SE528903C8

SE528903C8 - Device for lobo adjustment

Info

Publication number: SE528903C8
Application number: SE0501235A
Authority: SE
Inventors: Daniel Aakesson; Jarmo Maekinen; Olov Ekervik
Original assignee: Powerwave Technologies Sweden
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2007-05-15
Also published as: CN101189760B; SE0501235L; ATE522008T1; SE528903C2; CN101189759A; CN101189759B; CN101189760A

Abstract

The device has an elongated box-like housing comprising upper and lower parts, and a feed line structure comprising feed line segments that are connected to a set of feed connection terminals. One of the terminals is connected to a transceiver circuit that is included in a base station. A position detecting unit has a magnetic material rod (504) for inducing voltage into a pair of secondary coils (502, 503). The movement of the rod represents a movement of the dielectric unit, where the dielectric unit is provided with a linear potentiometer. An independent claim is also included for an antenna control system comprising an array of antennas.

Description

Uppfinningens område Föreliggande uppfinning hänför sig till en anordning för att ställa in lobriktningen vid en antenn. Framförallt är anordningen av typen som definieras i ingressen till krav 1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for setting the beam direction at an antenna. In particular, the device is of the type defined in the preamble of claim 1.

Föreliggande uppfinning hänför sig också till ett antennkontrollsystem för att ställa in lobriktningen vid en antenn. Framförallt är systemet av typen som definieras i ingressen till krav 25. The present invention also relates to an antenna control system for setting the beam direction of an antenna. In particular, the system is of the type defined in the preamble of claim 25.

Känd teknik och uppfinningens bakgrund En sådan anordning är tidigare känd från dokumenten WO 96/37922 (Allgon AB) och WO02/35651 Al (Allgon AB). Anordningen känd från WO 96/37922 innefattar en matningsledningsstruktur som är integrerad med en stationär uppsättning antennelement för att möjliggöra inställning av riktningen för den utstrålade loben från uppsättningen. Matningsledningsstrukturen innefattar ett ledningsmönster för matningsledare anordnat på en fast dielektrisk bärplatta på ett avstånd från, och parallell med, ett fast jordplan. Matningsledningsstrukturen är anordnad på bärplattans yta, vänd bort från jordplanet. En rörlig dielektrisk platta är belägen mellan bärplattan och jordplanet. Matningsledningsmönstret är långsträckt i samma riktning som rörelseriktningen för den dielektriska plattan. Utbredningshastigheten för signalkomponenterna reduceras av närvaron av den dielektriska plattan mellan matningsledningen respektive jordplattan. Således kan fasskillnaden mellan de olika signalkomponenterna styras genom förskjutning av den dielektriska plattan i längdriktningen. Ett problem med anordningen beskriven i WO 96/37 922 är att inverkan på signalfasen, och således lobvinkeln, är relativt liten. Prior art and the background of the invention Such a device is previously known from the documents WO 96/37922 (Allgon AB) and WO02 / 35651 A1 (Allgon AB). The device known from WO 96/37922 comprises a supply line structure which is integrated with a stationary set of antenna elements to enable adjustment of the direction of the radiated beam from the set. The supply line structure comprises a supply line for supply conductors arranged on a fixed dielectric support plate at a distance from, and parallel to, a fixed ground plane. The supply line structure is arranged on the surface of the support plate, facing away from the ground plane. A movable dielectric plate is located between the support plate and the ground plane. The supply line pattern is elongated in the same direction as the direction of movement of the dielectric plate. The propagation speed of the signal components is reduced by the presence of the dielectric plate between the supply line and the ground plate, respectively. Thus, the phase difference between the different signal components can be controlled by displacing the dielectric plate in the longitudinal direction. A problem with the device described in WO 96/37922 is that the effect on the signal phase, and thus the beam angle, is relatively small.

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 iWO02/35651 är mekaniska toleranser. WO 02/35651 A1 relates to a device for adjusting the beam direction of an antenna comprising a plurality of antenna elements connected to a common signal source through a supply line structure consisting of punched metal lines. The supply line structure is extended in a main direction and placed parallel to one or two ground planes, where a movable dielectric element is placed between the supply line structure and each ground plane to effect a controlled phase shift to thereby adjust the beam direction of the antenna. The dielectric element consists of different parts that have different dielectric values. A problem with the device described in WO02 / 35651 is mechanical tolerances.

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. A problem with both of the solutions described above, however, is that these devices become longer and more bulky when a larger range of the inclination angle is required, which makes it difficult to fit these devices in an antenna. Furthermore, longer conductors are required, which increases the losses.

Dessutom finns det ett behov av en lösning som har en förbättrad RF-prestanda och förbättrad effekthållbarhet. In addition, there is a need for a solution that has improved RF performance and improved power durability.

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. OBJECT AND MAIN FEATURES OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a device for adjusting the direction of the beam for a beam radiated from a stationary set of antenna elements which solves the above-mentioned problem.

