CN113871822B

CN113871822B - 一种输出模式可调的移相器以及天线

Info

Publication number: CN113871822B
Application number: CN202111290242.5A
Authority: CN
Inventors: 余小超; 刘杰; 梁启迪; 邵俊枫; 姜盼
Original assignee: Jiangsu Hengxin Technology Co Ltd; Jiangsu Hengxin Wireless Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Hengxin Technology Co Ltd; Jiangsu Hengxin Wireless Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2041-11-02
Also published as: DE112022000094T5; AU2022321036A1; CN113871822A; WO2023077933A1; AU2022321036B2

Abstract

本发明提供了一种输出模式可调的移相器，其能实现常规天线在垂直面内输出模式切换的功能，包括：固定介质板，所述固定介质板上设有固定电路；移动滑板，所述移动滑板设置在所述固定介质板设有固定电路的一面，所述移动滑板上对应每条所述固定电路设有多条滑动电路，所述固定电路能够与对应的至少一条所述滑动电路耦合连接，共同构成移相电路，所述移动滑板相对于所述固定介质板滑动，能够切换与所述固定电路耦合的滑动电路，且能够调节所述移相电路的输出信号的相位，此外，还提供了采用该输出模式可调的移相器的天线。

Description

一种输出模式可调的移相器以及天线

技术领域

本发明涉及移动通信天线技术领域，尤其涉及一种输出模式可调的移相器以及天线。

背景技术

作为无线通信系统的重要组成部分，基站天线扮演着无线通信信号发射和接收的重要角色，其性能好坏直接关系到整个通信系统的通信质量。随着移动通信技术的快速发展，多频段、大规模阵列等主要技术已逐步在电调基站天线上应用。同时针对一些特殊场景，对天线提出了更多的应用需求，如高楼覆盖、基站信号补盲等，需要电调天线能够切换到宽波束工作模式以满足特殊场景的覆盖需求。

常规天线的垂直面波束宽度是固定的，无法满足波束切换的要求，鉴于此，有必要提供一种全新的移相器，具有可调节输出模式的功能。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种输出模式可调的移相器，其能实现常规天线在垂直面内输出模式切换的功能，此外，还提供了采用该输出模式可调的移相器的天线。

其技术方案是这样的：一种输出模式可调的移相器，其特征在于，包括：

固定介质板，所述固定介质板上设有固定电路；

移动滑板，所述移动滑板设置在所述固定介质板设有固定电路的一面，所述移动滑板上对应每条所述固定电路设有多条滑动电路，所述固定电路能够与对应的至少一条所述滑动电路耦合连接，共同构成移相电路，所述移动滑板相对于所述固定介质板滑动，能够切换与所述固定电路耦合的滑动电路，且能够调节所述移相电路的输出信号的相位。

进一步的，还包括滑动限位机构，所述滑动限位机构包括滑片卡扣，所述移动滑板上设有避让槽，所述滑片卡扣穿过所述避让槽与所述固定介质板安装在一起，所述滑片卡扣压装在所述移动滑板上，能够使得所述固定电路和所述滑动电路耦合连接时，所述固定电路和所述滑动电路的耦合连接处保持接触。

进一步的，所述滑片卡扣上设有卡钩，所述固定介质板上对应设有滑片卡扣安装孔，所述卡钩穿过所述避让槽与所述滑片卡扣安装孔配合，将所述滑片卡扣与所述固定介质板安装在一起，所述滑片卡扣上还设有压片，所述压片压装在所述移动滑板上，使得所述固定电路和所述滑动电路的耦合连接处保持接触。

进一步的，所述滑片卡扣上还设置有定位柱，所述固定介质板上对应所述定位柱设有滑片卡扣定位孔，所述定位柱与所述滑片卡扣定位孔配合对所述滑片卡扣进行定位。

进一步的，还包括传动件，所述传动件与所述移动滑板相连接，所述移动滑板通所述传动件带动所述移动滑板移动。

进一步的，所述传动件包括传动柱，所述移动滑板上对应所述传动柱设有传动孔，所述传动件通过所述传动柱与所述传动孔配合与所述移动滑板连接在一起，所述固定介质板上对应设有导向槽，所述传动柱穿过所述传动孔伸入所述导向槽中。

进一步的，所述固定电路包括相互间呈开路设置的输入线路、第一输出线路、功分线路、第二输出线路，所述功分线路包括相连接的功分输入支路、第一功分输出支路、第二功分输出支路，所述滑动电路包括耦合所述输入线路和所述第一输出线路的单端耦合线路，耦合所述输入线路、所述功分输入支路的功分输入耦合线路，耦合所述第一输出线路、所述第一功分输出支路的第一输出耦合线路，耦合所述第二输出线路、所述第二功分输出支路的第二输出耦合线路。

