一種基於介質加載的移相器模塊的製作方法

2023-07-29 15:19:36

專利名稱：一種基於介質加載的移相器模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信基站天線領域，尤其涉及一種應用於基站電調天線的移相器模塊。
背景技術：
移相器是基站電調天線的核心部件，現有移相器設計，一般採用以下兩種方式 一，改變移相器內信號通過路徑的電長度。如專利號為ZL200520065549. 5以及專利號為ZL 200520121325. 1的專利文獻所述的相位連續可變的移相器，都是通過改變銅(鋁)管套的 相對接觸長度，來改變通過路徑的電長度。這種方法為了降低滑動阻力以及保證較低的無 源互調產物，往往需要通過耦合方式實現信號能量的傳遞，耦合段的管套長度一般不能過 短，而且在需要較大移相量時，銅(鋁)管套的位移長度需要很長，因此使得移相器的體積 也較大。又如專利ZL 00802132. 5的專利文獻所述的移相器，其至少存在兩段同心的帶狀 導體圓弧，通過輸入臂的轉動，改變同心圓弧兩輸出端信號的路徑差，繼而產生相位差。但 該設計存在體積大、成本高以及幅度控制難等問題。 第二種設計是介質片加載方法，如專利號為ZL 200520063505. 9以及 ZL200620053705. 0中國專利文獻所述的基站電調天線移相器，採用了介質片對空氣介質的 加載。通過改變介質片的插入程度來改變移相量，但該設計中採用了形狀簡單的介質片設 計，無法保證移相量與介質移相量的線性關係，在大移相量下該設計也難以保證良好的駐 波；而且該設計與功分網絡一體化，與本發明所提出的移相器模塊相比，成本較高，布局靈 活度不夠。

發明內容
本發明的目的在於提供了相移量與介質滑動量間線性度性能好、移相量大、布局 方便、體積小巧以及成本較低的一種基於介質加載的移相器模塊。 為實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種基於介質加載的移相器模塊，以 空氣為傳輸介質，基本傳輸模式為TEM模或準TEM模的傳輸線結構，如帶狀線或微帶線，以 帶狀線為例，其結構包括上蓋板、下底板及其間的空氣帶狀線，其特徵在於還包括設置在 上、下底板之間至少一個活動的介質片，所述的介質片開有縫隙供帶狀線置入，並隨介質片 的滑動，空氣帶狀線沿縫隙與介質片間作相對位移。 上述介質片縫隙內壁緊貼著帶狀線，沿與帶狀線垂直的方向滑動，各介質片面積 沿滑動方向作階梯性的變化，且介質片的面積隨插入方向逐漸變小。 上述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於還設有限制介質片滑動行 程的限位裝置。 上述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述的限位裝置為上蓋板 或下底板上設置的滑槽以及設置在介質片的導行柱，安裝時，該導行柱插入滑槽中並可沿 滑槽滑行。
上述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於介質片連接有拉杆，用於操 縱介質片。 上述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於介質片選用高介電常數、低損 耗正切角的材料製作。 上述一種介質加載移相器，其特徵在於所述介質片共有三塊，沿信號傳輸方向， 該三塊介質片一體成型或採用塑料結構件連接，位於中間的介質片面積較大，兩旁介質片 面積較小，各介質片面積沿運行方向作階梯性的變化，整體結構左右對稱。調節兩旁介質片 與中間介質片之間的距離實現阻抗匹配，三個臂在形狀上都逐漸增大，但不是連續的線性 增大，而是分段的接近線性增大，這使得介質片移動時可以保持移相量A e與介質片移動
距離d成線性關係，艮卩 A e = k d (1) 其中k為常數。(1)式所表達的線性關係，將便於電遙控方式實現天線下傾角的 調節。本發明的移相器設計可實現A e為60度 120度的相移，實現了在較小的尺寸下
獲得較大的移相量。 本發明的優點是 1、本發明中介質片與基本傳輸模式為TEM模或準TEM模的空氣傳輸線結合使用，
介質片插入到傳輸線間電場密度區，通過改變介質片與傳輸線的重合面積來改變相位延
