CN112787053A - 一种移相器及天线 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种移相器，所述移相器包括：移相器腔体1、金属馈电片2、介质板3、介质板4；所述移相器腔体1包括：两个相邻的腔体：腔体11和腔体12；每个腔体为不完全封闭的口字形结构，底部有一矩形缺口13，方便金属馈电片2的组装；腔体底部两侧有两个圆形孔：孔14和孔15，分别对应移相器的RF输入口和RF输出口；所述介质板3、介质板4相对安装在所述金属馈电片2的两侧，所述介质板3、介质板4通过在所述金属馈电片2的表面滑动实现相位分配功能。
Description
技术领域
本发明涉及天线领域，具体涉及一种移相器及天线。
背景技术
随着通信行业的发展，用户对数据传输速度、业务量等需求越来越大，大量铺设5G设备才能满足用户需求。然而依赖基站数据处理技术实现波束精准覆盖的方式已经给运营商带来不小的运行成本压力，5G天线的大批量铺设已成瓶颈，开发带移相功能的5G天线成为各大运营商的追求。
移相器是天线实现功率分配、相位变化的核心器件，信号经移相模块调整分配给各辐射单元的相位值，获得所需的波束指向。5G移相器以追求小型化、轻量化为主，因此带U型微带线的PCB滑片类移相器和介质滑动腔体移相器成为5G移相器的主流表现形式。然而随着客户对5G天线的波束指向精度、副瓣值等提出更高要求，对5G阵列天线的列间相位一致性要求提升，相应地对移相器指标稳定性和一致性要求也不断提升，开发出高稳定性、低损耗的移相器和天线成为5G行业开发的重中之重。
发明内容
本发明的目的是提供一种移相器，所述移相器包括：移相器腔体1、金属馈电片2、介质板3、介质板4；
所述移相器腔体1包括：两个相邻的腔体：腔体11和腔体12；每个腔体为不完全封闭的口字形结构，底部有一矩形缺口13，方便金属馈电片2的组装；腔体底部两侧有两个圆形孔：孔14和孔15，分别对应移相器的RF输入口和RF输出口；
所述介质板3、介质板4相对安装在所述金属馈电片2的两侧，所述介质板3、介质板4通过在所述金属馈电片2的表面滑动实现相位分配功能。
在一个可能的实现方式中，所述移相器还包括一适配连接件5，所述金属馈电片2穿过孔14和孔15与所述适配连接件5连接。
在一个可能的实现方式中，所述金属馈电片2包含中间移相功分匹配段21和两末端宽度收窄的端口传输段22和23；移相功分匹配段21与两侧的端口传输段22、23相互垂直，所述端口传输段22和23穿过孔14和孔15与所述适配连接件5连接。
在一个可能的实现方式中，所属适配连接件5包含连接板51和介质环52，所述连接板51上有两个介质环安装孔511和两个组装孔512，所述介质环52设置在两个介质环安装孔511中，所述介质环52的中心位置有一矩形孔521，用于安装所述金属馈电片2。
在一个可能的实现方式中，所述介质环52的两侧有限位筋522。
在一个可能的实现方式中，所述移相器还包括介质板3、介质板4，所述介质板3和介质板4上均设计有匹配孔31，引入空气介质，以缩减移相器长度或增加移相量。
在一个可能的实现方式中，所述移相器腔体1的两侧设置有法兰边16，所述法兰边16上设置有多个安装螺纹孔17，用于与所述适配连接件5固定连接。
另一方面，本申请提供了一种天线，所述天线包括权利要求1至7中的移相器，其中，所述天线还包括：功分板6和反射板7；
所述反射板7设置在所述移相器与所述功分板6之间；所述功分板6的一侧有多个馈电电路61，馈电电路终端有输入或输出金属化孔611，分别与金属馈电片2端口传输段22、23连接；靠近所述金属化孔(611)设计有两个安装孔(621)，安装孔周边设计圆形接地焊盘(64)，接地焊盘尺寸稍大于螺钉头，接地焊盘通过多个金属化孔与PCB另一侧的金属地层(62)连通。
在一个可能的实现方式中，所述反射板7上有两个安装孔71，用于固定所述移相器至反射板(7)。在一个可能的实现方式中，金属螺丝(8)穿过所述功分板(6)上的安装孔(621)、连接件(5)上的组装孔(512)，锁紧到所述移相器腔体(1)上，实现金属地层(62)、连接板(51)和移相器腔体(1)之间的金属地导通。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：
