SE528903C2 - Anordning för loboinställning - Google Patents

Description

528 903 anordningen beskriven i WO 96/37922 är att inverkan på signalfasen, och således lobvinkeln, är relativt liten- WO 02/35651 Al hänför sig till en anordning för inställning av lobriktningen för en antenn innefattande ett flertal antennelement kopplade till en gemensam signalkälla genom en matningsledningsstruktur bestående av stansade metalledningar.

Matningsledningsstrukturen är utsträckt i en huvudriktning och placerad parallellt med ett eller två jordplan, där ett rörligt dielektriskt element är placerat mellan matningsledningsstrukturen och vardera jordplan för att åstadkomma ett kontrollerat fasskift för att därigenom justera lobriktningen för antennen. Det dielektriska elementet består av olika delar som har olika dielektriska värden. Ett problem med anordningen beskriven i WO 02/35651 är mekaniska toleranser.

Ett problem med både de ovan beskrivna lösningarna är emellertid att dessa anordningar blir längre och mer skrymmande när ett större intervall på lutningsvinkeln erfordras, vilket gör det blir svårt att få plats med dessa anordningar i en antenn. Vidare erfordras längre ledare, vilket ökar förlusterna.

Dessutom finns det ett behov av en lösning som har en förbättrad RF-prestanda och förbättrad effekthàllbarhet.

Uppfinningens syfte och viktigaste egenskaper Det är ett syfte för föreliggande uppfinning att tillhandahålla en anordning för inställning av lobriktningen för en lob utstrålad från en stationär uppsättning antennelement som löser det ovan nämnda problemet.

Detta syfte uppnås av en anordning enligt den kännetecknande delen av krav 1. 10 l5 20 25 30 528 903 Det är ett ytterligare syfte för föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett antennkontrollsystem för att ställa in lobriktningen för en lob utstrålad från en stationär uppsättning antennelement som löser det ovan nämnda problemet.

Detta syfte uppnås av ett system enligt den kännetecknande delen av krav 25.

Anordningen för inställning av lobriktningen för en lob utstrålad från en stationär uppsättning antennelement är kännetecknad av att anordningen innefattar medel som möjliggör för nämnda jordplan att placeras relativt nära nämnda matningsledningsstruktur utan att riskera oavsiktlig kontakt mellan nämnda matningsledningsstruktur och nämnda jordplan.

Sagda medel kan bestå av en icke-ledande film eller ett icke~ ledande skikt placerad mellan nämnda matningsledningsstruktur och nämnda jordplan.

Att matningsledningsstrukturen kan placeras närmare jordplanet utan att matningsledningsstrukturen och jordplanet oavsiktligt kommer i kontakt med varandra, till exempel som resultat av värmeexpansion av matningsledningarna eller närvaro av vattendroppar, har fördelen att anordningen kan göras avsevärt mindre jämfört med tidigare känd teknik, samtidigt som prestandan för anordningen och inställningsområdet för den elektriska lutningsinställningen bibehålls eller förbättras.

Detta är särskilt fördelaktigt eftersom mekanisk lutningsinställning är förbjuden inom vissa områden, vilket ökar kraven på inställningsområdet för den elektriska lutningsinställningen.

Föreliggande uppfinning har vidare fördelen att kraven på matningsledningsstrukturen kan minskas, till exempel kan strukturen göras med flexibel eftersom platthetskravet för matningsledningsstrukturen, på grund av skyddet av den icke- 10 15 20 25 30 528 903 ledande filmen eller det icke-ledande skiktet, är väsentligt minskat eller eliminerat.

Den förhållandevis tunna ledande filmen eller det förhållandevis tunna skiktet kan vara placerat mellan sagda matningsledningsstruktur och sagda dielektriska element.

Nämnda matningsledningsstruktur kan vidare bestå av en förhållandevis tunn ledande film eller ett förhållandevis tunt ledande skikt, och/eller nämnda icke-ledande film eller skikt kan vara förhållandevis tunna.

Detta har fördelen att den icke-ledande filmen eller det icke- ledande skiktet kan fungera som en dielektrisk barriär, vilken i sin tur gör anordningen mindre känslig för luftgap mellan det dielektriska elementet och matningsledningsstrukturen_ Vidare kan den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet tillhandahålla en glidyta för ett dielektriskt element, vilken reducerar friktion, skyddar matningsledningsstrukturen från förslitning och som skyddar matningsledningsstrukturen från intermodulation. Följaktligen är ingen förlustrelaterad ytbehandling av matningsledningsstrukturen nödvändig.

Matningsledningsstrukturen kan vara screentryckt på den icke- ledande filmen eller fäst vid det icke-ledande skiktet eller den icke-ledande filmen till exempel genom limning eller bindning. Alternativt kan matningsledningsstrukturen vara etsad på ett kretskort (PCB), där PCB:n utgör den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet. Detta har fördelen att en matningsledningsstruktur med en liten matningsledningstjocklek man användas eftersom matningsledningsstrukturen inte behöver vara självbärande.

Användande av en vanlig PCB har fördelen att bättre toleranser och lägre tillverkningskostnader åstadkoms jämfört med 10 15 20 25 30 528 903 lösningar i tidigare känd teknik. Vidare kan normala etsningstoleranser istället för stansningstoleranser användas, vilket har den ytterligare fördelen att det är avsevärt enklare att tillverka optimala matningsledningsmönster, till exempel meanderformade matningsledningar. Vidare minskas mekaniska påfrestningar. En annan fördel med denna lösning är en ökad möjlighet att välja impedans och form för matningsledningar, vilket resulterar i att bättre RF-prestanda åstadkoms. Vidare kan ett större inställningsområde för lutningen åstadkommas, till exempel genom meanderformad(e) matningsledning(ar). Dessutom är, på grund av möjligheten att välja matningsledningsimpedans, en ojämn delning av ineffekten enklare att åstadkomma, varvid amplitudminskning möjliggörs.

