專利名稱：差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種波束形成網(wǎng)絡(luò)，尤其是用于蜂窩移動通信系統(tǒng)基站天線的一種差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)背景基站天線是數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。基站天線對所處位置的蜂窩小區(qū)(簡稱業(yè)務(wù)小區(qū))進(jìn)行無線信號覆蓋；同時對來自遠(yuǎn)方其它具有同樣工作頻率的小區(qū)(簡稱同頻小區(qū))的無線干擾(簡稱同頻干擾)進(jìn)行抑制。實現(xiàn)上述功能的方法是合理地調(diào)整基站天線垂直面方向圖的波束指向，使其指向角在水平線方向朝下作適當(dāng)傾斜(也稱波束下傾)。由于在許多復(fù)雜的實際應(yīng)用場景中，信號覆蓋的范圍和同頻干擾的情況不斷地在改變，因此波束下傾的角度(也稱波束掃描)也需要在時間上的經(jīng)常變化、以及在角位置上的連續(xù)變化，這種天線稱為連續(xù)可調(diào)的波束電下傾基站天線。
連續(xù)可調(diào)波束電下傾基站天線的實現(xiàn)原理來自眾所周知的相控陣?yán)走_(dá)天線波束掃描原理?，F(xiàn)有技術(shù)中，在美國專利(US6,611,230)“Phased arrayantenna having phase shifters with laterally spaced phase shift bodies”中詳細(xì)敘述了這一實現(xiàn)過程，請參見圖1所示的原理框圖。
在圖1中，相控陣?yán)走_(dá)天線39(或連續(xù)可調(diào)的波束電下傾基站天線)主要由天線輻射單元陣列31和波束形成網(wǎng)絡(luò)37組成。天線陣列31由等物理間隔的n個輻射單元32a、32b、32c、…、32n組成；波束形成網(wǎng)絡(luò)37由一分為n的功分器(處于發(fā)射狀態(tài)時的簡稱，全稱為功率合成與分配網(wǎng)絡(luò))和n個可變相位的移相器34a、34b、34c、…、34n組成。當(dāng)n個移相器34a、34b、34c、…、34n的相位輸出依此為Φ0、Φ0+Δ、Φ0+2Δ、…、Φ0+(n-1)Δ(即滿足差分相位關(guān)系)時，方向圖的波束指向產(chǎn)生一個物理角度偏移(掃描或下傾)量θ，其關(guān)系為Δ＝(2πd/λ)sin θ。其中d為相鄰輻射單元的間隔、λ為工作波長、Φ0為每一單元傳輸通道的固有初始相位，它可以通過傳輸線(如電纜)的配相來實現(xiàn)各單元傳輸通道Φ0的一致。顯然，下傾角θ僅與差分相位Δ有關(guān)。實現(xiàn)等差分相位Δ(Δ可正可負(fù))且實現(xiàn)Δ的連續(xù)可變，則下傾角θ連續(xù)可調(diào)。差分相位Δ的連續(xù)變化由波束控制器38來完成。
因此，波束形成網(wǎng)絡(luò)37是波束電下傾基站天線實現(xiàn)的關(guān)鍵。
遺憾的是相控陣?yán)走_(dá)天線在波束形成網(wǎng)絡(luò)37中采用的移相器34是量化式的數(shù)字移相器，其造價昂貴，且相應(yīng)的波束控制器38也復(fù)雜和昂貴；同時量化式的數(shù)字移相器會帶來波束下傾角度的指向偏差且不能連續(xù)改變下傾的角度，后一缺點(diǎn)在相控陣天線中是通過成千上萬個移相器和天線輻射單元的組合以及算法的修正來彌補(bǔ)，而對于僅有幾個輻射單元的基站天線來說，指向誤差是難以彌補(bǔ)的。
為了實現(xiàn)圖1的波束形成網(wǎng)絡(luò)37，首先需要一種廉價的且相位可連續(xù)變化的移相器，現(xiàn)有技術(shù)中，在1950年的美國專利(US2,502,359)中提出了這樣一種相位可連續(xù)變化的移相器，如圖2所示。圖2中沿3-3方向看去的剖面投影圖如圖3所示。