本发明创新性的使用金属馈电片作为移相电路并直接与功分板馈电连接，而不需要用电缆或其他连接装置连接，损耗更低；金属馈电片两侧的输入输出段安装有阻抗匹配过的金属连接板，并用金属螺丝将功分板背面的金属地层与连接板、移相器腔体紧密连接在一起，因此，馈电片两侧输入输出段周圈的接地效果更好，信号传输更稳定，移相器长期工作的稳定性、可靠性更好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中移相器的结构示意图；
图2为本发明实施例中移相器腔体结构的结构示意图；
图3为本发明实施例中金属馈电片的结构示意图；
图4为本发明另一实施例中金属馈电片的结构示意图；
图5为本发明另一实施例中金属馈电片的结构示意图；
图6为本发明实施例中介质板的结构示意图；
图7为本发明实施例中连接件的结构示意图；
图8为本发明实施例中天线的结构示意图；
图9为本发明实施例中功分板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下结合图1至图9对本发明做进一步详细阐述。
本发明所述的移相器及天线包括：移相器腔体1、金属馈电片2、介质板3、介质板4、适配的连接件5以及功分板6、反射板7；
所述移相器腔体1包括：两个相邻的腔体：腔体11和腔体12；每个腔体为不完全封闭的口字形结构，底部有一矩形缺口13，方便金属馈电片2的组装；腔体底部两侧有两个圆形孔：孔14和孔15，分别对应移相器的RF输入口和RF输出口，开孔尺寸与阻抗适配连接件5上的介质环52的外径相配；腔体两侧有长方形法兰边16，设计有多个安装螺纹孔17，用于锁紧适配连接件5、功分板6，以及将移相器固定在反射板7上。
金属馈电片2为设计与某一阻值相匹配的金属片，可以为铜或铝等高导电性的金属，表面镀锡、铜、银、金等可焊性金属元素，传输效率更高，损耗更低；馈电片2包含中间移相功分匹配段21和两末端宽度收窄的端口传输段22和23；移相功分匹配段21与两侧的端口传输段22、23相互垂直。
示例性的，移相器功分匹配端21的结构形状不做限定，可以是一条等宽的金属带211(如图3)，可以是一条不等宽的金属带212(如图4)，也可以是成锯齿型分布的等宽金属带213(如图5)。
介质板3、介质板4为固定介电常数，其材料可以是塑料板，介质板3、介质板4相对安装在金属馈电片2两侧。在介质板3和介质板4上均设计有匹配孔31，引入空气介质，起到缩减移相器长度或增加移相量的目的。
适配连接件5包含连接板51和两个介质环52。连接板51上有两个介质环安装孔511，孔尺寸与金属馈电片2的端口传输段22、23以及介质环之间存在阻抗匹配，提升移相器输入输出的指标稳定性；介质环52过盈安装在孔511内，介质环52的中心位置有一矩形孔521用于金属馈电片2，介质环两侧有限位筋522，用于介质环在连接板51上的安装限位，同时也用于适配连接件5在移相器腔体1上的安装限位，提升组装后的尺寸一致性，提升性能一致性。
本申请还提供了一种基于上述实施例中移相器的天线结构，如图8和图9所示，在上述移相器结构的基础上，该天线还包括：功分板6和反射板7。
功分板6的一侧有多个馈电电路61，馈电电路终端有输入或输出金属化孔611，分别与金属馈电片2端口传输段22、23连接；靠近金属化孔611设计有两个安装孔621，安装孔周边设计圆形接地焊盘64，接地焊盘尺寸稍大于螺钉头，接地焊盘通过多个金属化孔与PCB另一侧的金属地层62连通。
反射板7上有两个安装孔71，用于固定所述移相器至反射板(7)。金属螺丝8穿过功分板6上的安装孔621、连接件5上的组装孔512，锁紧到所述移相器腔体1上的安装螺纹孔17内，实现PCB金属地层62、连接板51和移相器腔体1之间的金属地导通。
本发明提供的移相器及天线结构描述如下：首先将2个介质环52插入连接板51上对应的安装孔511内，再将两组金属馈电片2的一端插入介质环52中心的矩形孔521内，而另一端装入另一组连接板51和介质环52组成的适配连接件5，形成移相器馈电组件。上述馈电组件穿过移相器腔体1底部的两个矩形缺口13分别安装至腔体11和腔体12内部，直至连接件5上的四个介质环52完全装入移相器腔体1上的两对输入孔14、输出孔15内。组装完成后，将介质板3和介质板4配对安装，并从移相器腔体1一侧的口字形开口处插入，两组配对好的介质板分别插入腔体11和腔体12内，介质板3和介质板4分别覆盖在金属馈电片2的两侧，介质板3、4在馈电片表面滑动可实现相位分配功能。
