專利名稱：波束調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基站天線技術(shù)，尤其涉及一種波束調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的可調(diào)諧天線單元由功率分配器，變壓器，相位調(diào)整器組成，層疊分布在高性能天線中，這些部件都是互相緊密聯(lián)系的，有時(shí)要形成一個(gè)理想的波束形狀很不現(xiàn)實(shí)，因此規(guī)范的波束形成網(wǎng)絡(luò)被建議用來解決這些問題。
目前，在現(xiàn)有技術(shù)一，US 5949303中描述了調(diào)整天線陣列中一個(gè)波束俯角的網(wǎng)絡(luò)，已知的裝置包括底盤，分支帶狀線，此線包含彎曲狀的回線及可移的絕緣片，絕緣片放置在底盤及帶狀線之間。可移絕緣片可蓋住帶狀線的一部分。帶狀線朝著絕緣片活動(dòng)的同一方向拉長，并有彎曲狀的一部分。絕緣片的前側(cè)邊緣凹進(jìn)去一級(jí)，這樣設(shè)計(jì)是為了將饋線所輻射的天線電波能量反射減小到最少量信號(hào)部件的傳遞速度由對(duì)應(yīng)的帶狀線及底盤之間的絕緣片的作用而減小。對(duì)應(yīng)的，從縱向?qū)⒔^緣片取代，不同的裝置輸出的相位差距就能得到控制。此現(xiàn)有技術(shù)有如下缺點(diǎn)首先，帶狀線結(jié)構(gòu)基本上是由彎曲狀回線及幾個(gè)回線縱向延伸配置而成，由于彎曲的回線都是彼此平行的，所以這個(gè)裝置橫向比較寬；其次，輸出中斷的相對(duì)位置會(huì)對(duì)分布造成約束，在某些實(shí)際應(yīng)用中會(huì)與波束形成網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際相矛盾。
在現(xiàn)有技術(shù)二，WO 02/35651 A1中闡述了波束調(diào)整的另一個(gè)裝置，這個(gè)裝置包括兩個(gè)由側(cè)壁相互連接的底盤，帶狀線配置成星形結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)為最少由四個(gè)線體從中心連接，終端(位于星形中央)發(fā)散延伸并連接到相應(yīng)的饋電連接終端，有2個(gè)不同主體部分的可移動(dòng)絕緣體在中心的2個(gè)尾端部分，即帶狀線及底盤之間的范圍是不能替換的，第一和第二個(gè)主體有不同的幾何不規(guī)則性，使得有效的絕緣值不同。這些不規(guī)則性包括絕緣體上的孔從所談到的線以橫切方向底盤分布延伸的。這一裝置橫向較窄，比US 5949303中描述的裝置回?fù)p值更佳，但有其他缺點(diǎn)；這裝置有第二個(gè)底盤及側(cè)壁，絕緣體有兩部分，分別裝置在帶狀線上下。在這個(gè)裝置的輸出和線狀天線陣列的輻射體之間需要一根附加的電纜做連接。因此，此裝置就比US 5949303中的裝置結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。
在現(xiàn)有技術(shù)三，WO 03/019723中提到的擁有一個(gè)完整的相位調(diào)整器的可調(diào)天線饋電網(wǎng)絡(luò)是最接近此發(fā)明的。已知的裝置有帶狀線結(jié)構(gòu)，可以在無附加電纜的情況下將其輸出與線狀天線陣列的輻射體連接起來，其可移動(dòng)的絕緣體包含了從帶狀線結(jié)構(gòu)到底盤橫向分布的孔，這些孔形成可移動(dòng)的相配的變壓器并改變饋線的有效絕緣值。
圖1為WO 03/019723所闡述的5端口裝置圖，缺口92比缺口90要窄，這樣可以改變?cè)诙丝?1、62的輸出之間的可變相移，其數(shù)值只是端口61和63輸出的一半。當(dāng)移動(dòng)棒68在最左邊時(shí)，與端口61關(guān)聯(lián)的相移為-ΔP在port 62，-2*ΔP在端口63，-3*ΔP在端口64。缺口92比帶狀線要窄，這些窄的缺口可以很小值的改變有效延遲系數(shù)。這樣的結(jié)果是已知裝置有一個(gè)小的可變相移值，這是它的缺點(diǎn)所在。
在WO 03/019723還推薦了一個(gè)延遲線，這樣做的目的是增加一個(gè)可變相移值。圖2是WO 03/019723中闡述的一個(gè)3端口裝置圖，包括帶有回線形的帶狀線的部分，當(dāng)絕緣棒移動(dòng)時(shí)，絕緣棒孔的邊緣與回環(huán)狀帶狀線的平行部分交叉，縱向部分也是同樣情況。所以，已知的延遲線使相移及絕緣棒的位置形成非線性相關(guān)。
