CN103975485B - 基站天线馈电网络 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基站天线馈电网络，其包括至少两个功分器和至少三个移相器，其前一移相器的输出端连接到功分器的输入端，功分器的一个输出端作为整个馈电网络的一个输出端，另一路输出端相连到下一移相器的输入端，该移相器包括固定传输线和滑动传输线，所述移相器和功分器均置于一体化整体成型金属腔结构内，各馈电点沿其长边方向分布。本发明实现灵活的功分比设计、性能稳定、较低功率损耗，使馈电网络结构紧凑，尺寸较小，易于加工，成本降低，容易实现宽频带，整体性能和一致性更加稳定，并可灵活组合以增加输出端数。

Description

基站天线馈电网络
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其是指一种应用于电调基站天线的馈电网络。
背景技术
随着移动通信技术的发展，对基站天线的电性能和机械性能要求也越来越高，其高性能和小型化逐渐成为发展趋势，如更大的电下倾角、更高的效率、更宽频带、更小的体积等，这对基站天线馈电网络的性能提出了更高的要求。
传统技术上的一种移相装置，采用金属导体棒在金属导体管中前后运动来改变传输路径的实际长度，以达到相位改变的目的，但实际使用时必须外加功分器进行功率分配，并且为得到较大的移相量，一般需要增大移相器的体积，这样导致馈电网络结构复杂，产品的电气性能和一致性也会变差。另外一种现有技术的等相差分多路复合移相器，全部采取微带型的功分器和移相器，尤其是移相器的线长调节机构，存在损耗大，性能不稳定等明显不足，在产品量产时使用较少。
因此，现有技术的馈电网络存在结构装配繁琐、焊点较多、功率损耗大、一致性差、体积大、制造成本高等缺点和问题。
所以，提供一种功分比设计灵活、结构紧凑、性能稳定、工作频带宽、一致性好、功率损耗低、结构简单、体积变小、成本降低、便于量产的基站天线馈电网络实为必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、功分比设计灵活、性能稳定的基站天线馈电网络。
为实现本发明目的，提供以下技术方案：
本发明提供一种基站天线馈电网络，其包括至少两个功分器和至少三个移相器，其中至少一个所述功分器为一分三功分器，馈电口输入连接该一分三功分器的输入端，该一分三功分器的输出端之一用以对阵列中心单元馈电，另外两输出端连接到左右两端的移相器，相邻移相器通过一分二功分器级联，其前一移相器的输出端连接到功分器的输入端，功分器的一个输出端作为整个馈电网络的一个输出端，另一路输出端相连到下一移相器的输入端，该移相器包括固定传输线和滑动传输线，该固定传输线为空心圆金属管，该滑动传输线是表面涂覆绝缘层并插入在空心圆金属管中的U形金属杆，所述移相器和功分器均置于一体化整体成型金属腔结构内，各馈电点沿其长边方向分布。
本发明将各功分器和移相器分布式级联，实现灵活的功分比设计、性能稳定、较低功率损耗，并对移相器和功分器及馈电网络的整体结构进一步优化，使馈电网络结构紧凑，尺寸较小，易于加工，成本降低，容易实现宽频带，整体性能和一致性更加稳定，并可灵活组合以增加输出端数，很好地解决了电调基站天线宽带馈电网络的需求。移相器则基于金属管嵌套耦合的原理，可实现良好的一致性、灵活的功分比设计、性能稳定、较低功率损耗。
本发明将各功能部件装配在一体成型的窄长金属腔内，各馈电端口沿其长边分布，功能组件也分布设置在腔体内，克服了以往结构繁琐、焊点较多、功率损耗大等缺点，使馈电网络结构紧凑，尺寸较小，易于加工，成本降低，容易实现宽频带，整体性能和一致性更加稳定，相比其他结构，可有效避免信号外泄，避免谐振点。
优选的，该金属腔结构的截面形状为单矩形，或一边开口单矩形，或上下双矩形，或上下一边开口双矩形，或左右双矩形，或左右一边开路双矩形，或前述两种或两种以上组合而成的多腔结构。可灵活组合以增加输出端数，很好地解决了电调基站天线宽带馈电网络的需求。
优选的，该功分器为空气带状线采取分支型形式构成。
优选的，该带状线为扁平形或圆形或方形或其他几何形状及其组合。
优选的，单列馈电结构通过平铺和/或层叠方式组合，可以构成更多输出端的移相馈电网路。
