移相器及电调天线转让专利
申请号 : CN202011555672.0
文献号 : CN112751148B
文献日 : 2022-01-28
发明人 : 法斌斌 , 苏国生 , 李明超 , 黄明达 , 陈礼涛
申请人 : 京信通信技术(广州)有限公司 , 京信射频技术(广州)有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种移相器,其包括介质组件、移相组件及屏蔽组件,其特征在于:所述介质组件包括底层介质板与顶层介质板;
所述移相组件包括设置在底层介质板顶面且于其纵长方向两侧并排平行设置的两个固定传输线与设置在顶层介质板底面的移相元件,所述移相元件包括横向带状线与自该横向带状线两端同向平行折出的两个活动传输线,活动传输线与固定传输线一一对应耦合连接,所述活动传输线和/或所述固定传输线,自其一端至另一端呈由窄变宽的梯形渐变线结构;
所述屏蔽组件包括相互电性连接的设置于所述底层介质板底面的接地层、对应与两个固定传输线并排平行设置的两个耦合线,以及屏蔽罩,所述屏蔽罩在所述纵长方向的两侧与两个耦合线固定连接,以与所述接地层共同构成遮罩所述移相组件的屏蔽腔。
2.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述顶层介质板受控带动移相元件沿所述纵长方向运行时,改变自一个固定传输线输入而从另一固定传输线输出的信号的相位。
3.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述活动传输线与所述固定传输线均呈所述的梯形渐变线结构时,活动传输线与固定传输线之间以彼此窄端相对向设置。
4.如权利要求3所述的移相器,其特征在于,所述活动传输线与所述固定传输线彼此窄端投影相对接。
5.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述底层介质板、所述顶层介质板与所述屏蔽罩依次层叠设置,屏蔽罩与所述底层介质板之间形成允许所述顶层介质板受控带动移相元件沿所述纵长方向运动的活动腔。
6.如权利要求5所述的移相器,其特征在于,所述活动腔的高度适于限制所述顶层介质板沿移相器高度方向上的运动,仅为所述底层介质板与顶层介质板的相对移动预留高度方向上的松动间隙。
7.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述屏蔽罩包括呈矩形的本体,在所述纵长方向的两侧,所述本体折出两个侧板所述两个侧板分别与所述两个耦合线焊固实现电性连接。
8.如权利要求7所述的移相器,其特征在于,所述两个耦合线的平等间距使得其于所述两个屏蔽罩的两个侧板焊固后,限制所述移相元件的横向运动。
9.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述两个耦合线与所述接地层之间通过底层介质板开设的过孔实现电性连接。
10.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述屏蔽组件还包括设置于所述两个固定传输线中间的耦合线,其与所述屏蔽罩和所述接地层电性连接。
11.如权利要求1所述的移相器,其特征在于,所述两个耦合线均居于所述两个固定传输线外侧,每个耦合线均预留有缺口,以该耦合线临近的固定传输线无障碍折出所述屏蔽腔之外形成信号连接端口。
12.如权利要求1‑11任一项所述的移相器,其特征在于,所述固定传输线与所述移相元件的横向带状线及活动传输线表面均设置有氧化绝缘涂层。
13.如权利要求1‑11任一项所述的移相器,其特征在于,所述固定传输线、所述移相元件的横向带状线及活动传输线,以及所述耦合线和接地层均以金属铜平面印制在相应的介质板上形成。
14.一种电调天线,包括用于以并联馈电辐射同一频段信号的多个辐射振子,其特征在于,其包括至少一个如权利要求1至13任一项所述的移相器,该移相器被配置为适于将馈入其中的信号的相位改变后输出至与其连接的辐射振子,以改变该天线辐射到自由空间的波束的倾仰角度。
15.如权利要求14所述的电调天线,其特征在于,经一个所述的移相器输出的信号被接入以微带线构成的功分器,该功分器将所述输出的信号分为多路馈入不同的辐射振子。
