CN110661081A - 包括接帚移相器的基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括接帚移相器的基站天线。一种基站天线包括第一接帚移相器和第二接帚移相器。在一些实施方案中,基站天线包括分别位于第一接帚移相器和第二接帚移相器上的第一接帚支撑件和第二接帚支撑件,并且第一接帚支撑件包括位于第二接帚支撑件的一部分旁并与第二接帚支撑件的部分联锁的一部分。在一些实施方案中,基站天线包括位于第二接帚移相器上的第一联动件,和与第一联动件相交并耦接的第二联动件,所述第二联动件被配置为通过第一联动件对第一接帚移相器和第二接帚移相器进行调整。在一些实施方案中,第一接帚移相器和第二接帚移相器为接帚移相器的镜像对。还提供了操作基站天线的相关方法。

Description

包括接帚移相器的基站天线
技术领域
本公开涉及通信系统,尤其涉及用于基站天线的移相器。
背景技术
无线通信系统用基站天线用于将射频(RF)信号发射至蜂窝通信业务的固定和移动用户以及从上述用户处接收RF信号。基站天线通常包括辐射元件(例如:偶极子辐射元件或者交叉偶极子辐射元件)的线性阵列或者二维阵列。为了改变由辐射元件阵列产生的天线波束的下倾角,可跨越辐射元件施加相位锥度。可对沿着无线电设备和基站天线的各个辐射元件之间的RF传输路径定位的可调移相器的设置进行调整来施加这样的相位锥度。
一类已知的移相器为机电旋转“接帚(wiper)”弧形移相器,所述机电旋转“接帚”弧形移相器包括主印刷电路板(PCB)和可在主PCB上方旋转的“接帚”PCB。通常,这样的旋转接帚弧形移相器将在主PCB处接收的输入RF信号分解成多个子分量,然后将这些子分量中的至少一些电容耦合至接帚PCB。RF信号的这些子分量可沿着多个弧形迹线从接帚PCB电容耦合回主PCB,其中,每个弧的半径都不相同。每个弧形迹线的每个端部可连接到辐射元件或者辐射元件的子组。通过在主PCB上方对接帚PCB进行物理旋转,可以改变RF信号的子分量电容耦合回主PCB的位置,由此改变RF信号的子分量在从无线电设备通向所述辐射元件时经过的路径长度。这些路径长度上的改变会导致RF信号的相应的子分量的相位发生变化,由于所述弧的半径不同,沿着每个路径经历的相位变化也不相同。
通常,通过对RF信号的一些子分量施加不同幅度(例如:+X°、+2X°和+3X°)的正向相移并且对RF信号的另外子分量施加相同幅度的负向相移(例如:-X°、-2X°和-3X°),来施加相位锥度。因此,上述旋转接帚弧形移相器可用于对通过相应的辐射元件(或者辐射元件的子组)传输的RF信号的子分量施加相位锥度。在Timofeev的第7,907,096号美国专利中对这类示例性移相器进行了讨论,该专利的公开内容整体以引用的方式并入本文中。通常,使用包括通过机械联动件连接到接帚PCB的直流(DC)马达的致动器来移动接帚PCB。由于这些致动器用于施加远程电子下倾,所以经常将它们称为“RET”致动器。
发明内容
根据本文的一些实施方案,一种基站天线可以包括第一接帚移相器,以及位于所述第一接帚移相器旁的第二接帚移相器。并且,所述基站天线可包括分别位于所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器上的第一接帚支撑件和第二接帚支撑件。所述第一接帚支撑件可包括位于所述第二接帚支撑件的一部分旁并与所述第二接帚支撑件的所述部分联锁的一部分。
在一些实施方案中,所述第一接帚支撑件的所述部分和所述第二接帚支撑件的所述部分可分别包括第一多个轮齿和第二多个轮齿。所述第一多个轮齿的一部分可与所述第二多个轮齿的一部分联锁。所述第一多个轮齿和所述第二多个轮齿可以分别位于所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件的第一曲面和第二曲面上。并且,所述第一多个轮齿和所述第二多个轮齿可分别围绕所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件延伸少于360度。附加地或替代地,所述第一接帚支撑件可包括突出到所述第一多个轮齿之外的内置杠杆联动部。
根据一些实施方案,所述基站天线可包括第三接帚移相器,以及位于所述第三接帚移相器旁的第四接帚移相器。所述基站天线可包括分别位于所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器上的第三接帚支撑件和第四接帚支撑件。所述第三接帚支撑件可位于所述第四接帚支撑件旁并且不与所述第四接帚支撑件联锁。所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件可分别与所述第三接帚支撑件和所述第四接帚支撑件重叠。
在一些实施方案中,所述基站天线可包括金属结构,所述金属结构包括不同的第一层和第二层。所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器可以位于所述第一层上,并且所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器可以位于所述第二层上。所述基站天线可包括在所述第一层上的第五接帚移相器以及在所述第五接帚移相器上的第五接帚支撑件。所述基站天线可包括与所述第二接帚移相器和所述第五接帚移相器重叠的第一联动件。所述基站天线可包括将所述第一接帚支撑件连接到所述第一联动件的第二联动件。此外,所述基站天线可包括与所述第一联动件连接并且被配置为控制所述第一联动件的运动的第三联动件。
根据一些实施方案,所述基站天线可包括位于所述第一层上的第六接帚移相器。所述基站天线可包括位于所述第六接帚移相器上的第六接帚支撑件。所述第六接帚支撑件可包括位于所述第五接帚支撑件的一部分旁并与所述第五接帚支撑件的所述部分联锁的一部分。此外,所述基站天线可包括将所述第六接帚支撑件连接到所述第一联动件的第四联动件。所述第二接帚移相器和所述第五接帚移相器可位于所述第一接帚移相器和所述第六接帚移相器之间。
在一些实施方案中,所述基站天线可包括第七接帚移相器,以及位于在所述第二层上的所述第七接帚移相器旁的第八接帚移相器。所述基站天线可包括分别位于所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器上的第七接帚支撑件和第八接帚支撑件。所述第七接帚支撑件可位于所述第八接帚支撑件旁并且不与所述第八接帚支撑件联锁。所述第五接帚支撑件和所述第六接帚支撑件可分别与所述第七接帚支撑件和所述第八接帚支撑件重叠。
根据一些实施方案,所述基站天线可包括其上具有射频(RF)传输线的主印刷电路板(PCB)。所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器可分别包括第一接帚PCB和第二接帚PCB,所述第一接帚PCB和所述第二接帚PCB互为彼此的镜像。此外,所述主PCB可为所述第一接帚移相器或所述第二接帚移相器中的至少一个的一部分。
根据本文的一些实施方案,一种基站天线可以包括第一接帚移相器,以及与所述第一接帚移相器耦接的第二接帚移相器。所述基站天线可包括第三接帚移相器。所述基站天线可包括位于所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器上的第一联动件。此外,所述基站天线可包括与所述第一联动件相交并耦接的第二联动件,所述第二联动件被配置为通过所述第一联动件对所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器进行调整。
在一些实施方案中,所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器可为接帚移相器的镜像对。所述第二接帚移相器可位于所述第一接帚移相器和所述第三接帚移相器之间。此外,所述基站天线包括分别位于所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器上的第一接帚支撑件、第二接帚支撑件和第三接帚支撑件。所述第一接帚移相器可通过所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件耦接至所述第二接帚移相器。
根据一些实施方案,所述基站天线可包括位于所述第三接帚移相器旁的第四接帚移相器。所述基站天线可包括金属结构,所述金属结构包括第一层,所述第一层包括所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器。所述基站天线可包括位于所述金属结构的第二层上的第五接帚移相器、第六接帚移相器、第七接帚移相器和第八接帚移相器。所述第一层可与所述第二层重叠。所述基站天线可包括分别位于所述第四接帚移相器、所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器上的第四接帚支撑件、第五接帚支撑件、第六接帚支撑件、第七接帚支撑件和第八接帚支撑件。所述第二联动件可被配置为通过驱动所述第一联动件来对所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器、所述第四接帚移相器、所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器进行调整。