參見圖2和圖3“U”型傳輸線由11、12、13、14、15組成，其中采用金屬空心圓柱結(jié)構(gòu)的11、12為固定部分，二者的左端分別與金屬腔體19側(cè)壁上的二個同軸線接頭24相連；采用金屬實心圓柱結(jié)構(gòu)的“U”型線14、13、15分別插入11和12右端空心體內(nèi)。通過一個機(jī)械傳動桿21、聯(lián)動體16以及17和18，進(jìn)而推動14、13、15左右運(yùn)動，其中17、18為非導(dǎo)電的絕緣件。由于11、14、13、15、12組成的“U”型傳輸線的總長度的連續(xù)變化，導(dǎo)致二個同軸線接頭24之間傳輸信號的相位出現(xiàn)相應(yīng)的連續(xù)變化，即實現(xiàn)了移相功能。
上述移相器的缺點(diǎn)之一在于在反復(fù)的使用中，難以確保固定的傳輸線11或12與可移動傳輸線14、13、15之間的良好接觸，而且兩個金屬之間的這種非緊固連接方式在高功率情況下可能出現(xiàn)打火現(xiàn)象，同時難以避免由于不良接觸引起的無源互調(diào)產(chǎn)物。
上述移相器的缺點(diǎn)之二在于圓柱狀的傳輸線11、14、13、15、12為了滿足一定的阻抗特性，相應(yīng)的腔體19的厚度尺寸H更大。
上述移相器的缺點(diǎn)之三在于當(dāng)移相器應(yīng)用于類似連續(xù)可調(diào)的波束電下傾基站天線時，通常需要同時采用多個移相器一體化，如此，由于結(jié)構(gòu)布局的關(guān)系，圓柱狀的傳輸線11和12的空心環(huán)不便于機(jī)械加工，采用模具生產(chǎn)也不便于脫模工藝。
缺點(diǎn)之三的應(yīng)用例子在公開文獻(xiàn)Crone，G.A.E.；Rispoli，F(xiàn).；Wolf，H.；Clarricoats，P.J.B.；″Technology advances in reconfigurable contoured beamreflector antenna in Europe″，Proc.of 13-th AIAA International Conference onCommunications Satellite Systems，1990，pp.255-263中可以看到根據(jù)上述文獻(xiàn)中Fig.10的描述，其實現(xiàn)一個可變功分器例子的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
參見圖4，輸入信號從端口51經(jīng)過一分二的功分器54的54a臂分解為54b和54c二路，再分別經(jīng)過大“U”型移相器55和56，連接至3dB分支線定向耦合器57的二個輸入端58和59。當(dāng)結(jié)構(gòu)相同、布局相向的一對“U”型移相器55和56朝同一方向聯(lián)動移動時，一個移相器將產(chǎn)生正的差分相位，另一個移相器將產(chǎn)生負(fù)的差分相位，如此，根據(jù)眾所周知的微波網(wǎng)絡(luò)原理，最終在分支線定向耦合器57的二個輸出端52和53將實現(xiàn)功率分配比的連續(xù)變化，而相應(yīng)的相位輸出卻保持恒定不變?？梢钥闯?，在這個例子中用到2個“U”型移相器，相應(yīng)地54b和54c或者58和59需要整體加工，其中的空心環(huán)橫截面顯然給加工帶來不便。
另外，對于n路輻射天線單元組成的電下傾基站天線，實現(xiàn)波束的連續(xù)可調(diào)需要至少n-1個移相器元件組成的波束形成網(wǎng)絡(luò)，并產(chǎn)生一系列差分相位Δ、2Δ、…、(n-1)Δ，如此，如果由于移相的量程不同出現(xiàn)多個移相器尺寸結(jié)構(gòu)或者如果采用多個復(fù)雜的機(jī)械傳動裝置，都將由于其復(fù)雜化和高成本而限制其實際應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種包含多個移相器在內(nèi)的一體化集成式差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，同時形成多路連續(xù)可變的差分相位輸出，且多路信號的功率電平可呈等幅(幅度不加權(quán))或不等幅(幅度加權(quán))輸出，并保證其結(jié)構(gòu)簡單可靠、尺寸體積小、制造簡單、成本低廉，可直接應(yīng)用于連續(xù)可調(diào)的波束電下傾基站天線。
