CN113241506A - 腔体介质滑动式移相器及基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基站天线技术领域，具体涉及一种腔体介质滑动式移相器及基站天线，腔体介质滑动式移相器包括：移相器腔体；电路基材，设置于所述移相器腔体的内部；移相电路，设置于所述电路基材，所述移相电路包括功分器网络以及位于所述功分器网络的下方，且沿左右方向延伸设置的移相枝节网络；所述移相枝节网络包括一个输入端口和至少两个输出端口；滑动介质，设置于所述移相器腔体的内部，且与所述电路基材之间沿左右方向相对滑动；泡沫，固定设置于所述电路基材，且覆盖功分器网络所在区域，本发明提供的腔体介质滑动式移相器能更好的改善主要性能指标，降低生产成本。

Description

腔体介质滑动式移相器及基站天线
技术领域
本发明涉及基站天线技术领域，具体涉及一种腔体介质滑动式移相器及基站天线。
背景技术
随着移动通信的发展，对基站天线的性能要求越来越高，在基站天线系统中，腔体介质滑动式移相器改变了基站天线中辐射单元的馈电的相位，实现了辐射波束的赋型和扫描；腔体介质滑动式移相器性能的优劣直接决定了基站天线的性能质量，进而影响到整个网络覆盖的质量。
腔体介质滑动式移相器的主要性能指标为：带宽，驻波，端口幅相线性度，移相范围。带宽即腔体介质滑动式移相器工作的频带范围。宽带腔体介质滑动式移相器的设计比窄带腔体介质滑动式移相器的设计要求更高。驻波为腔体介质滑动式移相器的匹配程度的指标。一般在带宽内应该在1.3以下。端口幅相线性度为各输出端口功率在带宽内的变化程度，在各端口应实现所需的功率分配比的基础上，各端口的带宽内的功率变化(即线性度)一般应在3dB以内。移相范围决定了与腔体介质滑动式移相器连接的基站天线的波束扫描范围。波束扫描角度越大的基站天线，要求的腔体介质滑动式移相器移相范围则越大。
因此，有必要对现有的移相器进行改进，采用低成本的方式改善主要性能指标，并能适用于高频段，满足5G通信的需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种腔体介质滑动式移相器及基站天线，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，包括：
移相器腔体；
电路基材，设置于所述移相器腔体的内部；
移相电路，设置于所述电路基材，所述移相电路包括功分器网络以及位于所述功分器网络的下方，且沿左右方向延伸设置的移相枝节网络；所述移相枝节网络包括一个输入端口和至少两个输出端口；
滑动介质，设置于所述移相器腔体的内部，且与所述电路基材之间沿左右方向相对滑动；
泡沫，固定设置于所述电路基材，且覆盖功分器网络所在区域。
作为上述技术方案的进一步改进，所述移相电路包括设置于所述电路基材上表面的第一电路和设置于所述电路基材下表面的第二电路，所述第一电路和第二电路镜像设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动介质包括设置于所述第一电路上方的第一介质和设置于所述第二电路下方的第二介质，所述第一介质和第二介质镜像设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一电路包括第一功分器网络和第一移相枝节网络，所述第二电路包括第二功分器网络和第二移相枝节网络，所述第一功分器网络和第二功分器网络镜像设置，所述第一移相枝节网络和第二移相枝节网络镜像设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述泡沫包括第一泡沫和第二泡沫，所述第一泡沫覆盖第一功分器网络所在区域，所述第二泡沫覆盖第二功分器网络所在区域。
作为上述技术方案的进一步改进，所述移相枝节网络至少包括两列移相枝节。
作为上述技术方案的进一步改进，所述移相枝节网络包括设置于所述输入端口左侧的4个输出端口，以及设置于所述输入端口右侧的5个输出端口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电路基材的厚度为0.2mm。
本发明还提供一种基站天线，包括上述的腔体介质滑动式移相器。
本发明的有益效果是：本发明公开腔体介质滑动式移相器及基站天线，本发明能更好地减少移相网络所需的相位，从而减少最左侧和最右侧的输出端口的相位幅度波动，性能指标有优势，便于拓展更多移相枝节作为输出端口。由于泡沫的介电常数和损耗均接近0，对移相器的性能指标无任何影响，能减少用介质覆盖所带来的损耗，采用泡沫代替高介电常数介质做电路板的固定，加工要求低，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中腔体介质滑动式移相器的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中设置于电路基材上的一种电路走线示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图1和图2，本发明实施例提供的一种腔体介质滑动式移相器，包括：
移相器腔体10；
电路基材20，设置于所述移相器腔体10的内部；
移相电路，设置于所述电路基材20，所述移相电路包括功分器网络40以及位于所述功分器网络40的下方，且沿左右方向延伸设置的移相枝节网络50；所述移相枝节网络50包括一个输入端口51和至少两个输出端口52；
滑动介质，设置于所述移相器腔体10的内部，且与所述电路基材20之间沿左右方向相对滑动；
泡沫，固定设置于所述电路基材20，且覆盖功分器网络40所在区域。
本发明提供的实施例中，移相器中功分器采用泡沫固定覆盖，移相枝节采用滑动介质覆盖，实现相位偏移，电调下倾，此电路走线可拓展到宽频9端口或以上移相器。通过对所述功分器网络40进行固定防护，能起到稳定移相电路，减少损耗，防止焊盘撕裂的作用。采用泡沫代替高介电常数介质做电路板的固定，加工要求低，成本低，性能指标有优势，便于拓展更多移相枝节作为输出端口52。由于电流信号经过衰减之后，对相位幅度波动大，而本发明能更好地减少移相网络所需的相位，从而减少最左侧和最右侧的输出端口52的相位幅度波动。由于泡沫的介电常数和损耗均接近0，对移相器的性能指标无任何影响，能减少用介质覆盖所带来的损耗(类似实践中测试覆盖介质损耗比本发明差0.1dB)。
本领域技术人员可以理解，如果移相器腔体10宽度尺寸超过1/4波长，会导致移相器的S参数(即散射参数)出现谐振；在高频段工作时，例如在5G通信中，线路因宽度影响过于紧凑，容易导致相移器的驻波、幅度、相位受波动大，影响移相器带宽；现有的移相器的层叠结构只适用于低频段移相器，而本发明采用移相器的级联结构，不仅可以减少移相器的尺寸，也能拓展应用于5G通信中的高频段。
作为上述技术方案的进一步改进，所述移相电路包括设置于所述电路基材20上表面的第一电路31和设置于所述电路基材20下表面的第二电路32，所述第一电路31和第二电路32镜像设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动介质包括设置于所述第一电路31上方的第一介质61和设置于所述第二电路32下方的第二介质62，所述第一介质61和第二介质62镜像设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一电路31包括第一功分器网络40和第一移相枝节网络50，所述第二电路32包括第二功分器网络40和第二移相枝节网络50，所述第一功分器网络40和第二功分器网络40镜像设置，所述第一移相枝节网络50和第二移相枝节网络50镜像设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述泡沫包括第一泡沫71和第二泡沫72，所述第一泡沫71覆盖第一功分器网络40所在区域，所述第二泡沫72覆盖第二功分器网络40所在区域。
使用时，通过第一泡沫71对所述第一功分器网络40进行固定防护，通过第二泡沫72对所述第二功分器网络40进行固定防护，通过滑动第一介质61改变与第一移相枝节网络50的接触量，以及通过滑动第二介质62改变与第二移相枝节网络50的接触量，从而实现移相。
作为上述技术方案的进一步改进，所述移相枝节网络50至少包括两列移相枝节；
作为上述技术方案的进一步改进，所述移相枝节网络50包括设置于所述输入端口51左侧的4个输出端口52，以及设置于所述输入端口51右侧的5个输出端口52。
本发明实施例提供的移相电路可拓展到宽频9端口或以上，最左侧和最右侧的移相枝节为功率最小的两个输出端口52，需要经过4倍移相；
作为上述技术方案的进一步改进，所述电路基材20的厚度为0.2mm。
采用的电路板做9端口移相器相比较厚电路板有明显性能指标优势。
现有技术中的腔体介质滑动式移相器大都采用中国发明CN111293383A-介质移相器和基站天线的方式，采用较厚的电路板，便于电路板两面的电路通过金属化通孔连接，导致移相网络部分在匹配传输线时会产生较大相位偏移，由于最边缘的输出端口52的信号幅度及功率最小，经过的移相倍数多，导致幅度，相位线性度波动越大。因此，这种介质移相器只适用于端口数较少的腔体介质滑动式移相器，当应用到9端口及以上的腔体介质滑动式移相器中时，影响较大。
上述现有技术中的方案比本发明中采用较薄的电路板(0.2mm)的相位多(约14°左右)，电流信号从输入口到功率幅度最小的两个边口，需要经过4倍移相，就是要多4*14°＝56°的相位。实践得出，采用现有技术中的方案所产生的幅度线性度为≤2dB。本发明中实践得出幅度线性度为≤1.5dB。这对后续的天线方向图赋形有巨大优势。幅度线性度波动越小，越接近理想状态，实现天线馈电网络中的赋形损耗低，副瓣好，增益高的优势。
以上实施例构成的移相器，实现了功分器和移相器的集成结构，可以应用在各个工作频段上，实现天线波束下倾。通过设置多个移相枝节减小了移相器的体积，能够扩展应用于高频段通信场景。
在本发明的一些实施例中，还提供使用以上腔体介质滑动式移相器的天线。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求，考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (9)

