CN115995662B - 一种移相器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移相器，包括印刷电路板。印刷电路板上设置有：多个输出端口，用于与辐射单元相连接；以及一个或多个传输导体，每个传输导体包括圆弧部，圆弧部的两端分别与多个输出端口中的相应输出端口电连接，其中，圆弧部包括沿着圆弧部的周向周期性排列的多个折弯，相邻的折弯之间形成有T型开槽。本发明能够提高传输导体单位长度移相量，从而在同等相位变化要求下使器件实现小型化设计。

Description

一种移相器

技术领域

本发明的实施例总体上涉及移动通信领域，并且更具体地，涉及一种移相器。

背景技术

移相器作为基站天线的关键部件，能够改变天线内各天线单元之间的相对相位，以使得天线能够覆盖期望的范围。传统的具有圆弧型传输导体的移相器在印刷电路板上印刷有多条采用圆弧结构的微带线作为传输导体，但是普通的圆弧微带线的单位长度移相量小，在一定尺寸空间下可支持的天线扫描角度较小。此外，由于各条圆弧微带线的半径之间需满足一定比例以实现倍数移相，因而导致在设计移相器时可能要求器件具有较大尺寸、结构布局困难，进而使得成本增加。

综上，上述传统的具有圆弧型微带线的移相器面临单位长度移相量小、器件尺寸大、结构布局困难、成本高等问题。

发明内容

本发明提供了一种移相器，能够有效提高传输导体单位长度移相量，从而在同等相位变化要求下使器件实现小型化设计。

根据本发明的第一方面，提供了一种移相器，包括印刷电路板。该印刷电路板上设置有：多个输出端口，用于与辐射单元相连接；以及一个或多个传输导体，每个传输导体包括圆弧部，圆弧部的两端分别与多个输出端口中的相应输出端口电连接，其中，圆弧部包括沿着圆弧部的周向周期性排列的多个折弯，相邻的折弯之间形成有T型开槽。

在一些实施例中，圆弧部被配置为在靠近外周边的一侧形成有周期性排列的第一组T型开槽，在靠近内周边的另一侧形成有周期性排列的第二组T型开槽，第一组T型开槽和第二组T型开槽的朝向不同。在一些实施例中，T型开槽包括横槽和竖槽，横槽的长度为竖槽的宽度的1.2至3倍。

在一些实施例中，移相器还包括与输入端口相连接并且被配置为将所输入的电流信号耦合到传输导体上的耦合器件。该耦合器件包括：耦合环，设置在圆弧部的圆心处；以及滑片。滑片的第一端由耦合环固定在印刷电路板上，使得滑片的第二端绕着耦合环滑动，以将所输入的电流信号耦合到传输导体上。

在一些实施例中，耦合环为圆环状或椭圆环状。

在一些实施例中，滑片的第一端与印刷电路板的重叠区域的面积大于阈值面积。在一些实施例中，滑片的第一端与印刷电路板的重叠区域的面积至少为最低工作频段耦合面积的120%。

在一些实施例中，印刷电路板包括第一通孔。移相器还包括被设置为穿过第一通孔以连接至移相器的金属支撑件的金属接地构件。

在一些实施例中，印刷电路板还包括与输出端口相邻地设置的金属过孔。

在一些实施例中，移相器还包括开路线。该开路线与输入端口相连接，以用于滤除移相器工作频段之外的干扰频段。

在一些实施例中，耦合器件还与输出端口中的相应输出端口相连接。移相器还包括短路线，该短路线与连接到耦合器件的输出端口相连接，以用于保护电路完整性。

在一些实施例中，传输导体包括：第一传输导体、第二传输导体和第三传输导体，第一传输导体、第二传输导体和第三传输导体的圆弧部同心地设置在印刷电路板上且彼此间隔预定距离，并且第一传输导体的圆弧部的半径大于第二传输导体的圆弧部的半径，第二传输导体的圆弧部的半径大于第三传输导体的圆弧部的半径。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明。

图1示出了根据本发明的实施例的移相器的结构示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的T型开槽的结构示意图。

图3示出了根据本发明的实施例的T型开槽中电流路径的示意图。

图4示出了根据本发明的实施例的接地方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

如前文所描述，传统的具有圆弧型微带线的移相器面临单位长度移相量小、器件尺寸大、结构布局困难、成本高等问题。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本发明的示例实施例提出了一种移相器，通过在印刷电路板上设置有包括圆弧部的一个或多个传输导体，通过使传输导体的圆弧部包括沿着圆弧部的周向周期性排列的多个折弯且相邻的折弯之间形成有T型开槽，本公开可以通过在传输导体中引入的T型开槽增强传输导体局部的慢波效果，从而在相同尺寸下实现显著的移相量的提升，相当于提高传输导体单位长度移相量或者在同等相位变化要求下实现器件的小型化设计。因此本发明能够通过T型开槽来提高传输导体单位长度移相量，从而在同等相位变化要求下使器件实现小型化设计。