本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，包括金屬腔體以及位于金屬腔體內(nèi)的一分為二的功分器組和若干移相器，功分器組包括有一主功分器和若干從功分器，所述主功分器的每個輸出端均電氣連接一個移相器的輸入端，部分移相器的輸出端與一從功分器的合成端電氣連接，每一從功分器的一個輸出端均與一移相器的輸入端電性連接，另一個輸出端和所述主功分器的合成端均被電氣連接至金屬腔體外，其中，所述各移相器根據(jù)移相的正反方向不同被分別布設(shè)在金屬腔體內(nèi)兩側(cè)，兩側(cè)移相器之間設(shè)有與各移相器連接的絕緣件，絕緣件上連設(shè)有介質(zhì)桿，所述金屬腔體設(shè)有供操作該介質(zhì)桿的操作孔。
所述功分器組還可包括一前置功分器，其一個輸出端與所述主功分器的合成端電氣連接，其另外一個輸出端以及合成端則被電氣連接至金屬腔體外。
所述絕緣體的兩側(cè)設(shè)有若干帶卡口的突出夾具，所述夾具卡住所述各移相器的可移動部分以實現(xiàn)絕緣體與移相器之間的連接。
所述介質(zhì)桿與絕緣體物理連接并從絕緣體的一側(cè)伸出該操作孔。
所述移相器包括可移動傳輸線和分別作為輸入和輸出端使用的一對固定傳輸線，所述可移動傳輸線整體呈“U”型，各固定傳輸線一端設(shè)有縱長的槽孔，所述可移動傳輸線的兩臂分別置于各固定傳輸線的槽孔內(nèi)，所述可移動傳輸線兩臂在置于各固定傳輸線(411，413)的槽孔內(nèi)的部分的橫截面均呈矩形，各固定傳輸線槽孔處的橫截面呈有且僅有一條邊被去除的矩形框狀。
所述可移動傳輸線與所述固定傳輸線不相接觸以保持以電容耦合方式傳輸信號。
所述可移動傳輸線的表面涂覆有耐高溫和耐高功率的防護(hù)層。
所述防護(hù)層為聚四氟乙烯。
與所述移相器的“U”型面平行的金屬腔體的兩內(nèi)壁面在“U”型部件非投影處設(shè)有凸起部。
在移相器的“U”型面所對應(yīng)的金屬腔體的兩內(nèi)壁面，所述可移動傳輸線所對應(yīng)的一個金屬腔體的兩內(nèi)壁表面位置相對所述的固定傳輸線所對應(yīng)的金屬腔體的兩內(nèi)壁表面位置凸起。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于包含所有功分器和移相器在內(nèi)的波束形成網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)一體化集成，在實現(xiàn)移相的同時又實現(xiàn)了特殊的功率幅度加權(quán)，且結(jié)構(gòu)簡單可靠、尺寸體積小、制造簡單、成本低廉。同時，移相器的移動部分和固定部分的金屬采用了非接觸式的電容耦合信號傳輸，從而抑制了無源互調(diào)產(chǎn)物以及高功率打火現(xiàn)象。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中相控陣?yán)走_(dá)天線的原理示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一個“U”型移相器的示意圖；圖3為圖2中3-3剖面的投影效果圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中一個功率合成與分配網(wǎng)絡(luò)的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型中改進(jìn)的“U”移相器元件三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型的第一實施例的原理示意圖；圖7為第一實施例圖6對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中金屬腔體被剖開；圖8為圖5或圖7結(jié)構(gòu)中8-8剖面示意圖；圖9為圖5或圖7結(jié)構(gòu)中9-9剖面示意圖；圖10為第二實施例結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，其中金屬腔體被剖開；圖11為第三實施例結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，其中金屬腔體被剖開；圖12為圖8結(jié)構(gòu)的一個改型示意圖；圖13為圖8結(jié)構(gòu)的另一個改型示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明第一實施例請參閱圖6和圖7，本實用新型差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)70一體化集成設(shè)計于金屬腔體108內(nèi)部。