專利名稱：介質移相器及采用該介質移相器的天線控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
介質移相器及采用該介質移相器的天線控制系統(tǒng)
技術領域：
本實用新型涉及一種天線控制系統(tǒng)，尤其涉及其所采用的一種介質移相器。
背景技術：
電調天線技術是移動通信系統(tǒng)中的一個普遍要求，該技術用于適時地改變天線陣列的各個發(fā)射元件的相位以便調整某一天線的垂直波束指向，從而控制通信信號的作用范圍。這種技術主要由可用于調節(jié)輸出信號的相位的移相器實現(xiàn)。移相器在外部控制源的控制下，通過移動其自身的一個部件，便可將一路輸入的信號改變相位并分配到多個分支輸出端口，從而改變傳輸給發(fā)射元件的信號的相位，實現(xiàn)波束下傾調節(jié)。移動通信技術的迅速發(fā)展，給移相器提出了更高的要求，比如良好的寬帶匹配特性等。很多研究設計人員已經進行了廣泛而多樣的研究，以便使移相器具備更好的性能和更有效的結構。早期公開的介質移相器技術為1961年公開的美國專利US3005168，其圓餅介質塊由兩個介電常數(shù)不同的半圓餅組成，饋電網(wǎng)絡與圓餅介質塊置于兩個接地金屬板之間，饋電網(wǎng)絡以圓餅介質塊圓心做成圓弧形，構成帶狀傳輸線。圓餅介質塊沿其圓心做軸向運動，饋電網(wǎng)絡的介電常數(shù)也隨之線性改變，導致輸入端到輸出端的信號延遲發(fā)生變化，達到移相的目的。其缺點是為了達到電路匹配的目的，對應不同介電常數(shù)的帶狀線的兩個接地板之間的距離必須不同，介質在運動時，其接地金屬板亦要一同運動，這使該技術實際應用的可行性大大折扣。該公開的技術采用介質移動的方向與信號傳播的方向一致，而US5949303、CN1547788A、US20020030560 均為其技術的延伸或變體。請參閱US5949303號專利公告，其技術方案簡化成圖I所示，通過在呈曲折形環(huán)路設計的饋電網(wǎng)絡I上滑動介質板2的方式實現(xiàn)了移相功能，不同輸出端口之間的相位差是通過饋電網(wǎng)絡I的傳輸線介質覆蓋長度不同而實現(xiàn)的。這種方案所隱藏的不足在于曲折形環(huán)路使介質板2邊緣與饋電網(wǎng)絡I的傳輸線交界兩次以上，不利于減小反射信號，不利于設計具有寬頻帶響應的部件，同時還增加了移相器的結構復雜度。CN1547788A公告所實現(xiàn)的移相方案中，通過一整塊細長介質板的移動而達到移相的目的，其核心思想和US5949303相似，采用過多的曲折形環(huán)路來實現(xiàn)多個端口的相移，除了難以設計具有寬頻帶響應的部件如工作頻率為1710-2690MHZ的超寬頻移相器外，過多的曲折形環(huán)路增加了移相器的插入損耗，并且過于細長的介質板由于機械強度的原因很難保證長期維持原狀，眾所周知，變形的介質板在移動時會受力不均勻，有可能導致移相器在移動過程中卡死或影響移相精度。US20020030560中避免了上述缺點，但其采用兩塊不同介電常數(shù)介質塊通過燒結的方式做成圓餅形介質塊3，如圖2所示，其制造成本較高，制造效率低，不適合在工業(yè)中大批量應用；并且，采用圓餅形介質塊，為了移相的需要，必須采用旋轉式傳動機構。眾所周知，旋轉式的傳動機構比直拉式傳動機構要復雜的多，進一步限制了其應用的廣泛性。

實用新型內容[0007]因此，本實用新型的首要目的在于克服上述不足，提供一種介質移相器，以更簡單的結構實現(xiàn)移相器更可靠的物理和電氣性能。本實用新型的另一目的在于提供一種介質移相器的天線控制系統(tǒng)，以為所述介質移相器的應用提供必要環(huán)境。為實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型采用如下技術方案本實用新型的介質移相器，其包括一對平行接地板、可滑動地置于該對接地板之間的介質裝置、該介質裝置具有沿其滑動方向貫通的貫通空間，以及與該對接地板維持固定的相對位置關系的饋電網(wǎng)絡；所述饋電網(wǎng)絡具有相互平行的兩個或兩個以上的傳輸臂和與對該些傳輸臂進行平衡饋電的饋電部件，所述各傳輸臂貫穿所述貫通空間設置；所述介質裝置包括對應所述兩個或兩個以上的傳輸臂分別設置的彼此具有不同介電常數(shù)的多個部分。