CN204706643U - 双极化电调天线背靠背功分移相器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双极化电调天线背靠背功分移相器，包括第一微带线、第二微带线、馈电线、第一耦合臂及第二耦合臂，第一微带线包括第一介质基板、置于第一介质基板顶层的第一金属线与置于第一介质基板的底层的第一接地板，第二微带线包括第二介质基板、置于第二介质基板顶层的第二金属线与置于第二介质基板的底层的第二接地板；第一接地板与第二接地板非电连接地相贴，第二耦合臂沿第二金属线相对运动，第二耦合臂沿第二金属线相对运动；馈电线分别与第二耦合臂及第二耦合臂连接。本实用新型还公开了与移相器配合使用的移相器夹紧件，本实用新型采用微带线工程，采用移相器背靠背的结构，增加移相量，减小移相器面积，质量轻，结构简单。

Description

双极化电调天线背靠背功分移相器

技术领域

    本实用新型涉及天线馈电技术领域，具体为双极化电调天线背靠背功分移相器。

背景技术

移动通信系统中为了实现网络覆盖、话务量、干扰的优化，需要其使用的基站天线合理地调整垂直方向图的波束指向，使其指向角有水平面方向上做适当向下倾斜（简称波束下倾），而且这种下倾的角度需要随着应用环境的变化进行变化。具有这种功能的天线称为波束电下倾基站天线，简称电调天线。电调天线的工作原理就是通过电子方式改变共线阵天线的各个辐射单元的相位，从而实现合成方向图最大辐射点的变化，实现自动调整天线波束倾角的作用。保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。

移相器是一个可连续改变相位的装置，从而使各辐射单元得到不同的相位Φ，从而实现波束下倾。移相器移相量的大小，主要是由移相器移相过程中，传输线长度变化的长短决定。要实现大移相量移相器，必须要加长传输线变化的长度。但是加长传输线长度变化范围又会给我们带来一系列技术难题，主要是移相器的幅度、驻波比、插入损耗等电气性能的稳定性问题。

现有移相器技术缺点是移相量不足、尺寸过大。移相量不足直接影响天线方向图的下倾角度，限制基站天线的选址。尺寸过大会缩小电调天线馈电系统的布线空间，加大布线时的复杂度，对天线电气性能产生很大的影响，还会影响天线美观，而且给后续的天线检修工作带来难度。

美国专利申请号：US007907096B2，发明名称：Phase Shifter And Antenna Including Phase Shifter 公开了一种移相器，该移相器滑片在滑动过程中，F1端口和F2端口之间，F4和F5端口之间的相对相位是等长变化的，使电调天线产生相同的下倾角需要滑动较长的距离，不能满足电调天线大下倾角的要求；该移相器是对称圆弧设计，增加了移相器面积，达不到结构简单，面积小，成本低的要求。

专利申请号201019050036.X公开了一种波浪式移相器，该移相器采用带状线结构，首先带状线相对微带线在工程上实现起来较困难，同时不利于后期调试与维护；其次，该移相器各端口阻抗变换的节数不一样，当滑片滑动时，各端口功率分配波动较大；另外，该移相器全金属打造，结构复杂，重量重。

    发明内容

针对上述问题，本实用新型提出的双极化背靠背功分移相器可实现大移相量，尺寸小。

本实用新型通过下述技术方案来实现：

双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：包括第一微带线、第二微带线、馈电线、第一耦合臂及第二耦合臂；

第一微带线包括第一金属线、第一介质基板与第一接地板，第一金属线置于第一介质基板的顶层，第一接地板置于第一介质基板的底层；

第二微带线包括第二金属线、第二介质基板与第二接地板，第二金属线置于第二介质基板的顶层，第二接地板置于第二介质基板的底层；

第一接地板与第二接地板非电连接地相贴，第一耦合臂沿第一金属线相对运动，第二耦合臂沿第二金属线相对运动；

馈电线分别与第一耦合臂及第二耦合臂连接。

所述第一金属线及所述第二金属线呈同心圆弧形，且半径相等，所述第一耦合臂和所述第二耦合臂两端固定，一端固定在第一金属线及第二金属线的圆心上，另一端为自由端，第一耦合臂包括弧长小于第一金属线且与第一金属线重合的第一耦合微带线，第二耦合臂包括弧长小于第二金属线且与第二金属线重合的第二耦合微带线；所述第一介质基板与所述第二介质基板上分别设有位于第一金属线及第二金属线圆心上的基板圆心孔；第一耦合臂和第二耦合臂上分别设有耦合圆心孔，其分别位于第一耦合微带线和第二耦合微带线的圆心上。