遲，從而實現移相。移相器工作時，介質片沿與傳輸線垂直的方向滑動。 2、本發明採用空氣結合低損耗正切角的材料做介質片，故該移相器模塊的插入損
耗很低。 3、本發明中介質片沿帶狀線的垂直方向移動，使得移相器的縱向尺寸較小。
4、本發明採用了模塊化設計，成本低，布局靈活。 上述方案適用於所有傳輸模式為TEM模或準TEM模的空氣傳輸線，如常用的帶狀 線及微帶線結構。


圖1為本發明介質移相器具體實施例的示意圖； 圖2為本發明介質移相器具體實施例的結構示意圖； 圖3本發明實施例中初始狀態0實測駐波圖； 圖4本發明實施例中初始狀態0實測相位圖； 圖5本發明實施例中狀態1實測駐波圖； 圖6本發明實施例中狀態1實測相位圖； 圖7本發明實施例中狀態2實測駐波圖； 圖8本發明實施例中狀態2實測相位圖。
具體實施例方式
實施例一 結合圖1和圖2，本發明具體實施例中採用帶狀線結構，移相器模塊包括帶狀線結 構、三塊介質片4、操縱介質片移動拉杆5及電纜焊接座6。其中帶狀線結構包括上蓋板1、
5下底板2和帶狀線3 ;帶狀線位於上蓋板和下底板之間，其間為空氣，構成空氣帶狀線；介質
片4開有縫隙6，保證了介質片4在滑動時與帶狀線3緊密銜接。介質片4，一體成型或採 用塑料結構件連接，位於中間的介質片面積較大，兩旁介質片面積較小，各介質片面積沿運 行方向作階梯性的變化，且左右對稱。調節兩旁介質片與中間介質片之間的距離實現阻抗 匹配，並且，三個臂在形狀上都逐漸增大，但不是連續的線性增大，而是分段的接近線性增 大，這使得介質片移動時可以保持移相量與介質片移動距離成線性關係，方便天線調節下 傾角。 本發明還設有限制介質片滑動行程的限位裝置。所述的限位裝置為上蓋板或下底 板上設置的滑槽8以及設置在介質片的導行柱9，安裝時，該導行柱插入滑槽中並可沿滑槽 滑行。 本發明中的移相器可實現60 120度的相移，在較小的尺寸下實現較大的移相 量。帶狀線的線寬與天線的特性阻抗、帶狀線與上下底板之間的間距以及介於帶狀線結構 之間的傳輸媒介有關。介質片沿帶狀線的垂線方向A於帶狀線與上下底板之間運動，當介 質片與帶狀線之間的重合面積變化時，帶狀線與上下板之間的等效傳輸媒介就改變了，這 樣的變化就引起了在帶狀線上傳輸信號相位的改變。 移相量的大小通常與介質片的材料有關，本發明可選取陶瓷介質，其介電常數較 高，所能得到的移相量也比較大。所述介質片三個臂之間的距離設計主要是為了調節網絡 的阻抗匹配。 結合圖1與圖2，選取典型試驗結果說明本發明性能優異之處 1.當介質片進入帶狀線結構lmm時，設定為初始狀態O，此時校準相位，此時駐波
比和相位如圖3、4。 2.當介質片進入6mm時，設定為狀態1，此時駐波比及其相位圖如圖5、6所示。
3.當介質片進入11mm時，設定為狀態2，此時駐波比及其相位圖如圖7、8所示。
上述說明結合圖片主要體現了介質片進入lmm時為初始狀態，移相0度，進入6mm 移相30度，進入11mm移相60度。本實施例有效地說明了介質片移動時引起的移相效果。 可以看到，本發明提供了一種體積小巧且具有寬相移範圍的可變相位移相器模塊。
實施例二 上述方案適用於微帶線結構，由於微帶線結構沒有上蓋板，與實施例一不同的是 作為限位裝置組成部件之一的滑槽開在下底板上，供設置在介質片的導行柱插入；介質片 可選擇不開縫隙，而直接位於微帶線與下底板之間。
權利要求
一種基於介質加載的移相器模塊，包括帶狀線結構，所述帶狀線結構包括上蓋板、下底板及其間的空氣帶狀線，其特徵在於還包括設置在上蓋板、下底板之間至少一個活動的介質片，所述的介質片開有縫隙供帶狀線置入，並隨介質片的移動，空氣帶狀線沿縫隙與介質片作相對位移。
2. 如權利要求1所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述介質片縫 隙內壁緊貼著帶狀線，沿與帶狀線垂直的方向滑動。
3. 如權利要求1所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於還設有限制介 質片滑動行程的限位裝置。
4. 如權利要求3所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述的限位裝 置為上蓋板或下底板上設置的滑槽以及設置在介質片的導行柱，安裝時，該導行柱插入滑 槽中並可沿滑槽滑行。