這樣，WO 03/019723中提到的裝置只能為它的輸出之間提供了一個(gè)與絕緣棒位置線性相關(guān)的小的可變相移值，或者提供一個(gè)與。絕緣棒位置非線性相關(guān)的大的可變相移值。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種波束調(diào)整裝置。
本實(shí)用新型的波束調(diào)整裝置包括輸入端口、至少兩個(gè)輸出端口、將所述輸入端口和輸出端口連接起來的饋線網(wǎng)絡(luò)、底盤和位于所述饋線網(wǎng)絡(luò)與所述底盤之間的設(shè)有孔眼的可移動(dòng)絕緣片，其特征在于，所述饋線網(wǎng)絡(luò)具有連接點(diǎn)和延遲結(jié)構(gòu)，所述延遲結(jié)構(gòu)與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向成一傾角。
在上述裝置中所述延遲結(jié)構(gòu)由多段首尾相連的饋線組成，所述延遲結(jié)構(gòu)的傾角為各段饋線與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向的銳夾角。
所述饋線網(wǎng)絡(luò)為樹狀層次結(jié)構(gòu)，所述連接點(diǎn)兩側(cè)設(shè)有延遲結(jié)構(gòu)，同一層連接點(diǎn)的延遲結(jié)構(gòu)的傾角相同，后一層連接點(diǎn)的延遲結(jié)構(gòu)的傾角大于前一層連接點(diǎn)的延遲結(jié)構(gòu)的傾角；所述的可移動(dòng)絕緣片在對(duì)應(yīng)所述的每一連接點(diǎn)處設(shè)有長孔和位于所述長孔兩側(cè)的短孔。
所述輸出端口為兩個(gè)，在輸出端口6、7與所述饋線網(wǎng)絡(luò)中的連接點(diǎn)3之間分別設(shè)置有延遲結(jié)構(gòu)5、5a；所述的可移動(dòng)絕緣片在對(duì)應(yīng)所述連接點(diǎn)3處設(shè)有長孔12和位于長孔兩側(cè)的短孔13。
所述的輸出端口為4個(gè)，在第一連接點(diǎn)20與第二連接點(diǎn)22、第三連接點(diǎn)23之間分別設(shè)置有第一延遲結(jié)構(gòu)19、19a，在輸出端口15、16與第二連接點(diǎn)22之間分別設(shè)置有第二延遲結(jié)構(gòu)21、21a，在輸出端口17、18與第三連接點(diǎn)23之間分別設(shè)置有第二延遲結(jié)構(gòu)21、21a；組成所述第一延遲結(jié)構(gòu)19、19a的饋線與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向的夾角A1小于組成所述第二延遲結(jié)構(gòu)19、19a的饋線與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向的夾角A2；所述的可移動(dòng)絕緣片在對(duì)應(yīng)所述第一連接點(diǎn)20處設(shè)有長孔31和位于長孔31兩側(cè)的短孔33，在對(duì)應(yīng)第二連接點(diǎn)22、第三連接點(diǎn)23處分別設(shè)有長孔32和位于長孔32兩側(cè)的短孔34。
所述饋線網(wǎng)絡(luò)的至少一根饋線有可變寬度的轉(zhuǎn)換器部分。
所述可移動(dòng)絕緣片至少有一個(gè)轉(zhuǎn)換器部分。
所述的轉(zhuǎn)換器部分靠近所述連接點(diǎn)的兩側(cè)。
在所述饋線網(wǎng)絡(luò)之上還有第二底盤。
所述可移動(dòng)絕緣片的孔眼比延遲結(jié)構(gòu)寬。
本實(shí)用新型可以在波束調(diào)整裝置的輸出之間增加可變相移值，使天線陣列波束的可變俯角增加，但同時(shí)保持一個(gè)相對(duì)整體性的設(shè)計(jì)，并且保持相移與絕緣片位置線性相關(guān)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)三的5端口裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)三具有延遲結(jié)構(gòu)的3端口裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中所示的A-A剖面圖；圖5是圖3中所示B-B剖面圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖3，所示的是一個(gè)3端口波束調(diào)整裝置，導(dǎo)電條2至5形成饋線網(wǎng)絡(luò)，這些導(dǎo)電條可以由導(dǎo)電片(如黃銅，紅銅)或PCB切成以蝕刻或粘貼樣品，用激光切片。