CN108461917A - 基站天线相位调节装置和基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基站天线相位调节装置和基站天线，涉及基站天线技术领域，该装置包括基座，固定在该基座上的固定电路板，以及与该固定电路板转轴连接的活动电路板；在该固定电路板上设置有微波信号输入电路，在该活动电路板上设置有微波信号传输电路；该微波信号输入电路与该微波信号传输电路具有重叠部分，并共同组成微波通路；当该活动电路板旋转时，该微波信号输入电路与该微波信号传输电路的重叠部分改变，以改变该微波通路的物理路径长度。本发明实施例的目的在于提供一种基站天线相位调节装置和基站天线，可实现射频通道大范围的相位调整，并且装置的零件数量更少、结构更紧凑、装配更简单、无源互调性能更优越。

Description

基站天线相位调节装置和基站天线

技术领域

本发明涉及基站天线技术领域，尤其是涉及一种基站天线相位调节装置和基站天线。

背景技术

近30年来，民用移动通信系统取得了飞速发展。随着移动终端从价格昂贵且仅能通话的“大砖头”大哥大，到最新的除通话功能外还具备网页浏览、影视下载、视频通话等强大互联网功能的“智能终端”，移动通信系统从第一代的模拟系统，发展到了第四代(4G)长期演进(LTE)移动通信系统，第五代(5G)移动通信系统的脚步也渐行渐近。且第二、三、四代移动通信系统并存也将持续很长一段时间，而不同系统的基站天线工作频率也有差异，因此对移动通信基站天线的电磁信号覆盖范围就要求越来越精确，并可随网络规划、环境变化等进行实时调整。因此绝大多数移动通信基站使用了可电子调整下倾角度的基站天线，也称为电调基站天线。在电调基站天线中，能够进行多路射频信号分配、相位连续调节的射频移相器就越来越成为基站天线的核心部件之一。

射频移相器通过改变某通道的电波长，就可以实现该通道传输相位调节。改变射频通道的电波长通常有两种方法，第一种方法是通过改变射频通路中的传输介质的介电常数来改变该通道的电波长，从而实现相位变化。这种方法在改变该通道传输相位的同时，也会改变该通道的插入损耗。并且由于工业可获得介质介电常数范围限制，如果想获得射频通道大范围相位变化，需要采用多级级联，导致移相器的零件数目繁多、体积非常笨重。第二种方法是通过改变某几个通道功率分配节点的位置，从而改变这几个通道的相对物理长度变化来实现相位调整。同样，这种方法受限于旋转角度、直线滑动长度等机械限制不能获得射频通道传输相位大范围变化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基站天线相位调节装置和基站天线，可以实现射频通道大范围的相位调整，并且相位调节装置的零件数量更少、结构更紧凑、装配更简单、无源互调性能更优越。

第一方面，本发明实施例提供了一种基站天线相位调节装置，包括：基座，固定在该基座上的固定电路板，以及与该固定电路板转轴连接的活动电路板；在该固定电路板上设置有微波信号输入电路，在该活动电路板上设置有微波信号传输电路；该微波信号输入电路与该微波信号传输电路均由多条导电带组成，且该微波信号输入电路与该微波信号传输电路具有重叠部分；该微波信号输入电路与该微波信号传输电路组成微波通路；当该活动电路板旋转时，该微波信号输入电路与该微波信号传输电路的重叠部分改变，以改变该微波通路的物理路径长度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该微波信号输入电路的导电带包括：至少一对不连续圆弧导电带、至少一对开口相对的U型圆弧导电带以及至少一对输出端口导电带；该输出端口导电带与不连续圆弧导电带或U型圆弧导电带相连。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该微波信号输入电路还包括连接导电带，该连接导电带的一端与外部输入信号相连，另一端延伸至转轴。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该微波信号传输电路的导电带包括：至少一条T型导电带以及至少一对开口相背的U型圆弧导电带；该T型导电带由至少一条径向导电带和至少一条圆弧导电带组成，该径向导电带与该圆弧导电带相连。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该径向导电带与该圆弧导电带的中心相连，用于把输入信号分配到该圆弧导电带的两端。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该微波通路含有至少一对S型传输回路，成对的该S型传输回路关于该径向导电带对称。

结合第一方面或第一方面的第一种至第五种可能的实施方式之一，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该微波信号输入电路与该微波信号传输电路均为高频微带电路或高频带状电路。

结合第一方面或第一方面的第一种至第五种可能的实施方式之一，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，在该固定电路板与该活动电路板的接触面以及在该固定电路板和该基座的接触面均设置有绝缘层。