在一些实施方案中,所述基站天线可包括将所述第一接帚支撑件耦接到所述第一联动件的第三联动件。此外,所述基站天线可包括将所述第四接帚支撑件耦接到所述第一联动件的第四联动件。所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器可位于所述第一接帚移相器和所述第四接帚移相器之间。
根据一些实施方案,所述第一联动件可为开槽联动件,并且所述第二联动件的一部分可位于所述开槽联动件的开槽内。此外,所述第六接帚支撑件可包括位于所述第二接帚支撑件的开槽内的突销。
在一些实施方案中,所述开槽联动件可为包括位于所述第一层上的第一部分以及位于所述第二层上的第二部分的多层开槽联动件。所述第二部分可位于所述第六接帚移相器和所述第七接帚移相器上,并且所述开槽联动件的开槽可位于所述第一部分和所述第二部分之间。
根据一些实施方案,所述第一接帚支撑件、所述第二接帚支撑件、所述第三接帚支撑件和所述第四接帚支撑件可分别包括第一多个轮齿、第二多个轮齿、第三多个轮齿和第四多个轮齿。所述第一多个轮齿的一部分可与所述第二多个轮齿的一部分联锁,并且所述第三多个轮齿的一部分可与所述第四多个轮齿的一部分联锁。所述第五接帚支撑件可位于所述第六接帚支撑件旁并且不与所述第六接帚支撑件联锁,并且所述第七接帚支撑件可位于所述第八接帚支撑件旁并且不与所述第八接帚支撑件联锁。
根据本文的一些实施方案,一种基站天线可以包括接帚移相器的镜像对,所述接帚移相器的镜像对包括第一接帚移相器和第二接帚移相器。所述基站天线可包括位于所述第二接帚移相器上的第一联动件。所述基站天线可包括将所述第一接帚移相器耦接到所述第一联动件的第二联动件。此外,所述基站天线可包括与所述第一联动件耦接并且被配置为对所述第一联动件进行驱动的第三联动件。
在一些实施方案中,所述基站天线可包括分别位于所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器上的第一接帚支撑件和第二接帚支撑件。所述第一接帚移相器可通过所述第一接帚支撑件耦接至所述第二联动件。并且,在一些实施方案中,所述第二联动件和所述第一接帚支撑件可为单个部件。
根据一些实施方案,所述基站天线可包括第三接帚移相器。所述第一联动件可位于所述第三接帚移相器上。所述基站天线可包括位于所述第三接帚移相器上的第三接帚支撑件。所述基站天线可包括第四接帚移相器。所述基站天线可包括位于所述第四接帚移相器上的第四接帚支撑件。此外,所述基站天线可包括将所述第四接帚支撑件耦接至所述第一联动件的第四联动件。所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器可位于所述第一接帚移相器和所述第四接帚移相器之间。
在一些实施方案中,所述基站天线可包括金属结构,所述金属结构包括第一层,所述第一层包括所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器。所述基站天线可包括位于所述金属结构的第二层上的第五接帚移相器、第六接帚移相器、第七接帚移相器和第八接帚移相器。所述第一层可与所述第二层重叠。所述基站天线可包括分别位于所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器上的第五接帚支撑件、第六接帚支撑件、第七接帚支撑件和第八接帚支撑件。此外,所述第三联动件可被配置为通过驱动所述第一联动件来对所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器、所述第四接帚移相器、所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器进行调整。
根据一些实施方案,所述第一接帚支撑件、所述第二接帚支撑件、所述第三接帚支撑件和所述第四接帚支撑件可分别包括第一多个轮齿、第二多个轮齿、第三多个轮齿和第四多个轮齿。所述第一多个轮齿的一部分可与所述第二多个轮齿的一部分联锁,并且所述第三多个轮齿的一部分可与所述第四多个轮齿的一部分联锁。所述第五接帚支撑件可位于所述第六接帚支撑件旁并且不与所述第六接帚支撑件联锁,并且所述第七接帚支撑件可位于所述第八接帚支撑件旁并且不与所述第八接帚支撑件联锁。附加地或替代地,所述第二联动件可为杠杆联动件,所述杠杆联动件被配置为通过驱动第一接帚支撑件的转动来驱动所述第二接帚支撑件的转动,所述基站天线被配置为使用范围在2.0-4.2千兆赫(GHz)内的一个或多个频率来运作,并且所述金属结构的最长尺寸可为220毫米或者更小。在一些实施方案中,所述基站天线被配置为使用一个或多个低于2.0GHz的频率和/或一个或多个高于4.2GHz的频率来运作。
根据本文的一些实施方案,一种操作基站天线的方法可以包括:通过分别驱动移相器组件的多个外侧移相器的第二多个移相器接帚支撑件的转动来分别驱动所述移相器组件的多个内侧移相器的第一多个移相器接帚支撑件的转动。在一些实施方案中,驱动所述第二多个移相器接帚支撑件的所述转动可包括驱动多个杠杆联动件,所述多个杠杆联动件分别将所述第二多个移相器接帚支撑件连接到所述移相器组件的开槽联动件。此外,在一些实施方案中,驱动所述多个杠杆联动件可包括通过操作马达以驱动与所述开槽联动件连接的驱动联动件来驱动所述开槽联动件。
附图说明
图1A是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的示意性框图,所述移相器组件包括位于金属壳体的第一层上的多个独立移相器。
图1B是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的示意性框图,所述移相器组件包括位于金属壳体的第二层上的多个独立移相器。
图1C是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的示意性平面图。
图1D是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的透视图。
图1E是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的平面图。
图1F是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的一部分的剖视图。
图2A和2B是根据本发明概念的实施方案的两个接帚移相器的示意性框图,所述两个接帚移相器通过相应的接帚支撑件与彼此耦接。
图2C是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件的示意性剖视图。
图3A是根据本发明概念的实施方案的具有轮齿的接帚支撑件的视图。
图3B是根据本发明概念的实施方案的无轮齿的接帚支撑件的视图。
图3C是根据本发明概念的实施方案的杠杆联动件的视图。
图3D是根据本发明概念的实施方案的包括内置杠杆联动部的接帚支撑件的视图。
图3E是根据本发明概念的实施方案的具有轮齿的一对接帚支撑件的视图。
图4是现有技术机电旋转接帚弧形移相器的透视图。
图5是根据本发明概念的实施方案的包括移相器组件的基站天线的操作流程图。
具体实施方式
根据本发明概念的实施方案,提供了具有移相器组件的基站天线。每个移相器组件可包括移相器的镜像布置,所述镜像布置包括一对或者多对镜像移相器。通过将所述移相器布置为成对的镜像移相器,所述移相器之间的间隔可相对紧密,因此所述移相器组件可以具有相对紧凑的结构。一对镜像移相器还可以具有联锁支撑件,使得移相器对中的一个可以对同一移相器对中的另外一个进行驱动。此外,联动件,比如,杠杆臂,可将远端移相器连接到由驱动器(或者“驱动”)联动件驱动的中央联动件。这可以在执行相移时降低用力并提高精确性。因为调整小型移相器可能涉及在这些移相器处做小幅转动,所以高精度移动对小型移相器可尤其有利。附加地或替代地,根据本文的实施方案,一种基站天线可以包括多层移相器,这些移相器作为一个组由单个驱动器联动件(而非多个驱动器联动件)驱动,由此提高所述移相器组件的紧凑度并减少部件的数量。
将参考附图对本发明概念的示例性实施方案进行更详细的描述。
图1A是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的示意性框图,所述移相器组件包括位于壳体/结构(例如:金属壳体/结构)110的第一层110-1L上的多个独立移相器120。在壳体110的第一层110-11L上,这些独立移相器120可以是共线的,因此可在本文中将其称为“线性阵列”。每个独立移相器120可为包括固定的主PCB 230和可移动的/可旋转的接帚PCB 223(图2A-2C)的旋转接帚移相器。尽管图1A提供了四个独立移相器120(120-1、120-2、120-3和120-4)位于壳体110的第一层110-11L上的示例,壳体110的第一层110-11L可包括更多或者更少的移相器120。例如:第一层110-11L可以包括两个、三个、五个、六个、七个或者更多的独立移相器120。
