專利名稱：移相裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與用于由一些天線元組成的陣列的移相裝置(phaseshifting device)有關(guān)，特別但不只是與包括這樣的陣列的向地傾斜的天線有關(guān)。
背景技術(shù)：
由于種種原因可能希望引入和調(diào)整一個(gè)陣列內(nèi)多個(gè)天線元發(fā)射的信號(hào)之間的相位差，一個(gè)具體的例子是在這個(gè)陣列要形成一個(gè)向地傾斜的天線時(shí)。如移動(dòng)電話網(wǎng)之類的無(wú)線小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)人員所周知，需要不斷地在覆蓋范圍、容量和質(zhì)量之間進(jìn)行折衷。發(fā)射一個(gè)水平波束可以獲得最大的覆蓋范圍，但是人們發(fā)現(xiàn)在高峰期采用這樣的方案通常會(huì)有干擾甚至呼叫失落。因此，通常將天線向下傾斜5°左右。然而，可以看到，傾斜一直不變并不理想，因?yàn)闆](méi)有考慮小區(qū)內(nèi)短期或長(zhǎng)期使用率的改變。因此，許多天線安裝在可以機(jī)械改變天線傾斜的系統(tǒng)上，但是這需要工程師來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)，而且在調(diào)整期間通常要將天線斷開(kāi)。
因此，業(yè)已提出了一些建議，通過(guò)沿陣列的長(zhǎng)度引入與各傾斜角度相應(yīng)的相位改變以電的方式改變輻射波束的傾角。然而，這造成機(jī)械和控制的復(fù)雜化。例如，在WO 01/03233中揭示了一種移相系統(tǒng)，通過(guò)將處在形成饋線一部分的折疊導(dǎo)體內(nèi)而不與之接觸的大體呈C形的導(dǎo)體插入或抽出來(lái)改變?nèi)魏谓o定天線的饋線長(zhǎng)度，從而改變相位。這需要制造和裝配非常精細(xì)，而在陣列的不同部分內(nèi)以一致的方式實(shí)現(xiàn)在不同方向上的相位連續(xù)調(diào)整的機(jī)械裝置是很復(fù)雜的。其他解決途徑諸如在US-A-2002/0003458中所揭示的采用可移動(dòng)的介質(zhì)體和諸如在US-A-5801600中所揭示的采用可滑動(dòng)的T形連接裝置。在所有情況下，結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜，很難獲得一致改變的相移。

發(fā)明內(nèi)容
從一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種用于天線元陣列的移相裝置，每個(gè)天線元具有在一個(gè)印刷電路板上形成的并帶有在其上形成的開(kāi)路電路的天線饋線，所述裝置包括一個(gè)可相對(duì)印刷電路板滑動(dòng)的主體，它攜有多個(gè)導(dǎo)電條，用來(lái)形成橫跨相應(yīng)開(kāi)路電路的RF連接，這些導(dǎo)電條形成為使得任何給定的饋線在將主體向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)伸長(zhǎng)而在將主體向相反方向移動(dòng)時(shí)縮短。
方便的是，這些導(dǎo)電條大體是C形的，可以有一組導(dǎo)電條與另一組導(dǎo)電條朝向相反，使得在向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，一組導(dǎo)電條移動(dòng)成使它們相應(yīng)的饋線伸長(zhǎng)而另一組導(dǎo)電條移動(dòng)成使它們相應(yīng)的饋線縮短。優(yōu)選的是，所述導(dǎo)電條與相應(yīng)饋線容性連接。
優(yōu)選的是，所述主體是一個(gè)剛性的對(duì)RF透明的部件，而導(dǎo)電條可以印刷在該部件的表面上或者可以形成在一個(gè)固定在該部件上的電路上，電路的主體插在該部件與印刷電路板之間，因此沒(méi)有摩擦力作用在導(dǎo)電條上損害導(dǎo)電條。可以采用疊合處理。或者，也可以插入一個(gè)薄的介質(zhì)片或涂層。
本發(fā)明還包括一種相位改變組合件，所相位改變組合件包括一個(gè)用于一天線元陣列的印刷電路板，所述印刷電路板上形成一些相應(yīng)的天線饋線，每個(gè)饋線具有在其上形成的一個(gè)開(kāi)路電路；一個(gè)如上所述的移相裝置，帶有相對(duì)印刷電路板可滑動(dòng)安裝的部件；以及一個(gè)致使可滑動(dòng)移動(dòng)的致動(dòng)器。