Detta syfte uppnås av en anordning enligt den kännetecknande delen av krav 1. This object is achieved by a device according to the characterizing part of claim 1.

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. It is a further object of the present invention to provide an antenna control system for setting the beam direction of a beam radiated from a stationary set of antenna elements which solves the above-mentioned problem.

Detta syfte uppnås av ett system enligt den kännetecknande delen av krav 25. This object is achieved by a system according to the characterizing part of claim 25.

Anordningen för inställning av lobriktningen för en lob utstrålad från en stationär uppsättning antennelement ärkännetecknad avatt 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. The device for setting the lobe direction of a lobe radiated from a stationary set of antenna elements characterized in that the device comprises means enabling said ground plane to be placed relatively close to said supply line structure without risking accidental contact between said supply line structure and said ground plane. Said means may consist of a non-conductive film or a non-conductive layer placed between said supply line structure and said ground plane.

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. The fact that the supply line structure can be placed closer to the ground plane without the supply line structure and the ground plane inadvertently coming into contact with each other, for example as a result of thermal expansion of the supply lines or the presence of water droplets, has the advantage that the device can be made considerably smaller. and the setting range of the electric tilt setting is maintained or improved. This is particularly advantageous because mechanical inclination adjustment is prohibited in certain areas, which increases the requirements on the setting range of the electrical inclination adjustment.

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- ledande filmen eller det icke-ledande skiktet, är väsentligt minskat eller eliminerat. The present invention further has the advantage that the requirements on the supply line structure can be reduced, for example the structure can be made flexible because the flatness requirement for the supply line structure, due to the protection of the non-conductive film or the non-conductive layer, is significantly reduced or eliminated.

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. The relatively thin conductive film or layer may be located between said feed line structure and said dielectric element. Said feed line structure may further consist of a relatively thin conductive film or a relatively thin conductive layer, and / or said non-conductive film or layer may be relatively thin.

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. This has the advantage that the non-conductive film or the non-conductive layer can function as a dielectric barrier, which in turn makes the device less sensitive to air gaps between the dielectric element and the supply line structure. Furthermore, the non-conductive film or layer may provide a sliding surface for a dielectric element which reduces friction, protects the supply line structure from wear and which protects the supply line structure from intermodulation. Consequently, no loss-related surface treatment of the supply line structure is necessary.

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), därPCB: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 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. The feed line structure may be screen printed on the non-conductive film or attached to the non-conductive layer or the non-conductive film, for example by gluing or bonding. Alternatively, the supply line structure may be etched on a circuit board (PCB), where the PCB constitutes the non-conductive film or layer. This has the advantage that a supply line structure with a small supply line thickness can be used because the supply line structure does not have to be self-supporting. The use of a standard PCB has the advantage that better tolerances and lower manufacturing costs are achieved compared to solutions in prior art. Furthermore, normal etching tolerances can be used instead of punching tolerances, which has the additional advantage that it is considerably easier to manufacture optimal supply line patterns, for example meander-shaped supply lines. Furthermore, mechanical stresses are reduced. Another advantage of this solution is an increased ability to choose the impedance and shape of supply lines, which results in better RF performance. Furthermore, a larger setting range for the slope can be achieved, for example by meander-shaped supply line (s). In addition, due to the ability to select supply line impedance, an uneven division of the input power is easier to achieve, enabling amplitude reduction.

Vidare är den icke-ledande filmen eller det icke-ledande skiktet bättre värmeledare är den omgivande luften, vilket resulterar i en anordning med bättre effekthållbarhet. Furthermore, the non-conductive film or layer is better heat conductor is the ambient air, resulting in a device with better power durability.

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 håll förlöpande ledningssegment. Detta har fördelen att anordningen kan konfigureras väsentligen såsom anordningen i tidigare känd teknik. The device may be composed of at least four line segments extending from said source connection terminal to said supply line terminals, with at least a first line segment and a second line segment extending substantially in a first direction along said main direction, at least a third and fourth substantially line segments second direction opposite to said first direction, wherein said dielectric element is located adjacent to at least part of said first and second conductor segments and said third and fourth conductor segments, respectively, and has an effective dielectric value, said dielectric element being linearly displaceable between two end positions while said elements are held in close proximity to respective pairs of conductor segments extending in opposite directions. This has the advantage that the device can be configured substantially as the device in the prior art.

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.A solid ground plane may be placed on either side of said supply line structure, the supply line structure being parallel to said ground plane, non-conductive films being placed between said supply line structure and each ground plane, and a dielectric element being placed between each ground plane and each non-conductive film or layer. This has the advantage that the ground plane can be used as a housing for the device, and consequently the device can be made very compact. Furthermore, since the present invention allows ground planes to be placed close to the conductive layer, a larger range of supply line impedances can be used because supply line impedances, due to the shorter distance to ground, become more dependent on the width of the conductors. In addition, the use of an etched supply line structure allows narrower supply lines compared to the prior art, which consequently further increases the range of possible supply line impedances.