Vidare är den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet bättre värmeledare är den omgivande luften, vilket resulterar i en anordning med bättre effekthàllbarhet.

Anordningen kan vara uppbyggd av åtminstone fyra ledningssegment som utgår från nämnda källanslutningsterminal till nämnda matningsledningsterminaler, med - åtminstone ett första ledningssegment och ett andra ledningssegment som sträcker sig huvudsakligen i en första riktning längs nämnda huvudriktning, - åtminstone ett tredje och fjärde ledningssegment som sträcker sig huvudsakligen i en andra riktning motsatt nämnda första riktning, där - nämnda dielektriska element är placerat i intill åtminstone del av nämnda första och andra ledningssegment och respektive nämnda tredje och fjärde ledningssegment, och har ett effektivt dielektriskt värde, varvid nämnda dielektriska element är linjärt förskjutbar mellan två ändpositioner samtidigt som nämnda element hålls i närhet till respektive par av åt motstående häll förlöpande ledningssegment. Detta 10 15 20 25 30 528 903 har fördelen att anordningen kan konfigureras väsentligen såsom anordningen i tidigare känd teknik.

Ett fast jordplan kan placeras på båda sidor om sagda matningsledningsstruktur, där matningsledningsstrukturen är parallell med nämnda jordplan, varvid icke-ledande filmer placeras mellan nämnda matningsledningsstruktur och varje jordplan, och varvid ett dielektriskt element är placerat mellan varje jordplan och varje icke-ledande film eller skikt.

Detta har fördelen att jordplanen kan användas som hölje för anordningen, och anordningen kan följaktligen göras mycket kompakt. Eftersom föreliggande uppfinning möjliggör att jordplan kan placeras nära det ledande skiktet kan vidare ett större område av matningsledningsimpedanser användas eftersom matningsledningsimpedanser, på grund av det kortare avståndet till jord, blir mer beroende av bredden på ledarna. Användande av en etsad matningsledningsstruktur tillåter dessutom smalare matningsledningar jämfört med tidigare känd teknik, vilket följaktligen ökar området av möjliga matningsledningsimpedanser ytterligare.

Dimensionerna på det icke-ledande skiktet(skikten) kan väsentligen motsvara dimensionen på jordplanet(jordplanen).

Vidare kan minst en del av det(de) icke-ledande skiktet (skikten) vara utskurna eller bortskurna för att säkerställa att minst en väldefinierad kontaktyta mellan jordplanen och/eller matningsledningsanslutningsterminalerna kan skapas.

Alternativt kan dimensionerna för den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet vara sådant att jordplanen kan vara i kontakt med varandra vid kanten längs deras hela längd och bredd. Detta har fördelen att intermodulation kan undertryckas och hållas på en låg nivå. 10 15 20 25 30 528 903 Som sagts ovan kan åtminstone en av nämnda matningsledningar vara meanderformad. Detta har fördelen att ett större lobinställningsområde kan erhållas utan att öka längden på anordningen, eller till och med samtidigt som längden på anordningen minskas.

Den inre ytan på nämnda jordplan kan eloxeras eller förses med ett icke-ledande skikt för att erhålla ett extra isolerande skikt. Detta har fördelen att risken för oönskad kontakt mellan matningsledningsstruktur och jordplan, till exempel beroende på defekter i den icke-ledande filmen eller det icke- ledande skiktet, minskas.

Den(de) icke-ledande filmen(filmerna) eller det(de) icke- ledande skiktet(skikten) kan ha åtminstone en av de följande egenskaperna: vattenavvisande, temperaturbeständig, låga RF- förluster, en dielektrisk konstant som är lägre än den dielektriska konstanten hos det dielektriska elementet, låg termisk utvidgning, hög termisk konduktivitet, och låg fuktighetsabsorption.

Vanligtvis använda material, till exempel Teflon®, som är ett varumärke av E.I Dupont, vilket är ett isolerande material med lågt s och låga förluster, kan användas. Alternativt kan plastmaterial, såsom Ultem® eller Lexan®, vilka är varumärken för General Electric Company användas. Självfallet kan också andra material användas.

Anordningen är speciellt lämpad för användning i ett antennstyrsystem för inställning av lobriktningen för en antenn. Anordningen är speciellt lämplig för användning i ett antennstyrsystem för fjärrinställning av lutningsvinkeln för en huvudlob för en uppsättning antennelement. 10 15 20 25 528 903 Dessa och andra särdrag för uppfinningen kommer att framgå av nedanstående detaljbeskrivning.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka illustrerar nâgra föredragna utföringsformer.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en sprängskiss av en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.; Fig. 2 visar en snittvy av anordningen i fig. 1.

Fig. 3 visar matningsledningsstrukturen i fig. l mer i detalj.

Figs. 4a-b visar en alternativ föredragen utföringsform av den föreliggande uppfinningen.

Fig. 5 visar ett ytterligare särdrag för den föreliggande uppfinningen.

