專(zhuān)利名稱(chēng):介質(zhì)移相器及采用該介質(zhì)移相器的天線(xiàn)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
介質(zhì)移相器及采用該介質(zhì)移相器的天線(xiàn)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種天線(xiàn)控制系統(tǒng),尤其涉及其所采用的一種介質(zhì)移相器。
背景技術(shù):
電調(diào)天線(xiàn)技術(shù)是移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一個(gè)普遍要求,該技術(shù)用于適時(shí)地改變天線(xiàn)陣列的各個(gè)發(fā)射元件的相位以便調(diào)整某一天線(xiàn)的垂直波束指向,從而控制通信信號(hào)的作用范圍。這種技術(shù)主要由可用于調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的相位的移相器實(shí)現(xiàn)。移相器在外部控制源的控制下,通過(guò)移動(dòng)其自身的一個(gè)部件,便可將一路輸入的信號(hào)改變相位并分配到多個(gè)分支輸出端口,從而改變傳輸給發(fā)射元件的信號(hào)的相位,實(shí)現(xiàn)波束下傾調(diào)節(jié)。移動(dòng)通信技術(shù)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(shè)計(jì)人員已經(jīng)進(jìn)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(jié)構(gòu)。早期公開(kāi)的介質(zhì)移相器技術(shù)為1961年公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利US3005168,其圓餅介質(zhì)塊由兩個(gè)介電常數(shù)不同的半圓餅組成,饋電網(wǎng)絡(luò)與圓餅介質(zhì)塊置于兩個(gè)接地金屬板之間,饋電網(wǎng)絡(luò)以圓餅介質(zhì)塊圓心做成圓弧形,構(gòu)成帶狀傳輸線(xiàn)。圓餅介質(zhì)塊沿其圓心做軸向運(yùn)動(dòng),饋電網(wǎng)絡(luò)的介電常數(shù)也隨之線(xiàn)性改變,導(dǎo)致輸入端到輸出端的信號(hào)延遲發(fā)生變化,達(dá)到移相的目的。其缺點(diǎn)是為了達(dá)到電路匹配的目的,對(duì)應(yīng)不同介電常數(shù)的帶狀線(xiàn)的兩個(gè)接地板之間的距離必須不同,介質(zhì)在運(yùn)動(dòng)時(shí),其接地金屬板亦要一同運(yùn)動(dòng),這使該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的可行性大大折扣。該公開(kāi)的技術(shù)采用介質(zhì)移動(dòng)的方向與信號(hào)傳播的方向一致,而US5949303、CN1547788A、US20020030560 均為其技術(shù)的延伸或變體。請(qǐng)參閱US5949303號(hào)專(zhuān)利公告,其技術(shù)方案簡(jiǎn)化成圖I所示,通過(guò)在呈曲折形環(huán)路設(shè)計(jì)的饋電網(wǎng)絡(luò)I上滑動(dòng)介質(zhì)板2的方式實(shí)現(xiàn)了移相功能,不同輸出端口之間的相位差是通過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)I的傳輸線(xiàn)介質(zhì)覆蓋長(zhǎng)度不同而實(shí)現(xiàn)的。這種方案所隱藏的不足在于曲折形環(huán)路使介質(zhì)板2邊緣與饋電網(wǎng)絡(luò)I的傳輸線(xiàn)交界兩次以上,不利于減小反射信號(hào),不利于設(shè)計(jì)具有寬頻帶響應(yīng)的部件,同時(shí)還增加了移相器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。CN1547788A公告所實(shí)現(xiàn)的移相方案中,通過(guò)一整塊細(xì)長(zhǎng)介質(zhì)板的移動(dòng)而達(dá)到移相的目的,其核心思想和US5949303相似,采用過(guò)多的曲折形環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)端口的相移,除了難以設(shè)計(jì)具有寬頻帶響應(yīng)的部件如工作頻率為1710-2690MHZ的超寬頻移相器外,過(guò)多的曲折形環(huán)路增加了移相器的插入損耗,并且過(guò)于細(xì)長(zhǎng)的介質(zhì)板由于機(jī)械強(qiáng)度的原因很難保證長(zhǎng)期維持原狀,眾所周知,變形的介質(zhì)板在移動(dòng)時(shí)會(huì)受力不均勻,有可能導(dǎo)致移相器在移動(dòng)過(guò)程中卡死或影響移相精度。US20020030560中避免了上述缺點(diǎn),但其采用兩塊不同介電常數(shù)介質(zhì)塊通過(guò)燒結(jié)的方式做成圓餅形介質(zhì)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(yīng)用;并且,采用圓餅形介質(zhì)塊,為了移相的需要,必須采用旋轉(zhuǎn)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。眾所周知,旋轉(zhuǎn)式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比直拉式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要復(fù)雜的多,進(jìn)一步限制了其應(yīng)用的廣泛性。