在所述第一介质基板的顶层上设置1个与所述第一金属线为同心圆弧的第一同心圆弧金属线，在所述第二介质基板的顶层上设置1个与所述第二金属线为同心圆弧的第二同心圆弧金属线；所述第一耦合臂上设置有与第一同心圆弧金属线重合的第一同心圆弧耦合微带线，所述第二耦合臂上设置有与第二同心圆弧金属线重合的第二同心圆弧耦合微带线。

述移相器采用印刷电路板PCB板材制作，其介电常数为2.55。

所述第一介质基板和第二介质基板上分别设置有固定通孔。

所述双极化电调天线背靠背功分移相器的外部设有一种移相器夹紧件，其由两个倒置相对形成空腔的弹性L部件构成，空腔内顺序放置双极化电调天线背靠背功分移相器的所述第一耦合臂、所述第一微带线、所述第二微带线及所述第二耦合臂，并对其进行夹紧；L部件包括竖板和折板，折板上具有通孔，竖板与折板连接的固定端为竖板的固定端，相对竖板固定端的竖板另一端具有凸边，凸边上设有弯曲部，其弯曲方向与竖板具有折板一面的相对面方向一致，两个L部件的凸边互相伸入对方的通孔，通孔的边缘对弯曲部进行限位夹紧；所述两个L部件，其中一个L部件的竖板上设有一个与折板平行同向用于穿过所述基板圆心孔和所述耦合圆心孔的柱体。

所述第一耦合臂及所述第二耦合臂在自由端一侧上分别具有伸出部，伸出部贯穿所述通孔并伸出所述移相器夹紧件外。

所述L部件上设有用于连接外部调节功分比例的调节螺杆的连接件，所述第一耦合臂及所述第二耦合臂的所述自由端上分别具有凸缘，所述通孔其尺寸刚好容纳凸缘。

本实用新型的优点：

本实用新型采用微带线工程，采用移相器背靠背的结构，增加移相量，减小移相器面积，质量轻，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型第一微带线及第二微带线的结构示意图；

图2为本实用新型背第一移相器的的顶层和底层线路示意图；

图3为本实用新型背第二移相器的的顶层和底层线路示意图；

图4为本实用新型第一耦合臂顶层线路示意图；

图5为本实用新型双极化电调天线背靠背功分移相器配合使用的一种移相器夹紧件示意图；

图6为本实用新型正面、反面及侧面的总装图。

具体实施方式

实施例1：

如图1，本实用新型公开了一种双极化电调天线背靠背功分移相器，包括第一移相器和第二移相器，第一移相器包括第一微带线、第一馈电线105及第一耦合臂11；第二移相器包括第二微带线、第二馈电线205及第二耦合臂22。

第一微带线包括第一金属线101、第一介质基板102与第一接地板103，第一金属线101置于第一介质基板102的顶层，第一接地板103置于第一介质基板的底层；第二微带线包括第二金属线201、第二介质基板202与第二接地板203，第二金属线201置于第二介质基板202的顶层，第二接地板203置于第二介质基板202的底层；第一接地板与第二接地板非电连接地相贴，第一耦合臂沿11第一金属线101相对运动，第二耦合臂22沿第二金属线201相对运动；第一馈电线105和第二馈电线205分别置于第一介质基板102与第二介质基板202的顶层，且分别与第一耦合臂11及第二耦合臂22耦合连接。

