CN2838051Y - 连续可调同轴移相器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可通过改变高频信号传输路径而调整信号传输相位的装置，由一对或多对由并行金属导体管材制成的同轴高频传输线以及一对或多对由并行金属导体材料制成的耦合传输线组成，耦合传输线的耦合段插入同轴传输线内导体中并可在其中沿直线平稳滑动，达到调整信号传输相位的作用。产品具有结构简单、性能良好、工作频带宽及适应大批量工业化生产等优点，解决了以往同类产品体积大、调整不便、易受外部环境影响等问题。

Description

连续可调同轴移相器

技术领域

本实用新型属于移动通信设备技术领域，涉及一种用于控制高频信号传输相位的装置，特别是一种可通过改变高频信号传输路径而调整信号传输相位的装置。

背景技术

众所周知，阵列天线的波束方向取决于阵列中不同辐射单元的相位分布，按照一定的规律调整各单元的相位可以实现天线阵的波束扫描。移动通信应用中，要求天线的波束指向能根据覆盖范围进行调整，因此借助移相器可以设计出波束方向按需要角度下倾的基站天线。高频信号传输过程中，其相位呈周期性变化，即每经过一个波长相位改变360°。而传输线中的波长受两个因素的影响：传输线的物理长度和传输线的相对介电常数，因此调整相位可以通过改变这两个参数来实现。在高介电常数的传输线中，信号具有较短的传播波长，移动较短的距离即可满足所需的移相目的，但目前本领域具有稳定高介电常数的移相器产品相应存在有结构和生产工艺复杂、体积大、价格昂贵调整操作不便及易受外部环境影响等缺陷，在相当程度上影响了产品的实施应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构简单、体积小、调整简便、工作频带宽、移相准确的连续可调同轴移相器。

用于实现上述发明目的的技术解决方案是这样的：所提供的连续可调同轴移相器具有一对或多对由并行金属导体管材制成的同轴高频传输线以及一对或多对由并行金属导体材料制成的耦合传输线，高频传输线前端接有用于连接馈电输入导线的金属块，耦合传输线的前部(耦合段)插入高频传输线内并可在高频传输线中滑动，在高频传输线和耦合传输线之间涂敷有绝缘材料层，每对耦合传输线的尾端通过电缆或直接连接。实际使用中，以性能稳定的同轴传输线作为信号传输路径，将耦合传输线插入同轴传输线内导体中以耦合能量，通过二者之间的相对滑动改变信号传输路径长度，达到高频信号传输相位的连续可调。

与现有技术相比，本实用新型的结构简单、性能良好、工作频带宽、调整方便等优点，由于采用了性能稳定的同轴传输线，通过简单折合的方式缩小了移相器的体积，有效地解决了以往同类产品体积大、调整不便、易受外部环境影响等问题，同时也具有结构牢固及适应大批量工业化生产的特点。除以同轴线结构组成高频信号和耦合传输路径外，本实用新型亦可采用带状线或微带线或这几种传输线的结合组成移相器的耦合传输路径。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图，耦合传输路径为同轴线。

图2为本实用新型另一种实施例的结构示意图，耦合传输路径为带状线。

图3为图2的侧视图。

图4本实用新型第三种实施例的结构示意图，耦合传输路径为微带线。

图5为图4的侧视图。

图6为本实用新型的组合应用方式的结构示意图。

图7为本实用新型与功率分配器组合安装结构示意图。

图8为本实用新型在电调天线应用案例的示意图。

具体实施方式

参见附图，本实用新型所述的连续可调同轴移相器由一对或多对由并行金属导体管材制成的同轴高频传输线3以及一对或多对由并行金属导体材料制成的耦合传输线6组成。高频传输线3与天线辐射单元或功率分配网络相连接，耦合传输线6的前部插入高频传输线3内并可在高频传输线3中沿直线平稳滑动，达到调整信号传输相位的作用，每对耦合传输线6的尾端通过电缆9相连接。

在图1所示的实施例中，高频传输线3和耦合传输线6均以同轴线的组成结构形成移相器的高频信号和耦合信号的传输路径。该结构中的高频传输线3由同轴设置的内、外导体管32、31构成，在两导体管32、31之间腔道的前端和后端各装塞有一个用于对内外导体管两端进行支撑的电介质材料环1、5，可保证两导体管之间的同心度；在内导体管32的前端接有用于连接馈电输入导线的金属块2；耦合传输线6由同轴设置的外导体管61和内导体棒62构成，其中外导体管61与高频传输线外导体管31直接接触或通过电容耦合方式相连接，构成信号接地面，内导体棒62的前部插入高频传输线内导体管32中并可在其间滑动。为了降低高频信号在金属之间的相互调制，在高频传输线内导体管32和耦合传输线内导体棒62之间涂敷有绝缘材料层4，使二者间通过电容耦合的方式传输信号。每对耦合传输线的两组外导体管61、内导体棒62和套接在外导体管尾部的金属耦合环8构成移相器的两条耦合传输路径，两条耦合传输路径在内导体棒62的尾端通过电缆9相连接，从而使整个移相器构成信号通道。图1中标号7为在耦合传输线6的耦合表面涂敷的非金属材料绝缘涂层。

