CN1547788B - 带有集成的移相器的可调整的天线馈送网络 - Google Patents

带有集成的移相器的可调整的天线馈送网络 Download PDF

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Abstract

一种用来在一公共线(10)与两个或多个端口(20-28)之间馈送信号的装置。该装置包括一耦连带有多个端口的公共线的馈线(1-18)的分支网络。馈线具有宽度变化的变压器部分(11、12、29)，以减小通过网络的信号的反射。一绝缘件(47a、47b)安装在网络附近，并可移动以便同步地调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系。绝缘件还具有多个变压器部分(91、93)，以减小通过网络的信号的反射。网络的至少一个连接点(69)不与绝缘件交迭，或不交迭于介电常数减小的一区域。

Description

带有集成的移相器的可调整的天线馈送网络
发明领域
本发明涉及一种用来在一公共线和两个或多个端口之间馈送信号的装置。本发明还涉及一种绝缘的移相器以及一种制造该绝缘的移相器用的方法。
发明背景
在传统上，调谐的天线元件包括功率分配器、变压器以及级联在天线结构中的移相器。在高性能的天线中，这些部件强力地互相作用，有时使一要求的射束形状不能实现。
过去，人们已提出许多规范的形成射束的网络以来解决射束的问题。
图1是US 5,949,303中描述的移相器部分的平面图。一输入接线端100耦连到一输入馈线101。一馈线102从连接点103中分叉并引入到一第一输出接线端104。一第二输出接线端105通过一曲折形环路106在连接点110处耦连于馈线102。一绝缘板107部分地覆盖馈线102和环路106，并可沿馈线102的长度并在环路106上移动。
如图2所示，板107的前导边缘108形成有一台阶形凹陷109。台阶形凹陷109的尺寸做成使尽可能减小沿馈线传播的无线电波能量的反射。
这种结构具有若干个缺点：
首先，可移动的绝缘体107的凹陷108如一变压器那样操作，沿从输入接线端100到输出接线端方向增加波的阻抗。为了在输入和输出处具有相等的阻抗，US5,949,303中所示的装置要求在连接点110与输出接线端104之间有附加的变压器；
第二，所有离开从输入接线端100第一个出来的101的馈线与绝缘板的边缘交叉两次。因此，根据绝缘板的位置，在两个凹陷处的反射可合计成加倍一个凹陷处的反射；
第三，输出接线端的相对位置将约束强加于配线，对于某些用途这可与形成射束的网络的物理实现不相容；
第四，难于精确地和一致性地制造板107中的凹陷109；以及
第五，这种方法不适用于包含奇数输出端口的线性阵列。
发明的揭示
本发明的一个目的是解决现有技术的这些缺点中的一个或多个缺点，或至少提供一有效的变体。
本发明的第一方面是提供一用来在一公共线与两个或多个端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络，至少一个馈线具有宽度变化的变压器部分，以减小通过网络的信号的反射；以及，一安装在网络附近的绝缘件，它可沿着至少一个馈线的长度移动以便同步地调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，该绝缘件具有一个或多个变压器部分，以减小通过网络的信号的反射。
本发明的第一方面提供一装置，它用来将两种类型的变压器集成为同一装置。其结果，在公共线处的波的阻抗可较好地与端口处的波的阻抗匹配，同时能保持一相对紧凑的设计。
馈线变压器部分通常在馈线的宽度上包括一台阶形的改变。
如图2所示，在绝缘件内的变压器部分可在绝缘件的边缘处设置一凹陷。然而，在下面所述的一优选的实施例中，变压器部分设置成介电常数减小的空间或区域的形式。
本发明的第二方面是提供一用来在一公共线与两个或多个端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一通过一个或多个连接点耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络；一个或多个连接点，包括一主连接点，该主连接点包括公共线；以及，一安装在网络附近的绝缘件，它可沿着至少一个馈线的长度移动以便同步地调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，其中，该主连接点不与绝缘件交迭。
