TWI565133B - Medium phase shifter - Google Patents

Description

介質移相器

本發明涉及通信器件領域，特別涉及一種介質移相器。

在移動通信網路覆蓋中，電調基站天線是覆蓋網路的關鍵設備之一，而移相器又是電調基站天線的最核心部件，移相器性能的優劣直接決定了電調天線性能，進而影響到網路覆蓋品質，故移相器在移動基站天線領域的重要性是不言而喻的。

現有的移相器中，主要採用兩種手段來實現移相的目的。其一是通過改變移相器內信號通過路徑的電長度來實現；另一種是通過移動移相器內的介質，改變信號在移相器中的傳播速率，由此可使流經移相器輸出的信號形成連續的線性相位差，從而實現移相的目的。

然而，現有的通過載入介質來實現移相目的的移相器中，存在如下問題：

1、介質元件與饋電網路直接接觸，在長期的移動過程中，介質元件與饋電網路相互磨損，影響電路性能。

2、介質元件與饋電網路接觸時，特別是介質元件直接置於饋電網路上時，會使饋電網路受力，不僅使移相器的結構可靠性變差，還會引入無源互調產物。

本發明的目的在於提供一種介質移相器，以克服現有技術的不足，從電氣性能、物理特徵對現有技術進行優化。

為實現該目的，本發明採用如下技術方案： 一種介質移相器，包括具有縱長狀容置空間的腔體和內置入該容置空間的移相電路以及可滑動地安裝於該容置空間且與該移相電路平行設置的介質元件，所述腔體的內壁上，設有使所述移動介質元件與移相電路保持非接觸的導軌。

所述導軌設置在腔體與介質元件相對的內壁上，腔體的該內壁設置單條的所述導軌，介質元件與導軌相應的位置處設有滑槽，以導軌與滑槽相配合安裝。

所述導軌設置在腔體位於介質元件兩側的一對相對內壁上，每個所述的內壁各設一條導軌，介質元件與移相電路分居於所述導軌的兩側。

所述移相電路包括移相導體和用於使移相導體與所述腔體相固定的介質支撐件。

所述介質支撐件為電路板，所述移相導體印製在該電路板上。

所述移相導體為金屬板。

所述腔體的容置空間貫通該腔體設置。

進一步地，所述腔體中的介質元件可以設有多個。

當所述介質移相器包括兩個所述的介質元件時，每個介質元件由腔體與所述介質元件相對的一個內壁上的導軌支撐。

當所述介質移相器包括兩個所述的介質元件時，每個所述的介質元件由腔體的一對相對內壁上的一個導軌支撐。

更進一步地，所述介質移相器包括兩個所述的介質元件和兩對大致平行設置的導軌，兩對導軌之間形成供所述移相電路安裝的卡槽，每個介質元件由一對相對內壁上的一對導軌支撐。

或者，所述介質移相器包括兩個所述的介質元件、兩個分別設於所述移相電路正上方和正下方的內壁上的導軌，所述介質元件與所述導軌對應的位置處設有滑槽，每個所述介質元件通過其滑槽分別與一個所 述導軌相配合安裝。

與現有技術相比，本發明具備如下優點：

1、本發明的介質移相器設有若干導軌，可以避免介質與饋電網路接觸，使饋電網路不會額外受力，可靠性好，同時可以避免移相器工作時饋電網路和/或介質的磨損。

2、本發明的介質移相器具有電路指標優秀、移相精度高、線性度高和無源互調產物低的特點。

1‧‧‧介質移相器

11‧‧‧腔體

110‧‧‧封裝壁

111‧‧‧容置空間

1101‧‧‧封裝壁

1102‧‧‧側壁封裝壁

112‧‧‧卡槽

12‧‧‧移相電路

120‧‧‧介質支撐件

121‧‧‧移相導體

13‧‧‧介質元件

130‧‧‧上層介質元件

131‧‧‧下層介質元件

132‧‧‧介質連接元件

139‧‧‧滑槽

14‧‧‧導軌

141‧‧‧上導軌

142‧‧‧下導軌

15‧‧‧外力致動元件

16‧‧‧金屬焊接件

2‧‧‧移相器

201‧‧‧移相器單體

202‧‧‧移相器單體

203‧‧‧移相器單體

204‧‧‧移相器單體

21‧‧‧腔體

210‧‧‧封裝壁

22‧‧‧移相電路

220‧‧‧金屬導體

2201‧‧‧直臂

2202‧‧‧基部

221‧‧‧介質支撐件

23‧‧‧介質元件

230‧‧‧上層介質元件

231‧‧‧下層介質元件

232‧‧‧介質連接元件

24‧‧‧導軌

25‧‧‧外力致動元件

圖1為本發明實施例一之移相器的結構示意圖；圖2為圖1所示之移相器的A-A向剖視圖；圖3為圖1所示之移相器的另一種實施方式的剖視圖；圖4為圖1所示之移相器的又另一種實施方式的剖視圖；圖5為本發明實施例二之移相器的結構示意圖；圖6為圖5所示之移相器的A-A向剖視圖；圖7為實施例二之另一種移相器的腔體橫截面圖。

