CN1097320C - 调节天线波束方位的装置及其馈线构件 - Google Patents

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Abstract

一种采用天线单元的一个固定天线阵特别集成的馈线构件(1)以便能够调节由天线阵发射的波束的方位。馈线构件包含一个置于一与一个固定基板(4)相距一段距离且平行的固定载板(2)上的馈线布局(3)，和一个位于其间的可移动的绝缘板(5)。馈线布局(3)在与绝缘板(5)移动方向相同的方向(A)上被拉长。信号分量的传播速率通过绝缘板(5)被减小，由此获得一个控制的各信号分量间的相位差。

Description

调节天线波束方位的装置及其馈线构件
技术领域
本发明涉及一种用于调节从天线单元的一个固定天线阵发射的波束的方向的装置，其中至少两个天线单元馈点经由一个馈线构件被耦合到一个共用信号发生器，该馈线构件具有一个用于连接到所述发生器的发生器连接端子和至少两个被连接到所述天线单元馈点的传输连接端子，所述馈线构件包括一个设置于一固定平面内，例如一个载板上，并与固定基板有一段距离且平行的传输导线布局板，和一个可动的置于其间的绝缘体，所述可动绝缘体是在与所述的传输导线布局板和基板平行地移动，以便改变到达所述传输连接端子之一的一个信号分量的激励相位。本发明也涉及一种用于天线或任何其它需要控制相位差调节装置的馈线构件，所述相位差为源于由一个共用发生器产生的无线电频率信号的至少两个信号分量间的相位之差。
背景技术
从JP，A，63296402可知此类装置已为人们所知。大量V型绝缘体在两个垂直方向上可以移动，每一种形态下横向地移至一个导线段以便能够实现相应信号分量的一个可控滞后。该滞后大体上正比于处于用相关导线段记录状态的V型表面部分。以这种方式，波束能在两个相互垂直的方向上被调节。
但是，每一V型体具有与通向一传输连接端子的每一条导线的长度相关的比较小的尺寸，因此调节能力受到相当的限制。此外，使用尺寸大的V型体时，馈线构件的阻抗将会受到不利的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是获得一种调节装置，该装置当位于发生器连接端子的输入阻抗保持基本不变时，该装置能实现一个大体上的相位移。
另一个目的是获得一个馈线构件，该构件易于制造和便于操作，特别是靠手工控制的方式。
本发明的一种用于调节从天线单元的一个固定天线阵发射的波束的方向的装置，其中至少两个天线单元馈点经由一个馈线构件被耦合到一个共用信号发生器，该馈线构件具有一个用于连接到所述发生器的连接端子和至少两个被连接到所述天线单元馈点的传输连接端子，所述馈线构件包括一个置于固定平面内的传输导线布局板，并与固定基板相距一段距离且平行，和一个可动的置于其间的绝缘体，所述的可动绝缘体能与所述的传输导线布局板和基板平行地移动，以便改变到达所述的传输连接端子之一的一个信号分量的激励相位，其特征在于：
所述的馈线布局在一个主方向被拉长，
所述的馈线布局包括在平行于所述主方向向着每一个所述的传输连接端子延伸的纵向馈线段，
所述的绝缘体基本被构成一个绝缘板，并可在两端部间的所述主方向上移动，以调整所述波束的方向，并且
所述的绝缘板的尺寸和定位使得在任何位置间和包括所述的端部及在一个覆盖所述纵向馈线段的延长部分的区域内扩展，所述的延长部分在它们到达各自传输连接端子前，将影响一个相应信号分量的可控传播速率减小。
本发明的一种馈线构件，用于调节由一个信号发生器产生的无线电频率信号的至少两个信号分量之间的相位差，包括一个发生器连接端子及至少两个传输连接端子，一个置于固定平面装置内的传输导线布局板，与一固定基板相距一段距离且平行，和一个置于其间的可动绝缘体，所述可动绝缘体可与所述的传输导线布局板和基板平行地移动，以便改变到达所述传输连接端子之一的一个信号分量的激励相位，其特征在于：
所述的馈线布局在一个主方向被拉长，
所述馈线布局包括在平行于所述主方向向着每一个所述的传输连接端子延伸的纵向馈线段，
