CN203910942U - 一种腔体式移相器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种腔体式移相器，包括一体成型的腔体、设于腔体内的馈电网络、设于馈电网络和腔体之间的介质元件及至少一个传输线转换装置；所述至少一个传输线转换装置与所述腔体焊接固连，用于腔体与传输线缆的外导体连接，并供传输线缆的内导体穿越至所述腔体的空腔内与所述馈电网络连接。通过所述介质元件受力沿腔体的纵长方向做直线运动，从而实现移相的目的。本实用新型通过将移相器分成一体成型的腔体和传输线转换装置两部分设计，从而降低了设计、加工的难度要求，并且由于本实用新型的移相器不需要通过螺钉等固定件连接，避免了由于螺钉失效所致的可靠性问题及互调问题的隐患。

Description

一种腔体式移相器
【技术领域】
本实用新型涉及移动通信天线领域，特别涉及一种移相器。
【背景技术】
在移动通信网络覆盖中，电调基站天线是覆盖网络的关键设备之一，而移相器又是电调基站天线的最核心部件，移相器性能的优劣直接决定了电调天线性能，进而影响到网络覆盖质量，故移相器在移动基站天线领域的重要性是不言而喻的。现有技术中，主要采用两种技术来实现，一是通过改变移相器内信号通过路径的电长度来实现；另一种是通过移动移相器内的介质，改变信号在移相器中的传播速率，由此可使流经移相器输出的信号形成连续的线性相位差，从而实现移相的目的。
在现有的移相器中，主要存在如下问题：
1、移相器腔体和传输线转换装置设计复杂，难以通过简单的压铸或拉挤工艺成型。
2、为了避免移相器电路出现谐振，移相器腔体采用较多螺钉紧固，容易导致生产效率的降低，同时，螺钉失效时容易引起无源互调产物。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种腔体式移相器，以克服现有技术的不足，从电气性能、物理特征、生产组装工艺等诸多方面对现有技术进行优化。
为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种腔体式移相器，包括腔体、馈电网络、介质元件及至少一个传输线转换装置；所述腔体具有多个封装壁和由多个封装壁限定的空腔，并且所述腔体沿纵长方向的两端至少一端不设有封装壁以预留开口端；所述馈电网络设于所述空腔内；所述介质元件设于所述封装壁和所述馈电网络之间，可受力沿腔体的纵长方向做直线运动；所述腔体沿纵长方向的其中一个端部或者所述腔体侧壁封装壁上靠近腔体端部的位置处设有安装部，用于安装所述传输线转换装置；所述至少一个传输线转换装置与所述封装壁连接，用于与传输线缆的外导体连接，并供传输线缆的内导体穿越至所述腔体的空腔内与所述馈电网络连接。
所述传输线转换装置包括至少一个用于与传输线缆外导体连接的传输线连接端和多个与所述传输线连接端连接的固定柱，所述安装部开设有用于将所述固定柱卡于其内的卡口。
所述传输线转换装置中的所述至少一个传输线连接端与所述多个固定柱一体成型。
所述传输线转换装置通过其固定柱被焊接在所述卡口中的方式固定在所述安装部处。其中，焊接方式为自动化焊接或半自动化焊接，以保证焊接的质量及一致性。
所述馈电网络为由金属导体根据移相电路的原理组成的电路，所述金属导体通过绝缘固定件固定于所述腔体内。
所述馈电网络为基于PCB板印刷而成的具有移相功能的电路，所述腔体一对相对沿纵长方向的封装壁内壁上设有卡槽，用于将所述PCB板卡于其内。
所述腔体式移相器还包括设于所述腔体的开口端并与所述介质元件连接的介质驱动元件，用于驱动所述介质元件沿腔体的纵长方向做直线运动。
与现有技术相比，本实用新型具备如下优点：
1、本实用新型的腔体式移相器中，所述腔体和所述传输线转换装置分体设计成型后，通过自动化焊接或半自动化焊接的方式焊接组装，并且腔体通过拉挤或压铸等方式成型，因而本实用新型的腔体式移相器具有设计和加工简单的特点，大大降低了移相器的加工难度，利于批量生产。
2、本实用新型的腔体式移相器具有体积小、重量轻、成本低廉的特点。
