CN104103875B - 移相器及包含移相器的移相组件、移相馈电网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种移相馈电网络，包括多个移相器、多个功分单元及传动单元。其中，移相器包括由导体屏蔽盖、第二介质板及其上的U型耦合线、平行耦合线及其所在第一介质板、金属地依次层叠设置形成的悬置带状线结构。各移相器中的第一介质板连体设置以形成连体介质板；连体介质板上设置有功分单元；各移相器呈两列对称排列，单列相邻移相器中的平行耦合线之间通过功分单元连接；传动单元与各移相器的第二介质板连接，以同步带动多个第二介质板进行移动，进而使U型耦合线相对于平行耦合线进行移动，实现信号的移相。上述移相馈电网络为包括悬置带状线和微带线的混合移相馈电网络，能够以更高集成度、更好扩展性和更优性能实现电调天线的移相。
Description
技术领域
本发明涉及天线领域，特别是涉及一种移相器及包含移相器的移相组件、移相馈电网络。
背景技术
随着移动通信的发展，由于网络环境的复杂多变及选址资源的紧张，对于基站天线的要求通常较高。目前应用较多的为电调天线，原因为电调天线可以实现垂直面方向图的连续可调，对网络覆盖更加灵活。
电调天线的原理在于通过移相器中导体的相对移动来改变流经该移相器并馈入给天线辐射单元的信号的相位，进而改变天线所形成的信号波束的覆盖方位。
移相器作为电调天线的核心部件，其性能直接决定阵列天线的性能。目前移相器主要分为两类，一类是通过移动介质滑块改变传输线的传播常数来实现移相，多为带状线结构。此类移相器结构简单，但行程较大，导致移相器体积变大，不利于与功分器进行集成，扩展性差。另一类是通过改变传输线的长度来实现移相，多为微带线或带状线。
如何提供一种集成度高、扩展性好、性能更优的移相馈电网络，是目前移相馈电网络亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种移相器及包含移相器的移相组件、移相馈电网络，能够以更高集成度、更好扩展性和更优性能实现电调天线的移相。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种移相器，包括第一介质板、第二介质板及导体屏蔽盖；第一介质板的两面分别设有金属地和平行耦合线，第二介质板的一面设有U型耦合线；平行耦合线与U型耦合线的两条平行臂相耦合设置，且均位于导体屏蔽盖与第一介质板相连接所形成的容置空间内；第二介质板至少部分地位于容置空间内，其可沿U型耦合线的平行臂的纵长方向移动，进而使U型耦合线相对于平行耦合线进行移动，实现信号的移相。
其中，第二介质板的移动范围由导体屏蔽盖所限位。
其中，导体屏蔽盖设有凸臂；第一介质板上设有通孔以卡接导体屏蔽盖的凸臂，凸臂与第一介质板上的金属地电连接。
其中，导体屏蔽盖、第二介质板及其上的U型耦合线、平行耦合线及其所在第一介质板、金属地，依次层叠设置以形成悬置带状线结构。
其中，导体屏蔽盖顶部沿其纵长方向设有狭缝，第二介质板上设有使其定位的定位件，定位件卡置于狭缝中以实现第二介质板的限位滑动。
其中，定位件置于容置空间内，其包括由互相交叉设置的两个臂部构成的十字形板体、在每个臂部的两个末端纵向延伸形成的第一突起及在两个臂部的交叉处纵向延伸形成的第二突起，第一突起与第二突起的纵向延伸方向相反；位于容置空间内的第二介质板的板体上设有两个插孔，且该板体的两个侧边上各设有一个凹槽，各第一突起分别卡接于插孔与凹槽；第二突起卡接于导体屏蔽盖的狭缝并可沿狭缝进行移动。
其中，第二介质板上设有覆盖U型耦合线的绝缘介质层。
其中，U型耦合线包括半圆形导体带和分别与半圆形导体带连接的两条平行导体带；平行耦合线包括两条平行导体带；U型耦合线中的两条平行导体带与平行耦合线中的两条平行导体带重叠以耦合。
其中，U型耦合线各处的宽度相同，平行耦合线中各导体带的形状一致。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种移相组件，包括两个上述移相器和传动单元；各移相器的第一介质板连体设置以形成连体介质板；传动单元的两侧各连接一个移相器的第二介质板，以同步带动两个第二介质板进行移动。
其中，传动单元包括拉杆和固定件；固定件包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台；凸台与第二介质板螺接；拉杆贯穿凹槽，且二者螺接固定以用于拉杆带动各移相器的第二介质板同步联动。
