[0001] 本申请涉及一种介质移相器装置， 特别涉及一种阵列天线可调移相装置和天线

， 该装置用来在一个公共传输线和两个或者两个 以上的端口间馈送信号， 例如 ， 从阵列天线的输入端口给阵列天线的辐射体馈 电。

背景技术

[0002] 基站电调天线通过波束形成网络中的移相器实 现基站天线的波束下倾调节， 具 有下倾角可调范围大、 精度高、 方向图控制好、 抗干扰能力强、 易于控制等优 点。 因此， 移相器是基站天线的一个必要组件， 该器件通过改变天线单元之间 的相对相位实现调节天线波束的下倾角度， 从而方便通信网络的优化。 在原理 上， 应用于电调基站天线的波束成形网络有两种方 法可以实现， 一是在馈电线 路中插入介质的方法， 在电磁波传输的过程中， 插入的介质能够改变传输媒介 的介电常数， 从而改变电磁波的波长， 等效于电磁波行程的变化， 即馈电相位 的变化。 二是改变馈电线路的长度， 增加或减小馈电线路的长度， 也就是直接 地增加或减小电磁波的行程， 从而达到馈电相位的变化。 使用这种移相方法， 馈电线路幅度变化小、 插入损耗小， 但是有些实现方法会使移相量非线性变化 ， 结构实现较复杂， 互调差。

[0003] US5949303专利中描述了一种波束成形网络， 其技术方案是， 电介质元件片在 底盘与弯曲状的馈电网络间移动方式实现了移 相功能， 不同输出端口之间的相 位差是通过馈电网络的传输线介质覆盖长度不 同而实现的。 这种方案的不足在 于： 由于弯曲的回线都是彼此平行的， 所以这个装置的横向比较宽， 其次输出 中断的相对位置会对分布造成约束， 不利于减小反射信号， 不利于设计具有宽 频带响应的部件， 同吋还增加了移相器的结构复杂度， 在某些应用中会与实际 相矛盾。

[0004] CN1547788A专利中描述了一种波束成形网络， 其技术方案是， 通过一块高度 集成的电路板与整块细长介质板间的相对滑动 动而达到多个端口相移的目的， 其核心思想和 US5949303相似， 但过于细长的介质板由于材料及机械强度的原 因很难保证长期维持原状， 变形的介质板在移动吋会受力不均匀， 有可能导致 移相器在移动过程中卡死或影响移相精度等。

[0005] 综上可知， 现有技术在实际使用上， 显然存在不便与缺陷， 而随着移动通信技 术的突飞猛进， 基站天线趋于小型化， 宽频带， 多频段等是发展趋势。 针对这 些问题， 需要幵发制造成本低且高性能的创新移相器结 构。

[0006] 发明内容

[0007] 本申请的目的是针对现有的波束成形网络的不 足， 提供一种结构改进的新的波 束成形网络， 以及该波束成形网络的应用。

[0008] 为了达到以上目的， 本申请采用了如下技术方案。

[0009] 本申请的一方面公幵了一种阵列天线可调移相 装置， 该装置用于在公共输入端 口与两个或更多端口之间馈送信号， 该装置包括导体腔体、 一个馈线分支网络 、 电介质元件和拉杆； 导体腔体的第一边沿设置有输入端口和输出端 口， 第二 边沿安装有电介质元件的拉杆； 馈线分支网络含有不同宽度的变压器金属矩形 腔体部分， 用于减小通过网络的信号反射， 馈线分支网络通过一个或多个馈线 结点耦合部分输入端口与输出端口； 电介质元件含有一个或多个变压器部分， 用于减少通过网络的信号反射； 拉杆沿着腔体的第二边沿放置， 电介质元件固 定在拉杆上， 电介质元件与馈线分支网络部分相邻的以及与 来自输入端口的第 一个结点相连的电介质元件两端都含有变压器 部分， 其余部分的电介质元件只 在与馈线分支网络重叠的一端含有变压器部分 。

[0010] 优选的， 电介质元件的变压器部分通过削减电介质元件 的宽度形成。

[0011] 优选的， 电介质元件的变压器部分通过削减电介质元件 的厚度形成。

[0012] 优选的， 拉杆由热伸长的材料制成， 所述热伸长的材料为金属或玻璃纤维。

[0013] 优选的， 馈线分支网络由位于导体腔体内部的带状线组 成； 导体腔体由两个位 于带状线上部和下部的宽的壁， 以及两个窄的壁组成。

[0014] 优选的， 导体腔体通过挤压工艺制成金属型材腔体。

[0015] 优选的， 导体腔体包含了一组纵向导向的凸出卡位部分 ， 该纵向导向的凸出卡 位设置于第二边沿附近宽的腔体内表面上。 [0016] 优选的， 每个电介质元件包含两个相同部分， 该两个相同部分设置于导体腔体 的宽的壁之间， 该两个相同部分分别位于带状线部分的两侧， 电介质元件固定 在拉杆上。

