RU216628U1 - Power divider with phase shifter for base station antenna - Google Patents
Power divider with phase shifter for base station antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU216628U1 RU216628U1 RU2022130969U RU2022130969U RU216628U1 RU 216628 U1 RU216628 U1 RU 216628U1 RU 2022130969 U RU2022130969 U RU 2022130969U RU 2022130969 U RU2022130969 U RU 2022130969U RU 216628 U1 RU216628 U1 RU 216628U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- printed circuit
- base station
- conductive tracks
- contact
- phase shifter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к технике сотовой связи и предназначена для деления/суммирования СВЧ-сигналов внутри антенны базовой станции. Выполнение четырех проводящих дорожек двухпроводными, обеспечивающих функционирование восьмиэлементной антенной решетки и оптимизированная структура отводного элемента, положение которого определяет ориентацию луча, а также технологичность контакта элементов устройства позволяет достичь надежность широкополосного перехода в расширенной рабочей полосе частот 617…960 МГц. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. The utility model relates to cellular communication technology and is intended for dividing/summing microwave signals inside a base station antenna. The implementation of four conductive tracks as two-wire, ensuring the operation of an eight-element antenna array and an optimized structure of the tap-off element, the position of which determines the beam orientation, as well as the manufacturability of the contact of the device elements, makes it possible to achieve the reliability of a broadband transition in an extended operating frequency band of 617 ... 960 MHz. 2 w.p. f-ly, 5 ill.
Description
Полезная модель относится к технике сотовой связи и предназначена для деления/суммирования СВЧ-сигналов внутри антенны базовой станции. The utility model relates to cellular communication technology and is intended for dividing/summing microwave signals inside a base station antenna.
При установке и эксплуатации антенн базовой станции зачастую требуется изменение положения луча антенны в вертикальной плоскости. Это может быть сделано при помощи механического наклона корпуса антенны базовой станции, однако более удобно и технологично осуществлять изменение положения луча электронно-механическим способом, не прибегая к повороту корпуса антенны. Электронно-механическая перестройка положения луча осуществляется при помощи введения определенных фазовых сдвигов в сигналы, приходящие на соответствующие элементы фазированной антенной решетки, на основе которой построены антенны базовых станций. Указанные фазовые сдвиги могут быть введены при помощи фазовращателей, однако на практике зачастую используют делитель мощности, объединенный с фазовращателем, который одновременно имеет возможность вводить необходимые фазовые сдвиги.When installing and operating base station antennas, it is often necessary to change the position of the antenna beam in the vertical plane. This can be done by mechanically tilting the base station antenna housing, however, it is more convenient and technologically advanced to change the beam position electronically without resorting to rotating the antenna housing. Electronic-mechanical restructuring of the beam position is carried out by introducing certain phase shifts into the signals arriving at the corresponding elements of the phased antenna array, on the basis of which the base station antennas are built. These phase shifts can be introduced using phase shifters, however, in practice, a power divider is often used, combined with a phase shifter, which simultaneously has the ability to introduce the necessary phase shifts.
Известен делитель мощности с фазовращателем [Multi-line phase shifter for vertical beam tilt-controlled antenna, EP2430700, опубл. 13.11.2013], управление фазовыми сдвигами в котором осуществляется при помощи перемещения изгибов микрополосковых линий. Делитель включает в себя неподвижную пластину, на которой находятся линии передачи, а также включает в себя подвижную пластину, которая устанавливается с возможностью продольного скольжения в положении, где она контактирует с поверхностью неподвижной пластины. Недостатком данного технического решения является отсутствие надежности конструкции так как одни перемещающиеся металлические части трутся об другие.A known power divider with a phase shifter [Multi-line phase shifter for vertical beam tilt-controlled antenna, EP2430700, publ. November 13, 2013], in which phase shifts are controlled by moving the bends of microstrip lines. The divider includes a fixed plate, on which the transmission lines are located, and also includes a movable plate, which is installed with the possibility of longitudinal sliding in a position where it contacts the surface of the fixed plate. The disadvantage of this technical solution is the lack of structural reliability, since some moving metal parts rub against others.