图1示出了根据本发明的实施例的移相器100的结构示意图。如图1所示，移相器100包括印刷电路板110和设置在印刷电路板110上的传输导体120a、120b和120c。

关于印刷电路板110，其可以是适用于移相器的任何印刷电路板。

关于传输导体120a、120b和120c，每个传输导体包括圆弧部，圆弧部的两端分别与多个输出端口130中的相应输出端口电连接。进一步地，每个传输导体的圆弧部包括沿着圆弧部的周向周期性排列的多个折弯，相邻的折弯之间形成有T型开槽。下文将结合图2和图3详细描述T型开槽，这里先不赘述。

返回图1，传输导体120a、120b和120c同心地设置在印刷电路板110上且彼此间隔预定距离，其中，传输导体120a的圆弧部的半径大于传输导体120b的圆弧部的半径，并且传输导体120b的圆弧部的半径大于传输导体120c的圆弧部的半径。应理解，虽然这里示出了三个传输导体120a、120b和120c，传输导体的数量根据设计要求可以少于或多于三个，例如，两个或四个或五个，这里不作限制。

关于输出端口130，其可以是用于与辐射单元相连接。例如，输出端口130可以与天线相连接，以输出经移相的信号。

根据本发明的实施例，移相器100还可以包括耦合器件140，以将所输入的电流信号耦合到传输导体120a、120b和120c上。如图1所示，耦合器件140可以与输入端口135相连接，以将经由输入端口135输入的电流信号耦合到传输导体120a、120b和120c上。耦合器件140还可以与输出端口130相连接，应注意，与耦合器件140相连接的输出端口130输出的信号的相位在移相器100的移相过程中保持不变。

关于耦合器件140，其可以包括耦合环142和滑片144。

关于耦合环142，其可是设置在传输导体120a、120b和120c的圆弧部的圆心处。根据本发明的实施例，耦合环142可以为圆环状或椭圆环状，以改善互调指标。

关于滑片144，其第一端可以由耦合环142固定在印刷电路板110上，使得滑片144的第二端绕着耦合环142滑动，从而实现将所输入的电流信号耦合到传输导体120a、120b和120c上。根据本发明的实施例，滑片144的第一端与印刷电路板110的重叠区域的面积大于阈值面积，例如，至少为最低工作频段F0耦合面积的120%，以避免由于理论最低工作频段存在额外插损（即不良传输现象）而直接影响天线的低端互调，从而通过使重叠耦合面积至少为理想耦合面积的120%来有效改善天线的互调表现。

关于重叠区域的面积C，可以通过如下公式（1）计算得到：

（1）

在如上公式（1）中，ε表示相对介电常数；ε0表示真空中介电常数；S表示耦合面积；d表示板间距离。

根据本发明的实施例，印刷电路板110还可以包括第一通孔150，以使得金属接地构件可以穿过该第一通孔150以连接至移相器110的金属支撑件上，下文将结合图4详细描述，这里先不赘述。在一些示例中，金属接地构件还可以用于固定移相器100。

根据本发明的实施例，印刷电路板110还可以包括金属过孔160。如图1所示，金属过孔160可以例如与输出端口130相邻地设置，和/或与输入端口135相邻地设置。

关于金属过孔160，其可以实现同轴线到印刷电路板110的微带结构的传输转换，拉远接地。如图1所示，印刷电路板110的左右两侧对称地设置有多对金属过孔160，以实现有效传输及良好匹配。此外，金属过孔160设置在远离焊接区域165，使得在实现良好连接的前提下，避免在焊接区域165焊接外导体以与移相器100电连接时焊锡钻入金属过孔160造成堆锡现象，便于生产制造。同时，由于金属过孔160位于输出端口130的邻侧，可以简化将外导体电连接到移相器100的印刷电路板110的焊接方式，以省去额外的电缆夹或转接金属件。

根据本发明的实施例，印刷电路板110上还可以设置有开路线170，以用于滤除移相器110工作频段之外的干扰频段。如图1所示，开路线170可以与输入端口135相连接，

关于开路线170，其长度可以对应于所要滤波频段的波长的特定倍数，以对指定频段起到抑制滤波效果。例如，开路线170的长度可以为移相器100工作频段之外的第二频段波长的0.25至0.75倍，以滤除该第二波段对移相器110工作频段的干扰。

根据本发明的实施例，印刷电路板110上还可以设置有短路线180。如图1所示，印刷电路板110上设置有与连接到耦合器件140的输出端口130相连接的短路线180，以用于防雷击，同时保护电路结构的完整性。

关于短路线180，其长度可以对应于移相器100工作频段的波长的特定倍数，例如，短路线180的长度可以为移相器100工作频段的波长的0.4至0.7倍，以保护电路完整性。在又一些实施例中，短路线180的一端可以与金属过孔160相连接，以减少额外工艺孔设计，附加地实现移相器100内导体接地的效果。