波束調(diào)整裝置包括輸入端口1、端口1與連接3之間的條2、轉(zhuǎn)換器(4，4a)、延遲線(5，5a)、輸出端口6、輸出端口7、放置在底盤8和底盤9之間的可移動(dòng)的絕緣片10和固定的絕緣棒11，可移絕緣片10包含長孔12和短孔13。為了便于查看，圖中饋線網(wǎng)絡(luò)2-5在穿過底盤9上的支撐絕緣底質(zhì)時(shí)是實(shí)體顯示的。長孔12在絕緣片10中可以改變饋線的有效值，并且有明確定義的方位和尺寸，這些都是根據(jù)輸出端口6與7的輸出之間所需的相位關(guān)系來決定的。絕緣片10的移動(dòng)可同時(shí)在輸出端口6和7提供相移調(diào)整。短孔13可為饋線網(wǎng)絡(luò)形成移動(dòng)的與電路相配的轉(zhuǎn)換器。
參見圖4，顯示了圖3中沿著A-A的剖面結(jié)構(gòu)，在此部分中，可移的絕緣片10沒有孔，所以絕緣材料可以填滿金屬底盤9和條狀線5之間的空缺，但仍有小的空氣可以透過的小細(xì)縫。
參見圖5，顯示了圖3中沿著B-B的剖面結(jié)構(gòu)，在此處，可移絕緣片10有長孔12，所以在條狀線5和金屬底盤9之間，空氣完全可以透過。
在圖4和圖5都顯示了饋線網(wǎng)絡(luò)2-5放置在底盤9和底盤8之間，可移絕緣片10放置在饋線網(wǎng)絡(luò)和底盤9之間，絕緣棒11使底盤8和底盤之間保持固定距離。
實(shí)施例二參見圖6，顯示的是一個(gè)5端口的波束調(diào)整裝置，該裝置有一個(gè)主輸入端口14和輸出端口15、16、17和18。橫截面圖大致如實(shí)施例一中的3端口裝置(如圖4、5所示)。但是，相對(duì)于3端口裝置的布局，延遲裝置19、19a是放置在第一個(gè)連接20后的，由饋線片組成，在饋線片和絕緣片24活動(dòng)方向之間有角A1，比延遲結(jié)構(gòu)21處的A2小，21a放置在22和23的第二個(gè)連接處后。在延遲結(jié)構(gòu)19、19a，21、21a，饋線片與絕緣片24活動(dòng)方向之間的角度是選定的，所以絕緣片24在一定范圍內(nèi)的改變就會(huì)以一定方式改變端口15-18的相位關(guān)系，這些都是由輸出端口間所需要的相移決定的。在條狀導(dǎo)體的每個(gè)連接處要提供所需的功率，就要在分布網(wǎng)絡(luò)里加入與電路相配的轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器由圖6中的條狀導(dǎo)體構(gòu)成。固定的與電路相配的單元如以下例子所示靠近連接20的25、26部分，靠近連接22的27、28部分，靠近連接23的29、30部分。與電路相配是通過將饋線部分25-30的尺寸改變而得到的。這些與電路相配的部分的尺寸是經(jīng)過選擇的，以便使連接20，22，23的信號(hào)發(fā)射最小?？梢平^緣片上的長孔31和32可以改變饋線的有效值，并擁有明確的位置和尺寸。絕緣片的移動(dòng)還能在輸出端口15-18處提供同時(shí)的相移調(diào)整。短孔33和34為饋線網(wǎng)絡(luò)形成可移的與電路相配的轉(zhuǎn)換器。
如此一來，該波束調(diào)整裝置就為天線陣列提供了一個(gè)波束形成網(wǎng)絡(luò)，包括電控輻射方式，波束形狀和方向。這樣的安排方式可將可調(diào)的多道相位轉(zhuǎn)換器和功率分配器聯(lián)合成一個(gè)條狀整體。
本實(shí)施例的5端口波束調(diào)整裝置的工作原理(也適用于3端口裝置及任何端口裝置)為了控制波束的方向和天線陣列的形狀，我們需要在輻射單元之間提供一定的相位關(guān)系。相位關(guān)系需要多變化，以適應(yīng)之后的控制和波束方向的改變。5端口裝置的波束調(diào)整裝置將會(huì)以天線轉(zhuǎn)換模式來加以闡述。最佳方式是天線同時(shí)也能在接收模式中使用或同時(shí)在轉(zhuǎn)換和接收兩個(gè)模式中。
從輸入14(圖6)中傳出的信號(hào)通過連接20傳遞到與阻抗相配的轉(zhuǎn)換器25和26，然后再傳到延遲結(jié)構(gòu)19和19a。在連接20處，信號(hào)被分離，并通過后面的饋線和一系列的分解器傳遞到4個(gè)輸出端口15-18。輻射單元(未顯示)在使用中是與4個(gè)端口15-18連接起來的，這些輸出端口的振幅和相位關(guān)系決定了波束的形狀和方向，天線就是照著這個(gè)方向放射出波束的。在波束方向與水平面之間的角一般都認(rèn)為是下調(diào)俯角的角度。通過在每一對(duì)相鄰的輸出端口制出一個(gè)最大相位轉(zhuǎn)換ΔP，波束可以被導(dǎo)向最大的下調(diào)俯角方向。