上述移相器组件通过两颗金属螺丝紧固在反射板7的一侧，螺丝穿过反射板7上的安装孔71锁紧到移相器腔体1上的安装螺丝孔17内；功分板6组装至反射板7的另一侧，功分板6的金属地层62一侧紧贴反射板7安装；金属馈电片2两侧凸出移相器腔体底部的端口传输段22、23穿过功分板6上的输入输出金属化孔611，并通过锡焊连接两者；使用金属螺丝穿过靠近端口的安装孔621，将功分板6、连接板5锁紧至移相器腔体2上安装螺丝孔17内，使得功分板背面的金属地层与连接板5、连接板5与移相器去腔体1紧密接触，接地效果更好，金属馈电片2两侧端口传输段22、23与功分板上馈电电路之间的信号传输更稳定。
本发明创新性的使用金属馈电片作为移相电路并直接与功分板馈电连接，而不需要用电缆或其他连接装置连接，损耗更低；金属馈电片两侧的输入输出段安装有阻抗匹配过的金属连接板，并用金属螺丝将功分板6背面的金属地层与连接板、移相器腔体紧密连接在一起，因此，馈电片两侧输入输出段周圈的接地效果更好，信号传输更稳定，移相器长期工作的稳定性、可靠性更好。除此之外，本发明中移相器腔体通过螺丝紧固在结构更为坚硬的反射板上，稳定性更优。尤其是应用在5G大规模阵列天线内，当多个子阵列所用的一个或两个移相器均直接限位安装在反射板上，与传动机构使用共同的安装基准时，则移相器间的相位偏差更小，天线的相位角一致性更好。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性地，本申请的真正范围和精神由上述的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种移相器，其特征在于，所述移相器包括：移相器腔体(1)、金属馈电片(2)、介质板(3)、介质板(4)；
所述移相器腔体(1)包括：两个相邻的腔体：腔体(11)和腔体(12)；每个腔体为不完全封闭的口字形结构，底部有一矩形缺口(13)，方便金属馈电片(2)的组装；腔体底部两侧有两个圆形孔：孔(14)和孔(15)，分别对应移相器的RF输入口和RF输出口；
所述介质板(3)、介质板(4)相对安装在所述金属馈电片(2)的两侧，所述介质板(3)、介质板(4)通过在所述金属馈电片(2)的表面滑动实现相位分配功能。
2.根据权利要求1所述的一种移相器，其特征在于，所述移相器还包括一适配连接件(5)，所述金属馈电片(2)穿过孔(14)和孔(15)与所述适配连接件(5)连接，以满足信号传输所需的阻抗匹配和传输稳定性要求。
3.根据权利要求2所述的一种移相器，其特征在于，所述金属馈电片(2)包含中间移相功分匹配段(21)和两末端宽度收窄的端口传输段(22)和(23)；移相功分匹配段(21)与两侧的端口传输段(22)、(23)相互垂直，所述端口传输段(22)、(23)穿过孔(14)和孔(15)与所述适配连接件(5)连接。
4.根据权利要求3所述的一种移相器，其特征在于，所属适配连接件(5)包含连接板(51)和介质环(52)，所述连接板(51)上有两个介质环安装孔(511)和两个组装孔(512)，所述介质环(52)设置在两个介质环安装孔(511)中，所述介质环(52)的中心位置有一矩形孔(521)，用于安装所述金属馈电片(2)。
5.根据权利要求4所述的一种移相器，其特征在于，所述介质环(52)的两侧有限位筋(522)。
6.根据权利要求1所述的一种移相器，其特征在于，所述介质板(3)和介质板(4)上均设计有匹配孔(31)，引入空气介质，以缩减移相器长度或增加移相量。
7.根据权利要求1所述的一种移相器，其特征在于，所述移相器腔体(1)的两侧设置有法兰边(16)，所述法兰边(16)上设置有多个安装螺纹孔(17)，用于与所述适配连接件(5)固定连接。
8.一种天线，其特征在于，所述天线包括权利要求1至7中的移相器，其中，所述天线还包括：功分板(6)和反射板(7)；
所述反射板(7)设置在所述移相器与所述功分板(6)之间；所述功分板(6)的一侧有多个馈电电路(61)，馈电电路终端有输入或输出金属化孔(611)，分别与金属馈电片(2)端口传输段(22)、(23)连接；靠近所述金属化孔(611)设计有两个安装孔(621)，安装孔周边设计圆形接地焊盘(64)，接地焊盘尺寸稍大于螺钉头，接地焊盘通过多个金属化孔与PCB另一侧的金属地层(62)连通。
9.根据权利要求8所述的一种天线，其特征在于，所述反射板(7)上有两个安装孔(71)，用于固定所述移相器至反射板(7)。
10.根据权利要求8所述的一种天线，其特征在于，所述金属螺丝(8)穿过所述功分板(6)上的安装孔(621)、连接件(5)上的组装孔(512)，锁紧到所述移相器腔体(1)上，实现金属地层(62)、连接板(51)和移相器腔体(1)之间的金属地导通。
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