下面結合附圖和示例性實施例對本發明作進一步地描述，其中附圖中相同的標號全部指的是相同的部件。此外，如果已知技術的詳細描述對於示出本發明的特徵是不必要的，則將其省略。

實施例一

如圖1至圖3所示，本發明的介質移相器1，包括腔體11、移相電路12、介質元件13及導軌14。

參見圖1，所述腔體11由金屬材料拉擠或壓鑄一體成型，具有包括環繞腔體11縱長方向設置的四個封裝壁110在內的五個封裝壁110和由所述五個封裝壁110限定的容置空間111。所述腔體11的一端不設封裝壁110以預留開口端，並且所述容置空間111貫通該腔體11設置，以方便移相電 路12、介質元件13、及其他元件的安裝，同時便於介質元件13受力沿腔體11縱長方向做直線運動。當然，所述腔體11也可以沿縱長方向兩端不設封裝壁以預留開口端。在其他實施方式中，所述腔體11也可以由一個至少一端不設封裝壁以預留開口端的槽體(未圖示)和用於蓋合該槽體的蓋板(未圖示)組成。

所述移相電路12包括移相導體和用於使移相導體121與所述腔體11相固定的介質支撐件120。

其中，所述介質支撐件120可以為電路板，所述移相導體121印製在所述電路板上。所述電路板可以是單層PCB板，即所述移相導體121印製在PCB板的一面；其也可以是雙層板，即所述移相導體121印製在PCB板的兩面(參見圖4)，該雙層PCB板兩面的移相導體121可以通過若干過孔(未圖示)相連接。所述電路板在其靠近封裝壁110的一面設有金屬焊接件16，所述金屬焊接件16被焊接在所述封裝壁110上，從而將電路板(也即移相電路12)固定於所述腔體11內。

理論上，當PCB板兩面設有完全不相干擾的移相導體121時，該介質移相器1相當於，以所述PCB板為分界，所述容置空間111、介質元件13和移相電路12均被分成相對獨立的兩部分，形成兩個能各自獨立對流經其中的信號移相的移相器單體。

在其他實施方式中，所述移相導體也可以是金屬導體，例如金屬條或金屬板。所述金屬導體根據移相電路的原理組合成所述移相導體，並由介質支撐件固定於所述腔體的容置空間中，參見實施例二。

眾所周知，任何傳輸介質對在其中傳導的波動都會引入相移。本發明的介質移相器1的腔體11內設有可受力沿腔體11縱長方向做直線運動的介質元件13。通過移動該介質元件13，可以改變腔體11內的等效介電常數，從而，改變信號在介質移相器1中的傳播速率，進而，可使流經介質移相器1的信號形成連續的線性相位差，實現移相的目的。

本發明的介質元件13優選為長條狀，其所選用的材料可以是 一種或多種，並且該介質元件13的介電常數ε _r >1.0。所述介質元件13的材料，除了要求有高介電常數，優選還具有低損耗正切角特性。此外，為了使該介質移相器1具有較高的等效介電常數，所述容置空間內應盡可能多由所述介質元件13填充。

如果所述介質元件13與所述移相電路12直接接觸，例如所述介質元件13直接置於所述移相電路12上時，除了會使移相電路12受力，還會在操縱介質元件13移動過程中對移相電路12和/或介質元件13造成磨損。

參見圖2和圖3，為了避免如上問題的出現，本發明的介質移相器1在腔體11內設有至少一個用於在所述介質元件13與所述移相電路12之間形成間隙的導軌14，以避免所述介質元件13和所述移相電路12的直接接觸。

所述導軌14呈長條狀，設於沿所述腔體11縱長方向的封裝壁110內壁上，並沿腔體11的縱長方向延伸。所述導軌14既可以與所述腔體11的封裝壁110一體成型，也可在所述腔體11成型後，加工生成於所述腔體11的封裝壁110內壁上。

所述介質元件13設有單條時，該條導軌14設於與介質元件13相對的封裝壁110內壁上。此處所稱與介質元件13相對的封裝壁110，是指介質元件13較寬端面所對的封裝壁110，也即介質元件13正上方或正下方的封裝壁1101。所述介質元件13在與所述導軌14相應的位置處設有滑槽139，所述介質元件13以其滑槽139中嵌入所述導軌14的方式與所述導軌14相安裝，以供所述介質元件13沿該導軌14做直線運動，並避免所述介質元件13在移動的過程中觸碰到所述移相電路12，從而增強該介質移相器1的可靠性。所述導軌14的截面形狀可以為圓形、三角形、矩形、梯形或其他多邊形，可由本領域技術人員根據需要設置，下同。