其中，连体介质板上设有长圆形狭缝以用于插入固定凸台与第二介质板的螺钉。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种移相馈电网络，包括多个上述移相器、至少一个功分单元及传动单元；各移相器中的第一介质板连体设置以形成连体介质板；连体介质板上设置有功分单元；各移相器呈单列排列，且相邻移相器的平行耦合线之间通过功分单元连接；传动单元与各移相器的第二介质板连接，以同步带动多个第二介质板进行移动。
其中，功分单元包括相互连接的具有不同长度和/或宽度的三条导体带。
其中，传动单元包括拉杆和多个固定件；固定件包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台；凹槽一侧的凸台与第二介质板螺接；拉杆依次贯穿间隔设置的多个固定件的凹槽，且拉杆与凹槽螺接固定以用于拉杆带动各移相器的第二介质板同步联动。
其中，连体介质板上设有长圆形狭缝以用于插入固定凸台与第二介质板的螺钉。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种移相馈电网络，包括多个上述移相器、多个功分单元及传动单元；各移相器中的第一介质板连体设置以形成连体介质板；连体介质板上设置有功分单元；各移相器呈两列对称排列，单列相邻移相器中的平行耦合线之间通过功分单元连接；传动单元与各移相器的第二介质板连接，以同步带动多个第二介质板进行移动。
其中，功分单元包括相互连接的具有不同长度和/或宽度的三条导体带。
其中，传动单元包括拉杆和多个固定件；固定件包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台；凹槽两侧的凸台分别与不同列的移相器的第二介质板螺接，两列移相器的第二介质板对称分布；拉杆依次贯穿间隔设置的多个固定件的凹槽，且拉杆与凹槽螺接固定以用于拉杆带动各移相器的第二介质板同步联动。
其中，连体介质板上设有长圆形狭缝以用于插入固定凸台与第二介质板的螺钉。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明移相器包括由导体屏蔽盖、U型耦合线、平行耦合线及金属地形成的悬置带状线结构。其中，平行耦合线与U型耦合线的两条平行臂相耦合设置，U型耦合线所在的第二介质板可在外力的作用下进行移动，进而使U型耦合线相对于平行耦合线进行移动，实现信号的移相。
上述悬置带状线结构的U型耦合线，与现有微带线U型耦合线相比，没有寄生辐射，插损更低；与现有空气带状线相比，此悬置带状线结构由于局部填充介质(如：第二介质板)，使得腔体内具有更高的等效介电常数，在相同移动距离下，可获得更大的移相量。
本发明移相馈电网络包括多个移相器、多个功分单元及传动单元，移相器与微带线结构的功分单元集成，可减小移相馈电网络的结构尺寸，有利于系统集成。
移相馈电网络中，通过增加移相器和功分单元的数量可为不同数量的阵列天线移相。
通过上述方式，移相馈电网络能够以更高集成度、更好扩展性和更优性能实现电调天线的移相。
附图说明
图1是本发明移相馈电网络一实施例的分解示意图一；
图2是图1所示移相馈电网络的分解示意图二；
图3是图1所示实施例中移相器的截面图；
图4是图3所示移相器的分解示意图；
图5是图4所示移相器中第二介质板及U型耦合线的结构示意图；
图6是图1所示移相馈电网络应用于6单元双极化阵列天线时的馈电示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1、图2、图3、图4及图5，图1和图2分别是本发明移相馈电网络一实施例的分解示意图，图1和图2互为移相馈电网络的正反面。如图1-5所示，包括：移相器10、功分单元20及传动单元30。
在本实施例中，移相器10包括第一介质板11、第二介质板12及导体屏蔽盖13。第一介质板11的两面分别设有金属地14和平行耦合线15，第二介质板12的一面设有U型耦合线16。移相器10还包括定位件17。
平行耦合线15与U型耦合线16的两条平行臂相耦合设置，且均位于导体屏蔽盖13与第一介质板11相连接所形成的容置空间内。
由于U型耦合线16需设置在容置空间内，因此第二介质板12至少部分地位于容置空间内，其在外力的作用下可沿U型耦合线16的平行臂的纵长方向移动，进而使U型耦合线16相对于平行耦合线15进行移动，实现信号的移相。
其中，移相器10的结构具体如下：
导体屏蔽盖13顶部沿其纵长方向设有一个狭缝131，其纵长侧面的四端分别设有凸臂132。
