CN113889720B - 移相装置、天线及基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移相装置、天线及基站，所述移相装置包括移相器与介质板，该介质板的正面设有接地层，所述移相器包括两个固定传输线及耦合导通所述两个固定传输线的活动传输线，所述固定传输线被悬空支撑于所述接地层上方，且每个固定传输线的信号连接端口均延伸并形成于所述介质板的反面。本发明的移相装置通过将移相器的固定传输线悬空设置，固定传输线不与介质板相接触，使得固定传输线上下两侧均为对移相性能影响较小的空气介质，以提高移相器的相位一致性，降低了损耗，增强了移相装置的移相性能。

Description

移相装置、天线及基站

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种移相装置与配置了所述移相装置的天线及配置了所述天线的基站。

背景技术

伴随着移动通信网络的不断发展，用户对于移动通信网络的传输时延、传输速率、稳定性及系统容量等性能有了更高的需求，第五代移动通信网络应运而生。目前，不断建设中的5G通信网络已逐渐成熟并投入了商用，移动通信基站天线作为通信中信号收发的主要载体，其性能直接影响着通信网络的整体性能和用户的感知体验，在移动通信网络中起着至关重要的作用。

在移动通信网络中，天线是网络覆盖的关键设备，移相器又是电调天线的核心器件。天线通过移相器调节辐射阵列中每个辐射单元的相位分布，以改变天线主波束下倾角，从而改变天线的辐射覆盖范围并改善区域内通信质量。

天线的增益是天线工作性能的一个重要的指标，天线的增益与天线的工作效率相关联，而天线的效率与天线的各个部件的损耗密不可分，移相器作为天线的重要部件，其损耗也是受到业内人员的持续关注。

目前，业内主要使用传统的U形移相器，但传统的U形移相器的损耗较大，将会极大地降低天线增益。由此，业内提出了为U形移相器加载覆盖其的金属大腔体、将微带线耦合改为带状线耦合及降低活动传输线上下抖动幅度等改进方法，以期降低U形移相器的损耗。

但是，由于U形移相器的活动传输线与固定传输线所组成的耦合结构还会受到用于支撑U形移相器的介质基板的影响，使得活动传输线即使有细微的抖动，都将会对移相器的相位产生较大的影响，导致相位一致性变差，加大移相器的损耗。

发明内容

本发明的首要目的在于解决上述问题至少之一而提供一种移相装置、天线及基站

为满足本发明的各个目的，本发明采用如下技术方案：

适应于本发明的目的之一而提供一种移相装置，包括移相器与介质板，该介质板的正面设有接地层，所述移相器包括两个固定传输线及耦合导通所述两个固定传输线的活动传输线，

所述固定传输线被悬空支撑于所述接地层上方，且每个固定传输线的信号连接端口均延伸并形成于所述介质板的反面。

进一步的，每个固定传输线两端折弯形成插接脚，所述插接脚分别穿过所述接地层和介质板上的开孔而延伸至所述介质板的反面，其中之一形成所述的信号连接端口。

进一步的，每个固定传输线包括两个平行带及沿纵长方向连接两个平行带的侧边带，以形成滑动槽，所述滑动槽用于容置所述活动传输线。

具体的，所述侧边带设置于其固定传输线靠近另一固定传输线的一侧。

具体的，每个固定传输线包括两个平行带及于平行带任意一端连接两个平行带的侧边带，以形成滑动槽，所述滑动槽用于容置所述活动传输线。

具体的，所述两个固定传输线相平行并排设置。

具体的，所述活动传输线包括一对相连接的活动支线，两个活动支线分别与所述两个固定传输线耦合连接。

具体的，所述移相器还设有活动介质板，所述活动传输线设置于所述活动介质板的其中一侧，或者，活动介质板的两侧分别设有一个活动传输线。

优选的，所述插接脚为柱状结构或片状结构，以将所述固定传输线支撑于所述接地层上方。

优选的，所述固定传输线与所述接地层之间设有若干用于支撑该固定传输线的介质支撑件。

进一步的，所述移相装置还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩用于罩设所述移相器且与所述接地层相导通。

优选的，所述屏蔽罩设有用于支撑所述固定传输线的支撑带，所述支撑带固定于所述屏蔽罩两侧边，且用于承托所述固定传输线。

适用于本发明的目的之一而提供一种天线，包括用于为同一阵列的多个辐射单元并联馈电的功分网络，所述功分网络包括至少一个所述的移相装置，所述移相装置用于控制该阵列的一个极化的信号的移相，其移相后输出的两路不同相位的信号被分别传输至相应的辐射单元。

