CN105514580B

CN105514580B - 分形传输装置

Info

Publication number: CN105514580B
Application number: CN201410499883.5A
Authority: CN
Inventors: 徐澄宇
Original assignee: RFS Radio Frequency Systems Shanghai Co Ltd
Current assignee: Anfersch Technology Co
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2018-09-21
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: CN105514580A

Abstract

本发明提供了一种分形传输装置，其包括：带状金属线，用于传输通信信号；基板，用于承载带状金属线；其中，带状金属线上具有在第一方向上相邻设置的多个分形结构组，并且每个分形结构组包括至少两个在第一方向上具有预定的间距并且在与第一方向垂直的第二方向上分布的镂空的分形结构。本发明通过在传输线上设置分形结构，在相同的物理长度的前提下，能够实现较大的相位差并且具有良好的电压驻波比和较低的插入损耗。

Description

分形传输装置

技术领域

本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种可以提升相位差的分形传输装置。

背景技术

随着通信网络的发展，基站天线的应用环境变得越来越复杂。对于网络的规划和优化的速度要求，也正变得越来越高。在城市中，蜂窝网络非常密集，因此，对于这些网络，需要更大的倾斜范围电可调的天线以解决由机械可调的天线导致的波束形变的问题，以及由重叠覆盖区域导致的干扰问题。

基于上述前提，电可调天线移相器需要在有限空间范围内实现更大的相位差(Phase difference)，从而实现更大的倾角可调范围。传统的传输线被用来设计天线馈电网络。当前的移相器仅仅能够实现0-10度的倾角范围，难以获得更大的倾角范围。因此，仅仅提升天线的性能，越来越难以满足当前对信号传输的要求。

对于传输线，一般用电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)、相位差和插入损耗(Insertion loss)来衡量其传输性能。因此，如果能够提出一种在现有传输线的基础上，通过改良传输的结构来满足当前的传输需求，无疑具有很高的价值。

因此，亟需一种可以在有限长度的传输线中实现更大的相位差并且满足VSWR和插入损耗要求的传输线。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种能够在有限长度的物理传输线中实现更大的相位差的分形传输线。

本发明提出了一种分形传输装置，包括：带状金属线，用于传输通信信号；基板，用于承载所述带状金属线；其中，所述带状金属线上具有在第一方向上相邻设置的多个分形结构组，并且每个所述分形结构组包括至少两个在所述第一方向上具有预定的间距并且在与所述第一方向垂直的第二方向上分布的镂空的分形结构。

所述分形传输装置可以是微带线或带状线。

优选的，每个所述分形结构组包括分别分布在所述带状金属线的两侧的第一分形结构和第二分形结构。

优选的，所述第一分形结构与所述第二分形结构在所述第一方向上的间距和所述第二分形结构与相邻的分形结构组中的第一分形结构在第一方向上的间距基本上相等。

优选的，所述带状金属线的宽度与所述基板的介电常数和厚度相关联。

优选的，所述第一分形结构与所述第二分形结构在所述第一方向上的间距为所述带状金属线的宽度的75％至80％。

优选的，所述分形结构的宽度为所述带状金属线的宽度的50％至55％。

优选的，所述分形结构的形状具有二阶或三阶KOCH分形曲线的特征。

优选的，所述二阶或三阶KOCH分形曲线的生成元为矩形或三角形。

优选的，所述分型结构的镂空的狭缝在所述第一方向上的宽度为0.05至0.2mm。

优选的，每个所述分形结构组包括至少三个在所述第二方向上均匀分布的所述分形结构。

另外，通过采用本发明中的技术方案，相较于现有技术中的传输线，其并未提成成本，并且结构比较简单，易于在应用中的改变。另外，由于采用本发明中的技术方案，可以降低对天线的要求，从而降低了天线馈电网络的成本。另外，通过增添的分形结构，可以使得移相器实现更大的可调倾角。

附图说明

通过参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1为依据本发明一实施例的分形结构分布示意图；

图2a为依据本发明另一实施例的分形结构分布示意图；

图2b为依据图2a中的实施例的分形结构详细分布示意图；

图2c为生成元为三角形的KOCH一阶和二阶曲线；

图3a为基于图2b中的实施例进行的电压驻波比仿真示意图；

图3b为基于图2b中的实施例进行的相位差仿真示意图；

图3c为基于图2b中的实施例进行的插入损耗仿真示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

微波传输线种类繁多，传输线的类型与按其传输的电磁波波型相关，一般可以分为同轴线、带状传输线(譬如带状线、微带线等)、波导等等。为了更好地阐述本发明的技术方案，下文以带状传输线为例，进行阐述。

图1为依据本发明一实施例的分形结构分布示意图。

分形传输装置(传输线)包括：用于传输通信信号的带状金属线10，以及用于承载带状金属线10的基板(图中未示出)。在带状金属线10上，设置有在第一方向上相邻设置的多个分形结构组，譬如，分形结构组11、12，其中，该分形结构组包括至少两个在第一方向上具有预定的间距并且在与第一方向垂直的第二方向上分布的镂空的分形结构(即矩形斜线区域)。可以理解的，图中的矩形区域仅仅用于表示分形结构的位置分布，而并非用于将分形结构限制为矩形。

当传输线传输信号时，通过上述的分形结构来增加传输线中电流的流经路径，进而增加传输线相位差。因此，当引入分形结构后，相较于相同长度的传输线，图1中的传输线可以实现更大的相位差，并且由于传输线并未增加其物理长度，因此其插入损耗基本不会增加。

另外，镂空的分形结构可以从带状金属线10的边缘开始设置，也可以从距离边缘有预定距离的位置开始设置，只要能满足对传输线的传输性能要求即可。

虽然图1中的每个分形结构组只包含了3个分形结构，但是可以理解的，在其它实施例中，每个分形结构组可以包含更多的分形结构，甚至是，同一条传输线中的分形结构组可以包含不同数目的分形结构。

