專利名稱：調(diào)節(jié)天線波束方位的裝置及其饋線構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)從天線單元的一個固定天線陣發(fā)射的波束的方向的裝置，其中至少兩個天線單元饋點(diǎn)經(jīng)由一個饋線構(gòu)件被耦合到一個共用信號發(fā)生器，該饋線構(gòu)件具有一個用于連接到所述發(fā)生器的發(fā)生器連接端子和至少兩個被連接到所述天線單元饋點(diǎn)的傳輸連接端子，所述饋線構(gòu)件包括一個設(shè)置于一固定平面內(nèi)，例如一個載板上，并與固定基板有一段距離且平行的傳輸導(dǎo)線布局板，和一個可動的置于其間的絕緣體，所述可動絕緣體是在與所述的傳輸導(dǎo)線布局板和基板平行地移動，以便改變到達(dá)所述傳輸連接端子之一的一個信號分量的激勵相位。本發(fā)明也涉及一種用于天線或任何其它需要控制相位差調(diào)節(jié)裝置的饋線構(gòu)件，所述相位差為源于由一個共用發(fā)生器產(chǎn)生的無線電頻率信號的至少兩個信號分量間的相位之差。
從JP，A，63296402可知此類裝置已為人們所知。大量V型絕緣體在兩個垂直方向上可以移動，每一種形態(tài)下橫向地移至一個導(dǎo)線段以便能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)信號分量的一個可控滯后。該滯后大體上正比于處于用相關(guān)導(dǎo)線段記錄狀態(tài)的V型表面部分。以這種方式，波束能在兩個相互垂直的方向上被調(diào)節(jié)。
但是，每一V型體具有與通向一傳輸連接端子的每一條導(dǎo)線的長度相關(guān)的比較小的尺寸，因此調(diào)節(jié)能力受到相當(dāng)?shù)南拗?。此外，使用尺寸大的V型體時，饋線構(gòu)件的阻抗將會受到不利的影響。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是獲得一種調(diào)節(jié)裝置，該裝置當(dāng)位于發(fā)生器連接端子的輸入阻抗保持基本不變時，該裝置能實(shí)現(xiàn)一個大體上的相位移。
另一個目的是獲得一個饋線構(gòu)件，該構(gòu)件易于制造和便于操作，特別是靠手工控制的方式。
對于具有所附權(quán)利要求1和10所述特性的裝置可實(shí)現(xiàn)這些和其它的目的。因此，依照本發(fā)明，饋線布局在一個主方向上被延長并且包括縱向饋線段，在平行于所述主方向，向著每一傳輸連接端子延長。由絕緣體大體上形成一個絕緣板，在兩端部間的主方向上可以移動。另外，絕緣板做成這樣的尺寸并定位以便在一個覆蓋縱向饋線段延長部分的區(qū)域內(nèi)延伸。以這種方式，它們到達(dá)各自傳輸連接端子前，這些延長部分將影響一個有明確意義的相應(yīng)信號分量的傳播速率的減小。
由于絕緣板在與縱向饋線段(主方向)的延長相同的方向上可以移動，傳播速率的減小將是非常明顯的并且通過機(jī)械控制絕緣板在兩端部位間的線性移動易于控制。最好，絕緣板是連續(xù)可移動的以便能被置于任何要求的位置。以這種方式，波束方位能被相應(yīng)地調(diào)節(jié)。
最好，發(fā)生器連接端子被置于饋線布局的中心部分，而饋線連接端子被置于相對的布局的邊緣部分。絕緣板然后在也覆蓋著饋線布局中心部分的區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展及它通常具有一個相當(dāng)于至少載板(或饋線布局的外緣)表面積一半的較大的面積。
在一個最佳實(shí)施例中，絕緣板大體上為矩形的，傳輸導(dǎo)線布局為曲折線形。此外，因?yàn)榍劬€形布局的伸長結(jié)構(gòu)，縱向饋線段構(gòu)成傳輸導(dǎo)線布局中饋線段總長度的主要部分。
基本上，僅有兩個傳輸連接端子，一個位于每一直線導(dǎo)線的端部。但是，更好地，傳輸導(dǎo)線布局包含幾個帶有從每一縱向饋線段分支的回路的曲折線形部分，并且回路包括至少兩條縱向饋線段。
具有這樣一個曲折線形的布局，在不考慮絕緣板的特殊部位條件下，對于保持多個信號分量相位角間一個給定的關(guān)系是可能的。
最好，絕緣板借助一個連接到手動操作控制裝置的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行移動。例如，該手動操作控制裝置可為一控制手柄，由齒輪機(jī)構(gòu)將一個控制手柄置于其上的轉(zhuǎn)動軸連接到一個軸向?qū)螨X條上，齒條被固定到絕緣板上。
饋線構(gòu)件的進(jìn)一步的說明和改進(jìn)在相關(guān)權(quán)利要求中敘述并由下面詳細(xì)的說明及參考附圖中得到顯示。


圖1以透視圖示意表明依照本發(fā)明的一種饋線構(gòu)件；圖2以俯視簡圖表明饋線構(gòu)件的各種改進(jìn)；圖3以透視圖表明依照本發(fā)明的一種包括由簡圖說明的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的裝置；以及圖4表明一個放大的在圖3中沿IV-IV線的局部縱向剖面。