Fig. 6 visar ett till ytterligare särdrag för den föreliggande uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer I figurerna 1 och 2 visas en föredragen utföringsform av anordningen 200 enligt den föreliggande uppfinningen. I fig. l visas en sprängskiss av anordningen för inställning av lobriktningen för en antennlob. Anordningen 200 innefattar ett långsträckt lådformigt hölje bestående av en övre del 201 och en nedre del 202, utgörande jordplan. En matningsledningsstruktur 100 visas också. Varje matningsledningssegment 102-107 hos matningsledningsstrukturen är ansluten till en associerad matningsanslutningsterminal 10 15 20 25 30 528 903 lO2a-107a. Matningsanslutningsterminalerna lO2a-l06a är anslutna, till exempel genom koaxialkablar (ej visade), till associerade antennelement eller en underuppsättning, till exempel par av antennelement, anordnade i en stationär uppsättning, vanligtvis en rätlinjig, i en antenn, till exempel en basstationsantenn. Vid användning är matningsanslutningsterminalen lO7a ansluten, till exempel genom en koaxialkabel, till sändaremottagarekretsar (ej visade), till exempel innefattade i en basstation i ett cellulärt mobiltelefonsystem.

I fig. 2 visas en expanderad del av the sammansatta anordningen längs linjen I-I i fig. 3. Som visas i figuren innefattar den övre delen 201 en väsentligen plan övre vägg 203 och, integrerat med denna, tvâ neråt riktade, i längdriktningen sträckande flänsar 204, 205. Den undre delen 202 av höljet inkluderar en väsentligen plan undre vägg 208 och, integrerat med de längsgående kantdelarna av den undre väggen 208, uppåt riktade flänsar 207, 209.

Matningsledningsstrukturen 100 är anordnad mellan två icke- ledande filmer eller skikt 210, 211, vilkas längd och bredd väsentligen motsvarar dimensionerna hos de övre och undre jordplanen 201, 202, vilket kan ses i fig. 1. Tjockleken hos de icke-ledande filmerna eller skikten kan vara, till exempel i storleksordningen an 0.01-1 mm. Detta har fördelen att de icke-ledande filmerna eller skikten isolerar jordplanen från varandra, vilket får som resultat att intermodulation kan undertryckas och hållas på en låg nivå. Dessutom har en icke- ledande film eller ett icke~ledande skikt med en dimension motsvarande dimensionen hos de övre och undre jordplanen 201, 202 fördelen att de övre och undre jordplanen 201, 202 kan utgöra ett monteringsramverk på vilken de icke-ledande filmerna eller skikten kan fästas. Jordplanen kan fästas vid 10 15 20 25 30 528 903 10 varandra med fastsättningsmedel, till exempel i form av skruvar på ett i och för sig känt sätt. För att hålla jordplanen isolerade från varandra, kan skruvarna vara av en icke-ledande sort, till exempel plastskruvar. Alternativt kan vanliga (ledande) skruvar användas, i vilket fall den föreliggande uppfinningen har fördelen att bara förutbestämda och distinkta kontaktytor mellan jordplanen används, vilket har intermodulationsfördelar. De icke-ledande skikten kan ha genomgående hål motsvarande diametern för skruvarna, eller, alternativt, kan de icke-ledande skikten vara försedda med, förslagsvis väldefinierade, utskärningar (indikerade i fig. l som 212) belägna vid fästpunkterna. För att underlätta montering av anordningen kan matningsledningsstrukturen och de icke-ledande skikten limmas ihop innan monteringen.

Alternativt kan matningsledningen erhållas genom etsning av en icke-ledande film eller ett icke-ledande skikt innefattande ett ledande skikt. Den andra icke-ledande filmen eller det andra icke-ledande skiktet kan sedan fästas, till exempel genom limning eller fastvulkning med förimpregnerad matta (prepreg), till den ledandeskiktssidan av den första icke- ledande filmen eller det först icke-ledande skiktet. Som ett ytterligare alternativ kan en eller båda icke-ledande filmerna vara självhäftande på en sida, så att när filmerna sätts ihop, med matningsledningsstrukturen emellan, monteras filmerna och matningsledningsstrukturen ihop till en enhet som är enkel att hantera vid montering av anordningen. I ytterligare en utföringsform utgör de icke-ledande filmerna eller skikten en ensam film eller ett ensamt skikt, i vilken matningsledningsstrukturen är innesluten. I den föredragna utföringsformen visad i fig.l är matningsledningsstrukturen 100 fäst vid den icke-ledande filmen 211. 10 15 20 25 30 528 903 ll Vidare visas i figurerna 1 och 2 dielektriska element 220-223, vilka används för att påverka propageringshastigheten.

Dielektriska element 221, 223 är valfria och kan, om de används, användas till exempel för minska impedansen i matningsledningarna 104 och 107. Dielektriska element 220, 222 används för att påverka fasskiftet hos de signalkomponenter som förflyttas längs respektive ledningssegment genom att vara i längdriktningen förskjutbara längs anordningens längdriktning mellan tvâ ändlägen, vilket är känt genom tidigare känd teknik, till exempel genom WO 02/35651 A1, och som kommer förklaras ytterligare nedan, för att ändra fasskillnader mellan signalkomponenterna och matningsanslutningsterminalerna. Fasvinkelskillnaderna kommer att bero på den speciella positionen av det dielektriska elementet. När det dielektriska elementet förskjuts ett visst avstånd kommer transmissionsfaserna för ledningssegment 102, 103, 105, 106 ändras likformigt medan transmissionsfasen för ledningssegment 104 väsentligen förblir oförändrad. Om fasskiftet hos matningsledningarna 102, 105 är dubbelt så stort som för matningsledningarna 106, 103, kommer fasvinkelskillnaden mellan terminalerna associerade med angränsande antennelement (eller underuppsättningar) vara inbördes lika. Således kommer den sammansatta loben från de fem antennelementen kopplade till dessa terminaler i ett sådant fall alltid ha en vågfront väsentligen i form av en rak linje, och lutningen på denna vågfront kan justeras genom att förskjuta det dielektriska elementet till en annan position längdriktningen för anordningen.