實(shí)用新型內(nèi)容[0007]因此,本實(shí)用新型的首要目的在于克服上述不足,提供一種介質(zhì)移相器,以更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)移相器更可靠的物理和電氣性能。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種介質(zhì)移相器的天線(xiàn)控制系統(tǒng),以為所述介質(zhì)移相器的應(yīng)用提供必要環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型的介質(zhì)移相器,其包括一對(duì)平行接地板、可滑動(dòng)地置于該對(duì)接地板之間的介質(zhì)裝置、該介質(zhì)裝置具有沿其滑動(dòng)方向貫通的貫通空間,以及與該對(duì)接地板維持固定的相對(duì)位置關(guān)系的饋電網(wǎng)絡(luò);所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有相互平行的兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂和與對(duì)該些傳輸臂進(jìn)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(shè)置;所述介質(zhì)裝置包括對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂分別設(shè)置的彼此具有不同介電常數(shù)的多個(gè)部分。本實(shí)用新型優(yōu)選如下方式實(shí)現(xiàn)所述介質(zhì)裝置·[0012]其一、所述介質(zhì)裝置的至少兩個(gè)所述的部分分別由不同材料燒結(jié)而成以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。其二、所述介質(zhì)裝置為一體成型件,其各部分具有互不相同的結(jié)構(gòu)以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。具體而言,所述介質(zhì)裝置的至少一個(gè)部分靠近所述兩個(gè)接地板處各設(shè)一殘缺部,該些殘缺部占據(jù)該部分與該兩個(gè)接地板相平行的整個(gè)面。當(dāng)介質(zhì)裝置的部分的數(shù)量超過(guò)兩個(gè)時(shí),所述介質(zhì)裝置有兩個(gè)以上的部分設(shè)有所述殘缺部,每個(gè)部分的殘缺部的體積均不相同。其三、同理,所述介質(zhì)裝置為一體成型件,其各部分具有互不相同的結(jié)構(gòu)以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。具體而言,所述介質(zhì)裝置的至少一個(gè)部分設(shè)有若干沿兩個(gè)接地板的相對(duì)方向貫通的通孔。當(dāng)介質(zhì)裝置的部分的數(shù)量超過(guò)兩個(gè)時(shí),所述介質(zhì)裝置有兩個(gè)以上的部分設(shè)有所述通孔,該些部分的通孔的個(gè)數(shù)均不相同。本實(shí)用新型優(yōu)選如下方式實(shí)現(xiàn)所述介質(zhì)裝置與傳輸臂之間對(duì)應(yīng)關(guān)系其一、所述介質(zhì)裝置的各個(gè)部分在其滑動(dòng)方向截面上對(duì)應(yīng)包圍所述各傳輸臂。其二、所述介質(zhì)裝置在空間上分離為兩個(gè)整體,每個(gè)整體均包括與所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多個(gè)局部,兩個(gè)整體間彼此相對(duì)的每一對(duì)局部之間置有一所述的傳輸臂。較佳的,所述兩個(gè)接地板均為均勻材質(zhì),且兩個(gè)接地板之間的距離處處相等。本實(shí)用新型揭示的饋電部件與傳輸臂間連接關(guān)系的一種優(yōu)選方式中,所述傳輸臂具有偶數(shù)個(gè),所述饋電部件包括外接臂和對(duì)所述各傳輸臂進(jìn)行等分并聯(lián)饋電的傳輸結(jié)構(gòu),外接臂一端與該傳輸結(jié)構(gòu)的幾何中心點(diǎn)相連接,以保證從外接臂經(jīng)傳輸結(jié)構(gòu)到各個(gè)傳輸臂輸出端所形成的各個(gè)信號(hào)傳輸路徑均具有相同的長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳輸臂的平衡饋電。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的介質(zhì)移相器,所述傳輸結(jié)構(gòu)包含一平直的傳輸線(xiàn),所述傳輸臂有兩個(gè),該平直的傳輸線(xiàn)兩端分別與兩個(gè)傳輸臂的相同端相連接,所述外接臂與該傳輸線(xiàn)的幾何中心點(diǎn)相連接。本實(shí)用新型揭示的饋電部件與傳輸臂間連接關(guān)系的另一優(yōu)選方式中,所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂于傳輸臂本身的幾何中心點(diǎn)連接所述的饋電部件,以使自該饋電部件進(jìn)入到同一傳輸臂兩輸出端之間形成的每對(duì)信號(hào)傳輸路徑之間具有相同的長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)對(duì)該傳輸臂兩側(cè)的平衡饋電,所述介質(zhì)裝置形成有供該饋電部件進(jìn)入所述貫通空間與各傳輸臂實(shí)現(xiàn)連接的置入空間。較佳的,所述介質(zhì)裝置的各個(gè)部分依其相鄰關(guān)系具有漸減的介電常數(shù)。所述介質(zhì)裝置的相鄰兩個(gè)部分的介電常數(shù)之比為I :2。進(jìn)一步的,所述介質(zhì)裝置用于形成貫通空間的壁面形成有潤(rùn)滑層。所述傳輸臂的壁面形成有潤(rùn)滑層。本實(shí)用新型的天線(xiàn)控制系統(tǒng)其包括如權(quán)利要求前述的介質(zhì)移相器,每個(gè)介質(zhì)移相器的每個(gè)傳輸臂的輸出端均獨(dú)立與一個(gè)信號(hào)輻射元件相連接,該天線(xiàn)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述介質(zhì)裝置沿其滑動(dòng)方向滑動(dòng)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置。