第一层110-11L上的独立移相器120可以成对地布置,其中,通过移相器支撑件140将一对移相器中的每个独立移相器120耦接至同一对中的另一个独立移相器120。例如:移相器120-1和120-2可为一对,并可通过移相器支撑件140-1和140-2与彼此耦接。作为另外一个示例,移相器120-3和120-4可为一对,并可通过移相器支撑件140-3和140-4与彼此耦接。特别地,移相器支撑件140-1、140-2、140-3和140-4可分别位于移相器120-1、120-2、120-3和120-4上,其中,移相器支撑件140-1和140-2彼此耦接(例如:彼此联锁),移相器支撑件140-3和140-4彼此耦接(例如:彼此联锁)。此外,因为移相器120可为包括主PCB 230和接帚PCB 223(图2A-2C)的接帚移相器,所以移相器支撑件140可为接帚移相器支撑件,可在本文中将其称为“接帚支撑件”。特别地,移相器支撑件140可附接到移相器120的接帚PCB223上。
图1A还示出移相器组件100包括联动件160、170-1、170-2和180。例如:可为开槽联动件的联动件160可位于移相器120-2和120-3上(例如:可与之重叠)。并且,联动件180可为驱动联动件,所述驱动联动件与联动件160连接并且被配置为控制联动件160的移动(即:对其进行驱动)。相应地,联动件180可以通过移动联动件160来对移相器120-1、120-2、120-3和120-4进行统一的调整。特别地,使用联动件180来驱动联动件160的移动会造成移相器支撑件140-1和140-4的转动,这会进一步使分别与移相器支撑件140-1和140-4耦接(例如:联锁)的移相器支撑件140-2和140-3转动。由于移相器120-1、120-2、120-3和120-4在其上分别具有移相器支撑件140-1、140-2、140-3和140-4,移相器支撑件140-1、140-2、140-3和140-4的转动会使移相器120-1、120-2、120-3和120-4转动。
联动件160可耦接至联动件170-1和170-2。可为杠杆联动件的联动件170-1和170-2可将联动件160与移相器支撑件140中的外部或远端移相器支撑件连接。例如:联动件170-1可将移相器支撑件140-1与联动件160连接,联动件170-2可将移相器支撑件140-4与联动件160连接。在一些实施方案中,移相器支撑件140-2和140-3可能并非直接与联动件170-1和170-2(或者联动件160)连接,而是可分别通过移相器支撑件140-1和140-4与联动件170-1和170-2间接连接。所述外部/远端移相器支撑件140-1和140-4的相应的枢轴点/轴线可彼此至少隔开148毫米(mm),这为两个联动件170-1和170-2留下足够的空间。通过延伸至与移相器支撑件140中的外部/远端移相器支撑件(而非移相器支撑件140中的内部/近端移相器支撑件)连接,每个联动件170可足够长,因此,用于移动联动件170的力便相对小。力臂越长,所需的力越小。每个联动件170的长度相对长还可以减轻/防止可能由联动件170的迟滞现象造成的下倾角精度问题。
在一些实施方案中,联动件160可为开槽联动件,所述开槽联动件可包括位于多个层上的多个开槽。例如:联动件160可包括四个开槽和两个层,并因此可被配置为驱动双层叠堆上(例如:层110-1L和110-2L两者上)的移相器120。此外,替代使用两个联动件180,单个联动件180可统一移动两层/级的移相器120。单个联动件180可延伸进入联动件160的位于联动件160的两层之间的开槽内。
无论联动件160是具有单层还是多层,对移相器组件100使用单个联动件180都可有助于减少可能由于叉形件的扭曲/弯曲导致的移相器读取的滞后,所述叉形件将致动器的单个轴转变为两个平行轴(即:联动件180中的两个)。因为两个平行轴可彼此间隔大约160mm,所以相对于包括两个平行轴的设计,单个联动件180还可有助于减小移相器组件100的整体尺寸。
联动件180可为与所述基站天线的马达(例如:DC马达)连接的机械联动件(例如:轴或杆,比如方形杆)。作为示例,联动件180可选择性地包括蜗轮蜗杆传动(worm gear)。所述马达可驱动联动件180,使其响应于该马达的旋转做线性移动。联动件180的其他部分可以与移动部件(例如:接帚PCB 223)连接,使得联动件180的移动会对所述多个独立移相器120的设置进行调整,以便移相器120施加更多或更少的相移。例如:联动件180的一端可以与RET致动器的机械平移器连接,其另一端可以与联动件160连接。这样,在所述基站天线的控制输入处接收的外部控制信号可以用于改变辐射元件阵列的电子下倾角。
此外,联动件180可被配置为统一地/同时地移动每个独立移相器120,以便调整多个不同的相移RF输出值中的每一个。具体地,可对每个独立移相器120的输出进行等量(即:共同的、统一的调整值)调整。例如:联动件180的线性移动可使每个独立移相器120进行等量旋转。
如本领域技术人员所理解的那样,可在包括与移相器组件100耦接的辐射元件的基站天线中使用移相器组件100。特别地,所述基站天线可以包括辐射元件阵列,所述辐射元件阵列接收由所述多个独立移相器120输出的相移后的RF信号。在一些实施方案中,所述多个独立移相器120可被配置为将多个不同的相移后的RF输出值提供给相应辐射元件或辐射元件的相应组。
所述基站天线可为单频带或多频带天线。作为示例,所述基站天线可以使用2.0-4.2千兆赫(GHz)范围内的频率来运作。相应地,本发明概念的实施方案可使用诸如2.5GHz、3.0GHz、3.4GHz、3.5GHz和/或3.75GHz的频率来运作。附加地或替代地,所述基站天线可使用2.0GHz和4.2GHz之间的其他频率或者高于或低于该范围的频率来运作。
频率越高,RF信号的波长越短。于是,RF信号频率越高,移相器的可移动/可转动部分的定量移动导致的相位变化将越大。因此,由诸如容差导致的移相器移动量误差会造成与期望的相移具有较大偏差。基站天线可以在相对高频率(例如:3.75GHz的中心频率)上运作,并由此可受益于对天线的移相器进行驱动的联动系统的高精确性。但是,如果所述联动系统的构件具有显著的滞后现象,那么天线可能不能满足指定的+/-1度的倾斜容差。于是,期望提供一种具有联动系统的基站天线,所述联动系统使根据本文的一些实施方案的所述多个独立移相器120保持同步,这减小了驱动移相器120所需的推拉力,并且提高了传输精确性。
在Zimmerman的美国专利申请号62/478,632和Bisiules的国际专利申请号PCT/US2017/023582中讨论了具有与辐射元件阵列耦接的旋转接帚移相器的基站天线的示例,上述两个专利申请的公开内容整体以引用的方式并入本文中。此外,根据本文的一些实施方案的所述多个独立移相器120可为所述基站天线的馈源网络(feed network)的一部分,可将所述馈源网络的输入连接到无线电设备,比如:远程无线电头(remote radio head)。
移相器组件100可对输入的RF信号的每个子分量进行定量或变量的相移。特别地,当所述子分量被送入所述基站天线内的独立辐射元件时,独立移相器120的不同组合对所述子分量施加相位锥度。这样的相位锥度可用于对辐射元件阵列(例如:竖向阵列)形成的辐射方向图施加电子下倾。作为示例,在所述基站天线的线性阵列内的第一辐射元件的相位可为Y°+2X°,在所述线性阵列内的第二辐射元件的相位可为Y°+X°,在所述线性阵列内的第三辐射元件的相位可为Y°,在所述线性阵列内的第四辐射元件的相位可为Y°-X°,以及在所述线性阵列内的第五辐射元件的相位可为Y°-2X°。
图1B是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的示意性框图,所述移相器组件包括位于金属壳体(或其他结构)110的第二层110-2L上的多个独立移相器120。作为示例,移相器组件100可包括四列移相器120。在一些实施方案中,壳体/结构110的第一层110-1L和第二层110-2L可由相应的“相位板”或“移相器板”提供。在第二层110-2L上的元件可与在第一层110-1L上的元件相似,所述第一层可位于第二层110-2L的上方或者下方。例如:第二层110-2L可包括移相器120-5、120-6、120-7和120-8,这些移相器在其上可分别具有移相器支撑件140-5、140-6、140-7和140-8。
此外,联动件170-3可将移相器支撑件140-5连接到联动件160,联动件170-4可将移相器支撑件140-8连接到联动件160。作为示例,联动件170-3和170-4可与联动件160的位于第一层110-1L上的部分(比如:开槽)连接。替代地,联动件160的部分可位于第二层110-2L上,联动件170-3和170-4可与联动件160的位于第二层110-2L的所述部分连接。类似地,联动件180可与联动件160的位于第一层110-1L上的部分或者与联动件160的位于第二层110-2L上的部分连接。相应地,在一些实施方案中,联动件160和/或联动件180可位于第一层110-1L和第二层110-2L中的一个上并且不位于第一层110-1L和第二层110-2L中的另一个上。