本发明的第二方面提供一个对于图1结构的变化的结构。与图1(其中，绝缘件交迭在连接点103)系统相比，绝缘件不与连接点交迭。这可通过在绝缘件中形成一空间来实现。
本发明的第三方面是提供一用来在一公共线与两个或多个端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一通过一个或多个连接点耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络；以及，一安装在网络附近的绝缘件，它可移动以便同步地调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，其中，绝缘件具有一介电常数相对高的第一区域以及一与至少一个连接点交迭的介电常数相对低的第二区域。
第三方面提供了与第二方面类似的优点。
通常，绝缘件形成有一变压器部分，用来减小通过减小的介电常数的空间或区域的前导或尾部边缘的信号的反射。与图1的结构相比，在变压器部分处的波的阻抗可沿端口的方向减小。
可采用各种变压器部分。例如，如图2所示，可形成减小的介电常数的空间或区域的前导和/或尾部边缘。然而，在一优选的实施例中，绝缘件形成有至少一个邻近第一空间或区域的、边缘的介电常数相对低的第二空间或区域，其中，与第一空间或区域相比，沿绝缘件的运动方向，各第二空间或区域相对短，而其中，选择好各第二空间或区域的位置和大小，以使各第二空间或区域用作一阻抗的变压器。
本发明的第四方面是提供一用来在一公共线与两个或多个端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络；以及，一安装在网络附近的绝缘件，它可移动以便调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，其中，绝缘件形成有一介电常数相对低的第一空间或区域以及至少一个邻近并与第一空间或区域间隔的介电常数相对低的第二空间或区域，其中，与第一空间或区域相比，沿绝缘件的运动方向，各第二空间或区域相对短，而其中，选择好各第二空间或区域的位置和大小，以使各第二空间或区域用作一阻抗的变压器。
本发明的第四方面涉及一变压器的优选形式，它比图2的变压器易于被制造。该变压器还易于根据馈送网络的要求进行调谐(通过选择第二空间或区域的位置和大小)。
下列的评论涉及根据本发明的第一、第二、第三和第四方面的装置。
通常，馈线是带型馈线。
绝缘件可形成为将多个绝缘体连接在一起。然而，绝缘件较佳地形成为一单一件。
通常，绝缘件是细长的(例如，呈矩形条的形式)，并沿着其长度按平行于邻近馈线的方向移动。
通常，装置具有沿一基本上直线布置的三个或多个端口。
各种诸如曲折或短线的延迟结构可形成在馈线内。
本发明的第五方面是提供一种制造绝缘的移相器用的方法，该方法包括从一细长的绝缘件去除材料而在沿其长度的中间位置处形成一空间的步骤。
本发明的第五方面是提供一种制造绝缘件用的较佳的方法，该方法可用于本发明的第二、第三或第四方面的装置，或这样的设计是有效的任何其它装置。
空间可以留作自由的，或可基本上用具有不同的(通常为低的)介电常数的固体材料填充到移去的材料中。这就提供了一更刚性的结构。
空间可以是形成在绝缘件一侧内的敞开空间(例如，呈矩形切除的形式)。或者，空间可以是形成在绝缘件内部的闭合空间(例如，呈矩形孔的形式)。
然后，绝缘件可安装在馈线附近，使其长度与馈线对齐，由此，绝缘件可沿馈线的长度移动，以调整馈线与绝缘件之间重叠的程度。
通常，馈线是耦连到带有两个或多个端口的公共线的馈线的分支网络的部分。通常介电常数相对低的空间或区域与分支网络的连接点交迭。
本发明的第六方面是提供一绝缘的移相器装置，它包括一细长的绝缘件，该绝缘件在沿着细长件的长度的中间位置处形成有一介电常数相对低的空间或区域，其中，该空间或区域形成在绝缘件的一侧。
本发明的第七方面是提供一绝缘的移相器装置，它包括一细长的绝缘件，该绝缘件在沿着细长件的长度的中间位置处形成有一介电常数相对低的空间或区域，其中，空间或区域形成在绝缘件的内部。
该装置可用于网眼状基站平板天线，或类似的天线。
