KR101901795B1 - 위상 시프터 - Google Patents

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KR101901795B1
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휘판 린
신넹 루오
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후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

위상 시프터는 캐비티(100) 및 상기 캐비티(100) 내에 위치하는 제1 고정 전송선(301), 제2 고정 전송선(302), 및 슬라이딩 전송선(201)을 포함한다. 제1 고정선(301)은 제1 개방 슬롯(3011)을 구비하고, 제2 고정선(302)은 제2 개방 슬롯(3021)을 구비하며, 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)의 개구 방향은 서로 대향한다. 슬라이딩 전송선(201)의 2개의 단부는 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)에 각각 클램핑되어 있고, 이에 따라 슬라이딩 전송선(201)은 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 전기적으로 접속된다. 슬라이딩 전송선(201)은 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 대해 슬라이딩한다. 위상 시프터에서, 슬라이딩 전송선 및 고정 전송선은 서로 효과적으로 결합될 수 있다. 위상 시프터는 구조가 간단하고 전송 장치에 대한 요건이 낮다.

Description

위상 시프터{PHASE SHIFTER}
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것이며, 특히 위상 시프터에 관한 것이다.
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위상 시프터는 파의 위상을 조정할 수 있는 장치이고 기지국 안테나의 핵심 부품이다. 위상 시프터는 안테나 어레이의 빔 스캐닝 각을 변경하여, 안테나 빔의 커버리지 영역, 즉 안테나 패턴을 유연하게 조정한다. 위상 시프터의 성능은 기지국 안테나의 패턴, 이득, 치수, 심지어 제조 비용에도 직접적으로 영향을 미친다. 그러므로 위상 시프터의 설계 및 개선은 기지국 안테나의 전반적인 설계에서 중요하다.
위상 조정 정밀도가 높으면서 저렴한 위상 시프터를 제조하기 위해, 종래기술 중, 2007년도의 중국특허(출원 No. 200520121325.1)에는 위상을 연속적으로 가변할 수 있는 위상 시프터에 대해 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 고정 전송선(411)의 일단 및 고정 전송선(413)의 일단에는 길이방향 슬롯이 각각 구비되어 있으며, 이러한 슬롯들의 방향은 "그라운드" 층 쪽을 향하며, "그라운드" 층은 금속 공동부(400)이다. 고정 전송선(411)의 슬롯 및 고정 전송선(413)의 슬롯에는 이동 가능한 전송선(412)의 2개의 암(arm)이 각각 배치되어 있다. 고정 전송선(411), 고정 전송선(413) 및 이동 가능한 전송선(412)으로 이루어진 전송선의 총 길이는 기계적 전송 장치를 사용함으로써 변하며, 이에 의해 동축 커넥터(401)와 동축 커넥터(402) 간의 위상이 지속적으로 변한다. 그렇지만, 고정 전송선과 이동 가능한 전송선 간의 커플링 접속을 보장하기 위해, 기계적 전송 장치는 슬롯을 향하는 방향으로 이동 가능한 전송선 상에 압력을 더 가할 필요가 있다. 위상 시프터는 작동이 복잡하고 기계적 전송 장치에 대한 높은 성능 요건을 가진다.
제2 중국특허(출원 No. 200520065549.5)에는 위상 시프터가 개시되어 있다. 도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 위상 시프터의 구조는 도 1에 도시된 위상 시프터의 구조와 유사하다. 차이점은 도 2에 도시되어 있는 고정 전송선(3)의 구조 및 이동 가능한 전송선(6)의 구조가 관 구조라는 점이다. 그렇지만, 관 구조는 조립체의 수직성에 대한 요건이 높다. 조립하는 동안, 고정 전송선과 이동 가능한 전송선이 서로 정렬될 필요가 있으며, 그렇지 않으면 고정 전송선과 이동 가능한 전송선 사이에 격리 층이 손상을 입기 쉬우며, 이것은 통신 시스템에 심각한 간섭을 초래한다.