本實用新型優(yōu)選如下方式實現(xiàn)所述介質裝置·[0012]其一、所述介質裝置的至少兩個所述的部分分別由不同材料燒結而成以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。其二、所述介質裝置為一體成型件，其各部分具有互不相同的結構以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。具體而言，所述介質裝置的至少一個部分靠近所述兩個接地板處各設一殘缺部，該些殘缺部占據(jù)該部分與該兩個接地板相平行的整個面。當介質裝置的部分的數(shù)量超過兩個時，所述介質裝置有兩個以上的部分設有所述殘缺部，每個部分的殘缺部的體積均不相同。其三、同理，所述介質裝置為一體成型件，其各部分具有互不相同的結構以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。具體而言，所述介質裝置的至少一個部分設有若干沿兩個接地板的相對方向貫通的通孔。當介質裝置的部分的數(shù)量超過兩個時，所述介質裝置有兩個以上的部分設有所述通孔，該些部分的通孔的個數(shù)均不相同。本實用新型優(yōu)選如下方式實現(xiàn)所述介質裝置與傳輸臂之間對應關系其一、所述介質裝置的各個部分在其滑動方向截面上對應包圍所述各傳輸臂。其二、所述介質裝置在空間上分離為兩個整體，每個整體均包括與所述兩個或兩個以上的傳輸臂數(shù)量相對應的多個局部，兩個整體間彼此相對的每一對局部之間置有一所述的傳輸臂。較佳的，所述兩個接地板均為均勻材質，且兩個接地板之間的距離處處相等。本實用新型揭示的饋電部件與傳輸臂間連接關系的一種優(yōu)選方式中，所述傳輸臂具有偶數(shù)個，所述饋電部件包括外接臂和對所述各傳輸臂進行等分并聯(lián)饋電的傳輸結構，外接臂一端與該傳輸結構的幾何中心點相連接，以保證從外接臂經傳輸結構到各個傳輸臂輸出端所形成的各個信號傳輸路徑均具有相同的長度以實現(xiàn)對各傳輸臂的平衡饋電。對于結構簡單的介質移相器，所述傳輸結構包含一平直的傳輸線，所述傳輸臂有兩個，該平直的傳輸線兩端分別與兩個傳輸臂的相同端相連接，所述外接臂與該傳輸線的幾何中心點相連接。本實用新型揭示的饋電部件與傳輸臂間連接關系的另一優(yōu)選方式中，所述兩個或兩個以上的傳輸臂于傳輸臂本身的幾何中心點連接所述的饋電部件，以使自該饋電部件進入到同一傳輸臂兩輸出端之間形成的每對信號傳輸路徑之間具有相同的長度以實現(xiàn)對該傳輸臂兩側的平衡饋電，所述介質裝置形成有供該饋電部件進入所述貫通空間與各傳輸臂實現(xiàn)連接的置入空間。較佳的，所述介質裝置的各個部分依其相鄰關系具有漸減的介電常數(shù)。所述介質裝置的相鄰兩個部分的介電常數(shù)之比為I :2。進一步的，所述介質裝置用于形成貫通空間的壁面形成有潤滑層。所述傳輸臂的壁面形成有潤滑層。本實用新型的天線控制系統(tǒng)其包括如權利要求前述的介質移相器，每個介質移相器的每個傳輸臂的輸出端均獨立與一個信號輻射元件相連接，該天線控制系統(tǒng)還包括一個驅動所述介質裝置沿其滑動方向滑動的電動驅動裝置或機械驅動裝置。較佳的所述電動驅動裝置受控于一個與之遠程連接的控制器。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點I、對多個傳輸臂進行平衡饋電的方式，避免了一條信號傳輸路徑中出現(xiàn)傳輸臂與介質裝置的多處交界，有利于減小反射信號，有利于設計具有寬帶響應的部件?！?、通過在同一介質材料上設置通孔或殘缺部的方式改變該部分介質材料的介電常數(shù)，使得介質裝置一旦移動，其不同介電常數(shù)的兩部分對信號的影響不同，具體是通過影響信號的傳播速率來使不同介電常數(shù)的傳輸臂的信號呈現(xiàn)出不同的相位，由此實現(xiàn)移相的目的，此外，設置通孔和殘缺部的方式還避免了燒結方式所帶來的高成本的問題。