EP1522119B1 - Phasenschieber fähig zur kontinuierlichen phasenänderung - Google Patents

Phasenschieber fähig zur kontinuierlichen phasenänderung Download PDF

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EP1522119B1
EP1522119B1 EP03748203A EP03748203A EP1522119B1 EP 1522119 B1 EP1522119 B1 EP 1522119B1 EP 03748203 A EP03748203 A EP 03748203A EP 03748203 A EP03748203 A EP 03748203A EP 1522119 B1 EP1522119 B1 EP 1522119B1
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phase shifter
phase
shifter according
sections
housing
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Serge Vacher
Belkacem Khadri
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/184—Strip line phase-shifters

Definitions

  • These antenna arrays are generally formed by a vertical alignment of elementary sources spaced apart by a distance (p) forming the pitch of the grating which is a multiple, generally less than 1, of the wavelength of the median frequency the frequency band to cover.
  • the misalignment of the beam can be done manually by tilting the antenna or automatically from a remote control on the ground. These adjustment modes depend for a great deal on the technology used in the production of phase shifters.
  • phase shifters with metal to metal friction or else phase shifters comprising a triplate structure comprising an electrically conductive track composed of several non-aligned segments, the segments being covered in whole or in part by at least one blade. dielectric material moving between two conductive planes along the electrical track.
  • phase shifters with a triplate structure such as the phase shifter described in FR-A1-2813445
  • the variable recovery of the conductive track by the dielectric plates changes the electrical length of the conductive track which produces a mismatch thereof and generally makes this type of phase shifter unsuitable for the supply of antenna networks with high phase shift.
  • the phase excursion can however be improved by adding, for example, to the ends of the conductive track segments of determined length which cancel out the mismatches produced by the dielectric overlays.
  • this type of embodiment greatly increases the size of the phase shifters and makes them difficult to use in GSM or UMTS antenna networks.
  • this embodiment requires the introduction, at each phase-shifter of the network, of displacement control devices dielectric plates which further increases their size, and limits their use to networks with only a reduced number of antennas.
  • phase-shifter has a relative bandwidth close to 25%, ie a frequency band between 1700 MHz and 2200 MHz for a stationary wave ratio (ROS) of less than 1.2.
  • ROS stationary wave ratio
  • the sections T1 and T2 In a triplate with a thickness of 4.6 mm, for example with a 0.2 mm thick track, the sections T1 and T2 would have a width of 3.9 mm and the section T3 a width of 3.2 mm in the constant dielectric. 2,3 or 6mm in the air.
  • the precise definition of the section T3 in order to obtain a good impedance matching in the frequency band can be treated in a more global way by taking into account the real topology of the circuit, by means of a software tool of CAD suitable for microwave circuits, such as for example the software marketed under the name ADS by the company AGILENT or the software marketed under the designation SERENAD by ANSOFT Corporation.
  • the input and output impedance matching can be improved by the addition of matching circuits, for example, performing one or more quarter-wave transformations.
  • FIG. 4 shows a view from above of a symmetrical splitter phase-shifter comprising an input E and two outputs S1 and S2 whose phases are conjugate, that is to say equal and of signs contrary, the phase shift sections on either side of a median plane PP ', perpendicular to the direction of movement of the plates, comprising a double cell of the type shown in FIG. figure 3 .
  • This phase-shifter can for example be used to excite antenna arrays of the type represented in FIGS. Figures 8 and 9 .

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Claims (19)