与第一层110-1L的移相器支撑件140-1、140-2、140-3和140-4不同,移相器支撑件140-5、140-6、140-7和140-8在一些实施方案中彼此可不联锁。例如:尽管移相器支撑件140-5和140-6的部分可彼此面对,移相器支撑件140-7和140-8的部分可彼此面对,这些彼此面对的部分可以没有轮齿。相应地,所述移相器支撑件140-5、140-6、140-7和140-8可以被称为“无轮齿的”。
图1C是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的示意性平面图。如图1C所示,联动件180与联动件160相交(例如:平分联动件160)。图1C还是这样的示例,在该示例中,移相器支撑件140-1的一部分位于移相器支撑件140-2的一部分旁并与移相器支撑件140-2的该部分联锁,并且移相器支撑件140-3的一部分位于移相器支撑件140-4的一部分旁并与移相器支撑件140-4的该部分联锁。并且,在图1C的示例中,联动件170-1和170-2分别将移相器支撑件140-1和140-4连接到联动件160。
图1D是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的透视图。与图1C的示例一样,图1D示出移相器支撑件140-1的一部分位于移相器支撑件140-2的一部分旁并与移相器支撑件140-2的该部分联锁并且移相器支撑件140-3的一部分位于移相器支撑件140-4的一部分旁并与移相器支撑件140-4的该部分联锁。移相器支撑件140-2和140-3位于移相器支撑件140-1和140-4之间。还示出分别将移相器支撑件140-1和140-4连接到联动件160的联动件170-1和170-2。此外,图1A-1C的联动件180还可以被结合在图1D的示例中并与联动件160连接。
图1D还示出移相器120-2和120-3可具有彼此相邻的相应共面表面,所述共面表面由共享电缆连接器段150服务。例如:共享电缆连接器段150可为对六个RG402电缆进行保持的电缆夹。共享电缆连接器段150可减小与不同的相应移相器120相连的电缆之间的距离,并因此可有助于减小移相器组件100的总体尺寸。
此外,图1D示出移相器支撑件140-2和140-3可具有相反的取向。例如:移相器支撑件140-2可面对左边的移相器支撑件140-1(并与其联锁),而移相器支撑件140-3可面对右边的移相器支撑件140-4(并与其联锁)。
图1E是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的平面图。特别地,图1E是图1D的移相器组件100的平面图。图1E示出了移相器120-1和120-2可为移相器120的镜像对。类似地,移相器120-3和120-4可为移相器120的镜像对。比如:移相器120-1的可移动部(位于移相器支撑件140-1的下方)位于移相器120-1的右侧,而移相器120-2的可移动部(位于移相器支撑件140-2的下方)位于移相器120-2的左侧。另外,联动件160可包括一个或多个开口160-O(例如:开槽),所述一个或多个开口被配置为接收联动件170-1和170-2的部分。
如图1E所示,移相器组件100可具有宽度W和长度L。所述长度L可主要由移相器120的长度来确定。在一些实施方案中,移相器120可为长度大约为157mm的移相器。相应地,移相器组件100的长度L可为160mm或者更小(例如:158.6mm或者更小)。此外,通过利用移相器120的镜像布置(在该镜像布置中,相邻的移相器支撑件140彼此相对),移相器组件100的宽度W可为220mm或者更小(例如:214mm或者更小)。另外,移相器组件100的竖向深度/厚度可为50mm或者更小(例如:48mm或者更小)。
图1F是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的一部分的剖视图。具体地,图1F示出了图1D的移相器组件100的一部分,其包括联动件170-2、联动件160以及移相器支撑件140-3、140-4、140-7和140-8的部分。如图1F所示,在第一层110-1L上的移相器支撑件140-3和140-4可分别与在第二层110-2L上的移相器支撑件140-7和140-8重叠并连接。此外,联动件160可通过联动件160内的开口160-O(例如:开槽)与联动件170-2连接。例如:联动件170-2的突出部370-P(图3C)可延伸进入开口160-O内。因此,联动件160的移动可以驱动联动件170-2的移动,这导致移相器支撑件140-4的转动。
图2A和2B是根据本发明概念的实施方案的两个移相器120的示意性框图,所述两个移相器通过相应的接帚支撑件140与彼此耦接。图1A-1F的每个移相器120可包括固定的主PCB 230和可移动的/可旋转的接帚PCB 223。例如:图2A示出了移相器120-1可包括主PCB230-1和接帚PCB 223-1。类似地,移相器120-2可包括主PCB 230-2和接帚PCB 223-2。每个接帚PCB 223可被配置为提供从中间倾斜偏离高达+/-37°的扫掠(即:角旋转度)。
此外,每个接帚PCB 223可位于图1A-1F的移相器支撑件140下方。例如:接帚PCB223-1和223-2可分别位于移相器支撑件140-1和140-2下方。如关于图1A-1F在本文中所讨论的那样,移相器支撑件140-1和140-2可彼此耦接(例如:彼此联锁)。相应地,可通过分别移动/旋转移相器支撑件140-1和140-2来移动/旋转接帚PCB 223-1和223-2,由此对移相器120-1和120-2进行调整。
参考图2B,接帚PCB 223-1和223-2可位于同一共享主PCB 230-S上。特别地,共享主PCB 230-S可包括两个、三个、四个或更多的接帚PCB 223。共享主PCB 230-S是壳体110内的单个、连续的主PCB,而主PCB 230-1和230-2是壳体110内位于彼此旁边的独立的、单独的主PCB。
相应地,接帚PCB 223-1和223-2的镜像对可以位于共享主PCB 230-S上。移相器支撑件140-1和140-2可以与共享主PCB 230-S内的枢轴孔连接(或者对准)。通过帮助控制移相器120-1和120-2间的距离以使得移相器支撑件140-1的轮齿340-GT(图3A)与移相器支撑件140-2的轮齿340-GT适当地啮合,这可提高在进行移相器120-1和120-2调整时的精确性(例如,倾斜精确性)。联动件180可通过移相器120-1的移相器支撑件140-1来驱动所述移相器,所述移相器支撑件具有轮齿340-GT,因此,所述轮齿可直接(例如,没有任何中间构件)驱动相邻移相器支撑件140-2的轮齿340-GT。
图2C是根据本发明概念的实施方案的用于基站天线的移相器组件100的示意性剖视图。特别地,图2C示出在壳体110的第一层110-1L上包括在主PCB 230-1上的接帚PCB223-1和在接帚PCB 223-1上的接帚支撑件140-1的竖向叠堆。类似地,接帚PCB 223-2、223-3和223-4分别位于主PCB 230-2、230-3和230-4上,并且接帚支撑件140-2、140-3和140-4分别位于接帚PCB 223-2、223-3和223-4上。图2C还示出与联动件160耦接的联动件170-1和170-2分别位于接帚支撑件140-1和140-4上。
此外,联动件180连接到联动件160,第一层110-1L可在第二层110-2L的顶部上。在第二层110-2L上,接帚PCB 223-5、223-6、223-7和223-8分别位于主PCB 230-5、230-6、230-7和230-8上,并且接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8分别位于接帚PCB 223-5、223-6、223-7和223-8上。可与联动件160耦接的联动件170-3和170-4示出为分别在接帚支撑件140-5和140-8上。但是,在一些实施方案中,联动件170-3和170-4可从移相器组件100中省略。此外,第一层110-1L的接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4分别与第二层110-2L的接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8重叠。
壳体110可为金属壳体,比如:冲压钣金壳体,并可由此用作RF屏蔽件。作为冲压钣金的替代,压铸或者金属注射成形的部件可以用于壳体10。壳体10可包括用于容纳多组移相器120的两个区域/层110-1L和110-2L,以便移相器120的组合可以共享共用壳体110并可由联动件180统一调整。
如图2C所示,两个内部的/中间的主PCB 230-2和230-3彼此之间比它们与外部的主PCB 230-1和230-4之间更靠近。类似地,两个内部的/中间的主PCB 230-6和230-7彼此之间比它们与外部的主PCB 230-5和230-8之间更靠近。例如:在一些实施方案中,主PCB 230-2和230-3可彼此接触,主PCB 230-6和230-7可彼此接触。但是,主PCB 230-2和230-3分别与主PCB 230-1和230-4水平间隔开,主PCB 230-6和230-7分别与主PCB 230-5和230-8水平间隔开。
