CN109149135B - 天线及其馈电网络的切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及其馈电网络的切换装置，该切换装置包括固定电路板，固定电路板设有输入支路、第一输出支路及第二输出支路，输入支路的输入端用于与天线信号的输入端口电连接，第一输出支路及第二输出支路的输出端均用于与对应的辐射单元电连接，第一输出支路的输入端与输入支路的输出端电连接，且第二输出支路与第一输出支路及输入支路之间绝缘设置；及能够相对于固定电路板移动的活动电路板，活动电路板包括电连接支路，当活动电路板移动至预设位置时，电连接支路将第二输出支路与输入支路电连接。该切换装置能够改变电接入天线的辐射单元数量；该天线采用上述切换装置能够实现波束宽度的值的调节。

Description

天线及其馈电网络的切换装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线及其馈电网络的切换装置。

背景技术

随着移动通信的发展，运营商为了满足覆盖和容量需求，增加站点成为一种必然的选择。目前在基站大规模建设后，居民区、商业街等地带的深度覆盖及补盲工作成为各大运营商的工作重点。在这些地带增加传统宏站成本高、周期长，同时天线尺寸较大，选址困难，所以在传统技术中，通常采用的微站天线或低增益定向天线进行覆盖或补盲。

但在实际应用中，一些覆盖场景需要调节波束宽度的值，从而覆盖不同范围的区域时。而微站天线或其他低增益天线垂直面波束宽度的值是固定的，对应的覆盖区域也相对固定，因此无法满足实际应用要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种天线及其馈电网络的切换装置，该切换装置能够改变电接入天线的辐射单元数量，进而实现天线的波束宽度的值变化；该天线采用上述切换装置能够实现波束宽度的值的调节，从而在实际应用中可以根据实际需要调整天线的波束宽度的值，以覆盖不同范围的区域。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种馈电网络的切换装置，包括固定电路板，固定电路板设有输入支路、第一输出支路及第二输出支路，所述输入支路的输入端用于与天线信号的输入端口电连接，所述第一输出支路及所述第二输出支路的输出端均用于与对应的辐射单元电连接，所述第一输出支路的输入端与所述输入支路的输出端电连接，且所述第二输出支路与所述第一输出支路及所述输入支路之间绝缘设置；及能够相对于固定电路板移动的活动电路板，所述活动电路板包括电连接支路，当所述活动电路板移动至预设位置时，所述电连接支路将所述第二输出支路与所述输入支路电连接；

其中，所述第二输出支路至少为两条，所述电连接支路至少为两条，所述电连接支路之间所能够电连接所述第二输出支路的数量均不相同，且当所述活动电路板移动至预设位置时，只有一条所述电连接支路与对应的至少一条所述第二输出支路及所述输入支路电连接，其余所述电连接支路断开设置。

上述切换装置应用于天线中时，输入支路的输入端与天线信号的输入端口电连接，第一输出支路及所有第二输出支路的输出端均用于与对应的辐射单元电连接。当只有第一输出支路所对应的辐射单元与天线信号的输入端口电连接时，此时天线具有一个波束宽度的值；当所述活动电路板移动至预设位置时，所述电连接支路将所述第二输出支路与所述输入支路电连接，此时第一输出支路所对应的辐射单元及第二输出支路所对应的辐射单元均与天线信号的输入端口电连接时，此时天线具有另一个波束宽度的值。因此该天线在实际应用过程中，可以调整活动电路板与固定电路板之间位置关系来调节该天线的波束宽度大小。该切换装置能够改变电接入天线的辐射单元数量，进而实现天线的波束宽度的值变化。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述电连接支路与所述第二输出支路一一对应，且所有所述电连接支路之间绝缘设置、并按预设规律设置于所述活动电路板上。

在其中一个实施例中，所述电连接支路包括与所述输入支路电连接的第一导电体及与对应的至少一条所述第二输出支路电连接的第二导电体，所述第一导电体的输入端与所有所述第二导电体的输出端电连接。

在其中一个实施例中，当所述活动电路板移动至预设位置时，所述第一导电体与所述输入支路紧密贴合，所述第二导电体与一一对应的所述第二输出支路紧密贴合，且所述第一导电体沿所述第一输出支路的长度方向延伸，所述第二导电体沿所述第二输出支路的长度方向延伸。如此可以降低第一导电体与输入支路、第二导电体与第二输出支路之间的阻抗，使得信号传递更加通畅。