16.如权利要求14或15所述的电调天线,其特征在于,所述辐射振子与所述移相器共用底层介质板。
说明书 :
移相器及电调天线
技术领域
背景技术
动通信领域的重要性不言而喻。
大的拉力,但是过大的拉力又会造成微带线结构的不稳,再次影响相位的改变。
发明内容
该横向带状线两端同向平行折出的两个活动传输线,活动传输线与固定传输线一一对应耦
合连接;
两侧与两个耦合线固定连接,以与所述接地层共同构成遮罩所述移相组件的屏蔽腔。
的活动腔。
的相位改变后输出至与其连接的辐射振子,以改变该天线辐射到自由空间的波束的倾仰角
度。
的活动传输线与固定传输线相耦合时,受到外界信号的干扰。
上的活动传输线与设置于底层介质板顶面上的固定传输线相耦合,且耦合结构处因顶层介
质板与底层介质板的相贴合或具有略微间隙而结构稳定。
改变移相组件的电传输路径的长度,实现天线信号相位的改变。
附图说明
具体实施方式
图描述的实施例是实例性的,仅用于解释本发明而不能解释为对本发明的限制。
辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加
一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排排除存在或添加一个
或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被
“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间
元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞
“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的
意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义
来解释。
设置。顶层介质板2受控可相对于底层介质板1移动,从而改变移相组件的电传输路径的长
度,实现天线信号相位的改变。
定传输线14沿底层介质板1的纵长方向设置,该两个固定传输线14以底层介质板1的纵长方
向的中线为界,均布于该中线的两侧,呈平行排布关系。
线14一一相对应。与固定传输线14相应,活动传输线21沿顶层介质板2的纵长方向设置,两
个活动传输线21以顶层介质板2的纵长方向的中线为界,均布于该中线的两侧。
向另一端由窄变宽的梯形渐变线结构,也即是说,为梯形结构。在呈梯形结构的固定传输线
14与移动传输线21的纵长方向的两端上,称较宽的端部为宽端,较窄的端部为窄端,从宽端
至窄端的宽度的变化为线性渐变,使得固定传输线14与移动传输线21在纵长方向上各处的
宽度不一致。梯形的固定传输线14与移动传输线21相耦合能够实现动态阻抗匹配,改善端
口驻波比。
设置于顶层介质板2的底面上的两个活动传输线21,固定传输线14的窄端与活动传输线21
的窄端相对设置,固定传输线14与活动传输线21相对应平行,移动顶层介质板2使得固定传
输线14与活动传输线21相耦合,表现于移相器结构上为固定传输线14与活动传输线21于顶
层介质板2或底层介质板1的高度方向上的投影(下文所称投影均为顶层介质板2或底层介
质板1的高度方向上的投影)部分相重叠或相交,投影相重叠或相交部分为活动传输线21与
固定传输线14相耦合部分。具体的活动传输线21与固定传输线14的相耦合形式可参见图5
与图6。一般而言,固定传输线14与活动传输线21的所述投影沿固定传输线14与活动传输线
21之间的中线相对称设置。
形成了一条“移相传输线”。在移相器结构上体现为,底层介质板1顶面的两个固定传输线14
的投影、横向带状线22的投影与底层介质板1底面的两个活动传输线21的投影共同形成一
条连续不间断的移相传输线。且因底层介质板1顶面与顶层介质板2底面相贴合设置,所以
活动传输线21与固定传输线14相耦合部分可良好地传输信号,增强电气性能。为了确保移
相器的容性耦合性能,在固定传输线14、活动传输与横向带状线22的表面上均设置氧化绝
缘涂层,该氧化绝缘涂层可以阳极化工艺形成,由此,在确保容性耦合的同时,也具有高强
度的抗腐蚀性和耐磨性,从而确保移相器的使用寿命。