根据以上描述，本发明提供了一种用于在一公共线和两个或两个以上端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一通过一个或多个连接点耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络，所述一个或多个连接点，包括一主连接点，该主连接点包括公共线；以及，一安装在网络附近的绝缘件，所述绝缘件具有一个介电常数相对高的区域和一个或多个变压器部分，以减小通过网络的信号的反射，其中所述绝缘件可沿着至少一个馈线的长度移动以便同步地调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，其中所述绝缘件被形成为具有与所述主连接点交迭的空间，并且其中所述绝缘件被形成为具有一介电常数相对低的第一空间或区域，以及至少一个介电常数相对低的第二空间或区域，所述第二空间或区域邻近于所述第一空间或区域并与所述第一空间或区域的边沿隔开，其中所述第二空间或区域的每一个与所述第一空间或区域相比在所述绝缘件的移动方向上相对较短，并且所述第二空间或区域的每一个的位置和尺寸被选择为使所述第二空间或区域的每一个用作为阻抗变压器。
本发明提供了一种天线，它包括如上所述的装置，以及两个或多个耦连于该装置的天线元件。
本发明还提供了一种用于在一公共线和两个或两个以上端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络；以及，一安装在网络附近的绝缘件，所述绝缘件可移动以便调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，其中所述绝缘件被形成为具有一介电常数相对低的第一空间或区域，以及至少一个介电常数相对低的第二空间或区域，所述第二空间或区域邻近于所述第一空间或区域并与所述第一空间或区域的边沿隔开，其中所述第二空间或区域的每一个与所述第一空间或区域相比在所述绝缘件的移动方向上相对较短，并且所述第二空间或区域的每一个的位置和尺寸被选择为使所述第二空间或区域的每一个用作为阻抗变压器。
本发明提供了一种制造绝缘的移相器的方法，该方法包括从一细长的绝缘件去除材料而在沿其长度的中间位置处形成一空间，从而形成一介电常数相对低的区域的步骤；以及用具有不同于被去除材料的介电常数的固体材料填充该空间的步骤，其中所述介电常数相对低的区域用作为阻抗变压器。
本发明提供了一种由上述方法形成的绝缘移相器。
本发明提供了一种制造绝缘的移相器的方法，该方法包括形成介电常数相对低的第一区域和至少一个介电常数相对低的第二区域的步骤，所述第二区域邻近于所述第一区域并与所述第一区域的边沿隔开，其中所述第一区域通过从细长绝缘件中去除材料在绝缘件的长度方向的中间位置形成一空间而形成；其中所述第二区域的每一个与所述第一区域相比在绝缘件的移动方向上相对较短；并且所述第二区域的每一个被定位及被确定大小使得所述第二区域用作为阻抗变压器。
本发明还提供了一种细长绝缘件，所述绝缘件具有介电常数相对低的第一区域和至少一个介电常数相对低的第二区域，所述第一区域形成在所述绝缘件的长度的中间位置，所述第二区域邻近于所述第一空间或区域并与所述第一空间或区域的边沿隔开，其中所述第二区域的每一个与所述第一区域相比在绝缘件的移动方向上相对较短；并且所述第二区域的每一个被定位及被确定大小使得所述第二区域用作为阻抗变压器。
附图的简要说明
现将参照诸附图来描述本发明的若干个实施例，在诸附图中：
图1是现有技术装置的示意的平面图；
图2是示于图1的现有技术的装置的边缘的侧视图；
图3a至3c是10-端口装置(port device)的三个平面图(宽度缩小为长度缩小的1/3)，该装置用于带有一体的可调谐的多通道移相器的天线射束形成网络(antenna beam-forming network)，其中，可移动的绝缘条位于三个不同的位置；
图4是沿图3a中的线“A-A”截取的截面图；
图5是沿图3b中的线“B-B”截取的截面图；
图6是图3b的装置的右手侧的放大的平面图(宽度缩小为长度缩小的1/3)；
图7是示出沿馈线16的一部分取下的可移动的绝缘条47a和47b的介电常数εr变化的图表；
图8是示出沿馈线17的一部分取下的可移动的绝缘条47a和47b的介电常数εr变化的图表；
图9是另一可移动的绝缘条的一段的示意平面图；
图10a至10c是5-端口装置的三个平面图(宽度缩小为长度缩小的1/2)，该装置用于带有一体的可调谐的多通道移相器的天线射束形成网络，其中，可移动的绝缘条位于三个不同的位置；
图11是沿图10a中的线″C-C″截取的截面图；
图12是沿图10c中的线″D-D″截取的截面图；