1.一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，包括：
移相器腔体；
电路基材，设置于所述移相器腔体的内部；
移相电路，设置于所述电路基材，所述移相电路包括功分器网络以及位于所述功分器网络的下方，且沿左右方向延伸设置的移相枝节网络；所述移相枝节网络包括一个输入端口和至少两个输出端口；
滑动介质，设置于所述移相器腔体的内部，且与所述电路基材之间沿左右方向相对滑动；
泡沫，固定设置于所述电路基材，且覆盖功分器网络所在区域。
2.根据权利要求1所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述移相电路包括设置于所述电路基材上表面的第一电路和设置于所述电路基材下表面的第二电路，所述第一电路和第二电路镜像设置。
3.根据权利要求2所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述滑动介质包括设置于所述第一电路上方的第一介质和设置于所述第二电路下方的第二介质，所述第一介质和第二介质镜像设置。
4.根据权利要求3所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述第一电路包括第一功分器网络和第一移相枝节网络，所述第二电路包括第二功分器网络和第二移相枝节网络，所述第一功分器网络和第二功分器网络镜像设置，所述第一移相枝节网络和第二移相枝节网络镜像设置。
5.根据权利要求4所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述泡沫包括第一泡沫和第二泡沫，所述第一泡沫覆盖第一功分器网络所在区域，所述第二泡沫覆盖第二功分器网络所在区域。
6.根据权利要求5所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述移相枝节网络至少包括两列移相枝节。
7.根据权利要求6所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述移相枝节网络包括设置于所述输入端口左侧的4个输出端口，以及设置于所述输入端口右侧的5个输出端口。
8.根据权利要求7所述的一种腔体介质滑动式移相器，其特征在于，所述电路基材的厚度为0.2mm。
9.一种基站天线，其特征在于，包括权利要求1至8任一所述的腔体介质滑动式移相器。
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