第一介质板11上设有通孔111以卡接导体屏蔽盖13的凸臂132，使导体屏蔽盖13固定于第一介质板11上。凸臂132穿过第一介质板11上的通孔111，并与其上的金属地14连接，实现电连接，形成共地结构。
定位件17包括由互相交叉设置的两个臂部构成的十字形板体171、在每个臂部的两个末端纵向延伸形成的第一突起172及在两个臂部的交叉处纵向延伸形成的第二突起173，第一突起172与第二突起173的纵向延伸方向相反。定位件17用于定位第二介质板12，且置于导体屏蔽盖13内。
位于导体屏蔽盖13内的第二介质板12的板体上设有两个插孔121，且该板体的两个侧边上各设有一个凹槽122。插孔121和凹槽122分别卡接定位件17的第一突起172。
定位件17的第二突起173卡接于导体屏蔽盖13的狭缝131并可沿狭缝131进行移动。此定位件17使得第二介质板12在移动过程中不会左右移动。第二介质板12的移动范围由导体屏蔽盖13所限定，具体为定位件17卡置于狭缝131，可实现第二介质板12的限位滑动。
其中，导体屏蔽盖13、U型耦合线16、平行耦合线15及金属地14，依次层叠设置以形成悬置带状线结构。
其中，U型耦合线16包括半圆形导体带和分别与半圆形导体带连接的两条平行导体带，U型耦合线16各处的宽度相同。
平行耦合线15包括两条相距一定距离的平行导体带，各导体带的形状一致。导体屏蔽盖13、两条平行导体带及金属地14构成悬置带状线结构。
如图3所示，U型耦合线16中的两条平行导体带与平行耦合线15中的两条平行导体带重叠以耦合，具体为U型耦合线16覆盖至平行耦合线15。相重叠的导体带的宽度相同或不同。
如图3所示，第二介质板12上设有覆盖U型耦合线16的绝缘介质层18。
在本实施例中，功分单元20包括相互连接的具有不同长度和/或宽度的三条导体带。
在本实施例中，传动单元30包括拉杆31和固定件32。固定件32包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台。拉杆31贯穿固定件32的凹槽，且拉杆31与凹槽螺接固定。固定件32为刚性结构。
本实施例移相馈电网络可为6个双极化辐射单元组成的阵列馈电，具体包括：10个移相器10、10个功分单元20及1个传动单元30。其中，传动单元30包括1个拉杆31和5个固定件32，拉杆31依次贯穿间隔设置的5个固定件32的凹槽。
该移相馈电网络的具体结构为，10个移相器10呈两列对称排列，单列中的5个移相器采用串馈的方式。其中，10个移相器10中的第一介质板11连体设置以形成连体介质板。
10个功分单元20设置于连体介质板上，具体为，单列相邻移相器10中的平行耦合线15之间通过功分单元20连接。在连接过程中，还需要传输线的参与。此单列结构形成一个馈电输入端口a和6个馈电输出端口b、c、d、e、f、g。
其中，功分单元20的三条导体带与连体介质板、连体介质板上的金属地构成微带线结构。三条导体带通过不同的长度和/或宽度的组合，形成不同的功率分配比。
移相器10的第二介质板12位于导体屏蔽盖13外的部分与传动单元30连接，在传动单元30的带动下，第二介质板12进行移动，进而使第二介质板12上的U型耦合线16相对于平行耦合线15进行移动，实现信号的移相。具体为，第二介质板12与固定件32的凸台螺接固定，一个凸台连接一个第二介质板12，单列中的5个第二介质板12均位于传动单元30的一侧。即固定件32的凹槽两侧的凸台分别与不同列的移相器10的第二介质板12螺接，两列移相器10的第二介质12板对称分布。
拉杆31的移动可使10个移相器的第二介质板12同步联动。
其中，由于第二介质板12与固定件32的凸台螺接，因此连体介质板上还设有长圆形狭缝112以用于插入固定凸台与第二介质板12的螺钉。
其中，连体介质板上包括20对通孔111，5对长圆形狭缝112。
在本实施例中，移相馈电网络同时存在微带线结构与悬置带状线结构，为混合结构的移相馈电网络。
需要指出的是，在本实施例中，为使附图简洁，当图1和图2中所示的同一装置数量较多时，只标注其中一个。
下面对附图进行进一步的阐述。
请参阅图1和图2，连体介质板上印刷有两列共十对平行耦合线15，平行耦合线15在连体介质板纵长方向上呈对称结构。平行耦合线15与功分单元20串联形成两条完整的馈电网络，两条完整的馈电网络互不关联。以一条馈电网络为例，采用5个悬置带状线结构串馈的方式，馈电网络具有馈电输入端口a，馈电输出端口b、c、d、e、f、g。两条馈电网络可应用于6单元双极化直线阵天线。根据功分单元20三条导体带的长度和宽度，馈电输出端口之间具有可变的功率分配关系，通过传动单元30的移动，实现馈电输出端口相位的线性变化，进而实现阵列天线电下倾角的变化。