3、本实用新型的腔体式移相器无需任何金属螺钉紧固，传输线转换装置与腔体通过焊接固定，可以避免由于螺钉失效可靠性问题，也可避免引入的互调产物。此外，传输线转换装置通过自动化或半自动化焊接的方式与腔体焊接在一起，有助于保证焊接的质量和一致性。
【附图说明】
图1为本实用新型的一个实施例的腔体式移相器的立体图；
图2为图1所示的腔体式移相器的A—A向示意图；
图3为图1所示的腔体式移相器的传输线转换装置的结构示意图；
图4为本实用新型的另一个实施例的腔体式移相器的立体图；
图5为图4所示的腔体式移相器的A—A向示意图；
图6为图4所示的腔体式移相器的传输线转换装置的结构示意图；
图7本实用新型的又另一个实施例的腔体式移相器的立体图；
图8为图7所示的腔体式移相器的A—A向示意图；
图9为图7所示的腔体式移相器的传输线转换装置的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和示例性实施例对本实用新型作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。
本实用新型所称的腔体式移相器，包括一体成型的腔体、馈电网络、多个传输线转换装置及介质元件，所述馈电网络置于所述腔体内，所述多个传输线转换装置均与所述腔体连接，所述介质元件设于所述腔体与所述馈电网络之间。为了更好地说明本实用新型的结构及原理，本实用新型还揭示了与所述腔体式移相器相组装的传输线缆。
所述腔体为由拉挤成型工艺或压铸成型工艺一体成型的腔体，其包括多个封装壁和由所述多个封装壁限定的、用于容置所述馈电网络及其他相关组件的空腔，并且所述腔体沿纵长方向的两端至少一端不设有封装壁以预留开口端。
本领域技术人员可以根据操作需要，将所述多个封装壁设为环绕腔体的纵长方向设置的四个封装壁，或者将所述多个封装壁设为包括围绕腔体的纵长方向设置的四个封装壁在内的五个封装壁，即腔体纵长方向的两个端面至少有一个端面未设封装壁以预留所述开口端，以便安装馈电网络、介质元件及对所述介质元件进行操作。
所述馈电网络可以为基于PCB之类的基板印制的具有移相电路功能的电路。所述腔体的一对相对的封装壁内壁上各设有卡槽，用于将所述馈电网络的基板卡于其内。所述馈电网络也可以为由金属导体根据移相电路功能组成的电路，所述金属导体由绝缘固定件固定于所述腔体的空腔内。
所述馈电网络具有输入端口和输出端口，简称“馈电端口”，所述多个馈电端口分别对应连接一条传输线缆的内导体。本实用新型中，为了方便馈电端口与传输线缆的内导体的连接，封装壁上与所述输入输出端口相对应的位置处开设有操作孔。所述操作孔的数目可以与馈电端口相等，也可以略少于所述馈电端口的数目，可由本领域技术人员根据需要灵活设置。
所述传输线转换装置均与所述封装壁连接，用于焊接传输线缆的外导体，并可供传输线缆的内导体穿越到腔体内与馈电网络的馈电端口连接。每个所述传输线转换装置均包括至少一个传输线连接端和若干个与所述传输线连接端连接的固定柱，所述传输线连接端用于实现传输线缆的外导体与封装壁连接、传输线缆的内导体穿过传输线连接端与馈电网络连接，传输线转换装置的所述固定柱用于将所述传输线转换装置固定于所述腔体上。由于每个馈电端口与一条传输线缆的内导体连接，因而所述传输线连接端的数目应当与该腔体式移相器的馈电端口的数目一致。
为了适应所述传输线转换装置安装到所述腔体上，所述腔体设有至少一个安装部，并且所述安装部设有用于将所述传输线转换装置的固定柱卡于其内的卡口，所述传输线转换装置通过其固定柱被焊接在所述卡口中的方式固定于于所述安装部处。所述至少一个安装部设于所述腔体端部和/或所述至少一个安装部设于腔体侧壁的封装壁上靠近腔体的端部的位置处。所谓腔体端部，指的是腔体沿纵长方向的两个端面中的至少一个端面，其与所述腔体侧壁是一对相对的概念。
所述安装部可由本领域技术人员根据布线的需要灵活设置。例如，当所述安装部设有一个时，所述安装部可设于腔体端部上，其也可以设于腔体侧壁的封装壁上靠近腔体端部的位置处。当所述安装部设有多个时，所述多个安装部可以分设于多个封装壁上，其也可以分设于同一个侧壁封装壁上靠近腔体两端的位置处。