參見圖2，所述導軌14設有兩個時，所述兩個導軌14可以是形狀完全相同的一對導軌，該對導軌14分別設於腔體11位於介質元件13兩側 的封裝壁110的內壁上，並且該對導軌14中的兩個導軌被設于兩個封裝壁110的大致等同的高度處。之所以說兩個導軌14被設於兩個封裝壁110的大致等同的高度處，是由於所述腔體11可能不是嚴格意義上的長方體，或者由於加工誤差導致兩個導軌14在腔體11的封裝壁110上的高度不能嚴格相等。然而，應當注意的是，儘管該對導軌14不能做到嚴格等高設置，還是可以實現本發明的導軌14具有的功能。另外，應當注意的是，此處所稱介質元件13兩側的封裝壁110，是指該對封裝壁與所述介質元件13的厚度方向大體平行，與前述的“與介質元件13相對的封裝壁”為相對概念。

為了使容置空間內儘量地填充介質元件13，所述移相電路12優選安裝於該對導軌14之間。如此，則可以在所述移相電路12的上方和下方均設置介質元件13(如上層介質元件130和下層介質元件131)，以使本發明的介質移相器1獲得最高量的等效介電常數。

為了適於所述移相電路12的安裝，該對導軌14的每個導軌的厚度應大於所述移相電路12的厚度，以避免被支撐於所述導軌14上的所述介質元件13與所述移相電路12相接觸。

所述兩個導軌14還可以分別設在移相電路12正上方和移相電路12正下方的封裝壁110內壁上。此時，所述導軌14可以參照上述一個導軌的設置方式設置，即，使介質元件13與導軌14通過導軌14嵌於介質元件13的滑槽139相安裝。

當所述導軌14在腔體11內設有兩個，並且所述兩個導軌14分別設於移相電路12正上方和正下方時，它們也可以設為不同的兩個。至於在所述腔體11內如何設置所述兩個導軌14及所述兩個導軌14的形狀，具體可參照腔體內只設一個導軌14時的設置，恕不贅述。

參見圖3，所述腔體11內可以設置更多導軌14，例如所述導軌14在所述腔體11內設有兩對。所述兩對導軌14在介質元件13兩側的一對相對的側壁封裝壁1102上大致平行設置，並且兩對導軌14之間形成一對沿腔體11縱長方向延伸的、用於裝設所述移相電路12的卡槽112。所述移相電路12 被承載於PCB板之類的基板，所述卡槽112用於夾設移相電路12的基板(即上述介質支撐件120)。如此，則在移相電路12上方和下方各形成一對導軌(如上導軌141和下導軌142)。

與此相應地，所述介質元件13包括設於上導軌141上的上層介質元件130和設於下導軌142下方的下層介質元件131。由於所述兩對導軌14的設置，所述介質元件13的活動空間受到了限制，從而避免在介質元件13移動的過程中碰觸到所述移相電路12，達到改善交調和提高可靠性的目的。

結合圖1，為了使上層介質元件130和下層介質元件131同步移動，所述介質元件13還包括介質連接元件132。此外，為了使所述介質元件13能受電機(未圖示)等外部設備驅動，本發明的介質移相器1還可以設有與所述介質元件13連接並設於所述腔體11開口端的外力致動元件15。

本領域的技術人員可以推導並將本實施例中的移相電路、介質元件及導軌的相關結構的設置手段應用於文後之其他實施例中。因此，如果下文對本實施例中的個別結構不做具體描述，也並不能說本發明的其他實施方式中的移相器不能具有該結構，應該由本領域技術人員根據需要設置，以能夠實現本發明的目的為準。

實施例二

參見圖5至圖7，本實施例中，所述介質移相器為合成的移相器2，由多個例如兩個移相器單體201，移相器單體202共用一個腔體21組成。

所述腔體21內形成上下並排的兩個容置空間，所述容置空間用於安裝移相電路22、介質元件23和其他元件，及供所述介質元件23沿腔體21縱長方向做直線運動。兩個容置空間中安裝相同的移相電路22時，該合成的移相器2工作於同一個頻段，適用於單頻雙極化天線；兩個容置空間中裝設不同的移相電路22時，該合成的移相器2可工作於不同頻段，適用於多頻天線。

類似於實施例一，本實施例中，每個所述移相器單體201或移相器單體202的腔體由多個封裝壁210和所述多個封裝壁210限定的容置空 間構成，所述容置空間內設有移相電路22，所述移相電路22與所述封裝壁210之間設有介質元件23。