在其中一个实施例中，所述活动电路板设有驱动部，所述驱动部与所述电连接支路相错开。

在其中一个实施例中，该切换装置还包括驱动机构，所述驱动机构的输出端与所述驱动部固定传动连接，且所述驱动机构能够带动所述活动电路板相对于固定电路板转动或直线移动。

在其中一个实施例中，该切换装置还包括用于使固定电路板与所述活动电路板紧贴的紧固机构。

在其中一个实施例中，所述紧固机构设有可伸缩的抵压端、以及与所述抵压端间隔设置形成夹持部的承压端，所述抵压端设置于所述输入支路及所述第二输出支路的上方或下方。

另一方面，本申请还提供了一种天线，包括上述的切换装置，还包括馈电网络及与所述第一输出支路及所述第二输出支路一一对应的辐射单元，所述馈电网络设有与所述输入支路的输入端电连接的输入端。

该天线使用时，输入支路的输入端与天线信号的输入端口电连接，第一输出支路及所有第二输出支路的输出端均用于与对应的辐射单元电连接。当只有第一输出支路所对应的辐射单元与天线信号的输入端口电连接时，此时天线具有一个波束宽度的值；当所述活动电路板移动至预设位置时，所述电连接支路将所述第二输出支路与所述输入支路电连接，此时第一输出支路所对应的辐射单元及第二输出支路所对应的辐射单元均与天线信号的输入端口电连接时，此时天线具有另一个波束宽度的值。因此该天线在实际应用过程中，可以调整活动电路板与固定电路板之间位置关系来调整电接入的辐射单元的数量，进而实现波束宽度大小的调节。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，至少两个辐射单元沿第一直线方向间隔设置，至少两个所述辐射单元沿第二直线方向间隔设置，所述第一直线与所述第二直线相互垂直或近似垂直。如此可以改变不同方向的天线接入辐射单元的数量，进而可以天线在不同方向上的波束宽度大小，以获得更优的辐射性能，以满足不同地区的通信要求。

附图说明

图1为一实施例中的切换装置的结构示意图；

图2为一实施例中天线的结构示意图(活动电路板处于初始位置时的示意图)；

图3为图2中活动电路板处于第一预设位置时的示意图；

图4为图2中活动电路板处于第二预设位置时的示意图；

图5为图2中活动电路板处于第三预设位置时的示意图；

图6为另一实施例中天线的结构示意图。

附图标记说明：

10、切换装置，100、固定电路板，110、输入支路，120、第一输出支路，130、第二输出支路，200、活动电路板，210、电连接支路，212、第一导电体，214、第二导电体，20、辐射单元，31、天线信号的输入端口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造或/和装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，一实施例中，提供一种馈电网络的切换装置10，包括固定电路板100，固定电路板100板设有输入支路110、第一输出支路120及第二输出支路130，输入支路110的输入端用于与天线信号的输入端口31电连接，第一输出支路120及第二输出支路130的输出端均用于与对应的辐射单元20电连接，第一输出支路120的输入端与输入支路110的输出端电连接，且第二输出支路130与第一输出支路120及输入支路110之间绝缘设置；及能够相对于固定电路板100板移动的活动电路板200，活动电路板200包括电连接支路210，当活动电路板200移动至预设位置时，电连接支路210将第二输出支路130与输入支路110电连接。

如图2至图5所示，上述切换装置10应用于天线中时，输入支路110的输入端与天线信号的输入端口31电连接，第一输出支路120及所有第二输出支路130的输出端均用于与对应的辐射单元20电连接。当只有第一输出支路120所对应的辐射单元20与天线信号的输入端口31电连接时，此时天线具有一个波束宽度的值；当活动电路板200移动至预设位置时，电连接支路210将第二输出支路130与输入支路110电连接，此时第一输出支路120所对应的辐射单元20及第二输出支路130所对应的辐射单元20均与天线信号的输入端口31电连接时，此时天线具有另一个波束宽度的值。因此该天线在实际应用过程中，可以调整活动电路板200与固定电路板100之间位置关系来调节该天线的波束宽度大小。该切换装置10能够改变电接入天线的辐射单元20数量，进而实现天线的波束宽度的值变化。