接帚PCB 223和其上的接帚支撑件140可水平突出到下面的主PCB 230的相应边缘之外。但是,图1C-1F所示的移相器120的部分可为主PCB 230,并且接帚PCB 223可以位于图1C-1F的接帚支撑件140下方。另外,如关于图2B所讨论的那样,在一些实施方案中,接帚PCB223中的两个、三个、四个或者更多个可以位于同一个共享主PCB 230-S上,而不是位于独立主PCB 230上。
接帚支撑件140可以位于移相器120和壳体10的面向移相器120的主PCB 230的导电迹线的表面之间。例如:接帚支撑件140可以是位于移相器120的接帚PCB 223上的柔性构件,以偏压接帚PCB 223使其抵靠在到主PCB 230上。作为示例,接帚支撑件140可由塑料制成。可通过将每个移相器120的接帚PCB 223用作该移相器的主PCB 230上的接帚并且驱动该接帚PCB 223上的接帚支撑件140来驱动该移相器。
图3A是根据本发明概念的实施方案的具有多个轮齿340-GT的接帚支撑件140-1的视图。尽管作为示例提供了接帚支撑件140-1,接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4中的任何一个都可以具有相应的多个轮齿340-GT。特别地,接帚支撑件140-1的轮齿340-GT的一部分可以与接帚支撑件140-2的轮齿340-GT的一部分联锁,接帚支撑件140-3的轮齿340-GT的一部分可以与接帚支撑件140-4的轮齿340-GT的一部分联锁。具体地,分别用于两个镜像移相器120的两个接帚支撑件140可以啮合/联锁在一起,因此,允许通过向接帚支撑件140中的仅一个施加用于转动的力来驱动这两个移相器120。
如在本文中关于轮齿340-GT所使用的,术语“联锁”、“啮合”和“接合”可指(a)一个接帚支撑件140的轮齿340-GT的至少一个齿尖(即:凸起)与(b)另一个接帚支撑件140的轮齿340-GT的至少一个齿根之间的接触。所述“尖”和所述“根”可以分别为比如:轮齿的上1/3和轮齿的下2/3。附加地或替代地,术语“联锁”、“啮合”和“接合”可指(a)一个接帚支撑件140的轮齿340-GT的至少一个齿尖/峰延伸进入(b)另一个接帚支撑件140的轮齿340-GT的至少一个齿槽内。所述“槽”是相邻齿之间的开口/间隙。
每个接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4可包括对准标识(例如:箭头或者其他指示符)340-AM(图3E),在设置/组装移相器组件100期间,所述对准标识使一套轮齿340-GT更容易与另一套轮齿340-GT对准。例如:在特定接帚支撑件140上的对准标识340-AM可指向该接帚支撑件140的轮齿340-GT的槽或齿。
如图3A所示,轮齿340-GT可以从接帚支撑件140的一部分(例如:曲面)的第一边缘/点340-1A顺时针延伸至接帚支撑件140的该部分的第二边缘/点340-1B。例如:轮齿340-GT可围绕接帚支撑件140的周边做少于360度(或者甚至少于180度)的延伸。作为示例,轮齿340-GT可以构造于接帚支撑件140的与大约80度的弧角相对的边缘内。
除了具有轮齿340-GT或者作为具有轮齿340-GT的替代,接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4中的一个或者多个还可以具有突出部340-P'。突出部340-P'可被配置为与联动件160或170或者与接帚支撑件140-5、140-6、140-7或140-8中的一个相连。替代地,可省略突出部340-P'。通过省略突出部340-P',接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4可以更好地容纳联动件170。
此外,每个接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4都可以具有枢轴开口340-PO、一个或多个开口/开槽340-S和/或一个或多个联动件开口340-LO。所述枢轴开口340-PO、所述一个或多个开口/开槽340-S和/或所述一个或多个联动件开口340-LO可为圆形、方形、椭圆形或者其他形状。作为示例,所述枢轴开口340-PO、所述一个或多个开口/开槽340-S和/或所述一个或多个联动件开口340-LO可包括插座特征(例如:键控轴插座特征)。在一些实施方案中,所述枢轴开口340-PO、所述一个或多个开口/开槽340-S和/或所述一个或多个联动件开口340-LO可被配置为接收接帚PCB 223的一部分、联动件160或170的一部分、或者接帚支撑件140-5、140-6、140-7或140-8中的一个的一部分(并从而与之相连)。接帚支撑件140可围绕延伸穿过枢轴开口340-PO的轴线枢转,由此移动接帚支撑件140的轮齿340-GT并移动接帚支撑件140下方的移相器120。
增加联动件180相对于接帚支撑件140下方的接帚PCB 223移动的距离可以是有益的。例如:联动件180相对于接帚PCB 223移动的距离越长,与联动件180连接的致动器移动接帚PCB 223所需的力越小。另外,联动件180相对于接帚PCB 223移动的距离越长,联动件180的给定水平滞后对天线倾斜位置造成的冲击越小。例如:如果为了提供10度的下倾角,联动件180移动60mm的距离,那么移动量为6mm/每度下倾角,并且联动件180的2mm的滞后误差会导致0.33度的下倾角误差。另一方面,如果为了提供10度的下倾角,移动为20mm(60mm的1/3),那么联动件180同样的2mm的滞后误差会导致三倍的下倾角误差:1度。
相应地,通过利用接帚PCB 223的枢轴点/轴线与连接到由联动件180驱动的联动件160的插销(或其他连接)的位置之间的相对长距离,本发明概念的实施方案延长联动件180相对于接帚PCB 223的移动。作为示例,杠杆联动件170的突出部370-P(图3C)可将联动件160连接到其枢轴点/轴线离突出部370-P较远的接帚PCB 223。此外,接帚PCB 223的枢轴点/轴线可由对应的接帚支撑件140的枢轴开口340-PO重叠。
本发明主体进一步了解到接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4的轮齿340-GT可使移相器组件100能够具有+/-1度或者更好的主波束倾斜精度。这可包括+/-0.5度或更好的RF相位变化(例如:通过相位电缆修整处理和/或馈源网络匹配取得)和+/-0.5度或更好的机械变化(例如:通过RET定位和/或联动系统取得)。比如:+/-0.5度的主波束指向角可使得需要移相器120外弧上的+/-1.26mm的弧长。通过包括具有带有轮齿340-GT的接帚支撑件140的移相器120,根据本发明概念的实施方案的移相器组件100可实现小于220mm(例如:214mm或更小)的宽度和/或可提供+/-0.5度或更好的倾斜精确性。
图3B是根据本发明概念的实施方案的无轮齿(例如:无图3A的轮齿340-GT)的接帚支撑件140-5的视图。尽管作为示例提供了接帚支撑件140-5,接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8中的任何一个都可以不具有轮齿。
特别地,接帚支撑件140-5的位于接帚支撑件140-6旁的一部分(例如:最靠近的部分)可以不与接帚支撑件140-6联锁。类似地,接帚支撑件140-7可以不与接帚支撑件140-8联锁。例如:接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8可包括相应的弯曲非联锁表面340-NI。具体地,接帚支撑件140-5的弯曲非联锁表面340-NI可面向接帚支撑件140-6的弯曲非联锁表面340-NI,并且接帚支撑件140-7的弯曲非联锁表面340-NI可面向接帚支撑件140-8的弯曲非联锁表面340-NI。
此外,接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8中的每一个都可以具有一个或多个突出部(例如:插销)340-P。每个突出部340-P可与接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4中的上覆盖的接帚支撑件的开口/开槽340-S连接(例如:装配在该开口/开槽内)。相应地,接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4可为对接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8进行驱动(例如:直接驱动)的上接帚支撑件,接帚支撑件140-5、140-6、140-7和140-8可为下接帚支撑件。此外,作为使用下接帚支撑件140的内置突出部340-P的替代,可将单独的插销与上、下接帚支撑件140内的开口/插座连接,从而允许上接帚支撑件140对下接帚支撑件140进行驱动,并且还通过使上、下接帚支撑件140彼此更相似而简化它们的制造工艺。