Известен также делитель мощности [Method for operating a phase-controlled group antenna and a phase shifter assembly and an associated phase-controlled group antenna, EP2406851, опубл. 03.07.2013], содержащий концентрические относительно центральной точки, расположенные полукругом проводящие дорожки в форме полосовых секций, а также отводной элемент с бесконтактными переходами на проводящие дорожки и с возможностью вращения вокруг центра. Недостатком указанного решения является узкая полоса рабочих частот. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.A power divider is also known [Method for operating a phase-controlled group antenna and a phase shifter assembly and an associated phase-controlled group antenna, EP2406851, publ. 07/03/2013], containing concentric relative to the central point, located in a semicircle, conductive tracks in the form of strip sections, as well as a tap-off element with non-contact transitions to conductive tracks and with the possibility of rotation around the center. The disadvantage of this solution is the narrow band of operating frequencies. This device is selected as a prototype.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является расширение рабочей полосы частот в соответствии с требованиями стандарта 5G.The task to be solved by the proposed utility model is to expand the operating frequency band in accordance with the requirements of the 5G standard.
Данная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в расширении полосы согласования реализуемых СВЧ-переходов.This problem is solved by achieving a technical result, which consists in expanding the matching bandwidth of the implemented microwave transitions.
Указанный технический результат достигается тем, что делитель мощности с фазовращателем для антенны базовой станции, содержащий концентрические относительно центральной точки, расположенные дугообразно проводящие дорожки в форме полосовых секций с четным числом излучателей, а также отводной элемент с бесконтактными переходами на проводящие дорожки и с возможностью вращения вокруг центра, отличается тем, что количество проводящих дорожек в форме полосовых секций равно четырем и выполнены они двухпроводными на внутренней стороне печатной платы, а отводной элемент выполнен на внешней стороне второй печатной платы, примыкающей вплотную к внутренней стороне первой, причем толщина второй печатной платы в три раза меньше толщины первой, и снабжен четырьмя параллельными дугообразным проводящим дорожкам ветвями с шириной примерно 1/10 ширины отдаленных от центра проводников двухпроводных проводящих дорожек и с возможностью движения вдоль них, для чего в центре вращения отводного элемента установлен вращающийся контакт, концы ветвей оснащены прямоугольными изгибами, на окончаниях которых закреплены металлические пластины, расположенные над ближайшими к центру проводниками двухпроводных проводящих дорожек. The specified technical result is achieved by the fact that the power divider with a phase shifter for the base station antenna, containing concentric relative to the central point, arcuate conductive tracks in the form of strip sections with an even number of emitters, as well as a tap-off element with non-contact transitions to conductive tracks and with the possibility of rotation around center, differs in that the number of conductive tracks in the form of strip sections is four and they are made two-wire on the inside of the printed circuit board, and the outlet element is made on the outside of the second printed circuit board adjacent close to the inside of the first, and the thickness of the second printed circuit board is three times less than the thickness of the first, and is equipped with four branches parallel to the arcuate conductive paths with a width of approximately 1/10 of the width of the two-wire conductive paths remote from the center of the conductors and with the possibility of movement along them, for which purpose a a rotating contact is made, the ends of the branches are equipped with rectangular bends, at the ends of which metal plates are fixed, located above the conductors of the two-wire conductive tracks closest to the center.
Вращающийся контакт выполнен в виде двух соприкасающихся концентрических металлических колец, расположенных на внутренних соприкасающихся сторонах печатных плат, и содержит соосные металлизированные отверстия с креплением для прижима печатных плат друг к другу и надежности контакта соприкасающихся концентрических металлических колец.The rotating contact is made in the form of two contacting concentric metal rings located on the internal contacting sides of the printed circuit boards, and contains coaxial metallized holes with fastening for pressing the printed circuit boards to each other and reliability of the contact of the contacting concentric metal rings.
Сущность полезной модели поясняется фигурами.The essence of the utility model is illustrated by figures.
На Фиг.1 изображены основные элементы устройства.Figure 1 shows the main elements of the device.
На Фиг.2 изображена внешняя сторона печатной платы со входом и выходами устройства.Figure 2 shows the outer side of the printed circuit board with the input and outputs of the device.
На Фиг.3 показана часть основного элемента изменения фаз выходных сигналов.Figure 3 shows part of the main element of changing the phases of the output signals.
На Фиг.4 показана зависимость ширины другой части основного элемента изменения фаз выходных сигналов от продольной координаты.Figure 4 shows the dependence of the width of the other part of the main element of the phase change of the output signals from the longitudinal coordinate.