優(yōu)選的是，所述印刷電路板是細(xì)長(zhǎng)的，所述主體可在縱向軸路徑內(nèi)移動(dòng)，包括由縱向軸路徑所限定的向一個(gè)方向和另一個(gè)方向的移動(dòng)。
本發(fā)明還提出了一種包括一個(gè)如以上所述的組合件的向地傾斜的天線陣列，其中所述天線元安裝在一個(gè)垂直伸展的陣列內(nèi)，上部天線連接到在所述主體向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)長(zhǎng)度伸長(zhǎng)的饋線上，而下部天線連接到在所述主體向這個(gè)方向移動(dòng)時(shí)長(zhǎng)度縮短的饋線上，從而可以使得沿陣列的長(zhǎng)度引起相移。
雖然以上給出了本發(fā)明的簡(jiǎn)要情況，但可以理解本發(fā)明包括以上或在以下說(shuō)明中所提出的這些特色的任何創(chuàng)造性的組合件。


本發(fā)明可以用多種方式實(shí)現(xiàn)，下面將結(jié)合附圖舉例說(shuō)明一些具體實(shí)施例，在這些附圖中圖1為相位改變組合件的主要操作部分的頂視圖；圖2為該組合件的一側(cè)放大視圖；圖3為該組合件的印刷電路板的頂視圖；圖4為該組合件的滑動(dòng)電路板的頂視圖；以及圖5為天線陣列的原理圖。
具體實(shí)施例方式
來(lái)看圖5，圖中原理性地例示了形成一個(gè)雙極性陣列(dual polararray)的天線元1至10。在雙極性陣列輻射另一個(gè)極化的方向上配置有相應(yīng)的一組天線元(未示出)。元1至10成對(duì)布置，每對(duì)(例如1，2)以同相輻射。天線元1至10由分叉饋線12接到輸入端11上。分叉饋線12包括配置在饋線12內(nèi)的移相裝置13，使得在各對(duì)天線元內(nèi)可以引入相對(duì)天線元對(duì)5、6的各個(gè)相應(yīng)相移。因此，在圖5所示的配置中，如果天線元5、6取為具有零相位，天線元3、4就負(fù)向移動(dòng)了一個(gè)相位單位，而天線元1、2負(fù)向移動(dòng)了兩個(gè)相位單位。相反，天線元7、8正向移動(dòng)了一個(gè)相位單位，而天線元9、10正向移動(dòng)了兩個(gè)相位單位。通過(guò)沿陣列引入這種相位分布，可以使通常被以電的方式(通過(guò)調(diào)整移相電纜長(zhǎng)度)預(yù)置下傾角5°的向地傾斜天線的實(shí)際下傾角在從0°到+10°之間改變。
下面結(jié)合圖1至4說(shuō)明本申請(qǐng)人所提出的能達(dá)到這樣的相移的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
從圖1和2可見(jiàn)，標(biāo)為14的移相裝置主要包括一個(gè)呈現(xiàn)為鋁板的剛性機(jī)架15，它可以形成釘(pinned)在一個(gè)安裝在機(jī)架15上的印刷電路板16上的饋線12的接地面；一個(gè)剛性的對(duì)RF透明的例如用聚碳酸酯制成的部件或電路基片17，它固定在一個(gè)致動(dòng)器的臂19上；以及一些安裝螺栓20，用來(lái)將部件17和致動(dòng)器臂19可滑動(dòng)地安裝到機(jī)架15上。一個(gè)可以剛好看到的柔性的電路18附著在部件17上，這個(gè)電路也可以蝕刻在部件17的下表面上。
來(lái)看圖3，饋線12在圖中示為以傳統(tǒng)的方式印刷在印刷電路板上。它們可以是如圖所示的微帶，也可以是帶狀線或同面波導(dǎo)，或者是任何其他適當(dāng)?shù)膫鬏斁€。這些饋線可以是印刷、蝕刻或形成在板16上?？梢钥吹剑@些饋線的圖案12是完全對(duì)稱的，以適應(yīng)雙極性天線陣，這種配置的情況將就陣列的一側(cè)進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示，成對(duì)的一組在相對(duì)極化上工作的天線元將接到另一組饋線12a的相應(yīng)點(diǎn)上。如可以看到的那樣，每個(gè)天線元接到一個(gè)連接點(diǎn)上，這些連接點(diǎn)分別標(biāo)為字母a至e，在圖5中也標(biāo)出了這些相應(yīng)的連接點(diǎn)。點(diǎn)a、b、d和e的上游分別為由在印刷線的兩個(gè)平行段22之間的間隙構(gòu)成的開(kāi)路電路21。要注意的是，接到點(diǎn)a和b上的平行印刷線22在相反方向上指向接到點(diǎn)a和e上的印刷線，而在所有情況下它們與細(xì)長(zhǎng)的印刷電路板16的縱向軸平行。
