CN109193161A - 移相器及天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移相器及天线，该移相器包括导体组件和旋转臂；导体组件包括第一导体段和第二导体段；假定以任意一点为基准中心，第一导体段和第二导体段分别相对于基准中心同心设置；旋转臂能以基准中心为旋转轴心沿第一导体段和第二导体段转动；旋转臂上设有两个耦合部，其中一个耦合部能搭设于第一导体段上并与第一导体段耦合连接，另一个耦合部能搭设于第二导体段上并与第二导体段耦合连接；第一导体段具有第一输出端和第二输出端，第二导体段具有第三输出端和第四输出端。本发明实施例通过转动旋转臂可使移相器连接不同数量的辐射单元，从而改变天线的垂直面波束宽度，适合不同的覆盖场景，且移相器结构设计简单，实现了对波束宽度的调节。

Description

移相器及天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种移相器及天线。

背景技术

在移动通信网络覆盖中，电调基站天线是覆盖网络的关键设备之一，而移相器又是电调基站天线的核心部件，移相器性能的优劣直接决定了电调基站天线的性能，进而影响到网络覆盖质量，故移相器在移动基站天线领域的重要性是不言而喻的。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的移相器产生的波束宽度固定，难以满足实际覆盖场景。

发明内容

基于此，有必要针对传统的移相器难以满足实际覆盖场景的问题，提供一种移相器及天线。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种移相器，包括：

导体组件，导体组件包括第一导体段和第二导体段；假定以任意一点为基准中心，第一导体段和第二导体段分别相对于基准中心同心设置，且第二导体段位于基准中心与第一导体段之间；

旋转臂，旋转臂能以基准中心为旋转轴心沿第一导体段和第二导体段转动；旋转臂上设有两个耦合部，其中一个耦合部能搭设于第一导体段上并与第一导体段耦合连接，另一个耦合部能搭设于第二导体段上并与第二导体段耦合连接；

第一导体段具有第一输出端和第二输出端，第二导体段具有第三输出端和第四输出端，至少第一输出端和第三输出端之间保持周向间距设置，以使旋转臂转动到第一输出端与第三输出端之间时，旋转臂仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。在其中一个实施例中，第二输出端与第四输出端之间保持周向间距设置，以使旋转臂转动到第二输出端与第四输出端之间时，旋转臂仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。

在其中一个实施例中，第一输出端朝远离旋转轴心的方向设有第一输出导体段；第二输出端朝远离旋转轴心的方向设有第二输出导体段；第三输出端朝远离旋转轴心的方向设有第三输出导体段；第四输出端朝远离旋转轴心的方向设有第四输出导体段。

在其中一个实施例中，第一导体段为圆弧形结构；第二导体段为圆弧形结构。

在其中一个实施例中，第一导体段的半径为第二导体段的半径的2倍。

在其中一个实施例中，第一导体段的圆弧段长度小于第二导体段的圆弧段长度。

在其中一个实施例中，导体组件还包括输入导体段和第三导体段；输入导体段的一端部与基准中心相连；第三导体段的一端部与基准中心相连。

在其中一个实施例中，还包括基板；基板包括第一板面以及相对第一板面的第二板面；第二板面用于接地；

导体组件设置在第一板面上。

在其中一个实施例中，导体组件为微带线或带状线。

另一方面，本发明实施例还提供了一种天线，包括辐射装置以及上述任意一项的移相器；辐射装置包括至少4个辐射单元；

第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端分别与4个辐射单元一一对应相连。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

基于第一导体段和第二导体段分别相对于基准中心同心设置，旋转臂能以基准中心为旋转轴心沿第一导体段和第二导体段转动，至少第一导体段包含的第一输出端和第二导体段包含的第三输出端之间保持周向间距设置，可使得旋转臂转动到第一输出端与第三输出端之间时，旋转臂仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。通过转动旋转臂可使移相器连接不同数量的辐射单元时，从而改变天线的垂直面波束宽度，适合不同的覆盖场景，且移相器结构设计简单，实现了对波束宽度的调节。

附图说明

图1为一个实施例中移相器的第一结构示意图；

图2为一个实施例中移相器的第二结构示意图；

图3为一个实施例中移相器的第三结构示意图；

图4为一个实施例中移相器的第四结构示意图；

图5为一个实施例中移相器的工作于窄波束区的结构示意图；

图6为一个实施例中移相器的工作于中等波束区的结构示意图；

图7为一个实施例中移相器的工作于宽波束区的结构示意图；

图8为一个实施例中天线的第一结构示意图；

图9为一个实施例中天线的第二结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

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例的目的，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。