结合第一方面或第一方面的第一种至第五种可能的实施方式之一，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，在该活动电路板上还设置有非金属把手。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基站天线，包括天线辐射器以及上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的基站天线相位调节装置，该基站天线相位调节装置的信号输出端与该天线辐射器相连。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的基站天线相位调节装置和基站天线，该基站天线相位调节装置包括基座，固定在该基座上的固定电路板，以及与该固定电路板转轴连接的活动电路板；在该固定电路板上设置有微波信号输入电路，在该活动电路板上设置有微波信号传输电路；该微波信号输入电路与该微波信号传输电路均由多条导电带组成，且该微波信号输入电路与该微波信号传输电路具有重叠部分；该微波信号输入电路与该微波信号传输电路组成微波通路；当该活动电路板旋转时，微波信号输入电路与微波信号传输电路的重叠部分改变，以改变该微波通路的物理路径长度；可以实现射频通道大范围的相位调整，并且相位调节装置的零件数量更少、结构更紧凑、装配更简单、无源互调性能更优越。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的固定电路板的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的活动电路板的结构示意图。

图标：

11-基座；12-固定电路板；13-活动电路板；P1-非金属弹性压片；P2-旋转轴；P2'-固定电路板转轴接触点；P2”-活动电路板转轴接触点；P3-非金属件；A1、A1'-不连续圆弧导电带；B1、B1'-圆弧导电带；A2、A3、A2'、A3'、B2、B3、B2'、B3'-U型圆弧导电带；C1-径向导电带；D1-连接导电带；E1-分配导电带；0-信号输入端口；1～7-信号输出端口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，通过改变射频通路中的传输介质的介电常数来实现移相器相位变化的方法受到工业可获得介质介电常数范围限制，大范围相位变化的移相器往往零件数目繁多、体积非常笨重；而通过改变射频通道的相对物理长度变化来实现相位调整的方法，因受限于旋转角度、直线滑动长度等机械限制而不能获得大范围的相位变化。基于此，本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置和基站天线，可以实现射频通道大范围的相位调整，并且相位调节装置的零件数量更少、结构更紧凑、装配更简单、无源互调性能更优越。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基站天线相位调节装置进行详细介绍。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的结构框图，由图1可见，该基站天线相位调节装置包括基座11，固定在该基座11上的固定电路板12，以及与该固定电路板12转轴连接的活动电路板13。在上述固定电路板12上设置有微波信号输入电路，在该活动电路板13上设置有微波信号传输电路；其中，微波信号输入电路与微波信号传输电路均由多条导电带组成，且微波信号输入电路与微波信号传输电路具有重叠部分；该微波信号输入电路与该微波信号传输电路共同组成一个微波通路。当活动电路板13旋转时，微波信号输入电路与微波信号传输电路的重叠部分改变，从而改变该微波通路的物理路径长度。

这里，固定电路板12和活动电路板13上的电路都是高频微带电路或高频带状电路，也即以微带线或带状线的形式实现。其中，微带线是由支在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线，它适合制作微波集成电路的平面结构传输线，与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低，但其损耗稍大、功率容量较小。另外，带状线是一条置于两个平行的地平面(或电源平面)之间的电介质间的高频传输导线。一般来说，地平面与导线之间是绝缘介质，带状两边都有电源或者底层，因此阻抗容易控制，同时屏蔽较好，但是信号速度慢些。带状线具有体积小、重量轻、频带宽、Q值高、工艺简单、成本低廉等优点，适于制作高性能无源元件。带状线的主模是TEM波，而微带线的主模是准TEM波。

另外，上述微波信号输入电路的导电带包括：至少一对不连续圆弧导电带、至少一对开口相对的U型圆弧导电带以及至少一对输出端口导电带。并且，输出端口导电带与不连续圆弧导电带或U型圆弧导电带相连。这里，不连续圆弧导电带、U型圆弧导电带、输出端口导电带都是以成对的形式存在，其数量根据用户的实际需求可以自由搭配，并且，不连续圆弧导电带可以位于U型圆弧导电带的内侧或外侧。在其中至少一种实施方式中，该微波信号输入电路还包括连接导电带，该连接导电带的一端与外部输入信号相连，另一端延伸至转轴。在转轴的位置，固定电路板12上的电路和活动电路板13上的电路有部分重叠，当信号从该连接导电带输入至转轴位置时，可以通过电容耦合效应将微波信号传递到活动电路板13上在转轴位置的重叠部分电路。