固定传输线14的未耦合部分、耦合部与活动传输线21的未耦合部分以及横向带状线22相连
接而成。具体而言,参见图6,移相传输线的整体结构一般为:固定传输线14的未耦合部分‑
耦合部‑活动传输线21的未耦合部分‑横向带状线22‑活动传输线21的未耦合部分‑耦合部‑
固定传输线14的未耦合部分。从而使得,两个活动传输线21的投影、两个固定传输线14的投
影及横向带状线22的投影形成的移相传输线呈U形。
线14移动,使得所述移相传输线的电传输路径长短发生改变,进而可改变流经移相器的信
号的相位。
个固定传输线14的宽端连接,以输出信号。也即是说,所述信号输入端P1与信号输出端P2分
别位于移相传输线的两端,天线信号自与信号输入端P1相连接的移相传输线的一端输入,
自与信号输出端P2相连的移相传输线的一端输出。因固定传输线14呈梯形,因此,在移相过
程中,可动态线性匹配阻抗,起到较佳的阻抗匹配效果。
全相重叠,无未重叠部分或少量未重叠部分,由此,移相器的移相传输线即其电传输路径长
度最短,参见图5所示;第二状态为活动传输线21的窄端的投影与固定传输线14的窄端的投
影相接或具有微小缝隙,此时移相器的移相传输线即其电传输路径长度最长;第三状态为
活动传输线21的投影与固定传输线14的投影部分重叠,移相器的移相传输线即其电传输路
径介于最长与最短之间,参见图6所示;在各个状态下,移相传输线的长度与面积均发生变
化,动态影响移相效果。以下将详述移相传输线的三种状态及其移相效果。
传输线14的投影相重叠或近乎重叠,也即是说,移相传输线的整体结构为:耦合部‑横向带
状线22‑耦合部。移相传输线处于第一状态时,其长度最短,整体面积最小,但耦合部的面积
最大。从信号输入端P1输入的天线信号,经过的电传输路径长度最短,但耦合部面积最大。
耦合部分,也即是说,所述移相传输线的整体结构为:固定传输线14‑活动传输线21‑横向带
状线22‑活动传输线21‑固定传输线14。移相传输线其长度最长,无耦合部,导致经信号输入
端P1输入移相传输线的天线信号将行经长度最长的移相传输线。
部分重叠或相交,也即是说,移相传输线的整体结构为:固定传输线14的未耦合部分‑耦合
部‑活动传输线21的未耦合部分‑横向带状线22‑活动传输线21的未耦合部分‑耦合部‑固定
传输线14的未耦合部分。移相传输线处于第三状态时,移相传输线的长度介于第一状态与
第二状态之间,进而使得移相器的移相变化也处于第一状态与第二状态之间,常规的相位
调节范围,通常处在第三状态下,也即固定传输线与移动传输线的投影关系通常处于第一
状态与第二状态两者之间。因此,通过移动顶层介质板2带动移相元件的位置变化,从而使
得移相传输线的长度发生改变,便可改变输入信号的相位。
节结果状态,产生不同的调相效果。
分别设置于两个固定传输线14外侧,也即是说,其中一个耦合线13设置于底层介质板1顶面
左侧的固定传输线14的左侧,另一个耦合线13设置于底层介质板1顶面右侧的固定传输线
14的右侧。在后续揭示的实施例中,将引入有关更多耦合线13的说明,此处暂且不表。
分别与所述两个耦合线13固定焊接,以与底层介质板1底面的接地层11相配合,形成屏蔽腔
以遮罩顶层介质板2,防止移相器内信号受到干扰。
向的两侧,从其本体折出两个侧板,该两个侧板分别与所述两个耦合线13进行焊接相固定,
同时实现物理连接和电性连接。
控沿其纵长方向移动的活动腔。具体而言,为使得顶层介质板2的底面与底层介质板1的顶
面可相对移动,活动腔的高度仅设置为适于顶层介质板2于其内移动的高度,也即是说,活
动腔的高度等于或略大于顶层介质板2的高度,以为顶层介质板2相对于底层介质板1相对
移动留下高度方向的松动间隙。屏蔽腔的宽度由两个耦合线13限定,两个耦合线13的宽度
又关联受限于整个顶层介质板的横向宽度,因此,屏蔽腔的宽度等于或略大于顶层介质板2
的宽度,以便顶层介质板2受控于屏蔽腔形成的活动腔内移动时,可限制顶层介质板2沿其
横向移动。
方向和/或横向方向移动。
端P1输入而从信号输出端P2输出的天线信号的相位。
11实现电性连接,进而使得屏蔽罩3与接地层11电性连接而构成所述的屏蔽腔,将干扰信号
接地。
个耦合线13位于两个固定传输线14的外侧,则为了便于信号输入端P1与信号输出端P2的折