所述的绝缘体基本上被构成一个绝缘板，它可在两端部间的所述主方向上移动，
所述的绝缘板的尺寸和定位使得在任何位置间和包括所述的端部及在一个覆盖纵向馈线段的延长部分的区域内扩展，所述的延长部分在它们到达各自传输连接端子前，将影响一个相应信号分量的控制的传播速率的减小。
因此，依照本发明，馈线布局在一个主方向上被延长并且包括纵向馈线段，在平行于所述主方向，向着每一传输连接端子延长。由绝缘体大体上形成一个绝缘板，在两端部间的主方向上可以移动。另外，绝缘板做成这样的尺寸并定位以便在一个覆盖纵向馈线段延长部分的区域内延伸。以这种方式，它们到达各自传输连接端子前，这些延长部分将影响一个有明确意义的相应信号分量的传播速率的减小。
由于绝缘板在与纵向馈线段(主方向)的延长相同的方向上可以移动，传播速率的减小将是非常明显的并且通过机械控制绝缘板在两端部位间的线性移动易于控制。最好，绝缘板是连续可移动的以便能被置于任何要求的位置。以这种方式，波束方位能被相应地调节。
最好，发生器连接端子被置于馈线布局的中心部分，而馈线连接端子被置于相对的布局的边缘部分。绝缘板然后在也覆盖着馈线布局中心部分的区域内扩展及它通常具有一个相当于至少载板(或馈线布局的外缘)表面积一半的较大的面积。
在一个最佳实施例中，绝缘板大体上为矩形的，传输导线布局为曲折线形。此外，因为曲折线形布局的伸长结构，纵向馈线段构成传输导线布局中馈线段总长度的主要部分。
基本上，仅有两个传输连接端子，一个位于每一直线导线的端部。但是，更好地，传输导线布局包含几个带有从每一纵向馈线段分支的回路的曲折线形部分，并且回路包括至少两条纵向馈线段。
具有这样一个曲折线形的布局，在不考虑绝缘板的特殊部位条件下，对于保持多个信号分量相位角间一个给定的关系是可能的。
最好，绝缘板借助一个连接到手动操作控制装置的机械传动机构进行移动。例如，该手动操作控制装置可为一控制手柄，由齿轮机构将一个控制手柄置于其上的转动轴连接到一个轴向导向齿条上，齿条被固定到绝缘板上。
馈线构件的进一步的说明和改进由下面详细的说明及参考附图中得到显示。
附图说明
图1以透视图示意表明依照本发明的一种馈线构件；
图2以俯视简图表明馈线构件的各种改进；
图3以透视图表明依照本发明的一种包括由简图说明的机械传动
机构的装置；以及
图4表明一个放大的在图3中沿IV-IV线的局部纵向剖面。
具体实施方式
依照本发明的主要方面，一个专门设计的馈线构件被集成到一个为调节天线单元的一个静止天线阵发射的波束方位的天线装置内。通过控制到达各自天线单元的各信号分量的相位角实现调节。在天线单元沿一个垂直列分布时，调节天线单元之间有一个恒定的相位差，最终波束将被定向或相应倾斜，这些在技术本身已为人们所知。本发明涉及一种能够进行这种调节的馈线构件。
图1简略地表明馈线构件1；它通常为一扁平状并且包含一个上面的，一个传输导线布局3位于其上的固定载板2，和一个固定底板4作为一个基面，及一个可移动的绝缘板5并位于其间。载板2是由绝缘材料制成的，而底板4是由导电材料制成的，例如一种铝金属。
传输导线布局大体上为一矩形，拉长的外缘，甚至比图1所示的更加拉长。拉长的方向在图1由箭头A标明，与可动的中间板5的移动方向一致。
在传输导线布局的中心部分，有一个用于连接来自共用发生器的信号传输线的发生器连接端子6。跟随发生器连接端子6是一个横向较短的导线段7，该线段7终止于结点8，从结点8两个纵向延伸的馈线段9和10在平行于主方向A以相反方向分离。在这些纵向馈线段9和10的各自的远端点，有用于连接到相应天线单元的各馈点的馈线端子T1和T2。
与这些传输连接端子T1和T2相邻，曲折线形回路11和12被分开以便形成一个连续的传输导线段，包括两个在平行于主方向A上延伸的较长的这种线段。曲折线形回路11和12终止于用于连接相应天线单元馈点的各传输连接端子T3和T4。
可动的绝缘板5具有一个与载板2宽度相应的宽度和一个近似相当于载板长度一半的长度。在每一个横向较短边缘上分别有一个阶梯状的凹槽13和14，其尺寸为使将沿传输导线段9，10，11和12传播的无线电波能量的反射减少到最小。