需要说明的是，“能够相对于固定电路板100板移动的活动电路板200”是指活动电路板200可以活动，通过活动到不通的预设位置实现天线波束宽度的值之间的切换。

如图1所示，在上述实施例的基础上，第二输出支路130至少为两条，电连接支路210至少为两条，电连接支路210之间所能够电连接第二输出支路130的数量均不相同，且当活动电路板200移动至预设位置时，只有一条电连接支路210与对应的至少一条第二输出支路130及输入支路110电连接，其余电连接支路210断开设置。如此可以实现天线的波束宽度的值可以有多个，能够更加灵活的根据实际需要进行调整；此外在调整的过程中各电连接支路210之间互不干扰，保证天线通信质量。

当然了，该第一输出支路120亦可至少为两条，且均与输入支路110电连接。

如图1所示，进一步地，该电连接支路210与第二输出支路130一一对应，且所有电连接支路210之间绝缘设置、并按预设规律设置于活动电路板200上。如此只需按预设的活动方向移动活动电路板200即可按照预设规律调整天线的波束宽度的值，如此便于操作者进行操作，以满足不同的覆盖场景的要求。

如图2至图5所示，具体地，电连接支路210为3条，第二输出支路130的数量为3条；当活动电路板200移动至第一预设位置时，其中一条电连接支路能够与对应的一条第二输出支路130与输入支路110电连接；当活动电路板200移动至第二预设位置时，另一条电连接支路能够与对应的两条第二输出支路130与输入支路110电连接；当活动电路板200移动至第三预设位置时，最后一条电连接支路能够与对应的三条第二输出支路130与输入支路110电连接。

如图1所示，在上述任一实施例的基础上，电连接支路210包括与输入支路110电连接的第一导电体212及与对应的至少一条第二输出支路130电连接的第二导电体214，第一导电体212的输入端与所有第二导电体214的输出端电连接。

如图2至图5所示，进一步地，当活动电路板200移动至预设位置时，第一导电体212与输入支路110紧密贴合，第二导电体214与一一对应的第二输出支路130紧密贴合，且第一导电体212沿第一输出支路120的长度方向延伸，第二导电体214沿第二输出支路130的长度方向延伸。如此可以降低第一导电体212与输入支路110、第二导电体214与第二输出支路130之间的阻抗，使得信号传递更加通畅。

在上述任一实施例的基础上，活动电路板200设有驱动部(未示出)，驱动部与电连接支路210相错开。如此通过设置驱动部，可以通过手动或电动的方式驱动活动电路板200进行移动。如活动电路板200可转动设置于固定电路板100上时，通过驱动驱动部进而可以驱动活动电路板200转动，方便操作者进行调节。或活动电路板200可滑动设置于固定电路板100上时，通过驱动驱动部进而可以驱动活动电路板200直线移动，方便操作者进行调节。

该驱动部的结构可以根据驱动方式进行设计，如圆孔、多边形孔等孔状连接结构，多边形体、转动轴等凸起连接结构。

可选地，该切换装置10还包括驱动机构(未示出)，驱动机构的输出端与驱动部固定传动连接，且驱动机构能够带动活动电路板200相对于固定电路板100板转动或直线移动。如此可以采用电驱动的方式实现天线的波束宽度的自动调节，便于远程进行操作，节省人力成本及提高效率。

具体地，当活动电路板200可相对于固定电路板100板转动时，该驱动机构为电机、电机+减速箱、旋转液压缸等旋转动力输出机构。当活动电路板200可相对于固定电路板100板滑动时，该驱动机构为液压杆、气压杆、电机+丝杆螺母机构等伸缩转动输出机构。

在上述任一实施例的基础上，该切换装置10还包括用于使固定电路板100板与活动电路板200紧贴的紧固机构(未示出)。如此可以避免电连接支路210与输入支路110及第二输出支路130电连接不可靠，影响天线通信质量。该紧固机构可以为任意一种能够实现紧固两块板的现有技术。

具体到本实施例中，本申请提供一种区别于现有技术的紧固机构，紧固机构设有可伸缩的抵压端(未示出)、以及与抵压端间隔设置形成夹持部的承压端(未示出)，抵压端设置于输入支路110及第二输出支路130的上方或下方。如此当活动电路板200需要移动时，可以使得抵压端与承压端分离，此时方便活动电路板200移动；当活动电路板200移动至预设位置，该电连接支路210能够与输入支路110及第二输出支路130电连接时，可以下压或上提抵压端使得抵压端能够与承压端形成夹持部，使得该电连接支路210能够与输入支路110及第二输出支路130紧密贴合，能有效降低阻抗；且能够在输入支路110及第二输出支路130进行紧固，使得该施力位置更加精确。