如图2至图3，图2（a）为第一移相器的的顶层线路示意图，图2（b）为第一移相器的底层线路示意图，图3（a）为第二移相器的的底层线路示意图，图3（b）为第二移相器的顶层线路示意图。第一金属线101及第二金属线201呈同心圆弧形，且半径相等。移相器的微带线采用圆弧形设计，实现微调功率分配，避免了输出功率分配波动太大。在第一介质基板102的顶层上还设置1个与第一金属线101为同心圆弧的第一同心圆弧金属线104，在第二介质基板202的顶层上还设置1个与第二金属线201为同心圆弧的第二同心圆弧金属线204，第一介质基板102与第二介质基板202上分别设有位于第一金属线101及第二金属线202圆心上的第一基板圆心孔106和第二基板圆心孔206。

如图1，第一耦合臂11包括第一耦合介质基板112和置于第一耦合介质基板112顶层的第一耦合微带线111，第二耦合臂22包括第二耦合介质基板222和置于第二耦合介质基板222顶层的第二耦合微带线221，第一耦合介质基板112的顶层和第二耦合介质基板222的顶层分别敷液态光致阻焊剂（俗称绿油），即第一耦合介质基板112和第二耦合介质基板222分别单面敷铜且分别敷绿油。如图4，第一耦合臂及第二耦合臂的顶层线路和结构一样，第一耦合微带线111为弧长小于第一金属线101且与第一金属线101重合，第二耦合微带线221为弧长小于第二金属线201且与第二金属线201重合；第一耦合臂11和第二耦合臂22上分别设有第一耦合圆心孔116和第二耦合圆心孔226，其分别位于第一耦合微带线111和第二耦合微带线221的圆心上。

在第一耦合介质基板112顶层上，还设置1个与第一同心圆弧金属线104重合的第一同心圆弧耦合微带线114，在第二耦合介质基板222顶层上，还设置1个与第二同心圆弧金属线204重合的第二同心圆弧耦合微带线224。

第一耦合微带线111和第一同心圆弧耦合微带线114通过第一连接耦合微带线115连接，第二耦合微带线221和第二同心圆弧耦合微带线224通过第二连接耦合微带线225连接。

第一金属线101和第一同心圆弧金属线104的两端，即四个输出端连接辐射单元，第二金属线201和第二同心圆弧金属线104的两端，即四个输出端连接辐射单元， 共八个输出端连接辐射单元。

如图1至图4，第一移相器和第二移相器的线路布局和能量传输路径一样。第一移相器采用一分四路的方案实现，能量从第一馈电线105输入，能量耦合至第一连接耦合微带线115，并分别传输给第一同心圆弧耦合微带线114和第一耦合微带线111，第一同心圆弧耦合微带线114将能量耦合至第一同心圆弧金属线104，并由其两端的输出端1041、1042输出给辐射单元1、2，第一耦合微带线111将能量耦合至第一金属线101，并由其两端的输出端1011、1012输出给辐射单元3、4。

当电调天线主波束下倾时，辐射单元1的相位差为-3φ，辐射单元2的相位差为-φ，辐射单元4的相位差为3φ，辐射单元3的相位差为φ。本移相器的第一金属线411与第一金属线412的半径之比为3:1，在第一耦合臂11旋转相同的角度下改变的相位第一金属线101是第一同心圆弧金属线104的三倍，从而满足电调天线下倾时的相位差，行程功分移相网络，使该移相器具有功率分配和移相的作用。第二移相器和第一移相器的线路分布和功率分配原理一样，此处不做赘述。本实用新型采用微带线工程，移相器的厚度只有0.8mm，从而使移相器的结构简单，安装方便，成本低。多节阻抗匹配在保证各功分枝节功率分配相差不大的情况下保证其阻抗带宽，一方面背靠背安装结构的实现大大降低了移相器的成本，另一方面移相范围大，可实现主波束大下倾角。

本实施例中，第一移相器和第二移相器采用印刷电路板PCB板制作，其介电常数为2.55。

第一介质基板102和第二介质基板202上分别设置有固定通孔，第一介质基板102的固定通孔1081、1082、1083、1084与第二介质基板202的固定通孔2081、2082、2083、2084依次对应，作用是把移相器固定在基站天线体中。