在绝缘板5的中心位置，图1中深色线所画，能量或信号传播速率将以中心横向导线段7对称。绝缘板5填充载板2和基板4之间的空隙。因此，由于导线和基板间的绝缘材料，传播速率在置于板5之上的导线段那部分稍微较低。
当板5在主方向A移动时，例如，移至相应虚线14′的一个端部，信号分量沿着导线段10和12传播将被滞后，在传输连接端子T4比传输连接端子T2更加如此，而信号分量沿着导线段9和11的传播将稍微超前，在传输连接端子T3比传输连接端子T1更加如此。另一方面，当板5在相反方向移动至虚线13′示意的端部，相反状态将会出现，即：信号分量沿着导线段9和11传播将被滞后，而信号分量沿着导线段10和12的传播将超前。
由于这种几何形状，在不考虑绝缘板5的特殊部位，位于传输连接端子T4，T2，T1和T3的信号分量之间的相位差总是相同。尤其假定端部13′与从连接到端子T1到T4的四个天线单元发射复合波束的精确的水平方向相关。当板5在主方向A以一定的递增移动时，四个端子的信号分量将被滞后，例如，具有15°，5°，-5°和-15°的相位移(以T4，T2，T1和T3的顺序)。然后，向上进一步递增移动，相位移将是30°，10°，-10°和-30°。这样，在相邻端子之间的相位差总是相同的。如此，来自四个天线单元的复合波束总有一个成一条直线的波前。随着相位差增加，该波前线的倾角增加，波束将逐渐向下倾斜。
显然，在绝缘板5单纯线性移动的过程中，将保持各传输连接端子间相同的相位差是一个很大的优点。
当然，改变带有曲折线形回路的馈线构件的形状是可能的。图2表明多个如此改进的形态。
第一例中(图2顶部)有三个分离的馈线构件，构件1a和1b每一种基本相应于在图1表明的形态，而中心馈线构件20仅用来传输带有它们各自端子T1到T4和T5到T8的外围构件1a和1b。
中心较暗的区域描述各自绝缘板5，这三块板被机械地连接在一起以致同步移动。以这种形态，源于一个共用发生器信号的八个不同信号分量能传输给八个天线单元。
以下二例为轻微改进分别具有外围和心部构件1′a，1′b，20′，和1″a，1″b和20″的形态。在后面例中，绝缘板不象载板一样宽。
改进的潜力是很大的，在图2底部有两个馈线构件的进一步例子，该馈线构件的每一个分别用一个单独的馈线构件21和21′输送八个传输连接端子T1到T8。
图3和图4用以说明一个机械传动机构，该机构借助于通过手动控制能够移动的绝缘板。一个带有被改进的传输导线布局31的馈线构件示于图3，载板32(其上置有传输导线布局)，可动的绝缘板5和固定底板34示于图4。
绝缘板5被机械地连接到一个轴向的导向齿条35，其线性移动通过一个齿轮机构控制，具有齿轮36和37的齿轮机构被连接到带有一个控制手柄39的传动轴38上。通过手动旋转手柄39，齿条35和绝缘板5能被纵向移动到任何要求的位置。

Claims (10)

1.一种用于调节从天线单元的一个固定天线阵发射的波束的方向的装置，其中至少两个天线单元馈点经由一个馈线构件(1，1a)被耦合到一个共用信号发生器，该馈线构件具有一个用于连接到所述发生器的连接端子(6)和至少两个被连接到所述天线单元馈点的传输连接端子(T1，T2，T3，T4)，所述馈线构件包括一个置于固定平面(2)内的传输导线布局板(3)，并与固定基板(4)相距一段距离且平行，和一个可动的置于其间的绝缘体(5)，所述的可动绝缘体(5)能与所述的传输导线布局板和基板平行地移动，以便改变到达所述的传输连接端子之一的一个信号分量的激励相位，其特征在于：
所述的馈线布局(3)在一个主方向(A)被拉长，
所述的馈线布局(3)包括在平行于所述主方向(A)向着每一个所述的传输连接端子(T1，T2，T3，T4)延伸的纵向馈线段，
所述的绝缘体基本被构成一个绝缘板(5)，并可在两端部(13′，14′)间的所述主方向(A)上移动，以调整所述波束的方向，并且