导体屏蔽盖13为长方体半封闭结构，第二介质板12可穿过导体屏蔽盖13，并沿导体屏蔽盖13的纵长方向移动。
如图3所示，图3是图1所示实施例中移相器的截面图，包括导体屏蔽盖13、定位件17、第二介质板12、U型耦合线16、绝缘介质层18、平行耦合线15、第一介质板11及金属地14。
定位件17、部分第二介质板12、U型耦合线16及绝缘介质层18置于金属屏蔽盖13内。
U型耦合线16与平行耦合线15一一对应，压合重叠，实现能量耦合，且二者相互绝缘。即U型耦合线16与平行耦合线15重叠以耦合时，其间隔有一层绝缘介质层18。通过U型耦合线16的移动，实现信号相位的改变。
为更清楚了解图3所示移相器的截面图，请参阅图4，图4是图3所示移相器的分解示意图，包括导体屏蔽盖13、定位件17、第二介质板12、平行耦合线15及第一介质板11。
其中，定位件17为具有一定弯曲度的弹性结构，包括十字形板体171、4个第一突起172和1个第二突起173。
导体屏蔽盖13包括一个狭缝131和4个凸臂132。
第一介质板11包括两对通孔111。
请参阅图5，图5是图4所示移相器中第二介质板及U型耦合线的结构示意图，包括第二介质板12及其上设置的U型耦合线16。其中，第二介质板12的纵长相对侧各设有一个凹槽122，其上避开U型耦合线16的位置，还设有两个插孔121。
请参阅图6，图6是图1所示移相馈电网络应用于6单元双极化阵列天线时的馈电示意图，包括馈电输入端口a，馈电输出端口b、c、d、e、f、g，及6个天线A。其中，各端口的数量均为两个，此6单元双极化阵列天线为直线阵。其中，通过拖动图1所示的拉杆31，可实现馈电输出端口b、c、d、e、f、g相位的线性变化，进而实现阵列天线电下倾角的变化。其中，输出端口之间有固定或可变的功率分配关系。
在其他实施例中，移相构件可包括两个移相器10，分别为不同的信号进行独立移相。传动单元30对两个移相器10进行同步联动。具体为各移相器10的第一介质板11连体设置以形成连体介质板，传动单元30包括1个拉杆31和1个固定件32，各移相器10的第二介质板12分别连接于固定件32两侧的凸台。
在其他实施例中，移相馈电网络包括多个移相器10、至少一个功分单元20和传动单元30，其移相原理与图1所示实施例相同，只是多个移相器10排列成单列，单列中相邻移相器10的平行耦合线15通过功分单元20连接。此移相馈电网络对1路信号进行移相。
综上所述，本发明移相馈电网络与现有微带线、空气带状线移相馈电网络不同，具有体积小、结构简单、损耗小、集成度高、扩展性好、性能更优等特点。具体表现在以下几个方面：
A.采用悬置带状线结构的U型耦合线移相，与现有微带线U型耦合线移相相比，没有寄生辐射，插损更低；与现有空气带状线移相相比，由于悬置带状线局部填充介质，腔体内具有更高的等效介电常数，在相同移动距离下，可获得更大的移相量。
B.功分单元采用微带线结构，可更好的实现匹配，降低结构的复杂度。
C.移相器与功分单元集成，可减少移相馈电网络的结构尺寸，有利于系统集成。
D.通过增加移相器和功分单元的数量、改变功分单元的功率分配比，可为不同数量的阵列天线提供灵活的幅度、相位激励，从而实现阵列天线不同的赋形效果。
E.悬置带状线与微带线相互连接，形成混合式移相馈电网络，可为阵列天线提供固定的幅度、连续可调的相位激励。其中，移相馈电网络中的传输线也为微带线结构。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (17)
1.一种移相器，其特征在于，包括第一介质板、第二介质板及导体屏蔽盖；
所述第一介质板的两面分别设有金属地和平行耦合线，所述第二介质板的一面设有U型耦合线；
所述平行耦合线与U型耦合线的两条平行臂相耦合设置，且均位于所述导体屏蔽盖与第一介质板相连接所形成的容置空间内；
所述第二介质板至少部分地位于所述容置空间内，其可沿U型耦合线的平行臂的纵长方向移动以使U型耦合线相对于平行耦合线进行移动；
所述导体屏蔽盖设有凸臂；所述第一介质板上设有通孔以卡接所述导体屏蔽盖的凸臂，所述凸臂与第一介质板上的金属地电连接；
所述导体屏蔽盖顶部沿其纵长方向设有狭缝，所述第二介质板上设有使其定位的定位件，所述定位件卡置于所述狭缝中以实现所述第二介质板的限位滑动；
