CN104269647A - 一种移相器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种移相器，包括腔体以及位于所述腔体内部的第一固定传输线、第二固定传输线和可滑动传输线；所述第一固定传输线开设第一开口槽，所述第二固定传输线开设第二开口槽，所述第一开口槽与所述第二开口槽的开口方向朝向设置；所述可滑动传输线的两端分别卡合在所述第一开口槽与所述第二开口槽内，以使所述可滑动传输线与所述第一固定传输线和所述第二固定传输线电连接，所述可滑动传输线相对于所述第一固定传输线与所述第二固定传输线滑动。采用本发明，能使可滑动传输线与固定传输线之间有效耦合，其结构简单，并对传动装置的要求低。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种移相器。
背景技术
移相器是能够对波的相位进行调整的一种装置，是基站天线的核心组成部分。移相器通过改变阵列天线的波束扫描角度灵活调节天线波束的覆盖范围，即天线方向图。移相器的性能直接影响基站天线的方向图、增益、外形尺寸甚至制作成本等。因此，移相器的设计以及改良在基站天线的总体设计中占有重要地位。
为了制作廉价的、相位调整精确度高的移相器，现有技术中，在2007年的中国专利(申请号：200520121325.1)公开了相位连续可变的移相器。参考图1，固定传输线411以及固定传输线413一端设有纵长的槽孔，且槽孔的方向朝向“地”层，其中，“地”层为金属腔体400。可移动传输线412的两臂分别置于固定传输线411以及固定传输线413的槽孔内，通过机械传动装置(未图示)改变固定传输线411以及固定传输线413与可移动传输线412所组成的传输线的总长，实现同轴接头401与同轴接头402之间相位的连续变化。然而，为了保证固定传输线与可移动传输线的耦合连接，机械传动装置还需要在面向槽孔的方向上对可移动传输线施加压力，其操作复杂，对机械传动装置的性能要求也高。
第二个中国专利(申请号：200520065549.5)公开了一种移相器。参考图2，图2所示的移相器的结构与图1所示的移相器的结构相似，其区别在于图2所示的固定传输线3与可移动传输线6的结构为管状结构。然而，管状结构对装配的垂直度要求高，在装配时需要固定传输线与可移动传输线相互对齐，否则容易破坏固定传输线与可移动传输线之间的隔离层，对通信系统产生严重干扰。
此外，上述两个专利并没有提及可移动传输线上电路的具体分布方式，在制作工艺上无法为技术人员带来参考，实用性较低。
发明内容
本发明实施例提供一种移相器，能使可滑动传输线与固定传输线之间有效耦合，其结构简单，并对传动装置的要求低。
本发明实施例第一方面提供一种移相器，包括腔体以及位于所述腔体内部的第一固定传输线、第二固定传输线和可滑动传输线；
所述第一固定传输线开设第一开口槽，所述第二固定传输线开设第二开口槽，所述第一开口槽与所述第二开口槽的开口方向朝向设置；
所述可滑动传输线的两端分别卡合在所述第一开口槽与所述第二开口槽内，以使所述可滑动传输线与所述第一固定传输线和所述第二固定传输线电连接，所述可滑动传输线相对于所述第一固定传输线与所述第二固定传输线滑动。
结合本发明实施例第一方面的实现方式，在本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式中，所述可滑动传输线由介质基板和移相电路组成，所述介质基板带动所述移相电路相对于所述第一固定传输线与所述第二固定传输线滑动。
结合本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第二种可能的实现方式中，所述移相电路设置在所述介质基板的第一面和所述介质基板的第二面上，所述第一面和所述第二面为所述介质基板与所述第一开口槽和所述第二开口槽连接的面，所述第一面和所述第二面相对设置。
结合本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第三种可能的实现方式中，所述移相电路呈“U”型，所述移相电路的两臂分别设置在所述介质基板与所述第一开口槽和所述第二开口槽的连接处。