또한, 전술한 2개의 특허에는 이동 가능한 전송선 상에서의 회로의 특정한 분배 방식에 대해 언급되어 있지 않다. 그러므로 제조 공정 면에서 기술자에게 참조가 제공되지 않고 있으며 실현성도 상대적으로 낮다.
본 발명의 실시예는 슬라이딩 전송선과 고정 전송선이 서로 효과적으로 결합될 수 있는 위상 시프터를 제공한다. 이 위상 시프터는 구조가 간단하며, 전송 장치에 대한 요건이 낮다.
본 발명의 실시예의 제1 관점은 위상 시프터를 제공하며, 상기 위상 시프터는:
캐비티 및 상기 캐비티 내에 위치하는 제1 고정 전송선, 제2 고정 전송선, 및 슬라이딩 전송선을 포함하며,
제1 고정선은 제1 개방 슬롯을 구비하고, 제2 고정선은 제2 개방 슬롯을 구비하며, 제1 개방 슬롯 및 제2 개방 슬롯의 개구 방향은 서로 대향하며,
슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 전기적으로 접속될 수 있도록 슬라이딩 전송선의 2개의 단부가 제1 개방 슬롯에 각각 클램핑되어 있고, 슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 대해 슬라이딩한다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제1 가능한 실시 방식에서, 상기 슬라이딩 전송선은 유전체 기판 및 위상-시프트 회로를 포함하고, 상기 유전체 기판은 상기 위상-시프트 회로를 구동하여 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 대해 슬라이딩한다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제1 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제2 가능한 실시 방식에서, 상기 위상-시프트 회로는 상기 유전체 기판의 제1 표면 및 상기 유전체 기판의 제2 표면 상에 배치되고, 제1 표면 및 제2 표면은 상기 유전체 기판과 제1 개방 슬롯 및 제2 개방 슬롯을 연결하는 표면이며, 제1 표면 및 제2 표면은 서로 대향해서 배치된다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제1 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제3 가능한 실시 방식에서, 상기 위상-시프트 회로는 U자형이고, 상기 위상-시프트 회로의 2개의 암은 상기 유전체 기판과 제1 개방 슬롯의 접점 및 상기 유전체 기판과 제2 개방 슬롯의 접점에 각각 배치된다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제2 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제4 가능한 실시 방식에서, 상기 유전체 기판은 관통공(through hole)을 구비하고, 상기 관통공은 상기 위상-시프트 회로 내에 배치되고, 상기 관통공의 내벽은 금속층으로 덮이고, 상기 제1 표면 상의 제1 위상-시프트 회로는 상기 금속층을 사용해서 상기 제2 표면 상의 위상-시프트 회로에 접속되어 있다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제4 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제5 가능한 실시 방식에서, 상기 관통공의 가장자리에는 미리 설정된 폭의 금속 링이 배치되고, 상기 금속 링 및 상기 관통공은 동심원이고 동축이며, 상기 금속 링 및 상기 위상-시프트 회로는 연결되어 있다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제1 또는 제4 가능한 실시 방식 중 어느 하나를 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제6 가능한 실시 방식에서, 상기 제1 표면은 제1 설치 영역을 포함하고, 상기 제2 표면은 제2 설치 영역을 포함하며, 상기 제1 표면 상의 위상-시프트 회로는 제1 설치 영역에 배치되고, 상기 제2 표면 상의 위상-시프트 회로는 제2 설치 영역에 배치된다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제6 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제7 가능한 실시 방식에서, 제1 설치 영역의 구조와 제2 설치 영역의 구조는 평활 구조이다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제6 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제8 가능한 실시 방식에서, 제1 설치 영역의 구조와 제2 설치 영역의 구조는 저속 파(slow-wave) 구조이다.
본 발명의 실시예의 제1 관점 또는 제1 관점의 제1 가능한 실시 방식 중 어느 하나를 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제9 가능한 실시 방식에서, 상기 슬라이딩 전송선의 표면은 절연층으로 덮여 있다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제10 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제10 가능한 실시 방식에서, 상기 캐비티는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 제1 단부는 수용 캐비티를 구비하고, 제2 단부는 커버이며, 상기 수용 캐비티와 상기 커버는 이어져 있다.