该抵压端可以通过手动方式进行伸缩驱动，如螺杆与螺母的配合、复位弹性件等；或通过电动的方式进行伸缩驱动，如液压杆、气压杆、电机+丝杆螺母机构等伸缩转动输出机构。

此外，需要说明的是，固定电路板100板及活动电路板200中的线路(导电层)可采用PCB结构的电路，电路表层涂覆绿油或者贴附其他非金属膜达到互相绝缘的效果；固定电路板100及活动电路板200中的线路也可采用金属带线结构，表面涂覆绿油等绝缘层或者通过阳极氧化等工艺实现互相绝缘。当然了，固定电路板100及活动电路板200中的线路的设置还可以采用其他能够满足要求的任意现有技术实现。

如图2至图6所示，另一实施例中，本申请还提供了一种天线，包括上述的切换装置10，还包括馈电网络及与第一输出支路120及第二输出支路130一一对应的辐射单元20，馈电网络设有与输入支路110的输入端电连接的输入端。

如图2至图5所示，该天线使用时，输入支路110的输入端与天线信号的输入端口31电连接，第一输出支路120及所有第二输出支路130的输出端均用于与对应的辐射单元20电连接。当只有第一输出支路120所对应的辐射单元20与天线信号的输入端口31电连接时，此时天线具有一个波束宽度的值；当活动电路板200移动至预设位置时，电连接支路210将第二输出支路130与输入支路110电连接，此时第一输出支路120所对应的辐射单元20及第二输出支路130所对应的辐射单元20均与天线信号的输入端口31电连接时，此时天线具有另一个波束宽度的值。因此该天线在实际应用过程中，可以调整活动电路板200与固定电路板100之间位置关系来调整电接入的辐射单元20的数量，进而实现波束宽度大小的调节。

如图2所示，辐射单元20阵列中只有一条辐射单元20通过切换装置10与天线信号的输入端口31直接电连接；此时，活动电路板200处于初始位置，在正投影上，所有电连接支路210与固定电路板100中输入支路110、第一输出支路120及第二输出支路130的线路区域均无重叠；由于与天线信号的输入端口31连接只有一个辐射单元20，因此天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为65度左右，垂直也为65度左右。

如图3所示，旋转活动电路板200，改变活动电路板200中各电连接支路210的位置，使得电连接支路210的第一导电体212与固定电路板100的输入支路110投影重叠且紧密贴合，并且电连接支路210的第二导电梯与固定电路板100的第二输出支路130投影重叠且紧密贴合，活动电路板200的另外两个电连接支路210的投影不与的固定电路上的任何电路支路由重叠。通过固定电路板100的输入支路110、第二输出支路130与活动电路板200的电连接支路210的耦合电连接，实现两个辐射单元20与天线信号的输入端口31的耦合电连接；此工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为32度左右，垂直面为65度左右。

如图4所示，旋转活动电路板200，改变活动电路板200中各电连接支路210的位置，使得电连接支路210的第一导电体212与固定电路板100的输入支路110投影重叠且紧密贴合，并且电连接支路210的第二导电体214与固定电路板100的两个第二输出支路130重叠且紧密贴合，活动电路板200的另外两个电连接支路210的投影不与的固定电路上的任何输出支路有重叠。通过固定电路板100的输入支路110、第二输出支路130、与活动电路板200的电连接支路210的耦合电连接，实现三个辐射单元20与天线信号的输入端口31的耦合电连接；此工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为32度左右，垂直面为32度左右。

依次类推，如图5所示：实现了四个辐射单元20通过切换装置10与天线信号的输入端口31电连接；此工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为32度左右，垂直面为16度左右。

当然了，如图6所示，在另一实施例中，该固定电路板100的输入支路110、各输出支路沿着轴线依次分布；活动电路板200的各个电连接支路210沿着轴线依次分布，活动电路板200可沿着轴线上下平移。参考第一实施例，类似地，通过平移活动电路板200，来同步实现与接入天线天线信号的输入端口31电连接的辐射单元20数量的改变，从而实现天线波束宽度的改变。

在上述任一实施例的基础上，至少两个辐射单元20沿第一直线方向间隔设置，至少两个辐射单元20沿第二直线方向间隔设置，第一直线与第二直线相互垂直或近似垂直。如此可以改变不同方向的天线接入辐射单元20的数量，进而可以天线在不同方向上的波束宽度大小，以获得更优的辐射性能，以满足不同地区的通信要求。