來(lái)看圖4，滑動(dòng)電路18帶有一些大體呈C形的導(dǎo)電條23。要注意的是，每個(gè)導(dǎo)電條23指向滑動(dòng)電路18的中心，因此左側(cè)的與右側(cè)的朝向相反。如圖2所示，電路18附著在剛性部件17的下表面上。因此它保持在使導(dǎo)電條23蓋在臂22上的適當(dāng)位置，形成橫跨開(kāi)路電路21的容性RF連接，還可以理解導(dǎo)電條23的臂覆蓋臂22的程度確定了在這個(gè)特定點(diǎn)處的饋線的長(zhǎng)度，從而確定了饋線產(chǎn)生的相移。因此，通過(guò)滑動(dòng)剛性部件17從而使電路18相對(duì)印刷電路板軸向滑動(dòng)，按照移動(dòng)的程度和方向可以使接到點(diǎn)a、b、d和e上的饋線的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)或縮短。因此，如果部件17從右向左移動(dòng)，使接到點(diǎn)a和b上的饋線隨著導(dǎo)電條23相對(duì)臂22以在長(zhǎng)號(hào)上拉出滑管的方式移動(dòng)而伸長(zhǎng)，而同時(shí)，由于電路18右側(cè)的導(dǎo)電條23朝向相反，從而實(shí)際上使接到點(diǎn)d和e上的饋線縮短，如在滑管推入管道時(shí)長(zhǎng)號(hào)內(nèi)的氣路那樣。因此在有移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)圖5所示的相移。由于這移動(dòng)只是用單個(gè)部件進(jìn)行，因此對(duì)于饋線12各部分來(lái)說(shuō)相位改變是一致的，從而很容易和規(guī)則地得到圖5所示的這些步進(jìn)的相位改變?；蛘?，也可以使相位改變是連續(xù)的。
可以看到，唯一需要移動(dòng)的是單個(gè)部件17，因此不需要進(jìn)行復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)或調(diào)整，也沒(méi)有任何機(jī)械磨損或引起誤差的松馳的可能。由于電路18附著在剛性部件17上，導(dǎo)電條23與部件17鄰接，因此所有的滑動(dòng)發(fā)生在電路的下表面上，電路的下表面可以涂以PTFE，從而使這些導(dǎo)電條23不會(huì)磨損。印刷電路板16的上表面也可以用一層薄的PTFE覆蓋，予以潤(rùn)滑保護(hù)。
剛性部件17可以用任何適當(dāng)方式安裝，但本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)所示的結(jié)構(gòu)特別方便。這種結(jié)構(gòu)包括若干螺栓20，通過(guò)印刷電路板16上的開(kāi)口沿機(jī)架15的中心軸線擰入機(jī)架15。這些螺栓穿過(guò)臂19上的槽24，限定了臂19因此也就是部件17的精確沿線移動(dòng)。螺栓可以調(diào)整成使滑動(dòng)電路18的底面與印刷電路板17之間有足夠的摩擦力，可以通過(guò)摩擦力將滑動(dòng)電路18保持在任何特定位置。因此可得到連續(xù)的相位調(diào)整。優(yōu)選的是，臂19的直線性運(yùn)動(dòng)由一個(gè)作用在臂19遠(yuǎn)端的步進(jìn)馬達(dá)(未示出)實(shí)現(xiàn)，使得相移可以遠(yuǎn)距離調(diào)整，從而可以在地面或者更為優(yōu)選的是從一個(gè)遙控站控制天線陣實(shí)際向地傾斜的傾角。通常，在幾周或幾月內(nèi)考慮業(yè)務(wù)量情況進(jìn)行調(diào)整，但是系統(tǒng)同樣能允許以一個(gè)預(yù)置的每日模式改變角度，就象交通信號(hào)燈延遲那樣，因此，例如對(duì)于接近有交通高峰時(shí)間的道路的天線，可能需要在高峰期比在其他時(shí)間大的下傾角，或者也可以是反映在一些特定時(shí)間由任何特定陣列處理的業(yè)務(wù)量的實(shí)時(shí)調(diào)整。