3、整體結構簡單且具有良好對稱性，接地板之間的距離處處相等、介質裝置的幾何形狀的加工簡易，饋電網(wǎng)絡易于固定，便于批量加工，以此確保較為穩(wěn)定的電氣性能。4、直接且直線地推移介質裝置，且使介質裝置的滑動方向與信號在傳輸臂中的傳輸方向一致，便于其機械或電動驅動機構的實現(xiàn)。5、由于傳輸臂貫通介質裝置設置，介質裝置的長度小于與傳輸臂的長度，介質裝置易于加工形成機械強度較高的特性，使得移相器更為耐用，不易與傳輸臂相卡緊，確保移相器的移相精度。6、本實用新型以簡單的結構提供了配置多種不脫離本實用新型的創(chuàng)造性精神的變體的可能，例如，通過增加多個相平行的傳輸臂或改變饋電部件的饋電點等，可以使移相器具有一對多的平衡移相饋電分配網(wǎng)絡，適用于多種應用場合。

圖I是US5949303專利公告所揭示的移相器的核心技術的簡化示意圖；圖2是US20020030560號專利公告所揭示的移相器的核心技術的簡化示意圖；圖3是本實用新型介質移相器的第一實施例的原理示意圖；圖4是圖3中A-A方向的截面示意圖；圖5是圖4的一個變體，取之與圖4相同的截面，用于揭示介質移相器的第二實施例的一個截面，該截面揭示介質裝置形成有殘缺部；圖6是本實用新型介質移相器的第三實施例的原理示意圖，其設有多個通孔；圖7是本實用新型介質移相器的第四實施例的原理示意圖，其饋電網(wǎng)絡中，饋電部件與兩個傳輸臂的幾何中心點相連接；圖8是圖7中A-A方向的截面示意圖,其揭示介質裝置形成有殘缺部；圖9是本實用新型介質移相器的第五實施例的原理示意圖，其饋電網(wǎng)絡中，饋電部件與三個傳輸臂的幾何中心點相連接，對應地，介質裝置的兩個部分設有厚度不等的殘缺部；圖10是圖9中A-A方向的截面示意圖，其揭示介質裝置形成有多個殘缺部；圖11是本實用新型介質移相器的第六實施例的原理示意圖，其揭示介質裝置的兩個部分設置有疏密不等的通孔。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明 請參閱圖3和圖4，本實用新型的介質移相器的第一實施例揭示了該介質移相器由一對接地板81，82、一個饋電網(wǎng)絡4、以及一個介質裝置3組成。該對接地板81，82為質地均勻的金屬材質，其呈平板狀，具有平滑的兩個表面，兩塊接地板81，82彼此相對且相平行設置，使得兩個接地板81，82彼此相對向的兩個面之間的距離處處相等。當然，工業(yè)應用中并不存在理想的模型，因此，兩個面之間因合理的物理誤差而呈現(xiàn)的細微距離差異應被忽略、視為等距而符合本實用新型的核心思想。饋電網(wǎng)絡4被設計成一個具有平衡饋電特性的接近扁平狀的線狀傳輸件，其設置于兩個接地板81，82之間，基本與兩個接地板81，82的對稱軸所形成的面相重合，以與兩個接地板81，82相平行。饋電網(wǎng)絡4與兩個接地板81，82之間的相對位置關系通過公知的多種方式加以固定，以便始終保持這種相對位置關系固定不變。饋電網(wǎng)絡4與平行于饋電網(wǎng)絡4的兩接地板81，82共同組成帶狀傳輸線結構，其射頻信號按照TEM模傳播。饋電網(wǎng)絡4的導體既可以在導體板材(如一定厚度的黃銅板)通過沖壓或線切割而成，也可以印刷在PCB上。饋電網(wǎng)絡4具體包括一個呈T型的饋電部件40和兩個等長且相平行的傳輸臂411，412，所述饋電部件40由外接臂421和傳輸結構構成，該傳輸結構僅包含一個平直的傳輸線422，該平直的傳輸線422兩端分別與兩個傳輸臂411，412的同一端相連接，而外接臂421則于傳輸線422的幾何中心點與傳輸線422相連接。由此可見，從外接臂421的饋入端480饋入的信號，其被傳輸線422等功率分配成兩路輸出，因該傳輸線422將兩個傳輸臂411，412實現(xiàn)并聯(lián)，兩路輸出的信號便分別經該兩個傳輸臂411，412后在兩個傳輸臂411，412的輸出端481，482輸出。