CN204834802U - 一种小型化介质移相器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小型化介质移相器，包括盒体、盖板、传输线、介质块和滑动机构；所述盒体为一端开口的中空矩形块；在盒体的开口处配有盖板；在盖板的外侧设有滑动机构和滑动孔；在盒体的腔体内设有传输线和介质块，其中，传输线与盒体内壁绝缘连接，介质块穿过盖板上的滑动孔后与外侧的滑动机构连接；在与传输线相邻的介质块的侧面开有侧面凹槽；传输线的中部穿过介质块的侧面凹槽；传输线与介质块不接触；有益的技术效果：本实用新型的最大的优点是体积小，特别适用于空间有限的基站电调天线中，除此之外，移相器结构简单，易于加工制造，且兼有相位连续变化、交调特性良好、移相量大的特点。

Description

一种小型化介质移相器

技术领域

本实用新型涉及移动通信基站天线及射频领域，尤其涉及一种应用于电调基站天线的小型化介质移相器。

背景技术

目前电调基站天线已被广泛应用于中国的城市和农村，而基站天线的电调主要是依赖移相器改变天线阵中每个天线单元的馈电相位，从而实现天线主波束的下倾，即电调下倾。

目前移相器主要通过两种方式改变其相位，一种是通过改变信号传输的物理长度，物理长度可变的传输线部分一般印制在pcb板上，多采用耦合方式与主馈线连接，如专利03815422.6，这种方式对印制板的光滑度要求很高，电路板的松弛会使耦合发生变化，从而影响移相器的驻波比和功分比，性能不稳定。

另外一种是改变等效节电常数，这种方式多采用移动馈线附近的介质板，改变介质板覆盖馈线的面积，从而改变等效节电常数，使信号输出不同的相位，如专利201020148882.3，这种移相器的传输线部分采用带状线结构，中心金属馈线部分多为直线式结构，尺寸大，结构复杂，不适合大规模加工，由于高介电常数的介质板成本较高，因此实际中多采用低介电常数的介质板，可以实现的移相量小。

随着中国4G网络的广泛覆盖，现有基站留给4G天线的空间已相当有限，因此移相器的设计需要兼顾基本指标的同时，尽可能地缩小移相器的尺寸。

实用新型内容

本实用新型鉴于上述技术背景实现，旨在提供一种小型化的介质移相器，同时兼有相移量大、移相线性度好、交调性能良好的优点。移相器创新地将传输线设计成弯折线结构，从而实现结构的缩小，同时设计特殊形状的介质块，保证移动过程中，驻波小于<1.25,且相位呈线性变化，相比于传统的移相器，传输线的迂回设计可以使同种材料的介质块移动同等距离覆盖更多的传输线，从而产生更大的相移。

本实用新型的基本方案如下：

一种小型化介质移相器，包括盒体1、盖板、传输线2、介质块3和滑动机构。所述盒体1为一端开口的中空矩形块。在盒体1的开口处配有盖板。在盖板的外侧设有滑动机构和滑动孔。在盒体1的腔体内设有传输线2和介质块3，其中，传输线2与盒体1内壁绝缘连接，介质块3穿过盖板上的滑动孔后与外侧的滑动机构连接。此外：

介质块3为矩形块体。在与传输线2相邻的介质块3的侧面开有侧面凹槽4。传输线2的中部穿过介质块3的侧面凹槽4。传输线2与介质块3不接触。

本小型化移相器可分别/共同覆盖820MHz~960MHz、1710MHz~2170MHz和2300MHz~2655MHz，能够满足2G、3G乃至4G移相器的应用要求，能够用于2G、3G乃至4G电调基站天线中，且在相应的频带内的插损波动均小于0.2dB

本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

在本实用新型中的具体实现方案中，滑动介质块被设计成台阶形式和渐变圆柱开孔结构，这些结构通过调整传输线周围介质块的覆盖面积，即改变等效介电常数，从而减小移相器的驻波和功率起伏。

1.传输线采用蛇形线结构，这种迂回结构不仅可以缩小移相器的体积，而且可以使滑动介质块以较小的位移实现较大的输出相位延迟，移相量大。

2.台阶式介质块形状和渐变圆形贯穿孔的形状设计，保证介质块在移动的过程中，驻波始终小于1.25，且输出相位呈线性变化。

3.采用移动介质的方式改变相位，减少了非线性电连接点，具有良好的交调特性。

4.该结构可以适当缩放尺寸，实现分别覆盖820MHz~960MHz、1710MHz~2170MHz和2300MHz~2655MHz频段，或者组合使用本小型化介质移相器实现覆盖2G~4G整个频段，实现全覆盖。

