CN109638391B - 介质移动式移相器及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种介质移动式移相器及基站天线，耦合电路与传输线断点重叠时，传输线断点两端通过耦合电路耦合连接，多个输出端口均与输入端口连通，实现信号输出；错开时，则传输线断点耦合断开，至少部分输出端口与输入端口断开连接，可进行信号输出的输出端口数量减少。参与信号输出的输出端口数量越多，则发挥作用的天线振子越多、波束越窄；反之，则波束越宽。进一步的，通过移动移相介质板可调节功分移相电路中行程线的电长度，从而改变各个输出端口的输出相位。可见，上述介质移动式移相器不仅能实现波束下倾角的调节，也能通过移动耦合单元实现宽波束与窄波束之间的切换，因此，上述介质移动式移相器及基站天线的应用场景得到有效地扩宽。

Description

介质移动式移相器及基站天线

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种介质移动式移相器及基站天线。

背景技术

在移动通信的信号覆盖过程中，电调天线以其灵活的波束调节和远端遥控功能很好地适应了行业的需求，在移动通信领域备受欢迎。而近年来，随着移动通信的深入发展，电调天线小型化、集成化、高性能、低成本等要求，对其核心部件移相器的要求也越来越高。

移动通信中的移相器一般分为网络滑动型及介质滑动型两种。网络滑动型移相器是通过改变传输路径的物理长度来改变相位的，但该类型的移相器存在互调性差、工艺复杂等问题。介质滑动型移相器是通过改变传输路径所覆盖的介质实现相移，各方面具有较大的优势。。因此，介质滑动型移相器得到广泛的使用。

但是，传统的介质滑动型移相器的设计是为了满足天线波束赋形的需求，只能调节波束的下倾角，而不能控制宽波束与窄波束的切换，因而应用场景较窄。

发明内容

基于此，有必要对现有移相器应用场景较窄的问题，提供一种可扩宽应用场景的介质移动式移相器及基站天线。

一种介质移动式移相器，包括：

腔体；

收容并固定于所述腔体内的馈电网络，所述馈电网络包括功分移相电路、设置于所述功分移相电路上的输入端口及多个输出端口，且所述多个输出端口之间至少具有一个传输线断点；

移相单元，包括移相介质板，所述移相介质板覆设于所述馈电网络的至少一侧并相对于所述功分移相电路的位置可调，以调节所述功分移相电路的电长度；及

耦合单元，包括收容于所述腔体内的耦合电路，所述耦合电路覆设于所述馈电网络的至少一侧；

其中，所述耦合电路相对于所述功分移相电路的位置可调，以使所述耦合电路与所述传输线断点重叠或错开。

在其中一个实施例中，所述移相介质板的表面开设有多个匹配孔。

在其中一个实施例中，所述耦合单元还包括耦合介质板，所述耦合电路与所述耦合介质板的一端贴合，且所述耦合介质板的另一端位于所述腔体外部。

在其中一个实施例中，所述耦合电路的耦合线弯折。

在其中一个实施例中，所述馈电网络的两侧均覆设有所述移相介质板及所述耦合电路，且所述耦合电路位于所述馈电网络与所述移相介质板之间。

在其中一个实施例中，所述移相介质板及所述耦合电路均可滑动地设置于所述馈电网络。

在其中一个实施例中，所述腔体及所述馈电网络呈长条形，所述馈电网络上开设有移相滑槽及耦合滑槽，所述移相介质板及所述耦合电路分别可滑动地设置于所述移相滑槽及所述耦合滑槽内。

在其中一个实施例中，所述移相滑槽及所述耦合滑槽均沿所述馈电网络的长度方向延伸。

在其中一个实施例中，所述移相滑槽沿所述馈电网络的长度方向延伸，所述耦合滑槽沿垂直于所述馈电网络长度的方向延伸。

一种基站天线，包括：

如上述优选实施例中任一项所述的介质移动式移相器；及

多个天线振子，与所述多个输出端口一一对应并通过同轴馈线连接。

上述介质移动式移相器及基站天线，耦合电路与传输线断点重叠时，传输线断点两端通过耦合电路耦合连接，多个输出端口均与输入端口连通，实现信号输出；错开时，则传输线断点耦合断开，至少部分输出端口与输入端口断开连接，可进行信号输出的输出端口数量减少。参与信号输出的输出端口数量越多，则发挥作用的天线振子越多、波束越窄；反之，则波束越宽。进一步的，通过移动移相介质板可调节功分移相电路中行程线的电长度，从而改变各个输出端口的输出相位。可见，上述介质移动式移相器不仅能实现波束下倾角的调节，也能通过移动耦合单元实现宽波束与窄波束之间的切换，因此，上述介质移动式移相器及基站天线的应用场景得到有效地扩宽。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中介质移动式移相器的爆炸图；