图2a为依据本发明另一实施例的分形结构分布示意图。

相较于图1中，图2a中的传输线20中的分形结构组21、22各自包括分别分布在带状金属线的两侧的第一分形结构211、221和第二分形结构221、222，其中带状金属线的宽度与基板的介电常数和厚度相关联，即基板的介电常数越低，在相同的传输性能要求下，金属线的宽度越宽，同样，基板的厚度越厚，则金属线的宽度越宽。

图2b为依据图2a中的实施例的分形结构详细分布示意图，图2c为生成元为三角形的KOCH一阶和二阶曲线。

请同时参考图2a-2c，在本实施例中，每个分型结构是具有二阶KOCH分形曲线特征的曲线，其生成元为三角形。

由图中可以观察到，分形结构的宽度为L1，第一分形结构211与第二分形结构212在第一方向上具有间距L2，第二分形结构212与相邻的分形结构组中的第一分形结构221在第一方向上具有间距L3，相邻分形结构组中的两个第一分形结构211和221在第一方向上具有间距L4。分型结构中的狭缝(即镂空的区域)在第一方向上具有宽度d。

在本实施例中，分形结构的宽度L1为带状金属线的宽度的50％至55％，第一分形结构211与第二分形结构212在第一方向上的间距L2为所述带状金属线的宽度的75％至80％，同样，第二分形结构212与第一分形结构221在第一方向上的间距L3基本上与L2相等，也就是说，相邻分形结构组中的两个第一分形结构211和221在第一方向上的间距L4大约为两倍的L2或L3。相应的，分型结构中的狭缝在第一方向上的宽度d为0.05至0.2mm。

另外，在本实施例中，镂空的分形结构均是设置在带状金属线20的两侧并且从带状金属线20的边缘开始被镂空。可以理解的是，分形结构也可以选择性地从距离带状金属线20d边缘有预定距离的位置开始设置，只要能满足对传输线的传输性能要求即可。

图2b中，每个分型结构的形状由三个等边三角形构成，即其具有二阶KOCH分形曲线特征。由图2c可以观察到，相较于图2b，当KOCH分形曲线的生成元为三角形时，其二阶曲线的中部具有两个等边三角形Tr。因此，图2b中的分形结构的形状也可以采用图2c中的二阶曲线，该种分形结构的尺寸也对应地满足L1-L4的要求。

可选的，上述分形结构的形状也可以是具有三阶或更高阶的KOCH分形曲线特征的曲线。

可选的，上述KOCH分形曲线的生成元可以但不限于三角形、矩形。

为更能明显地表示出本发明的有益技术效果，本实施例还提供了基于图2b中的实施例的传输性能仿真示意图。

图3a为基于图2b中的实施例进行的电压驻波比仿真示意图；图3b为基于图2b中的实施例进行的相位差仿真示意图；图3c为基于图2b中的实施例进行的插入损耗仿真示意图。

在图3a中，可以明显的观察到，相较于现有技术中的传输线，采用分形结构的本实施例中的传输线的电压驻波比能够维持在较好范围内，最大值也未超过1.12，并且在某些频率下还比现有技术中的传输线性能要好，即更加接近1。在图3b中，在2GHz的频率时，相较于基准相位，采用分形结构的传输线的相位差为30度，即在相同长度下，具有分形结构的传输线实现了更大的相位差。在图3c中，采用分形结构的传输线具有更低的插入损耗。

本发明通过在传输线上设置分形结构，在相同的物理长度的前提下，能够实现较大的相位差并且具有良好的电压驻波比和较低的插入损耗。

本领域技术人员能够理解的是，上述的状态仅仅用于示例，并非用于限定本发明的应用范围。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

Claims

1.一种分形传输装置，其特征在于，包括：

带状金属线，用于传输通信信号；

基板，用于承载所述带状金属线；

其中，所述带状金属线上具有在第一方向上相邻设置的多个分形结构组，并且每个所述分形结构组包括至少两个在所述第一方向上具有预定的间距并且在与所述第一方向垂直的第二方向上分布的镂空的分形结构。

2.如权利要求1所述的分形传输装置，其特征在于，

每个所述分形结构组包括分别分布在所述带状金属线的两侧的第一分形结构和第二分形结构。

3.如权利要求2所述的分形传输装置，其特征在于，

所述第一分形结构与所述第二分形结构在所述第一方向上的间距和所述第二分形结构与相邻的分形结构组中的第一分形结构在第一方向上的间距基本上相等。

4.如权利要求1所述的分形传输装置，其特征在于，

所述带状金属线的宽度与所述基板的介电常数和/或厚度相关联。

5.如权利要求2所述的分形传输装置，其特征在于，

所述第一分形结构与所述第二分形结构在所述第一方向上的间距为所述带状金属线的宽度的75％至80％。

6.如权利要求2所述的分形传输装置，其特征在于，

所述第一分形结构或所述第二分形结构的宽度为所述带状金属线的宽度的50％至55％。

7.如权利要求1所述的分形传输装置，其特征在于，

所述分形结构的形状具有二阶或三阶KOCH分形曲线的特征。

8.如权利要求7所述的分形传输装置，其特征在于，

所述二阶或三阶KOCH分形曲线的生成元为矩形或三角形。

9.如权利要求1所述的分形传输装置，其特征在于，

所述分形结构的镂空的狭缝在所述第一方向上的宽度为0.05至0.2mm。

10.如权利要求1所述的分形传输装置，其特征在于，

每个所述分形结构组包括至少三个在所述第二方向上均匀分布的所述分形结构。