5. 如權利要求1所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於介質片連接有 拉杆，用於操縱介質片的滑動。
6. 如權利要求1所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述介質片共有 三塊，沿帶狀線排列，該三塊介質片一體成型或採用塑料結構件連接。
7. 如權利要求6所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於位於中間的介質 片面積較大，兩旁介質片面積較小，且介質片左右對稱。
8. 如權利要求1所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於介質片選用高介 電常數、低損耗正切角的材料製作。
9. 如權利要求1或2所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述介質片 面積沿滑動方向作階梯性的變化，且介質片的面積隨向帶狀線插入的方向逐漸變小。
10. —種基於介質加載的移相器模塊，包括微帶線結構，所述微帶線結構包括下底板及 其間的空氣微帶線，其特徵在於還包括設置在微帶線與下底板之間至少一個活動的介質 片，並隨介質片的移動，空氣微帶線沿縫隙與介質片做相對位移。
11. 如權利要求10所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述介質片 縫隙內壁緊貼著微帶線，沿與微帶線垂直的方向滑動。
12. 如權利要求10所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於還設有限制 介質片滑動行程的限位裝置。
13. 如權利要求12所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述的限位 裝置為下底板上設置的滑槽以及設置在介質片的導行柱，安裝時，該導行柱插入滑槽中並 可沿滑槽滑行。
14. 如權利要求10所述的一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於介質片連接 有拉杆，用於操縱介質片。
15. 如權利要求IO所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述介質片共 有三塊，沿微帶線排列，該三塊介質片一體成型或採用塑料結構件連接。
16. 如權利要求15所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於位於中間的介 質片面積較大，兩旁介質片面積較小，且介質片左右對稱。
17. 如權利要求IO所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於介質片選用高 介電常數、低損耗正切角的材料製作。
18.如權利要求10或11所述一種基於介質加載的移相器模塊，其特徵在於所述介質 片面積沿滑動方向作階梯性的變化，且介質片的面積隨向微帶線插入的方向逐漸變小。
全文摘要
本發明涉及移動通信基站天線領域，尤其涉及一種應用於電調基站天線的移相器，公開了一種介質加載的移相器模塊，包括以空氣為傳輸介質，基本傳輸模式為TEM模或準TEM模的傳輸線結構，如帶狀線或微帶線，其特徵在於還包括設置在傳輸線間至少一個活動的介質片，其中針對帶狀線結構，所述的介質片還開有縫隙供帶狀線置入，並隨介質片的移動，傳輸線與介質片作相對位移，通過改變介質片與傳輸線的重合面積來改變相位延遲，從而實現信號的移相。移相器工作時，介質片沿與能量傳輸方向垂直的方向移動，通過選取低損耗的介質材料，本移相模塊具有插入損耗低、寄生輻射少、移相量大、體積小、成本低以及移相量與介質片的位移量成線性關係等優點，而且由於採用了模塊化的設計，可以非常方便地通過同軸線的連接，實現靈活的布局以及多樣化的移相與饋電網絡設計。
文檔編號H01P1/18GK101710633SQ20091003724
公開日2010年5月19日 申請日期2009年2月13日 優先權日2009年2月13日
發明者付香芽, 伍裕江, 葉海鷗, 吳中振, 陳益凱, 陳鵬, 高卓鋒 申請人:廣東通宇通訊設備有限公司