較佳的所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置受控于一個(gè)與之遠(yuǎn)程連接的控制器。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)I、對(duì)多個(gè)傳輸臂進(jìn)行平衡饋電的方式,避免了一條信號(hào)傳輸路徑中出現(xiàn)傳輸臂與介質(zhì)裝置的多處交界,有利于減小反射信號(hào),有利于設(shè)計(jì)具有寬帶響應(yīng)的部件?!?、通過(guò)在同一介質(zhì)材料上設(shè)置通孔或殘缺部的方式改變?cè)摬糠纸橘|(zhì)材料的介電常數(shù),使得介質(zhì)裝置一旦移動(dòng),其不同介電常數(shù)的兩部分對(duì)信號(hào)的影響不同,具體是通過(guò)影響信號(hào)的傳播速率來(lái)使不同介電常數(shù)的傳輸臂的信號(hào)呈現(xiàn)出不同的相位,由此實(shí)現(xiàn)移相的目的,此外,設(shè)置通孔和殘缺部的方式還避免了燒結(jié)方式所帶來(lái)的高成本的問(wèn)題。3、整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有良好對(duì)稱(chēng)性,接地板之間的距離處處相等、介質(zhì)裝置的幾何形狀的加工簡(jiǎn)易,饋電網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)地推移介質(zhì)裝置,且使介質(zhì)裝置的滑動(dòng)方向與信號(hào)在傳輸臂中的傳輸方向一致,便于其機(jī)械或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。5、由于傳輸臂貫通介質(zhì)裝置設(shè)置,介質(zhì)裝置的長(zhǎng)度小于與傳輸臂的長(zhǎng)度,介質(zhì)裝置易于加工形成機(jī)械強(qiáng)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(shí)用新型以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提供了配置多種不脫離本實(shí)用新型的創(chuàng)造性精神的變體的可能,例如,通過(guò)增加多個(gè)相平行的傳輸臂或改變饋電部件的饋電點(diǎn)等,可以使移相器具有一對(duì)多的平衡移相饋電分配網(wǎng)絡(luò),適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合。
圖I是US5949303專(zhuān)利公告所揭示的移相器的核心技術(shù)的簡(jiǎn)化示意圖;圖2是US20020030560號(hào)專(zhuān)利公告所揭示的移相器的核心技術(shù)的簡(jiǎn)化示意圖;圖3是本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第一實(shí)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(gè)變體,取之與圖4相同的截面,用于揭示介質(zhì)移相器的第二實(shí)施例的一個(gè)截面,該截面揭示介質(zhì)裝置形成有殘缺部;圖6是本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第三實(shí)施例的原理示意圖,其設(shè)有多個(gè)通孔;圖7是本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第四實(shí)施例的原理示意圖,其饋電網(wǎng)絡(luò)中,饋電部件與兩個(gè)傳輸臂的幾何中心點(diǎn)相連接;圖8是圖7中A-A方向的截面示意圖,其揭示介質(zhì)裝置形成有殘缺部;圖9是本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第五實(shí)施例的原理示意圖,其饋電網(wǎng)絡(luò)中,饋電部件與三個(gè)傳輸臂的幾何中心點(diǎn)相連接,對(duì)應(yīng)地,介質(zhì)裝置的兩個(gè)部分設(shè)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(zhì)裝置形成有多個(gè)殘缺部;圖11是本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第六實(shí)施例的原理示意圖,其揭示介質(zhì)裝置的兩個(gè)部分設(shè)置有疏密不等的通孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明 請(qǐng)參閱圖3和圖4,本實(shí)用新型的介質(zhì)移相器的第一實(shí)施例揭示了該介質(zhì)移相器由一對(duì)接地板81,82、一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)4、以及一個(gè)介質(zhì)裝置3組成。該對(duì)接地板81,82為質(zhì)地均勻的金屬材質(zhì),其呈平板狀,具有平滑的兩個(gè)表面,兩塊接地板81,82彼此相對(duì)且相平行設(shè)置,使得兩個(gè)接地板81,82彼此相對(duì)向的兩個(gè)面之間的距離處處相等。當(dāng)然,工業(yè)應(yīng)用中并不存在理想的模型,因此,兩個(gè)面之間因合理的物理誤差而呈現(xiàn)的細(xì)微距離差異應(yīng)被忽略、視為等距而符合本實(shí)用新型的核心思想。饋電網(wǎng)絡(luò)4被設(shè)計(jì)成一個(gè)具有平衡饋電特性的接近扁平狀的線(xiàn)狀傳輸件,其設(shè)置于兩個(gè)接地板81,82之間,基本與兩個(gè)接地板81,82的對(duì)稱(chēng)軸所形成的面相重合,以與兩個(gè)接地板81,82相平行。饋電網(wǎng)絡(luò)4與兩個(gè)接地板81,82之間的相對(duì)位置關(guān)系通過(guò)公知的多種方式加以固定,以便始終保持這種相對(duì)位置關(guān)系固定不變。饋電網(wǎng)絡(luò)4與平行于饋電網(wǎng)絡(luò)4的兩接地板81,82共同組成帶狀傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu),其射頻信號(hào)按照TEM模傳播。