專利名稱：一種小型化電調(diào)天線移相器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信天線的移相器，尤其涉及用于動(dòng)態(tài)調(diào)整基站天線電下傾角的一種小型化電調(diào)天線移相器，并涉及該移相器的制造方法。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站天線的下傾角對(duì)所覆蓋小區(qū)的覆蓋范圍、鄰區(qū)干擾、以及軟切換都有重要的影響。連續(xù)可調(diào)電下傾角天線可以實(shí)現(xiàn)基站天線電下傾角的實(shí)時(shí)改變， 對(duì)移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化起到了重大作用，因此在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中得到了大量的應(yīng)用。移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，對(duì)給類制式的基站天線的大量需求造成了在城市中的各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了越來越多的天線，由此所帶來的視覺污染，人們對(duì)電磁輻射的心里壓力給基站的架設(shè)帶來了越來越大的壓力。希望基站天線更為小型化，集成化，多頻化的呼聲也越來越大。移相器是連續(xù)可調(diào)電下傾角天線的核心元件，通過移相器實(shí)現(xiàn)對(duì)基站天線各個(gè)輻射單元饋送信號(hào)的相位延遲的動(dòng)態(tài)連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)天線垂直面方向圖波束指向的連續(xù)調(diào)整，因此移相器的性能對(duì)于基站天線的性能有決定性的作用。在天線小型化，集成化，多頻化的風(fēng)潮中，天線中所需移相器的數(shù)目急劇增加，移相器采用的結(jié)構(gòu)形式對(duì)基站天線內(nèi)部的布局、成本與可生產(chǎn)性等都有很大的影響，迫切需要一種高性能、小型化的移相器。傳統(tǒng)的移相器設(shè)計(jì)方法主要有兩種一.采用介質(zhì)加載在傳輸線路上的方式，如專利號(hào)200620053705.0中所提出的電調(diào)天線移相器，采用介質(zhì)基片加載空氣帶狀線傳輸線的形式，實(shí)現(xiàn)傳輸線路的連續(xù)移相。該方案帶來的問題就是整個(gè)移相器的體積太大，占用了天線內(nèi)部很大的空間，不利于天線的小型化和多頻化。裝配復(fù)雜同時(shí)也該給天線生產(chǎn)和成本控制帶來了較大壓力。二.采用改變傳輸線路電長(zhǎng)度的方式，如專利號(hào)00802132. 5 中所描述的移相器方案，通過改變移相器中連接導(dǎo)體的角度，實(shí)現(xiàn)各個(gè)導(dǎo)體傳輸段的相對(duì)長(zhǎng)度的同時(shí)變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)相位的連續(xù)變化。該方案同樣存在體積大，重量重的問題， 并且移相器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)也較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上不足之處提供一種更小型化的高性能電調(diào)天線的移相器，采用多層線路板耦合的形式實(shí)現(xiàn)，它的主要功能是為天線的各個(gè)輻射單元分配一定的功率，在功分器線路板上的一些微帶傳輸線路上緊密覆蓋有一層薄耦合介質(zhì)，在薄耦合介質(zhì)上壓有一塊滑動(dòng)線路板，滑動(dòng)線路板上的導(dǎo)體線路和功分器線路板上的微帶傳輸線通過薄耦合介質(zhì)層組成了微帶耦合傳輸線，滑動(dòng)線路板在薄耦合介質(zhì)層上的移動(dòng)就可以改變微帶耦合傳輸線的長(zhǎng)度，從而改變信號(hào)的相位實(shí)現(xiàn)移相的功能。多層線路板之間的緊密接觸以及滑動(dòng)線路板的順暢移動(dòng)是靠彈性壓片，塑料蓋板和滑桿的組合來實(shí)現(xiàn)的。通過移相組件數(shù)目的增加可實(shí)現(xiàn)可調(diào)整相位的成倍增加，從而達(dá)到不同輻射單元數(shù)目電調(diào)天線的要求，并能在完成提供天線所需連續(xù)可調(diào)相位性能的同時(shí)，具有明顯的小型化特征，并具備良好的可生產(chǎn)性和成本競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明的目的還在于提供上述小型化的高性能電調(diào)天線的移相器的制造方法，以使這種小型化的高性能電調(diào)天線的移相器滿足上述要求。