优选的，各移相器都相同，可以实现等差相位变化。
对比现有技术，本发明具有以下优点：
本发明公开了一种结构紧凑、性能稳定、组合灵活和损耗极小的基站天线馈电网络。本发明将各功分器和移相器分布式级联，移相器则基于金属管嵌套耦合的原理，实现良好的一致性、灵活的功分比设计、性能稳定、较低功率损耗，并对移相器和功分器及馈电网络的整体结构进一步优化，再将各功能部件装配在一体成型的窄长金属腔内，各馈电端口沿其长边分布，功能组件也分布设置在腔体内，克服了以往结构繁琐、焊点较多、功率损耗大等缺点，使馈电网络结构紧凑，尺寸较小，易于加工，成本降低，容易实现宽频带，整体性能和一致性更加稳定，相比其他结构，可有效避免信号外泄，避免谐振点，并可灵活组合以增加输出端数，很好地解决了电调基站天线宽带馈电网络的需求。
附图说明
图1是本发明馈电网络的原理图；
图2a~2f是本发明一体化成型金属腔实施例的截面形状示意图；
图3a~3b是本发明馈电网络中所用功分器的结构图；
图4是本发明馈电网络中所用移相器的结构图；
图5是本发明第一实施例的馈电网络结构图；
图6是本发明第二实施例的馈电网络结构图；
图7是本发明第三实施例的馈电网络结构图；
图8a~8d是本发明馈电网络的单层、双层、三层及多层组合方式示意图；
图9是本发明馈电网络与天线单元连接的示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明基站天线馈电网络包括一分三功分器，馈电口输入的功率经该一分三功分器等分为三路，其中一路用以对阵列中心单元馈电，另外两输出端连接到左右两端的移相器，相邻移相器通过一分二功分器级联，分别对阵列左右两边单元馈电，图1中的一分三功分器两侧分别设有N个移相器、N-1个一分二功分器，以及N’个移相器、N’-1个一分二功分器。前一移相器的输出端连接到功分器的输入端，功分器的一个输出端作为整个馈电网络的一个输出端，另一路输出端相连到下一移相器的输入端。功分比也可根据要求设定，各移相器是相同的，只是当滑动杆沿线移动时，左右两边对应输出口相移反向，以形成阶梯式相位分布，控制方向图在垂直面内的下倾角。实施例中，各移相器都相同，可以实现等差相位变化。
所述移相器和功分器均置于一体化整体成型金属腔结构内，各馈电点沿其长边方向分布。将各功能部件装配在一体成型的窄长金属腔内，各馈电端口沿其长边分布，功能组件也分布设置在腔体内，克服了以往结构繁琐、焊点较多、功率损耗大等缺点，使馈电网络结构紧凑，尺寸较小，易于加工，成本降低，容易实现宽频带，整体性能和一致性更加稳定。
请参阅图2a~2f，该金属腔结构的截面形状为单矩形（如图2d），或一边开口单矩形（如图2e），或一边部分开口单矩形（如图2f），或上下双矩形（如图2a），或一边开口上下双矩形（如图2c），或一边部分开口上下双矩形（如图2b），或上下一边开口双矩形，或左右双矩形，或左右一边开路双矩形，或前述两种或两种以上组合而成的多腔结构，等等。
请参阅图3a~3b，该功分器为空气带状线采取分支型形式构成。该带状线为扁平形或圆形或方形或其他几何形状及其组合。图3a~3b为空气带状线功分器的中心导带结构图，其中a为输入端，b、c、d为输出端。图3a为一分三功分器，图3b为一分二功分器。
请参阅图4，是一种变形带状线的移相器结构图，其中200与300为固定传输线空心圆金属管，表面涂覆了绝缘介质层的可移动Ｕ形金属杆100为滑动传输线，其插入到空心圆金属管200和300中，通过移动Ｕ形金属杆100以改变传输线的实际长度来调整相位。
单列馈电结构通过平铺和/或层叠方式组合，可以构成更多输出端的移相馈电网路。
图5是本发明第一个实施例的层叠二入八出的馈电网络，每层包括七个功分器和八个移相器，构成一入九出的馈电子系统（本说明及附图只取其中一部分说明），其中2-1为输入功分器，功分器2-2连接移相器3-1和3-2，它们都装配在金属腔体1内。对于上面一层，采用同轴电缆将信号从4-a端输入到功分器2-1的输入端2-1-a，被分成三路2-1-b、2-1-c和2-1-d，其中2-1-b路连接同轴电缆4-c作为一个输出端，而2-1-c连接到移相器3-2的输入端3-2-a，移相后由其输出3-2-b连接到功分器2-2的输入端2-2-a，被分为两路，其输出2-2-b路连接同轴电缆4-e作为馈电网络的一个输出，2-2-c路连接到移相器3-1的输入端3-1-a，移相后经其输出端3-1-b连接同轴电缆4-g作为一个输出。另一边或下一层的原理与前述类似。这样当移相装置移动时，上层或下一层各输出端就获得相位等差变化的相位分布。