图2为图1所示介质移动式移相器切换至窄波束状态的内部结构示意图；

图3为图1所示介质移动式移相器切换至宽波束状态的内部结构示意图；

图4为另一个实施例中介质移动式移相器的爆炸图；

图5为另一个实施例中介质移动式移相器的爆炸图；

图6为图5所示介质移动式移相器切换至窄波束状态的内部结构示意图；

图7为图5所示介质移动式移相器切换至宽波束状态的内部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明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发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”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。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。

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。

请参阅图1，本发明提供了一种基站天线及介质移动式移相器100，基站天线包括介质移动式移相器100及多个天线振子(图未示)。

其中，介质移动式移相器100具有多个输出端口125，分别与基站天线的多个天线振子通过同轴馈线连接。经介质移动式移相器100的多个输出端口125，可实现多路等差或不等差相位的信号输出。

请一并参阅图2及图3，介质移动式移相器100包括腔体110、馈电网络120、移相单元130及耦合单元140。

腔体110具有收容腔。其中，腔体110一般可通过拉挤成型工艺一体成型。腔体110的侧壁开设有焊接孔(图未标)及操作孔(图未标)，基站天线的同轴馈线可穿过焊接孔与馈电网络120实现电连接，而操作孔则便于对同轴线缆进行焊接。而且，为了便于安装馈电网络120，腔体110内部设有卡槽(图未示)。

馈电网络120收容并固定于腔体110内。其中，馈电网络120一般通过绝缘固定件在腔体110内实现固定。在本实施例中，馈电网络120通过腔体110内壁的卡槽实现安装。此外，馈电网络120的传输线形式可采用微带线、带状线、共面波导等形式。具体在本实施例中，馈电网络120的传输线类型为PCB带状线结构。因此，使得馈电网络120具有网络插损低、成本低等优点。

馈电网络120包括功分移相电路121、输入端口123及输出端口125(a,b,c,d,e,f)。输出端口125为多个，且输入端口123及多个输出端口125均设置于功分移相电路121上。功分移相电路121为信号传输线路，电信号输入端口123进入馈电网络120并在功分移相电路121中传导，由于多个输出端口125与输入端口123之间会存在电长度的差异，故从每个输出端口125中均可输出一路对应相位的信号。

进一步的，多个输出端口125之间至少具有一个传输线断点101。传输线断点101，指的是两个输出端口125之间的传输线存在断开的缺口。如图3所示，具有一个传输线断点101，且该传输线断点101位与输出端口125a与125b之间，而其余输出端口125b至输出端口125e则依次串联。

需要指出的是，馈电网络120中还可包括功能电路(图未示)。功能电路一般均包含匹配电路、功分器，以实现基本的功率分配及匹配连接的电路功能。此外，还可依据实际电路使用的需求集成滤波、相位配平、合路、防雷等拓展功能。

移相单元130包括移相介质板131。其中，移相介质板131一般至少部分收容于腔体110内。移相介质板131为微波介质材料形成的板状结构，一般可由具有良好微波特性的工程塑料、微波陶瓷成型。移相介质板131覆设于馈电网络120的至少一侧并相对于功分移相电路121的位置可调，以调节功分移相电路121中行程线的电长度。其中，移相介质板131既可覆设于功分移相电路121的一侧，也可覆设于功分移相电路121的两侧。而且，移相介质板131既可贴附于功分移相电路121的表面，也可与功分移相电路121之间存在间隔。

功分移相电路121中行程线的电长度发生变化时，会导致每个输出端口125输出相位的变化。因此，通过操作移相介质板131，便可使上述介质移动式移相器100实现移相。

具体的，移相介质板131可通过滑动、转动、摆动等方式相对于功分移相电路121变换位置，从而改变功分移相电路121中行程线的电长度。而且，为了便于对移相介质板131进行操作，本实施例中的移相介质板131的一端位于腔体110的外部，且末端具有用于与驱动电机连接的连接孔(图未标)。

在本实施例中，移相介质板131的表面开设有多个匹配孔1312。匹配孔1312为移相介质板131的表面形成的镂空区域。匹配孔1312可以为圆孔、方孔等形状，起阻抗匹配的作用，可使功分移相电路121中传输线的阻抗在移相介质板131移动时也能够匹配到特定阻抗，实现动态阻抗匹配。

耦合单元140包括耦合电路141，耦合电路141收容于腔体110内。具体的，可通过支架等支撑结构安装于馈电网络120或腔体110的侧壁。耦合电路141可实现与功分移相电路121的耦合连接。耦合电路141覆设于馈电网络120的至少一侧。同样的，耦合电路141既可覆设于功分移相电路121的一侧，也可覆设于功分移相电路121的两侧。而且，耦合电路141既可贴附于功分移相电路121的表面，也可与功分移相电路121之间存在间隔。