所述移相電路22包括金屬導體220根據移相電路原理組成的移相導體，和用於將所述金屬導體220固定於所述腔體21內的介質支撐件221。所述金屬導體220折彎出大致呈U型的形狀，包括兩個直臂2201和連接兩個所述的直臂的基部2202，所述兩個直臂2201遠離基部2202的端部用於連接傳輸線纜(未標號)，如圖5所示。

參見圖6，為了防止移相電路22和所述介質元件23直接接觸，所述移相電路22與所述介質元件23之間設有用於使移相電路22與介質元件23保持非接觸的導軌24。

每個移相器單體201或移相器單體202的容置空間內均相應設有一對導軌24，所述導軌24以一個大致相等的高度設在所述封裝壁210內壁上。所述導軌24的高度大於所述移相電路22的厚度，所述移相電路22設於該對導軌之間，並且所述移相電路22正上方和正下方均設有介質元件23，例如上層介質元件230和下層介質元件231。

為了便於操作所述介質元件23沿腔體縱長方向做直線運動，所述移相器2還包括與所述介質元件23連接的外力致動元件25。另外，為了保持上層介質元件230和下層介質元件231同步移動，所述介質元件23還設有介質連接元件232。

參見圖7，圖7為實施例二之另一種移相器的腔體橫截面圖。所述介質移相器2由四個移相器單體201、移相器單體202、移相器單體203、移相器單體204通過上下、左右的並排關係組合而成。

所述導軌24在每個移相器單體(如移相器單體204)內均設有一對，並且該對導軌24設於一對相對的封裝壁210內壁大致相同的高度的位置上。

此外，所述的介質元件23和所述的導軌24在每個移相單體中的設置方式，例如所述介質元件和所述導軌的數量、形狀、結構和所在位 置，可以參照實施例一，此處恕不贅述。

綜上所述，本發明通過在移相器的腔體內設置若干導軌，介質元件沿所述導軌相對於腔體和移相電路移動，從而實現對移相器內的信號的調相，由於避免了介質元件與移相電路的直接接觸，從而使移相器的電氣特性和物理特性均得以大大優化。

雖然上面已經示出了本發明的一些示例性實施例，但是本領域的技術人員將理解，在不脫離本發明的原理或精神的情況下，可以對這些示例性實施例做出改變，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。

1‧‧‧介質移相器

11‧‧‧腔體

110‧‧‧封裝壁

12‧‧‧移相電路

13‧‧‧介質元件

130‧‧‧上層介質元件

131‧‧‧下層介質元件

132‧‧‧介質連接元件

15‧‧‧外力致動元件

Claims (12)

1. 一種介質移相器，包括具有縱長狀容置空間的腔體和內置入該容置空間的移相電路以及可滑動地安裝於該容置空間且與該移相電路平行設置的介質元件，其特徵在於，所述腔體為一體成型的腔體，所述腔體的內壁上，設有使所述移動介質元件與所述移相電路之間形成間隙的導軌，保持所述介質元件和所述移相電路非接觸，所述介質元件與所述移相電路平行設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之介質移相器，所述導軌設置在腔體與介質元件相對的內壁上，腔體的該內壁設置單條的所述導軌，介質元件與導軌相應的位置處設有滑槽，以導軌與滑槽相配合安裝。
3. 如申請專利範圍第1項所述之介質移相器，所述導軌設置在腔體位於介質元件兩側的一對相對內壁上，每個所述的內壁各設一條導軌，介質元件與移相電路分居於所述導軌的兩側。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任意一項所述之介質移相器，所述移相電路包括移相導體和用於使移相導體與所述腔體相固定的介質支撐件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之介質移相器，所述介質支撐件為電路板，所述移相導體印製在該電路板上。
6. 如申請專利範圍第4項所述之介質移相器，所述移相導體為金屬板。
7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任意一項所述之介質移相器，所述腔體的容置空間貫通該腔體設置。
8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任意一項所述之介質移相器，所述腔體與導軌一體成型。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之介質移相器，包括兩個所述的介質元件，每個介質元件由腔體與所述介質元件相對的一個內壁上的導軌支撐。
10. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之介質移相器，包括兩個所述的介質元件，每個所述的介質元件由腔體位於介質元件兩側的一對內壁上的一 個導軌支撐。
11. 如申請專利範圍第1項所述之介質移相器，包括兩個所述的介質元件及兩個分別設於所述移相電路正上方和正下方的內壁上的導軌，所述介質元件與所述導軌對應的位置處設有滑槽，每個所述的介質元件通過其滑槽分別與一個所述導軌相配合安裝。
12. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之介質移相器，包括兩個所述的介質元件和兩對大致平行設置的導軌，兩對導軌之間形成供移相電路安裝的卡槽，每個介質元件由腔體位於介質元件兩側的一對內壁上的一對導軌支撐。