其中包括由4個功分器即前置功分器71、主功分器72以及從功分器73、74組成的功分器組；4個移相器81，82，83，84；一個絕緣件111；一個介質(zhì)桿110；6個外接端口60、61、62、63、64、65。
所述功分器組中，前置功分器71由帶狀線221，222，223組成，帶狀線221作為合成端，帶狀線222，223作為輸出端，帶狀線221的信號分配至帶狀線222，223二個臂輸出，眾所周知，帶狀線221，222，223各自的長度和寬度決定了所需要的功率分配比，也決定了特定工作頻帶上的阻抗匹配特性；類似地，主功分器72由帶狀線223，224，225組成，帶狀線223作為合成端，帶狀線224，225作為輸出端，帶狀線223的信號分配至帶狀線224，225二個臂輸出，帶狀線223，224，225各自的長度和寬度也決定了其所需要的功率分配比和特定工作頻帶上的阻抗匹配特性；同樣，從功分器73由帶狀線241，242，243組成，帶狀線241作為合成端，帶狀線242，243作為輸出端，帶狀線241的信號分配至242和243二個臂輸出，帶狀線241，242，243各自的長度和寬度也決定了其所需要的功率分配比和特定工作頻帶上的阻抗匹配特性；最后，從功分器74由帶狀線244，245，246組成，帶狀線244作為合成端，帶狀線245，246作為輸出端，帶狀線244的信號分配至帶狀線245，246二個臂輸出，帶狀線244，245，246各自的長度和寬度也決定了其所需要的功率分配比和特定工作頻帶上的阻抗匹配特性。
所述各移相器81，82，83，84根據(jù)移相的正反方向不同被分別布設(shè)在金屬腔體內(nèi)兩側(cè)。
移相器81由可移動傳輸線412(參見圖5，下同)和分別用帶狀線224，241作為輸入端和輸出端的固定傳輸線411，413(參見圖5，下同)組成，移相器81實現(xiàn)主功分器72的輸出端帶狀線224和從功分器73的合成端帶狀線241的電氣連接以便傳輸互連；類似地，移相器82由可移動傳輸線412和分別用帶狀線225，244作為輸入端和輸出端的固定傳輸線411，413組成，移相器82實現(xiàn)主功分器72的輸出端帶狀線225和從功分器74的合成端帶狀線244的電氣連接以便傳輸互連；同樣，移相器83由可移動傳輸線412和分別用帶狀線243，251作為輸入端和輸出端的固定傳輸線411，413組成，移相器83實現(xiàn)從功分器73的輸出端帶狀線243和帶狀線251的電氣連接以便傳輸互連；最后，移相器84由可移動傳輸線412和分別用帶狀線245，252作為輸入端和輸出端的固定傳輸線411，413組成，移相器84實現(xiàn)從功分器74的輸出端帶狀線245和帶狀線252的電氣連接以便傳輸互連。
上述4個移相器81，82，83，84采用圖5中所揭示的結(jié)構(gòu)每個固定傳輸線411，413一端設(shè)有縱長的槽孔，其槽孔處的橫截面呈有且僅有一條邊被去除的矩形框狀，形同小“u”型，其剩余部分的橫截面則可呈圓形或方形等。所述可移動傳輸線412的兩臂的橫截面均呈矩形，分別置于每個固定傳輸線411，413的槽孔內(nèi)，連接于可移動傳輸線412兩臂之間的中間段的橫截面則可呈圓形、矩形等。
為了保證本實用新型中可移動傳輸線412在移動時傳輸線的阻抗特性與圖2中圓柱形傳輸線的性能等效，所述可移動傳輸線412兩臂需要定位于所述固定傳輸線411，413的矩形框即小“u”型槽內(nèi)，并且可移動傳輸線412的上邊緣不得突出于固定傳輸線411，413的小“u”型槽的上邊緣。
為了抑制移相器的無源互調(diào)產(chǎn)物，可移動傳輸線412與固定傳輸線411，413采用非接觸的電容耦合方式傳輸信號。
為了限定可移動傳輸線412與固定傳輸線411，413的相對位置，同時為了實現(xiàn)移相器的高功率容量，在可移動傳輸線的表面涂覆了一層耐高溫和耐高功率的防護(hù)層，該防護(hù)層可采用公知的聚四氟乙烯作為介質(zhì)材料。如此，可以根據(jù)可移動傳輸線412的外輪廓尺寸和防護(hù)層厚度來恰如其分地設(shè)計固定傳輸線411，413的小“u”型槽尺寸。