Enligt uppfinningen kan de dielektriska elementen ha olika effektiva dielektriska värden, till exempel genom att förse delar av det dielektriska elementet med genomgående hål, andra oregelbundenheter eller varierande tjocklek för att påverka 10 15 20 25 30 528 903 12 den hämmande effekten av det dielektriska materialet. Detta är indikerat i figurerna, till exempel genom genomgående hål 224, 225. Självklart kan de elektriska elementen vara solida med samma dielektriska värden.

De dielektriska elementen kan fungera som distanselement för att hålla matningsledningsstrukturen på plats. I en alternativ utföringsform kan de övre och undre väggarna förses med positioneringselement, till exempel i form av tungor eller väggar, vilka kan underlätta för de dielektriska elementen att hålla matningsledningsstrukturen på plats och säkerställa ett korrekt avstånd mellan matningsledningarna och jordplanen.

Användningen av de icke-ledande skikten har fördelen att jordplanen kan placeras nära det ledande skiktet utan att riskera att matningsledningarna kommer i kontakt med jordplanen, till exempel på grund av vattendroppar eller på grund av deformationer skapade av värmeexpansion under användande, vilket medför de fördelar som beskrivits ovan.

I en föredragen utföringsform är den inre ytan på de övre och undre väggarna samt på flänsarna eloxerade för att åstadkomma ett extra isolerande skikt för extra skydd mot oönskad kontakt mellan jordplanen och matningsledningsstrukturen. Ytorna kan bli överdragna med ett icke-ledande ytbeläggning istället för att bli eloxerade.

I figur 3 visas matningsledningsstrukturen 100 från figur 1 mer i detalj. I den illustrerade utföringsformen är matningsledningsstrukturen 100 konfigurerad med första och andra ledningssegment 105, 106 som sträcker sig i en första riktning, tillsammans med en matningsledning 107 längs anordningens huvudsakliga riktning A, och tredje, fjärde och femte ledningssegment 102, 103, 104 som sträcker sig i en andra riktning, motriktad mot den första riktningen. Varje 10 15 20 25 30 528 903 13 matningsledningssegment är var och en kopplade till en associerad matningsledningsterminal 102a, 103a, l04a, l05a och l06a. Matningsledningssegmenten är sammankopplade genom en källanslutningsterminal 101, vilken är anslutningsbar till en signalkälla genom matningsledningen 107 och dess associerade matningsterminal 107a. Matningsanslutningsterminalerna l02a- 1061 är, som nämnts ovan, kopplade, till exempel genom fem koaxialkablar, till associerade antennelement eller underuppsättningar.

En mikrovågssignal som anländer till matningsledningen 107a kommer att propagera längs matningsledningen 107 till den centralt placerade källanslutningsterminalen 101 och vidare till de fem ledningssegmenten 102-106. För att justera lutningen skjuts de rörliga dielektriska elementen 220, 222, av vilka 222 är markerad med streckade linjer, delvis skymmande matningsledningarna 102, 103, 105, 106, längs matningsledningarna i den huvudsakliga riktningen A. Som visas i figuren kan det dielektriska elementet 220 förses med genomgående hål l10a, l10b för att matcha de dielektrisk belagda delarna av matningsledningarna med delarna utan dielektrisk beläggning. Dielektriska elementet 223 visas ocksâ.

Anordningen kan vidare förses med stationära dielektriska element 120, 121 (visade i figurerna 1 och 3) nära eller vid ändarna pà anordningen för att matcha impedansen hos matningsledningssegmenten till anslutningsterminalerna. Som visas i figuren kan dessa ha olikartad form. De stationära elementen kan också ha olika tjocklek.

Som visas i figuren är de två matningsledningarna 102, 105 meanderformiga. Detta har fördelen att ett större lobjusteringsomràde kan erhållas utan att öka längden på 10 15 20 25 30 528 903 14 anordningen. I en föredragen utföringsform kan anordningen göras avsevärt kortare och samtidigt tillhandahålla ett dubbelt så stort lutningsvinkelintervall än det som anordningar inom tidigare känd teknik kan tillhandahålla.

Företrädesvis har det dielektriska materialet i de dielektriska elementen en dielektrisk konstant som är högre än den för den(de) icke-ledande filmen(filmerna) eller för det(de) icke-ledande skiktet(skikten). Ett lämpligt material är Ultem® eller Lexan®, vilka är varumärken tillhörande General Electric Company. I en föredragen utföringsform bör den dielektriska konstanten för det dielektriska materialet vara i intervallet mellan 2 och 6 (den dielektriska konstanten för den icke-ledande filmen eller för det icke-ledande skiktet bör företrädesvis vara relativt låg, till exempel S 3). Vidare bör de dielektriska elementen ha, liksom materialet för den icke-ledande filmen eller för det icke-ledande skiktet, låga RF-förluster, vara temperaturbeständig, ha en hög termisk konduktivitet, ha låg fuktighetsabsorption och ha låg termisk utvidgning.

I figur 4 visas en alternativ föredragen utföringsform av en anordning 400 enligt uppfinningen, vilken är lämplig för användning tillsammans med dubbelpolariserade antennuppsättningar eller två separata antennuppsättningar.

Strukturen hos anordning 400 rörande arrangemang av jordplan, matningsledningsstruktur, dielektriska element och icke- ledande filmer eller skikt liknar den för anordningen 200. I denna utföringsform är emellertid två matningsledningsstrukturer 404, 405 inneslutna i höljet.