饋電網(wǎng)絡(luò)4的導(dǎo)體既可以在導(dǎo)體板材(如一定厚度的黃銅板)通過(guò)沖壓或線(xiàn)切割而成,也可以印刷在PCB上。饋電網(wǎng)絡(luò)4具體包括一個(gè)呈T型的饋電部件40和兩個(gè)等長(zhǎng)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(jié)構(gòu)構(gòu)成,該傳輸結(jié)構(gòu)僅包含一個(gè)平直的傳輸線(xiàn)422,該平直的傳輸線(xiàn)422兩端分別與兩個(gè)傳輸臂411,412的同一端相連接,而外接臂421則于傳輸線(xiàn)422的幾何中心點(diǎn)與傳輸線(xiàn)422相連接。由此可見(jiàn),從外接臂421的饋入端480饋入的信號(hào),其被傳輸線(xiàn)422等功率分配成兩路輸出,因該傳輸線(xiàn)422將兩個(gè)傳輸臂411,412實(shí)現(xiàn)并聯(lián),兩路輸出的信號(hào)便分別經(jīng)該兩個(gè)傳輸臂411,412后在兩個(gè)傳輸臂411,412的輸出端481,482輸出。饋電網(wǎng)絡(luò)4的這種設(shè)計(jì)使得其具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),因此,信號(hào)進(jìn)入饋電網(wǎng)絡(luò)4被分路直至輸出,各路輸出的信號(hào)均經(jīng)過(guò)了相似長(zhǎng)度的信號(hào)傳輸路徑,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)傳輸臂411,412的平衡饋電。所述的介質(zhì)裝置3,置于兩個(gè)接地板81,82之間,被設(shè)計(jì)成可沿傳輸臂411,412的縱長(zhǎng)方向也即傳輸臂411,412的信號(hào)傳輸路徑往返滑動(dòng)。因接地板81,82與各傳輸臂411,412均為固定件,因此,介質(zhì)裝置3是唯一的可滑動(dòng)件。介質(zhì)裝置3在圖4中被示意成上、下相互分離的兩個(gè)整體301,302,由此在該兩個(gè)整體301,302之間形成一個(gè)四面貫通的貫通空間30,每個(gè)整體301,302對(duì)應(yīng)兩個(gè)傳輸臂411,412分成兩個(gè)局部,兩個(gè)整體301,302的各一個(gè)局部相對(duì)應(yīng)地將一個(gè)相應(yīng)的傳輸臂411,412夾設(shè)其中。一種未圖示的變體中,所述介質(zhì)裝置3被結(jié)合成一個(gè)整體,所述貫通空間30的個(gè)數(shù)與傳輸臂411,412的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)設(shè)置,一個(gè)貫通空間30用于容置一個(gè)傳輸臂411或412,這種情況下,介質(zhì)裝置3的貫通空間30在其滑動(dòng)方向的截面上的周?chē)谋诿姹阈纬闪藢?duì)貫通空間30內(nèi)的傳輸臂411和412的包圍,以此實(shí)現(xiàn)介質(zhì)裝置3沿傳輸臂411,412的縱長(zhǎng)方向也即傳輸臂411,412的信號(hào)傳輸方向的可滑動(dòng)設(shè)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(shí)用新型的實(shí)施。為了使介質(zhì)裝置3相對(duì)于各傳輸臂411,412的移動(dòng)更加平滑,可以在形成貫通空間30的介質(zhì)裝置3壁面上或者在傳輸臂411,412的壁面上設(shè)置潤(rùn)滑層(未圖示)。根據(jù)射頻原理,設(shè)有長(zhǎng)度為L(zhǎng)的傳輸線(xiàn),其在空氣介質(zhì)填充時(shí),電長(zhǎng)度為Q1 =
2 JiL/λ,而在有介電常數(shù)為ε ^的介質(zhì)填充時(shí),電長(zhǎng)度力0,兩者的差值為
Μ = 02-θ^2π(^-1)1/λ,其中λ為信號(hào)的工作波長(zhǎng)。介質(zhì)裝置3在饋電網(wǎng)絡(luò)4上滑
動(dòng),其L值發(fā)生變化,進(jìn)而Λ Θ隨之線(xiàn)形變化,達(dá)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(duì)越大。 為了使饋電網(wǎng)絡(luò)4上的外接臂421的信號(hào)饋入端480到各傳輸臂411,412的輸出端481,482的射頻信號(hào)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(zhì)的介電常數(shù)或等效介電常數(shù)也需要不同。設(shè)本實(shí)施例的介質(zhì)移相器中,當(dāng)介質(zhì)裝置3移動(dòng)長(zhǎng)度L時(shí),為了在一個(gè)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(fù)號(hào)代表射頻信號(hào)相位的延遲),對(duì)應(yīng)第一個(gè)輸出端481所屬傳輸臂411處的介質(zhì)的介電常數(shù)為ε ,對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的關(guān)系為