所例示的電路設(shè)計(jì)成在接到寬帶天線元上時(shí)用于1710至2170MHz的寬帶操作。然而，熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員可以通過(guò)按比例縮放將它用于其他頻帶，例如800MHz至1GHz。
權(quán)利要求
1.一種用于天線元陣列的移相裝置，每個(gè)天線元具有在一個(gè)印刷電路板上形成的并帶有在其上形成的開(kāi)路電路的天線饋線，所述裝置包括一個(gè)可相對(duì)印刷電路板滑動(dòng)的主體，它攜有多個(gè)導(dǎo)電條，用來(lái)形成橫跨各自的開(kāi)路電路的RF連接，這些導(dǎo)電條形成為使得任何給定的饋線在將主體向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)伸長(zhǎng)而在將主體向相反方向移動(dòng)時(shí)縮短。
2.如權(quán)利要求1所述裝置，其中所述導(dǎo)電條呈現(xiàn)為條狀。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述裝置，其中一組導(dǎo)電條與另一組導(dǎo)電條朝向相反，使得在向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，一組導(dǎo)電條移動(dòng)成使它們相應(yīng)的饋線伸長(zhǎng)而另一組導(dǎo)電條移動(dòng)成使它們相應(yīng)的饋線縮短。
4.如上述任一個(gè)權(quán)利要求所述裝置，其中所述導(dǎo)電條與相應(yīng)的饋線容性連接。
5.如上述任一個(gè)權(quán)利要求所述裝置，其中所述主體是一個(gè)剛性的對(duì)RF透明的部件。
6.如權(quán)利要求5所述裝置，其中所述導(dǎo)電條是在所述部件的一個(gè)表面上印刷、蝕刻或形成的。
7.如權(quán)利要求5所述裝置，其中所述導(dǎo)電條安裝在一個(gè)固定到所述部件上的一個(gè)電路上，電路本體可置于所述部件與印刷電路板之間。
8.如以上任何一個(gè)權(quán)利要求所述裝置，還包括一個(gè)插在所述印刷電路板的表面和導(dǎo)電條的表面之間的低摩擦的薄介質(zhì)層。
9.一種相位改變組合件，所述相位改變組合件包括一個(gè)用于一天線元陣列的印刷電路板，所述印刷電路板上形成一些相應(yīng)的天線饋線，每個(gè)饋線具有在其上形成的一個(gè)開(kāi)路電路；一個(gè)如上述任一個(gè)權(quán)利要求所述的移相裝置，帶有相對(duì)印刷電路板可滑動(dòng)安裝的部件；以及一個(gè)致使可滑動(dòng)移動(dòng)的致動(dòng)器。
10.如權(quán)利要求9所述組合件，其中所述印刷電路板是細(xì)長(zhǎng)的，并且所述主體可在一個(gè)縱向軸路徑內(nèi)移動(dòng)。
11.一種向地傾斜的天線陣列，與權(quán)利要求3相關(guān)并包括如權(quán)利要求10所述的組合件，其中所述天線元安裝在一個(gè)垂直伸展的陣列內(nèi)，上部天線連接到在所述主體向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)長(zhǎng)度伸長(zhǎng)的饋線上，而下部天線連接到在向這個(gè)方向移動(dòng)時(shí)長(zhǎng)度縮短的饋線上，從而使得沿陣列的長(zhǎng)度引起相移。
全文摘要
本發(fā)明所提出的移相裝置主要包括一個(gè)呈現(xiàn)為鋁板的剛性機(jī)架，它可以形成印刷在一個(gè)安裝在機(jī)架上的印刷電路板(16)上的饋線(12)的接地面；一個(gè)剛性的對(duì)RF透明的部件，它固定在一個(gè)致動(dòng)器的臂；以及一些安裝螺栓，用來(lái)將部件和致動(dòng)器可滑動(dòng)地安裝到機(jī)架上。一個(gè)柔性的電路或等效件(18)附著在部件上，印刷有一些大體呈C形的導(dǎo)電條(23)。這些導(dǎo)電條在饋線的開(kāi)路部分形成連接，使得移動(dòng)部件可以改變饋線(12)的有效長(zhǎng)度，從而改變這些饋線饋給各天線元的信號(hào)的相對(duì)相位。
文檔編號(hào)H01P1/18GK1666378SQ03815422
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月29日
發(fā)明者戴維斯·克里斯托弗 申請(qǐng)人:愛(ài)倫迪克有限公司