其中，耦合电路141相对于功分移相电路121的位置可调，以使耦合电路121与传输线断点101重叠或错开。由于传输线断点101的存在，多个输出端口125并非总是相互串联并同时参与信号的输出。

当耦合电路141移动至与传输线断点101重叠时，传输线断点101两端通过耦合电路141实现耦合连接，多个输出端口125均与输入端口123实现连通，都可参与信号输出；而当耦合电路141移动至与传输线断点101错开时，则传输线断点101的耦合断开，至少部分输出端口125因与输入端口123断开连接而不能参与信号输出，可进行信号输出的输出端口125数量减少。

如图3所示，耦合电路141与传输线断点101重叠时，输出端口125a至输出端口125e均可实现信号输出；而耦合电路141与传输线断点101错开时，则只有一个输出端口125a可进行信号输出，其余输出端口125b至输出端口125e均闲置。

根据通信原理可知，参与信号输出的输出端口125数量越多，则发挥作用的天线振子越多、波束越窄；反之，则波束越宽。可见，耦合单元140相当于一个射频开关，可使上述基站天线在宽波束与窄波束之间实现切换。

具体的，耦合电路141也可通过滑动、转动、摆动等方式相对于功分移相电路121变换位置，从而实现宽波束与窄波束之间的切换。

需要指出的是，功分移相电路121上的传输线断点101也可存在多个。因此，通过控制耦合电路141与不同的传输线断点101错开或重叠，便可控制参与信号输出的输出端口125的数量，从而实现对波束宽度的对应调整。

在本实施例中，耦合单元140还包括耦合介质板143，耦合电路141与耦合介质板143的一端贴合，且耦合介质板143的另一端位于腔体110外部。

耦合介质板143可以与移相介质板131的材质相同。耦合介质板143主要是对耦合电路141的耦合线实现阻抗匹配。此外，耦合介质板143还可对耦合电路141起到支撑作用，便于操作耦合电路141移动。具体的，本实施例中的耦合介质板143端位于腔体110外部的末端，设置有用于与驱动电机连接的圆孔(图未标)。

在本实施例中，耦合电路141的耦合线弯折。耦合线，即耦合电路141的传输线。在耦合电路141对传输线断点101进行耦合连接时，若耦合线与馈电网络120上传输线重叠的部分过短，则能量无法稳定地耦合到馈电网络板120上，从而无法起到使传输线断点101耦合连通的作用。因此，耦合电路141的耦合线有最小长度要求。常规的“一”字型分布的耦合线比较占长度方向空间，而将耦合线弯折后，可将耦合电路141设计为“L”型或其他弯曲形状。此时，耦合单元140整体变短，从而可缩短耦合线路141在实现切换功能时的行程。

需要指出的是，在其他实施例中，耦合电路141的耦合线也可呈其他分布方式。如图4所示，在另一个实施例中，耦合电路141的耦合线呈长条形分布。

在本实施例中，馈电网络120的两侧均覆设有移相介质板131及耦合电路141，且耦合电路141位于馈电网络120与移相介质板131之间。

具体的，位于馈电网络120两侧的移相介质板131可同步移动，位于馈电网络120两侧的耦合电路141也可同步调整位置。若只在馈电网络120的一侧设置移相介质板131，则移相介质板131只能覆盖功分移相电路121的一侧，另一侧介质为空气。由于空气的介电常数低，故相位调节的效果较差。而若功分移相电路121的两侧均覆盖移相介质板131，则两个移相介质板131同步移动时所带来的传输线的电长度变化更明显，故相位调节效果更好。

同理，在馈电网络120的两侧均设置耦合电路141，也是为了改善耦合效果，从而使得在进行波束宽度切换时更方便。

在一个实施例中，移相介质板131及耦合电路141均可滑动地设置于馈电网络120。

因此，在对各输出端口125的相位进行调节时，滑动移相介质板131即可；而在对波束宽度进行切换时，则滑动耦合电路141即可。由于进行滑动操作所需的空间较小，且操作方便，故有利于对腔体110的内部空间进行合理的布局及利用，从而减小介质移动式移相器100的体积。

进一步的，在一个实施例中，腔体110及馈电网络120呈长条形，馈电网络120上开设有移相滑槽127及耦合滑槽129。移相介质板131及耦合电路141分别可滑动地设置于移相滑槽127及耦合滑槽129内。