饋電網(wǎng)絡4的這種設計使得其具有對稱結構，因此，信號進入饋電網(wǎng)絡4被分路直至輸出，各路輸出的信號均經過了相似長度的信號傳輸路徑，實現(xiàn)了對各個傳輸臂411，412的平衡饋電。所述的介質裝置3，置于兩個接地板81，82之間，被設計成可沿傳輸臂411，412的縱長方向也即傳輸臂411，412的信號傳輸路徑往返滑動。因接地板81，82與各傳輸臂411，412均為固定件，因此，介質裝置3是唯一的可滑動件。介質裝置3在圖4中被示意成上、下相互分離的兩個整體301，302，由此在該兩個整體301，302之間形成一個四面貫通的貫通空間30，每個整體301，302對應兩個傳輸臂411，412分成兩個局部，兩個整體301，302的各一個局部相對應地將一個相應的傳輸臂411，412夾設其中。一種未圖示的變體中，所述介質裝置3被結合成一個整體，所述貫通空間30的個數(shù)與傳輸臂411，412的個數(shù)對應設置，一個貫通空間30用于容置一個傳輸臂411或412，這種情況下，介質裝置3的貫通空間30在其滑動方向的截面上的周圍的壁面便形成了對貫通空間30內的傳輸臂411和412的包圍，以此實現(xiàn)介質裝置3沿傳輸臂411，412的縱長方向也即傳輸臂411，412的信號傳輸方向的可滑動設置。不管所述貫通空間30具體形成的方式如何，均不影響本實用新型的實施。為了使介質裝置3相對于各傳輸臂411，412的移動更加平滑，可以在形成貫通空間30的介質裝置3壁面上或者在傳輸臂411，412的壁面上設置潤滑層(未圖示)。根據(jù)射頻原理，設有長度為L的傳輸線，其在空氣介質填充時，電長度為Q1 =
2 JiL/λ，而在有介電常數(shù)為ε ^的介質填充時，電長度力0，兩者的差值為
Μ = 02-θ^2π(^-1)1/λ，其中λ為信號的工作波長。介質裝置3在饋電網(wǎng)絡4上滑
動，其L值發(fā)生變化，進而Λ Θ隨之線形變化，達到移相的目的。需要近一步指出的是，介電常數(shù)^的值越大，其移相量相對越大。 為了使饋電網(wǎng)絡4上的外接臂421的信號饋入端480到各傳輸臂411，412的輸出端481，482的射頻信號相位發(fā)生階梯形的差分變化，作用到各輸出端411，412的介質的介電常數(shù)或等效介電常數(shù)也需要不同。設本實施例的介質移相器中，當介質裝置3移動長度L時，為了在一個輸出端481得到-Λ Θ的移相量，而在另一輸出端482得到-2 Λ Θ的分量(負號代表射頻信號相位的延遲)，對應第一個輸出端481所屬傳輸臂411處的介質的介電常數(shù)為ε ，對應第二輸出端482所屬傳輸臂412處的介電常數(shù)為，則811和ε 對應的關系為
.ι _ I I-η=~ =—
λ/^Γ-Ι 2BP ￡rl = (VfZll)2
2ο本實施例中，對介質裝置3的結構不做任何改變，但是，如圖4所示，介質裝置3對應所述兩個傳輸臂411，412被分成左右相等的兩個部分31，32，且這兩個部分31，32在本實施例中是左右對稱的，并且最好使得整個介質移相器也關于介質裝置3的兩部分31，32的對稱軸對稱。介質裝置3的兩個部分31，32分別采用具有不同介電常數(shù)的材質制作而成，每一個部分31和32均為完整填充件，兩個部分31，32的介電常數(shù)滿足上述的關系，信號的傳輸在具有不同介電常數(shù)的介質作用下將具有不同的傳播速率。抽象而言，具體表現(xiàn)在介質裝置3做直線滑動時，相當于覆蓋于兩個傳輸臂411，412上的介電常數(shù)由空氣分別逐漸變化為^^與、2，使得兩個傳輸臂411，412輸出的兩路信號的相位變化之比為I :2，達到兩路輸出信號相位差分的目的。介質裝置3的兩個具有不同介電常數(shù)的材質的制作工藝可以采取燒結的方式實現(xiàn)，但目前燒結工藝導致加工成本較高，且當需要燒結的部分如后述所揭示具有三個以上部分31、32、33 (參閱圖8)時，雖然也可以燒結的方式實現(xiàn)該三個部分分別具有不同的介電常數(shù)，但燒結將變得更加困難。因此，本實用新型后續(xù)的實施例將進一步揭示其它可能的實現(xiàn)方式。本實用新型介質移相器的第二實施例針對第一實施例采用燒結工藝實現(xiàn)介質裝置3具有不同介電常數(shù)而導致成本較高的問題而做出改進，改進之處在于其介質裝置3本身，不影響接地板81，82、饋電網(wǎng)絡4等部件，具體請參閱圖5。請參閱圖5，介質裝置3為一體成型件，其兩個部分31，32具有完全相同的材質，因此，材質本身使得介質裝置3的兩個部分31，32具有相同的介電常數(shù)。為了實現(xiàn)介電常數(shù)