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2ο本實(shí)施例中,對(duì)介質(zhì)裝置3的結(jié)構(gòu)不做任何改變,但是,如圖4所示,介質(zhì)裝置3對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)傳輸臂411,412被分成左右相等的兩個(gè)部分31,32,且這兩個(gè)部分31,32在本實(shí)施例中是左右對(duì)稱(chēng)的,并且最好使得整個(gè)介質(zhì)移相器也關(guān)于介質(zhì)裝置3的兩部分31,32的對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)。介質(zhì)裝置3的兩個(gè)部分31,32分別采用具有不同介電常數(shù)的材質(zhì)制作而成,每一個(gè)部分31和32均為完整填充件,兩個(gè)部分31,32的介電常數(shù)滿(mǎn)足上述的關(guān)系,信號(hào)的傳輸在具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)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(zhì)裝置3做直線(xiàn)滑動(dòng)時(shí),相當(dāng)于覆蓋于兩個(gè)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(gè)傳輸臂411,412輸出的兩路信號(hào)的相位變化之比為I :2,達(dá)到兩路輸出信號(hào)相位差分的目的。介質(zhì)裝置3的兩個(gè)具有不同介電常數(shù)的材質(zhì)的制作工藝可以采取燒結(jié)的方式實(shí)現(xiàn),但目前燒結(jié)工藝導(dǎo)致加工成本較高,且當(dāng)需要燒結(jié)的部分如后述所揭示具有三個(gè)以上部分31、32、33 (參閱圖8)時(shí),雖然也可以燒結(jié)的方式實(shí)現(xiàn)該三個(gè)部分分別具有不同的介電常數(shù),但燒結(jié)將變得更加困難。因此,本實(shí)用新型后續(xù)的實(shí)施例將進(jìn)一步揭示其它可能的實(shí)現(xiàn)方式。本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第二實(shí)施例針對(duì)第一實(shí)施例采用燒結(jié)工藝實(shí)現(xiàn)介質(zhì)裝置3具有不同介電常數(shù)而導(dǎo)致成本較高的問(wèn)題而做出改進(jìn),改進(jìn)之處在于其介質(zhì)裝置3本身,不影響接地板81,82、饋電網(wǎng)絡(luò)4等部件,具體請(qǐng)參閱圖5。請(qǐng)參閱圖5,介質(zhì)裝置3為一體成型件,其兩個(gè)部分31,32具有完全相同的材質(zhì),因此,材質(zhì)本身使得介質(zhì)裝置3的兩個(gè)部分31,32具有相同的介電常數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)
滿(mǎn)足前述公式=gri =(5 +V,對(duì)其中的一個(gè)部分32的結(jié)構(gòu)在空間上做出改變。具體
的改變方式在于介質(zhì)裝置3的該需改變的部分32的靠近兩個(gè)接地板81,82的兩個(gè)面處,占據(jù)該兩個(gè)面整體設(shè)有呈矩形板狀的殘缺部321,321’,使得介質(zhì)裝置3在 該部分32改變了介質(zhì)屬性,由單一的介質(zhì)改變?yōu)榻橘|(zhì)加空氣,介質(zhì)與空氣的結(jié)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(guò)合理調(diào)節(jié)該殘缺部321,321’在兩個(gè)接地板81,82相對(duì)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(mǎn)足一定的關(guān)系(通過(guò)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(mǎn)足上述的公式
Be =Srl= (^ + 1)2,使得兩個(gè)傳輸臂411,412的輸出端481,482的相位變化之比為I :2。本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第三實(shí)施例是基于與第二實(shí)施例相同的原理,避免采用燒結(jié)工藝,對(duì)介質(zhì)裝置3的其中一個(gè)部分32的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做出改進(jìn),具體請(qǐng)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(gè)部分31、32中,其中一個(gè)部分31沿其對(duì)應(yīng)的傳輸臂412的方向設(shè)置有一排通孔323,介質(zhì)裝置3的該排通孔323沿兩個(gè)接地板81,82的相對(duì)方向貫通介質(zhì)裝置3的相應(yīng)的該部分31設(shè)置,剛好使得該排通孔323在該相對(duì)方向上對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的貫通空間30內(nèi)的傳輸臂411設(shè)置。因貫通空間30的存在,盡管圖中未示出,介質(zhì)裝置3的該排通孔323將呈現(xiàn)出被從徑向截?cái)嗲蚁嗷?duì)應(yīng)的形狀。由此可見(jiàn),第二與第三實(shí)施例均從結(jié)構(gòu)入手對(duì)介質(zhì)裝置3做出了改進(jìn),使得介質(zhì)裝置3的兩個(gè)部分31、32呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)以滿(mǎn)足差分移相的需要,而避免了燒結(jié)工藝所帶來(lái)的加工難度高、成本高等不足。但是,以上實(shí)施例所揭示的饋電網(wǎng)絡(luò)4的結(jié)構(gòu)均較為簡(jiǎn)單,均是基于一分二的差分原理,對(duì)于一分多路的移相器,則需要對(duì)上述實(shí)施例做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。請(qǐng)參閱圖7和圖8所共同揭示的介質(zhì)移相器的第四實(shí)施例。在第四實(shí)施例中,其接地板81,82、介質(zhì)裝置3仍然沿用與第二實(shí)施例完全相同的結(jié)構(gòu)和相對(duì)位置關(guān)系,同理,其饋電網(wǎng)絡(luò)4中的兩個(gè)傳輸臂411,412與接地板81,82、介質(zhì)裝置3之間的結(jié)構(gòu)和相對(duì)位置關(guān)系也與第二實(shí)施例完全相同,介質(zhì)裝置3設(shè)置殘缺部321、321’以通過(guò)結(jié)合空氣改變介質(zhì)裝置3的相應(yīng)部分32的介電常數(shù)。