出成形,如图3所示,在两个耦合线13相对于信号输入端P1与信号输出端P2处各设置一个缺
口,以便所述信号输入端P1和信号输出端P2排线。
而言,耦合线13沿底层介质板的纵长方向设置,且设置于两个固定传输线14的中间位置。
底层介质板1的相应位置,并在底层介质板1开设相应的金属化过孔15与在固定传输线14设
置金属氧化层;将活动传输线21、横向带状线22印制于顶层介质板2上,在活动传输线21与
横向带状线22上设置金属氧化层。之后,将设置或印制了相应元件的顶层介质板2设置于底
层介质板1顶面上,使得活动传输线21与固定传输线14向对设置。再而,屏蔽罩33的两个侧
板分别与底层介质板2上的相一一对应耦合线13焊接,以形成用于容纳顶层介质板2的屏蔽
腔,使得顶层介质板2可相对于底层介质板1移动。
之后经移相后的天线信号通过信号输出端P2输出。具体而言,为调节信号相位,可通过移动
顶层介质板2改变移相传输线长度,调节移相效果。
通过移相器改变信号的相位。电调天线通常适用相位差分原理对多个辐射振子进行并联馈
电,因此,同一路信号可能先后经多个功分器和移相器进行处理后才最终输出至一个辐射
振子,具体可由本领域技术人员灵活确定。
同的距离,便可使各移相器输出不同相位的所述信号。
二级移相器。本发明中,辐射振子41与移相器共用底层介质板1,因此可用较大面积的同一
块介质板充当多个移相器的底层介质板1使用,同时也为所述辐射振子41提供物理支撑结
构,进一步提升产品集成度,利于天线小型化。隔离条42、微带传输线43以及功分器均设置
于该底层介质板1上。
的信号分三路,分别与同位于底层介质板1中部的辐射振子(中部辐射振子45)、底层介质板
1左侧的第一级移相器(以下简称左一级移相器46)与底层介质板1右侧的第一级移相器(以
下简称右一级移相器47)的信号输入端电性连接。左一级移相器46的信号输出端与一分二
功分器(以下检简称左一分二功分器48)连接,该左一分二功分器48的两个信号输出端一路
与一辐射振子(以下简称为左一级辐射振子49)连接,左一分二功分器49功分后的另一路连
接一移相器(以下简称左二级移相器50)的信号输入端,该左二级移相器50的信号输出端与
一辐射振子(以下简称为左二级辐射振子51)连接,中部辐射振子45的右侧的电路布设与左
侧相同。对于该电调天线的另一极化的馈电结构,与上述同理,恕不赘述。在部分实施例中,
可在左一级移相器46与左一分二移相器48之间再设置一个一分二移相器(以下简称左中一
分二移相器)与辐射振子(以下简称左中辐射振子),使得左一级移相器46的输出端与左中
一分二移相器连接,左中一分二移相器的功分两路分别与左中辐射振子与左一分二移相器
连接。
部辐射振子45,中部辐射振子45接收该信号后,对外辐射信号;第二路信号输出左一级移相
器46的输入端,第三路信号输出至右一级移相器47的输入端。左一级移相器46接收到第二
路信号,移动左一级移相器46的顶层介质板2对第二路信号进行移相,改变第二路信号的相
位,改变相位后的第二路信号输出至左一分二功分器48的输入端,左一分二功分器48将该
第二路信号进行功率分配,分为两路信号,分别为第二一路信号与第二二路信号,其中第二
一路信号馈入至左一级辐射振子49,左一级辐射振子49接收第二一路信号后,对外辐射信
号;第二二路信号输出至左二级移相器50,左二级移相器50对第二二信号进行移相,改变第
二二路信号的相位,之后馈入左二级辐射振子51,对外辐射信号;第三路信号的电路原理与
第二信号的电路原理相同。中部辐射振子45的右侧的电路布设与左侧相同。对于该电调天
线的另一极化的馈电结构,与上述同理,恕不赘述。
宽度与高度等于或略大于顶层介质板的高度与宽度,限定顶层介质板沿其纵长方向移动,
改变移相传输线,进而改变移相器的移相效果。
种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
进一步地,现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案
也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
视为本发明的保护范围。