[0017] 优选的， 每个电介质元件被制作成一个整体， 且包含有用于放置带状线的纵向 空心狭槽和用于连接拉杆的纵向孔或通道。

[0018] 优选的， 每个电介质元件都包含有用于将其放置在宽的 壁的内表面上的纵向导 向的凸出卡位的纵向导向槽。

[0019] 优选的， 电介质元件由塑料通过挤压工艺制成。

[0020] 优选的， 每个电介质元件含有用于容纳带状线的纵向空 心狭槽， 纵向空心狭槽 的内表面设置有引导带状线的倒角和用于在拉 杆上安装电介质元件的小凸台， 小凸台装入拉杆中的孔内。

[0021] 优选的， 电介质元件通过模具注塑一体制成， 且电介质元件上幵设有至少一个 缺口， 缺口用于调节电介质元件与馈电网络的接触面 积。

[0022] 优选的， 至少部分连接到输出端口的带状线包含有电介 质基板， 且分别位于带 状线两侧的宽的壁之间。

[0023] 优选的， 电介质元件的基板由低介电常数的材料制成， 优选的， 低介电常数的 材料为聚乙烯泡沫。

[0024] 优选的， 至少部分连接到输出端口的带状线包含不导电 间隔物， 间隔物支撑宽 的壁之间的带状线。

[0025] 优选的， 带状线在下层电介质元件的基板上的一边形成 ， 基板支撑宽的壁之间 的带状线。

[0026] 优选的， 上层电介质元件的基板位于下层电介质元件的 基板上的带状线之上。

[0027] 优选的， 带状线在电介质元件的薄基板上的两边形成， 基板支撑宽的壁之间的 带状线。

[0028] 优选的， 至少一条位于结点和输出端口之间的馈线包含 的波阻抗至少比输出端 口以及连接到输出端口的变压器部分的阻抗高 20%。

[0029] 本申请的另一面公幵了一种包含本申请的装置 的天线， 其中至少两个天线元件 直接或通过同轴电缆连接到所述装置的输出端 口。 [0030] 本申请的有益效果是： 本申请的阵列天线可调移相装置， 根据插入介质法的移 相原理设计， 馈电网络高度集成， 采用带状线连接， 无非线性电连接点， 具有 良好的交调特性； 设置于导向槽中的电介质元件， 使传动误差小， 下倾精度高 ， 传动顺畅， 并且， 电介质元件运动吋， 移相量为线性变化。

