CN106972223B - 移相器及基站天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信基站天线技术领域，旨在解决现有技术中的超高频移相器因腔体尺寸小而增加加工难度、不同频段的移相器需要设计不同尺寸的腔体的问题。本发明提供了一种移相器，该移相器包括两端开口的矩形腔体、固定安装在所述矩形腔体内的功分馈电网络单元、设置在所述矩形腔体内的两个介质移向片及固定连接在两个所述介质移向片上的拉杆，所述介质移向片的四个横向的末端开设有方向孔，所述矩形腔体的侧壁上开设有若干组两两并排设置且用于消除谐振的开口。在本发明中，通过在矩形腔体的侧壁开一些不同尺寸的矩形开口，这些开口打破高次模出现的环境，从而解决超高频小型化移相器存在系统谐振突出等问题。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线技术领域，尤其涉及一种移相器及基站天线。
背景技术
随着移动通信技术的迅速发展，对基站天线的电气性能及机械性能要求越来越高。智能电调天线是利用电子方法来调整波束下倾角度的基站天线。为兼顾同频干扰和小区覆盖，通常会对天线的垂直面方向图做波束赋形。实现波束赋形的方法是优化调整各个辐射单元的馈电幅度分配和相位分布。移向器正是实现这一功能的关键部件。
目前介质移相器工作频段主要集中在1.7GHz到2.7GHz，而随着基站天线小型化的发展趋势，移相器也向着高频段发展。超高频(3.3GHz-4.2GHz)、小型化移相器存在系统谐振突出等问题，因为此类移相器存在波导传输模式，从而在极大程度上激励高次模，引发谐振。相关资料表明，此类移相器的谐振解决主要通过改变腔体的尺寸来阻止高次模的出现，但当频段上升到超高频频段，腔体尺寸需要非常小，在频段为3.3GHz-4.2GHz时，腔体宽度需小于20mm，随着频段的持续增高，该宽度需要持续减小，这就为增加了腔体的加工难度。另外，不同的频段的移相器需要设计不同的腔体，这就增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移相器，旨在解决现有技术中的超高频移相器因腔体尺寸小而增加加工难度、不同频段的移相器需要设计不同尺寸的腔体的问题。
针对上述技术问题，本发明提供了一种移相器，该移相器包括两端开口的矩形腔体，矩形腔体，所述矩形腔体包括重叠设置且沿所述矩形腔体的轴向延伸的第一腔体和第二腔体，所述移相器还包括安装在所述第一腔体和所述第二腔体内的移向组件，所述移向组件包括用于为所述基站天线进行波束赋形的功分馈电网络单元、分别活动连接于所述功分馈电网络单元的两侧的两个介质移向片及固定连接在两个所述介质移向片上并可带动所述介质移向片相对所述功分馈电网络单元轴向移动的拉杆，所述介质移向片开设有用于保证所述介质移向片在所述矩形腔体内移动过程中的阻抗匹配的若干组方向孔，所述矩形腔体的侧壁上对应所述第一腔体和第二腔体开设有若干组用于消除谐振的开口。
进一步地，所述移相器还包括连接件，所述连接件穿设在所述功分馈电网络单元上且两个自由端分别与两个所述介质移向片连接。
进一步地，所述功分馈电网络单元上开设有轨道槽，所述连接件通过所述轨道槽穿设在所述功分馈电网络单元上，所述轨道槽沿所述矩形腔体的轴向延伸。
进一步地，所述开口为矩形，所述开口的数量为六组，每组所述开口的面积不同。
进一步地，每组所述方向孔包括两个矩形孔，两个所述矩形孔的中心连线与所述矩形腔体的轴线平行。
进一步地，所述第一腔体和所述第二腔体的横截面均为矩形。
进一步地，所述介质移向片于背向所述功分馈电网络单元的一面设置有弹片，所述弹片与所述矩形腔体的内壁抵顶。
进一步地，所述功分馈电网络单元还包括设置在所述功分馈电网络单元的表面且用于与所述矩形腔体固定连接的焊盘及第一安装孔，所述移相器具有与所述第一安装孔配合用以连接所述功分馈电网络单元和所述矩形腔体的连接柱，所述矩形腔体开设有与所述焊盘配合用于焊接所述矩形腔体和所述功分馈电网络单元的焊接孔。
进一步地，所述矩形腔体还包括凸设在所述矩形腔体的外侧的凸台及第一连接孔，所述凸台用于固定接线座，所述第一连接孔用于供电缆内导芯穿过。