因此,可相对于上覆盖的上接帚支撑件140固定每个下接帚支撑件140,以使上接帚支撑件140可以驱动下接帚支撑件140,并且这种固定用的连接/机制可以内置于接帚支撑件140中或者提供为单独的构件。例如:可通过螺栓、螺丝、闩锁、胶水、装配在凹部中的凸部、或插销-插座(或插销-开槽)连接来将下接帚支撑件140相对于上接帚支撑件140进行固定。替代地,联动件160可为双层开槽联动件,所述双层开槽联动件与上、下接帚支撑件140均连接并传递移动至上、下接帚支撑件,而不使用上接帚支撑件140来驱动下接帚支撑件140。
图3C是根据本发明概念的实施方案的杠杆联动件170-1的视图。尽管作为示例提供了联动件170-1,联动件170-1、170-2、170-3和170-4中的任何一个都可以包括一个或多个突出部(例如:插销)370-P和/或一个或多个联动件连接器370-LC。每个突出部370-P可与联动件160连接(例如:装配在该联动件内),而每个联动件连接器370-LC可与接帚支撑件140-1、140-2、140-3和140-4中的一个的联动件开口340-LO连接(例如:装配在该联动件开口内)。
相应地,在一些实施方案中,杠杆联动件170可具有装配在联动件160的相应开槽(例如:开口160-O中的相应开口)中的插销370-P。这种插销-开槽机制的优势在于:通常这些开槽的长度大于要求的长度,这使得移相器120间的距离具有一定的灵活性。此外,如果杠杆联动件170(可为“杠杆臂”)足够长,那么插销和开槽中固有的滞后便可减少/忽略不计。
作为插销-开槽机制的替代,可使用齿条-小齿轮系统。在移相器组件100内可已存在来源于齿轮箱的单面齿条。但是,可以在一些实施方案中使用两面都具有齿的齿条。在此情况下,联动件170可为圆形齿轮的角度大于80度的部分。齿条-小齿轮机制的优势在于:无论接帚PCB 223位于何处,力效率都可很高。但是,所述齿轮的固定设计可能会限制/妨碍移相器120间距上的灵活性,除非使用两个单面齿条而不是单个双面齿条。
在任何一种情况下(插销-开槽或齿条-小齿轮),对杠杆联动件170使用单独部件都可是有益的。例如:通过杠杆联动件170将驱动力传递到接帚支撑件140可以减小/预防扭曲,这可减少接帚支撑件140和它下面的移相器120之间的摩擦。此外,可设计接帚支撑件140以提供用于将接帚PCB 223保持在适当位置的恰当刚度,然后可独立设计具有用于上述功能的适当刚度的杠杆联动件170。
杠杆联动件170允许使用单个开槽联动件160来调整所有的八个移相器120-1、120-2、120-3、120-4、120-5、120-6、120-7和120-8。每个杠杆联动件170可借助键控/卡入特征与外侧移相器120(例如:120-1、120-4、120-5或120-8)的接帚支撑件140配合。杠杆联动件170还可钩入开槽联动件160的开槽部分中。
杠杆联动件170还允许与开槽联动件160连接的插销(例如:杠杆联动件170的突出部370-P)更远离接帚PCB 223的枢轴点/轴线。因此,通过延长扳动范围,在不必增加接帚支撑件140的尺寸和不必增加移相器120之间的距离的情况下,杠杆联动件170减少了用力并提高了精度。例如:由于对联动件180进行驱动的马达的局限性,希望保持由该马达所用的力相对小。作为示例,所述马达可被设计为在低至-40℃或-50℃的温度下运行,在这样的温度下使用相对大的力可能会损坏或磨损所述马达。但是,杠杆联动件170可相对较长,由此可减少移动外侧移相器120的接帚PCB 223(以及因此通过外侧移相器120的接帚支撑件140驱动的内侧移相器120(例如:120-2和120-3)的接帚PCB 223)所需的力。
因为外侧移相器120是离可为中央驱动杆的联动件180最远的移相器120,所以杠杆联动件170与外侧移相器120连接。因此,与开槽联动件160连接的杠杆联动件170的插销(例如:突出部370-P)可离外侧移相器120的枢轴点/轴线相对较远,同时还保持这些插销离联动件180相对较近,这可以改善滞后现象。相应地,杠杆联动件170可以提高联动件180的移动(a)与外侧移相器120的接帚PCB 223的转动(b)之间的比率,由此提高在进行相移时的精确性并有助于移相器组件100的紧凑设计。
图3D是包括内置(例如:不可拆卸的)杠杆联动件170-1的接帚支撑件140-1的视图。相应地,在一些实施方案中,杠杆联动件170和接帚支撑件140可为单个部件而非两个独立部件。特别地,作为将杠杆联动件170和将与其连接的外侧接帚支撑件140形成为两个单独部件的替代方案,杠杆联动件170和外侧接帚支撑件140可形成为单体部件,由此消除了使杠杆联动件170与外侧接帚支撑件140彼此卡合(或附接)在一起的需要。
在杠杆联动件170-1为接帚支撑件140-1的内置部分的实施方案中,杠杆联动件可被标识为内置杠杆联动部370-BI,内置杠杆联动部是接帚支撑件340-BI的一部分。例如:图3D的杠杆联动部170-1/370-BI被示出为接帚支撑件140-1/340-BI的突出于轮齿340-GT之外(和之上)的突出部分。特别地,由于接帚支撑件140-1/340-BI为外侧接帚支撑件,杠杆联动部170-1/370-BI朝着联动件160突出,以将接帚支撑件140-1/340-BI连接到联动件160。
此外,可对与联动件160连接的杠杆联动部170-1/370-BI的一部分370-P(a)和接帚支撑件140-1/340-BI的枢轴点/轴线(b)之间的距离D进行设计或者选择,以对移相器组件100进行改善。例如:驱动移相器120所需的推力或者拉力随着该距离D的增加而减小。另外,随着该距离D的增加,针对特定行进范围可提高系统精确性。尽管在图3D中将接帚支撑件140-1/340-BI作为示例示出,接帚支撑件140-1、140-4、140-5和/或140-8中的任何一个都可以包括内置杠杆联动部370-BI。相应地,杠杆联动件170-1、170-2、170-3和/或170-4中的任何一个都可为内置杠杆联动部370-BI。
图3E是具有轮齿340-GT的一对接帚支撑件140-1和140-2的视图。图3E示出这对接帚支撑件140-1和140-2的第一面(例如:顶面),而图3A示出接帚支撑件140-1的相对第二面(例如:底面)。如图3E所示,接帚支撑件140-1的轮齿340-GT的一部分与接帚支撑件140-2的轮齿340-GT的一部分联锁。此外,接帚支撑件140-1和140-2具有有助于将接帚支撑件140-1的轮齿340-GT与接帚支撑件140-2的轮齿340-GT对准的相应的对准标识340-AM。
图4是现有技术机电旋转接帚弧形移相器400的透视图。该机电旋转接帚弧形移相器400可用于实施功分网络和移相器。如图4所示,移相器400包括主(固定)PCB 410和通过枢轴插销422可旋转地安装在主PCB 410上的可旋转接帚PCB 420。通过可与例如接帚PCB420上的柱子424连接的机械联动件的位置来控制可旋转接帚PCB 420在主PCB 420上方的位置。所述机械联动件的另一端可以与RET致动器耦接。例如:所述机械联动件可为杆、轴等,其一端与活塞(或其他合适的机械平移器)连接,另一端与例如旋转接帚弧形移相器400的接帚PCB 420连接。
主PCB 410包括多个大致为弓形的传输线迹线412、414。在一些情况下,弓形传输线迹线412、414可为蜿蜒(serpentine)的形式,以获得更大的有效长度。图4中有两个弓形传输线迹线412、414:沿着主PCB 410的外周布置的第一弓形传输线迹线412,以及在较短半径上同心地布置在外部传输线迹线414内的第二弓形传输线迹线414。在主PCB 410上的第三传输线迹线416将主PCB 410上的输入焊盘430连接到功分器402。功分器402的第一输出(其承载在输入焊盘430处输入的任意RF信号的大部分功率)电容耦合至接帚PCB 420上的电路迹线。功分器402的第二输出通过传输线迹线418与输出焊盘440连接。不对耦合至该输出焊盘440的RF信号进行可调移相。
接帚PCB 420包括另外一个功分器(位于接帚PCB 420的相反侧/背侧),该功分器对耦合至其的RF信号进行分解。该功分器的一个输出与接帚PCB 420上的覆盖在传输线迹线412上的第一焊盘耦接,该功分器的另一输出与接帚PCB 420上的覆盖在传输线迹线414上的第二焊盘耦接。第一焊盘和第二焊盘将接帚PCB 420上的功分器的相应输出电容耦合至主PCB 410上的相应传输线迹线412、414。每个传输线迹线412、414的每个端部可以耦合至相应的输出焊盘440。
可在输入焊盘430附近提供电缆保持器460,以帮助将同轴电缆或其他RF传输线构件连接到输入焊盘430。可在每个输出焊盘440附近提供相应的电缆保持器470,以帮助将附加的同轴电缆或其他RF传输线构件连接到每个输出焊盘440。从移相器400的输入焊盘430到基站天线内的每个辐射元件的电气路径的长度随着接帚PCB 420的移动而改变。例如:随着接帚PCB 420朝左移动,从输入焊盘430到与传输线迹线412左侧连接的输出焊盘440的路径的电气长度变短,而从输入焊盘430到与传输线迹线412右侧连接的输出焊盘440的电气长度却有对应量的增长。这些路径长度上的变化导致在与传输线迹线412连接的输入焊盘440处接收的信号相对于例如在与传输线迹线418连接的输入焊盘440处接收的信号进行了相移。因此,移相器400可以在输入焊盘430处接收RF信号,将所述RF信号分解为多个子分量,对每个子分量进行不同量的相移,并在输出焊盘440上输出移相后的子分量。