본 발명의 실시예의 제1 관점의 제10 가능한 실시 방식을 참조해서, 본 발명의 실시예의 제1 관점의 제11 가능한 실시 방식에서, 상기 제1 고정 전송선, 상기 제2 고정 전송선, 및 상기 슬라이딩 전송선은 상기 수용 캐비티 내에 부유 마이크로스트립 구조(suspended microstrip structure)를 형성한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 위상 시프터는 캐비티 및 이 캐비티 내에 위치하는 제1 고정 전송선, 제2 고정 전송선, 및 슬라이딩 전송선을 포함한다. 제1 고정선은 제1 개방 슬롯을 구비하고, 제2 고정선은 제2 개방 슬롯을 구비하며, 제1 개방 슬롯 및 제2 개방 슬롯의 개구 방향은 서로 대향한다. 슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 전기적으로 접속되고, 슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 대해 슬라이딩할 수 있도록, 슬라이딩 전송선의 2개의 단부는 제1 개방 슬롯 및 제2 개방 슬롯에 각각 클램핑되어 있다. 고정 전송선들과 슬라이딩 전송선은 수용 캐비티(accommodation cavity) 내에 부유 마이크로스트립 구조(suspended microstrip structure)를 형성한다. 전송 장치는 슬라이딩 전송선만을 당겨 위상을 조정할 뿐, 다른 방향으로 추가의 압력을 가할 필요가 없다. 위상 시프터는 조작이 간편하고, 기계적 전송 장치에 대한 성능 요건이 낮다.
본 발명의 실시예의 기술적 솔루션을 더 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 발명의 실시예를 설명하는 데 필요한 첨부된 도면에 대해 간략하게 설명한다. 당연히, 이하의 실시예의 첨부된 도면은 본 발명의 일부의 실시예에 지나지 않으며, 당업자라면 창조적 노력 없이 첨부된 도면으로부터 다른 도면을 도출해낼 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술의 연속적 가변 위상을 가지는 위상 시프터에 대한 개략도이다.
도 2는 종래기술의 위상 시프터에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 일부에 대한 제1 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 슬라이딩 전송선의 일부에 대한 정면도이다.
도 5는 도4의 일부에 대한 V 방향의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 배치 영역의 실시예에 대한 제1 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 배치 영역의 실시예에 대한 제2 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 배치 영역의 다른 실시예에 대한 제1 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 배치 영역의 다른 실시예에 대한 제2 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터에 대한 개략적인 구조도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 일부에 대한 제2 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 고정 전송선의 일부에 대한 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 기술적 솔루션에 대해 명확하고 완전하게 설명한다. 당연히, 설명된 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부에 지나지 않는다. 당업자가 창조적 노력 없이 본 발명의 실시예에 기초하여 획득하는 모든 다른 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 슬라이딩 전송선 및 고정 전송선이 효과적으로 서로 결합될 수 있는 위상 시프터를 제공한다. 위상 시프터는 간단한 구조이고, 전송 장치에 대한 요건이 낮다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 일부에 대한 제1 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 방식에서, 위상 시프터는 캐비티(100) 및 상기 캐비티(100) 내에 위치하는 제1 고정 전송선(301), 제2 고정 전송선(302), 및 슬라이딩 전송선(201)을 포함한다. 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)은 직선의 스트립의 형상으로 되어 있다. 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)은 동일한 고정 전송선으로 일체화될 수도 있고, 2개의 독립적인 고정 전송선일 수도 있다.
제1 고정선(301)은 제1 개방 슬롯(3011)을 구비하고, 제2 고정선(302)은 제2 개방 슬롯(3021)을 구비하며, 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)의 개구 방향은 서로 대향한다. 제1 고정선(301) 및 제2 고정선(302)은 2개의 독립적인 고정 전송선인 것을 예로 들어 설명한다. 2개의 고정 전송선은 길이 방향의 개방 슬롯을 각각 구비하고, 개방 슬롯의 개구 방향은 서로 대향하고, 개방 슬롯의 개구 방향은 캐비티(100)의 바닥과 평행하다. 개방 슬롯의 단면은 한 면만 제거된 직사각형 프레임의 형상이다.
슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 전기적으로 접속되고, 슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 대해 슬라이딩할 수 있도록, 슬라이딩 전송선의 2개의 단부는 제1 개방 슬롯 및 제2 개방 슬롯에 각각 클램핑되어 있다. 슬라이딩 전송선(201)은 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 대해 슬라이딩된다. 슬라이딩 전송선(201)은 은 전체적으로 스트립 형상이다. 슬라이딩 전송선(201)은 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)에 클램핑되어 있고 개방 슬롯 내의 고정 회로에 더 많이 결합될 수 있다. 전송 장치는 슬라이딩 전송선(201)에 슬라이딩 방향으로만 힘을 가할 필요가 있고, 슬라이딩 전송선(201)에 다른 방향으로 압력을 가할 필요가 있으며, 이에 따라 슬라이딩 전송선(201)은 개방 슬롯 내의 고정 회로에 단단히 결합되어 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상 시프터의 슬라이딩 전송선(201)의 일부에 대한 정면도이다. 슬라이딩 전송선(201)은 유전체 기판(202) 및 위상-시프트 회로(203)를 포함한다. 유전체 기판(202)은 위상-시프트 회로(203)를 구동하여 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 대해 슬라이딩한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(202)은 PCB일 수 있다. 유전체 기판(202)은 위상-시프트 회로(203)를 구동하여 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 대해 슬라이딩하며, 이에 따라 유전체 기판(202) 상의 위상-시프트 회로(203) 및 개방 슬롯 내의 고정 회로는 서로 결합된다. 유전체 기판(202)이 계속 슬라이딩해서 제1 개방 슬롯(3011)의 슬롯, 제2 개방 슬롯(3021)의 슬롯 및 위상-시프트 회로(203)에 의해 형성된 전송선의 총 길이가 변하며, 이에 의해 위상이 계속해서 변한다.
실시 방식에서, 위상-시프트 회로는 유전체 기판(202)의 제1 표면 및 유전체 기판(202)의 제2 표면 상에 배치되고, 제1 표면 및 제2 표면은 유전체 기판(202)과 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)을 연결하는 표면이며, 제1 표면 및 제2 표면은 서로 대향해서 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 전송선(201)의 정면에서 보이는 표면이 제1 표면일 수 있고, 제1 표면의 반대 표면이 제2 표면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 위상-시프트 회로(204)는 제2 표면에도 배치된다. 또한, 제2 표면 상의 위상-시프트 회로(204) 및 제1 표면 상의 위상-시프트 회로(203)는 서로 대칭이다. 그렇지만, 도 5에 도시된 일부의 단면에서, 이 2개의 표면 및 유전체 기판(202) 상에 배치된 위상 시프트 회로는 전체적으로 "횡단하는(cross)" 형상으로 되어 있다. 위상-시프트 회로는 에칭 프로세스를 사용하여 유전체 기판(202) 상에서 실현될 수 있다.
실시 방식에서, 제1 표면 상의 위상-시프트 회로(203)를 예로 들어 설명한다. 위상-시프트 회로(203)는 U자형이다. 위상-시프트 회로(203)의 2개의 암은 유전체 기판(202)과 제1 개방 슬롯(3011)의 접점 및 유전체 기판(202)과 제2 개방 슬롯(3021)의 접점에 각각 배치되며, 이에 따라 위상-시프트 회로(203)의 2개의 암과 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021) 내의 고정 회로는 서로 결합된다.
실시 방식에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(202)은 관통공(205)을 구비하고, 관통공(205)은 위상-시프트 회로(203) 내에 배치되고, 관통공(205)의 내벽은 금속층으로 덮이고, 제1 표면 상의 제1 위상-시프트 회로는 금속층을 사용해서 제2 표면 상의 위상-시프트 회로(204)에 접속되어 있다. 적어도 하나의 관통공(205)이 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 표면 상의 위상-시프트 회로(203), 제2 표면 상의 위상-시프트 회로(204) 및 관통공(205)은 전체적으로 "I" 형상으로 되어 있다.