Matningsledningsstrukturerna 404, 405 är separerade av en mellanliggande fläns 406, vilken har samma funktion som flänsarna 207, 209 beskrivna ovan. Som kan ses i figuren sträcker sig den mellanliggande flänsen 406 bara längs delar 10 15 20 25 30 528 903 15 av anordningen enligt denna utföringsform, anledningen till detta kommer förklaras nedan. Som beskrivs ovan är varje matningsledningsstruktur 404, 405 arrangerad mellan två icke- ledande filmer eller skikt, vilkas längd och bredd, som beskrivits ovan, väsentligen motsvarar dimensionen hos de övre och undre jordplanen. Följaktligen kan de två matningsledningsstrukturerna positioneras mellan samma icke- ledande filmer eller skikt, således kan filmerna eller skikten tillverkas som en enda komponent. Alternativt kan varje matningsledningsstruktur positioneras mellan separata icke- ledande filmer eller skikt, vardera täckande halva bredden av anordningen. I det senare fallet kan filmerna och matningsledningsstrukturen monteras till en enda enhet, vilken är lika användbar för utföringsformen beskriven i figurerna 1- 3 som för utföringsformen beskriven i figur 4a, därigenom erbjudande tillverkningsfördelar.

Dielektriska element 407-410 (och på motsvarande sätt i samband med anordningen 200, på den motstående sidan av matningsledningsstrukturen, motsvarande dielektriska element (ej visade)) används som beskrivits ovan, det vill säga dielektriska element 408, 409 används för att påverka signalfasen i matningsledningarna. De tvâ matningsledningsstrukturerna (och dielektriska element) i figur 4a är ordnade så att matningsledningsstrukturen 404 (och de dielektriska elementen 407-408) är en spegling av matningsledningsstrukturen 405 (och de dielektriska elementen 409-410). Detta resulterar i att de två rörliga dielektriska elementen 408 och 409 är spegelvända och placerade mot varandra. På grund av faktumet att den mellanliggande flänsen bara sträcker sig längs en del av anordningen 400, denna lösning tillåter det rörliga dielektriska elementet 408, 409 att, vilket visas i figuren, utformas som en integrerad enhet, 10 15 20 25 30 528 905 16 vilken, när den flyttas, samtidigt påverkar fasen hos signalkomponenter som förflyttas längs respektive ledningssegment i matningsledningsstrukturerna 404, 405.

Följaktligen tillåter den synkrona förflyttningen av de dielektriska elementen 408-409 (och motsvarande (ej visade) dielektriska element på den motstående sidan av matningsledningsstrukturen) samma kontroll av dubbelpolariserade antennelement eller olika set av antennelement. Till exempel kan de dielektriska elementen 408- 409 styras med en stång på ett sätt liknande det för utföringsformen visad i figurerna 1 och 3.

I utföringsformen visad i figur 4a beskrivs emellertid en alternativ föredragen lösning för förflyttningen av de dielektriska elementen. Enheten bestående av de dielektriska elementen 408, 409 förses med en skära 411, vars ena kant 412 utgör en kuggstáng som, på ett sätt som är uppenbart och väl känt för en fackman, ska gripa in i ett tandat kugghjul 413 som är inmonterad inuti skåran. Denna lösning visas också mer i detalj i figur 4b, i vilken kugghjulet 413 visas mer i detalj. Som kan ses i figuren griper kanten 412 på det dielektriska elementet 408, 409 in i det tandade kugghjulet så att när kugghjulet 413 roteras omvandlas denna rörelse till en linjär rörelse av de dielektriska elementen 408, 409. Till exempel resulterar en medursrotation av kugghjulet 413 i att de dielektriska elementen 408, 409 förflyttas i riktningen enligt pilar D. Följaktligen kan de dielektriskt elementen 408, 409 (och de på samma sätt tandade, motsvarande dielektriska elementen på den motstàende sidan av matningsledningsstrukturen) förflyttas samtidigt, perfekt synkroniserade, på ett enkelt sätt. Vidare minskar den direkta kopplingen till de dielektriska elementen transmissionsglapp. 10 15 20 25 30 528 903 17 Som kan ses i figur 4b, sticker en axel 414 till kugghjulet 413 ut genom ett hål 416 i höljet (jordplanet) 415 för att kunna sättas i rörelse från utsidan av höljet 415. Axeln 414 kan, till exempel, vara förbunden direkt med axeln på en stegmotor, eller alternativt vara förbunden med en stegmotor via ett snäckdrev. Särskilt snäckdrevslösningen (eller i vilket tandat kugghjul eller vinkeldrevslösning som helst för den delen) har fördelen att dimensionen pà stegmotorn kan göras väldigt liten, åtminstone om ett lämpligt utväxlingsförhållande väljs, eftersom den endast behöver kunna tillhandahålla tillräckligt vridmoment för att förflytta de dielektriska elementen 408-409 (och motsvarande element som beskrivits ovan). Detta är en betydande fördel jämfört med tidigare känd teknik, eftersom tillhandahållandet av tillräckliga energikällor för stegmotorn och associerad kontrollelektronik kan vara komplicerat. I tidigare känd teknik måste avsevärt större komponenter, såsom stänger och andra länksystem, flyttas, vilket i sin tur kräver en väsentligt större energiförbrukning. Både stegmotorn och dess associerade kontrollelektronik kan företrädesvis monteras inuti antennens radom.

I en alternativ utföringsform kan den mellanliggande flänsen 406 sträcka sig längs hela anordningen, därigenom placerande matningsledningsstrukturerna i ”separata fack”. I denna lösning kan kanterna på de dielektriska elementen 408, 409 riktade mot varandra utgöra kuggstänger, var och en för att gripa in i ett tandat kugghjul. De tandade kugghjulen kan vara inrymda i ett urtag i den mellanliggande flänsen och vara ihopkopplade så att det andra kugghjulet följer efter när ett första roterar, emellertid med varje kugghjul endast i kontakt med kuggstângen tillhörande ett dielektriskt element.