  1. Phasenschieber mit zwei Platten aus dielektrischem Material (2, 3), die in einer gewählten Richtung im Inneren eines metallischen Gehäuses (4) gleitbeweglich angeordnet sind und ein metallisches Hauptsegment (1) dazwischen aufnehmen, um eine Phasenschieberzelle zu bilden, deren Klemmen sich an den Enden des Hauptsegments befinden,
    wobei das Hauptsegment (1) zwei im Wesentlichen parallele leitende Abschnitte (T1, T2) aufweist, die voneinander sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung bezüglich der gewählten Richtung beabstandet sind, mit einer leitenden Verbindung (T3) zwischen ihnen, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Platten (2, 3) Öffnungen (f1, f2) aufweisen, die bewegliche Fenster definieren, welche auf veränderliche Weise die Abschnitte (T1, T2) in Abhängigkeit des Gleitens der dielektrischen Platten (2, 3) in dem Gehäuse (4) freimachen, was gleichzeitig die Phasenverschiebung zwischen den Klemmen der Zelle modifiziert.
  2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fenster eine Öffnung in einer Platte, und, im Wesentlichen gegenüber eine Öffnung in der anderen Platte aufweist.
  3. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Verbindung (T3) einen im Wesentlichen zur gewählten Richtung senkrechten Abschnitt, insbesondere in Form eines Bogens oder Kniestücks, aufweist.
  4. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (T1, T2) Längen aufweisen, die im Wesentlichen geringer sind als die Arbeitswellenlänge (λ) des Phasenschiebers.
  5. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (T1, T2) Längen aufweisen, die geringer sind als das 0,12-fache der Arbeitswellenlänge (λ) und die Länge der leitenden Verbindung (T3) geringer ist als das 0,25 der Arbeitswellenlänge (λ).
  6. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen den dielektrischen Platten (2, 3) und dem Gehäuse (4) eine Schlitzanordnung (g1, g2) und eine Führungsstange (7) aufweist, die in der Lage sind, gemeinsam den Gleitweg der beiden Platten (2, 3) zu begrenzen.
  7. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (f) eines jeden der Fenster gleich der Länge (l) eines Abschnitts ist, erhöht um eine Länge, die leicht größer ist als die halbe Länge der leitenden Verbindung (T3) in Projektion auf die gewählte Richtung.
  8. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fenster (f1, f2) und die Abschnitte (T1, T2) eine im Wesentlichen rechtwinklige Geometrie mit im Wesentlichen gleichen Breiten (W1, W2) aufweisen.
  9. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Gruppe von wenigstens zwei Hauptsegmenten aufweist, die im Wesentlichen parallel zur gewählten Richtung und in Reihe verbunden sind, um eine Zelle mit mehrfacher Phasenverschiebung zu bilden, deren Klemmen sich an den freien Enden der Hauptsegmente befinden, wobei die dielektrischen Platten (2, 3) Öffnungen aufweisen, die bewegliche Fenster (f1, f2, f'1, f2) für einen jeden Abschnitt (T1, T2) eines jeden Hauptsegments definieren.
  10. Phasenschieber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens zwei Gruppen von in Reihe verbundenen Hauptsegmenten aufweist, die symmetrisch bezüglich einer zur gewählten Richtung senkrechten Ebene angeordnet sind, um zwei Phasenverschiebungszellen zu bilden, die eine gemeinsame Klemme (E) und zwei entgegengesetzte Klemmen (S1, S2) aufweisen, die an den Enden der Gruppen angeordnet sind.
  11. Phasenschieber nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, das er eine Anordnung aufweist, die durch wenigstens zwei Gruppen von Hauptsegmenten definiert wird, die in Reihe miteinander verbunden und Seite an Seite angeordnet sind, um zwei Phasenverschiebungszellen zu bilden, die eine gemeinsame Klemme (E) und zwei Endklemmen (S1, S2) aufweisen, die an den Enden der Gruppen angeordnet sind.
  12. Phasenschieber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Anordnungen von in Reihe miteinander verbundenen Hauptsegmenten aufweist, die symmetrisch bezüglich einer zur gewählten Richtung senkrechten Ebene (P, P') angeordnet sind.
  13. Phasenschieber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) zwei Abteile von im Wesentlichen identischen Abmessungen (4a, 4b) aufweist, die untereinander durch ein Koaxialkabel verbunden sind, wobei ein jedes Abteil des Gehäuses (4a, 4b) eine Anordnung von miteinander in Reihe verbunden Hauptsegmenten aufweist, um Phasenverschiebungszellen zu bilden, die eine gemeinsame Klemme (E) und Endklemmen (S1, S2, S-2, S3, S-3, S4, S-4, S5, S-5) haben, die an den seitlichen Enden der Abteile angeordnet sind.
  14. Phasenschieber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Abteil des Gehäuses (4a, 4b) zwei Halterungen von Eingangs-/Ausgangskabeln (20, 21, 22, 23) aufweist, die aus leitendem Material gebildet sind und an den seitlichen Enden des Abteils befestigt sind, wobei die Klemmen mit Eingangs-/Ausgangskabeln mittels der Kabelhalterungen verbunden sind.
  15. Phasenschieber nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaxialkabel die beiden Abteile des Gehäuses (4a, 4b) durch eine ihrer Halterungen des jeweiligen Eingangs-/Ausgangskabels (20, 21, 22, 23) verbindet.
  16. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) durch ein Extrusionsverfahren hergestellt ist.
  17. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 13 bis 16 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstange (7) gemäß der gewählten Richtung ausgerichtet und mit den dielektrischen Platten (2, 3) verbunden ist.
  18. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Platten (2, 3) durch einen Formungsprozess hergestellt sind.
  19. Verwendung des Phasenschiebers nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mit Klemmen, die Verbindungspunkte von Antennenelementen bilden, für die Verwirklichung von Netzen von störimpulsbeseitigbaren (dépointable) Antennenstrahlen, durch Verschieben der Platten (2, 3).
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