为了解决传统的移相器难以满足实际覆盖场景的问题，本发明实施例提供了一种移相器，图1为一个实施例中移相器的第一结构示意图。如图1所示，包括：

导体组件110，导体组件110包括第一导体段120和第二导体段130；假定以任意一点为基准中心150，第一导体段120和第二导体段130分别相对于基准中心150同心设置，且第二导体段130位于基准中心150与第一导体段120之间。

旋转臂140，旋转臂140能以基准中心150为旋转轴心沿第一导体段120和第二导体段130转动；旋转臂140上设有两个耦合部，其中一个耦合部142能搭设于第一导体段120上并与第一导体段120耦合连接，另一个耦合部144能搭设于第二导体段130上并与第二导体段130耦合连接。

第一导体段120具有第一输出端122和第二输出端124，第二导体段130具有第三输出端132和第四输出端134，至少第一输出端122和第三输出端132之间保持周向间距设置，以使旋转臂140转动到第一输出端122与第三输出端132之间时，旋转臂140仅有一个耦合部144搭接于相应的导体段上。

其中，导体组件110可用来输出不同相位的信号。第一导体段120和第二导体段130的大小可以是不等的。第一导体段120可用来与对应的耦合部142耦合相连，进而导通连接该第一导体段120的第一输出端122和第二输出端124。第一导体段120的形状可以是扇形、直线形、夹角形等。第一输出端122和第二输出端124可分别输出相应相位的信号。第二导体段130可用来与对应的耦合部144耦合相连，进而导通连接该第二导体段130的第一输出端132和第二输出端134。第二导体段130的形状可以是扇形、直线形、夹角形等。第三输出支路132和第四输出端134可分别可输出相应相位的信号。旋转臂140指的是以一端为固定旋转点，另一端可进行任意角度旋转的部件。旋转臂140的形状可以是长条型。两个耦合部(耦合部142和耦合部144)设置在旋转臂110的臂杆上，两个耦合部之间具有一定的间距。两个耦合部可分别固定在旋转臂140的臂杆上，随着旋转臂140的转动而移动。两个耦合部也可活动连接在旋转臂140的臂杆上。

具体地，将旋转臂140以基准中心150为旋转轴心进行转动，当耦合部142在第一导体段120上移动时，可实现将耦合部142与第一导体段120耦合相连；当耦合部142与第一导体段120不相交时，耦合部142和第一导体段120之间断开连接。当耦合部144在第二导体段130上移动时，可实现将耦合部144与第二导体段130耦合相连；当耦合部144与第二导体段130不相交时，耦合部144和第二导体段130之间断开连接。

进一步的，将第一导体段120的第一输出端122和第二导体段130的第三输出端132之间保持周向间距设置。当旋转臂140以基准中心150为旋转轴心进行转动，且旋转臂140转动到第一输出端122与第三输出端132之间时，旋转臂140仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。例如旋转臂140仅有耦合部142与第一导体段120耦合相连，而耦合部144与第二导体段130断开连接。又如旋转臂140的仅有耦合部144与第二导体段130耦合相连，而耦合部142与第一导体段120断开连接。通过旋转臂140的转动，可以使旋转臂140与导体段(第一导体段120和/或第二导体段130)连接或分离，进而可调节移相器各输出口的相位，或使移相器连接不同数量的辐射单元，从而改变天线的垂直面波束宽度。

在一个具体的实施例中，第二输出端124与第四输出端134之间保持周向间距设置，以使旋转臂140转动到第二输出端124与第四输出端134之间时，旋转臂140仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。

具体地，当旋转臂140以基准中心150为旋转轴心进行转动，且旋转臂140转动到第二输出端124与第四输出端134之间时，旋转臂140仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。例如旋转臂140仅有耦合部142与第一导体段120耦合相连，而耦合部144与第二导体段130断开连接。又如旋转臂140仅有耦合部144与第二导体段130耦合相连，而耦合部142与第一导体段120断开连接。通过旋转臂140的转动，可以使旋转臂140与导体段(第一导体段120和/或第二导体段130)连接或分离，进而可调节移相器各输出口的相位，或使移相器连接不同数量的辐射单元，从而改变天线的垂直面波束宽度。