图13是可移动绝缘条的示意平面图(宽度缩小为长度缩小的1/2)；
图14是带有形成有短线的带状线的3-端口装置的示意的平面图；
图15是带有形成为曲折线的3-端口装置的示意的平面图；以及
图16是带有不对称的带状线排列的、如图10所示的装置的截面图。
下面所述优选的结构提供一集成有一用于线性天线阵列(linear antennaarray)的射束形成网络的可调谐多通道移相器。为了控制该天线阵列的射束方向和射束形状，我们需要在辐射元件之间提供一定的相位关系。对于其后的控制和改变射束的方向，这些相位关系应以特定的方式变化。射束形成网络还包括线路匹配元件，以最大程度地减小信号反射和使发射场最大化。
一带有一用于相位的阵列天线的一体的移相器的10-端口馈线网络示于图3至6中。导体带(conductor strip)1至18形成一馈线网络(图3中的加点的区域)。这些导体带可通过蚀刻、冲压或激光切割，由导电片材(例如，黄铜或铜)或PCB层叠结构制成。应该指出的是：为了清晰起见，在图3a-3c的视图中，装置的宽度尺寸已缩小了长度缩小的1/3。其结果，馈线的视图在有些地方稍有变形。
如图4和5所示，馈线网络1至18定位在固定的绝缘块43a、43b、46a和46b与可移动的绝缘条47a和47b之间。整个组件封装在一由金属块48a和48b制成的导电盒中。整个组件形成一绝缘的加载的带状线排列。
成对的滑动绝缘条47a和47b容纳在金属块48a与48b之间，在固定的绝缘块43a、43b、46a和46b之间的空间内。为了清晰起见，在图3的三个平面图中，上绝缘条47a的轮廓用粗线勾画。上绝缘条47a在图3a、3b和3c中示于三个不同的位置。下绝缘条47b具有与上绝缘条47a相同的外形。绝缘条的外形通过从绝缘材料的单一片材中切割部分的材料而形成。
图4示出沿图3a中的线″A-A″截取的截面图，其中，绝缘条47a和47b没有切去部分，并全部填充了金属块48a和48b与绝缘块43a、43b、46a和46b之间的空间。图5示出沿图3b中的线″B-B″截取的截面图，其中，绝缘条47a和47b具有切去部分49a和49b，并部分地填充了金属块48a和48b与绝缘块43a、43b、46a和46b之间的空间。绝缘条47a和47b中的所有切去部分具有很好形成的部位和尺寸，它们取决于端口20至28处的要求的相位和功率关系。同时，切去部分用作馈线网络(feedline network)的线路匹配的变压器。
绝缘条47a和47b可沿其长度连续地移动，以提供一要求的相移。绝缘条47a和47b的运动在所有20至28的端口处提供同时的相移调整。选择切去部分的部位和尺寸，以使绝缘条47a和47b在一定限值内的运动以规定的方式改变端口20-28之间的相位关系，而不改变输入端口19处的阻抗匹配。
为了在馈线网络的各连接点提供功率的要求的分配，线路匹配变压器(circuit-matching transformer)集成到馈线网络中。这样的线路匹配元件的实例是靠近主连接点33的部分11和12以及在带形导体2中的部分29。这里，通过变化馈线部分的宽度来实现线路的匹配。选择这些线路匹配部分11和12的长度和宽度，使主连接点33处的信号反射最小。在一优选的结构中，部分11和12具有近似为λ/4的长度(其中，λ是对应于企求的频率带的中心的馈线的波长)。这些类型的线路匹配变压器在下文将称之为固定变压器。
在此装置中的线路匹配元件的另一实例示于图6中。可移动绝缘条上的切去部分52和突出部分51用作用于连接点37yv238之间的馈线段17的阻抗匹配变压器。该变压器匹配于带状线17交叉于突出部分51的左边缘处的带状线17的部分与带状线17交叉于切去部分52的右边缘处的带状线17的部分之间的波阻抗(waveimpedance)。这种类型的线路匹配变压器在下文将称之为移动变压器。连接点38与切去部分52的右边缘之间的馈线长度，以及连接点37与突出部分51的左边缘之间的馈线长度，随绝缘条47a和47b的运动而变化。然而，不管绝缘条47a和47b的位置如何(在它们工作的范围内)，两个长度的和仍保持不变，因此，能保持合适的匹配。
在装置中的所有移动和固定变压器沿着输出方向的馈线网络降低波阻抗。因此，当与不具有移动变压器的类似的装置比较时，在固定变压器中的宽度变化中的台阶较小，而在固定变压器的长度中较短。固定变压器的减小的长度，能使可移动绝缘条沿带有均匀宽度的带状线的长度的运动更大，因此，允许更大的相移。在固定变压器的宽度变化中的较小的台阶导致低的回波损耗(return loss)。