실시 방식에서, 위상-시프트 회로(203)를 관통공(205)의 내벽 상의 금속층에 완전하게 연결하기 위해, 관통공(205)의 가장자리에는 미리 설정된 폭의 금속 링(206)이 배치된다. 금속 링(206) 및 관통공(205)은 동심원이고 동축이며, 금속 링(206) 및 위상-시프트 회로(203)는 연결되어 있다. 그러므로 제1 표면 상의 위상-시프트 회로(203)는 금속 링(206) 및 관통공(205)의 내벽 상의 금속층을 사용해서 제2 표면 상의 위상-시프트 회로(204)에 연결된다.
실시 방식에서, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(202)은 설치 영역을 더 구비하며, 이 설치 영역은 위상-시프트 회로(203)를 배치하도록 구성되어 있다. 제1 표면은 제1 설치 영역(701)을 포함하고, 제2 표면은 제2 설치 영역을 포함하며(도면에 도시되어 있지 않음), 제1 표면 상의 위상-시프트 회로(203)는 제1 설치 영역(701)에 배치되고, 제2 표면 상의 위상-시프트 회로(204)는 제2 설치 영역에 배치된다(도면에 도시되어 있지 않음).
실시 방식에서, 제1 설치 영역(701)의 구조 및 제2 설치 영역(도면에 도시되지 않음)의 구조는 평활 구조이다. 도 6은 설치 영역이 평활 구조 내에 있는 유전체 기판(202)이다. 도 7은 유전체 기판(202)의 설치 영역이 평활 구조 내에 있는 경우에 위상 시프터의 조립체에 대한 사시도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 고정 전송선은 제1 고정 전송선(301), 제2 고정 전송선(302), 제3 고정 전송선(303), ..., 제9 고정 전송선(309)을 포함한다. 제2 고정 전송선(302)은 제1측 고정 전송선 및 제2측 고정 전송선을 포함한다. 제3 고정 전송선(303)은 제1측 고정 전송선 및 제2측 고정 전송선을 포함한다. 슬라이딩 전송선(201)의 2 단부는 제1 고정 전송선(301)과 제2 고정 전송선(302)의 제1측 고정 전송선 사이 및 제3 고정 전송선(303)의 제1측과 제2 고정 전송선(302)의 제2측 고정 전송선 사이에 각각 클램핑된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 전송선(201)의 제1 표면은 8개의 위상-시프트 회로(제2 표면 상의 제2 표면의 배치는 제1 표면의 배치와 동일하다)를 구비하며, 이 8개의 위상-시프트 회로는 제1 위상-시프트 회로, 제2 위상-시프트 회로, ..., 제8 위상-시프트 회로를 포함한다. 제1 위상-시프트 회로 내지 제4 위상-시프트 회로를 포함하는 4개의 위상-시프트 회로는 제5 위상-시프트 회로 내지 제8 위상-시프트 회로를 포함하는 4개의 위상-시프트 회로에 반대편에 배치되어, 전송 장치가 슬라이딩 전송선(201)을 당길 때 포지티브 위상 및 네거티브 위상을 실현한다.