滿足前述公式=gri =(5 +V，對其中的一個部分32的結構在空間上做出改變。具體
的改變方式在于介質裝置3的該需改變的部分32的靠近兩個接地板81，82的兩個面處，占據(jù)該兩個面整體設有呈矩形板狀的殘缺部321，321’，使得介質裝置3在 該部分32改變了介質屬性，由單一的介質改變?yōu)榻橘|加空氣，介質與空氣的結合使得在該部分32呈現(xiàn)出不同于另一部分31的等效的介電常數(shù)，通過合理調節(jié)該殘缺部321，321’在兩個接地板81，82相對方向上的切割厚度d’，使切割厚度d’與切割后剩余厚度d-d’之間滿足一定的關系(通過軟件仿真確定)，即可使該部分32的介電常數(shù)與另一部分31的介電常數(shù)滿足上述的公式
Be =Srl= (^ + 1)2，使得兩個傳輸臂411，412的輸出端481，482的相位變化之比為I :2。本實用新型介質移相器的第三實施例是基于與第二實施例相同的原理，避免采用燒結工藝，對介質裝置3的其中一個部分32的內部結構做出改進，具體請參閱圖6。 圖6示出的視角與圖3是相同的。在圖6所示的兩個部分31、32中，其中一個部分31沿其對應的傳輸臂412的方向設置有一排通孔323，介質裝置3的該排通孔323沿兩個接地板81，82的相對方向貫通介質裝置3的相應的該部分31設置，剛好使得該排通孔323在該相對方向上對應于相應的貫通空間30內的傳輸臂411設置。因貫通空間30的存在，盡管圖中未示出，介質裝置3的該排通孔323將呈現(xiàn)出被從徑向截斷且相互對應的形狀。由此可見，第二與第三實施例均從結構入手對介質裝置3做出了改進，使得介質裝置3的兩個部分31、32呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)以滿足差分移相的需要，而避免了燒結工藝所帶來的加工難度高、成本高等不足。但是，以上實施例所揭示的饋電網(wǎng)絡4的結構均較為簡單，均是基于一分二的差分原理，對于一分多路的移相器，則需要對上述實施例做出適當?shù)母倪M。請參閱圖7和圖8所共同揭示的介質移相器的第四實施例。在第四實施例中，其接地板81，82、介質裝置3仍然沿用與第二實施例完全相同的結構和相對位置關系，同理，其饋電網(wǎng)絡4中的兩個傳輸臂411，412與接地板81，82、介質裝置3之間的結構和相對位置關系也與第二實施例完全相同，介質裝置3設置殘缺部321、321’以通過結合空氣改變介質裝置3的相應部分32的介電常數(shù)。所不同的是，其饋電網(wǎng)絡4的饋電部件40僅僅包括單一一條傳輸線421，該傳輸線421即構成饋電部件40的外接臂421，對于貫通空間30被設計為四面貫通的介質裝置3而言，便自然形成了供饋電部件40進入貫通空間30與各傳輸臂411，412相連接的置入空間。所述饋電部件40從垂直于該兩個傳輸臂411，412的平行方向的位置置入，并分別與兩個傳輸臂411，412的幾何中心點相連接，將傳輸臂411分成兩個支路411a與411b，將傳輸臂412也分成兩個支路412a，412b。信號自饋電部件40進入后，分別進入兩個傳輸臂411,412,在每一個傳輸臂411,412中，信號被分路向該傳輸臂411，412的兩個輸出端481，482傳輸。對于每一個傳輸臂411或412而言，其兩個輸出端481,482或483、484輸出的信號均經過了相同長度的傳輸線，因此，饋電網(wǎng)絡4針對其每一個傳輸臂411或412的兩側實現(xiàn)了平衡饋電。