对于上述微波信号传输电路，其导电带包括至少一条T型导电带以及至少一对开口相背的U型圆弧导电带。并且，该T型导电带由至少一条径向导电带和至少一条圆弧导电带组成，该径向导电带与该圆弧导电带相互连通。这里，径向导电带与每条圆弧导电带的中心相连，用于把输入信号分配到圆弧导电带的两端。

在微波信号输入电路与微波信号传输电路组成的微波通路中，至少含有一对S型传输回路，且在成对的S型传输回路中，这两个S型传输回路以径向导电带为中心轴对称。

为了保证本发明实施例中提供的基站天线相位调节装置的无源互调性能，在固定电路板12与活动电路板13的接触面以及在固定电路板12和基座11的接触面均设置有绝缘层。通常，在固定电路板12和基座11之间使用非金属薄膜粘结、隔离。另外，为了实际操作的方便，在活动电路板13上还设置有非金属把手，用户可以通过该把手来旋转活动电路板13，避免直接触摸电路板而引起电路板的污损和腐蚀。

本发明实施例提供的基站天线相位调节装置，通过可调节的改变装置中微波通路的物理路径长度，可以实现射频通道大范围的相位调整，并且该相位调节装置的零件数量更少、结构更紧凑、装配更简单、无源互调性能更优越。

实施例二

本发明实施例提供了基站天线相位调节装置的一个具体应用实例。如图2所示，为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的整体结构示意图，由图2可见，该基站天线相位调节装置包括基座11，固定在基座11上的固定电路板12，以及与该固定电路板12通过转轴连接的活动电路板13。

在图2示出的实施方式中，该基站天线相位调节装置的基座11和固定电路板12整体上呈矩形，活动电路板13则呈扇形。在该活动电路板13的两侧设置有两个非金属弹性压片P1，用以保持活动电路板13在旋转过程中与固定电路板12、基座11之间在各种不同环境、温度下的持续接触压力。在该活动电路板13的圆弧侧边上设置有非金属件P3，用户可借此旋转移动该活动电路板13。旋转轴P2与该活动电路板13的连接位置位于该电路板的下方。

在实际操作中，该基站天线相位调节装置通过基座11固定在天线的反射板上。其工作时，输入信号由固定电路板12上的信号输入端口0输入，按照设计功率分配比例分配到信号输出端口1～7，各个端口分别连接天线的辐射单元或者辐射单元组。当拖动非金属件P3时，非金属件P3带动活动电路板13转动，从而改变各个信号输出端口1～7的相位变化，实现天线的波束倾角变化。

在图2的基础上，如图3所示，为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的固定电路板的结构示意图，在图3示出的实施方式中，该固定电路板12上有三对不连续圆弧导电带、三对开口相对的U型圆弧导电带以及三对输出端口导电带，并且，每条输出端口导电带都与不连续圆弧导电带相连。图中，A1与A1'为一对不连续圆弧导电带，A2与A3经外侧径向电路连接而成的U型圆弧导电带和A2'与A3'构成的U型圆弧导电带为一对，且开口相对。

此外，如图4所示，为本发明实施例提供的一种基站天线相位调节装置的活动电路板的结构示意图，在图4示出的实施方式中，该活动电路板13上有三对U型圆弧导电带以及一条T型导电带，其中，该T型导电带由三条圆弧导电带和一条径向导电带C1组成，该径向导电带C1穿过三条圆弧导电带的中心。图中，B1与B1'整体构成一条圆弧导电带，B2与B3经内侧径向电路连接而成的U型圆弧导电带和B2'与B3'构成的U型圆弧导电带为一对，且开口相背。

这里，在固定电路板12上还有一段分配导电带E1，该分配导电带E1分配了连接导电带D1上的部分能量，分配导电带E1和连接导电带D1没有直接连接，但分配导电带E1与径向导电带C1有一段重合，并且径向导电带C1有耦合一部分能量到分配导电带E1。

整体来说，由B1-A3-A2-B2-B3-A1以及B1'-A3'-A2'-B2'-B3'-A1'形成了第一对S型通路，该通路由半径接近的三级圆弧组成。假设中间级圆弧半径为R1，当活动电路板13旋转某一角度φ时，该对S型通路缩短或者增加3R1φ。由此可见，该基站天线相位调节装置可以实现大范围的相位变化。

这里，对于有多个辐射单元的基站天线，还可以增加第二对类似中心级圆弧半径为R2的S型通路，同样地，当活动电路板13旋转某一角度φ时，该对S型通路缩短或者增加3R2φ。为了满足基站天线相邻单元或者单元组的相位等阶梯变化，可以调整R1与R2的比例关系。基于同样的思想，还可以增加第三对、第四对中心级圆弧半径分别为R3、R4的S型通路，相应的R1、R2、R3、R4的比例关系决定了每对S型通路相位变化的比例关系。