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. The dimensions of the non-conductive layer (s) may substantially correspond to the dimension of the ground plane (ground plane). Furthermore, at least a part of the non-conductive layer (s) may be cut out or cut away to ensure that at least one well-defined contact surface between the ground plane and / or the supply line connection terminals can be created. Alternatively, the dimensions of the non-conductive film or layer may be such that the ground planes may be in contact with each other at the edge along their entire length and width. This has the advantage that intermodulation can be suppressed and kept at a low level.

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. As stated above, at least one of said supply lines may be meander-shaped. This has the advantage that a larger lobe adjustment range can be obtained without increasing the length of the device, or even at the same time reducing the length of the device.

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. The inner surface of said ground plane can be anodized or provided with a non-conductive layer to obtain an extra insulating layer. This has the advantage that the risk of undesired contact between the supply line structure and the ground plane, for example due to defects in the non-conductive film or the non-conductive layer, is reduced.

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. The non-conductive film (s) or the non-conductive layer (s) may have at least one of the following properties: water-repellent, temperature-resistant, low RF losses, a dielectric constant lower than the dielectric the constant of the dielectric element, low thermal expansion, high thermal conductivity, and low moisture absorption.

Vanligtvis använda material, till exempel Teflon®, som är ett varumärke av E.I Dupont, vilket är ett isolerande material med lågt e 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. Commonly used materials, such as Teflon®, which is a trademark of E.I Dupont, which is an insulating material with low e and low losses, can be used. Alternatively, plastic materials, such as Ultem® or Lexan®, which are trademarks of General Electric Company, can be used. Of course, other materials can also be used.

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. The device is particularly suitable for use in an antenna control system for setting the beam direction of an antenna. The device is particularly suitable for use in an antenna control system for remotely adjusting the angle of inclination of a main lobe for a set of antenna elements.

Dessa och andra särdrag för uppfinningen kommer att framgå av nedanstående detaljbeskrivning. These and other features of the invention will become apparent from the following detailed description.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka illustrerar några föredragna utföringsformer. The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which illustrate some preferred embodiments.

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.Brief Description of the Drawings Fig. 1 shows an exploded view of a preferred embodiment of a device according to the invention; Fig. 2 shows a sectional view of the device in Fig. 1.

Fig. 3 visar matningsledningsstrukturen i fig. 1 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. Fig. 3 shows the supply line structure in Fig. 1 in more detail. Figs. 4a-b show an alternative preferred embodiment of the present invention. Fig. 5 shows a further feature of the present invention. Fig. 6 shows a further feature of the present invention.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer I figurerna 1 och 2 visas en föredragen utföringsform av anordningen 200 enligt den föreliggande uppfinningen. I fig. 1 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 102a-107a. Matningsanslutningsterminalerna 102a-106a 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 107a ansluten, till exempel genom en koaxialkabel, till sändaremottagarekretsar (ej visade), till exempel innefattade i en basstation i ett cellulärt mobiltelefonsystem. Detailed Description of Preferred Embodiments Figures 1 and 2 show a preferred embodiment of the device 200 according to the present invention. Fig. 1 shows an exploded view of the device for setting the beam direction for an antenna beam. The device 200 comprises an elongate box-shaped housing consisting of an upper part 201 and a lower part 202, constituting a ground plane. A supply line structure 100 is also shown. Each supply line segment 102-107 of the supply line structure is connected to an associated supply connection terminal 102a-107a. The supply connection terminals 102a-106a are connected, for example by coaxial cables (not shown), to associated antenna elements or a subset, for example pairs of antenna elements, arranged in a stationary set, usually a rectilinear, in an antenna, for example a base station antenna. In use, the supply connection terminal 107a is connected, for example by a coaxial cable, to transceiver circuits (not shown), for example included in a base station of a cellular mobile telephone system.