所不同的是,其饋電網(wǎng)絡(luò)4的饋電部件40僅僅包括單一一條傳輸線(xiàn)421,該傳輸線(xiàn)421即構(gòu)成饋電部件40的外接臂421,對(duì)于貫通空間30被設(shè)計(jì)為四面貫通的介質(zhì)裝置3而言,便自然形成了供饋電部件40進(jìn)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(gè)傳輸臂411,412的平行方向的位置置入,并分別與兩個(gè)傳輸臂411,412的幾何中心點(diǎn)相連接,將傳輸臂411分成兩個(gè)支路411a與411b,將傳輸臂412也分成兩個(gè)支路412a,412b。信號(hào)自饋電部件40進(jìn)入后,分別進(jìn)入兩個(gè)傳輸臂411,412,在每一個(gè)傳輸臂411,412中,信號(hào)被分路向該傳輸臂411,412的兩個(gè)輸出端481,482傳輸。對(duì)于每一個(gè)傳輸臂411或412而言,其兩個(gè)輸出端481,482或483、484輸出的信號(hào)均經(jīng)過(guò)了相同長(zhǎng)度的傳輸線(xiàn),因此,饋電網(wǎng)絡(luò)4針對(duì)其每一個(gè)傳輸臂411或412的兩側(cè)實(shí)現(xiàn)了平衡饋電。[0065]第四實(shí)施例中,介質(zhì)裝置3沿傳輸臂411、412縱長(zhǎng)方向滑動(dòng)時(shí),傳輸臂411、412一側(cè)的空氣增加而另一側(cè)的空氣減少,兩個(gè)傳輸臂411、412之間又覆蓋有不同介電常數(shù)的介質(zhì),因此,兩個(gè)傳輸臂411、412所形成的四個(gè)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(guān)系??梢?jiàn),介質(zhì)裝置3的兩個(gè)部分31、32的介電常數(shù)依該兩個(gè)部分31、32的相鄰關(guān)系是漸減的。進(jìn)一步請(qǐng)參閱圖9和圖10所共同的介質(zhì)移相器的第五實(shí)施例。第五實(shí)施例在第四實(shí)施例的基礎(chǔ)上,將傳輸臂的個(gè)數(shù)擴(kuò)展為三個(gè)411、412、413,相應(yīng)的,介質(zhì)裝置3被劃分為三部分31、32、33,介質(zhì)裝置3的三個(gè)部分31、32、33仍然與三個(gè)傳輸臂411、412、413相對(duì)應(yīng)設(shè)置。各個(gè)傳輸臂411、412、413均被一分為二,分別是傳輸臂411被分成兩個(gè)支路411a、411b ;傳輸臂412被分成兩個(gè)支路412a、412b ;傳輸臂413被分成兩個(gè)支路413a、413b。介質(zhì)裝置3的第一部分31不設(shè)置殘缺部,第二部分32和第三部分33則均設(shè)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(gè)部分31、32、33的厚度d、d’、d”呈階梯狀漸降的形狀,使得三個(gè)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(guān)系。介質(zhì)裝置3的三個(gè)部分31、32、33的厚度的設(shè)置遵照如下方式處理設(shè)三個(gè)部分31、32、33的介電常依次分別為·εΓ3> εΓ2> ,介質(zhì)裝置3的第一部分31保持原始材質(zhì)所具有的介電常數(shù),覆蓋第一傳輸臂411 ;通過(guò)合理切割介質(zhì)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(jìn)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(zhì)裝置3的
三個(gè)部分31、32、33的介電常數(shù)依該三個(gè)部分31、32、33的相鄰關(guān)系是漸減的??梢?jiàn),與前一實(shí)施例同理,通過(guò)以上的設(shè)置,使得三個(gè)傳輸臂411、412、413的六個(gè)輸出端口 485、483、481、486、484、482所輸出的信號(hào)的相位變化關(guān)系依次為3Λ θ ,2Δ Θ,Λ θ,-Λ θ,-2Λ θ,-3Λ Θ。當(dāng)各傳輸臂411、412、413 —側(cè)的介質(zhì)線(xiàn)性減少時(shí),另一側(cè)的介質(zhì)線(xiàn)性增加。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖11所揭示的本實(shí)用新型介質(zhì)移相器的第六實(shí)施例。第六實(shí)施例中,與第五實(shí)施例同樣具有被饋電部件40 —分為二的傳輸臂411,412,413、介質(zhì)裝置3同理對(duì)應(yīng)設(shè)置三個(gè)部分31、32、33。介質(zhì)裝置3的第三部分33不做任何設(shè)置以保持介質(zhì)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(shè)通孔323的方式替換前一實(shí)施例中設(shè)置殘缺部的方式,使通孔323中充滿(mǎn)空氣以改變介質(zhì)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(shè)與第二部分32個(gè)數(shù)不等、大小不等的通孔313的方式替換前一實(shí)施例中設(shè)置殘缺部的方式,使通過(guò)中充滿(mǎn)空氣以改變介質(zhì)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(shí)施例的介質(zhì)裝置3