5.台阶式介质块形状和渐变圆形贯穿孔的形状设计可组合使用，可以灵活应用于不同相位关系的基站电调天线中。

6.结构简单，易于加工制造。

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2中介质块3的俯视图。

图4为图2中介质块3的侧视图。

图5为图2中传输线2的俯视图。

图6为本实用新型第二个实施例的俯视图。

图7为本实用新型第三个实施例的俯视图。

图8为图7中介质块3的俯视图。

图9为图7中介质块3的侧视图。

图10为本实用新型第四个实施例的俯视图。

图11为图10中介质块3的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对实用新型的细节进行更为详细的说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，一种小型化介质移相器，包括盒体1、盖板、传输线2、介质块3和滑动机构。所述盒体1为一端开口的中空矩形块。在盒体1的开口处配有盖板。在盖板的外侧设有滑动机构和滑动孔。在盒体1的腔体内设有传输线2和介质块3，其中，传输线2与盒体1内壁绝缘连接，介质块3穿过盖板上的滑动孔后与外侧的滑动机构连接。此外：

参见图1，介质块3为矩形块体。在与传输线2相邻的介质块3的侧面开有侧面凹槽4。传输线2的中部穿过介质块3的侧面凹槽4。传输线2与介质块3不接触。

本小型化介质移相器的容积在30cm³～120cm³之间。介质块3的体积在4cm³～20cm³之间，高度在4mm~7mm之间。传输线2的总长度在100mm~320mm之间。

本小型化介质移相器可分别覆盖820MHz~960MHz、1710MHz~2170MHz和2300MHz~2655MHz，即可根据2G、3G乃至4G移相器的应用要求，适当缩放本小型化介质移相器，以便更好地用于2G、3G乃至4G电调基站天线中，同时可以组合使用本小型化介质移相器实现覆盖2G~4G整个频段，实现全覆盖，且在相应频带内的插损波动均小于0.2dB。在移动介质块3的过程中，输出相位呈线性变化，驻波比小于<1.25,移相器产生的相位输出在50度~120度之间。

在本实施例中，传输线2设计为蛇形线结构，蛇形弯折处进行倒角设计，减少能量反射，蛇形线折弯的个数并不限于图中所示，介质块3设计成台阶形式，用作阻抗匹配，没有介质覆盖部分的传输线2的特性阻抗为Z0，为50欧姆，介质全覆盖时的传输线特性阻抗为Z2,Z2的大小与介质的节电常数有关，当介质材料确定后，Z2为确定量，通过改变本实用新型的介质块3台阶的长度和宽度，从而改变Z1，实现Z0和Z2的阻抗匹配，保证移相器的驻波起伏较小，相移线性度提高。

参见图5，进一步说，传输线2为蛇形线。蛇形线的弯曲个数在1个以上，记弯曲部分的长度为L1，当L1在24mm~26mm之间时，所述小型化介质移相器工作在2300MHz~2655MHz频段，当L1在27.5~28.5mm之间时，所述小型化介质移相器工作在1710MHz~2170MHz频段，当L1在54.5mm~55.5mm之间时，所述小型化介质移相器工作在820MHz~960MHz频段。

实施例1

参见图2，进一步说，在盒体1内设有一个传输线2和一个介质块3。含有一个侧面凹槽4的介质块3的纵剖面呈U形，如图4所示。

参见图3，在靠近传输线2一侧的介质块3的顶部边缘设有1个以上的第一级开口5。在每个第一级开口5的闭口端一侧的介质块3上设有第二级开口6。即介质块3的顶面边缘呈台阶状的突起，该台阶状的突起朝传输线2的方向延伸。

第一级开口5的宽度大于第二级开口6的宽度。

这种开有第一级开口5和第二级开口6的介质块3，在与传输线2发生相对位移时，其覆盖在传输线2上的介质面积发生变化，从而改变相应覆盖位置的等效节电常数，进而改变特性阻抗，最终实现阻抗匹配，保证介质块3在移动的过程中，驻波比始终小于1.25，插损起伏<0.2dB。

参见图2，进一步说，在靠近传输线2一侧的介质块3的顶部边缘设有5个第一级开口5，从而将介质块3分隔成6个台阶状的突起。

台阶状的突起的前端宽度W1为5mm，台阶状的突起的末端宽度W2为6.4mm，

相邻的两个台阶状的突起的前端间距为20mm，相邻的两个台阶状的突起的末端间距为30mm。

参照图5，进一步说，传输线2为蛇形线，蛇形线的弯曲个数为3，弯曲部分L1的长度为55mm。

上述尺寸结构能使本小型化介质移相器的工作频段覆盖820MHz~960MHz，频带内驻波比始终小于1.25，插损起伏<0.2dB，且在介质块3移动的过程中，相位输出呈线性变化，可输出50度~90度的相位。