具体的，移相介质板131及耦合电路141则可通过相应的轴、卡扣、滑块安装于相应的滑槽内。而且，由于移相介质板131与耦合电路141相互层叠，故为了对耦合电路141的滑动形成避位，移相介质板131表面还可开设导向通槽(图未标)。

其中，移相介质板131及耦合介质板143也可呈与腔体110形状相匹配的长条形。因此，介质移动式移相器100内部结构的紧凑性，体积可进一步减小。

请再次参阅图1至图4，在一个实施例中，移相滑槽127及耦合滑槽129均沿馈电网络120的长度方向延伸。

因此，移相介质板131及耦合电路141在进行相位及波束宽度调节时，也是沿馈电网络120的长度方向滑动。此时，腔体110、馈电网络120、移相介质板131、耦合电路141均沿相同的方向延伸且滑动方向一致，故可减小腔体110的横向尺寸，从而进一步提升介质移动式移相器100结构的紧凑性。

请参阅图5至图7，在另一个实施例中，移相滑槽127沿馈电网络120的长度方向延伸，耦合滑槽129沿垂直于馈电网络120长度的方向延伸。

因此，移相介质板131及耦合电路141在进行相位及波束宽度调节时，两者滑动方向相互垂直，从而避免相互干扰。

需要指出的是，上述两实施例仅仅是列举了移相介质板131及耦合电路141在进行相位及波束宽度调节时，所能采取的两种安装及运动方式。显然，其他能实现移相介质板131及耦合电路141相对于功分移相电路121位置变化的方式也属于本发明所要保护的范围。

上述介质移动式移相器100及基站天线，耦合电路141与传输线断点101重叠时，传输线断点101两端通过耦合电路141耦合连接，多个输出端口125均与输入端口123连通，实现信号输出；错开时，则传输线断点101耦合断开，至少部分输出端口125与输入端口123断开连接，可进行信号输出的输出端口125数量减少。参与信号输出的输出端口125数量越多，则发挥作用的天线振子越多、波束越窄；反之，则波束越宽。进一步的，通过移动移相介质板131可调节功分移相电路121中行程线的电长度，从而改变各个输出端口125的输出相位。可见，上述介质移动式移相器100不仅能实现波束下倾角的调节，也能通过移动耦合单元140实现宽波束与窄波束之间的切换，因此，上述介质移动式移相器100及基站天线的应用场景得到有效地扩宽。

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)

1.一种介质移动式移相器，其特征在于，包括：

腔体；

收容并固定于所述腔体内的馈电网络，所述馈电网络包括功分移相电路、设置于所述功分移相电路上的输入端口及多个输出端口，且所述多个输出端口之间至少具有一个传输线断点；

移相单元，包括移相介质板，所述移相介质板覆设于所述馈电网络的至少一侧并相对于所述功分移相电路的位置可调，以调节所述功分移相电路中行程线的电长度；及

耦合单元，包括收容于所述腔体内的耦合电路，所述耦合电路覆设于所述馈电网络的至少一侧，所述耦合电路用于与所述功分移相电路耦合连接；

其中，所述耦合电路相对于所述功分移相电路的位置可调，以使所述耦合电路与所述传输线断点重叠或错开，当所述耦合电路移动至与所述传输线断点重叠时，所述传输线断点两端通过所述耦合电路实现耦合连接；当所述耦合电路移动至与所述传输线断点错开时，所述传输线断点的耦合断开。

2.根据权利要求1所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述移相介质板的表面开设有多个匹配孔。

3.根据权利要求1所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述耦合单元还包括耦合介质板，所述耦合电路与所述耦合介质板的一端贴合，且所述耦合介质板的另一端位于所述腔体外部。

4.根据权利要求1所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述耦合电路的耦合线弯折，所述耦合线为所述耦合电路的传输线。

5.根据权利要求1所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述馈电网络的两侧均覆设有所述移相介质板及所述耦合电路，且所述耦合电路位于所述馈电网络与所述移相介质板之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述移相介质板及所述耦合电路均可滑动地设置于所述馈电网络。

7.根据权利要求6所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述腔体及所述馈电网络呈长条形，所述馈电网络上开设有移相滑槽及耦合滑槽，所述移相介质板及所述耦合电路分别可滑动地设置于所述移相滑槽及所述耦合滑槽内。

8.根据权利要求7所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述移相滑槽及所述耦合滑槽均沿所述馈电网络的长度方向延伸。

9.根据权利要求7所述的介质移动式移相器，其特征在于，所述移相滑槽沿所述馈电网络的长度方向延伸，所述耦合滑槽沿垂直于所述馈电网络长度的方向延伸。

10.一种基站天线，其特征在于，包括：

如上述权利要求1至9任一项所述的介质移动式移相器；及

多个天线振子，与所述多个输出端口一一对应并通过同轴馈线连接。

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