图1A-2C的移相器120中的一个或多个可为机电旋转接帚弧形移相器400,或可包括机电旋转接帚弧形移相器的构件。例如:主PCB 230中的一个或多个可为主PCB 410,接帚PCB 223中的一个或多个可为接帚PCB 420。但是,本发明概念的移相器120不限于机电旋转接帚弧形移相器400。相应地,在一些实施方案中,移相器120中的一个或多个可包括与机电旋转接帚弧形移相器400的特征不同的特征。
本发明概念的移相器120可以通过RF输出端口施加不同量的相移。例如:移相器120可以统一提供:(i)0°的相移,(ii)各种幅度的正向相移(例如:+1°、+2°和+3°);和(iii)同样幅度的负向相移(例如:-1°、-2°和-3°)。此外,所述基站天线可以通过联动件180对每个相移后的值(例如:+1°、+2°、+3°、-1°、-2°和-3°)进行等量(例如:+x°或-x°)调整,所述联动件被配置为统一驱动移相器120。相应地,如果所述调整为正值,那么调整后的相移值可为(+1°+x°)、(+2°+x°)、(+3°+x°)、(-1°+x°)、(-2°+x°)和(-3°+x°)。替代地,如果所述调整是负值,那么调整后的相移值可为(+1°-x°)、(+2°-x°)、(+3°-x°)、(-1°-x°)、(-2°-x°)和(-3°-x°)。
然而,与图4中的单个移相器相比,本文中描述的各种实施方案提供了位于移相器组件100内的多个独立移相器120。特别地,移相器120可具有高效利用移相器组件100内的空间的布置并由此提供相对紧凑的设计。此外,可以通过联动件160、170和180和/或接帚支撑件140的组合将移相器120作为一个组进行驱动,这减少用力、提高传输精确性并允许紧凑设计。
图5是示出包括移相器组件100的基站天线的操作流程图。所述操作可包括通过联动件180驱动联动件160(方框510)。例如:马达可使联动件180移动,然后由联动件180驱动联动件160。作为响应,联动件160可驱动与外侧(或“外部”)移相器120上的接帚支撑件140连接的联动件170(方框520)。相应地,所述操作可包括通过联动件170驱动外侧移相器120上的接帚支撑件140进行转动(方框530)。在一些实施方案中,多个联动件170可将接帚支撑件140连接到联动件160,因此,方框530的(一个或多个)操作可包括驱动多个外侧移相器120的接帚支撑件140。因为(一个或多个)外侧移相器120的(一个或多个)接帚支撑件140可与(一个或多个)内侧(或“内部”)移相器120的(一个或多个)接帚支撑件140联锁,(一个或多个)外侧移相器120的(一个或多个)接帚支撑件140可驱动(一个或多个)内侧移相器120的(一个或多个)接帚支撑件140进行转动(方框540)。而且,因为接帚支撑件140位于移相器120的接帚PCB 223上,接帚支撑件140的转动导致接帚PCB 223进行转动。
虽然图5将方框510-540示为单独的方框,但是可对所述方框中的一个或多个进行组合或者省略。例如:可将方框530和540(在存在或不存在方框510和520的情况下)进行组合,以提供一种方法,该方法包括通过分别驱动移相器组件100的多个外侧移相器120的第二多个移相器接帚支撑件140的转动,来分别驱动移相器组件100的多个内侧移相器120的第一多个移相器接帚支撑件140的转动。
在一些实施方案中,方框520可与方框530组合,使得驱动所述第二多个移相器接帚支撑件140进行转动包括对分别将所述第二多个移相器接帚支撑件140连接到移相器组件100的开槽联动件160的多个杠杆联动件170进行驱动。此外,可以组合方框510和520,使得驱动所述多个杠杆联动件170包括通过操作马达以驱动与开槽联动件160连接的驱动联动件180来驱动开槽联动件160。
根据本发明概念的实施方案,包括联动件160、170和180的联动系统可被配置为通过对每个移相器120施加等量的转动来驱动多个移相器120。此外,与所述联动系统耦接的一个移相器120的接帚支撑件140可被配置为对另外一个移相器120的相邻接帚支撑件140进行驱动,以实现等量转动。特别地,联动件180可被配置为驱动联动件160,联动件160可被配置为驱动联动件170,联动件170可被配置为驱动外侧移相器120的接帚支撑件140。外侧移相器120的接帚支撑件140被配置为驱动内侧移相器120的接帚支撑件140。
根据本发明概念的实施方案的移相器120的布置和用于其的联动系统可以提供很多优势。这些优势包括减小了移相器组件100的整体尺寸。例如:移相器组件100可为226mm宽(在壳体/结构110的最长尺寸内),或在一些实施方案中甚至小于220mm宽。由于该设计具有相对小的尺寸,其可以容纳单频带和/或多频带天线。这些优势还包括减少了/防止了不同的移相器120间的相位偏差。例如:接帚支撑件140的轮齿340-GT可保持接帚支撑件140被很好地接合和同步。此外,这些优势包括降低了用于移动接帚PCB 223的力度和减少了下倾角误差。作为示例,杠杆联动件170可以降低驱动接帚PCB 223所需的推力和拉力并可以相对于常规移相器组件提高传输精确性。
以上参照附图已经对本发明概念进行了描述。本发明概念不限于所示实施方案。相反,这些实施方案是用于向本领域的技术人员彻底而全面地揭露本发明概念。在附图中,相同附图标记始终代表相同元件。为了清楚起见,可放大某些构件的厚度和尺寸。
为了便于描述,在本文中可使用空间相对术语,比如“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等,来描述如附图所示的一个元素或特征与另一个或多个元素或特征之间的关系。应当理解,除了附图所示的取向外,空间相对术语还旨在涵盖装置在使用或运转中的不同取向。比如:当图中的装置被翻转时,被描述为在其他元件或特征“之下”或“下面”的元件则可以在所述其他元件或特征“之上”。因此,示例性术语“之下”可以包括“上方”和“下方”。装置可被另外取向(旋转90度或在其他取向),并且本文中使用的空间相对描述符应做相应解释。
本文中的术语“附接”、“连接”、“互连”、“接触”、“安装”等指的是元件间的直接或间接附接或接触,除非另有说明。
为了简洁和/或清晰起见,可不详细描述公知的功能或构造。本文中使用的表述“和/或”包括相关的列出条目中的一个或多个的任意或所有组合。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式,而非旨在限制本发明概念。本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文明确指示并非如此。还应理解的是,当用在本说明书中时,术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”是指存在所述的特征、操作、元件和/或构件,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、操作、元件、构件和/或它们的组。

Claims (27)

1.一种基站天线,其包括:
第一接帚移相器,和位于所述第一接帚移相器旁的第二接帚移相器;以及
分别位于所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器上的第一接帚支撑件和第二接帚支撑件,所述第一接帚支撑件包括位于所述第二接帚支撑件的一部分旁并与所述第二接帚支撑件的所述部分联锁的一部分。
2.根据权利要求1所述的基站天线,
其中所述第一接帚支撑件的所述部分和所述第二接帚支撑件的所述部分分别包括第一多个轮齿和第二多个轮齿,并且
其中所述第一多个轮齿的一部分与所述第二多个轮齿的一部分联锁。
3.根据权利要求2所述的基站天线,其中所述第一多个轮齿和所述第二多个轮齿分别位于所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件的第一曲面和第二曲面上。
4.根据权利要求3所述的基站天线,
其中所述第一多个轮齿和所述第二多个轮齿分别围绕所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件延伸少于360度;并且
其中所述第一接帚支撑件包括突出到所述第一多个轮齿之外的内置杠杆联动部。
5.根据权利要求1所述的基站天线,其还包括:
第三接帚移相器,和位于所述第三接帚移相器旁的第四接帚移相器;以及
分别位于所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器上的第三接帚支撑件和第四接帚支撑件,其中所述第三接帚支撑件位于所述第四接帚支撑件旁并且不与所述第四接帚支撑件联锁,
其中所述第一接帚支撑件和所示第二接帚支撑件分别与所述第三接帚支撑件和所述第四接帚支撑件重叠。
6.根据权利要求5所述的基站天线,其还包括:
金属结构,其包括:不同的第一层和第二层,其中所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器位于所述第一层上,并且所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器位于所述第二层上;