所述的绝缘板(5)的尺寸和定位使得在任何位置间和包括所述的端部及在一个覆盖所述纵向馈线段(9，10，11，12)的延长部分的区域内扩展，所述的延长部分在它们到达各自传输连接端子(T1，T2，T3，T4)前，将影响一个相应信号分量的可控传播速率减小。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述的发生器连接端子(6)被置于所述馈线布局(3)的一个中心部分，
所述的传输连接端子(T1，T2，T3，T4)被置于所述的馈线布局(3)相对的端部，以及
所述的绝缘板(5)在一个也覆盖所述馈线布局(3)的中心部分的区域内扩展。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：
所述的绝缘板(5)基本上为矩形，
所述的传输导线布局(3)是曲折线的形状，
所述的纵向馈线段(9，10，11，12)构成传输导线布局(3)中馈线段总长度的主要部分。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：
所述的传输导线布局(3)包括一个具有发生器连接端子(6)的中心部分两边的一个曲折线形部分，
每一个曲折线形部分包括一个通向传输连接端子(T1，T2)的纵向馈线段(9，10)和至少一个曲折线回路(11，12)，并被从所述的纵向馈线段分路，和包括至少两条通向另一传输连接端子(T3，T4)的纵向馈线段。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的绝缘板(5)借助一个机械传动机构(35，36，37)能移动到其间任何要求的位置并包括所述的端部，其传动机构与一个手动操作控制的用来调节波束的方向的装置(38，39)相连接。
6.如权利要求5所确定的装置，其特征在于机械传动机构包含一个轴向与齿轮机构(36，37)啮合的导向齿条(35)，该齿轮机构与一个带有控制手柄(39)的转动轴(38)相连接。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于该装置包括至少一个同类的，并具有一个可移动的绝缘板的馈线构件(1b)，该绝缘板可与开始提到的馈线构件(1a)的绝缘板同步移动。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述馈线布局(3)包括三个相似类型的馈线构件，其中的两个类似的馈线构件(1a，1b)经由第三个相似类型的馈线构件(20)被连接到所述的共用信号发生器(6)。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述绝缘板(5)的相对的端部(13，14)被设置阶梯凹槽，该凹槽的尺寸使将在馈线构件的相关部分的信号反射减少到最小。
10.一种馈线构件(1)，用于调节由一个信号发生器产生的无线电频率信号的至少两个信号分量之间的相位差，包括一个发生器连接端子(6)及至少两个传输连接端子(T1，T2，T3，T4)，一个置于固定平面装置(2)内的传输导线布局板(3)，与一固定基板(4)相距一段距离且平行，和一个置于其间的可动绝缘体(5)，所述可动绝缘体可与所述的传输导线布局板和基板平行地移动，以便改变到达所述传输连接端子之一的一个信号分量的激励相位，其特征在于：
所述的馈线布局(3)在一个主方向(A)被拉长，
所述馈线布局(3)包括在平行于所述主方向(A)向着每一个所述的传输连接端子(T1，T2，T3，T4)延伸的纵向馈线段，
所述的绝缘体基本上被构成一个绝缘板(5)，它可在两端部(13′，14′)间的所述主方向(A)上移动，
所述的绝缘板(5)的尺寸和定位使得在任何位置间和包括所述的端部及在一个覆盖纵向馈线段(9，10，11，12)的延长部分的区域内扩展，所述的延长部分在它们到达各自传输连接端子(T1，T2，T3，T4)前，将影响一个相应信号分量的控制的传播速率的减小。
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