本發(fā)明的目的的技術(shù)方案是這樣來達(dá)到的，研制了一種小型化電調(diào)天線移相器， 該移相器包括多層耦合線路板，彈性壓片，塑料蓋板和滑桿，其特征在于通過彈性壓片，塑料蓋板和滑桿可以實(shí)現(xiàn)多層耦合線路板之間的緊密接觸，同時(shí)最上層的滑動(dòng)線路板是可順暢移動(dòng)，滑動(dòng)方向與天線波束下傾方向相同。所述多層耦合線路板包括下端的功率分配器線路板，上端一層的滑動(dòng)線路板以及在這兩層線路板中間設(shè)置薄耦合介質(zhì)層。所述的多層耦合線路板中，在功率分配器線路板上蝕刻有兩條平行微帶傳輸線路，在滑動(dòng)線路板上蝕刻有一 U型導(dǎo)體線路，所述U型導(dǎo)體線路由兩條平行導(dǎo)體線路和一段與此兩條平行導(dǎo)體線路垂直的一段導(dǎo)體線路組成，此兩條平行導(dǎo)體線路分別位于功率分配器線路板上的兩條微帶傳輸線路的正上方，導(dǎo)體線路和微帶傳輸線路平行并有部分重疊， 該重疊部分的長(zhǎng)度為所設(shè)計(jì)傳輸頻率的波長(zhǎng)的四分之一。所述彈性壓片為非金屬的塑料介質(zhì)，在彈性壓片的下方有數(shù)個(gè)卡槽，通過卡槽4 將滑動(dòng)線路板和彈性壓片緊密結(jié)合在一起，在彈性壓片上設(shè)置有數(shù)個(gè)被設(shè)計(jì)和模塑成微上曲的彈性觸點(diǎn)，在彈性壓片上還被設(shè)計(jì)和模塑出數(shù)個(gè)塑料定位柱，該塑料定位柱垂直向上。在彈性壓片和滑動(dòng)線路板的上方設(shè)置塑料蓋板，在塑料蓋板中開有定位槽，定位槽的寬度能容下彈性壓片和滑動(dòng)線路板，在定位槽中彈性壓和滑動(dòng)線路板可以沿著定位槽的長(zhǎng)度方向自由移動(dòng)，彈性壓片通過彈性觸點(diǎn)和定位槽接觸。所述塑料蓋板的定位槽中間還開有一定位通孔，該定位通孔被設(shè)計(jì)為能容納彈性壓片上的塑料定位柱通過，通過一根滑桿和塑料定位柱連接，滑桿移動(dòng)帶動(dòng)塑料蓋板的定位槽中的滑動(dòng)線路板和彈性壓片沿著定位槽的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。本發(fā)明所述小型化電調(diào)天線移相器的制造方法，包含以下步驟。①、制備移相器主體各部件模具；②、將①過程制備的各部件模具進(jìn)行壓鑄成型或其他加工成型；③、將②過程成型的各部件通過焊接及螺釘組裝。本發(fā)明的積極效果在于，采用多層線路板耦合的方式實(shí)現(xiàn)的移相器組件，結(jié)構(gòu)緊湊小巧，占用空間小，在實(shí)際應(yīng)用中獲得了很好的效果。在移相過程中電氣性能穩(wěn)定，移相器損耗低。移相器組件中由于采用微帶耦合傳輸線的形式，不同層間的線路無直接接觸， 改善了天線的無源交調(diào)。該方案的移相器所用主要物料為印制線路板和模塑塑料，加工方便，在生產(chǎn)過程中裝配簡(jiǎn)單，很好的提高了生產(chǎn)效率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)裝配示意圖；圖2是功率分配器線路板的頂視圖；圖3是滑動(dòng)線路板的示意圖；圖4微帶耦合傳輸線的組合示意圖；圖5是彈性壓片的示意圖6塑料蓋板的示意圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為本發(fā)明的限定。參見附圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明包括一個(gè)功率分配器線路板1，薄耦合介質(zhì)層2， 滑動(dòng)線路板3，彈性壓片4，塑料蓋板5和滑桿6組成。其中功率分配器線路板1，薄耦合介質(zhì)層2，滑動(dòng)線路板3組合完成了一個(gè)完整的微波信號(hào)通路。彈性壓片4，塑料蓋板5實(shí)現(xiàn)了功率分配器線路板1，薄耦合介質(zhì)層2，滑動(dòng)線路板3的緊密接觸。滑桿6和滑動(dòng)線路板 3的組合實(shí)現(xiàn)了改變微波信號(hào)通路信號(hào)相位的功能。如圖2所示，功率分配器線路板1 一面上蝕刻有兩條平行導(dǎo)體線路，這兩條平行導(dǎo)體線路和功率分配器線路板1另一面的金屬地板構(gòu)成了兩條微帶傳輸線路101，102。在這兩條微帶傳輸線路101，102的上方，與之相對(duì)應(yīng)的有一薄耦合介質(zhì)層2和滑動(dòng)線路板3，其中薄耦合介質(zhì)層2位于功率分配器線路板1和滑動(dòng)線路板3的中間。