具体地，如图2至图5所示，两个辐射单元20沿横向设置的第一直线方向间隔设置，两个辐射单元20的沿竖向设置的第二直线方向间隔设置；

当活动电路板200处于初始位置时，此时，只接入一个横向设置的辐射单元20；在工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为65度左右，垂直也为65度左右；

当活动电路板200移动至第一预设位置时，其中一条电连接支路能够与对应的一条第二输出支路130与输入支路110电连接，此时，只接入两个横向设置的辐射单元20；此工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为32度左右，垂直面为65度左右；

当活动电路板200移动至第二预设位置时，另一条电连接支路能够与对应的两条第二输出支路130与输入支路110电连接，此时，接入两个横向设置的辐射单元20和一个竖向设置的辐射单元20；此工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为32度左右，垂直面为32度左右

当活动电路板200移动至第三预设位置时，最后一条电连接支路能够与对应的三条第二输出支路130与输入支路110电连接，此时，接入两个横向设置的辐射单元20和两个竖向设置的辐射单元20；此工作状态下，天线辐射方向图的半功率波束宽度在水平面为32度左右，垂直面为16度左右。

如此可以调节天线在不同方向上的波束宽度大小，以获得更优的辐射性能，以满足不同地区的通信要求。

该辐射单元20数量及排布规律可以根据实际需要进行规划，在此不做限制。

需要说明的是，当“元件”与“另一元件”电连接时，优选为耦合电连接，当然了，在其他实施例中还可以根据实际需要在能够满足要求的现有技术中选择。

上述实施例中天线的具有如下有益效果：

1、该波束宽度可变的天线可通过馈电网络的切换装置10改变天线的波束宽度，能够适合不同的覆盖场景要求。

2、该切换装置10设计简单，便于批量生产。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种馈电网络的切换装置，其特征在于，包括：

固定电路板，固定电路板设有输入支路、第一输出支路及第二输出支路，所述输入支路的输入端用于与天线信号的输入端口电连接，所述第一输出支路及所述第二输出支路的输出端均用于与对应的辐射单元电连接，所述第一输出支路的输入端与所述输入支路的输出端电连接，且所述第二输出支路与所述第一输出支路及所述输入支路之间绝缘设置；及

能够相对于固定电路板移动的活动电路板，所述活动电路板包括电连接支路，当所述活动电路板移动至预设位置时，所述电连接支路将所述第二输出支路与所述输入支路电连接；

其中，所述第二输出支路至少为两条，所述电连接支路至少为两条，所述电连接支路之间所能够电连接所述第二输出支路的数量均不相同，且当所述活动电路板移动至预设位置时，只有一条所述电连接支路与对应的至少一条所述第二输出支路及所述输入支路电连接，其余所述电连接支路断开设置。

2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述电连接支路与所述第二输出支路一一对应，且所有所述电连接支路之间绝缘设置、并按预设规律设置于所述活动电路板上。

3.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述电连接支路包括与所述输入支路电连接的第一导电体及与对应的至少一条所述第二输出支路电连接的第二导电体，所述第一导电体的输入端与所有所述第二导电体的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的切换装置，其特征在于，当所述活动电路板移动至预设位置时，所述第一导电体与所述输入支路紧密贴合，所述第二导电体与一一对应的所述第二输出支路紧密贴合，且所述第一导电体沿所述第一输出支路的长度方向延伸，所述第二导电体沿所述第二输出支路的长度方向延伸。

5.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述活动电路板设有驱动部，所述驱动部与所述电连接支路相错开。

6.根据权利要求5所述的切换装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构的输出端与所述驱动部固定传动连接，且所述驱动机构能够带动所述活动电路板相对于固定电路板转动或直线移动。

7.根据权利要求1至6任一项所述的切换装置，其特征在于，还包括用于使固定电路板与所述活动电路板紧贴的紧固机构。

8.根据权利要求7所述的切换装置，其特征在于，所述紧固机构设有可伸缩的抵压端、以及与所述抵压端间隔设置形成夹持部的承压端，所述抵压端设置于所述输入支路及所述第二输出支路的上方或下方。

9.一种天线，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的切换装置，还包括馈电网络及与所述第一输出支路及所述第二输出支路一一对应的辐射单元，所述馈电网络设有与所述输入支路的输入端电连接的输入端。

10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，至少两个辐射单元沿第一直线方向间隔设置，至少两个所述辐射单元沿第二直线方向间隔设置，所述第一直线与所述第二直线相互垂直或近似垂直。

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