所述介质元件为长条状，设于所述馈电网络与所述封装壁之间。所述介质元件通过受力沿腔体的纵长方向做直线运动，从而改变移相器中的信号传播速率，进而改变该信号的相位，形成相位差，达到移相的目的。
实施例一
如图1至图3所示，本实用新型的腔体式移相器1，包括腔体11、馈电网络12、介质元件14及一个传输线转换装置13。所述馈电网络12设于所述腔体11内，所述介质元件14设于所述馈电网络12与所述腔体11之间，所述传输线转换装置13设于所述腔体11的一端。
所述腔体11为腔体，采用拉挤或压铸工艺一体成型，其包括环绕腔体纵长方向的四个封装壁110和由所述四个封装壁110限定的空腔(未标号，下同)。该腔体11的两端不设封装壁110，其中一端为了方便传输电缆15的内导体152与馈电网络12进行电连接；另外一端用于安装所述介质元件14并方便操纵所述介质元件14沿腔体11的纵长方向做直线运动。
所述馈电网络12为由金属导体根据移相电路原理组成的电路，被绝缘固定件(未图示)固定于所述腔体11中。所述馈电网络12具有输入端口和输出端口各一个，馈电网络的所述输入端口和所述输出端口统称馈电端口，用于与外部元件连接，实现信号的转换传输。在其他实施例中，所述馈电网络12也可以是基于PCB板之类的基板(未图示)印刷而成的具有移相功能的电路，通过在所述腔体11内一对相对的封装壁上设有将所述基板(未图示)卡于其内的卡槽(未图示)固定于所述空腔内。
如前所述，为了实现本实用新型的馈电网络12与外部元件的连接，本实施方式的腔体式移相器1还包括一个传输线转换装置13。所述传输线转换装置13包括一对传输线连接端130和与该对传输线连接端130一体成型的三个固定柱131。所述传输线连接端130用于焊接传输线缆15的外导体151，并供传输线缆15的内导体152穿越至所述空腔内与馈电网络12连接。所述三个固定柱131用于将该传输线转换装置13安装到所述腔体11上。
基于本实用新型的传输线转换装置13的设置，适于采用同轴电缆15作为传输线缆15与腔体11和馈电网络12连接实现信号的转换传输。具体而言，传输线连接端口处，馈入信号的同轴电缆15的外导体151刚好与本实用新型的腔体式移相器1的传输线转换装置13的传输线连接端130相抵触焊接，而同轴电缆15的内导体152则与所述移相器1的馈电网络12的馈电端口相连接，同轴电缆15的外导体151与其内导体152之间的绝缘介质刚好将馈电网络12与腔体11的封装壁110相互绝缘。
为了适应传输线转换装置13在腔体11上的安装，所述腔体11上的一个端部设有一个用于安装传输线转换装置13的安装部(未标号)。所述安装部上(未标号)与固定柱131相应的位置处设有用于将传输线转换装置13的所述固定柱131卡于其内的卡口111。装配时，将传输线转换装置13的所述固定柱131卡合在腔体11的卡口111上，再通过焊接固定。进一步地，焊接方式优选采用自动化或半自动化焊接，以保证焊接的质量和一致性。
如前可知，所述介质元件14设于所述封装壁110与所述馈电网络12之间，并且所述介质元件14由腔体11内传输线转换装置13所在的一端向另一端延伸并延伸至所述腔体11外。为了得到较高的等效介电常数，所述介质元件14包括分别设于所述馈电网络12上方和下方的上层介质元件142和下层介质元件141，以使空腔内的空隙尽可能多地由所述介质元件14填充。另外，所述介质元件14所选用的材料的介电常数εr＞1.0。其材料可以是一种或多种，除要求有高介电常数外，最好还要求具有低损耗正切角特性。
所述介质元件14通过受力沿腔体11的纵长方向做直线运动，从而改变移相器1的信号传播速率，由此导致该信号的相位的改变，形成相位差，达到移相的目的。
为了方便操纵介质元件14在腔体内做直线运动，所述腔体式移相器1还包括与所述介质元件14连接的介质驱动元件17，该介质驱动元件17设于所述腔体11上与安装部(未标号)相对的一端。为了保持上层介质元件142与下层介质元件141的同步移动，所述介质元件14还包括用于连接所述上层介质元件142和所述下层介质元件141的介质元件连接件143。