這個(gè)裝置的尺寸是根據(jù)圖6中位于最左邊時(shí)的絕緣片24來選定的。端口15-18都是同相的(即ΔP為零)。將絕緣片4移向右邊，由于長孔31和34相對(duì)延遲線改變了位置，同時(shí)也改變了延遲線19、19a，21、21a的絕緣長度。對(duì)于圖6中，在連接20和23之間的延遲線19a，移動(dòng)絕緣片24至右邊便會(huì)減少蓋住絕緣片4的延遲線19a的長度，并同時(shí)減少連接20和孔31右邊緣之間的延遲線19a的長度。由于絕緣片的電容率εr比孔31中空氣的電容率要高，所以移動(dòng)絕緣片4至右邊可以減少有較高電容率的延遲線19a的長度，同時(shí)增加較低εr的長度。這樣可減少在20-23之間的相位差異ΔP。
對(duì)于連接20和22之間的延遲線19，移動(dòng)絕緣片24至右邊便增加這個(gè)覆蓋住絕緣片4的延遲線的長度，同時(shí)減少在連接20和長孔31之間的延遲線的長度。
由于絕緣片的電容率εr要比孔32的空氣電容率高，移動(dòng)絕緣片至右邊便可以減少有較高電容率的饋線21a的長度，增加有較低電容率的饋線長度。這樣可以減少在連接22和輸出16之間的一個(gè)相位差異ΔP對(duì)于在連接22和輸出15之間的延遲線21，移動(dòng)絕緣片24至右邊便可增加這個(gè)覆蓋著絕緣片24的饋線的長度，并同時(shí)減少在連接22和孔32左邊緣之間的延遲線的長度。這樣就可以增加連接22和輸出15之間的相位差異。同時(shí)移動(dòng)絕緣片24至右邊減少了連接23和輸出18之間的相位差異ΔP并以同樣方式增加了連接23和輸出17之間的相位差異ΔP。
延遲結(jié)構(gòu)19、19a，21、21a是由饋線片構(gòu)成的，放置在絕緣片24活動(dòng)方向的相對(duì)傾斜處，尾端互相連接，在絕緣片上的孔31、32比延遲結(jié)構(gòu)寬度要寬。這個(gè)饋線的形狀產(chǎn)生的結(jié)果是，移動(dòng)絕緣片24一段距離ΔL就將孔31、32邊緣沿著饋線移了一段距離ΔL1＝ΔL/cos(A1)，A1是饋線軸和絕緣片運(yùn)動(dòng)方向之間的角。這樣，一個(gè)可變的相移就與絕緣片的位置線形相關(guān)，一個(gè)天線陣列就可得到更多的可變的下調(diào)俯角，但同時(shí)還能保持一個(gè)相對(duì)整體的設(shè)計(jì)。
延遲結(jié)構(gòu)19，19a放置在第一個(gè)連接20之后，由饋線片組成，在它的軸和絕緣片的活動(dòng)方向之間有角度A1；延遲結(jié)構(gòu)21，21a放置在第二個(gè)連接22和23之后，由在它的軸和絕緣片活動(dòng)的方向之間有個(gè)角A2。角A1和A2都是選定的，這樣延遲線21和21a的延遲系數(shù)就比19和19a的要小兩倍，這樣僅用連接20和22之間一半的量就可以改變?cè)谳敵?5和16之間的可變相移。為了達(dá)到在延遲系數(shù)cos(A2)/cos(A1)之間的比率，這個(gè)值大概要為2。同時(shí)在輸出17和18之間的可變相移就相當(dāng)于20和23之間數(shù)量的一半了。因此，隨著可移絕緣片移到最右位置時(shí)，與端口15相對(duì)的相移就是在端口16為ΔP，在端口17處為2*ΔP，在端口18處為3*ΔP。
相移ΔP的數(shù)值同時(shí)還由絕緣片24所采用的材料的電容率所決定，絕緣材料的電容率影響信號(hào)在饋線網(wǎng)絡(luò)中穿越的相位速率。特別地，電容率越高，相位速率就越低。
本實(shí)用新型的上述實(shí)施例分別公開了3端口和5端口波束調(diào)整裝置，但并不限于上述實(shí)施例，更多端口或者實(shí)現(xiàn)方式與本實(shí)用新型雷同的技術(shù)同樣為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種波束調(diào)整裝置，包括輸入端口和至少兩個(gè)輸出端口、將所述輸入端口和輸出端口連接起來的饋線網(wǎng)絡(luò)、底盤和位于所述饋線網(wǎng)絡(luò)與所述底盤之間的設(shè)有孔眼的可移動(dòng)絕緣片，其特征在于，所述饋線網(wǎng)絡(luò)具有連接點(diǎn)和延遲結(jié)構(gòu)，所述延遲結(jié)構(gòu)與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向成一傾角。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述延遲結(jié)構(gòu)由多段首尾相連的饋線組成，所述延遲結(jié)構(gòu)的傾角為各段饋線與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向的銳夾角。