Kugghjulen skulle därför kunna vara något förskjutna från en 10 15 20 25 30 528 903 18 central axel som sträcker sig genom den mellanliggande flänsen. Sammankopplingen säkerställer en synkron förflyttning av kugghjulen och följaktligen av de dielektriska elementen.

Som är uppenbart för fackmannen kommer de dielektriska elementen förflytta sig simultant i samma riktning. Eftersom kugghjulen är ihopkopplade behöver bara axeln till ett kugghjul vara möjlig att sätta i rörelse från utsidan av höljet och anordningen kan styras som beskrivet ovan.

Det är, självfallet, även möjligt att använda både den ovan beskrivna lösningarna i en anordning enligt figurerna 1-3.

Till exempel kan det tandade kugghjulet positioneras, till exempel vid delen längst till höger av anordningen 200, i vilket fall sidorna längst till höger på de rörliga dielektriska elementen 220, 222 skulle ha utformats som kuggstänger på så sätt som beskrivits ovan.

Figur 4a visar ytterligare ett särdrag av den föreliggande uppfinningen, vilket säkerställer att en inställd lobvinkel är samma som den avsedda lobvinkeln. De rörliga dielektriska elementen 408, 409 förses med en avläsningsskala 420 innehållande en gradering med en upplösning pà till exempel 1/lO0°. En optisk avläsningsanordning (ej visad) monteras på höljets utsida, direkt ovanför avläsningsskalan 420 och skannar avläsningsskalan 420 genom en eller flera öppningar i höljet. Detta har fördelen att en exakt position för det rörliga dielektriska elementet alltid kan erhållas utan att, som i tidigare känd teknik behöva detektera ändlägen för förflyttningen av det dielektriska elementet och sedan interpolera fram en önskad lutningsvinkel. Det kan följaktligen säkerställas att kontrollsignaler skickade från till exempel en avlägsen placering till en stegmotorkontrollelektronikkrets, innehållande till exempel 10 15 20 25 30 528 903 19 ett ”SET TILT = 22°"-kommando, kommer att utföras på ett korrekt sätt.

Som ett alternativ till den optiska avläsningen kan det rörliga dielektriska elementet förses med en linjär potentiometer, varigenom en exakt position för det rörliga dielektriska elementet kan erhållas genom mätning av potentiometerns resistans.

Som ytterligare ett alternativ till den optiska avläsningen kan avläsningen utföras genom att detektera en kapacitans eller en induktans. Till exempel kan en linjär variabel differentialtransformator (linear Variable differential transformer, LVDT) användas. En sådan anordning kan erhållas from RDP Electronics Ltd. och principen för dess funktion kommer att beskrivas nedan i samband med figur 5. Tre spolar 501, 502, 503 är lindade på en spolstomme eller en bobin.

Spole 501 utgör en primär spole och exciteras med en växelspänning, vanligtvis i området 1 till 30 kHz vid 0.5 till 10 V effektivvärde (rms). Spolarna 502, 503 utgör sekundära spolar och är lindade i motfas, så att när en ferritisk kärna är i den centrala linjära positionen induceras en lika spänning i varje spole och utgàngarna från det tvâ sekundära spolarna tar ut varandra. Genom användande av en rörlig del 504 av magnetiskt material som ferritisk kärna, vilken i den föreliggande uppfinningen utgör del av, är tillhandahållen genom, eller är ansluten till det rörliga dielektriska elementet, inducerar förskjutning av den rörliga delen 504 strömmar i spolarna 502, 503. När den rörliga delen förskjuts åt vänster (eller höger) i figuren ökar den inducerade spänningen i spole 502 (503 när man förskjuter åt höger) medan den inducerade spänningen i spole 503 (502) minskar. Storleken på utgången på transduktorn (det vill säga summan av de inducerade spänningarna i spolar 502, 503) ökar linjärt när 10 15 20 25 30 528 903 20 den rörliga delen förskjuts från centrum, elektrisk nollposition. Följaktligen kan alltid den exakta positionen för det rörliga dielektriska elementet erhållas genom att läsa av utspänningen. Om det rörliga dielektriska elementet kan förskjutas i båda riktningar från centrumläget måste fasen på utsignalen tas i beaktande för att ta reda på riktningen på rörelsen.

Som är uppenbart för fackmannen är de beskrivna sätten att kontrollera den verkliga loblutningen applicerbara på alla beskrivna utföringsformer.

Figur 4a visar också ett ytterligare fördelaktigt särdrag hor den föreliggande uppfinningen. Ett vanligt problem med kända fasskiftare är att de särskilda kablar som ska kopplas till anordningen är lödda på matningsledningsterminalerna och höljet. Lödningen av en kabel på matningsledningsterminalerna utgör inte något problem. Emellertid är kraven på lödningarna av tråd på höljet så rigorösa, till exempel för att kontrollera intermodulation, att det i praktiken är omöjligt att utföra an sådan lödning på plats. När en anordning fungerar dåligt finns det därför inget annat alternativ än att byta ut anordningen och kablarna som är fastlödda på den.

Enligt den föreliggande uppfinningen ska, emellertid, tràdmanteln för kablar som ska kopplas till anordningen lödas på en kabelsko 600, visad mer i detalj i figur 6, på ett kontrollerat sätt under tillverkningsprocessen, och när anordningen är monterad hålls kabelskon löstagbart fast i läge med skruvförbandet för det övre och undre jordplanen, och endast mittenledaren, den anslutning som inte är så kritisk som jordanslutningen, måste lödas fast på anordningen. För att ombesörja en godtagbar jordanslutning med kontrollerad intermodulation utan lödning kan kabelskon och/eller jordplanen förses med ett isolerande skikt, till exempel genom 10 15 20 25 528 903 21 eloxering, för att säkerställa att en fullständigt kapacitiv koppling av jord erhålls.