进一步的，所述输入线路与所述第一输出线路的开路端呈间隔平行设置，所述功分输入支路平行于所述移动滑板的移动方向设置，所述功分输入支路与所述第一功分输出支路呈间隔平行设置，所述第二功分输出支路的开路端与第二输出线路呈间隔平行设置。

进一步，当所述固定介质板上设置有两条或两条以上所述固定电路时，相邻的两个第二输出线路之间设置有隔离线路。

进一步，所述功分输入支路上设有输入阻抗转换线，所述第一功分输出支路上设有第一阻抗转换线，所述第二功分输出支路上设有第二阻抗转换线，所述功分输入支路、第一功分输出支路、第二功分输出支路、输入阻抗转换线、第一阻抗转换线、第二阻抗转换线以及所述第二输出线路的线宽和线长可调。

进一步，所述单端耦合线路、第一输出耦合线路、第二输出耦合线路、功分输入耦合线路的形状、线宽、线长可调。

进一步的，所述固定电路通过PCB蚀刻加工工艺布置在所述固定介质板上，所述滑动电路通过PCB蚀刻加工工艺布置在所述移动滑板上。

进一步的，所述移动滑板设有所述滑动电路的一面避开所述滑动电路覆盖有PTFE膜。

进一步的，当所述输入线路通过所述滑动电路与所述第一输出线路耦合时，移相器处于单端口输出的工作模式；当所述输入线路通过滑动电路同时与所述第一输出线路以及所述第二输出线路耦合时，移相器处于双端口输出的工作模式，所述第一输出线路的输出信号的相位保持不变，所述第二输出线路的输出信号的相位随着移动滑板的移动而变化。

一种天线，其特征在于，采用上述的输出模式可调的移相器，当移相器处于单端口输出的工作模式，天线在垂直面内处于宽波束工作模式，当移相器处于双端口输出的工作模式，天线在垂直面内处于窄波束工作模式，第二输出线路的输出信号的相位随着移动滑板的移动而变化，天线的指向能够随着所述移动滑板的移动调节。

本发明的输出模式可调的移相器，具备单端口输出和双端口输出两种模式，并能在两种模式之间进行切换，其中双端口输出模式具备移相功能。采用该移相器的天线垂直面则具备宽波束工作模式和指向可调节的窄波束工作模式。移相器不仅能实现常规天线在垂直面内宽波束与窄波束的切换功能，而且能满足在当前大规模阵列天线上布局的需求。

附图说明

图1为本发明一个实施例中的输出模式可调的移相器的整体结构示意图；

图2为实施例中移相器的整体结构爆炸图；

图3为实施例中固定介质板上的固定电路的布局示意图；

图4为实施例中移动滑板上的滑动电路布局示意图；

图5为实施例中移相器在单端口输出模式下的线路位置示意图；

图6为1实施例中移相器在双端口输出模式下的线路位置示意图；

图7为实施例中的功分线路的布置示意图；

图8为一个实施例中的滑片卡扣的结构示意图。

附图标注说明：1、固定板；100、固定电路；110、输入线路；111、功分线路；112、第一输出线路；113、第二输出线路；120、金属参考地；130、导向槽；140、滑片卡扣安装孔；141、滑片卡扣定位孔；150、输入端；151、第一输出端；152、第二输出端；160、功分输入支路；161、第一功分输出支路；162、第二功分输出支路；170、输入阻抗转换线； 171、第一阻抗转换线；172、第二阻抗转换线；180、隔离线路；

2、移动滑板；200、移动介质板；210、功分输入耦合线路；211、第一输出耦合线路；212、第二输出耦合线路；213、单端口耦合线路；220、避让槽；230、传动孔；240、PTFE 膜；

300、滑片卡扣；310、定位柱；320、卡钩；330、压片；

400、传动件；410、传动柱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

见图1-8，本实施例提供了一种输出模式可调节的移相器，适用于单列双极化天线的，包括：

固定介质板1，固定介质板1上设有固定电路100；如图3所示的实施例中，固定电路100设有两条，每条固定电路100包括相互间呈开路设置的输入线路110、第一输出线路112、功分线路111、第二输出线路113，功分线路111包括相连接的功分输入支路160、第一功分输出支路161、第二功分输出支路162，第二输出线路113与第二功分输出支路162 对应，第一输出线路112与第一功分输出支路161对应。