本领域的技术人员可以推导并将本实施例的一些结构用于其他实施方式中，例如，介质元件的材料、结构，馈电网络可以由金属导体根据已知电路原理组成的电路或基于PCB板之类的基板印制的已知的实现特定电路功能的电路、馈电网络在腔体内的固定方式等均可适用于本实用新型的各个实施例。因此，请注意，以下的个别实施方式中如果不对某个结构进行说明，并不意味着本实用新型的移相器不具备或不能具备该结构。此外，下述实施例的个别结构也可以适用于本实施例。即本实用新型的腔体式移相器应可以由本领域的技术人员灵活设置。
实施例二
如图4至图6所示，所述腔体式移相器2为合成移相器，为二个移相器上下并排的方式共用一个腔体21组成，可适用于单频双极化的移动通信天线应用领域。
腔体21采用拉挤或压铸方式一体成型，内部形成沿腔体21纵长方向贯通的上下两个空腔(未标号)，所述空腔(未标号)用于安装馈电网络22、介质元件24及其他组件。
腔体21上开设有若干操作孔212，以方便传输电缆25的内导体与馈电网络22的馈电端口电连接。所述操作孔212的数量与馈电网络22的馈电端口数大致一致，即所述操作孔212的数量与馈电端口数相等或所述操作孔212略少于馈电端口数，可由本领域技术人员根据需要灵活设置。
腔体21的一端设有一个安装部(未标号，下同)，所述传输线转换装置23设于所述安装部处。所述传输线转换装置23设有若干固定柱231，所述安装部设有用于将所述固定柱231卡于其内的卡口211，所述固定柱231的数量与卡口211数量一致。装配时，将传输线转换装置23的固定柱231卡合在腔体21上的卡口211上，再通过焊接固定。为了保证焊接的质量和一致性，焊接方式优选采用自动化焊接或者半自动化焊接。
本实用新型的腔体式移相器的每个空腔中均设有馈电网络22，并且所述馈电网络22通过绝缘固定件66固定于腔体21中。
依照本优选实施例对传输线转换装置23的设置，适于采用同轴电缆25与腔体21和馈电网络22连接，以实现信号的转换传输。具体而言，馈入信号的同轴电缆25的外导体刚好与本实用新型腔体式移相器2的传输线转换装置23的连接端口230相抵触连接，而同轴电缆25的内导体则与所述移相器2的馈电网络22的馈电端口相连接，同轴电缆25的外导体与其内导体之间的绝缘介质刚好将馈电网络22与腔体21相绝缘。
本实用新型的腔体式移相器的每个空腔中均在腔体21的封装壁210与所述馈电网络22之间设有介质元件24，并且所述介质元件24包括上层介质元件242和下层介质元件241，以使该移相器2获得较大的等效介电常数。
通过所述介质元件24受力沿腔体21的纵长方向做直线运动，从而改变移相器2的信号传播速率，由此导致该信号的相位的改变，形成相位差，达到移相的目的，而且，此一改变相位过程是线性渐变的。
为了使上层介质元件242和下层介质元件241同步移动，所述介质元件24还包括用于将所述上层介质元件242与下层介质元件241连接在一起的介质元件连接件243。
此外，为了方便对所述介质元件24的操作，本实用新型的腔体式移相器2还包括介质驱动元件27，并且该介质元件27还设有用于与电机等外部设备连接的附件272，使得本实用新型的介质元件24能受电机等外部设备驱动沿腔体21的纵长方向做直线运动。
本领域技术人员可以由本实施例推导知道，本实用新型的移相器可以在其腔体21中形成多个或上下并排，或左右并排的空腔，并且所述空腔中可以装设相同的馈电网络22，使该移相器适用于单频天线；所述空腔中也可以装设不同的馈电网络22，使该移相器2适用于多频天线。
实施例三
如图7至图9所示，本实施方式中，所述馈电网络32大致呈L型，其两端通过绝缘固定件(未图示，下同)固定于所述腔体31内。适应此一变化，所述腔体31的两端各设有一个安装部(未标号，下同)，并且两个安装部分别设有一个传输线转换装置33。其中，一个安装部设于该移相器3的纵长方向的一端，另一个安装部设置于移相器3一个侧面靠近该移相器另一端的位置处，以使介质元件34滑动时能够不受绝缘固定件和同轴电缆35的阻碍。