Följaktligen kan en anordning bli demonterad och monterad och delar kan bytas ut medan prestandan för anordningen behålls utan att tvingas utföra precisionslödning på plats. Som ett alternativ till den kapacitiva kopplingen av jorden som beskrevs ovan kan en konduktiv koppling också användas. I en sådan lösning kan en separat kabelsko för varje kabel användas, och kabelskon kan formas med en utvändig gänga och skruvas in i motsvarande gängor i anordningshöljet.

Kabelskolösningen är, självfallet, också applicerbar på anordningen i figurerna l-3.

Som även är uppenbart för fackmannen kan ett antal andra implementeringar, modifieringar, variationer och/eller tillägg göras i de ovan beskrivna exemplen, och det ska förstås att uppfinningen inkluderar alla sådana implementeringar, modifieringar, variationer och/eller tillägg som faller inom kravens omfång.

Tillexempel kan den centralt placerade källanslutningsterminalen själv utgöra en matningsanslutningsterminal för direkt anslutning till ett antennelement.

Proportionerna i figurerna är bara till för illustrativa ändamål och det ska förstås att tjockleken av de dielektriska elementen i verkligheten kan vara avsevärt tunnare, och på motsvarande sätt kan totala tjockleken av anordningen också vara tunnare.

I den ovan beskrivna utföringsformen inkluderar anordningen fem matningeledningssegment. Det ska emellertid förstås att 528 903 22 anordningen kan innehålla fler eller färre än fem matningsledningssegment, till exempel fyra eller två.

Claims (28)

10 15 20 25 30 528 903 23 NYA PATENTKRAV

1. Anordning (200; 400) för inställning av lobriktningen för en lob utstràlad från en stationär uppsättning av antennelement, varvid åtminstone två antennelementmatningspunkter är anslutna till en gemensam signalkälla via en plan matningsledningsstruktur med en källanslutningsterminal avsedd att anslutas till nämnda källa och åtminstone två matningsledningsterminaler avsedda att anslutas till nämnda antennelementmatningspunkter, varvid nämnda matningsledningsstruktur är långsträckt i en huvudriktning på avstånd från och parallellt med ett fast jordplan på båda sidor av nämnda matningsledningsstruktur, varvid ett rörligt dielektriskt element är placerat mellan nämnda matningsledningsstruktur och åtminstone ett jordplan för att ändra signalfasen för signalkomponenter som överförs mellan nämnda källanslutningsterminal och respektive matningsanslutningsterminaler, varvid nämnda dielektriska element är rörligt i nämnda huvudriktning för att åstadkomma en kontrollerad fasförskjutning för nämnda signalkomponenter för att ställa in nämnda lobriktning, kännetecknad av att - en icke-ledande film eller ett icke-ledande skikt är placerat mellan nämnda matningsledningsstruktur och varje jordplan.

2. Anordning (200: 400) enligt krav l, kännetecknad awr att ett rörligt dielektriskt element (220, 222) är placerat mellan matningsledningsstrukturen och varje jordplan.

3. Anordning (200: 400) enligt krav 2, kännetecknad av att de icke-ledande filmerna eller skikten är placerade 10 15 20 25 30 528 903 lä mellan nämnda matningsledningsstruktur och respektive nämnda dielektriska element (220, 222).

4. Anordning (200; 400) enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda matningsledningsstruktur består av en förhållandevis tunn ledande film eller ett förhållandevis tunt skikt, och/eller nämnda icke-ledande filmer eller skikt är förhållandevis tunna.

5. Anordning (200; 400) enligt något av kraven l-4, kännatecknad av att nämnda matningsledningsstruktur är screentryckt på en icke-ledande film eller ett icke-ledande skikt, fäst på den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet, till exempel genom limning eller bindning.

6. Anordning (200; 400) enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda matningslednings struktur är etsad på ett kretskort, där kretskortet utgör en icke-ledande film eller ett icke-ledande skikt.

7. Anordning (200; 400) enligt något av kraven 1-6, kännatecknad av att anordningen (200; 400) är konfigurerad med åtminstone fyra ledningssegment som utgår från nämnda källanslutningsterminal till nämnda matningsledningsterminaler, med - åtminstone ett första ledningssegment och ett andra ledningssegment som sträcker sig huvudsakligen i en första riktning längs nämnda huvudriktning, - åtminstone ett tredje och fjärde ledningssegment som sträcker sig huvudsakligen i en andra riktning motsatt nämnda första riktning, där - nämnda dielektriska element är placerat intill åtminstone del av nämnda första och andra ledningssegment och respektive 10 15 20 25 30 528 903 25 nämnda tredje och fjärde ledningssegment, och har ett effektivt dielektriskt värde, och - nämnda dielektriska element är linjärt förskjutbar mellan två ändpositioner samtidigt som nämnda element hålls i närhet till respektive par av åt motstående håll förlöpande ledningssegment.

8. Anordning (200; 400) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar två matningsledningsstrukturer (404, 405).

9. Anordning (200; 400) enligt krav 8, kännatecknad awr att de två matningsledningsstrukturerna (404, 405) är anbringade mellan samma icke-ledande filmer eller skikt.

10. Anordning (200; 400) enligt något av kraven l~9, kännetecknad av att matningsledningsstrukturen och nämnda icke-ledande filmer eller skikt utgör en integrerad enhet, där matningsledningsstrukturen är innesluten i den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet.