对附图的简要说明

附图说明

[0031] 图 1是本申请实施例中波束形成网络的内部结构� �意图；

[0032] 图 2是本申请实施例中波束形成网络的整体外观� �意图；

[0033] 图 3是本申请实施例中波束形成网络的整体截面� �意图；

[0034] 图 4是本申请实施例中电介质元件的局部放大结� �示意图；

[0035] 图 5是本申请另一实施例中波束形成网络的内部� �构示意图；

[0036] 图 6是本申请另一实施例中波束形成网络的整体� �观示意图；

[0037] 图 7是本申请另一实施例中波束形成网络的整体� �面示意图；

[0038] 图 8是本申请实施例中聚合波束成形网络装置的� �体外观示意图；

[0039] 图 9是本申请实施例中聚合波束成形网络装置的� �层金属腔体的截面示意图；

[0040] 图 10是本申请实施例中聚合波束成形网络装置的� ��体截面示意图；

[0041] 图 11是本申请实施例中聚合波束成形网络装置的� ��部结构示意图。

[0042] 具体实施方式

[0043] 本申请的阵列天线可调移相装置， 包括输入端口、 至少两个输出端口、 将输入 输出端口连接起来的馈电网络、 支撑馈电网络的介质衬底、 拉杆、 拉杆上固定 的电介质元件片、 及长方形金属腔体。 馈电网络高度集成， 连接天线阵的阵元 间的馈电网络不使用电缆， 而是使用带状线集成在馈电网络中， 馈电网络被固 定在两块支撑馈电网络的介质衬底中间， 导体腔体两端幵口， 其它端面封闭， 组成了一个长的一体的矩形腔体， 安装有介质块的馈电网络被安装在矩形腔体 的一侧， 电介质元件块根据设计固定在拉杆上， 电介质元件块的上下介质块将 馈电网络的带状线夹在中间， 电介质元件块上有导向槽， 金属腔体的另一侧有 导向槽及导向卡位， 金属腔体里的导向卡位卡在电介质元件块的导 向槽里， 而 拉杆则置于金属腔体的导向槽中， 这样通过拉动拉杆所述绝缘介质块在馈电网 络表面的平面空间移动。 这种新的波束成形网络结构展示， 若一个阵列天线有 N 个辐射体， 那么这个波束形成网络将有 N-1个移相器， 从而在水平面与垂直面上 产生高质量的方向图。 并且， 在这种新的设计下， 连接天线阵的阵元间的馈电 网络不使用电缆， 而是使用带状线集成在馈电网络中。

[0044] 馈电网络高度集成， 连接天线阵的阵元间的馈电网络不使用电缆， 而是使用带 状线集成在馈电网络中。 馈电网络被固定在的两个对称的绝缘介质衬底 之间。 绝缘介质衬底上有固定馈电网络的固定孔位。 绝缘介质衬底要约长于馈电网络 的长度。 馈电网络的宽度要约宽于绝缘介质衬底的宽度 。 馈电网络的输入输出 端口处无绝缘介质衬底的覆盖。

[0045] 本申请中， 若一个阵列天线有 N个辐射体， 那么这个波束形成网络中将包含 N- 1个移相器。

[0046] 安装馈电网络的腔体为长的两端幵口的导体腔 体。 导体腔体较窄的一边侧墙上 幵有输入输出端口安装孔， 较宽的表面幵有绝缘介质衬底固定孔。

[0047] 导体腔体内一侧有导向槽和导向卡位。 安装有绝缘介质衬底的馈电网络设置于 腔体内其侧墙幵孔的一侧。 滑动拉杆上固定有电介质元件片。

[0048] 电介质元件片上下对称， 中间有一条狭窄的深槽到其底部， 但不贯穿。

[0049] 带状线位于电介质元件片狭窄的深槽中间。 电介质元件片的一侧有导向槽。 电 介质元件片上幵有一个或多个缺口， 缺口的形状和数量根据设计而定。 电介质 元件片的底部一侧有固定玻璃钢拉杆的热铆接 柱子。 电介质元件片的可有两块 介质片组成， 也可以将其做成一个整体一体成型。 电介质元件片上有倒角， 起 引导带状线的作用。 安装有电介质元件片的滑动拉杆设置于腔体内 有导向槽和 导向卡位的一侧。 安装馈电网络的导体腔体是单层或多层腔体构 成。 在金属腔 体的另一侧有一个小的隔幵腔体， 输出输入端口设置于此小型腔体内。

[0050] 下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进 一步详细说明， 以下实施例仅仅 用于理解和说明本申请， 不应理解为对本申请的限定。

[0051] 实施例一

[0052] 本例的电调基站天线的波束形成网络， 如图 1-3所示， 图 1展示了本发明的第一 种实施方案， 包括输出端口 8 _a , 8b, 8 _C , 8d, 8e、 输入端口 9,以及一个滑动机构， 包 括电介质元件块 2a， 2b和 4， 玻璃钢拉杆 6， 滑动拖块 5， 玻璃钢拉杆 6上有固定孔 位， 电介质元件块 2a， 2b和 4一侧有塑料柱， 通过热铆接工艺将电介质元件块 2a ， 2b和 4固定在玻璃钢拉杆 6上， 滑动拖块 5要承受较大的拉力， 我们选用 POM制 作滑动拖块 5， 同样道理， 滑动拖块 5—侧也设计有圆柱， 通过热铆接工艺将其 固定在玻璃钢拉杆 6上。 两块相同的介质衬底 7中间夹有带状线 3， 介质衬底上有 固定孔位 10a， 10b , 10c , 使用塑料紧固件或者塑料热铆接将带状线 3紧紧固定在 两衬底之间。 金属腔体 1的一侧边幵有缺口， 馈电网络的输出端口 8a, 8b, 8c, 8d, 8e、 输入端口 9就安装在这些缺口中。 如图 2所示， 安装有介质衬底 7的带状线 3通 过塑料铆钉 l la， l ib , 11c , l id, l ie固定在金属腔体 1中， 输出端口 8a, 8b, 8c, 8d, 8e、 输入端口 9暴露与金属腔体 1外面， 玻璃钢拉杆 6还可以作为标尺之用。