所述传输线转换装置33上设有一个通孔332，并且该通孔332的孔径稍大于所述腔体31的轴向截面，以方便腔体31插接在所述通孔332中。优选地，所述腔体31插置在所述通孔332后，通过自动化或半自动化焊接的方式将二者固定连接。
所述传输线转换装置33还包括传输线连接端330，同轴电缆35的外导体与传输线转换装置33的传输线连接端330相连接，内导体352则与所述移相器3的馈电网络32的馈电端口320相连接，同轴电缆35的外导体与其内导体352之间的绝缘介质刚好将馈电网络32与移相器3的腔体31相绝缘，从而实现馈电的目的。
所述腔体31的封装壁310上对应于馈电网络32的馈电端口320处开设有操作孔312，以方便同轴电缆35的内导体352与所述移相器3的馈电网络32的馈电端口320电连接。
所述介质元件34设于所述腔体31的封装壁310与所述馈电网络33之间，通过受力沿腔体31的纵长方向做直线运动，从而改变移相器3的信号传播速率，由此导致该信号的相位的改变，形成相位差，达到移相的目的。
为了方便对所述介质元件34的操作，本实用新型的腔体式移相器还包括与所述介质元件34连接的介质驱动元件37，可以通过电机等外部元件来实现所述介质元件34在腔体31内做直线运动的目的。
综上所述，本实用新型的腔体式移相器，通过将移相器分成易于加工的腔体和传输线转换装置两个部件，再通过焊接相连，大大降低了移相器的加工难度。同时，本实用新型的腔体式移相器不需螺钉紧固，可以避免由于螺钉失效所致的可靠性问题及互调问题的隐患，使移相器的电气特性和物理特性均得以大大优化。本实用新型的腔体式移相器作为一基础元件，具有乐观的应用前景。
虽然上面已经示出了本实用新型的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本实用新型的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种腔体式移相器，其特征在于，包括一体成型的腔体、馈电网络、介质元件及至少一个传输线转换装置；
所述腔体具有多个封装壁和由多个封装壁限定的空腔，并且所述腔体沿纵长方向的两端中至少一端不设有封装壁以预留开口端；
所述馈电网络设于所述空腔内；
所述介质元件设于所述封装壁和所述馈电网络之间，可受力沿腔体的纵长方向做直线运动；
所述腔体沿纵长方向的其中一个端部或者所述腔体侧壁封装壁上靠近腔体端部的位置处设有安装部，用于安装所述传输线转换装置；
所述至少一个传输线转换装置与所述封装壁连接，用于与传输线缆的外导体连接，并供传输线缆的内导体穿越至所述腔体的空腔内与所述馈电网络连接。
2.根据权利要求1所述的腔体式移相器，其特征在于，每个所述传输线转换装置均包括至少一个用于与传输线缆外导体连接的传输线连接端和多个与所述传输线连接端连接的固定柱，所述安装部上开设有用于将所述固定柱卡于其内的卡口。
3.根据权利要求2所述的腔体式移相器，其特征在于，所述传输线转换装置中的所述至少一个传输线连接端与所述多个固定柱一体成型。
4.根据权利要求2或3所述的腔体式移相器，其特征在于，所述传输线转换装置通过其固定柱被焊接在所述卡口中的方式安装在所述安装部处。
5.根据权利要求1所述的腔体式移相器，其特征在于，所述馈电网络为由金属导体根据移相电路的原理组成的电路，所述金属导体通过绝缘固定件固定于所述腔体内。
6.根据权利要求1所述的腔体式移相器，其特征在于，所述馈电网络为基于PCB板印刷而成的具有移相功能的电路，所述腔体一对沿纵长方向的相对封装壁内壁上设有卡槽，用于将所述PCB板卡于其内。
7.根据权利要求1所述的腔体式移相器，其特征在于，所述腔体式移相器还包括设于所述腔体的开口端并与所述介质元件连接的介质驱动元件，用于驱动所述介质元件沿腔体的纵长方向做直线运动。
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