11. ll. Anordning (200; 400) enligt något av kraven l-10, kännetecknad av att dimensionerna på de icke-ledande skikten väsentligen motsvarar dimensionen på jordplanen.

12. Andordning (200; 400) enligt krav ll, kännetecknar! awr att minst en del av ena eller båda av de icke-ledande skikten är utskurna eller bortskurna för att säkerställa att minst en väldefinierad kontaktyta mellan jordplanen och/eller» matningsledningsanslutningsterminaler kan skapas. lO 15 20 25 30 528 903 lß

13. Anordning (200; 400) enligt något av föregående krav' kännetecknad av att minst en av nämnda matningsledningar är meanderformad.

14. Anordning (200; 400) enligt något av kraven l-13f kännetecknad av att den inre ytan av minst ett jordplan är eloxerad eller försedd med ett icke-ledande lager för att tillhandahålla ett extra isolerande skikt.

15. l5. Anordning (200; 400) enligt något av kraven 1"14, kännetecknad av att de icke-ledande filmerna eller skikten ytterligare har minst en av de följande egenskaperna: - vattenavvisande, temperaturbeständig, låga RF-förluster, - en dielektrisk konstant som är lägre än den dielektriska konstanten hos det dielektriska elementet, - låg termisk utvidgning, - hög termisk konduktivitet, och - låg fuktighetsabsorption .

16. Anordning (200; 400) enligt något av patentkraven 1-15, kännetecknad av att tjockleken hos nämnda icke-ledande film(er) är i intervallet 0.01 mm till l mm.

17. Anordning (200; 400) enligt något av kraven 1-16, kännetecknad av att nämnda icke-ledande filmer är tillverkade av ett material i gruppen bestående av: Teflon®, plast, Ultem®, Lexan® eller något annat material med lågt s som är lämpligt för RF-applikationer. 10 15 20 25 30 528 903 27!-

18. l8. Anordning (200; 400) enligt något av kraven 1-17, kännetecknad av att nämnda icke-ledande filmer eller skikt är flexibla .

19. Anordning (200; 400) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att de rörliga dielektriska elementen (408, 409) förses med medel för att gripa in i ett kugghjul (413), så att en rotation hos kugghjulet (413) orsakar en rörelse hos de rörliga dielektriska elementen.

20. Anordning (200; 400) enligt krav 19, kännetecknad av att en axel till kugghjulet (413) sticker ut genom ett jordplan för att kunna sättas i rörelse från utsidan av anordningen (200; 400).

21. Anordning (200; 400) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den är försedd med medel för att detektera den absoluta positionen för det rörliga dielektriska elementet för att erhålla en bestämd loblutning.

22. Anordning (200; 400) enligt krav 21, kännetecknad. av att minst ett av nämnda rörliga dielektriska element är försett med en avläsningsskala (420), och att en optisk avläsningsanordning är monterad på utsidan av anordningen (200; 400) för att skanna avläsningsskalan (420) genom en eller flera öppningar i anordningen (200; 400) .

23. Anordning (200; 400) enligt krav 21, kännetecknad av att minst ett av de rörliga dielektriska elementen är försett med en linjär potentiometer för att möjliggöra att en exakt position för det rörliga dielektriska elementet erhålls genom mätning av resistansen hos potentiometern. 10 15 20 25 30 528 903 28

24. Anordning (200: 400) enligt något av kraven 1-23, kännetecknad av att den är anordnad att ta emot en kabelsko fäst vid en kabel innefattande en ledare och en mantel för att möjliggöra att manteln på kabeln kan anSlUtêS till jordplanen via kabelskon genom en kapacitiv koppling eller ett ledande skruvförband.

25. Antennstyrsystem för inställning av lobriktningen för en uppsättning av antennelement, i synnerhet för en uppsättning av antennelement utgörande en del av en basstation i ett mobilt cellulärt kommunikationssystem, varvid nämnda antenn innefattande ett flertal antennelement och fasskiftningsmedel för variering av fasen för minst en signal som matas till nämnda antennelement, varvid justering av nämnda fas åstadkoms genom att sätta ett manövreringselement i rörelse, och varvid igángsättandet av nämnda manövreringselement åstadkoms genom användande av ett manövreringselementdrivorgan, kännetecknad av att fasskiftningsmedlet innefattar en anordning (200: 400) enligt något av kraven l-24.

26. Antennstyrsystem enligt krav 25, känne tecknat av att manövreringselementdrivorganet består av en elektrisk motor med tillhörande styrelektronik.

27. Antennstyrsystem enligt krav 26, kännetecknat av att den elektriska motorn är ansluten till axeln för kugghjulet (413) som kan sättas i rörelse från utsidan av anordningen (200; 400), varvid de rörliga dielektriska elementen (408, 409) förses med medel för att gripa in kugghjulet (413), så att en rotation av kugghjulet (413) orsakad av motorn ger en rörelse hos de rörliga dielektriska elementen. 10 528 903 2°í

28. Antennstyrsystem enligt krav 26 eller 27, kännetacknad av att styrelektroniken innefattar - inmatningsmedel för mottagande av kommandosignaler transmitterade från en avlägsen styrenhet, - medel för omvandling av nämnda kommandosignal avsedda för antennenheten till en motsvarande styrsignal för nämnda elektriska motor, och - medel för styrning av nämnda elektriska motor baserat på styrsignalerna för att flytta på manövreringselementet för att göra en motsvarande justering av nämnda fas hos nämnda signal vid varje antennelement, därigenom fjärrstyra den generella vinkelriktningen av nämnd huvudlob.