适应于本发明的目的之一而提供一种基站，其包括所述的天线。

相对于现有技术，本发明的优势如下：

首先，本发明的移相装置的固定传输线悬空设置于接地层的上方，使得固定传输线的两侧均为空气介质，提高了移相装置的相位一致性；而不会如同传统的移相装置的固定传输线的两侧的介质材料不同，从而导致相位一致性较差，影响移相装置的移相性能。也即是说，当本发明的移相装置的活动传输线与传统的移相装置的活动传输线上下波动相同的幅度时，本发明的移相装置所具有的相位变化远小于传统移相装置的相位变化。

其次，本发明的移相装置的固定传输线悬空设置于接地层的上方，固定传输线的两侧均为空气介质，两侧空气介质对移相装置的损耗影响远小于传统移相装置的固定传输线贴合于介质板上的损耗影响，从而使得本发明的移相装置可降低移相装置的损耗，提高移相性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一个实施例的移相装置的结构示意图。

图2为本发明的一个实施例的移相装置的侧视图。

图3为本发明的一个实施例的移相装置的固定传输线的结构示意图。

图4为本发明的一个实施例的移相装置的活动传输线及活动介质板的俯视图。

图5为本发明的另一个实施例的移相装置的结构示意图。

图6为当测试时使用了本发明的移相装置与普通的移相装置的损耗对比曲线图。

图7为当测试时使用了本发明的移相装置，移相装置的活动传输线未偏移、向上偏移了0.1mm及向下偏移了0.1mm的相位波动曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是实例性的，仅用于解释本发明而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提供了一种移相装置，该移相装置的移相器设置于接地层的上方，以使得移相器不受介质板的影响，从而使得移相器保持良好的相位一致性，降低损耗。

在本发明的典型实施例中，结合图1，所述移相装置10包括移相器20与介质板30，所述移相器20悬空设置于介质板30上的接地层31的上方，所述接地层31设置于所述介质板30的正面。

所述移相器20包括两个固定传输线21与活动传输线22，所述活动传输线22与所述两个固定传输线21耦合。所述固定传输线21被支撑而悬空设置于所述接地层31的上方，且固定传输线21的信号连接端口221延伸至所述介质板30的反面。

具体言之，所述固定传输线21与所述接地层31平行设置，该两个固定传输线21相互平行并排设置，且该两个固定传输线21结构相同。

结合图2，所述固定传输线21的两端弯折形成插接脚22，该两个插接脚22用于支撑所述固定传输线21，所述固定传输线21可悬空设置于所述接地层31的上方，固定传输线21与接地层31之间具有空间间隔，使得固定传输线21不会与接地层31相接触。固定传输线21的两侧均不与接地层31或介质板30相接触，所述固定传输线21悬空设置，也即是说，固定传输线21的两侧均为空气介质，固定传输线21两侧均为空气介质从而提高了移相器20的相位一致性，且空气介质对移相装置10的移相性能的影响较小，减轻了移相器20的损耗，提高了移相器20的移相性能；而传统的移相器设置于介质板上，传统移相器的固定传输线一侧与介质板接触，另一侧为空气介质，导致固定传输线的两侧的介质材料不同，一侧介质材料一侧空气介质，使得移相器的相位一致性差，且介质材料严重影响移相器的损耗，极大地影响了传统移相器的移相性能。优选的，所述固定传输线21与所述接地层31之间的间隔在0.5至4mm之间，优选为1mm。

所述接地层31用于隔绝所述介质板30的介质材料对固定传输线21的影响，进一步地提高固定传输线21两侧的相位一致性，降低损耗，提高移相性能。

结合图2，所述插接脚22可穿过所述接地层31与介质板30，使得插接脚22可延伸至所述介质板30的反面，从而在介质板30的反面形成所述固定传输线21的信号连接端口221。所述固定传输线21具有两个插接脚22，该两个信号插接脚22的其中一个或两个都可在介质板30的反面形成信号连接端口221。当固定传输线21的其中一个插接脚22延伸至介质板30的反面形成信号连接端口221时，该信号连接端口221可为信号输入端口或信号输出端口。当固定传输线21的两个插接脚22均延伸至介质板30的反面形成信号连接端口221时，该两个信号连接端口221,分别为信号输入端口与信号输出端口。所述接地层31与所述介质板30对应所述插接脚22均设有供插接脚22穿设的通孔。

在一个实施例中，所述插接脚22为柱状结构或片状结构，插接脚22经接地层31与介质板30插接置介质板30的反面，以便于将固定传输线21支撑于所述接地层31之上，避免固定传输线21与所述接地层31相接触。

在一个实施例中，所述固定传输线与所述接地层之间设有若干用于支撑所该固定传输线的介质支撑件。所述介质支撑件为绝缘材料制成，以避免影响固定传输线的电气性能，优选所述介质支撑件为塑料材料制成。所述介质支撑件呈片状或柱状结构。在进一步的实施例中，所述固定传输线的信号连接端口可直接引线至介质板的反面或外部线路上，而不用穿过所述接地层与介质板。