[0065]第四實施例中，介質裝置3沿傳輸臂411、412縱長方向滑動時，傳輸臂411、412一側的空氣增加而另一側的空氣減少，兩個傳輸臂411、412之間又覆蓋有不同介電常數(shù)的介質，因此，兩個傳輸臂411、412所形成的四個輸出端口 481、483、482、484將具有依次呈2Δ θ , Δ θ , -Δ θ , -2Δ Θ的相位差變化關系?？梢姡橘|裝置3的兩個部分31、32的介電常數(shù)依該兩個部分31、32的相鄰關系是漸減的。進一步請參閱圖9和圖10所共同的介質移相器的第五實施例。第五實施例在第四實施例的基礎上，將傳輸臂的個數(shù)擴展為三個411、412、413，相應的，介質裝置3被劃分為三部分31、32、33，介質裝置3的三個部分31、32、33仍然與三個傳輸臂411、412、413相對應設置。各個傳輸臂411、412、413均被一分為二,分別是傳輸臂411被分成兩個支路411a、411b ;傳輸臂412被分成兩個支路412a、412b ;傳輸臂413被分成兩個支路413a、413b。介質裝置3的第一部分31不設置殘缺部，第二部分32和第三部分33則均設置殘缺部321、321’與331、331’，但是第二部分32的殘缺部321、321’與第三部分33的殘缺部331、331’具有不同的厚度d’、d”，三個部分31、32、33的厚度d、d’、d”呈階梯狀漸降的形狀，使得三個部分31、32、33所獲得的等效的介電常數(shù)具有階梯式漸變關系。介質裝置3的三個部分31、32、33的厚度的設置遵照如下方式處理設三個部分31、32、33的介電常依次分別為·εΓ3> εΓ2> ，介質裝置3的第一部分31保持原始材質所具有的介電常數(shù)，覆蓋第一傳輸臂411 ;通過合理切割介質裝置3第二部分厚度d’形成殘缺部321、321’，得到等效的介電
常數(shù)&2，覆蓋第二傳輸臂412 ;第三部分33以更大的厚度d”進行切割形成殘
缺部331、331’，得到等效的介電常數(shù)&二(^~ + 1)2，覆蓋第三傳輸臂413。介質裝置3的
三個部分31、32、33的介電常數(shù)依該三個部分31、32、33的相鄰關系是漸減的?？梢?，與前一實施例同理，通過以上的設置，使得三個傳輸臂411、412、413的六個輸出端口 485、483、481、486、484、482所輸出的信號的相位變化關系依次為3Λ θ ,2Δ Θ，Λ θ，-Λ θ，-2Λ θ，-3Λ Θ。當各傳輸臂411、412、413 —側的介質線性減少時，另一側的介質線性增加。請繼續(xù)參閱圖11所揭示的本實用新型介質移相器的第六實施例。第六實施例中，與第五實施例同樣具有被饋電部件40 —分為二的傳輸臂411，412，413、介質裝置3同理對應設置三個部分31、32、33。介質裝置3的第三部分33不做任何設置以保持介質本身所具有的介電常數(shù)，覆蓋第三傳輸臂413 ;第二部分32采用增設通孔323的方式替換前一實施例中設置殘缺部的方式，使通孔323中充滿空氣以改變介質裝置3第二部分32的等效的介
電常數(shù)，使該等效的介電常數(shù)為& = ε,.2 =，覆蓋第二傳輸臂412 ；同理，第三部分
31采用增設與第二部分32個數(shù)不等、大小不等的通孔313的方式替換前一實施例中設置殘缺部的方式，使通過中充滿空氣以改變介質裝置3第三部分31的等效的介電常數(shù)，使該
等效的介電常數(shù)為&，覆蓋第三傳輸臂411。同理，本實施例的介質裝置3
的三個部分31、32、33的介電常數(shù)依該三個部分31、32、33的相鄰關系也是漸減的。綜合第一至第三實施例可知設η為大于等于2的自然數(shù)，在饋電網(wǎng)絡4中設置2η個傳輸臂，并通過燒結、設置殘缺部、設置通孔等任意一種方式使介質裝置3具有2n個與各傳輸臂相對應的部分，同理可實現(xiàn)一路輸入η路輸出的相位差分變化關系，并且，相鄰的兩個傳輸臂的輸出信號之間的相位之比同理可被設置為I :2。進一步將本實用新型的介質移相器應用于本實用新型的一種天線控制系統(tǒng)中，描述未圖示。