如圖3所示，在滑動(dòng)線路板3靠近兩條微帶傳輸線路101，102的一面上蝕刻有一 U型導(dǎo)體線路31。該U型導(dǎo)體線路31由兩條平行導(dǎo)體線路301，302和一段與此兩條平行導(dǎo)體線路垂直的一段導(dǎo)體線路 303組成。如圖4所示，該U型導(dǎo)體線路31中的兩條平行導(dǎo)體線路301，302分別位于功率分配器線路板上的兩條微帶傳輸線路101，102的正上方，導(dǎo)體線路301和微帶傳輸線路101 平行并有部分重疊，導(dǎo)體線路302和微帶傳輸線路102平行并有部分重疊。該重疊部分的長(zhǎng)度大藥為所設(shè)計(jì)傳輸頻率的波長(zhǎng)的四分之一。在功率分配器線路板1和滑動(dòng)線路板之間3的薄耦合介質(zhì)層2隔開了導(dǎo)體線路301，302和微帶傳輸線路101，102，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)體線路301，302和微帶傳輸線路101，102之間的電磁能量的耦合，它的厚度和介電常數(shù)對(duì)導(dǎo)體線路301，302和微帶傳輸線路101，102之間的耦合度有很大的影響。導(dǎo)體線路301和微帶傳輸線路101以及它們之間的薄耦合介質(zhì)層構(gòu)成了一條微帶耦合傳輸線311，導(dǎo)體線路302 和微帶傳輸線路102以及它們之間的薄耦合介質(zhì)層構(gòu)成了另一條微帶耦合傳輸線312。微帶耦合傳輸線和微帶耦合傳輸線以及滑動(dòng)線路板上的導(dǎo)體線路302就構(gòu)成了一個(gè)完整的微波耦合傳輸線路13。如圖5所示，滑動(dòng)線路板3上套有一彈性壓片4，該彈性壓片4是非金屬的塑料介質(zhì)，在彈性壓片的下方有數(shù)個(gè)卡槽401，通過卡槽401可以把滑動(dòng)線路板3和彈性壓片4緊密結(jié)合在一起，在彈性壓片4的上有數(shù)個(gè)被設(shè)計(jì)和模塑成微上曲的彈性觸點(diǎn)402，在彈性壓片4上還被設(shè)計(jì)和模塑出數(shù)個(gè)塑料定位柱403，該塑料定位柱403垂直向上。如圖6所示在彈性壓片4和滑動(dòng)線路板3的上方有一塑料蓋板5，在塑料蓋板中5 開有定位槽501，定位槽501的寬度剛好容下彈性壓片4和滑動(dòng)線路板3，在定位槽中501 彈性壓片4和滑動(dòng)線路板3可以沿著定位槽501的長(zhǎng)度方向自由移動(dòng)。彈性壓片4通過幾個(gè)彈性觸點(diǎn)402和定位槽501接觸，通過合理的控制定位槽501的深度，就可以通過塑料蓋板5上的定位槽501，彈性壓片4上的彈性觸點(diǎn)402對(duì)滑動(dòng)線路板3產(chǎn)生一個(gè)彈性壓力，該彈性壓力使滑動(dòng)線路板3和薄耦合介質(zhì)層2之間保持一個(gè)緊密地接觸，同時(shí)防止出現(xiàn)因?yàn)閴毫^大時(shí)滑動(dòng)線路板3無法滑動(dòng)，或者壓力過小時(shí)滑動(dòng)線路板3和薄耦合介質(zhì)層2之間接觸不夠緊密，從而影響微帶耦合傳輸線311，312耦合度的情況。
所述塑料蓋板5是通過一些接觸面502壓在功率分配器線路板1和薄耦合介質(zhì)層 2的上方，通過螺釘或者一些其他聯(lián)結(jié)方式使這三者結(jié)合為一體，通過這些接觸面502，塑料蓋板5可以壓緊功率分配器線路板1和薄耦合介質(zhì)層2，這種方式避免了采用了膠水或其他粘合物，簡(jiǎn)單可靠，同時(shí)使微帶耦合傳輸線311，312得到良好的耦合。所述塑料蓋板3的定位槽501中間還開有一定位通孔503，該定位通孔503被設(shè)計(jì)為剛好可以容納彈性壓片4上的塑料定位柱403通過，通過一根滑桿6和這些塑料定位柱403連接，滑桿6的移動(dòng)就可以帶動(dòng)塑料蓋板5的定位槽501中的滑動(dòng)線路板3和彈性壓片4沿著定位槽501的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。如圖4所示，隨著滑動(dòng)線路板3的滑動(dòng)，微帶耦合傳輸線311，312的耦合線段長(zhǎng)度發(fā)生 了變化，該變化使微波耦合傳輸線311，312的長(zhǎng)度發(fā)生了變化，從而改變了微波耦合傳輸線路13的信號(hào)相位，實(shí)現(xiàn)了微波信號(hào)移相的功能，滑動(dòng)方向與天線波束下傾方向相同。需要加以說明的是，因?yàn)椴扇×诉@種微波耦合傳輸線路移相的方式，在移相過程中，功率分配器線路板1上的微帶傳輸線路101，102和滑動(dòng)線路板上的導(dǎo)體線路301，302不直接接觸，從而保證了整個(gè)微波耦合傳輸線路13的一個(gè)良好的無源交調(diào)控制。