实施例2

参见图6，进一步说，在盒体1内设有一个传输线2和一个介质块3。含有一个侧面凹槽4的介质块3的纵剖面呈U形。

在靠近传输线2一侧的介质块3的顶部边缘设有1组以上的贯穿孔组7。

贯穿孔组7内包含2个以上的圆孔。每组贯穿孔组7内的圆孔的半径由内而外的逐级增大。相邻2组贯穿孔组7之间的间距在1mm~3mm之间。

本结构通过改变圆孔的大小，改变覆盖在传输线2上的介质块3面积，从而改变相应位置的等效节电常数，进而改变传输线的特性阻抗，最终实现阻抗匹配，保证介质块3在移动的过程中，驻波比始终小于1.25，插损起伏<0.2dB。

参见图6，进一步说，在靠近传输线2一侧的介质块3的顶部边缘设有6组贯穿孔组7；每个贯穿孔组7内包含3个的圆孔，圆孔的直径依次为4mm、3mm、2.4mm，分别记为圆孔1、圆孔2和圆孔3。

在本实施例中，介质块3开有渐变圆形贯穿孔用作匹配，没有介质覆盖部分的传输线2的特性阻抗为Z0，介质全覆盖时的传输线特性阻抗为Z4,圆孔1处的传输线特性阻抗为Z1，圆形2处的传输线特性阻抗为Z2，圆形3处的传输线特性阻抗为Z3，通过改变3个圆孔的大小和位置，即改变覆盖在传输线2上的介质块3面积，从而改变相应位置的等效节电常数，进而改变传输线的特性阻抗Z1、Z2和Z3,最终实现Z0和Z4的多级匹配，保证介质块3在移动的过程中，驻波比始终小于1.25，插损起伏<0.2dB。

参照图6，进一步说，传输线2为蛇形线，蛇形线的弯曲个数为4，弯曲部分L1的长度为28mm。

这种结构的小型化介质移相器的工作频段覆盖1710MHz~2170MHz，频带内驻波比始终小于1.25，插损起伏<0.2dB，且在介质块3移动的过程中，相位输出呈线性变化，可输出70度~110度的相位。

实施例3

参见图7，进一步说，在盒体1内设有二个传输线2和一个介质块3。含有二个侧面凹槽4的介质块3的纵剖面呈H形，如图9所示。

参见图8，介质块3靠近传输线2的两端的顶部边缘分别设有1个以上的第一级开口5。在每个第一级开口5的闭口端一侧的介质块3上设有第二级开口6。即介质块3的顶面近似呈“卅”形。

移动介质块3相对传输线2的位置，位于上方的传输线2被覆盖的面积变大，等效节电常数变大，位于上方的传输线2的输出端口的相位变化量为-Δ，与此同时，位于下方的传输线2被覆盖的面积变小，位于下方的传输线2的输出端口的相位变化量为+Δ，两个输出端口的相位变化量之比为1：-1。

这种“卅”形结构，不但体积相对传统结构缩小了30%，加工成本降低，且可以使二个传输线2的输出相位差之比为-1:1，适合用于基站电调天线中相位要求为-1:1的相位变化关系中。

实施例4

参见图10，进一步说，在盒体1内设有二个传输线2和一个介质块3。含有二个侧面凹槽4的介质块3的纵剖面呈H形。

参见图11，在质块3靠近其中一条传输线2的顶部边缘，设有1个以上的第一级开口5。在每个第一级开口5的闭口端一侧的介质块3上设有第二级开口6。

在介质块3靠近其中一条传输线2的顶部边缘，设有1组以上的贯穿孔组7。

贯穿孔组7内包含2个以上的圆孔。每组贯穿孔组7内的圆孔的半径由内而外的逐级增大。

本小型化介质移相器中，开有贯穿孔组7一侧的介质块3覆盖在传输线2上的面积整体上大于开有第一级开口5和第二级开口6一侧的介质块3另外一侧覆盖在传输线2上的面积，通过移动介质块3相对传输线2的位置，位于上方的传输线2被覆盖的面积变大，等效节电常数变大，位于上方的传输线2的输出端口的相位变化量为-Δ，与此同时，位于下方的传输线2被覆盖的面积变小，位于下方的传输线2的输出端口的相位变化量为+1.5*Δ，两个输出端口的相位变化量之比为1：-1.5，相比于其他相位输出为1：-1.5的移相器，体积缩小了20%。