本實用新型的天線控制系統(tǒng)使用前述各實施例及其可能變體所揭示的介質移相器，該天線控制系統(tǒng)設有若干信號輻射元件，信號輻射元件的數(shù)量與傳輸臂的輸出端數(shù)量一致，每個傳輸臂的輸出端將信號輸出給一個信號輻射元件，通過調節(jié) 該些信號的相位可以改變由各信號輻射元件形成的天線波束的傾仰角度，以改變該天線波束的指向。改變輸出信號的相位的方式通過天線控制系統(tǒng)所配置的一個電動驅動裝置或者機械驅動裝置實現(xiàn)。該電動驅動裝置或者機械驅動裝置將力作用于所述介質移相器的介質裝置3的可滑動方向，使介質裝置3沿著傳輸臂的縱長方向也即信號傳輸方向滑動,傳輸臂中流經的信號即因與傳輸臂相對的介質的介電常數(shù)的改變而發(fā)生不同程度的相位改變，達到移相從而調節(jié)波束下傾的目的。進一步的，為了使移相的過程具有遠程控制的功能，為所述電動驅動裝置配置一控制器，控制器與電動驅動裝置之間以無線或有線的方式實現(xiàn)遠程連接，通過操縱控制器發(fā)送信號給所述電動驅動裝置，即可使該電動驅動裝置產生作用于所述介質裝置3的力，從而實現(xiàn)精確而便利的遠程調相控制。綜上所述，本實用新型的介質移相器完全避免使用曲折形環(huán)路，減少傳輸臂與介質裝置3之間的交界，有利于移相器的匹配設計，實測中能實現(xiàn)工作頻率為1710-2690ΜΗΖ帶寬，具有方便加工、性能穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點。本實用新型盡管只給出以上實施例，但也給出諸多不需經創(chuàng)造性勞動而得出的可能的變體，雖依然無法窮舉，但本領域內普通技術人員在通讀本說明書后，結合公知常識，應能聯(lián)想到更多的具體實施方式
，此類具體實施方式
并不超脫本實用新型權利要求的精神，任何形式的等同替換或簡單修飾均應視為被本實用新型所包括的實施例。
權利要求1.一種介質移相器，其特征在于其包括ー對平行接地板、可滑動地置于該對接地板之間的介質裝置、該介質裝置具有沿其滑動方向貫通的貫通空間，以及與該對接地板維持固定的相對位置關系的饋電網(wǎng)絡；所述饋電網(wǎng)絡具有相互平行的兩個或兩個以上的傳輸臂和與對該些傳輸臂進行平衡饋電的饋電部件，所述各傳輸臂貫穿所述貫通空間設置；所述介質裝置包括對應所述兩個或兩個以上的傳輸臂分別設置的彼此具有不同介電常數(shù)的多個部分。
2.根據(jù)權利要求I所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置的至少兩個所述的部分分別由不同材料燒結而成以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權利要求I所述的介質移相器，其特征在于，所述介 質裝置為一體成型件，其各部分具有互不相同的結構以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的介質移相器，其特征在干，所述介質裝置的至少ー個部分靠近所述兩個接地板處各設ー殘缺部，該些殘缺部占據(jù)該部分與該兩個接地板相平行的整個面。
5.根據(jù)權利要求4所述的介質移相器，其特征在干，所述介質裝置有兩個以上的部分設有所述殘缺部，每個部分的殘缺部的體積均不相同。
6.根據(jù)權利要求3所述的介質移相器，其特征在干，所述介質裝置的至少ー個部分設有若干沿兩個接地板的相對方向貫通的通孔。
7.根據(jù)權利要求6所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置有兩個以上的部分設有所述通孔，該些部分的通孔的個數(shù)均不相同。
8.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置的各個部分在其滑動方向截面上對應包圍所述各傳輸臂。
9.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置在空間上分離為兩個整體，每個整體均包括與所述兩個或兩個以上的傳輸臂數(shù)量相對應的多個局部，兩個整體間彼此相対的每ー對局部之間置有一所述的傳輸臂。