在一个具体的实施例中，第一导体段120优选为圆弧形结构；第二导体段130优选为圆弧形结构。

具体的，第一导体段120和第二导体段130均为圆弧形结构。则第一导体段120和第二导体段130的圆心为基准中心150。各耦合支路的半径可呈倍数关系，如最小耦合电路半径为R，则其他电路的半径为2R、3R，以此类推，即耦合支路的半径沿第一方向依次增大。

优选的，第一导体段120的半径为第二导体段130的半径的2倍。

优选的，第一导体段120的圆弧段长度小于第二导体段130的圆弧段长度。

在一个具体的实施例中，导体组件110为微带线结构或带状线结构。

具体的，第一导体段120为微带线结构或带状线结构；第二导体段130为微带线结构或带状线结构。旋转臂140的臂杆分别与第一导体段120、第二导体段130相互绝缘。优选的，第一导体段120和第二导体段130分别采用微带线结构。

上述实施例中，基于第一导体段和第二导体段分别相对于基准中心同心设置，旋转臂能以基准中心为旋转轴心沿第一导体段和第二导体段转动，至少第一导体段包含的第一输出端和第二导体段包含的第三输出端之间保持周向间距设置，可使得旋转臂转动到第一输出端与第三输出端之间时，旋转臂仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。通过转动旋转臂可使移相器连接不同数量的辐射单元时，从而改变天线的垂直面波束宽度，适合不同的覆盖场景，且移相器结构设计简单，实现了对波束宽度的调节。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种移相器。导体组件还包括第一输出导体段226、第二输出导体段228、第三输出导体段236和第四输出导体段238。

其中，第一输出端222朝远离旋转轴心的方向设有第一输出导体段226；第二输出端224朝远离旋转轴心的方向设有第二输出导体段228；第三输出端232朝远离旋转轴心的方向设有第三输出导体段236；第四输出端234朝远离旋转轴心的方向设有第四输出导体段238。

具体地，第一输出导体段226的形状可以是长条形，第一输出导体段226可用于输出相应相位的信号。第二输出导体段228的形状可以是长条形，第二输出导体段228可用于输出相应相位的信号。第三输出导体段236的形状可以是长条形，第三输出导体段236可用于输出相应相位的信号。第四输出导体段238的形状可以是长条形，第四输出导体段238可用于输出相应相位的信号。

进一步的，将旋转臂240以基准中心250为旋转轴心进行转动，当耦合部242在第一导体段220上移动时，可实现将耦合部242与第一导体段220耦合相连，进而第一输出导体段226和第二输出导体段228分别可输出相应相位的信号。当耦合部244在第二导体段230上移动时，可实现将耦合部244与第二导体段230耦合相连；进而第三输出导体段236和第四输出导体段238分别可输出相应相位的信号。

在一个具体的实施例中，第一输出导体段226垂直于第一输出端222处的切线；第二输出导体段228垂直于第二输出端224的切线；第三输出导体段236垂直于第三输出端232处的切线；第四输出导体段238垂直于第四输出端234的切线。

具体地，第一输出导体段226垂直于第一输出端222的切线，即第一输出导体段226与切线的夹角为90度，在实现应用过程中，第一输出导体段226与切线的夹角可存在一定的误差，即第一输出导体段226与切线的夹角可大于90度或小于90度。例如第一输出导体段226与切线夹角为91度或89度。第二输出导体段228与切线的夹角为90度，在实现应用过程中，第二输出导体段228与切线的夹角可存在一定的误差。第三输出导体236段与切线的夹角为90度，在实现应用过程中，第三输出导体段236与切线的夹角可存在一定的误差。第四输出导体段238与切线的夹角为90度，在实现应用过程中，第四输出导体段238与切线的夹角可存在一定的误差。进而可使旋转臂240旋转时，不与第一输出导体段226、第二输出导体段228、第三输出导体段236和第四输出导体段238的输出端口干涉，增加移相器的工作范围。

优选的，第一输出导体段226和第二输出导体段228的长度相等。第三输出导体段236和第四输出导体段238的长度相等。

上述实施例中，通过转动旋转臂可使移相器连接不同数量的辐射单元时，从而改变天线的垂直面波束宽度，适合不同的覆盖场景，且移相器结构设计简单，实现了对波束宽度的调节。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种移相器。导体组件还包括输入导体段260和第三导体段270；输入导体段260的一端部与基准中心相连；第三导体段270的一端部与基准中心相连。

其中，输入导体段260的形状可以是长条形，输入导体段260用于输入信号。第三导体段270指的是输出信号的相位是固定的。第三导体段270输出的相位为固定相位。优选的，第三导体段270输出的相位为0相位。