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, två 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 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. 1 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 självhäftände 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. Fig. 2 shows an expanded part of the composite device along the line II in Fig. 3. As shown in the figure, the upper part 201 comprises a substantially flat upper wall 203 and, integrated therewith, two downwardly directed, longitudinally extending flanges 204 , 205. The lower portion 202 of the housing includes a substantially planar lower wall 208 and, integrated with the longitudinal edge portions of the lower wall 208, upwardly directed flanges 207, 209. The feed conduit structure 100 is disposed between two non-conductive films or layers 210, 211, the length and width of which substantially correspond to the dimensions of the upper and lower ground planes 201, 202, as can be seen in Fig. 1. The thickness of the non-conductive films or layers may be, for example, in the order of 0.01-1 mm. This has the advantage that the non-conductive films or layers insulate the ground plane from each other, with the result that intermodulation can be suppressed and kept at a low level. In addition, a non-conductive film or a non-conductive layer having a dimension corresponding to the dimension of the upper and lower ground planes 201, 202 has the advantage that the upper and lower ground planes 201, 202 can constitute a mounting framework on which the non-conductive films or layers can be attached. The ground plane can be fastened to each other with fasteners, for example in the form of screws in a manner known per se. To keep the ground plane insulated from each other, the screws can be of a non-conductive type, for example plastic screws. Alternatively, ordinary (conductive) screws can be used, in which case the present invention has the advantage of using only predetermined and distinct contact surfaces between the ground planes, which has intermodulation advantages. The non-conductive layers may have through holes corresponding to the diameter of the screws, or, alternatively, the non-conductive layers may be provided with, preferably, well-defined, cut-outs (indicated in Fig. 1 as 212) located at the attachment points. To facilitate mounting of the device, the supply line structure and the non-conductive layers can be glued together before mounting. Alternatively, the feed line may be obtained by etching a non-conductive film or a non-conductive layer comprising a conductive layer. The second non-conductive film or the second non-conductive layer can then be attached, for example by gluing or vulcanizing with pre-impregnated carpet (prepreg), to the conductive layer side of the first non-conductive film or the first non-conductive layer. As a further alternative, one or both non-conductive films may be self-adhesive on one side, so that when the films are assembled, with the supply line structure in between, the films and the supply line structure are assembled into a unit which is easy to handle when mounting the device. In a further embodiment, the non-conductive films or layers constitute a single film or a single layer, in which the supply line structure is enclosed. In the preferred embodiment shown in Fig. 1, the supply line structure 100 is attached to the non-conductive film 211.

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 två ändlägen, vilket är känt genom tidigare känd teknik, till exempel genom WO 02/35651 Al, 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. Furthermore, Figures 1 and 2 show dielectric elements 220-223, which are used to influence the propagation speed. Dielectric elements 221, 223 are optional and, if used, can be used, for example, to reduce the impedance of the supply lines 104 and 107. Dielectric elements 220, 222 are used to influence the phase shift of the signal components which are moved along the respective line segments by being longitudinally displaceable along the longitudinal direction of the device between two end positions, which is known by prior art, for example by WO 02/35651 A1, and which will be explained further below, in order to change phase differences between the signal components and the supply connection terminals. The phase angle differences will depend on the particular position of the dielectric element. When the dielectric element is displaced a certain distance, the transmission phases of line segments 102, 103, 105, 106 will change uniformly while the transmission phase of line segments 104 will remain substantially unchanged. If the phase shift of the supply lines 102, 105 is twice as large as for the supply lines 106, 103, the phase angle difference between the terminals associated with adjacent antenna elements (or subsets) will be mutually equal. Thus, in such a case, the composite beam from the five antenna elements connected to these terminals will always have a wavefront substantially in the form of a straight line, and the inclination of this wavefront can be adjusted by displacing the dielectric element to another position longitudinally of the device.

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 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. According to the invention, the dielectric elements can have different effective dielectric values, for example by providing parts of the dielectric element with through holes, other irregularities or varying thicknesses in order to influence the inhibitory effect of the dielectric material. This is indicated in the figures, for example by through holes 224, 225. Of course, the electrical elements can be solid with the same dielectric values.

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. The dielectric elements can act as spacers to hold the supply line structure in place. In an alternative embodiment, the upper and lower walls may be provided with positioning elements, for example in the form of tongues or walls, which may make it easier for the dielectric elements to hold the supply line structure in place and ensure a correct distance between the supply lines and the ground plane.

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. The use of the non-conductive layers has the advantage that the ground plane can be placed close to the conductive layer without risking the supply lines coming into contact with the ground plane, for example due to water droplets or due to deformations created by thermal expansion during use, which has the advantages described above.

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. In a preferred embodiment, the inner surface of the upper and lower walls as well as of the flanges are anodized to provide an extra insulating layer for extra protection against unwanted contact between the ground plane and the supply line structure. The surfaces can be coated with a non-conductive surface coating instead of being anodized.

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 matningsledningssegment är var och en kopplade till en associerad matningsledningsterminal 102a, 103a, 104a, 105a och 106a. Matningsledningssegmenten är sammankopplade genom en källanslutningsterminal 101, vilken är anslutningsbar till en signalkälla genom matningsledningen 107 och dess associerade matningsterminal 107a. Matningsanslutningsterminalerna 102a-1061 är, som nämnts ovan, kopplade, till exempel genom fem koaxialkablar, till associerade antennelement eller underuppsättningar. Figure 3 shows the supply line structure 100 from Figure 1 in more detail. In the illustrated embodiment, the supply line structure 100 is configured with first and second line segments 105, 106 extending in a first direction, together with a supply line 107 along the main direction A of the device, and third, fourth and fifth line segments 102, 103, 104 extending in a second direction, opposite to the first direction. Each supply line segment is each connected to an associated supply line terminal 102a, 103a, 104a, 105a and 106a. The supply line segments are interconnected by a source connection terminal 101, which is connectable to a signal source through the supply line 107 and its associated supply terminal 107a. The supply connection terminals 102a-1061 are, as mentioned above, connected, for example by five coaxial cables, to associated antenna elements or subsets.