실시 방식에서, 위상 시프터는 포트 수량에 따라 4-포트 위상 시프터, 5-포트 위상 시프터, 7-포트 위상 시프터, 9-포트 위상 시프터, 11-포트 위상 시프터 등으로 분류될 수 있다. 9-포트 위상 시프터를 예로 해서 설명한다. 도 7 및 도 10을 참조해서, 위상 시프터의 포트들은 안테나 어레이 내의 방사 요소에 접속되며, 방사 요소에 조정된 위상을 제공하도록 구성되어 있다. 전송 장치(60)가 위상 시프터의 반대 방향으로 당겨질 때, 슬라이딩 전송선(201)이 제1 고정 전송선(301)의 개방 슬롯, 제2 고정 전송선(302)의 개방 슬롯, 제3 고정 전송선(303)의 개방 슬롯, ..., 제1 고정 전송선(309)의 개방 슬롯 사이에 상대적으로 슬라이딩한다. 포트 P1, 포트 P2, ..., 포트 P4에 의해 출력되는 위상은 뒤처지고, 포트 P1, 포트 P2, ..., 포트 P4에 의해 출력되는 위상은 네거티브 위상이다. 포트 P6, 포트 P7, ..., 포트 P7에 의해 출력되는 위상은 앞서고, 포트 P6, 포트 P7, ..., 포트 P9에 의해 출력되는 위상은 포지티브 위상이다. 포트 P5에는 고정 전송선이 없고 슬라이딩 전송선(201) 상에서 포트 P5에 대응하는 위치에 위상-시프트 회로가 배치되지 않기 때문에, P5의 출력 위상은 변하지 않는다. 식
Figure 112017029839216-pct00001
로부터(
Figure 112017029839216-pct00002
는 위상이고,
Figure 112017029839216-pct00003
는 파장이고,
Figure 112017029839216-pct00004
은 전송 장치(60)가 슬라이딩하는 거리이다), 전송 장치(60)가 슬라이딩하는 거리가
Figure 112017029839216-pct00005
일 때, 이 슬라이딩으로 인해 변하는 위상-시프트 회로의 위상들은 고정 전송선을 사용해서 누적된다. 그러므로 포트 P1의 위상 변화량은 포트 P4의 위상 변화량의 4배이다. 이에 상응해서, 포트 P9의 위상 변화량 역시 포트 P6의 위상 변화량의 4배이다. 그러므로 포트 P9의 위상에 대한 포트 P1의 위상의 비율은
Figure 112017029839216-pct00006
를 사용하여 다음과 같이 표현된다:
Figure 112017029839216-pct00007
Figure 112017029839216-pct00008
실시 방식에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 설치 영역(701)의 구조 및 제2 설치 영역(도면에 도시되지 않음)의 구조는 저속 파(slow-wave) 구조이다. 저속 파 구조는 비 정수배 위상-시프트 비율(non-integer multiple phase-shift ratio)을 실현하며, 이에 따라 위상 조정은 더 정확하다. 또한, 저속 파 구조의 서로 다른 배분 밀도에 따라 위상에서 0%-50% 증가가 실현될 수 있다. 모든 설치 영역이 평활 구조로 되어 있는 위상 시프터와 비교해 보면, 저속 파 구조의 위상 시프터는 동일한 위상-시프트 수량을 실현하면서 체적이 급격하게 감소한다. 이 실시예에서의 저속 파 구조에 대해서는 위상이 20% 증가하는 예를 사용해서 설명한다. 또한, 위상-시프터에서, 일부의 설치 영역의 구조 역시 저속 구조로서 배치될 수 있다. 이 실시예에 대해서는 포트 P1 및 포트 P7에 대응하는 설치 영역의 구조가 저속 파 구조인 예를 사용해서 설명한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 7-포트 위상 시프터를 예로 해서 설명한다. 도 8 및 도 9를 참조해서, 전송 장치(60)가 슬라이딩하는 거리가 L일 때, 포트 P1의 위상 변화량은 포트 P3의 위상 변화량의 3.2배이다. 그러므로
Figure 112017029839216-pct00009
Figure 112017029839216-pct00010
이다. 유전체 기판(202)은 PCB 보드이므로, 저속 파 구고는 에칭 프로세스를 사용함으로써 실현될 수 있다.
실시 방식에서, 슬라이딩 전송선(201)의 표면은 슬라이딩 전송선(201)의 절연 상수가 변할 수 있도록 절연층으로 덮여 있다. 절연층은 슬라이딩 전송선(201) 및 고정 전송선이 직접 접촉하는 것을 피하도록 구성되어 있으므로 위상 시프터의 전력 고용량을 실현하고 위상 시프터가 고전력에서 작동할 수 있게 한다.