具体地，将旋转臂240以基准中心250为旋转轴心进行转动，当耦合部242与第一导体段220断开连接，且耦合部244与第二导体段230断开连接时，仅第三导体段270输出相应相位的信号。

上述实施例中，通过转动旋转臂可使移相器连接不同数量的辐射单元时，从而改变天线的垂直面波束宽度，适合不同的覆盖场景，且移相器结构设计简单，实现了对波束宽度的调节。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种移相器。还包括基板280；基板包括第一板面以及相对第一板面的第二板面；第二板面用于接地。导体组件设置在第一板面上。

其中，基板280用于搭载导体组件。基板280可为陶瓷电路板、铝基电路板、PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板等等，优选的，基板280为PCB板。进一步的，介质基板为双面板。

具体地，将第一导体段220和第二导体段230分别设置在第一板面上；将基准中心设置在第一板面上，通过旋转臂的转动，可以使旋转臂240与导体组件耦合连接或分离。需要说明的是，旋转臂240和导体组件还可采用金属结构。旋转臂240和导体组件在同一平面上。

在一个具体的实施例中，第一导体段的形状可以是直线形结构；第二导体段的形状可以是直线形结构。

上述实施例中，基于基板上设置导体组件。方便旋转臂转动调节，简化了移相器的结构设计，适合大批量生产。

需要说明的是，图1至图4中所示的导体组件包括两个能够与耦合部耦合连接的导体段(第一导体段和第二导体段)。在本申请基础上增加导体段，亦可实现垂直面波束宽度可变的功能，故不展开详细论述。

在一个实施例中，如图5至7所示，根据旋转臂的转动，可将移相器的波束区划分为3种区域，分别为窄波束区，中等波束宽度区和宽波束区。移相器在不同波束区的工作过程为。其中以移相器包括两个移相支路(第一移相支路和第二移相支路)为例进行说明。

当移相器工作在窄波束区时，移相器状态如图5所示，旋转臂在第一导体段对应的圆心角范围内转动，通过一个耦合部与第一导体段耦合连接、另一个耦合部与第二导体段耦合连接。当信号从移相器的输入导体段输入时，可通过移相器与所有辐射单元(5个辐射单元)相连，所有辐射单元均处于工作状态时，天线的波束宽度较窄。移相器在窄波束区工作时，通过旋转臂的转动，可以调节天线的下倾角。

当移相器工作在中等波束区时，移相器状态如图6所示，旋转臂位于第一导体段的第一输出端与第二导体段的第三输出端之间；或者位于第一导体段的第二输出端与第二导体段的第四输出端之间。旋转臂与第一导体段分离，仅与第二导体段耦合相连。即第一导体段的第一输出端和第二输出端都为断开，若通过第三输导体段、第二输导体段包含的第三输出端和第四输出端分别与各辐射单元相连，仅有3个辐射单元工作，由天线原理可知，在该状态下的波束宽度比5个辐射单元工作时的波束宽度宽。移相器在中等波束区工作时，可通过旋转臂的转动控制天线波束上倾或下倾。

当移相器工作在宽波束区时，移相器状态如图7所示，旋转臂位于第二导体段的第三输出端的一侧，或者位于第二导体段的第四输出端一侧，旋转臂分别与第一导体段及第二导体段分离。即第一导体段和第二导体段都为断开，通过固第三导体段与天线辐射单元相连，仅有1个辐射单元工作，由天线原理可知，在该状态下的波束宽度比3单元工作时的波束宽度宽。移相器在宽波束区工作时，不可调节天线波束的下倾角。

为了解决传统的移相器难以满足实际覆盖场景的问题，本发明实施例提供了一种天线，图8为一个实施例中天线的第一结构示意图。如图8所示，包括辐射装置82以及上述任一实施例的移相器81；辐射装置82包括至少4个辐射单元882。第一输出端822、第二输出端824、第三输出端826和第四输出端828分别与4个辐射单元一一对应相连。

具体地，辐射装置82指的是能够有效辐射或接收无线电波的装置。第一辐射单元852可以是振子单元，也可以是贴片单元。第二辐射单元854可以是振子单元，也可以是贴片单元。通过旋转臂810的转动可以调节移相器81各输出支路的相位，使移相器81连接不同数量的辐射单元，从而改变天线的垂直面波束宽度。

在一个实施例中，如图9所示，包括辐射装置82以及移相器81；辐射装置82包括5个辐射单元882。第一输出端822、第二输出端824、第三输出端826和第四输出端828分别与其中任意4个辐射单元一一对应相连。第三导体段870与剩余1个辐射单元相连。上述各辐射单元形成一个天线阵列。