結(jié)合圖5、圖7和圖8，在移相器的“U”型面平行的金屬腔體108的兩內(nèi)壁面的“U”型部件非投影處設(shè)有凸起部421，相對于原來的腔體內(nèi)壁位置422，凸起的內(nèi)壁位置421有利于隔離平行的固定傳輸線411和固定傳輸線413之間的信號耦合，或者說，在同等信號隔離的情況下，固定傳輸線411和固定傳輸線413之間距離可以拉近，如此，在保證電性能的前提下可以縮小腔體108的體積。
結(jié)合圖5、圖7和圖9，可移動傳輸線412所對應(yīng)的金屬腔體108的上下內(nèi)壁表面位置423相對于固定傳輸線411，413所對應(yīng)的金屬腔體108的上下內(nèi)壁表面位置422凸起，如此，可以補(bǔ)償由于可移動傳輸線412橫截面變小帶來的特性阻抗的變大，以及補(bǔ)償由于固定傳輸線411，413與可移動傳輸線412之間過渡產(chǎn)生的阻抗特性突變。
結(jié)合圖5、圖7、圖12和圖13，所述固定傳輸線411’和可移動傳輸線412’可被壓扁為長方形結(jié)構(gòu)，此時，只要可移動傳輸線412的右側(cè)面或上側(cè)面不超出固定傳輸線411’矩形框狀的右邊緣或上邊緣，同樣可以設(shè)計出滿足電性能要求的移相器，如此，金屬腔體108的厚度H可以進(jìn)一步縮小。
參閱圖7，所述的6個外接端口60、61、62、63、64、65均設(shè)置在金屬腔體108的外殼上，分別為功率合成端60、第一分配端61、第二分配端62、第三分配端63、第四分配端64和第五分配端65。
前置功分器71的合成端帶狀線221通過外部同軸線電氣連接至功率合成端60，第一分配端61、第二分配端62、第三分配端63、第四分配端64和第五分配端65分別通過外部同軸線與帶狀線251、242、222、246、252電氣連接。
所述絕緣件111呈長方形結(jié)構(gòu)，也可呈其它幾何結(jié)構(gòu)。絕緣件111的左右兩邊設(shè)計有多個帶卡口的突出夾具112，夾具112分別卡住各移相器81，82，83，84的各可移動傳輸線412(參見圖5)。
所述介質(zhì)桿110由金屬腔體108側(cè)邊上預(yù)設(shè)的一個操作孔109穿入并連接至絕緣件111，介質(zhì)桿110與絕緣件111最好一體化以便進(jìn)行可靠的操作。如圖7所示，當(dāng)介質(zhì)桿110左右移動時，帶動絕緣件111移動，于是便帶動各移相器81，82，83，84的可移動傳輸線412(參見圖5，下同)同步移動。假設(shè)介質(zhì)桿110從左往右移動，帶動移相器81的可移動傳輸線412增加一個長度，相應(yīng)地會產(chǎn)生一個差分相位-Δ。類似地，也帶動移相器83的可移動傳輸線增加一個同樣的長度，相應(yīng)地也產(chǎn)生一個同樣的差分相位-Δ。同時，帶動移相器82和84的可移動傳輸線分別縮短一個同樣的長度，相應(yīng)地移相器82和84的可移動傳輸線也分別產(chǎn)生一個相反的差分相位+Δ。
于是，功率合成端60至第一分配端61的傳輸信號經(jīng)過移相器81和83，產(chǎn)生-2Δ的差分相位。
功率合成端60至第二分配端62的傳輸信號經(jīng)過移相器81，產(chǎn)生-Δ的差分相位。
功率合成端60至第三分配端63的傳輸信號未經(jīng)過移相器，產(chǎn)生的差分相位為0。
功率合成端60至第四分配端64的傳輸信號經(jīng)過移相器82，產(chǎn)生+Δ的差分相位。
功率合成端60至第五分配端65的傳輸信號經(jīng)過移相器82和84，產(chǎn)生+2Δ的差分相位。
如此，5個功率分配端61、62、63、64、65的差分相位依次為-2Δ、-Δ、0、+Δ、+2Δ，當(dāng)5個功率分配端分別連接至5個或10(其中每相鄰2個單元作為一個子陣并聯(lián)接入)天線輻射單元組成的基站天線時，移動介質(zhì)桿110，天線方向圖波束指向即產(chǎn)生連續(xù)掃描(或波束下傾)。
圖7中4個簡單的功分器組成的功分器組71、72、73、74還可按照需求設(shè)計具體的功率分配比，使得在5個分配端61、62、63、64、65獲得功率電平呈等幅或不等幅的輸出信號。