的三個(gè)部分31、32、33的介電常數(shù)依該三個(gè)部分31、32、33的相鄰關(guān)系也是漸減的。綜合第一至第三實(shí)施例可知設(shè)η為大于等于2的自然數(shù),在饋電網(wǎng)絡(luò)4中設(shè)置2η個(gè)傳輸臂,并通過(guò)燒結(jié)、設(shè)置殘缺部、設(shè)置通孔等任意一種方式使介質(zhì)裝置3具有2n個(gè)與各傳輸臂相對(duì)應(yīng)的部分,同理可實(shí)現(xiàn)一路輸入η路輸出的相位差分變化關(guān)系,并且,相鄰的兩個(gè)傳輸臂的輸出信號(hào)之間的相位之比同理可被設(shè)置為I :2。進(jìn)一步將本實(shí)用新型的介質(zhì)移相器應(yīng)用于本實(shí)用新型的一種天線(xiàn)控制系統(tǒng)中,描述未圖示。本實(shí)用新型的天線(xiàn)控制系統(tǒng)使用前述各實(shí)施例及其可能變體所揭示的介質(zhì)移相器,該天線(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)有若干信號(hào)輻射元件,信號(hào)輻射元件的數(shù)量與傳輸臂的輸出端數(shù)量一致,每個(gè)傳輸臂的輸出端將信號(hào)輸出給一個(gè)信號(hào)輻射元件,通過(guò)調(diào)節(jié) 該些信號(hào)的相位可以改變由各信號(hào)輻射元件形成的天線(xiàn)波束的傾仰角度,以改變?cè)撎炀€(xiàn)波束的指向。改變輸出信號(hào)的相位的方式通過(guò)天線(xiàn)控制系統(tǒng)所配置的一個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或者機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。該電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或者機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置將力作用于所述介質(zhì)移相器的介質(zhì)裝置3的可滑動(dòng)方向,使介質(zhì)裝置3沿著傳輸臂的縱長(zhǎng)方向也即信號(hào)傳輸方向滑動(dòng),傳輸臂中流經(jīng)的信號(hào)即因與傳輸臂相對(duì)的介質(zhì)的介電常數(shù)的改變而發(fā)生不同程度的相位改變,達(dá)到移相從而調(diào)節(jié)波束下傾的目的。進(jìn)一步的,為了使移相的過(guò)程具有遠(yuǎn)程控制的功能,為所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置配置一控制器,控制器與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置之間以無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接,通過(guò)操縱控制器發(fā)送信號(hào)給所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置,即可使該電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生作用于所述介質(zhì)裝置3的力,從而實(shí)現(xiàn)精確而便利的遠(yuǎn)程調(diào)相控制。綜上所述,本實(shí)用新型的介質(zhì)移相器完全避免使用曲折形環(huán)路,減少傳輸臂與介質(zhì)裝置3之間的交界,有利于移相器的匹配設(shè)計(jì),實(shí)測(cè)中能實(shí)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(diǎn)。本實(shí)用新型盡管只給出以上實(shí)施例,但也給出諸多不需經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)而得出的可能的變體,雖依然無(wú)法窮舉,但本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員在通讀本說(shuō)明書(shū)后,結(jié)合公知常識(shí),應(yīng)能聯(lián)想到更多的具體實(shí)施方式
,此類(lèi)具體實(shí)施方式
并不超脫本實(shí)用新型權(quán)利要求的精神,任何形式的等同替換或簡(jiǎn)單修飾均應(yīng)視為被本實(shí)用新型所包括的實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種介質(zhì)移相器,其特征在于其包括ー對(duì)平行接地板、可滑動(dòng)地置于該對(duì)接地板之間的介質(zhì)裝置、該介質(zhì)裝置具有沿其滑動(dòng)方向貫通的貫通空間,以及與該對(duì)接地板維持固定的相對(duì)位置關(guān)系的饋電網(wǎng)絡(luò);所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有相互平行的兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂和與對(duì)該些傳輸臂進(jìn)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(shè)置;所述介質(zhì)裝置包括對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂分別設(shè)置的彼此具有不同介電常數(shù)的多個(gè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置的至少兩個(gè)所述的部分分別由不同材料燒結(jié)而成以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介 質(zhì)裝置為一體成型件,其各部分具有互不相同的結(jié)構(gòu)以呈現(xiàn)不同的介電常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的介質(zhì)移相器,其特征在干,所述介質(zhì)裝置的至少ー個(gè)部分靠近所述兩個(gè)接地板處各設(shè)ー殘缺部,該些殘缺部占據(jù)該部分與該兩個(gè)接地板相平行的整個(gè)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介質(zhì)移相器,其特征在干,所述介質(zhì)裝置有兩個(gè)以上的部分設(shè)有所述殘缺部,每個(gè)部分的殘缺部的體積均不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的介質(zhì)移相器,其特征在干,所述介質(zhì)裝置的至少ー個(gè)部分設(shè)有若干沿兩個(gè)接地板的相對(duì)方向貫通的通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置有兩個(gè)以上的部分設(shè)有所述通孔,該些部分的通孔的個(gè)數(shù)均不相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置的各個(gè)部分在其滑動(dòng)方向截面上對(duì)應(yīng)包圍所述各傳輸臂。