所述定位件置于所述容置空间内，其包括由互相交叉设置的两个臂部构成的十字形板体、在每个臂部的两个末端纵向延伸形成的第一突起及在两个臂部的交叉处纵向延伸形成的第二突起，所述第一突起与第二突起的纵向延伸方向相反；
位于所述容置空间内的第二介质板的板体上设有两个插孔，且该板体的两个侧边上各设有一个凹槽，各第一突起分别卡接于插孔与凹槽；
所述第二突起卡接于导体屏蔽盖的狭缝并可沿狭缝进行移动。
2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第二介质板的移动范围由所述导体屏蔽盖所限位。
3.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，所述导体屏蔽盖、第二介质板及其上的U型耦合线、平行耦合线及其所在第一介质板、金属地，依次层叠设置以形成悬置带状线结构。
4.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，所述第二介质板上设有覆盖所述U型耦合线的绝缘介质层。
5.根据权利要求4所述的移相器，其特征在于，所述U型耦合线包括半圆形导体带和分别与半圆形导体带连接的两条平行导体带；
所述平行耦合线包括两条平行导体带；
所述U型耦合线中的两条平行导体带与平行耦合线中的两条平行导体带重叠以耦合。
6.根据权利要求5所述的移相器，其特征在于，所述U型耦合线各处的宽度相同，所述平行耦合线中各导体带的形状一致。
7.一种移相组件，特征在于，包括两个如权利要求1-6所述的移相器和传动单元；
所述各移相器的第一介质板连体设置以形成连体介质板；
所述传动单元的两侧各连接一个移相器的第二介质板，以同步带动两个第二介质板进行移动。
8.根据权利要求7所述的移相组件，其特征在于，所述传动单元包括拉杆和固定件；
所述固定件包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台；
所述凸台与第二介质板螺接；
所述拉杆贯穿所述凹槽，且二者螺接固定以用于拉杆带动各移相器的第二介质板同步联动。
9.根据权利要求8所述的移相组件，其特征在于，所述连体介质板上设有长圆形狭缝以用于插入固定凸台与第二介质板的螺钉。
10.一种移相馈电网络，其特征在于，包括多个如权利要求1-6所述的移相器、至少一个功分单元及传动单元；
所述各移相器中的第一介质板连体设置以形成连体介质板；
所述连体介质板上设置有功分单元；
所述各移相器呈单列排列，且相邻移相器的平行耦合线之间通过功分单元连接；
所述传动单元与各移相器的第二介质板连接，以同步带动多个第二介质板进行移动。
11.根据权利要求10所述的移相馈电网络，其特征在于，所述功分单元包括相互连接的具有不同长度和/或宽度的三条导体带。
12.根据权利要求10所述的移相馈电网络，其特征在于，所述传动单元包括拉杆和多个固定件；
所述固定件包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台；
所述凹槽一侧的凸台与第二介质板螺接；
所述拉杆依次贯穿间隔设置的多个固定件的凹槽，且拉杆与凹槽螺接固定以用于拉杆带动各移相器的第二介质板同步联动。
13.根据权利要求12所述的移相馈电网络，其特征在于，所述连体介质板上设有长圆形狭缝以用于插入固定凸台与第二介质板的螺钉。
14.一种移相馈电网络，其特征在于，包括多个如权利要求1-6所述的移相器、多个功分单元及传动单元；
所述各移相器中的第一介质板连体设置以形成连体介质板；
所述连体介质板上设置有功分单元；
所述各移相器呈两列对称排列，单列相邻移相器中的平行耦合线之间通过功分单元连接；
所述传动单元与各移相器的第二介质板连接，以同步带动多个第二介质板进行移动。
15.根据权利要求14所述的移相馈电网络，其特征在于，所述功分单元包括相互连接的具有不同长度和/或宽度的三条导体带。
16.根据权利要求15所述的移相馈电网络，其特征在于，所述传动单元包括拉杆和多个固定件；
所述固定件包括凹槽及凹槽两侧相对面各自向外延伸的凸台；
所述凹槽两侧的凸台分别与不同列的移相器的第二介质板螺接，两列移相器的第二介质板对称分布；
所述拉杆依次贯穿间隔设置的多个固定件的凹槽，且拉杆与凹槽螺接固定以用于拉杆带动各移相器的第二介质板同步联动。
17.根据权利要求16所述的移相馈电网络，其特征在于，所述连体介质板上设有长圆形狭缝以用于插入固定凸台与第二介质板的螺钉。
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