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 110a, 110b för att matcha de dielektrisk belagda delarna av matningsledningarna med delarna utan dielektrisk beläggning. Dielektriska elementet 223 visas också. A microwave signal arriving at the supply line 107a will propagate along the supply line 107 to the centrally located source connection terminal 101 and further to the five line segments 102-106. To adjust the slope, the movable dielectric elements 220, 222, of which 222 are marked with dashed lines, are partially obscured by the supply lines 102, 103, 105, 106, along the supply lines in the main direction A. As shown in the figure, the dielectric element 220 provided with through holes 110a, 110b to match the dielectrically coated portions of the supply lines with the portions without dielectric coating. The dielectric element 223 is also shown.

Anordningen kan vidare förses med stationära dielektriska element 120, 121 (visade i figurerna 1 och 3) nära eller vid ändarna på 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. The device may further be provided with stationary dielectric elements 120, 121 (shown in Figures 1 and 3) near or at the ends of the device to match the impedance of the supply line segments to the connection terminals. As shown in the figure, these can have different shapes. The stationary elements can also have different thicknesses.

Som visas i figuren är de två matningsledningarna 102, 105 meanderformiga. Detta har fördelen att ett större lobjusteringsområde kan erhållas utan att öka längden på 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. As shown in the figure, the two supply lines 102, 105 are meander-shaped. This has the advantage that a larger lobe adjustment range can be obtained without increasing the length of the device. In a preferred embodiment, the device can be made considerably shorter and at the same time provide a twice as large angle of inclination as that which devices in the prior art can provide.

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 £ 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. Preferably, the dielectric material in the dielectric elements has a dielectric constant that is higher than that of the non-conductive film (s) or of the non-conductive layer (s). A suitable material is Ultem® or Lexan®, which are trademarks of General Electric Company. In a preferred embodiment, the dielectric constant of the dielectric material should be in the range between 2 and 6 (the dielectric constant of the non-conductive film or of the non-conductive layer should preferably be relatively low, for example £ 3). Furthermore, the dielectric elements, like the material for the non-conductive film or for the non-conductive layer, should have low RF losses, be temperature resistant, have a high thermal conductivity, have a low moisture absorption and have a low thermal expansion.

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 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. Figure 4 shows an alternative preferred embodiment of a device 400 according to the invention, which is suitable for use with double-polarized antenna sets or two separate antenna sets. The structure of device 400 for arranging ground planes, supply line structure, dielectric elements and non-conductive films or layers is similar to that of device 200. In this embodiment, however, two supply line structures 404, 405 are enclosed in the housing. The supply line structures 404, 405 are separated by an intermediate flange 406, which has the same function as the flanges 207, 209 described above. As can be seen in the figure, the intermediate flange 406 extends only along parts of the device according to this embodiment, the reason for this will be explained below. As described above, each feed line structure 404, 405 is arranged between two non-conductive films or layers, the length and width of which, as described above, substantially correspond to the dimension of the upper and lower ground planes. Consequently, the two supply line structures can be positioned between the same non-conductive films or layers, thus the films or layers can be manufactured as a single component. Alternatively, each feed line structure may be positioned between separate non-conductive films or layers, each covering half the width of the device. In the latter case, the films and the feed line structure can be mounted to a single unit, which is as useful for the embodiment described in Figures 1-3 as for the embodiment described in Figure 4a, thereby offering manufacturing advantages.