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置在空間上分離為兩個(gè)整體,每個(gè)整體均包括與所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多個(gè)局部,兩個(gè)整體間彼此相対的每ー對(duì)局部之間置有一所述的傳輸臂。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述兩個(gè)接地板均為均勻材質(zhì),且兩個(gè)接地板之間的距離處處相等。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述傳輸臂具有偶數(shù)個(gè),所述饋電部件包括外接臂和對(duì)所述各傳輸臂進(jìn)行等分并聯(lián)饋電的傳輸結(jié)構(gòu),外接臂一端與該傳輸結(jié)構(gòu)的幾何中心點(diǎn)相連接,以保證從外接臂經(jīng)傳輸結(jié)構(gòu)到各個(gè)傳輸臂輸出端所形成的各個(gè)信號(hào)傳輸路徑均具有相同的物理長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳輸臂的平衡饋電。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述傳輸結(jié)構(gòu)包含一平直的傳輸線(xiàn),所述傳輸臂有兩個(gè),該平直的傳輸線(xiàn)兩端分別與兩個(gè)傳輸臂的相同端相連接,所述外接臂與該傳輸線(xiàn)的幾何中心點(diǎn)相連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述兩個(gè)或兩個(gè) 以上的傳輸臂于傳輸臂本身的幾何中心點(diǎn)連接所述的饋電部件,以使自該饋電部件進(jìn)入到同一傳輸臂兩輸出端之間形成的姆對(duì)信號(hào)傳輸路徑之間具有相同的長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)對(duì)該傳輸臂兩側(cè)的平衡饋電,所述介質(zhì)裝置形成有供該饋電部件進(jìn)入所述貫通空間與各傳輸臂實(shí)現(xiàn)連接的置入空間。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置的各個(gè)部分依其相鄰關(guān)系具有漸減的介電常數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置的相鄰兩個(gè)部分的介電常數(shù)之比為I :2。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述介質(zhì)裝置用于形成貫通空間的壁面形成有潤(rùn)滑層。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,其特征在于,所述傳輸臂的壁面形成有潤(rùn)滑層。
18.—種天線(xiàn)控制系統(tǒng),其特征在于,其包括如權(quán)利要求I至17中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)移相器,姆個(gè)介質(zhì)移相器的姆個(gè)傳輸臂的輸出端均獨(dú)立與ー個(gè)信號(hào)福射兀件相連接,該天線(xiàn)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述介質(zhì)裝置沿其滑動(dòng)方向滑動(dòng)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的天線(xiàn)控制系統(tǒng),其特征在于,所述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置受控于一個(gè)與之遠(yuǎn)程連接的控制器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種介質(zhì)移相器,其包括一對(duì)平行接地板、可滑動(dòng)地置于該對(duì)接地板之間的介質(zhì)裝置、該介質(zhì)裝置具有沿其滑動(dòng)方向貫通的貫通空間,以及與該對(duì)接地板維持固定的相對(duì)位置關(guān)系的饋電網(wǎng)絡(luò);所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有相互平行的兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂和與對(duì)該些傳輸臂進(jìn)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(shè)置;所述介質(zhì)裝置包括對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳輸臂分別設(shè)置的彼此具有不同介電常數(shù)的多個(gè)部分。本實(shí)用新型還公開(kāi)一種使用該介質(zhì)移相器的天線(xiàn)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的介質(zhì)移相器完全避免使用曲折形環(huán)路,減少傳輸臂與介質(zhì)裝置之間的交界,有利于移相器的匹配設(shè)計(jì),實(shí)測(cè)中能實(shí)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(diǎn)。
文檔編號(hào)H01Q3/32GK202758993SQ201220350880
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者蘇道一, 曹明, 謝浩昌 申請(qǐng)人:京信通信系統(tǒng)(中國(guó))有限公司