本发明还提供了一种基站天线，该基站天线包括如上述所述的移相器。
本发明的有益效果：本发明的移相器，其中功分馈电网络单元设置在两个介质移向片中间，两个介质移向片关于功分馈电网络单元对称分布，而且通过拉杆带动介质移向片在矩形腔体内移动，从而引起所述电磁波的相位的变化。移向介质四个横向末端均开有方向孔，保证移动过程中的阻抗匹配，实现相位的连续线性变化。在矩形腔体的侧壁开一些不同尺寸的矩形开口，这些开口可以保证移相器在不减小腔体尺寸的情况下，打破高次模出现的环境，避免谐振的发生，而且针对不同频段，只需要改变开口的大小，不需要重新加工加工腔体，从而可以减少生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的移相器的爆炸结构示意图；
图2是本发明实施例提供的移相器的矩形腔体的一个立体结构示意图；
图3是图2中A部分的放大结构示意图；
图4是本发明实施例提供的移相器的矩形腔体的另一个立体结构示意图；
图5是图4中B部分的放大结构示意图；
图6是本发明实施例提供的移相器的介质移向片的俯视结构示意图；
图7是本发明实施例提供的移相器的介质移向片的立体结构示意图；
图8是图7中C部分的放大结构示意图；
图9是本发明实施例提供的移相器的功分馈电网络单元的俯视结构示意图；
图10是本发明实施例提供的移相器的拉杆的立体结构示意图；
图11是图10中D部分的放大结构示意图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“垂直”、“平行”、“底”、“角”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1、2和图4所示，本发明提供了一种移相器，该移相器包括两端开口且横截面为矩形的矩形腔体10和两组移向组件70。如图3所示，矩形腔体10包括第一腔体16和第二腔体17，第一腔体16和第二腔体17重叠设置且沿矩形腔体10的轴向延伸。两组移向组件70分别固定安装在第一腔体16和第二腔体17内。该移向组件70包括功分馈电网络单元20、介质移向片30及拉杆50。其中功分馈电网络单元20用于为基站天线进行波束赋形，介质移向片30选用高介电常数且低插损正切的材料制成，两个相同的介质移向片30将功分馈电网络单元20夹在中间形成三明治结构，两个介质移向片30和功分馈电网络单元20活动连接，两个介质移向片30能够紧贴着功分馈电网络单元20发生相对运动。两组组装在一起的两个介质移向片30和功分馈电网络单元20分别装设在第一腔体16和第二腔体17内，功分馈电网络单元20与矩形腔体10固定连接。第一腔体16的一组相对的内壁分别凹陷形成条形的安装位160，安装位160沿着第一腔体16的轴向延伸，同样地，第二腔体17的一组相对的内壁凹陷形成安装位160，两组移向组件70的功分馈电网络单元20的两侧装设在第一腔体16和第二腔体17的安装位160内，而且功分馈电网络单元20夹在两个介质移向片30之间。在本发明实施例中，上下两组移向组件70相同，而且都装载在结构相同的第一腔体16和第二腔体17内，整个电路整体采用U型拓扑结构实现功分对称，保证幅度一致性。拉杆50固定连接在两个介质移向片30上且插设在第一腔体16和第二腔体17内，通过拉杆50带动介质移向片30在第一腔体16和第二腔体17内移动，从而引起电磁波的相位变化。其中高介电常数、低插损正切的介质移向片30可以使相位的改变更加显著。
本发明的移相器，其中功分馈电网络单元20设置在两个介质移向片30中间，两个介质移向片30关于功分馈电网络单元20对称分布，而且通过拉杆50带动介质移向片30在矩形腔体10内移动，从而引起电磁波的相位的变化。介质移向片30的四个横向末端均开有方向孔32，保证移动过程中的阻抗匹配，实现相位的连续线性变化。在矩形腔体10的侧壁开一些不同尺寸的矩形开口11，这些开口11可以保证移相器在不减小腔体尺寸的情况下，打破高次模出现的环境。如图所示，在矩形腔体10背面侧壁，开一些不同尺寸的矩形开口11，通过仿真确定矩形框的大小及间距，这些开口11可以保证移相器在减小腔体的尺寸的情况下，打破高次模出现的环境，避免谐振的发生，而且针对不同频段，只需要改变开口11的大小，不需要重新加工加工腔体，从而可以减少生产成本。本发明的移相器，可用于3.3GHzZ-4.2GHz这一超高频频段，不仅可以控制基站天线的下倾角且具备功分功能、相位变化线性度佳、结构稳定可靠且尺寸小的优点。