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 två 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, 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. Dielectric elements 407-410 (and correspondingly in connection with the device 200, on the opposite side of the supply line structure, corresponding dielectric elements (not shown)) are used as described above, i.e. dielectric elements 408, 409 are used to influence the signal phase in the supply lines. The two supply line structures (and dielectric elements) in Figure 4a are arranged so that the supply line structure 404 (and the dielectric elements 407-408) is a reflection of the supply line structure 405 (and the dielectric elements 409-410). As a result, the two movable dielectric elements 408 and 409 are mirror-inverted and placed against each other. Due to the fact that the intermediate flange extends only along a part of the device 400, this solution allows the movable dielectric element 408, 409 to, as shown in the figure, be formed as an integrated unit, which, when moved, simultaneously affects the phase of signal components moving along the respective lead segments in the feed lead structures 404, 405. Accordingly, the synchronous movement of the dielectric elements 408-409 (and corresponding (not shown) dielectric elements on the opposite side of the feed lead structure) allows the same control of double polarized or different set antennas. antenna element. For example, the dielectric elements 408-409 may be controlled by a rod in a manner similar to that of the embodiment shown in Figures 1 and 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 skåra 411, vars ena kant 412 utgör en kuggstång 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 motstående sidan av matningsledningsstrukturen) förflyttas samtidigt, perfekt synkroniserade, på ett enkelt sätt. Vidare minskar den direkta kopplingen till de dielektriska elementen transmissionsglapp. 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 på 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. However, in the embodiment shown in Figure 4a, an alternative preferred solution for the movement of the dielectric elements is described. The unit consisting of the dielectric elements 408, 409 is provided with a groove 411, one edge 412 of which forms a rack which, in a manner obvious and well known to a person skilled in the art, is to engage in a toothed gear 413 which is mounted inside the groove. . This solution is also shown in more detail in Figure 4b, in which the gear 413 is shown in more detail. As can be seen in the figure, the edge 412 of the dielectric element 408, 409 engages in the toothed gear so that when the gear 413 is rotated, this movement is converted into a linear movement of the dielectric elements 408, 409. For example, a clockwise rotation of the gear 413 results in that the dielectric elements 408, 409 are moved in the direction of arrows D. Consequently, the dielectric elements 408, 409 (and the correspondingly toothed, corresponding dielectric elements on the opposite side of the supply line structure) can be moved simultaneously, perfectly synchronized, in a simple manner . Furthermore, the direct coupling to the dielectric elements reduces transmission gap. As can be seen in Figure 4b, a shaft 414 of the gear 413 protrudes through a hole 416 in the housing (ground plane) 415 in order to be set in motion from the outside of the housing 415. The shaft 414 may, for example, be connected directly to the shaft of a stepper motor, or alternatively be connected to a stepper motor via a worm gear. In particular, the worm gear solution (or in any toothed gear or angular gear solution for that matter) has the advantage that the dimension of the stepper motor can be made very small, at least if a suitable gear ratio is selected, since it only needs to be able to provide sufficient torque to move the dielectric elements 408- 409 (and corresponding elements as described above). This is a significant advantage over prior art, as the provision of sufficient power sources for the stepper motor and associated control electronics can be complicated. In the prior art, considerably larger components, such as rods and other linkage systems, have to be moved, which in turn requires a significantly higher energy consumption. Both the stepper motor and its associated control electronics can preferably be mounted within the radome of the antenna.

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 kuggstången tillhörande ett dielektriskt element. Kugghjulen skulle därför kunna vara något förskjutna från en 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. In an alternative embodiment, the intermediate flange 406 may extend along the entire device, thereby placing the feed line structures in "separate compartments". In this solution, the edges of the dielectric elements 408, 409 directed towards each other can form gears, each for engaging a toothed gear. The toothed gears may be housed in a recess in the intermediate flange and be interconnected so that the second gear follows when a first rotates, however, with each gear only in contact with the rack belonging to a dielectric element. The gears could therefore be slightly offset from a central axis extending through the intermediate flange. The interconnection ensures a synchronous movement of the gears and consequently of the dielectric elements. As will be apparent to those skilled in the art, the dielectric elements will move simultaneously in the same direction. Since the gears are coupled, only the shaft of a gear need be able to be set in motion from the outside of the housing and the device can be controlled as described above.

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. It is, of course, also possible to use both the solutions described above in a device according to Figures 1-3. For example, the toothed gear may be positioned, for example at the far right part of the device 200, in which case the far right sides of the movable dielectric elements 220, 222 would have been designed as racks in the manner described above.

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 på till exempel 1/100°. 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 ett "SET TILT = 22°"-kommando, kommer att utföras på ett korrekt sätt. Figure 4a shows a further feature of the present invention, which ensures that a set lobe angle is the same as the intended lobe angle. The movable dielectric elements 408, 409 are provided with a reading scale 420 containing a gradation with a resolution of, for example, 1/100 °. An optical reading device (not shown) is mounted on the outside of the housing, directly above the reading scale 420, and scans the reading scale 420 through one or more openings in the housing. This has the advantage that an exact position of the movable dielectric element can always be obtained without, as in the prior art, having to detect end positions for the movement of the dielectric element and then interpolate a desired angle of inclination. Accordingly, it can be ensured that control signals sent from, for example, a remote location to a stepper motor control electronics circuit, containing for example a "SET TILT = 22 °" command, will be performed correctly.

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. As an alternative to the optical reading, the movable dielectric element can be provided with a linear potentiometer, whereby an exact position of the movable dielectric element can be obtained by measuring the resistance of the potentiometer.