结合本发明实施例第一方面的第二种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第四种可能的实现方式中，所述介质基板开设通孔，所述通孔置于所述移相电路中，所述通孔的内壁涂覆有金属层，所述第一面的移相电路通过所述金属层与所述第二面的移相电路连接。
结合本发明实施例第一方面的第四种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第五种可能的实现方式中，所述通孔的边缘设置预设宽度的金属圆环，所述金属圆环与所述通孔同心同轴，所述金属圆环与所述移相电路相连。
结合本发明实施例第一方面的第二种或第四种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第六种可能的实现方式中，所述第一面包括第一放置区，所述第二面包括第二放置区，所述第一面的移相电路设置在所述第一放置区上，所述第二面的移相电路设置在所述第二放置区上。
结合本发明实施例第一方面的第六种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第七种可能的实现方式中，所述第一放置区和所述第二放置区的结构为平滑结构。
结合本发明实施例第一方面的第六种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第八种可能的实现方式中，所述第一放置区和所述第二放置区的结构为慢波结构。
结合本发明实施例第一方面或第一方面的第一种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第九种可能的实现方式中，所述可滑动传输线的表面涂覆有绝缘层。
结合本发明实施例第一方面的实现方式，在本发明实施例第一方面的第十种可能的实现方式中，所述腔体包括第一端和第二端，所述第一端开设收容腔，所述第二端为盖板，所述收容腔与所述盖板拼接。
结合本发明实施例第一方面的第十种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述第一固定传输线、所述第二固定传输线以及所述可滑动传输线在所述收容腔内形成悬置微带线结构。
本发明实施例提供的移相器包括腔体以及位于腔体内部的第一固定传输线、第二固定传输线和可滑动传输线，第一固定传输线开设第一开口槽，第二固定传输线开设第二开口槽，第一开口槽与第二开口槽的开口方向朝向设置，可滑动传输线的两端分别卡合在第一开口槽与第二开口槽内，以使所述可滑动传输线与所述第一固定传输线和所述第二固定传输线电连接，可滑动传输线相对于第一固定传输线与第二固定传输线滑动，并将固定传输线与可滑动传输线在收容腔内形成悬置微带线结构，其结构简单，体积小，能精确调整相位，传动装置仅需要拉动可滑动传输线便可调整相位，不需要额外施加其他方向上的压力，其操作简单，对机械传动装置的性能要求低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中相位连续可变的移相器的示意图；
图2是现有技术中一种移相器的示意图；
图3是本发明实施例提供的移相器的部分第一示意图；
图4是本发明实施例提供的移相器的可滑动传输线的部分俯视图；
图5是图4的V向部分剖面图；
图6是本发明实施例提供的移相器的放置区的一实施例的第一示意图；
图7是本发明实施例提供的移相器的放置区的一实施例的第二示意图；
图8是本发明实施例提供的移相器的放置区的另一实施例的第一示意图；
图9是本发明实施例提供的移相器的放置区的另一实施例的第二示意图；
图10是本发明实施例提供的移相器的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的移相器的部分第二示意图；
图12是本发明实施例提供的移相器的部分固定传输线的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种移相器，能使可滑动传输线与固定传输线之间有效耦合，其结构简单，并对传动装置的要求低。
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的移相器的部分第一示意图。