在其中一种或多种可能的实施方式中，该基站天线相位调节装置的相位调节过程如下。首先，射频信号经同轴电缆输入到固定电路板12的信号输入端口0，流经连接导电带D1到达末端固定电路板转轴接触点P2'，再通过电容耦合效应到达活动电路板转轴接触点P2”，然后沿着径向导电带C1到达C1的末端，并把功率分配到其左右两侧的圆弧导电带B1与B1'。这里，由于左右两侧电路原理相同，在此仅以左侧为例说明装置的移相工作原理。射频信号到达圆弧导电带B1的末端，经电容耦合到圆弧导电带A3，信号到A3末端后由A3与A2的径向连接电路流向圆弧导电带A2。信号到圆弧导电带A2的末端后经过电容耦合到活动电路板13的圆弧导电带B2，然后沿着圆弧导电带B2与B3末端连接的径向电路流到圆弧导电带B3，到达圆弧导电带B3与固定电路板12上的圆弧导电带A1重叠的部分，耦合到圆弧导电带A1，最后在到A1的末端之后信号流入天线的某个末端辐射单元，比如可以是天线底部辐射单元7，对应的流经圆弧A1'的信号流入到天线另一个末端的辐射单元，比如天线顶部的辐射单元1。

当拖动非金属件P3带动活动电路板13绕着旋转轴P2向左旋转时，由信号输入端口0到达信号输出端口7的路径缩短，其相位超前；相反的，由信号输入端口0到达信号输出端口1的路径增加，其相位滞后，从而实现了与信号输出端口7相连的天线顶部辐射单元或辐射单元组相位超前，而与信号输出端口1相连的天线底部辐射单元或者辐射单元组件相位滞后，从而实现了天线的波束下倾。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

实施例三

本发明实施例还提供了一种基站天线，包括天线辐射器以及上述实施例一及其可能的实施方式之一提供的基站天线相位调节装置，该基站天线相位调节装置的信号输出端与该天线辐射器相连。

本发明实施例提供的基站天线，与上述实施例提供的基站天线相位调节装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基站天线相位调节装置，其特征在于，包括：基座，固定在所述基座上的固定电路板，以及与所述固定电路板转轴连接的活动电路板；

在所述固定电路板上设置有微波信号输入电路，在所述活动电路板上设置有微波信号传输电路；

所述微波信号输入电路与所述微波信号传输电路均由多条导电带组成，且所述微波信号输入电路与所述微波信号传输电路具有重叠部分；

所述微波信号输入电路与所述微波信号传输电路组成微波通路；

当所述活动电路板旋转时，所述微波信号输入电路与所述微波信号传输电路的重叠部分改变，以改变所述微波通路的物理路径长度。

2.根据权利要求1所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，所述微波信号输入电路的导电带包括：至少一对不连续圆弧导电带、至少一对开口相对的U型圆弧导电带以及至少一对输出端口导电带；所述输出端口导电带与所述不连续圆弧导电带或所述U型圆弧导电带相连。

3.根据权利要求2所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，所述微波信号输入电路还包括连接导电带，所述连接导电带的一端与外部输入信号相连，另一端延伸至转轴。

4.根据权利要求1所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，所述微波信号传输电路的导电带包括：至少一条T型导电带以及至少一对开口相背的U型圆弧导电带；所述T型导电带由至少一条径向导电带和至少一条圆弧导电带组成，所述径向导电带与所述圆弧导电带相连。

5.根据权利要求4所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，所述径向导电带与所述圆弧导电带的中心相连，用于把输入信号分配到所述圆弧导电带的两端。

6.根据权利要求4所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，所述微波通路含有至少一对S型传输回路，成对的所述S型传输回路关于所述径向导电带对称。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，所述微波信号输入电路与所述微波信号传输电路均为高频微带电路或高频带状电路。

8.根据权利要求1-6任一项所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，在所述固定电路板与所述活动电路板的接触面以及在所述固定电路板和所述基座的接触面均设置有绝缘层。

9.根据权利要求1-6任一项所述的基站天线相位调节装置，其特征在于，在所述活动电路板上还设置有非金属把手。

10.一种基站天线，其特征在于，包括天线辐射器以及权利要求1-8任一项所述的基站天线相位调节装置，所述基站天线相位调节装置的信号输出端与所述天线辐射器相连。