在结构安装方面，第一接地板上具有接地端107，其通过过孔与第一介质基板102顶层的第一接地端覆铜区1071连接。如图3，第二接地板203上具有第二接地端覆铜区207、第二馈电线205输入端覆铜区20511、第二金属线201的输出端覆铜区20111、20122和第二同心圆弧金属线204的输出端覆铜区20411、20422；第二馈电线205的输入端覆铜区20511通过过孔连接第二馈电线205的输入端2051，第二金属线201的输出端覆铜区20111、20122通过过孔对应连接第二金属线201的输出端2011、2012，第二同心圆弧金属线204的输出端覆铜区20411、20422通过过孔对应连接第二同心圆弧金属线204的输出端2041、2042。如图2，第一介质基板102上具有缺口109，第二接地板203的接地端覆铜区207、第二馈电线205输入端覆铜区20512、第二金属线201的输出端覆铜区20111、20112和第二同心圆弧金属线204的输出端覆铜区20411、20422，分别与第一介质基板102上的缺口109对应，使得第二移相器的输入输出端和第一移相器的输入输出端在同侧通过同轴线连接辐射单元和大地。

本实用新型双极化电调天线背靠背功分移相器的外部设有一种移相器夹紧件3，如图5（c），其由两个倒置相对形成空腔的弹性L部件31构成，空腔内顺序放置本实用新型双极化电调天线背靠背功分移相器的第一耦合臂11、第一微带线、第二微带线及第二耦合臂22，并对其进行夹紧；图5（a）为L部件，L部件包括竖板311和折板312，折板312上具有通孔313，竖板311与折板312连接的固定端为竖板的固定端，相对竖板固定端的竖板另一端具有凸边314，凸边314上设有弯曲部315，其弯曲方向与竖板311具有折板312一面的相对面方向一致，两个L部件的凸边314互相伸入对方的通孔313，通孔313的边缘对弯曲部315进行限位夹紧。

如图5（b）或图5（d），都为移相器夹紧件3的左视图，所述两个L部件31，其中一个L部件31的竖板311上设有一个与折板312平行同向用于穿过基板圆心孔和耦合圆心孔的柱体316，即柱体316依次穿过第一耦合圆心孔116、第一基板圆心孔106、第二基板圆心孔206及第二耦合圆心孔226。

图6(a)为本实用新型的正面总装图，图6(a)为本实用新型的反面总装图，图6(a)为本实用新型的立体总装图。如图6或图4（a）第一耦合臂11及第二耦合臂22两端固定，一端固定在柱体316上（即柱体316穿过第一耦合圆心孔116和第二耦合圆心孔226），另一端为自由端，在自由端一侧上第一耦合臂11及第二耦合臂22上分别具有伸出部117、227，其用于连接外部调节功分比例的调节螺杆，伸出部117、227贯穿通孔313，并伸出移相器夹紧件3外，使得第一耦合臂11及第二耦合臂22固定在移相器夹紧件3上，调节功分比例的调节螺杆联动伸出部117、227使得固定在移相器夹紧件3上的第一耦合臂11及第二耦合臂22以圆柱316为圆心进行旋转，旋转过程中第一耦合臂11及第二耦合臂22依然压紧在第一微带线和第二微带线上，第一耦合臂11及第二耦合臂22在第一微带线和第二微带线上旋转不同的位置代表调节成不同的功分比例。

本实用新型是一种可实现宽频带、成本低、大下倾角的电调天线，结构简单，使用方便，适用于目前的各类移动通信基站。例如，适用于806-960MHz频率波段（相对带宽为22%）或1710-2170MHz（相对带宽为24%）或2300-2700MHz（相对带宽为16%）频段，可接4、5、8、10个单元阵列，下倾角范围可达0°~24°，上旁瓣抑制可达≤-16dB。