第二實施例請參閱圖10，第二實施例相對第一實施例的改進(jìn)之處在于主功分器72的合成端帶狀線221直接與功率合成端601通過同軸電線實現(xiàn)電氣連接，前置功分器被棄置，相應(yīng)地，功率分配端口僅剩4個，分別為61，62，64，65。如此，根據(jù)上述第一實施例的描述，類似地可得到功率合成端601至4個功率分配端61、62、64、65的差分相位依次為-2Δ、-Δ、+Δ、+2Δ，結(jié)合金屬腔體108之外預(yù)設(shè)的另一前置功分器71(未圖示，可參閱圖7)的功率分配端的0差分相位輸出，同樣可得到5個差分相位依次為-2Δ、-Δ、0、+Δ、+2Δ的移相輸出。如此，第一實施例中金屬腔體108內(nèi)部原來的前置功分器71(參見圖7)，由于是不對稱和不等功分結(jié)構(gòu)，它既受限于體積又受限于必需的帶狀線設(shè)計方案，而在第二實施例中可將原有的前置功分器71(參見圖7)轉(zhuǎn)移為預(yù)設(shè)在金屬腔體108之外后，則可以采用不受限制的多種方案予以靈活設(shè)計。
本施例可應(yīng)用于5個或10(其中每相鄰2個單元作為一個子陣并聯(lián)接入)天線輻射單元組成的基站天線。
請再參閱圖11，其為本實用新型的第三實施例，本實施例為第二實施例和第一實施例的改型，它產(chǎn)生4個差分相位輸出。其與第二實施例的不同在于圖11的第三實施例中，移相器82被去除，主功分器72的右側(cè)輸出端的帶狀線225直接與從功分器74的合成端帶狀線244互連。于是，由于圖11中3個移相器81、83、84的作用，從功率合成端60至4個功率分配端66、67、68、69的差分相位輸出將依次為-2Δ、-Δ、0、+Δ。顯然，4路相位輸出依然滿足等差分的關(guān)系。
第三實施例所述的差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于4個或8(其中每相鄰2個單元作為一個子陣并聯(lián)接入)天線輻射單元組成的基站天線。
以此類推，本實用新型還可依據(jù)同等原理進(jìn)行擴(kuò)展。
上述實施例構(gòu)成的差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了功分器和移相器結(jié)構(gòu)的一體化，并形成多路連續(xù)可變的差分相位輸出，具有無源互調(diào)低、功率容量高的特點(diǎn)，同時結(jié)構(gòu)簡單可靠、尺寸體積小、制造簡單、成本低廉，可直接應(yīng)用于各個工作頻段上的連續(xù)可調(diào)的波束電下傾基站天線，在蜂窩移動通信系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用價值。
權(quán)利要求1.一種差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，包括金屬腔體(108)以及位于金屬腔體(108)內(nèi)的一分為二的功分器組(71，72，73，74)和若干移相器(81，82，83，84)，功分器組(71，72，73，74)包括有一主功分器(72)和若干從功分器(73，74)，所述主功分器(72)的每個輸出端均電性連接一個移相器(81，82)的輸入端，部分移相器(81，82)的輸出端與一從功分器(73，74)的合成端電性連接，每一從功分器(73，74)的一個輸出端均與一移相器(83，84)的輸入端電性連接，另一個輸出端和所述主功分器(72)的合成端均被電氣連接至金屬腔體(108)外，其特征在于所述各移相器(81，82，83，84)根據(jù)移相的正反方向不同被分別布設(shè)在金屬腔體(108)內(nèi)兩側(cè)，兩側(cè)移相器(81，82，83，84)之間設(shè)有與各移相器(81，82，83，84)連接的絕緣件(111)，絕緣件(111)上連設(shè)有介質(zhì)桿(110)，所述金屬腔體(108)設(shè)有供操作該介質(zhì)桿(110)的操作孔(109)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述功分器組(71，72，73，74)還包括一前置功分器(71)，其一個輸出端與所述主功