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 utgångarna från det två 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 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. As a further alternative to the optical reading, the reading can be performed by detecting a capacitance or an inductance. For example, a linear variable differential transformer (LVDT) can be used. Such a device can be obtained from RDP Electronics Ltd. and the principle of its operation will be described below in connection with Figure 5. Three coils 501, 502, 503 are wound on a coil body or a bobbin. Coil 501 is a primary coil and is excited with an alternating voltage, usually in the range 1 to 30 kHz at 0.5 to 10 V rms value. the central linear position induces an equal voltage in each coil and the outputs of the two secondary coils cancel each other out. By using a moving part 504 of magnetic material as a ferritic core, which in the present invention forms part of, is provided by, or is connected to the moving dielectric element, displacement of the moving part 504 induces currents in the coils 502, 503. When the moving part is shifted to the left (or right) in the figure, the induced voltage in coil 502 (503 when shifted to the right) increases while the induced voltage in coil 503 (502) decreases. The magnitude of the output of the transducer (i.e. the sum of the induced voltages in coils 502, 503) increases linearly as the moving part is displaced from the center, electrical zero position. Consequently, the exact position of the moving dielectric element can always be obtained by reading the output voltage. If the moving dielectric element can be displaced in both directions from the center position, the phase of the output signal must be taken into account to find out the direction of movement.

Som är uppenbart för fackmannen är de beskrivna sätten att kontrollera den verkliga loblutningen applicerbara på alla beskrivna utföringsformer. As will be apparent to those skilled in the art, the described methods of controlling the actual lobe slope are applicable to all described embodiments.

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, trådmanteln 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 eloxering, för att säkerställa att en fullständigt kapacitiv koppling av jord erhålls. Figure 4a also shows a further advantageous feature of the present invention. A common problem with known phase shifters is that the special cables to be connected to the device are soldered to the supply line terminals and the housing. The soldering of a cable to the supply line terminals is not a problem. However, the requirements for the soldering of wire to the casing are so rigorous, for example to control intermodulation, that it is practically impossible to perform such soldering on site. When a device works poorly, there is therefore no alternative but to replace the device and the cables that are soldered to it. According to the present invention, however, the wire sheath for cables to be connected to the device is soldered to a cable lug 600, shown in more detail in Figure 6, in a controlled manner during the manufacturing process, and when the device is mounted, the cable lug is releasably held in position by the screw connection. for the upper and lower ground planes, and only the center conductor, the connection which is not as critical as the ground connection, must be soldered to the device. To ensure an acceptable ground connection with controlled intermodulation without soldering, the cable lug and / or ground plane can be provided with an insulating layer, for example by anodizing, to ensure that a fully capacitive connection of ground is obtained.

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 1-3. Consequently, a device can be disassembled and assembled and parts can be replaced while maintaining the performance of the device without being forced to perform precision soldering on site. As an alternative to the capacitive coupling of the earth described above, a conductive coupling can also be used. In such a solution, a separate cable lug for each cable can be used, and the cable lug can be formed with an external thread and screwed into the corresponding threads in the device housing. The cable school solution is, of course, also applicable to the device in Figures 1-3.

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. As will also be apparent to those skilled in the art, a number of other implementations, modifications, variations and / or additions may be made in the examples described above, and it is to be understood that the invention includes all such implementations, modifications, variations and / or additions as fall within the scope.

Tillexempel kan den centralt placerade källanslutningsterminalen själv utgöra en matningsanslutningsterminal för direkt anslutning till ett antennelement. For example, the centrally located source connection terminal may itself constitute a supply connection terminal for direct connection to an antenna element.

Proportionerna i figurerna är bara till för illustrativa ändamål och det ska förstås atttjockleken av de dielektriska elementen i verkligheten kan vara avsevärt tunnare, och på motsvarande sätt kan totala tjockleken av anordningen också vara tunnare. The proportions in the figures are for illustrative purposes only and it is to be understood that the thickness of the dielectric elements may in reality be considerably thinner, and correspondingly the total thickness of the device may also be thinner.

I den ovan beskrivna utföringsformen inkluderar anordningen fem matningeledningssegment. Det ska emellertid förstås att anordningen kan innehålla fler eller färre än fem matningsledningssegment, till exempel fyra eller två. In the embodiment described above, the device includes five supply line segments. It is to be understood, however, that the device may contain more or less than five supply line segments, for example four or two.

Claims

A device (200; 400) for setting the direction of the beam of a beam radiated from a stationary set of antenna elements, the at least two antenna element supply points being connected to a common signal source via a planar supply line structure with a source connection terminal for connection to said source and at least two terminals. intended to be connected to said antenna element supply points, said supply line structure being elongate in a main direction spaced from and parallel to a fixed ground plane on both sides of said supply line structure, a movable dielectric element being located between said supply line structure and at least one ground plane to signal components transmitted between said source connection terminal and respective supply connection terminals, said dielectric element being movable in said main direction to provide a controlled phase shift for said source connection terminal. signal components for setting said lobe direction, characterized in that - a non-conductive film or a non-conductive layer is placed between said supply line structure and each ground plane.

Device (200; 400) according to claim 1, characterized in that a movable dielectric element (220, 222) is placed between the supply line structure and each ground plane.

Device (200; 400) according to claim 2, characterized in that the non-conductive films or layers are placed between said supply line structure and the respective said dielectric elements (220, 222).