参见图11，设有5个第一级开口5，将设有第一级开口5的介质块3的边缘分隔呈6个台阶状的突起。

台阶状的突起的前端宽度为2.8mm，台阶状的突起的末端宽度为4.5mm，

相邻的两个台阶状的突起的前端间距为13mm，相邻的两个台阶状的突起的末端间距为22mm；设有6组贯穿孔组7，每个贯穿孔组7内包含3个圆孔，圆孔的直径依次为4mm、3mm、2.4mm。

参照图10，进一步说，传输线2为蛇形线，蛇形线的弯曲个数为3，弯曲部分L1的长度为25mm。

这种含有两种介质块结构的小型化介质移相器，频带覆盖2300MHz~2655MHz波段，频带内驻波比始终小于1.25，插损起伏<0.2dB，且在介质块3移动的过程中，两组移相器的相位输出呈线性变化，其中一组可输出50度~90度的相位，另外一组可实现-75度~-135度的相位，即两组移相器的输出相位之比1：-1.5。

本实用新型结构简单，易于加工，相位线性度好，三阶互调低，采用低介电常数介质板的情况下，相移量大，成本低，小型化的结构特别适用于空间有限的电调基站天线中。

以上所述为本实用新型的优选实施例而已，并不限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有多种变化形式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种小型化介质移相器，包括盒体（1）、盖板、传输线（2）、介质块（3）和滑动机构；所述盒体（1）为一端开口的中空矩形块；在盒体（1）的开口处配有盖板；在盖板的外侧设有滑动机构和滑动孔；在盒体（1）的腔体内设有传输线（2）和介质块（3），其中，传输线（2）与盒体（1）内壁绝缘连接，介质块（3）穿过盖板上的滑动孔后与外侧的滑动机构连接；其特征在于：介质块（3）为矩形块体；在与传输线（2）相邻的介质块（3）的侧面开有侧面凹槽（4）；传输线（2）的中部穿过介质块（3）的侧面凹槽（4）；传输线（2）与介质块（3）不接触；传输线（2）为蛇形线。

2.根据权利要求1所述的一种小型化介质移相器；其特征在于：在盒体（1）内设有一个传输线（2）和一个介质块（3）；含有一个侧面凹槽（4）的介质块（3）的纵剖面呈U形；在靠近传输线（2）一侧的介质块（3）的顶部边缘设有1个以上的第一级开口（5）；在每个第一级开口（5）的闭口端一侧的介质块（3）上设有第二级开口（6）；即介质块（3）的顶面边缘呈台阶状的突起，该台阶状的突起朝传输线（2）的方向延伸；第一级开口（5）的宽度大于第二级开口（6）的宽度。

3.根据权利要求2所述的一种小型化介质移相器；其特征在于：在靠近传输线（2）一侧的介质块（3）的顶部边缘设有5个第一级开口（5），从而将介质块（3）分隔成6个台阶状的突起；台阶状的突起的前端宽度为5mm，台阶状的突起的末端宽度为6.4mm，相邻的两个台阶状的突起的前端间距为20mm，相邻的两个台阶状的突起的末端间距为30mm。

4.根据权利要求1所述的一种小型化介质移相器；其特征在于：在盒体（1）内设有二个传输线（2）和一个介质块（3）；含有二个侧面凹槽（4）的介质块（3）的纵剖面呈H形；

介质块（3）靠近传输线（2）的两端的顶部边缘分别设有1个以上的第一级开口（5）；在每个第一级开口（5）的闭口端一侧的介质块（3）上设有第二级开口（6）；即介质块（3）的顶面近似呈“卅”形。

5.根据权利要求1所述的一种小型化介质移相器；其特征在于：在盒体（1）内设有二个传输线（2）和一个介质块（3）；含有二个侧面凹槽（4）的介质块（3）的纵剖面呈H形；

在介质块（3）靠近其中一条传输线（2）的顶部边缘，设有1个以上的第一级开口（5）；在每个第一级开口（5）的闭口端一侧的介质块（3）上设有第二级开口（6）；

在介质块（3）靠近其中一条传输线（2）的顶部边缘，设有1组以上的贯穿孔组（7）；

贯穿孔组（7）内包含2个以上的圆孔；每组贯穿孔组（7）内的圆孔的半径由内而外的逐级增大。