图2示出根据本发明的实施例的T型开槽的结构示意图。

如图2所示，传输导体120a、120b和120c的圆弧部被配置为在靠近外周边的一侧形成有周期性排列的第一组T型开槽，在靠近内周边的一侧形成有周期性排列的第二组T型开槽，其中，第一组T型开槽和第二组T型开槽的朝向不同。

关于T型开槽，其可以包括横槽L1和竖槽L2。根据本发明的实施例，可通过改善T型开槽的横槽L1和竖槽L2的长度比来改善移相器的射频性能。例如，T型开槽的横槽L1的长度可以为竖槽L2的宽度的1.2至3倍，竖槽L2的长度可以为传输导体120a（或120b或120c）的宽度的0.25至0.8倍。

根据本发明的实施例，通过在移相器的传输导体中引入上述T型开槽，可以增强传输导体局部的慢波效果，从而在相同尺寸下实现至少10%的移相量的提升，相当于提高传输导体单位长度移相量或者在同等相位变化要求下实现器件的小型化设计。

同时，与一般的竖条型开槽相比，T型开槽可以使得在传输导体的局部实现多阶阻抗的匹配，提高传输导体的匹配效果。具体地，如图3所示，T型开槽使得传输导体中传输的电流在经过T型槽口时流过额外的路径，并且在增加电路路径的同时引入了更多的阻抗，使得阻抗组合具有更高的灵活度以保证传输导体阻抗的稳定性，

此外，通过在传输导体中引入上下周期性T型开槽，使传输导体表面电流产生部分反向，因此对应区域半开放场能够实现辐射抵消，从而在一定程度上改善能量外溢的现象。

图4示出了根据本发明的实施例的接地方式的结构示意图。

如图4所示，金属接地构件（例如，金属螺丝）310穿过印刷电路板110的第一通孔150以连接至移相器的金属支撑件320上。

关于第一通孔150，其例如是金属化过孔。根据本发明的实施例，第一通孔150将印刷电路板110背向的外导体（即地）引到正面内导体层，再通过金属螺丝310压紧穿过第一通孔150连接至金属支撑件320，从而实现简洁的外导体接地效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

以上仅为本发明的可选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种移相器，其特征在于，包括：

印刷电路板，所述印刷电路板上设置有：

多个输出端口，用于与辐射单元相连接；以及

一个或多个传输导体，每个传输导体包括圆弧部，所述圆弧部的两端分别与所述多个输出端口中的相应输出端口电连接，其中，所述圆弧部包括沿着圆弧部的周向周期性排列的多个折弯，相邻的折弯之间形成有T型开槽，

其中所述T型开槽包括横槽和竖槽，所述横槽的长度为所述竖槽的宽度的1.2至3倍。

2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述圆弧部被配置为在靠近外周边的一侧形成有周期性排列的第一组T型开槽，在靠近内周边的另一侧形成有周期性排列的第二组T型开槽，所述第一组T型开槽和所述第二组T型开槽的朝向不同。

3.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，还包括：

耦合器件，与输入端口相连接，所述耦合器件被配置为将所输入的电流信号耦合到所述传输导体上，所述耦合器件包括：

耦合环，所述耦合环设置在所述圆弧部的圆心处；以及

滑片，所述滑片的第一端由所述耦合环固定在所述印刷电路板上，使得所述滑片的第二端绕着所述耦合环滑动，以将所输入的电流信号耦合到所述传输导体上。

4.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，所述耦合环为圆环状或椭圆环状。

5.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，所述滑片的第一端与所述印刷电路板的重叠区域的面积大于阈值面积。

6.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，所述滑片的第一端与所述印刷电路板的重叠区域的面积至少为最低工作频段耦合面积的120%。

7.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述印刷电路板包括第一通孔，所述移相器还包括：

金属接地构件，被设置为穿过所述第一通孔以连接至所述移相器的金属支撑件。

8.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述印刷电路板还包括金属过孔，所述金属过孔与所述输出端口相邻地设置。

9.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，还包括：

开路线，与所述输入端口相连接，以用于滤除所述移相器工作频段之外的干扰频段。

10.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，所述耦合器件还与所述输出端口中的相应输出端口相连接，所述移相器还包括：

短路线，与连接到所述耦合器件的输出端口相连接，以用于保护电路完整性。

11.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述传输导体包括：第一传输导体、第二传输导体和第三传输导体，所述第一传输导体、第二传输导体和第三传输导体的圆弧部同心地设置在所述印刷电路板上且彼此间隔预定距离，并且所述第一传输导体的圆弧部的半径大于所述第二传输导体的圆弧部的半径，所述第二传输导体的圆弧部的半径大于所述第三传输导体的圆弧部的半径。

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