另一变化类型的移动变压器定位在连接点33与37之间(图6)。变压器类似于在连接点37与38之间的移动的变压器，但在此情形中由两个突出部分41、42和两个切去部分44、45形成。
移动变压器用作如图7和8所示的级联的阻抗变压器，图7和8示出沿着邻近切去/突出部分41、42、44、45、51和52的馈线的εr的变化。
图3中的带形导体的图形用作用于连接到端口20至28的天线辐射/接收(未示出)功率分配网络。导体的图形包含多个分配器和线路匹配元件。因此，装置可从公共端口向带有规定相位和幅值分布(magnitude distribution)(传输模式)的端口20至28提供一输入信号。再者，装置可将输入信号从端口20至28组合到公共端口19，在输入信号(接收模式)之间保持一预定的相位和幅值关系。
移动的绝缘条47a和47b的另一布局示于图9中。在图9中，绝缘条47a和47b的切去部分用不同于绝缘条的介电常数的绝缘材料80，例如聚甲基丙烯酸酯来填充。
一带有用于相位的阵列天线的一体的多通道移相器的5-端口馈线网络示于图10至13中。横截面原则上类似于如图4和5所示的10-端口的装置的横截面。然而，与10-端口装置的布置相比，输入端口60定位成与输出端口61至64相符。
导体带(图10中示为加点的区域)形成馈线网络的导体图形。这些导体带可通过蚀刻、冲压或激光切割，由导电片材(例如，黄铜或铜)或PCB层叠结构制成。如图11和12所示，馈线网络定位在固定绝缘块67a和67b与移动绝缘条68a和68b之间。整个组件封装在一由金属块69a和69b制成的导电盒中。整个组件形成一绝缘的加载的带状线排列。
为了清晰起见，在图10的三个平面图中，上绝缘条68a的轮廓用粗线勾画。上绝缘条68a在图10a、10b和10c中示于三个不同的位置。下绝缘条68b具有与上绝缘条68a相同的外形。绝缘条的外形如图13所示通过去除绝缘条材料的部分而形成。
图11示出沿图10a中的线″C-C″截取的截面图，其中，移动绝缘条68a、68b具有切去部分92a和92b，并部分地填充邻近固定绝缘块67a、67b的金属块69a、69b之间的空间。图12示出沿图10c中的线″D-D″截取的截面图，其中，绝缘条68a、68b没有切去部分，并全部填充邻近于固定绝缘块67a、67b的金属块69a、69b之间的空间。绝缘条68a和68b中的所有切去部分具有很好形成的部位和尺寸，它们取决于端口61至64处的要求的相位和功率关系。同时，切去部分用作馈线的匹配的变压器。
绝缘条68a和68b可沿其长度连续地移动，以提供一要求的相移。绝缘条68a和68b的运动在所有61至64的端口处提供同时的相移调整。选择切去部分的部位和尺寸，以使绝缘条68a和68b在一定限值内的运动以规定的方式变化端口61-64之间的相位关系，并在输入端口60处提供合适的匹配。
或者，示于图13中的切去部分90至93可用与绝缘条不同的介电常数的绝缘材料填充。绝缘条68a和68b的其它的布局描述在关于10-端口装置的描述部分中。
为了在带导体的各个连接点处提供要求的功率分配，线路匹配的变压器形成到由图10中的带导体形成的分布的网络中。固定的线路匹配元件的实例是，邻近于连接点69的部分65和66、邻近于连接点70的部分72和73以及邻近连接点71的部分74和75。这里，线路匹配通过变换馈线部分的尺寸来实现。选择这些线路匹配部分65、66和72至75的长度和宽度，以使连接点69至71处的信号反射最小。绝缘条68a内的切去部分90至93仅沿馈线网络的均匀部分移动。
当绝缘条68a移动时，切去部分90和92变化了输出61至64之间的相移。切去部分91和93是可沿从输入60到输出61至64的输出方向减小波阻抗的移动变压器。为了在输入和所有四个输出处具有相等的波阻抗，5-端口装置的变压器必须沿从输入到各输出61至64的路径将波阻抗减小1/4。示于图10中的5-端口装置的固定和移动变压器便于以下列方式的这种降低。部分65和66将波阻抗减小到各部分开始处的值的3/4，部分72和73减小到10/16，切去部分91减小到2/3，切去部分93减小到4/5。
通过改变馈线网络的布局和形成一延迟线(delay line)可增加绝缘条运动的每单位的相移(phase shift per unit of bar-movement)。该延迟线可用短线(如图14所示)形成或以曲折图形排列(如图15所示)。图14和15中所示的结构导致相移和绝缘条的非线性依赖，仍适合于带有变化的翻平的天线(antenna withvariable downtilt)。