如图3所示，在本发明第一实施方式中，移相器包括腔体100以及位于腔体100内部的第一固定传输线301、第二固定传输线302和可滑动传输线201。其中第一固定传输线301和第二固定传输线302可以为直条状，亦可为弯折呈U形或其他形状。第一固定传输线301和第二固定传输线302既可集成在同一个固定传输线上，也可为独立的两个固定传输线。
第一固定传输线301开设第一开口槽3011，第二固定传输线302开设第二开口槽3021，第一开口槽3011与第二开口槽3021的开口方向朝向设置。以第一固定传输线301和第二固定传输线302为独立的两个固定传输线为例，两个固定传输线分别开设纵长的开口槽，且开口槽的开口方向朝向设置，并且，开口槽的开口方向与腔体100的底部平行。开口槽的横截面呈有且仅有一条边去除的矩形框状。
可滑动传输线201的两端分别卡合在第一开口槽3011与第二开口槽3021内，以使可滑动传输线201与第一固定传输线301和第二固定传输线302电连接，可滑动传输线201相对于第一固定传输线301与第二固定传输线302滑动。可滑动传输线201整体为条状，其卡合在第一开口槽3011与第二开口槽3021内能够与开口槽内的固定电路实现更大程度的耦合，传动装置仅需要施加可滑动传输线201在滑动方向上的力，而不需要对可滑动传输线201施加其他方向上的压力以使可滑动传输线201与开口槽内的固定电路紧密耦合。
如图4所示是本发明实施例提供的移相器的可滑动传输线201的部分俯视图。可滑动传输线201由介质基板202和移相电路203组成，介质基板202带动移相电路203相对于第一固定传输线301与第二固定传输线302滑动。如图4所示，介质基板202可为PCB板，介质基板202带动移相电路203相对于第一固定传输线301与第二固定传输线302滑动，使得介质基板202上的移相电路203与开口槽内的固定电路互相耦合。介质基板202的连续滑动改变第一开口槽3011的槽孔、第二开口槽3021的槽孔与移相电路203之间所组成的传输线的总长，从而实现相位的连续变化。
作为一种可实施的方式，移相电路设置在介质基板202的第一面和介质基板202的第二面上，第一面和第二面为介质基板202与第一开口槽3011和第二开口槽3021连接的面，第一面和第二面相对设置。如图4所示，可滑动传输线201的俯视图所呈现的面可为第一面，则与第一面相对的面为第二面，如图5所示，第二面上也设置移相电路204，此外，第二面的移相电路204与第一面的移相电路203相互对称。而如图5所示的部分剖面图，两面设置的移相电路与介质基板202整体呈“十”字形。其中，移相电路在介质基板202上可通过刻蚀工艺实现。
作为一种可实施的方式，以第一面的移相电路203为例，移相电路203呈“U”型，移相电路203的两臂分别设置在介质基板202与第一开口槽3011和第二开口槽3021的连接处，使移相电路203的两臂与第一开口槽3011和第二开口槽3021内的固定电路相互耦合。
作为一种可实施的方式，如图4和图5所示，介质基板202开设通孔205，通孔205置于移相电路203中，通孔205的内壁涂覆有金属层，第一面的移相电路203通过金属层与第二面的移相电路204连接。其中，通孔205的个数为至少一个。如图5所示，第一面的移相电路203、第二面的移相电路204与通孔205整体呈“工”字形。
作为一种可实施的方式，为了使移相电路203与通孔205内壁的金属层充分连接，通孔205的边缘设置预设宽度的金属圆环206，金属圆环206与通孔205同心同轴，金属圆环206与移相电路203相连。因此，第一面的移相电路203通过金属圆环206以及通孔205内壁的金属层与第二面的移相电路204连接。
作为一种可实施的方式，如图6和图8所示，介质基板202还设置放置区，放置区用于放置移相电路203。其中，第一面包括第一放置区701，第二面包括第二放置区(未图示)，第一面的移相电路203设置在第一放置区701上，第二面的移相电路204设置在第二放置区(未图示)上。