实施例2：

在实施例1的基础上，第一耦合臂11、第二耦合臂22和移相器夹紧件3做了如下改进：

如图4（b）和如图5（d），第一耦合臂11及第二耦合臂22两端固定，一端固定在柱体316上，另一端为自由端，在自由端一侧，第一耦合臂11及第二耦合臂上分别具有凸缘118，通孔313其尺寸刚好容纳凸缘118，使得第一耦合臂11及第二耦合臂22固定在移相器夹紧件3上，第一耦合臂11及第二耦合臂22在旋转的过程中依然压紧在第一微带线和第二微带线上。并且凸缘118比伸出部117尺寸小，不易损坏。相应地，在第一耦合臂11及所述第二耦合臂22的任一端，L部件31上设有用于连接外部调节功分比例的调节螺杆的连接件317。调节功分比例的调节螺杆联动连接件317使得固定在移相器夹紧件3上的第一耦合臂11及第二耦合臂22以圆柱316为圆心进行旋转，旋转过程中第一耦合臂11及第二耦合臂22依然压紧在第一微带线和第二微带线上，第一耦合臂11及第二耦合臂22在第一微带线和第二微带线上旋转不同的位置代表调节成不同的功分比例。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，本领域的普通技术人员根据本发明做出的进二步拓展均落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：包括第一微带线、第二微带线、馈电线、第一耦合臂及第二耦合臂；

第一微带线包括第一金属线、第一介质基板与第一接地板，第一金属线置于第一介质基板的顶层，第一接地板置于第一介质基板的底层；

第二微带线包括第二金属线、第二介质基板与第二接地板，第二金属线置于第二介质基板的顶层，第二接地板置于第二介质基板的底层；

第一接地板与第二接地板非电连接地相贴，第一耦合臂沿第一金属线相对运动，第二耦合臂沿第二金属线相对运动；

馈电线分别与第一耦合臂及第二耦合臂连接。

2.根据权利要求1所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：所述第一金属线及所述第二金属线呈同心圆弧形，且半径相等，所述第一耦合臂和所述第二耦合臂两端固定，一端固定在第一金属线及第二金属线的圆心上，另一端为自由端，第一耦合臂包括弧长小于第一金属线且与第一金属线重合的第一耦合微带线，第二耦合臂包括弧长小于第二金属线且与第二金属线重合的第二耦合微带线；所述第一介质基板与所述第二介质基板上分别设有位于第一金属线及第二金属线圆心上的基板圆心孔；第一耦合臂和第二耦合臂上分别设有耦合圆心孔，其分别位于第一耦合微带线和第二耦合微带线的圆心上。

3.根据权利要求2所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：在所述第一介质基板的顶层上设置1个与所述第一金属线为同心圆弧的第一同心圆弧金属线，在所述第二介质基板的顶层上设置1个与所述第二金属线为同心圆弧的第二同心圆弧金属线；所述第一耦合臂上设置有与第一同心圆弧金属线重合的第一同心圆弧耦合微带线，所述第二耦合臂上设置有与第二同心圆弧金属线重合的第二同心圆弧耦合微带线。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：所述移相器采用印刷电路板PCB板材制作，其介电常数为2.55。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：所述第一介质基板和第二介质基板上分别设置有固定通孔。

6.根据权利要求2或3所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：

所述双极化电调天线背靠背功分移相器的外部设有一种移相器夹紧件，其由两个倒置相对形成空腔的弹性L部件构成，空腔内顺序放置双极化电调天线背靠背功分移相器的所述第一耦合臂、所述第一微带线、所述第二微带线及所述第二耦合臂，并对其进行夹紧；L部件包括竖板和折板，折板上具有通孔，竖板与折板连接的固定端为竖板的固定端，相对竖板固定端的竖板另一端具有凸边，凸边上设有弯曲部，其弯曲方向与竖板具有折板一面的相对面方向一致，两个L部件的凸边互相伸入对方的通孔，通孔的边缘对弯曲部进行限位夹紧；所述两个L部件，其中一个L部件的竖板上设有一个与折板平行同向用于穿过所述基板圆心孔和所述耦合圆心孔的柱体。

7.根据权利要求6所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：所述第一耦合臂及所述第二耦合臂在自由端一侧上分别具有伸出部，伸出部贯穿所述通孔并伸出所述移相器夹紧件外。

8.根据权利要求6所述的双极化电调天线背靠背功分移相器，其特征在于：所述L部件上设有用于连接外部调节功分比例的调节螺杆的连接件，所述第一耦合臂及所述第二耦合臂的所述自由端上分别具有凸缘，所述通孔其尺寸刚好容纳凸缘。