进一步地，一组方向孔32包括两个矩形孔，两个矩形孔的中心连线与矩形腔体10的轴线平行。两个矩形孔的中心连线和功分馈电网络单元20的电路22的走线平行。当然在本发明的其他实施例中，一组方向孔32还可以包括一个或者多个矩形孔，以及一个或者多个圆形孔，此处不作唯一限定。
进一步地，如图1、6-8所示，移相器还包括连接件60，连接件60穿设在功分馈电网络单元20上，连接件60的两个自由端分别与两个介质移向片30连接，介质移向片30上开设有供连接件60插入的第二安装孔31，通过连接件60将两个介质移向片30和功分馈电网络单元20形成的三明治结构串联在一起。这里的连接件60是塑胶材料，这样可以避免连接件60对电磁波的干扰。连接件60有三个，三个连接件60形成三角形结构，使连接更加稳定。
进一步地，如图9所示，功分馈电网络单元20上开设有轨道槽21，连接件60通过轨道槽21穿设在功分馈电网络单元20上，轨道槽21沿矩形腔体10的轴向延伸。两个介质移向片30通过连接件60固定连接在一起，这样随着连接件60在轨道槽21内的移动，两个介质移向片30与功分馈电网络单元20发生相对滑动。而且轨道槽21沿矩形腔体10的轴向延伸，这样介质移向片30也沿着功分馈电网络单元20的轴向移动，从而使移向的线性度更好。
进一步地，如图6、10和图11所示，拉杆50包括杆体55及设置在一端的两个安装台51，两个介质移向片30上具有第三安装孔33，两个安装台51朝向介质移向片30垂直延伸，并插入第三安装孔33，从而实现拉杆50和介质移向片30的固定连接。当然在本法发明的其他实施例中拉杆50和介质移向片30也可以采用可拆卸连接的方式进行连接。
拉杆50还包括设置在杆体55的另一端的施力端，通过对拉杆50施加拉力来带动介质移向片30紧贴功分馈电网络单元20移动。施力端具有连接位52，连接位52与电机连接。拉杆50的杆体55插入第一腔体16和第二腔体17内，能够在第一腔体16和第二腔体17内沿杆体55的长度方向运动。施力端位于矩形腔体10的外面，施力端的直径大于杆体55的直径，这样可以避免施力端因惯性运动到矩形腔体10内。杆体55具有狭缝54，功分馈电网络单元20是不完整的矩形结构，其中一个长边呈阶梯结构，凸起的部分卡在安装位160内，另外的一部分插入拉杆50的狭缝54中。杆体55靠近施力端的一端设置有弧形面53，弧形面53具有缓冲作用，避免拉杆50在运动过程中对矩形腔体10造成损害。
进一步地，如图2和图3所示，开口11为矩形，开口11的数量为6组，开口11的面积的大小不同。当然在本发明的其他实施例中，开口11也可以是椭圆形，开口11的数量也可以是4个或者8个，此处不作唯一限定。
进一步地，矩形腔体10、第一腔体16和第二腔体17的横截面均为矩形。矩形结构便于移动介质移向片30，而且矩形结构容易加工。矩形腔体10是铝制材料制成。
进一步地参考图6，介质移向片30于背向功分馈电网络单元20的一面设置有弹片34，弹片34与矩形腔体10的内壁抵顶，以保证矩形腔体10内部部件不会上下移动。
进一步地参考图1、2、9，功分馈电网络单元20还包括设置在功分馈电网络单元20的表面且用于与矩形腔体10固定连接的焊盘24及第一安装孔23，移相器还包括与第一安装孔23配合用以连接功分馈电网络单元20和矩形腔体10的连接柱40，矩形腔体10开设有与焊盘24配合用于焊接矩形腔体10和功分馈电网络单元20的焊接孔13。这里的连接柱40为塑胶材料，连接柱40穿过矩形腔体10上的第四安装孔12和功分馈电网络单元20上的第一安装孔23，从而将功分馈电网络单元20固定连接到矩形腔体10上。
进一步地，如图5所示，矩形腔体10包括凸设在矩形腔体10的外侧的凸台15及第一连接孔14，凸台15用于固定接线座，第一连接孔14用于供电缆内导芯穿过。
该移相器的装配顺序为：