Фиг.5 иллюстрирует зависимость коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) на входе устройства от частоты.5 illustrates the dependence of the voltage standing wave ratio (VSWR) at the device input on frequency.
Устройство состоит из четырех расположенных дугообразно проводящих дорожек 1, выполненных в виде двухпроводных линий на печатной плате (см. Фиг.1) с образованием щели между проводниками шириной 2 мм. Отводной элемент 2, содержащий четыре ветви 3, с параллельными дугообразным проводящим дорожкам участками, выполнен на внешней стороне второй печатной платы, примыкающей вплотную к первой внутренней стороной. Ширина ветвей 3 составляет примерно 1/10 ширины отдаленных от центра проводников двухпроводных проводящих дорожек. Толщина второй печатной платы в три раза меньше толщины первой печатной платы. Концы каждой из ветвей 3 оснащены прямоугольными изгибами, на окончаниях которых закреплены металлические пластины 4. На концах щелевых промежутков между линиями проводящих дорожек находятся широкополосные СВЧ-переходы 5, представляющие собой отверстия с примыкающими к ним металлическими пластинками с внешней стороны первой печатной платы (Фиг.2). На концах широкополосных СВЧ-переходов 5 установлены СВЧ-разъемы 6. Дугообразные проводящие дорожки 1 имеют общий центр, в котором установлен вращающийся контакт 7, являющийся центром вращения отводного элемента 2. Вращающийся контакт 7 соединен со входным СВЧ-разъемом 8 микрополосковой линией 9. The device consists of four arcuate
Вращающийся контакт 7 выполнен в виде двух соприкасающихся концентрических металлических колец 10 и 11. Кольцо 10 расположено на внутренней стороне первой печатной платы, а кольцо 11 – на внутренней стороне второй печатной платы. В центральных областях колец 10 и 11 содержатся соосные металлизированные отверстия со вставленным креплением, например винтом и гайкой, для прижима печатных плат друг к другу и надежности контакта соприкасающихся колец 10 и 11.Rotating
Устройство работает следующим образом. Через входной СВЧ-разъем 8 по микрополосковой линии 9 сигнал поступает на вращающийся контакт 7. Благодаря плотному соприкосновению колец 10 и 11 сигнал переходит с первой печатной платы на отводной элемент 2, делится на его ветвях 3 и поступает на металлические пластины 4 на второй печатной плате. Расположение пластин 4 над ближайшими к центру проводниками двухпроводных проводящих дорожек 1 обеспечивает широкополосные переходы на щелевые промежутки между линиями проводящих дорожек и СВЧ-переходы 5 и тем самым, к выходным СВЧ-разъемам 6. Работа устройства налагает требования на длины СВЧ-кабелей, связывающих устройство с антенной решеткой (в устройство не входят), а именно электрические длины СВЧ-кабелей должны обеспечивать синфазность выходных сигналов при нахождении металлических пластин 4 в центральных областях проводящих дорожек 1. Наклон луча антенны осуществляется вращением отводного элемента 2, но пределы его вращения должны быть ограничены исключением совмещения пластин 4 с СВЧ-переходами 5. The device works as follows. Through the
Отводной элемент 2 с его ветвями 3 состоит из нескольких микрополосковых линий с различным волновым сопротивлением. Полосок, подключенный к вращающемуся контакту 7, до места ответвления представляет собой оптимизированный трансформатор волновых сопротивлений. В месте подключения к вращающемуся контакту 7 трансформатор имеет волновое сопротивление 50 Ом (соответствующее применяемому в СВЧ-технике). В связи с тем, что отводной элемент делится на четыре ветви и необходимостью сохранения величины волнового сопротивления 50 Ом на пластинах 4, волновое сопротивление трансформатора в месте разветвления должно составлять 12,5 Ом. Из этого условия в результате компьютерного моделирования получена зависимость ширины трансформатора W от продольной координаты L, показанная на Фиг.4. Видно, что указанная зависимость представляет собой кусочно-линейную функцию с угловыми коэффициентами в промежуткахThe
от 0 мм до 215 мм – ~0,016, from 0 mm to 215 mm - ~ 0.016,
от 215 мм до 286 мм – ~0,028,from 215 mm to 286 mm - ~ 0.028,
от 286 мм до 360 мм – ~0,032, from 286 mm to 360 mm - ~ 0.032,
от 360 мм до 430 мм – ~0,047.from 360 mm to 430 mm - ~ 0.047.