因此，所提出的装置对天线阵列的射束形成网络提供电气控制的辐射图形、射束形状和方向。新的结构将可调整的多通道移相器和功率分配线路集成到一单一的带状线包(stripline package)中。
如上所述，对于5-端口和10-端口装置的馈线网络是对称的，并含有两个接地平面69a和69b以及两个移动绝缘条68a和68b。可采用如图16所示的含有一个接地平面和一个移动绝缘条的不同的结构来实现一多通道移相器。这种非对称的结构提供一较简单的设计，但它比对称的结构得出较小的相移和较高的插入损耗(insertion loss)。
操作原理
现将参照天线的传输模式来描述10-端口装置的馈线网络2的操作。然而，应该认识到，天线也可在接收模式中工作，或同时在传输模式和接收模式中工作。相位关系：
一在公共线10(图3)上的输入信号通过阻抗匹配的变压器11和12传播到主连接点33。在主连接点33处信号分裂，通过其后的馈线和一系列分配器传播到九个端口20至28。在使用中，辐射元件(未示出)连接到九个端口20至28。在九个端口20至28处的信号之间的幅值和相位关系确定射束从天线发射的射束形状和方向。射束方向和水平向之间的角度传统上称之为“翻平”角(angle of‘downtilt’)。射束可通过在各对相邻端口之间形成最大相移ΔP来朝向最大“翻平”方向。
现参照图6，馈线5从主连接点33引向中心端口24。从分配器33中分支出来的馈线5由带有一阻抗匹配台阶(impedance matching step)32的带状线的折叠的长度形成。不管绝缘条47a和47b的位置如何，沿连接点33与端口24之间的带形导体的路径(如图3a、b、和c所示)在介电常数上没有变化。因此，主连接点33与端口24之间的馈线的电气长度在绝缘条的所有位置上保持不变。
以下列方式选择该装置的尺寸：使绝缘条47a和47b设置在如图3b所示的最左的位置，端口20至28为同相(即，ΔP为零)。同时将绝缘条47a和47b移动到右边，可变化绝缘条47a与47b之间的馈送网络的某些部分的电气长度。对于图6中的连接点33与37之间的馈线16，将绝缘条47a和47b移动到右边，可降低由突出部40覆盖的馈线16的长度，并同时增加主连接点33和突出部41的左边缘之间的馈线16的开放长度。如图7所示，使突出部的介电常数εr大于切去部分的介电常数，将绝缘条47a和47b移动到右边，因此，降低带有较高εr的馈线16长度和增加带有较低的εr的长度。其结果，这在连接点33和37之间减小相位差ΔP。
对于连接点37与38之间的馈线17，将绝缘条47a和47b移动到右边，可降低由突出部50覆盖的该馈线的长度，并同时增加连接点37与突出部51的左边缘之间的该馈线的长度。
也选择装置的尺寸，这样，不管绝缘条47a和47b的位置如何(在其工作范围内)，在各对相邻的端口之间存在一相移ΔP/2。当诸绝缘条位于中间位置(图3a)时，在左手端口20处相对于端口24的相移是-2*ΔP度，在右手端口28处是+2*ΔP度。当诸绝缘条位于最右的位置(图3c)时，在左手端口20处相对于端口24的相移是-4*ΔP度，在右手端口28处是+4*ΔP度。
相移ΔP的量由用于绝缘条47a和47b的材料的介电常数和切去部分形状所确定。所用绝缘材料的介电常数影响在馈线网络内移动的信号的相位速度。具体来说，介电常数越高，相位速度越小或传输线的电气长度越长。因此，通过变化重叠(从图3的立体图中观察)馈线的带形导体的绝缘条部分的长度，可以控制在端口20至28处的信号之间的相移。利用绝缘材料“苯乙烯”或聚丙烯来制造移动绝缘条47a和47b。可变化馈线网络的布置和绝缘条47a和47b内的切去部分的部位和尺寸，来获得端口20至28之间的不同的相位关系。
现将参照天线的传输模式来描述5-端口装置的馈线网络2的操作。然而，应该认识到，天线也可在接收模式中工作，或同时在传输模式和接收模式中工作。
一在馈线60(图10)上的输入信号通过阻抗匹配变压器65和66传播到连接点69。从连接点69处信号通过连接点70馈送到端口61和62，以及通过连接点71馈送到63和64。在使用中，辐射元件(未示出)连接到四个端口61至64。在四个端口61至64处的信号之间的相位关系确定射束从天线发射的射束形状和方向。