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述饋線網(wǎng)絡(luò)為樹狀層次結(jié)構(gòu)，所述連接點(diǎn)兩側(cè)設(shè)有延遲結(jié)構(gòu)，同一層連接點(diǎn)的延遲結(jié)構(gòu)的傾角相同，后一層連接點(diǎn)的延遲結(jié)構(gòu)的傾角大于前一層連接點(diǎn)的延遲結(jié)構(gòu)的傾角；所述的可移動(dòng)絕緣片在對(duì)應(yīng)所述的每一連接點(diǎn)處設(shè)有長孔和位于所述長孔兩側(cè)的短孔。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)絕緣片的孔眼比延遲結(jié)構(gòu)寬。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述輸出端口為兩個(gè)，在輸出端口(6)、(7)與所述饋線網(wǎng)絡(luò)中的連接點(diǎn)(3)之間分別設(shè)置有延遲結(jié)構(gòu)(5)、(5a)；所述的可移動(dòng)絕緣片在對(duì)應(yīng)所述連接點(diǎn)(3)處設(shè)有長孔(12)和位于長孔兩側(cè)的短孔(13)。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的輸出端口為4個(gè)，在第一連接點(diǎn)(20)與第二連接點(diǎn)(22)、第三連接點(diǎn)(23)之間分別設(shè)置有第一延遲結(jié)構(gòu)(19)、(19a)，在輸出端口(15)、(16)與第二連接點(diǎn)(22)之間分別設(shè)置有第二延遲結(jié)構(gòu)(21)、(21a)，在輸出端口(17)、(18)與第三連接點(diǎn)(23)之間分別設(shè)置有第二延遲結(jié)構(gòu)(21)、(21a)；組成所述第一延遲結(jié)構(gòu)(19)、(19a)的饋線與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向的夾角A1小于組成所述第二延遲結(jié)構(gòu)(19)、(19a)的饋線與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向的夾角A2；所述的可移動(dòng)絕緣片在對(duì)應(yīng)所述第一連接點(diǎn)(20)處設(shè)有長孔(31)和位于長孔(31)兩側(cè)的短孔(33)，在對(duì)應(yīng)第二連接點(diǎn)(22)、第三連接點(diǎn)(23)處分別設(shè)有長孔(32)和位于長孔(32)兩側(cè)的短孔(34)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述饋線網(wǎng)絡(luò)的至少一根饋線有可變寬度的變換器部分。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)絕緣片至少有一個(gè)變換器部分。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的變換器部分靠近所述連接點(diǎn)的兩側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述饋線網(wǎng)絡(luò)之上還有第二底盤。
專利摘要本實(shí)用新型的波束調(diào)整裝置包括輸入端口、至少兩個(gè)輸出端口、將所述輸入端口和輸出端口連接起來的饋線網(wǎng)絡(luò)、底盤和位于所述饋線網(wǎng)絡(luò)與所述底盤之間的設(shè)有孔眼的可移動(dòng)絕緣片，其特征在于，所述饋線網(wǎng)絡(luò)具有連接點(diǎn)和延遲結(jié)構(gòu)，所述延遲結(jié)構(gòu)與所述可移動(dòng)絕緣片的移動(dòng)方向成一傾角。本實(shí)用新型可以在波束調(diào)整裝置的輸出之間增加可變相移值，使天線陣列波束的可變俯角增加，但同時(shí)保持一個(gè)相對(duì)整體性的設(shè)計(jì)，并且保持相移與絕緣片位置線性相關(guān)。
文檔編號(hào)H01Q3/30GK2687859SQ20042001506
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月19日
發(fā)明者維克托, 迪奧 申請(qǐng)人:廣州埃信電信設(shè)備有限公司