具体地，旋转臂840以基准中心850为旋转轴心进行转动，当旋转臂840转动到第一输出端822与第二输出端824之间时，耦合部842与第一导体段820耦合相连，且耦合部844与第二导体段830耦合相连，进而分别连接辐射单元882的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端和第三导体段都导通。当旋转臂840转动到第一输出端822与第三输出端832之间(或第二输出端824与第四输出端834)时，旋转臂840仅有一个耦合部搭接于相应的导体段上。进而分别连接辐射单元882的第三输出端、第四输出端和第三导体段都导通。当耦合部842与第一导体段820断开连接，且耦合部844与第二导体段830断开连接时，仅第三导体段870输出相应相位的信号。通过旋转臂840的转动，可以使旋转臂840与导体段(第一导体段820和/或第二导体段830)连接或分离，进而可调节移相器81各输出口的相位，使移相器81连接不同数量的辐射单元，从而改变天线的垂直面波束宽度。

需要指出的是，上述实施例所示的天线为4或5个辐射单元，在本申请基础上增加或减少辐射单元，对应的移相器增加或减少移相电路的数量，亦可实现垂直面波束宽度可变的功能；同时，移相电路及旋转臂可分别印制于PCB板上，也可采用金属结构，电路形式为微带线或者带状线都可以实现上述各实施例，故不展开详细论述。

上述实施例中，基于第三导体段连接一个辐射单元；第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端分别与其中任意4个辐射单元一一对应相连。通过在天线中移相器旋转臂的转动，可以阶梯改变天线的垂直面波束宽度。克服了定势思维，改变了传统天线垂直面波束宽度不可调的方式，本实施例的天线可应用于不同覆盖场景，且天线设计简单，适合大批量生产。

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)

1.一种移相器，其特征在于，包括：

导体组件，所述导体组件包括第一导体段和第二导体段；假定以任意一点为基准中心，所述第一导体段和所述第二导体段分别相对于所述基准中心同心设置，且所述第二导体段位于所述基准中心与所述第一导体段之间；

旋转臂，所述旋转臂能以基准中心为旋转轴心沿所述第一导体段和所述第二导体段转动；所述旋转臂上设有两个耦合部，其中一个所述耦合部能搭设于所述第一导体段上并与所述第一导体段耦合连接，另一个所述耦合部能搭设于所述第二导体段上并与所述第二导体段耦合连接；

所述第一导体段具有第一输出端和第二输出端，所述第二导体段具有第三输出端和第四输出端，至少所述第一输出端和所述第三输出端之间保持周向间距设置，以使所述旋转臂转动到所述第一输出端与所述第三输出端之间时，所述旋转臂仅有一个所述耦合部搭接于相应的导体段上。

2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第二输出端与所述第四输出端之间保持周向间距设置，以使所述旋转臂转动到所述第二输出端与所述第四输出端之间时，所述旋转臂仅有一个所述耦合部搭接于相应的导体段上。

3.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第一输出端朝远离所述旋转轴心的方向设有第一输出导体段；所述第二输出端朝远离所述旋转轴心的方向设有第二输出导体段；所述第三输出端朝远离所述旋转轴心的方向设有第三输出导体段；所述第四输出端朝远离所述旋转轴心的方向设有第四输出导体段。

4.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第一导体段为圆弧形结构；所述第二导体段为圆弧形结构。

5.根据权利要求4所述的移相器，其特征在于，所述第一导体段的半径为所述第二导体段的半径的2倍。

6.根据权利要求4所述的移相器，其特征在于，所述第一导体段的圆弧段长度小于所述第二导体段的圆弧段长度。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的移相器，其特征在于，所述导体组件还包括输入导体段和第三导体段；

所述输入导体段的一端部与所述基准中心相连；所述第三导体段的一端部与所述基准中心相连。

8.根据权利要求7所述的移相器，其特征在于，还包括基板；所述基板包括第一板面以及相对所述第一板面的第二板面；所述第二板面用于接地；

所述导体组件设置在所述第一板面上。

9.根据权利要求8所述的移相器，其特征在于，所述导体组件为微带线或带状线。

10.一种天线，其特征在于，包括辐射装置以及权利要求1至9任意一项所述的移相器；所述辐射装置包括至少4个辐射单元；

所述第一输出端、所述第二输出端、所述三输出端和所述第四输出端分别与4个所述辐射单元一一对应相连。