在另一个实施例中，结合图5，所述移相装置10还设有用于罩设所述移相器20的屏蔽罩40，所述屏蔽罩40呈U形结构，屏蔽罩40的两个侧壁42设置于所述接地层31上，且屏蔽罩40的两个侧壁42穿过所述接地层31插接于所述介质板30上，所述屏蔽罩40与所述接地层31相导通，以提高所述移相装置10的电气性能。

在本发明的典型实施例中，结合图3，所述固定传输线21包括两个平行带211及用于连接该两个平行带211的侧边带212。该两个平行带211相互平行并列设置，且该两个平行带211沿介质板30的厚度方向依次布置，为便于区分该两个平行带211，将靠近介质板30的平行带211称为第一平行带2111，将另一平行带211称为第二平行带2112。在一个实施例中，所述平行带211与所述侧边带212均呈长条片状。

在一个实施例中，所述固定传输线的两个插接脚22由所述第一平行带2111的两端弯折形成。

在一个实施例中，所述介质支撑件设有于所述第一平行带2111与接地层31之间，所述介质支撑件自第一平行带的朝向接地层31的一侧延伸至接地层31上，以支撑所述固定传输线21。

在一个实施例中，所述第一平行带2111设置于所述支撑带41上，以使得所述固定传输线21设置于所述屏蔽罩40的支撑带41上。

所述侧边带212沿所述平行带211的延伸方向设置，且侧边带212同时连接第一平行带2111与第二平行带2112的同一侧边，以使得第一平行带2111、第二平行带2112及侧边带212共同组成开口槽状的滑动槽，以容置活动传输线22的活动支线221，便于活动支线221于所述滑动槽中滑动时，实现移相作用。在一个实施例中，所述侧边带212的长度与所述平行带211的长度相同或不同，当所述侧边带212与所述平行带211的长度相同时，所述滑动槽呈U形结构。

所述两个固定传输线21各形成一个滑动槽，该两个滑动槽相互平行且并排设置，两个滑动槽各自的侧边带212均设置于靠近另一滑动槽的一侧，也即是说，侧边带212设置于其所在的固定传输线的靠近另一固定传输线的一侧，以使得设置于滑动槽内的活动支线221不会从滑动槽的靠近另一固定传输线的一侧掉落，且不会移动至另一滑动槽中。

参见图6，为在实际测试中使用了本发明的移相装置与普通的移相装置获取的损耗对比曲线图，其中图中上方三条带有三角形符号曲线为本发明的移相装置的损耗曲线，图中下方三条带有圆形符号的曲线为使用普通移相装置的损耗曲线。由图7可知，当使用本发明的移相装置时，损耗降低了0.1dB，有效的降低损耗，提升了移相装置的移相性能。

参见图7，为在实际测试中使用本发明的移相装置进行测试，移相装置的活动传输线未偏移、向上方偏移了0.1mm及向下方偏移了0.1mm的相位曲线图，其中图中最上方的曲线为活动传输线向上方偏移了0.1mm的相位曲线，图的中间的曲线为活动传输线未偏移时的相位曲线，图中下方的曲线为活动传输线向下偏移了0.1mm的相位曲线。由图7可知，当使用本发明的移相装置时，移相装置的活动传输线向上或向下偏移0.1mm时，移相装置的相位波动都在3°以内。而普通的移相装置的活动传输线向上或向下偏移0.1mm时，其相位波动一般都在10°以上，由此，可知本发明的移相装置具有良好的相位一致性，具有较佳的移相性能。

在一个实施例中，所述侧边带212设置于固定传输线21的两个平行带211的延伸方向的相同一端，所述侧边带212沿所述介质板30的厚度方向延伸设置，以连接两个平行带211，以形成滑动槽，以容置活动传输线22的活动支线221。两个固定传输线21的各自的侧边带212均设置于相同的一端，以便于活动传输线22的两个活动支线221可设置于分别设置于两个固定传输线21各自形成的滑动槽中。

在一个实施例中，所述固定传输线呈长条片状，也即是说，固定传输线不形成滑动槽状，而仅为设置于接地层上方的片状结构。

在本发明的典型实施例中，结合图4，所述活动传输线22包括一对活动支线221与连接该两个活动支线221的连接线222。该一对活动支线221相互平行并排设置，该两个活动支线221分别各与一个固定传输线21相平行耦合设置。所述活动传输线22呈U形状。

具体言之，每个活动支线221分别各设置于一个由固定传输线21所形成的滑动槽内。活动支线221与固定传输线21的第一平行带2111和第二平行带2112相互平行，以使得活动支线221可分别与第一平行带2111与第二平行相互耦合，使得活动支线221可进行双侧耦合，提高耦合效率。