如图3所示的实施例中，功分线路111相当于一分二的功分器，输入线路110的一端为输入端150，另一端呈开路设置；第一输出线路112的一端为第一输出端151，另一端呈开路设置；功分线路111的输入、输出端均呈开路设置；第二输出线路113的一端为第二输出端152，另一端呈开路设置。

如图3所示的实施例中，输入线路110与第一输出线路112的开路端呈间隔平行设置，功分输入支路160与第一功分输出支路161呈间隔平行设置，第二输出线路113的开路端与第二功分输出支路162呈间隔平行设置。三处平行线路的间隔距离可根据实际布局进行调整。

此外，本实施例中，功分线路111上还具有输入阻抗转换线170、第一阻抗转换线171 和第二阻抗转换线172。

移相器还包括移动滑板2，移动滑板2设置在固定介质板1设有固定电路100的一面，移动滑板2上对应每条固定电路100设有多条滑动电路200，固定电路100能够与对应的至少一条滑动电路200耦合连接，共同构成移相电路，移动滑板2相对于固定介质板1滑动，能够切换与固定电路100耦合的滑动电路200，且能够调节移相电路的输出信号的相位。

本实施例中，如图4所示，滑动电路200包括耦合输入线路110、功分输入支路160的功分输入耦合线路210，耦合第一输出线路112、第一功分输出支路161的第一输出耦合线路211，耦合第二输出线路113、第二功分输出支路162的第二输出耦合线路212，耦合输入线路110和第一输出线路112的单端耦合线路213。

本实施例中，如图4所示，功分输入耦合线路210和第一输出耦合线路211均呈直线形，第二移相耦合线路212和单端口耦合线路213均呈U形。

本实施例中，如图5所示，在单端口输出模式下，移动滑板2不再相对固定介质板1，此时，单端口耦合线路213能够与输入线路110、第一输出线路112耦合，输入线路110 与第一输出线路112由开路状态切换为导通状态，信号从输入线路的输入端150输入后只能通过第一输出端151输出，实现单端口输出模式。进而采用该状态下的移相器的天线，可以实现宽波束工作模式。

本实施例中，如图6所示，在双端口输出模式下，移动滑板2能相对固定介质板1移动，功分输入耦合线路210与输入线路110、功分输入支路160耦合，第一输出耦合线路 211能够与第一输出线路112、第一功分输出支路161耦合，第二输出耦合线路212能够与第二输出线路113、第二功分输出支路162耦合。输入线路110、功分线路111、第一输出线路112和第二输出线路113均由开路状态切换为导通状态，此时单端口耦合线路213 处于固定电路相关线路耦合区域外，属于空置状态，信号从输入端150输入后，经功分输入耦合线路210后由功分器一分为二，一路信号经第一输出耦合线路211由第一输出端 151输出，另一路信号经过第二输出耦合线路212后由第二输出端152输出，实现双端口输出模式。同时，移动滑板2在移动过程中，对应第二输出端152输出的相位也随着改变，进而采用此时的移相器的天线，进而实现指向可调节的窄波束工作模式，图6显示的移动滑板的位置仅作为示意，实际上移动滑板2可以在此位置的左右一定范围内移动，实现双端口输出模式下，第二输出端152输出的相位调节。

此外，如图6所示，在本实施例中，在双端口输出模式下，两个第二功分输出支路162 之间距离较小，特设有隔离线路180，以降低两个第二功分输出支路162之间的耦合，提高通道间的隔离度。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，移动滑板2的设有滑动电路200的一面贴覆一层PTFE膜240，用于减小移动滑板2在移动过程中产生的摩擦力，还能避免移动滑板2 上的滑动电路在移动过程中的磨损。

如图1、图2所示，在本发明的一个实施例中，固定介质板1和移动滑板2的各介质层和线路层位置关系由上到下依次为：移动滑板2→功分输入耦合线路210、第一输出耦合线路211、第二输出耦合线路212、单端口耦合线路213→输入线路110、功分线路111、第一输出线路112、移相输出线路113、隔离线路180→固定介质板1→金属参考地120。

在本发明的实施例中，调整单端口耦合线路213的外形、线长、线宽等参数，能为单端口输出模式提供更好的阻抗匹配；

调整功分线路111上输入阻抗转换线170、第一阻抗转换线171和第二阻抗转换线172的线宽和线长，不仅能优化双端口输出模式下的阻抗匹配，还能调整第一输出端151 和第二输出端152的输出功率。调整输入耦合线路210、第一输出耦合线路211、第二输出耦合线路212的形状、线宽、线长等参数，也能有效优化双端口输出模式下的阻抗匹配。此外，调整功分输入支路160、第一功分输出支路161、第二功分输出支路162附近线路和移相输出线路113，对阻抗匹配也有优化作用。