分器(72)的合成端電氣連接，其另外一個輸出端以及合成端則被電氣連接至金屬腔體(108)外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述絕緣體(111)的兩側(cè)設(shè)有若干帶卡口的突出夾具(112)，所述夾具(112)分別卡住所述各移相器(81，82，83，84)以實現(xiàn)絕緣體(111)與各移相器(81，82，83，84)之間的連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述介質(zhì)桿(110)與絕緣體(111)物理連接并從絕緣體(111)的一側(cè)伸出操作孔(109)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述移相器(81，82，83，84)包括可移動傳輸線(412)和分別作為輸入和輸出端使用的一對固定傳輸線(411，413)，所述可移動傳輸線(412)整體呈“U”型，各固定傳輸線(411、413)一端設(shè)有縱長的槽孔，所述可移動傳輸線(412)的兩臂分別置于各固定傳輸線(411，413)的槽孔內(nèi)，所述可移動傳輸線(412)兩臂在置于各固定傳輸線(411，413)的槽孔內(nèi)的部分的橫截面均呈矩形，各固定傳輸線(411，413)槽孔處的橫截面呈有且僅有一條邊被去除的矩形框狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相位連續(xù)可變的移相器，其特征在于所述可移動傳輸線(412)與所述固定傳輸線(411，413)不相接觸以保持以電容耦合方式傳輸信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位連續(xù)可變的移相器，其特征在于所述可移動傳輸線(412)的表面涂覆有耐高溫和耐高功率的防護(hù)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的相位連續(xù)可變的移相器，其特征在于所述防護(hù)層為聚四氟乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的相位連續(xù)可變的移相器，其特征在于與所述移相器的“U”型面平行的金屬腔體(108)的兩內(nèi)壁面在“U”型部件非投影處設(shè)有凸起部(421)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相位連續(xù)可變的移相器，其特征在于在移相器的“U”型面所對應(yīng)的金屬腔體(108)的兩內(nèi)壁面，所述可移動傳輸線(412)所對應(yīng)的一個金屬腔體(108)的兩內(nèi)壁表面位置(423)相對所述的固定傳輸線(411，413)所對應(yīng)的金屬腔體(108)的兩內(nèi)壁表面位置(422)凸起。
專利摘要本實用新型涉及一種差分相位連續(xù)可變的波束形成網(wǎng)絡(luò)，包括金屬腔體以及位于金屬腔體內(nèi)的功分器組和若干移相器，功分器組包括主功分器和若干從功分器，其中，各移相器根據(jù)移相的正反方向不同被分布在金屬腔體內(nèi)兩側(cè)，兩側(cè)移相器之間設(shè)有與各移相器連接的絕緣件，絕緣件上連設(shè)有介質(zhì)桿，金屬腔體設(shè)有供操作該介質(zhì)桿的操作孔。包含所有功分器和移相器在內(nèi)的波束形成網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)一體化集成，在實現(xiàn)移相的同時又實現(xiàn)了特殊的功率幅度加權(quán)，且結(jié)構(gòu)簡單可靠、尺寸體積小、制造簡單、成本低廉。同時，移相器的移動部分和固定部分的金屬采用了非接觸式的電容耦合信號傳輸，從而抑制了無源互調(diào)產(chǎn)物以及高功率打火現(xiàn)象。
文檔編號H01P1/18GK2872609SQ20062005417
公開日2007年2月21日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者卜斌龍, 薛鋒章, 孫善球, 謝國慶, 范頌東 申請人:京信通信技術(shù)(廣州)有限公司