绝缘条68a和68b的位置控制端口61至64之间的相位关系。以下涉及一带有形状如图10和13所示的绝缘条68a和68b的切去部分的装置。选择切去部分的部位和尺寸来获得如下所述的相位关系。
如图10b所示，当绝缘条68a和68b位于中间位置时，端口61至64具有规定的相位关系。例如，绝缘条68a和68b移动到左边，可同时变化绝缘条68a和68b之间馈线网络的某些部分的电气长度。例如，当绝缘条68a和68b从中间位置(图10b)移动到最左边(图10a)时，连接点69与切去部分90的左边缘之间的馈线长度增加，而91的左边缘与连接点70之间的馈线长度同时减小。切去部分92具有比切去部分90小的宽度，以改变输出61与62之间变化的相移，改变量只是输出61与63之间的一半量。当移动绝缘条68a和68b位于最左边位置(图10a)时，在端口62处相对于端口61的相移是-ΔP，在端口63处是-2*ΔP，在端口64处是-3*ΔP。
相移ΔP的量由用于绝缘条68a和68b的材料的介电常数和切去部分形状确定。所用绝缘材料的介电常数影响在馈线网络内移动的信号的相位速度。具体来说，介电常数越高，相位速度越小，或传输线的电气长度越长。因此，通过变化重叠(从图1的立体图中观察)馈线的带形导体的绝缘条部分的长度可以控制在端口20至28处的信号之间的相移。利用绝缘材料“苯乙烯”来制造移动的绝缘条68a和68b。
可通过冲压操作来去除绝缘条内的切去部分，或通过对材料引导一狭窄的高压流体流来去除切去部分。

Claims (29)

1.一种用于在一公共线和两个或两个以上端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一通过一个或多个连接点耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络，所述一个或多个连接点，包括一主连接点，该主连接点包括公共线；以及，一安装在网络附近的绝缘件，所述绝缘件具有一个介电常数相对高的区域和一个或多个变压器部分，以减小通过网络的信号的反射，
其中所述绝缘件可沿着至少一个馈线的长度移动以便同步地调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，
其中所述绝缘件被形成为具有与所述主连接点交迭的空间，并且
其中所述绝缘件被形成为具有一介电常数相对低的第一空间或区域，以及至少一个介电常数相对低的第二空间或区域，所述第二空间或区域邻近于所述第一空间或区域并与所述第一空间或区域的边沿隔开，其中所述第二空间或区域的每一个与所述第一空间或区域相比在所述绝缘件的移动方向上相对较短，并且所述第二空间或区域的每一个的位置和尺寸被选择为使所述第二空间或区域的每一个用作为阻抗变压器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述馈线中的至少一条具有可变宽度的变压器部分，用于减小通过网络的信号的反射。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，馈线变压器部分包含馈线宽度方向上的台阶形变化。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘件被形成为具有邻近于所述主连接点的阻抗变压器。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一区域被形成在所述绝缘件的一侧。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一区域被形成在所述绝缘件的内部。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括位于所述分支网络一侧的第一磨光平面。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置包括位于所述分支网络的相对侧的第二磨光平面。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述馈线是带状馈线。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘件被形成为一单一件。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘件是细长形的，并且能够沿着其平行于相邻馈线的方向上的长度移动。