有四个按照一定相对距离组合的介质子块303，介质子块303的末端均设有防止介质块30在一个方向极限滑动时完全脱离导体带20的梢块304。介质块30上一端设有孔，介质块30的另一端设有柱，上、下介质块30之间通过孔和柱的配合装配在一起形成两根可支撑介质块30的立柱301，保证两个介质块30的距离。

传动滑板40的纵向行程为L1，介质块30的横向行程为L2，介质块30与传动滑板40相连接的位置为介质块30的厚度中心位置。

上屏蔽板80、下屏蔽板10和导体块均由金属材料制成，传动滑板40、第一导向块50、第二导向块60和拉杆70均由非金属材料制成。

在本发明中，下屏蔽板10和上屏蔽板80一方面充当电磁波传输线的接地，另一方面起到支撑及固定移相器单元100其它部件的作用；导体带20位于下屏蔽板10和上屏蔽板80的正中位置，与下屏蔽板10和上屏蔽板80一起组成带状线，且两端可拓展，非常容易集成带状线功分器，通过调节功分器上带状线的形状和尺寸，可实现任意功率分配，并可获得良好工作带宽，实现超宽频的目的。

如图3所示：第一导向块50固定在下屏蔽板10上，且与直槽402间隙配合，作用是限制传动滑板40的运动轨迹；拉杆70与传动滑板40连接，沿着纵向驱动拉杆70运动，传动滑板40相应也运动，由于第一导向块50与直槽402的配合，使传动滑板40只沿着纵向运动而不发生偏移。当传动滑板40受力滑动时会带动介质块30在斜槽401中均匀线性滑动，从而调节介质块30覆盖于导体带20上的面积，进而改变电磁波在移相器中的传输速率，实现均匀连续移相的目的。

本发明中的移相器单元100采用整体传动的方式，在纵向给拉杆70一个驱动力，带动传动滑板40在纵向运动，通过第一导向块50和第二导向块60的导向限位及传动滑板40纵横向改变传动比，使介质块30在横向产生位移，从而改变介质块30与导体带20重叠的面积，及改变了导体带20与上屏蔽板80、下屏蔽板10之间复合介质的相对介电常数，即改变了电磁波在移相器中的传输速率，实现连续均匀移相的目的。

如图6所示，在传动初始位置时，介质块30与导体带20完全分离不接触，梢块304可有效的防止介质块30运动的过程中与导体带20出现卡死。

如图7所示，传动滑板40的斜槽401结构，在纵向输出一个的力通过此结构使此力转换到横向，并且的长度比决定了纵向与横向的传动比，且在纵向距离允许的情况下，使传动滑板40的横向行程尽量大，传动滑板40的横向行程越大即传动比越大，传动精度就越高。

Claims (7)

1.一种超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：包括上屏蔽板(80)、下屏蔽板(10)和拉杆(70)，上屏蔽板(80)与下屏蔽板(10)之间以拉杆(70)为轴设有两个轴对称的子单元，每个子单元包括传动滑板(40)、介质块(30)和导体带(20)，所述传动滑板(40)连接于拉杆(70)，传动滑板(40)的表面设有两个直槽(402)和两个斜槽(401)，所述两个直槽(402)分别沿拉杆(70)的轴向设置在所述传动滑板(40)的两端，所述两个斜槽(401)分别平行设置在传动滑板(40)上位于两个直槽(402)之间且与直槽(402)形成X°的夹角，其中cot(x)≥2；所述介质块(30)为上下两块，分别对称安装在所述传动滑板(40)的上表面和下表面，上、下介质块(30)之间通过两个立柱(301)连接，所述两个立柱(301)分别穿插通过所述传动滑板(40)的两个斜槽(401)；所述介质块(30)的相对介电常数≥7；所述下屏蔽板(10)上设有两组第一导向块(50)，所述第一导向块(50)包括两个导向柱，分别插入在所述传动滑板(40)表面的两个直槽(402)中；所述下屏蔽板(10)上还设有两个第二导向块(60)，第二导向块(60)的两个导向柱分别穿插在所述介质块(30)上的垂直于拉杆(70)方向的两个横向槽中；所述导体带(20)设置在所述下屏蔽板(10)上方，与所述传动滑板(40)同一水平面且相邻，所述导体带(20)的厚度小于上下介质块(30)之间的距离；介质块(30)在一个方向极限滑动行程时与导体带(20)没有交叠面积；在反方向极限滑动行程时与导体带(20)交叠面积最大，并且在该滑动方向上，介质块(30)的垂直投影边缘不超出导体带(20)的垂直边缘。

2.根据权利要求1所述的超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：每个介质块(30)都至少包括有四个按照一定相对距离组合的介质子块(303)，介质子块(303)的末端均设有防止介质块(30)在一个方向极限滑动时完全脱离导体带(20)的梢块(304)。

3.根据权利要求1所述的超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：所述每个子单元中的一个介质块(30)上一端设有孔，相对应的另一个介质块(30)的一端设有立柱(301)上、下两个介质块(30)之间通过孔和立柱(301)的配合装配在一起，保证两个介质块(30)的距离。

4.根据权利要求1所述的超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：传动滑板(40)的纵向行程为L1，介质块(30)的横向行程为L2， $\frac{L1}{L2}\≥2.$

5.根据权利要求1所述的超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：所述导体带(20)的一端连接有信号输入口，导体带(20)的另一端设有信号输出口，导体带(20)的两端通过添加若干导体带(20)进行任意功率的分配。

6.根据权利要求1所述的超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：所述介质块(30)与传动滑板(40)相连接的位置为介质块(30)的厚度中心位置。

7.根据权利要求1所述的超宽带小型化移相器单元及其联动机构，其特征在于：所述上屏蔽板(80)、下屏蔽板(10)和导体块均由金属材料制成，所述传动滑板(40)、第一导向块(50)、第二导向块(60)和拉杆(70)均由非金属材料制成。