10.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述兩個接地板均為均勻材質，且兩個接地板之間的距離處處相等。
11.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述傳輸臂具有偶數(shù)個，所述饋電部件包括外接臂和對所述各傳輸臂進行等分并聯(lián)饋電的傳輸結構，外接臂一端與該傳輸結構的幾何中心點相連接，以保證從外接臂經傳輸結構到各個傳輸臂輸出端所形成的各個信號傳輸路徑均具有相同的物理長度以實現(xiàn)對各傳輸臂的平衡饋電。
12.根據(jù)權利要求11所述的介質移相器，其特征在于，所述傳輸結構包含一平直的傳輸線，所述傳輸臂有兩個，該平直的傳輸線兩端分別與兩個傳輸臂的相同端相連接，所述外接臂與該傳輸線的幾何中心點相連接。
13.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述兩個或兩個 以上的傳輸臂于傳輸臂本身的幾何中心點連接所述的饋電部件，以使自該饋電部件進入到同一傳輸臂兩輸出端之間形成的姆對信號傳輸路徑之間具有相同的長度以實現(xiàn)對該傳輸臂兩側的平衡饋電，所述介質裝置形成有供該饋電部件進入所述貫通空間與各傳輸臂實現(xiàn)連接的置入空間。
14.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置的各個部分依其相鄰關系具有漸減的介電常數(shù)。
15.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置的相鄰兩個部分的介電常數(shù)之比為I :2。
16.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述介質裝置用于形成貫通空間的壁面形成有潤滑層。
17.根據(jù)權利要求I至7中任意一項所述的介質移相器，其特征在于，所述傳輸臂的壁面形成有潤滑層。
18.—種天線控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括如權利要求I至17中任意一項所述的介質移相器，姆個介質移相器的姆個傳輸臂的輸出端均獨立與ー個信號福射兀件相連接，該天線控制系統(tǒng)還包括一個驅動所述介質裝置沿其滑動方向滑動的電動驅動裝置或機械驅動裝置。
19.根據(jù)權利要求18所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電動驅動裝置受控于一個與之遠程連接的控制器。
專利摘要本實用新型公開一種介質移相器，其包括一對平行接地板、可滑動地置于該對接地板之間的介質裝置、該介質裝置具有沿其滑動方向貫通的貫通空間，以及與該對接地板維持固定的相對位置關系的饋電網(wǎng)絡；所述饋電網(wǎng)絡具有相互平行的兩個或兩個以上的傳輸臂和與對該些傳輸臂進行平衡饋電的饋電部件，所述各傳輸臂貫穿所述貫通空間設置；所述介質裝置包括對應所述兩個或兩個以上的傳輸臂分別設置的彼此具有不同介電常數(shù)的多個部分。本實用新型還公開一種使用該介質移相器的天線控制系統(tǒng)。本實用新型的介質移相器完全避免使用曲折形環(huán)路，減少傳輸臂與介質裝置之間的交界，有利于移相器的匹配設計，實測中能實現(xiàn)工作頻率為1710-2690MHz帶寬，具有方便加工、性能穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點。
文檔編號H01Q3/32GK202758993SQ201220350880
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者蘇道一, 曹明, 謝浩昌 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司