位于所述第一层上的第五接帚移相器;
位于所述第五接帚移相器上的第五接帚支撑件;以及
与所述第二接帚移相器和所述第五接帚移相器重叠的第一联动件;
将所述第一接帚支撑件连接到所述第一联动件的第二联动件;以及
与所述第一联动件连接并且被配置为控制所述第一联动件的运动的第三联动件。
7.根据权利要求6所述的基站天线,其还包括:
位于所述第一层上的第六接帚移相器;
位于所述第六接帚移相器上的第六接帚支撑件,所述第六接帚支撑件包括位于所述第五接帚支撑件的一部分旁并与所述第五接帚支撑件的所述部分联锁的一部分;以及
将所述第六接帚支撑件连接到所述第一联动件的第四联动件,其中所述第二接帚移相器和所述第五接帚移相器位于所述第一接帚移相器和所述第六接帚移相器之间。
8.根据权利要求7所述的基站天线,其还包括:
第七接帚移相器,和位于在所述第二层上的所述第七接帚移相器旁的第八接帚移相器;以及
分别位于所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器上的第七接帚支撑件和第八接帚支撑件,其中所述第七接帚支撑件位于所述第八接帚支撑件旁并且不与所述第八接帚支撑件联锁,
其中所述第五接帚支撑件和所述第六接帚支撑件分别与所述第七接帚支撑件和所述第八接帚支撑件重叠。
9.根据权利要求1所述的基站天线,其还包括:主印刷电路板,所述主印刷电路板在其上具有射频传输线,
其中所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器分别包括互为彼此镜像的第一接帚印刷电路板和第二接帚印刷电路板,并且
所述主印刷电路板是所述第一接帚移相器或所述第二接帚移相器中的至少一个的一部分。
10.一种基站天线,其包括:
第一接帚移相器,和与所述第一接帚移相器耦接的第二接帚移相器;
第三接帚移相器;
位于所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器上的第一联动件;以及
与所述第一联动件相交并耦接的第二联动件,所述第二联动件被配置为通过所述第一联动件对所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器进行调整。
11.根据权利要求10所述的基站天线,
其中所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器包括接帚移相器的镜像对,
其中所述第二接帚移相器位于所述第一接帚移相器和所述第三接帚移相器之间;
其中所述基站天线还包括分别位于所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器上的第一接帚支撑件、第二接帚支撑件和第三接帚支撑件;并且
其中所述第一接帚移相器通过所述第一接帚支撑件和所述第二接帚支撑件耦接至所述第二接帚移相器。
12.根据权利要求11所述的基站天线,其还包括:
位于所述第三接帚移相器旁的第四接帚移相器;
包括第一层的金属结构,所述第一层包括所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器;
位于所述金属结构的第二层上的第五接帚移相器、第六接帚移相器、第七接帚移相器和第八接帚移相器,其中所述第一层与所述第二层重叠;以及
分别位于所述第四接帚移相器、所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器上的第四接帚支撑件、第五接帚支撑件、第六接帚支撑件、第七接帚支撑件和第八接帚支撑件,
其中所述第二联动件被配置为通过驱动所述第一联动件来对所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器、所述第四接帚移相器、所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器进行调整。
13.根据权利要求12所述的基站天线,其还包括:
将所述第一接帚支撑件耦接到所述第一联动件的第三联动件;以及
将所述第四接帚支撑件耦接到所述第一联动件的第四联动件,其中所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器位于所述第一接帚移相器和所述第四接帚移相器之间。
14.根据权利要求12所述的基站天线,
其中所述第一联动件包括开槽联动件,并且
其中所述第二联动件的一部分位于所述开槽联动件的开槽内。
15.根据权利要求14所述的基站天线,其中所述第六接帚支撑件包括位于所述第二接帚支撑件的开槽内的突销。
16.根据权利要求14所述的基站天线,
其中所述开槽联动件包括多层开槽联动件,所述多层开槽联动件包括位于所述第一层上的第一部分以及位于所述第二层上的第二部分,
其中所述第二部分位于所述第六接帚移相器和所述第七接帚移相器上,并且
其中所述开槽联动件的所述开槽位于所述第一部分和所述第二部分之间。
17.根据权利要求12所述的基站天线,
其中所述第一接帚支撑件、所述第二接帚支撑件、所述第三接帚支撑件和所述第四接帚支撑件分别包括第一多个轮齿、第二多个轮齿、第三多个轮齿和第四多个轮齿,
其中所述第一多个轮齿的一部分与所述第二多个轮齿的一部分联锁,并且所述第三多个轮齿的一部分与所述第四多个轮齿的一部分联锁,
其中所述第五接帚支撑件位于所述第六接帚支撑件旁并且不与所述第六接帚支撑件联锁,并且
其中所述第七接帚支撑件位于所述第八接帚支撑件旁并且不与所述第八接帚支撑件联锁。
18.一种基站天线,其包括:
包括第一接帚移相器和第二接帚移相器的接帚移相器的镜像对;
位于所述第二接帚移相器上的第一联动件;
将所述第一接帚移相器耦接到所述第一联动件的第二联动件;以及
与所述第一联动件耦接并且被配置为对所述第一联动件进行驱动的第三联动件。
19.根据权利要求18所述的基站天线,其还包括:
分别位于所述第一接帚移相器和所述第二接帚移相器上的第一接帚支撑件和第二接帚支撑件,
其中所述第一接帚移相器通过所述第一接帚支撑件耦接至所述第二联动件。
20.根据权利要求19所述的基站天线,其中所述第二联动件和所述第一接帚支撑件构成单个部件。
21.根据权利要求19所述的基站天线,其还包括:
第三接帚移相器,其中所述第一联动件位于所述第三接帚移相器上;
位于所述第三接帚移相器上的第三接帚支撑件;
第四接帚移相器;
位于所述第四接帚移相器上的第四接帚支撑件;以及
将所述第四接帚支撑件耦接至所述第一联动件的第四联动件,其中所述第二接帚移相器和所述第三接帚移相器位于所述第一接帚移相器和所述第四接帚移相器之间。
22.根据权利要求21所述的基站天线,其还包括:
包括第一层的金属结构,所述第一层包括所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器和所述第四接帚移相器;
位于所述金属结构的第二层上的第五接帚移相器、第六接帚移相器、第七接帚移相器和第八接帚移相器,其中所述第一层与所述第二层重叠;以及
分别位于所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器上的第五接帚支撑件、第六接帚支撑件、第七接帚支撑件和第八接帚支撑件,
其中所述第三联动件被配置为通过驱动所述第一联动件来对所述第一接帚移相器、所述第二接帚移相器、所述第三接帚移相器、所述第四接帚移相器、所述第五接帚移相器、所述第六接帚移相器、所述第七接帚移相器和所述第八接帚移相器进行调整。
23.根据权利要求22所述的基站天线,
其中所述第一接帚支撑件、所述第二接帚支撑件、所述第三接帚支撑件和所述第四接帚支撑件分别包括第一多个轮齿、第二多个轮齿、第三多个轮齿和第四多个轮齿,
其中所述第一多个轮齿的一部分与所述第二多个轮齿的一部分联锁,并且所述第三多个轮齿的一部分与所述第四多个轮齿的一部分联锁,
其中所述第五接帚支撑件位于所述第六接帚支撑件旁并且不与所述第六接帚支撑件联锁,并且
其中所述第七接帚支撑件位于所述第八接帚支撑件旁并且不与所述第八接帚支撑件联锁。
24.根据权利要求22所述的基站天线,
其中所述第二联动件包括杠杆联动件,所述杠杆联动件被配置为通过驱动第一接帚支撑件的转动来驱动所述第二接帚支撑件的转动,
其中所述基站天线被配置为使用范围在2.0-4.2GHz内的一个或多个频率来运作,并且
所述金属结构的最长尺寸为220毫米或者更小。
25.一种操作基站天线的方法,所述方法包括:
通过分别驱动移相器组件的多个外侧移相器的第二多个移相器接帚支撑件的转动来分别驱动所述移相器组件的多个内侧移相器的第一多个移相器接帚支撑件的转动。
26.根据权利要求25所述的方法,其中驱动所述第二多个移相器接帚支撑件的所述转动包括驱动多个杠杆联动件,所述多个杠杆联动件分别将所述第二多个移相器接帚支撑件连接到所述移相器组件的开槽联动件。
27.根据权利要求26所述的方法,其中驱动所述多个杠杆联动件包括通过操作马达以驱动与所述开槽联动件连接的驱动联动件来驱动所述开槽联动件。
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