作为一种可实施的方式，第一放置区701和第二放置区(未图示)的结构为平滑结构。如图6所示是放置区为平滑结构的介质基板202。图7为在放置区为平滑结构的介质基板202的情况下，移相器的装配透视图。如图10所示，固定传输线包括第一固定传输线301、第二固定传输线302、第三固定传输线303至第九固定传输线309。其中，第二固定传输线302包括第一侧固定传输线及第二侧固定传输线，第三固定传输线303包括第一侧固定传输线及第二侧固定传输线，则可滑动传输线201的两端分别卡合在第一固定传输线301与第二固定传输线302的第一侧固定传输线之间，以及卡合在第三固定传输线303的第一侧与第二固定传输线302的第二侧固定传输线之间。如图10所示，可滑动传输线201的第一面可设置8个移相电路(第二面的移相电路的设置与第一面相同，本实施例则不再赘述)，包括第一移相电路、第二移相电路至第八移相电路。其中第一移相电路至第四移相电路这四个移相电路与第五移相电路至第八移相电路这四个移相电路朝向设置，从而在传动装置拉动可滑动传输线201时实现一正一负的相位。
作为一种可实施的方式，移相器的端口按照数量区分可为四端口、五端口、七端口、九端口以及十一端口等端口移相器。以九端口移相器为例，结合图7和图10，移相器的端口连接天线阵列中的辐射单元，用于为辐射单元提供调节后的相位。当将传动装置60往移相器相反的方向拉动时，可滑动传输线201在第一固定传输线301、第二固定传输线302、第三固定传输线303至第九固定传输线309的开口槽之间相对滑动。端口P1、端口P2至端口P4输出的相位滞后，其输出的相位为负相位；端口P6、端口P7至端口P9输出的相位超前，其输出的相位为正相位。由于端口P5处没有固定传输线，并且，在可滑动传输线201与端口P5对应的位置上没有设置移相电路，因此端口P5的输出相位不变。由公式(Φ为相位，λ为波长，L为传动装置60滑动的距离)可知，当传动装置60滑动的距离为L时，移相电路因为滑动而改变的相位通过固定传输线进行累加，因此端口P1的相位变化量是端口P4的相位变化量的4倍。相应的，端口P9的相位变化量也是端口P6的相位变化量的4倍。因此，用Φ表示端口P1至端口P9的相位比值为，P1：P2：P3：P4：P5：P6：P7：P8：P9＝-4Φ：-3Φ：-2Φ：-Φ：0：Φ：2Φ：3Φ：4Φ。
作为一种可实施的方式，如图8所示，第一放置区701和第二放置区(未图示)的结构为慢波结构。慢波结构能实现非整数倍的移相比，使相位调整更加精确。此外，根据慢波结构内分布的密度不同，能实现0％-50％的相位增加量，与放置区均为平滑结构的移相器相比，在实现同样相移量的情况下体积能大幅度减小。本实施例的慢波结构以相位增加量为20％为例进行举例说明。此外，移相器中还可设置部分放置区的结构为慢波结构，本实施例则以端口P1和端口P7对应的放置区的结构为慢波结构进行举例说明。如图9所示，以七端口移相器为例，结合图8和图9，当传动装置60滑动的距离为L时，端口P1的相位变化量是端口P3的相位变化量的3.2倍，因此P1：P2：P3：P4：P5：P6：P7＝-3.2Φ：-2Φ：-Φ：0：Φ：2Φ：3.2Φ。由于介质基板202为PCB板，因此慢波结构可以通过蚀刻工艺来实现。
作为一种可实施的方式，可滑动传输线201的表面涂覆有绝缘层，以改变可滑动传输线201周围介质的介电常数。绝缘层用于避免可滑动传输线201和固定传输线之间的直接接触，实现移相器的高功率容量，保证移相器能进行大功率工作。
作为一种可实施的方式，如图11所示，腔体100包括第一端和第二端，第一端开设收容腔50，第二端为盖板10，收容腔50与盖板10拼接。其中，可通过焊锡将盖板10与收容腔50连接，也可以通过螺钉或者其他连接方式连接。
作为一种可实施的方式，第一固定传输线301、第二固定传输线302以及可滑动传输线201在收容腔50内形成悬置微带线结构。如图12所示，可滑动传输线201(包括介质基板202以及移相电路203)的两端分别卡合在第二固定传输线302(第二固定传输线302在图12中未图示)和第一固定传输线301之间。其中第一固定传输线301包括第一部件301a、第二部件301b、第三部件301c以及第四部件301d。第一部件301a的两端分别与第四部件301d的一端和第三部件301c的一端相连，第三部件301c的另一端用于与移相器的端口相连，或者，第三部件301c的另一端可为移相器的端口，第四部件301d内的开口槽与可滑动传输线201连接。第一部件301a和第三部件301c的材料可为金属材料，第二部件301b的材料可为非金属材料，用于将固定传输线固定在盖板10和收容腔50之间，使固定传输线与可滑动传输线201在收容腔50内形成悬置微带线结构。第一部件301a、第二部件301b以及第四部件301d可以为一体化设计；也可以分开加工，通过组装成一体。