如图1、图2、图3、图4所示的实施例，还包括滑动限位机构，滑动限位机构包括滑片卡扣300，移动滑板2位于固定介质板1和滑片卡扣300之间，移动滑板2上设有避让槽220，滑片卡扣300穿过避让槽220与固定介质板1安装在一起，滑片卡扣300在压装在移动滑板2上，能够使得固定电路100和滑动电路200耦合连接时，固定电路100和滑动电路200的耦合连接处保持接触。

具体的，滑片卡扣300上设有卡钩320，固定介质板上对应设有滑片卡扣安装孔140，滑片卡扣300上的卡钩320穿过移动滑板上的避让槽220与固定电路上的滑片卡扣安装孔 140，勾住固定介质板1，滑片卡扣300上还设有压片330，压片330压装在移动滑板2上，使得固定电路100和滑动电路200的耦合连接处保持接触，在保证移动滑板与固定电路贴合的同时，确保移动滑板相对固定电路移动时的摩擦力在合理范围内，避免因摩擦力过大导致移动滑板无法移动。

滑片卡扣300上还设置有定位柱310，固定介质板1上对应定位柱310设有滑片卡扣定位孔141，定位柱310与滑片卡扣定位孔141配合对滑片卡扣141进行定位，防止滑片卡扣旋转。同时，定位柱310还能避免移动滑板在移动轨迹的垂直方向上的偏移，防止移动滑板偏移导致阻抗失配，在本发明的其他实施例中，也可以通过设置多个卡钩，代替定位柱310的作用。

在本发明的实施例中，还包括传动件400，传动件400与移动滑板2相连接，移动滑板2通传动件400带动移动滑板2移动。

传动件400包括传动柱410，移动滑板2上对应传动柱设有传动孔230，传动件400通过传动柱410与传动孔230配合与移动滑板2连接在一起，固定介质板1上对应设有导向槽130，导向槽130沿移动滑板的移动方向开设，传动柱410穿过传动孔230伸入导向槽 130中。

通过外力拉动传动件400，使传动柱410移动，传动柱410穿过移动滑板上的传动孔230，在导向槽130内移动，从而控制移动滑板精准移动，移动滑板上的避让槽220，沿移动滑板2移动方向开设，避免移动滑板在移动过程中干涉滑片卡扣300上的卡钩320，防止滑片卡扣300出现松动，避免因滑片卡扣300松动导致移动滑板松动出现的阻抗失配等问题。

在本发明的实施例中，滑片卡扣采用耐高温绝缘材料注塑加工，具有限位移动滑板、使移动滑板与固定电路贴合的作用；传动件采用耐高温绝缘材料注塑加工，具有带动移动滑板移动的作用。

本实施例的输出模式可调节的移相器，结构简单，布局灵活，整体尺寸更小，符合大规模阵列天线的紧凑布局需求。该移相器可以实现两种输出模式：单端口输出或者双端口输出，其中双端口输出模式还具备移相功能；调整移动滑片，实现两种输出模式，进而通过天线振子辐射实现宽波束和窄波束两种辐射模式，移相器采用传统PCB蚀刻加工工艺，且结构简单，利于安装布线，制造成本低，适合批量生产。

此外，与现有技术方案相比较，本发明还具有如下优势：

1、布局灵活，单端口耦合线路与第二输出耦合线路可根据实际应用选用适当的布局，可有效避免因特定线长导致的布局问题。

2、匹配难度低，可以通过调整各耦合线路的形状、线宽等参数，能有效调节单端口输出与双端口输出的输入总口驻波，降低整机驻波调试难度。

3.损耗低，由于固定电路和滑动电路耦合时全部采用直通耦合传输线原理，线路损耗比常规的带有开路枝节的实现方式要低。

在本发明的实施例中，还提供了一种天线，采用上述的输出模式可调的移相器，当移相器处于单端口输出的工作模式，天线在垂直面内处于宽波束工作模式，当移相器处于双端口输出的工作模式，天线在垂直面内处于窄波束工作模式，第二输出线路的输出信号的相位随着移动滑板的移动而变化，天线的指向能够随着所述移动滑板的移动调节。

上述实施例仅为本发明的一种实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种输出模式可调的移相器，其特征在于，包括：