另外，本發(fā)明不意味著被示意圖及說明書所局限，在沒有脫離設(shè)計(jì)宗旨的前提下可以有所變化，都在本發(fā)明的要求保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種小型化電調(diào)天線移相器，包括多層耦合線路板，彈性壓片，塑料蓋板和滑桿，其特征在于通過彈性壓片，塑料蓋板和滑桿可以實(shí)現(xiàn)多層耦合線路板之間的緊密接觸，同時(shí)最上層的滑動(dòng)線路板是可順暢移動(dòng)，滑動(dòng)方向與天線波束下傾方向相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于所述多層耦合線路板包括下端的功率分配器線路板，上端一層的滑動(dòng)線路板以及在這兩層線路板中間設(shè)置薄耦合介質(zhì)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層耦合線路板中，其特征在于在功率分配器線路板上蝕刻有兩條平行微帶傳輸線路，在滑動(dòng)線路板上蝕刻有一 U型導(dǎo)體線路，所述U型導(dǎo)體線路由兩條平行導(dǎo)體線路和一段與此兩條平行導(dǎo)體線路垂直的一段導(dǎo)體線路組成，此兩條平行導(dǎo)體線路分別位于功率分配器線路板上的兩條微帶傳輸線路的正上方，導(dǎo)體線路和微帶傳輸線路平行并有部分重疊，該重疊部分的長(zhǎng)度為所設(shè)計(jì)傳輸頻率的波長(zhǎng)的四分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于在滑動(dòng)線路板上套有一彈性壓片，所述彈性壓片為非金屬的塑料介質(zhì)，在彈性壓片的下方有數(shù)個(gè)卡槽，通過卡槽4將滑動(dòng)線路板和彈性壓片緊密結(jié)合在一起，在彈性壓片上設(shè)置有數(shù)個(gè)被設(shè)計(jì)和模塑成微上曲的彈性觸點(diǎn)，在彈性壓片上還被設(shè)計(jì)和模塑出數(shù)個(gè)塑料定位柱，該塑料定位柱垂直向上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于在彈性壓片和滑動(dòng)線路板的上方設(shè)置塑料蓋板，在塑料蓋板中開有定位槽，定位槽的寬度能容下彈性壓片和滑動(dòng)線路板，在定位槽中彈性壓和滑動(dòng)線路板可以沿著定位槽的長(zhǎng)度方向自由移動(dòng)，彈性壓片通過彈性觸點(diǎn)和定位槽接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移相器，其特征在于所述塑料蓋板的定位槽中間還開有一定位通孔，該定位通孔被設(shè)計(jì)為能容納彈性壓片上的塑料定位柱通過，通過一根滑桿和塑料定位柱連接，滑桿移動(dòng)帶動(dòng)塑料蓋板的定位槽中的滑動(dòng)線路板和彈性壓片沿著定位槽的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的移相器，其特征在于它包括以下方法步驟①、制備移相器主體各部件模具；②、將①過程制備的各部件模具進(jìn)行壓鑄成型或其他加工成型；③、將②過程成型的各部件通過焊接及螺釘組裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型化電調(diào)天線移相器，包括多層耦合線路板，彈性壓片，塑料蓋板和滑桿，其特征在于通過彈性壓片，塑料蓋板和滑桿可以實(shí)現(xiàn)多層耦合線路板之間的緊密接觸，同時(shí)最上層的滑動(dòng)線路板是可順暢移動(dòng)，滑動(dòng)方向與天線波束下傾方向相同。制造方法①制備主體各部件模具；②進(jìn)行鑄造成型；③各部件組裝而成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊小巧，占用空間小，在實(shí)際應(yīng)用中獲得了很好的效果，電氣性能穩(wěn)定，移相器損耗低，不同層間的線路無直接接觸，改善了天線的無源交調(diào)。該方案的移相器所用主要物料為印制線路板和模塑塑料，加工方便，在生產(chǎn)過程中裝配簡(jiǎn)單，很好的提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01P1/18GK102377001SQ20101025679
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者俞江, 王曉婕 申請(qǐng)人:青島優(yōu)通通訊設(shè)備有限公司