실시 방식에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 캐비티(100)는 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 제1 단부는 수용 캐비티(50)를 구비하고, 제2 단부는 커버(10)이며, 수용 캐비티(50) 및 커버(10)는 이어져 있다. 커버(10) 및 수용 캐비티(50)는 땜납 주석을 사용해서 연결될 수도 있고, 나사나 다른 연결 방식으로 연결될 수도 있다.
실시 방식에서, 제1 고정 전송선(301), 제2 고정 전송선(302) 및 슬라이딩 전송선(201)은 수용 캐비티(50) 내에서 부유 마이크로스트립 구조를 형성한다. 도 12에 도시된 바와 같이, (유전체 기판(202) 및 위상-시프트 회로(203)를 포함하는) 슬라이딩 전송선(201)의 2개의 단부는 제2 고정 전송선(302)(제2 고정 전송선(302)은 도 12에 도시되어 있지 않다)과 제1 고정 전송선(301) 사이에 클램핑되어 있다. 제1 고정 전송선(301)은 제1 부분(301a), 제2 부분(301b), 제3 부분(301c), 제4 부분(301d)을 포함한다. 제1 부분(301a)의 2개의 단부는 제4 부분(301d)의 일단 및 제3 부분(301c)의 일단에 각각 연결된다. 제3 부분(301c)의 타단은 위상 시프터의 포트에 연결되도록 구성되거나, 제3 부분(301c)의 타단은 위상 시프터의 포트일 수 있다. 제4 부분(301d) 내의 개방 슬롯은 슬라이딩 전송선(201)에 연결된다. 제1 부분(301a) 및 제3 부분(301c)의 재료는 금속 재료일 수 있다. 제2 부분(301b)의 재료는 비금속 재료일 수 있고 제2 부분(301b)은 커버(10)와 수용 캐비티(50) 사이에서 고정 전송선을 고정하도록 구성되어 있으며, 이에 따라 고정 전송선 및 슬라이딩 전송선(201)은 수용 캐비티(50) 내에서 부유 마이크로스트립 구조를 형성한다. 제1 부분(301a), 제2 부분(302b) 및 제4 부분(301d)은 일체로 설계될 수 있거나 개별적으로 처리되어 일체로 조립될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 위상 시프터는 캐비티(100) 및 상기 캐비티(100) 내에 위치하는 제1 고정 전송선(301), 제2 고정 전송선(302), 및 슬라이딩 전송선(201)을 포함한다. 제1 고정선(301)은 제1 개방 슬롯(3011)을 구비하고, 제2 고정선(3022)은 제2 개방 슬롯(3021)을 구비하며, 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)의 개구 방향은 서로 대향한다. 슬라이딩 전송선(201)의 2개의 단부는 제1 개방 슬롯(3011) 및 제2 개방 슬롯(3021)에 각각 클램핑되어 있고, 이에 따라 슬라이딩 전송선(201)은 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 전기적으로 접속되고, 슬라이딩 전송선(201)은 제1 고정 전송선(301) 및 제2 고정 전송선(302)에 대해 슬라이딩된다. 고정 전송선들과 슬라이딩 전송선(201)은 수용 캐비티(50) 내에서 부유 마이크로스트립 구조를 형성한다. 위상 시프터는 구조가 간단하고 체적이 작으며 위상을 정확하게 조정할 수 있다. 전송 장치(60)는 슬라이딩 전송선(201)만을 당겨 위상을 조정할 뿐, 다른 방향으로 추가의 압력을 가할 필요가 없다. 위상 시프터는 조작이 간편하고, 전송 장치(60)에 대한 성능 요건이 낮다.