固定介质板，所述固定介质板上设有固定电路；

移动滑板，所述移动滑板设置在所述固定介质板设有固定电路的一面，所述移动滑板上对应每条所述固定电路设有多条滑动电路，所述固定电路能够与对应的至少一条所述滑动电路耦合连接，共同构成移相电路，所述移动滑板相对于所述固定介质板滑动，能够切换与所述固定电路耦合的滑动电路，且能够调节所述移相电路的输出信号的相位；

所述固定电路包括相互间呈开路设置的输入线路、第一输出线路、功分线路、第二输出线路，所述功分线路包括相连接的功分输入支路、第一功分输出支路、第二功分输出支路，所述滑动电路包括耦合所述输入线路和所述第一输出线路的单端耦合线路，耦合所述输入线路、所述功分输入支路的功分输入耦合线路，耦合所述第一输出线路、所述第一功分输出支路的第一输出耦合线路，耦合所述第二输出线路、所述第二功分输出支路的第二输出耦合线路；

当所述输入线路通过所述滑动电路与所述第一输出线路耦合时，移相器处于单端口输出的工作模式；当所述输入线路通过滑动电路同时与所述第一输出线路以及所述第二输出线路耦合时，移相器处于双端口输出的工作模式，所述第一输出线路的输出信号的相位保持不变，所述第二输出线路的输出信号的相位随着移动滑板的移动而变化。

2.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：还包括滑动限位机构，所述滑动限位机构包括滑片卡扣，所述移动滑板上设有避让槽，所述滑片卡扣穿过所述避让槽与所述固定介质板安装在一起，所述滑片卡扣压装在所述移动滑板上，能够使得所述固定电路和所述滑动电路耦合连接时，所述固定电路和所述滑动电路的耦合连接处保持接触。

3.根据权利要求2所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述滑片卡扣上设有卡钩，所述固定介质板上对应设有滑片卡扣安装孔，所述卡钩穿过所述避让槽与所述滑片卡扣安装孔配合，将所述滑片卡扣与所述固定介质板安装在一起，所述滑片卡扣上还设有压片，所述压片压装在所述移动滑板上，使得所述固定电路和所述滑动电路的耦合连接处保持接触。

4.根据权利要求2所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述滑片卡扣上还设置有定位柱，所述固定介质板上对应所述定位柱设有滑片卡扣定位孔，所述定位柱与所述滑片卡扣定位孔配合对所述滑片卡扣进行定位。

5.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：还包括传动件，所述传动件与所述移动滑板相连接，所述移动滑板通所述传动件带动所述移动滑板移动。

6.根据权利要求5所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述传动件包括传动柱，所述移动滑板上对应所述传动柱设有传动孔，所述传动件通过所述传动柱与所述传动孔配合与所述移动滑板连接在一起，所述固定介质板上对应设有导向槽，所述传动柱穿过所述传动孔伸入所述导向槽中。

7.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述输入线路与所述第一输出线路的开路端呈间隔平行设置，所述功分输入支路平行于所述移动滑板的移动方向设置，所述功分输入支路与所述第一功分输出支路呈间隔平行设置，所述第二功分输出支路的开路端与第二输出线路呈间隔平行设置。

8.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：当所述固定介质板上设置有两条或两条以上所述固定电路时，相邻的两个第二输出线路之间设置有隔离线路。

9.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述功分输入支路上设有输入阻抗转换线，所述第一功分输出支路上设有第一阻抗转换线，所述第二功分输出支路上设有第二阻抗转换线，所述功分输入支路、第一功分输出支路、第二功分输出支路、输入阻抗转换线、第一阻抗转换线、第二阻抗转换线以及所述第二输出线路的线宽和线长可调。

10.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述单端耦合线路、第一输出耦合线路、第二输出耦合线路、功分输入耦合线路的形状、线宽、线长可调。

11.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述固定电路通过PCB蚀刻加工工艺布置在所述固定介质板上，所述滑动电路通过PCB蚀刻加工工艺布置在所述移动滑板上。

12.根据权利要求1所述的一种输出模式可调的移相器，其特征在于：所述移动滑板设有所述滑动电路的一面避开所述滑动电路覆盖有PTFE膜。

13.一种天线，其特征在于：采用权利要求1所述的输出模式可调的移相器，当移相器处于单端口输出的工作模式，天线在垂直面内处于宽波束工作模式，当移相器处于双端口输出的工作模式，天线在垂直面内处于窄波束工作模式，第二输出线路的输出信号的相位随着移动滑板的移动而变化，天线的指向能够随着所述移动滑板的移动调节。