Device (200; 400) according to any one of claims 1-3, characterized in that said feed line structure consists of a relatively thin conductive film or a relatively thin layer, and / or said non-conductive films or layers are relatively thin.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-4, characterized in that said supply line structure is screen-printed on a non-conductive film or a non-conductive layer, attached to the non-conductive film or the non-conductive layer, for example by gluing or bonding.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-4, characterized in that said supply line structure is etched on a circuit board, the circuit board constituting a non-conductive film or a non-conductive layer.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-6, characterized in that the device (200; 400) is configured with at least four line segments starting from said source connection terminal to said supply line terminals, with at least one first line segment and a second line segment as extending substantially in a first direction along said main direction, at least a third and fourth conductor segments extending substantially in a second direction opposite to said first direction, said dielectric element being located adjacent to at least part of said first and second conductor segments and said third and fourth conductor segment, and has an effective dielectric value, and said dielectric element is linearly displaceable between two end positions while said element is held in close proximity to respective pairs of conductor segments extending in opposite directions.

Device (200; 400) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two supply line structures (404, 405).

Device (200; 400) according to claim 8, characterized in that the two supply line structures (404, 405) are arranged between the same non-conductive films or layers.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-9, characterized in that the supply line structure and said non-conductive films or layers form an integrated unit, the supply line structure being enclosed in the non-conductive film or the non-conductive layer.

Device (200; 400) according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the dimensions of the non-conductive layers substantially correspond to the dimension of the ground plane.

Breathing device (200; 400) according to claim 11, characterized in that at least a part of one or both of the non-conductive layers is cut out or cut away to ensure that at least one well-defined contact surface between the ground plane and / or supply line connection terminals can be created.

Device (200; 400) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of said supply lines is meander-shaped.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-13, characterized in that the inner surface of at least one ground plane is anodised or provided with a non-conductive layer to provide an additional insulating layer.

Device (200; 400) according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the non-conductive films or layers further have at least one of the following properties: - water-repellent, - temperature-resistant, - low RF losses, - a dielectric constant lower than the dielectric constant of the dielectric element, - low thermal expansion, - high thermal conductivity, and - low moisture absorption.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-15, characterized in that the thickness of said non-conductive film (s) is in the range 0.01 mm to 1 mm.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-16, characterized in that said non-conductive films are made of a material in the group consisting of: Teflon®, plastic, Ultem®, Lexan® or any other material with low s suitable for RF applications.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-17, characterized in that said non-conductive films or layers are flexible.

Device (200; 400) according to any one of the preceding claims, characterized in that the movable dielectric elements (408, 409) are provided with means for engaging a gear (413), so that a rotation of the gear (413) causes a movement of the moving dielectric elements.

Device (200; 400) according to claim 19, characterized in that a shaft of the gear (413) protrudes through a ground plane in order to be able to be set in motion from the outside of the device (200; 400).

Device (200; 400) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is provided with means for detecting the absolute position of the movable dielectric element in order to obtain a determined beam inclination.

Device (200; 400) according to claim 21, characterized in that at least one of said movable dielectric elements is provided with a reading scale (420), and that an optical reading device is mounted on the outside of the device (200; 400) for scanning. the reading scale (420) through one or more openings in the device (200; 400).

Device (200; 400) according to claim 21, characterized in that at least one of the movable dielectric elements is provided with a linear potentiometer in order to enable an exact position of the movable dielectric element to be obtained by measuring the resistance of the potentiometer.

Device (200; 400) according to any one of claims 1-23, characterized in that it is arranged to receive a cable lug attached to a cable comprising a conductor and a sheath to enable the sheath of the cable to be connected to the ground plane via cable lugs through a capacitive coupling or a conductive screw connection.

An antenna control system for setting the beam direction for a set of antenna elements, in particular for a set of antenna elements forming part of a base station in a mobile cellular communication system, said antenna comprising a plurality of antenna elements and phase shifting means for varying the phase for at least one signal which is supplied to said antenna element, adjustment of said phase being effected by setting an actuating element in motion, and wherein the actuation of said actuating element is effected by using an actuating element drive means, characterized in that the phase shifting means comprises a device (200; 400) according to any one of claims 1-. 24.

Antenna control system according to claim 25, characterized in that the actuating element drive means consists of an electric motor with associated control electronics.

Antenna control system according to claim 26, characterized in that the electric motor is connected to the shaft of the gear (413) which can be set in motion from the outside of the device (200; 400), the movable dielectric elements (408, 409) being provided with means to engage the gear (413) so that a rotation of the gear (413) caused by the motor provides a movement of the movable dielectric elements.

Antenna control system according to claim 26 or 27, characterized in that the control electronics comprise - input means for receiving command signals transmitted from a remote control unit, - means for converting said command signal intended for the antenna unit into a corresponding control signal for said electric motor, and - means for controlling of said electric motor based on the control signals for moving the control element to make a corresponding adjustment of said phase of said signal at each antenna element, thereby remotely controlling the general angular direction of said main beam.