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置具有沿大致的直线排列的三个或三个以上端口。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个馈线形成有一延迟结构，它增加馈线的电气长度。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述延迟结构包括一个或多个曲折。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，曲折具有一曲折段，它小于由分支网络承载的信号的波长。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述延迟结构包括多个短线。
17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分支网络具有两个或两个以上连接点。
18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分支网络具有至少一个宽度变化的变压器部分，用于减小通过网络的信号的反射，其中，变压器部分位于天线端口与所述分支网络的一个连接点之间。
19.一种用于在一公共线和两个或两个以上端口之间馈送信号的装置，该装置包括：一耦连带有多个端口的公共线的馈线的分支网络；以及，一安装在网络附近的绝缘件，所述绝缘件可移动以便调整公共线与一个或多个端口之间的相位关系，其中所述绝缘件被形成为具有一介电常数相对低的第一空间或区域，以及至少一个介电常数相对低的第二空间或区域，所述第二空间或区域邻近于所述第一空间或区域并与所述第一空间或区域的边沿隔开，其中所述第二空间或区域的每一个与所述第一空间或区域相比在所述绝缘件的移动方向上相对较短，并且所述第二空间或区域的每一个的位置和尺寸被选择为使所述第二空间或区域的每一个用作为阻抗变压器。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第一和/或第二空间或区域被形成在所述绝缘件的一侧。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第一和/或第二空间或区域被形成在所述绝缘件的内部。
22.一种制造绝缘的移相器的方法，该方法包括从一细长的绝缘件去除材料而在沿其长度的中间位置处形成一空间，从而形成一介电常数相对低的区域的步骤；以及用具有不同于被去除材料的介电常数的固体材料填充该空间的步骤，
其中所述介电常数相对低的区域用作为阻抗变压器。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，该空间是一敞开的空间。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，该空间是一形成在绝缘件内部的闭合的空间。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括邻近于馈线安装绝缘件的步骤，并使该绝缘件的长度与馈线对齐，由此，绝缘件可沿着馈线的长度移动，以调整馈线与绝缘件之间交迭的角度。
26.一种由权利要求22所述的方法形成的绝缘移相器。
27.一种制造绝缘的移相器的方法，该方法包括形成介电常数相对低的第一区域和至少一个介电常数相对低的第二区域的步骤，所述第二区域邻近于所述第一区域并与所述第一区域的边沿隔开，其中所述第一区域通过从细长绝缘件中去除材料在绝缘件的长度方向的中间位置形成一空间而形成；其中
所述第二区域的每一个与所述第一区域相比在绝缘件的移动方向上相对较短；并且
所述第二区域的每一个被定位及被确定大小使得所述第二区域用作为阻抗变压器。
28.一种细长绝缘件，其特征在于，所述绝缘件具有介电常数相对低的第一区域和至少一个介电常数相对低的第二区域，所述第一区域形成在所述绝缘件的长度的中间位置，所述第二区域邻近于所述第一空间或区域并与所述第一空间或区域的边沿隔开，其中
所述第二区域的每一个与所述第一区域相比在绝缘件的移动方向上相对较短；并且
所述第二区域的每一个被定位及被确定大小使得所述第二区域用作为阻抗变压器。
29.一种天线，它包括一如权利要求1所述的装置，以及两个或多个耦连于该装置的天线元件。
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