本发明实施例提供的移相器包括腔体100以及位于腔体100内部的第一固定传输线301、第二固定传输线302和可滑动传输线201，第一固定传输线301开设第一开口槽3011，第二固定传输线302开设第二开口槽3021，第一开口槽3011与第二开口槽3021的开口方向朝向设置，可滑动传输线201的两端分别卡合在第一开口槽3011与第二开口槽3021内，以使可滑动传输线201与第一固定传输线301和第二固定传输线302电连接，可滑动传输线201相对于第一固定传输线301与第二固定传输线302滑动，并将固定传输线与可滑动传输线201在收容腔50内形成悬置微带线结构，其结构简单，体积小，能精确调整相位，传动装置60仅需要拉动可滑动传输线201便可调整相位，不需要额外施加其他方向上的压力，其操作简单，对传动装置60的性能要求低。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种移相器，其特征在于，包括腔体以及位于所述腔体内部的第一固定传输线、第二固定传输线和可滑动传输线；
所述第一固定传输线开设第一开口槽，所述第二固定传输线开设第二开口槽，所述第一开口槽与所述第二开口槽的开口方向朝向设置；
所述可滑动传输线的两端分别卡合在所述第一开口槽与所述第二开口槽内，以使所述可滑动传输线与所述第一固定传输线和所述第二固定传输线电连接，所述可滑动传输线相对于所述第一固定传输线与所述第二固定传输线滑动。
2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述可滑动传输线由介质基板和移相电路组成，所述介质基板带动所述移相电路相对于所述第一固定传输线与所述第二固定传输线滑动。
3.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，所述移相电路设置在所述介质基板的第一面和所述介质基板的第二面上，所述第一面和所述第二面为所述介质基板与所述第一开口槽和所述第二开口槽连接的面，所述第一面和所述第二面相对设置。
4.根据权利要求2所述的移相器，其特征在于，所述移相电路呈“U”型，所述移相电路的两臂分别设置在所述介质基板与所述第一开口槽和所述第二开口槽的连接处。
5.根据权利要求3所述的移相器，其特征在于，所述介质基板开设通孔，所述通孔置于所述移相电路中，所述通孔的内壁涂覆有金属层，所述第一面的移相电路通过所述金属层与所述第二面的移相电路连接。
6.根据权利要求5所述的移相器，其特征在于，所述通孔的边缘设置预设宽度的金属圆环，所述金属圆环与所述通孔同心同轴，所述金属圆环与所述移 相电路相连。
7.根据权利要求3或5任一项所述的移相器，其特征在于，所述第一面包括第一放置区，所述第二面包括第二放置区，所述第一面的移相电路设置在所述第一放置区上，所述第二面的移相电路设置在所述第二放置区上。
8.根据权利要求7所述的移相器，其特征在于，所述第一放置区和所述第二放置区的结构为平滑结构。
9.根据权利要求7所述的移相器，其特征在于，所述第一放置区和所述第二放置区的结构为慢波结构。
10.根据权利要求1或2任一项所述的移相器，其特征在于，所述可滑动传输线的表面涂覆有绝缘层。
11.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述腔体包括第一端和第二端，所述第一端开设收容腔，所述第二端为盖板，所述收容腔与所述盖板拼接。
12.根据权利要求11所述的移相器，其特征在于，所述第一固定传输线、所述第二固定传输线以及所述可滑动传输线在所述收容腔内形成悬置微带线结构。
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