1)将两片介质移向片30上下夹着功分馈电网络单元20，并通过连接件60连接，将拉杆50与介质移向片30和功分馈电网络单元20组装成移向组件70，具体是将功分馈电网络单元20插入拉杆50的狭缝54，并将拉杆50的安装台51卡入上下介质移向片30的第三安装孔33内，组装成移向组件70；
2)将两组装配好的移向组件70分别从装管10一端平塞入第一腔体16和第二腔体17内，功分馈电网络单元20两侧卡入第一腔体16和第二腔体17的安装位160内，保证馈电网络焊盘24同矩形腔体10的焊接孔13相互配合；
3)将连接柱40通过矩形腔体10上侧孔，贯穿功分馈电网络单元20及上下两层矩形腔体10，起到固定矩形腔体10内部部件左右，使功分馈电网络单元20不沿矩形腔体10滑动；组装完成。
组装完成后，拉动拉杆50，带动介质移向片30沿矩形腔体10轴向移动，起到各输出端口的相位连续变化，从而改变天线的下倾角度。
本发明还提供了一种基站天线，该基站天线包括如上述的移相器。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种移相器，用于调整基站天线发出的电磁波的相位，其特征在于：所述移相器包括矩形腔体，所述矩形腔体包括重叠设置且沿所述矩形腔体的轴向延伸的第一腔体和第二腔体，所述移相器还包括安装在所述第一腔体和所述第二腔体内的移向组件，所述移向组件包括用于为所述基站天线进行波束赋形的功分馈电网络单元、分别活动连接于所述功分馈电网络单元的两侧的两个介质移向片及固定连接在两个所述介质移向片上并可带动所述介质移向片相对所述功分馈电网络单元轴向移动的拉杆，所述介质移向片开设有用于保证所述介质移向片在所述矩形腔体内移动过程中的阻抗匹配的若干组方向孔，所述矩形腔体的侧壁上对应所述第一腔体和第二腔体开设有若干组用于消除谐振的开口。
2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于：所述移相器还包括连接件，所述连接件穿设在所述功分馈电网络单元上且两个自由端分别与两个所述介质移向片连接。
3.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于：所述功分馈电网络单元上开设有轨道槽，所述连接件通过所述轨道槽穿设在所述功分馈电网络单元上，所述轨道槽沿所述矩形腔体的轴向延伸。
4.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于：所述开口为矩形，所述开口的数量为六组，每组所述开口的面积不同。
5.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于：每组所述方向孔包括两个矩形孔，两个所述矩形孔的中心连线与所述矩形腔体的轴线平行。
6.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于：所述第一腔体和所述第二腔体的横截面均为矩形。
7.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于：所述介质移向片于背向所述功分馈电网络单元的一面设置有弹片，所述弹片与所述矩形腔体的内壁抵顶。
8.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于：所述功分馈电网络单元还包括设置在所述功分馈电网络单元的表面且用于与所述矩形腔体固定连接的焊盘及第一安装孔，所述移相器具有与所述第一安装孔配合用以连接所述功分馈电网络单元和所述矩形腔体的连接柱，所述矩形腔体开设有与所述焊盘配合用于焊接所述矩形腔体和所述功分馈电网络单元的焊接孔。
9.根据权利要求1-8任一项所述的移相器，其特征在于：所述矩形腔体还包括凸设在所述矩形腔体的外侧的凸台及第一连接孔，所述凸台用于固定接线座，所述第一连接孔用于供电缆内导芯穿过。
10.一种基站天线，其特征在于：所述基站天线包括如权利要求1-9任一项所述的移相器。
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