本实用新型固定传输路径中同轴线的内外导体均为金属管，耦合传输路径的内导体为金属棒，耦合传输路径的内导体插入固定传输路径的同轴线中耦合高频信号能量。其优点是结构简单、不易变形，且两者间的间隙可以精确控制，因此能保证两条传输路径间最大程度的电耦合；而使用的材料如金属管材和金属棒也非常易于高精度制造。具体实施中，两条传输路径的内导体可通过具有较佳弹性的导电装置连接，以电阻方式耦合能量，但较佳的方式是将两者间通过一层绝缘涂层分隔开来，以电容方式耦合能量，以此减小金属之间非紧密接触而产生的相互调制现象。绝缘涂层一般为PTFE或其它电介质材料，除隔离两个导体外还起到润滑作用，降低两者之间的滑动摩擦。固定传输路径和耦合传输路径的外导体必须为一致的电压基准，当耦合传输路径为同轴线形式时，其外导体和固定传输路径的外导体应保持较佳的同心度，两者通过直接接触或电容耦合方式连接。为了保证固定传输路径中同轴线阻抗的稳定性，在其两端设置有电介质装置，以满足内外导体之间的同心度，而耦合传输路径中传输线也需要精确地控制内外导体的间距。较佳的方式为：支撑装置可由介质环和介质滑块组成。由于同轴线的工作频带很宽，本实用新型的使用频带在400MHz～2.5GHz的范围内可提供较佳的传输和匹配性能，且最大相移量也可通过改变固定传输路径和耦合传输路径间的耦合段长度适当增加。

图2和图3所示为本实用新型的另一个实施例结构图。该移相器的固定传输路径与图1所示的实施例相同，其不同处在于耦合传输路径采用了带状线，即：耦合传输线6与两块按上下平行放置的金属接地板10、11形成带状线从而构成了移相器的耦合传输路径。图中支柱12、13保证了接地板之间的距离，耦合传输线6的连接段9可为直线或曲线形状。

图4和图5所示为本实用新型的又一种实施例的结构图。与图2和图3所示实施例结构不同点在于耦合传输路径采用了微带线，即：耦合传输线6与金属接地板14和介质层15结合形成微带线从而构成了移相器的耦合传输路径。

为满足多组信号的移相要求，本实用新型可通过不同的组合方式完成移相量的叠加和同步改变。由于信号在同轴线间传输不会泄漏，因此可通过紧凑安装最大限度地缩小体积。将多个移相器单元并联，由一组装置调整可满足各路信号相位的同步变化；将多组移相器单元串联安装，可得到不同倍率的相移量。也可以反向使用，即调整时使一路信号相位逐渐增加而另一路信号相位逐渐减小。

图6为本实用新型的组合应用方式的示意图。使用中将移相器I、II、III、IV(或更多个移相器)相邻排放，由介质杆16、17将彼此的耦合传输路径连接起来，固定到与调整方向平行放置的连接板18上，与一个或多个导向杆19组成一个刚性统一的可移动调整机构，移相器上盖板20中有一个或多个槽形导向孔21，导向杆19可在其中作直线滑动。实施中还可通过组合方式提供更多的相位调整支路或更大的相位调整范围，并保证各支路间相位调整的同步性。

图7为本实用新型与功率分配器组合安装结构的示意图。信号输入馈电导线22和输出馈电导线23分别连接到移相器I和II，功率分配器24连接在移相器I和II之间，并提供另一路信号输出25。一般情况下，功率分配器24由刻蚀在印刷电路板上的图形组成，较佳的方式是将功率分配器24与上盖或下盖合并，以减小移相器的体积。

图8描示出了本实用新型的实际使用即电调天线应用的一种情况。移相器以图7所示的方式连接，当相位调整机构动作时，移相器A、B、a、b相位增加，而移相器C、D、c、d相位减小。

Claims (5)

1、一种连续可调同轴移相器，其特征在于具有一对或多对由并行金属导体管材制成的同轴高频传输线(3)以及一对或多对由并行金属导体材料制成的耦合传输线(6)，高频传输线(3)前端接有金属块(2)，耦合传输线(6)的前部插入高频传输线(3)内并可在高频传输线(3)中滑动，在高频传输线(3)和耦合传输线(6)之间涂敷有绝缘材料层(4)，每对耦合传输线(6)的尾端通过电缆(9)或直接连接。

2、如权利要求1所述的连续可调同轴移相器，其特征在于高频传输线(3)由同轴设置的内、外导体管(32、31)构成，在两导体管(32、31)之间腔道的前端和后端各装塞有一个电介质材料环(1、5)；耦合传输线(6)由同轴设置的外导体管(61)和内导体棒(62)构成，其中外导体管(61)与高频传输线外导体管(31)直接接触或通过电容耦合方式相连接，内导体棒(62)的前部插入高频传输线内导体管(32)中并可在其间滑动，在高频传输线内导体管(32)和耦合传输线内导体棒(62)之间涂敷有绝缘材料层(4)，每对耦合传输线内导体棒(62)的尾端通过电缆(9)相连接。

3、如权利要求1所述的连续可调同轴移相器，其特征在于耦合传输线(6)与两块按上下平行放置的金属接地板(10、11)形成带状线构成移相器的耦合传输路径。

4、如权利要求1所述的连续可调同轴移相器，其特征在于耦合传输线(6)与金属接地板(14)和介质层(15)结合形成微带线构成移相器的耦合传输路径。

5、如权利要求1、2、3或4所述的连续可调同轴移相器，其特征在于耦合传输线(6)的耦合表面上涂敷有非金属材料绝缘涂层(7)。

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