活动传输线22的两个活动支线221分别设置于两个滑动槽内，沿所述滑动槽的延伸路径移动所述活动传输线22，使得活动传输线22的两个活动传输线22同时改变与其所在的滑动槽内的位置，以实施移相。

所述移相器20还设有用于支撑所述活动传输线22的活动介质板24，所述活动传输线22设置于所述活动介质板24的与接地层31相互平行的正反两面的其中一面。滑动所述活动介质板24，以带动设置于活动介质板24之上的活动传输线22移动，实施移相。所述活动介质板24的形状与所述滑动槽的形状相适应，以便于活动介质板24的用于设置于活动传输线22的活动臂241可在所述滑动槽中滑动。

在一个实施例中，所述活动介质板24的正反两侧各设有一个活动传输线22，该每个活动传输线22分别与固定传输线21的两个平行带211相耦合。具体言之，通过在活动介质板24的正反两面上分别设置一个活动传输线22，该两个活动传输线22的各个活动支线221分别与对应的固定传输线21的第一平行带2111和第二平行带2112相耦合，以提高耦合电流的量，提高移相器20的移相性能。

在一个实施例中，所述介质板30的反面可用于设置所述移相装置10的部分线路或所述移相装置10所在的功分网络的部分线路或所述移相装置10所在的天线的部分线路。

本发明还提供了一种天线，该天线包括多个辐射单元所组成的辐射阵列与为所述辐射单元并联馈电的功分网络。所述功分网络包括上文所述移相装置，该移相装置用于控制所述辐射阵列的一个极化的信号的相位，该极化信号馈入移相装置后，移相装置将该极化信号分为两路不同相位的输出信号，该两路不同相位的输出信号被分别输出至相应的辐射单元，辐射单元接收到对应相位的输出信号后，对外发射相应相位的辐射信号。

本发明还提供了一种基站，该基站包括上文所述的天线。

综上所述，本发明的移相装置通过将移相器的固定传输线悬空设置，固定传输线不与介质板相接触，使得固定传输线上下两侧均为对移相性能影响较小的空气介质，以提高移相器的相位一致性，降低了损耗，增强了移相装置的移相性能。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (13)

1.一种移相装置，其特征在于：包括移相器与介质板，该介质板的正面设有接地层，所述移相器包括两个固定传输线及耦合导通所述两个固定传输线的活动传输线，所述固定传输线被悬空支撑于所述接地层上方，且每个固定传输线的信号连接端口均延伸并形成于所述介质板的反面；

每个固定传输线两端折弯形成插接脚，所述插接脚分别穿过所述接地层和介质板上的开孔而延伸至所述介质板的反面，其中之一形成所述的信号连接端口。

2.如权利要求1所述的移相装置，其特征在于，每个固定传输线包括两个平行带及沿纵长方向连接两个平行带的侧边带，以形成滑动槽，所述滑动槽用于容置所述活动传输线。

3.如权利要求2所述的移相装置，其特征在于，所述侧边带设置于其固定传输线靠近另一固定传输线的一侧。

4.如权利要求1所述的移相装置，其特征在于，每个固定传输线包括两个平行带及于平行带任意一端连接两个平行带的侧边带，以形成滑动槽，所述滑动槽用于容置所述活动传输线。

5.如权利要求1所述的移相装置，其特征在于，所述两个固定传输线相平行并排设置。

6.如权利要求1所述的移相装置，其特征在于，所述活动传输线包括一对相连接的活动支线，两个活动支线分别与所述两个固定传输线耦合连接。

7.如权利要求6所述的移相装置，其特征在于，所述移相器还设有活动介质板，所述活动传输线设置于所述活动介质板的其中一侧，或者，活动介质板的两侧分别设有一个活动传输线。

8.如权利要求1至7任意一项所述的移相装置，其特征在于，所述插接脚为柱状结构或片状结构，以将所述固定传输线支撑于所述接地层上方。

9.如权利要求1至7任意一项所述的移相装置，其特征在于，所述固定传输线与所述接地层之间设有若干用于支撑该固定传输线的介质支撑件。

10.如权利要求1至7任意一项所述的移相装置，其特征在于，所述移相装置还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩用于罩设所述移相器且与所述接地层相导通。

11.如权利要求10所述的移相装置，其特征在于，所述屏蔽罩设有用于支撑所述固定传输线的支撑带，所述支撑带固定于所述屏蔽罩两侧边，且用于承托所述固定传输线。

12.一种天线，包括用于为同一阵列的多个辐射单元并联馈电的功分网络，其特征在于：所述功分网络包括至少一个如权利要求1至11任意一项所述的移相装置，所述移相装置用于控制该阵列的一个极化的信号的移相，其移相后输出的两路不同相位的信号被分别传输至相应的辐射单元。

13.一种基站，其特征在于，其包括如权利要求12所述的天线。

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