图6是本发明的第二个实施例二层二入十出的馈电网络，每层包括三个功分器和四个移相器构成一输入五输出馈电子网络，其中2-1为输入一分三功分器，2-2为一分二功分器，该一分二功分器2-2连接移相器3-1和3-2。对上一层左边馈电子网络，信号从同轴输入端4-f输入，经功分器2-1分为三路2-1-b、2-1-c、2-1-d，2-1-b连接同轴线内导体形成输出端4-h，2-1-c连接到另一移相器的输入端3-1-a，移相后输出端3-1-b连接到功分器2-2的输入端2-2-a，分为二路，2-2-b连接到同轴线内导体形成输出端口4-j，而2-2-c连接到另一移相器的输入端3-2-a，经移相，其输出3-2-b连接到同轴线内导体形成输出口4-l。上层右边及下层的馈电子网络结构与原理与前面叙述的相似。
图7是本发明的第三个实施例平铺二入十出的馈电网络，其工作原理与图5所示实施例的分层结构相同，只是两组子网络的排列方式不同。
图8a~8d为本发明馈电网络的单层、双层、三层及多层组合方式示意图，给出了由一列馈电子网络层叠组合构成更多端口馈电网络的示例，另外，还可采取将其平铺的方式进一步增加馈电网络的端口数。
图9为馈电网络与天线单元的连接示意图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基站天线馈电网络，其特征在于，其包括：
第一移相器、第二移相器、第三移相器和第四移相器；所述第一移相器、第二移相器、第三移相器和第四移相器均包括两个固定传输线和一滑动传输线，通过移动滑动传输线以改变传输线的实际长度来调整相位，其中一固定传输线作为移相器的输入端，另一固定传输线作为移相器的输出端；
一分三功分器，其包括用于连接馈电口的输入端、用于对所述基站天线的第一单元馈电的第一输出端、连接所述第一移相器的输入端的第二输出端、以及连接所述第二移相器的输入端的第三输出端；
第一一分二功分器，其包括连接所述第一移相器的输出端的输入端、用于对所述基站天线的第二单元馈电的第一输出端、以及用于级联第三移相器的输入端的第二输出端；
第二一分二功分器，其包括连接所述第二移相器的输出端的输入端、用于对所述基站天线的第三单元馈电的第一输出端、以及用于级联第四移相器的输入端的第二输出端；
所述一分三功分器、所述第一一分二功分器、所述第二一分二功分器、所述第一移相器、所述第二移相器、第三移相器和第四移相器均置于一体化整体成型的金属腔结构内，用于对所述基站天线的第一单元馈电的第一输出端、用于对所述基站天线的第二单元馈电的第一输出端和用于对所述基站天线的第三单元馈电的第一输出端沿所述金属腔结构长边方向分布；
所述一分三功分器、所述第一一分二功分器和所述第二一分二功分器为空气带状线采取分支型形式构成。
2.根据权利要求1所述的基站天线馈电网络，其特征在于，所述固定传输线包括一空心金属管。
3.根据权利要求1所述的基站天线馈电网络，其特征在于，所述滑动传输线包括一插入所述固定传输线的U形金属杆。
4.根据权利要求3所述的基站天线馈电网络，其特征在于，所述U形金属杆涂覆有绝缘介质层。
5.如权利要求1所述的基站天线馈电网络，其特征在于，该金属腔结构的截面形状为单矩形，或一边开口单矩形，或上下双矩形，或上下一边开口双矩形，或左右双矩形，或左右一边开路双矩形，或前述两种或两种以上组合而成的多腔结构。
6.如权利要求1所述的基站天线馈电网络，其特征在于，所述空气带状线为扁平形或圆形或方形或其他几何形状及其组合。
7.如权利要求1所述的基站天线馈电网络，其特征在于，所述基站天线馈电网络包括一多层馈电结构，其中，每层包括一分三功分器、第一一分二功分器、第二一分二功分器、第一移相器以及第二移相器；并且，相邻层通过平铺或层叠方式相互连接。
8.如权利要求1所述的基站天线馈电网络，其特征在于，所述第一移相器和所述第二移相器设置为实现等差相位变化。
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