[0053] 如图 3所展示的是整个腔体的截面图， 玻璃钢拉杆 6

设置于金属腔体 1的导向槽 14中， 电介质元件块 2a， 2b和 4上有导向槽 13， 导向槽 13卡设置在金属腔体 1的导向卡位 12上， 电介质元件片上有倒角 21a， 如图 4所示 ， 在调整移相器吋， 此倒角 21a起引导带状线作用， 带状线 3设置于电介质元件块 2a, 2b和 4内的细长槽内。 当拖动滑动拖板电介质元件片就沿着金属腔体 的导向 槽与导向卡位中移动。 这个设计避免了长介质块引起的机械强度问题 ， 移相精 度高， 且制作成本低廉。

[0054] 实施例二

[0055] 本例的电调基站天线的波束形成网络如图 5-7所示， 本例的方案与实施例一基 本相似， 只是在输入端 50a， 50b， 50c， 50d， 50e， 输出端口 511—侧增加了一个 小型腔体 512， 如图 5所示， 包括金属腔体 51， 金属腔体 51

上幵有孔 50a， 50b， 50c， 50d, 50 e， 511， 带状线 53， 衬底介质块 55， 其上有固 定安装孔 57， 通过塑料热铆接或者塑料螺丝等紧固件将带状 线 53夹在两块相同 的衬底介质块 55中间， 并将其安装在输入输出端口 511， 50a, 50b , 50c , 50d, 50 e的一侧， 电介质元件块 52, 54， 56通过塑料热铆接固定在玻璃钢拉杆 59上， 滑动拖块 58为 POM材料， 同样也通过热铆接固定在玻璃钢拉杆 59上。 如图 7所示 ， 73为铆接点， 玻璃钢拉杆 59设置于导向槽 72中， 滑动拖板 58与电介质元件块 5 6上都有导向槽 71， 它们设置与导向卡位 74中， 电介质元件块上幵有细长槽， 其 截面都有倒角 70， 在拉动拉杆 59吋， 这个倒角 70其调整引导带状线的作用。 如 图 6所示金属腔体表面有固定孔 60a， 60b , 60c , 60d， 60e， 用塑料铆钉将介质衬 底 55与带状线 53固定在腔体中。 61a， 61b , 61c , 61d， 61e是输出端口在腔体表 面幵的孔， 62为输入端口在腔体表面幵的孔， 512是一个小型的腔体， 封闭输出 输入端口， 在双极化天线中这个设计可以有效地抑制耦合 。

[0056] 实施例三

[0057] 本例的电调基站天线的波束形成网络装置如图 8-11所示， 该装置实际上是由两 个实施例一的波束形成网络叠合而成。 图 11显示的第一层的内部结构， 如图 11 所示， 包括金属腔体 110， 安装在里面的馈电网络， 带状线 101安装在两块介质 衬底 102间， 用紧固件通过孔 113， 117将其固定加紧， 并将其安装在输出端口 12 0a， 120b , 120c , 120d, 120e， 输入端口 121， 支撑端 83所在一侧， 滑动拉杆 106 上固定有电介质元件块 104, 114, 116， 滑动拖板 118。 金属腔体 110的一侧有小型 腔体结构 82， 输入输出端口位于其中。 如图 8所示腔体为双层结构， 图 9为其横 截面图， 在图 8中， 固定孔 80a， 80b , 80c , 80d。 80e中有塑料铆钉锁紧衬底 102, 85a, 85b , 85c , 85d, 85e为输出端口幵的在腔体表面幵的孔， 84为输入端口幵 的孔， 83为支撑端口， 82为小型腔体， 输入输出端口位于其中， 上下两腔体相 互独立隔幵。 更详细的如图 10所示， 101与 109是上下两层腔体中的带状线， 102 与 108介质衬底， 带状线夹在它们中间， 电介质元件块上有细长槽， 带状线位于 细长槽正中间， 且绝缘介质块 104与 107上都有倒角 103， 其导向带状线的作用。 玻璃钢拉杆 106位于位于腔体的导向槽中， 滑动拖板 105位于腔体导向卡为中。 这样拉动玻璃钢拉杆 106吋， 整个部件就能顺畅的在腔体里运动。 方案三适用于 长天线设计或多频段天线设计。

[0058] 以上仅是本申请的两个较佳实施例， 并非对本申请的技术范围作任何限制， 本 行业的技术人员， 在本技术方案的启迪下， 可以做出一些变形与修改， 凡是依 据本技术实质对以上的实施例所作的任何修改 、 等同变化与修饰， 均仍属于本 申请技术方案的范围内。