Таким образом, выполнение четырех проводящих дорожек 1 двухпроводными и разветвление отводного элемента 2 на четыре ветви 3, оснащенных прямоугольными изгибами с размещенными на их концах металлическими пластинами 4, обеспечивает надежность широкополосного перехода. Введение двух соприкасающихся концентрических металлических колец 10 и 11 в состав вращающегося контакта 7 обеспечивает его надежность и возможность многократного вращения (длительного использования). Как видно из Фиг.5, в рабочей полосе частот 617…960 МГц КСВН не превышает значение 1,4. Thus, the implementation of the four
Основные размеры предлагаемого устройства: длина ~ 600 мм, ширина составляет порядка ~ 450 мм. The main dimensions of the proposed device are: length ~ 600 mm, width is about ~ 450 mm.
Claims (7)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU216628U1 true RU216628U1 (en) | 2023-02-15 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817507C1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-16 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Microwave signal power divider and antenna array |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2121755C1 (en) * | 1994-02-23 | 1998-11-10 | Моторола, Инк. | Power amplifier combined with amplitude- and phase-modulation controllers |
RU2134924C1 (en) * | 1994-01-31 | 1999-08-20 | Лорал Колкомм Сэтеллайт Севисез, Инк. | Phased-array transmitting antenna assembly (design versions) and antenna array manufacturing process |
RU168153U1 (en) * | 2016-07-13 | 2017-01-19 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" | CONTROLLABLE COMMUNICATED PHASE ANTENNA ARRAY |
WO2018231325A1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Commscope Technologies Llc | Base station antennas including serial phase shifters |
US20200006848A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | Commscope Technologies Llc | Base station antennas including wiper phase shifters |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2134924C1 (en) * | 1994-01-31 | 1999-08-20 | Лорал Колкомм Сэтеллайт Севисез, Инк. | Phased-array transmitting antenna assembly (design versions) and antenna array manufacturing process |
RU2121755C1 (en) * | 1994-02-23 | 1998-11-10 | Моторола, Инк. | Power amplifier combined with amplitude- and phase-modulation controllers |
RU168153U1 (en) * | 2016-07-13 | 2017-01-19 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" | CONTROLLABLE COMMUNICATED PHASE ANTENNA ARRAY |
WO2018231325A1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Commscope Technologies Llc | Base station antennas including serial phase shifters |
US20200006848A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | Commscope Technologies Llc | Base station antennas including wiper phase shifters |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817507C1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-16 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Microwave signal power divider and antenna array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4459568A (en) | Air-stripline overlay hybrid coupler | |
US4810981A (en) | Assembly of microwave components | |
US5949382A (en) | Dielectric flare notch radiator with separate transmit and receive ports | |
EP0215240B1 (en) | Planar-array antenna for circularly polarized microwaves | |
US3012210A (en) | Directional couplers | |
Jeong et al. | Design and analysis of swapped port coupler and its application in a miniaturized Butler matrix | |
CN106848559B (en) | Multifrequency antenna of coplanar waveguide feed | |
CN111952698A (en) | Phase shifter unit, phase shifter and array antenna | |
US4867704A (en) | Fixture for coupling coaxial connectors to stripline circuits | |
US3965445A (en) | Microstrip or stripline coupled-transmission-line impedance transformer | |
CN111987422B (en) | Ultralow-profile multi-frequency broadband antenna and communication equipment | |
CN110534920B (en) | Flexible butler feed network | |
US5095292A (en) | Microstrip to ridge waveguide transition | |
CN113381153B (en) | Slow-wave slot line transmission line | |
RU216628U1 (en) | Power divider with phase shifter for base station antenna | |
US3332039A (en) | Three conductor coplanar serpentineline directional coupler | |
CN108987877B (en) | Miniaturized microstrip line structure branch loading dispersion delay line | |
CN115458892B (en) | Four-way in-phase unequal power divider based on circular SIW resonant cavity | |
US20040080380A1 (en) | Hybrid phase shifter and power divider | |
US11405012B2 (en) | Balun and method for manufacturing the same | |
CN110061362B (en) | Active phased array antenna unit level internal monitoring device | |
RU180138U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
Huang et al. | A low-profile RF wire-to-board connector design for millimeter wave applications | |
CN212648436U (en) | Phase shifter unit, phase shifter and array antenna | |
CN111262027A (en) | Miniaturized broadband quadrature feed network |