마지막으로, 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 솔루션을 설명하기 위한 것에 지나지 않으며, 본 발명을 제한하려는 것이 아님에 유의해야 한다. 본 발명을 전술한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 당업자라면 전술한 실시예에 설명된 기술적 솔루션에 대한 수정, 또는 기술적 특징 중 일부 또는 전부에 대한 등가의 대체는 대응하는 기술적 솔루션의 본질이 본 발명의 실시예의 기술적 솔루션의 범위를 벗어나지 않는 한, 이러한 변형 또는 대체를 수행할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 위상 시프터로서,
    캐비티 및 상기 캐비티 내에 위치하는 제1 고정 전송선, 제2 고정 전송선, 및 슬라이딩 전송선을 포함하며,
    제1 고정 전송선은 제1 개방 슬롯을 구비하고, 제2 고정 전송선은 제2 개방 슬롯을 구비하며, 제1 개방 슬롯 및 제2 개방 슬롯의 개구 방향은 서로 대향하며, 상기 제1 개방 슬롯과 상기 제2 개방 슬롯의 단면은 각각 한 면만 제거된 직사각형 프레임의 형상이고,
    슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 전기적으로 접속될 수 있도록 슬라이딩 전송선의 2개의 단부가 제1 개방 슬롯에 각각 클램핑되어 있고, 슬라이딩 전송선이 제1 고정 전송선 및 제2 고정 전송선에 대해 슬라이딩하며,
    상기 슬라이딩 전송선은 유전체 기판, 제1 위상 시프트 회로 및 제2 위상 시프트 회로를 포함하고,
    상기 제1 위상 시프트 회로는 상기 유전체 기판의 제1 표면상에 위치하고, 상기 제2 위상 시프트 회로는 상기 유전체 기판의 제2 표면상에 위치하며, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면은 상기 유전체 기판과 상기 제1 개방 슬롯 및 상기 제2 개방 슬롯을 연결하는 표면이며, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면은 서로 대향하여 위치하고,
    상기 유전체 기판은 관통공(through hole)을 구비하고, 상기 관통공은 상기 제1 위상 시프트 회로 및 제2 위상 시프트 회로를 통해 연장되며, 상기 관통공의 내벽은 금속층으로 덮이고,
    사전 설정된 폭의 제1 금속 링이 상기 관통공의 제1 에지(edge)에 배치되고 사전 설정된 폭의 제2 금속 링이 상기 관통공의 제2 에지(edge)에 배치되며, 상기 제1 금속 링, 상기 제2 금속 링 및 관통공은 동심(concentric)의 동축(coaxial) 구조이며, 상기 제1 금속 링과 상기 제1 위상 시프트 회로가 접속되고 상기 제2 금속 링과 상기 제2 위상 시프트 회로가 접속되며, 상기 제1 표면상의 제1 위상 시프트 회로는 상기 금속층과 제1 금속 링 및 상기 제2 금속 링을 사용하여 상기 제2 표면상의 제2 위상 시프트 회로에 접속되는, 위상 시프터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상 시프트 회로와 상기 제2 위상 시프트 회로는 U자형이고, 상기 제1 위상 시프트 회로와 상기 제2 위상 시프트 회로 각각에 대해, 대응하는 위상 시프트 회로의 2개의 암은 상기 유전체 기판과 제1 개방 슬롯의 접점 및 상기 유전체 기판과 제2 개방 슬롯의 접점에 각각 배치되는, 위상 시프터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 표면은 제1 설치 영역을 포함하고, 상기 제2 표면은 제2 설치 영역을 포함하며, 상기 제1 표면 상의 제1 위상 시프트 회로는 제1 설치 영역에 배치되고, 상기 제2 표면 상의 제2 위상 시프트 회로는 제2 설치 영역에 배치되는, 위상 시프터.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 설치 영역의 구조와 제2 설치 영역의 구조는 평활 구조인, 위상 시프터.
  5. 제3항에 있어서,
    제1 설치 영역의 구조와 제2 설치 영역의 구조는 저속 파(slow-wave) 구조인, 위상 시프터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩 전송선의 표면은 절연층으로 덮여 있는, 위상 시프터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 제1 단부는 수용 캐비티를 구비하고, 제2 단부는 커버이며, 상기 수용 캐비티와 상기 커버는 이어져 있는, 위상 시프터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 고정 전송선, 상기 제2 고정 전송선, 및 상기 슬라이딩 전송선은 상기 수용 캐비티 내에 부유 마이크로스트립 구조(suspended microstrip structure)를 형성하는, 위상 시프터.
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