依照本發(fā)明的主要方面，一個專門設(shè)計的饋線構(gòu)件被集成到一個為調(diào)節(jié)天線單元的一個靜止天線陣發(fā)射的波束方位的天線裝置內(nèi)。通過控制到達(dá)各自天線單元的各信號分量的相位角實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。在天線單元沿一個垂直列分布時，調(diào)節(jié)天線單元之間有一個恒定的相位差，最終波束將被定向或相應(yīng)傾斜，這些在技術(shù)本身已為人們所知。本發(fā)明涉及一種能夠進(jìn)行這種調(diào)節(jié)的饋線構(gòu)件。
圖1簡略地表明饋線構(gòu)件1；它通常為一扁平狀并且包含一個上面的，一個傳輸導(dǎo)線布局3位于其上的固定載板2，和一個固定底板4作為一個基面，及一個可移動的絕緣板5并位于其間。載板2是由絕緣材料制成的，而底板4是由導(dǎo)電材料制成的，例如一種鋁金屬。
傳輸導(dǎo)線布局大體上為一矩形，拉長的外緣，甚至比圖1所示的更加拉長。拉長的方向在圖1由箭頭A標(biāo)明，與可動的中間板5的移動方向一致。
在傳輸導(dǎo)線布局的中心部分，有一個用于連接來自共用發(fā)生器的信號傳輸線的發(fā)生器連接端子6。跟隨發(fā)生器連接端子6是一個橫向較短的導(dǎo)線段7，該線段7終止于結(jié)點(diǎn)8，從結(jié)點(diǎn)8兩個縱向延伸的饋線段9和10在平行于主方向A以相反方向分離。在這些縱向饋線段9和10的各自的遠(yuǎn)端點(diǎn)，有用于連接到相應(yīng)天線單元的各饋點(diǎn)的饋線端子T1和T2。
與這些傳輸連接端子T1和T2相鄰，曲折線形回路11和12被分開以便形成一個連續(xù)的傳輸導(dǎo)線段，包括兩個在平行于主方向A上延伸的較長的這種線段。曲折線形回路11和12終止于用于連接相應(yīng)天線單元饋點(diǎn)的各傳輸連接端子T3和T4。
可動的絕緣板5具有一個與載板2寬度相應(yīng)的寬度和一個近似相當(dāng)于載板長度一半的長度。在每一個橫向較短邊緣上分別有一個階梯狀的凹槽13和14，其尺寸為使將沿傳輸導(dǎo)線段9，10，11和12傳播的無線電波能量的反射減少到最小。
在絕緣板5的中心位置，圖1中深色線所畫，能量或信號傳播速率將以中心橫向?qū)Ь€段7對稱。絕緣板5填充載板2和基板4之間的空隙。因此，由于導(dǎo)線和基板間的絕緣材料，傳播速率在置于板5之上的導(dǎo)線段那部分稍微較低。
當(dāng)板5在主方向A移動時，例如，移至相應(yīng)虛線14′的一個端部，信號分量沿著導(dǎo)線段10和12傳播將被滯后，在傳輸連接端子T1比傳輸連接端子T2更加如此，而信號分量沿著導(dǎo)線段9和11的傳播將稍微超前，在傳輸連接端子T3比傳輸連接端子T1更加如此。另一方面，當(dāng)板5在相反方向移動至虛線13′示意的端部，相反狀態(tài)將會出現(xiàn)，即信號分量沿著導(dǎo)線段9和11傳播將被滯后，而信號分量沿著導(dǎo)線段10和12的傳播將超前。
由于這種幾何形狀，在不考慮絕緣板5的特殊部位，位于傳輸連接端子T4，T2，T1和T3的信號分量之間的相位差總是相同。尤其假定端部13′與從連接到端子T1到T4的四個天線單元發(fā)射復(fù)合波束的精確的水平方向相關(guān)。當(dāng)板5在主方向A以一定的遞增移動時，四個端子的信號分量將被滯后，例如，具有15°，5°，-5°和-15°的相位移(以T4，T2，T1和T3的順序)。然后，向上進(jìn)一步遞增移動，相位移將是30°，10°，-10°和-30°。這樣，在相鄰端子之間的相位差總是相同的。如此，來自四個天線單元的復(fù)合波束總有一個成一條直線的波前。隨著相位差增加，該波前線的傾角增加，波束將逐漸向下傾斜。
顯然，在絕緣板5單純線性移動的過程中，將保持各傳輸連接端子間相同的相位差是一個很大的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，改變帶有曲折線形回路的饋線構(gòu)件的形狀是可能的。圖2表明多個如此改進(jìn)的形態(tài)。
第一例中(圖2頂部)有三個分離的饋線構(gòu)件，構(gòu)件1a和1b每一種基本相應(yīng)于在圖1表明的形態(tài)，而中心饋線構(gòu)件20僅用來傳輸帶有它們各自端子T1到T4和T5到T8的外圍構(gòu)件1a和1b。
中心較暗的區(qū)域描述各自絕緣板5，這三塊板被機(jī)械地連接在一起以致同步移動。以這種形態(tài)，源于一個共用發(fā)生器信號的八個不同信號分量能傳輸給八個天線單元。
以下二例為輕微改進(jìn)分別具有外圍和心部構(gòu)件1′a，1′b，20′，和1”a，1”b和20”的形態(tài)。在后面例中，絕緣板不象載板一樣寬。
改進(jìn)的潛力是很大的，在圖2底部有兩個饋線構(gòu)件的進(jìn)一步例子，該饋線構(gòu)件的每一個分別用一個單獨(dú)的饋線構(gòu)件21和21′輸送八個傳輸連接端子T1到T8。
圖3和圖4用以說明一個機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)借助于通過手動控制能夠移動的絕緣板。一個帶有被改進(jìn)的傳輸導(dǎo)線布局31的饋線構(gòu)件示于圖3，載板32(其上置有傳輸導(dǎo)線布局)，可動的絕緣板33和固定底板34示于圖4。
絕緣板33被機(jī)械地連接到一個軸向的導(dǎo)向齒條35，其線性移動通過一個齒輪機(jī)構(gòu)控制，具有齒輪36和37的齒輪機(jī)構(gòu)被連接到帶有一個控制手柄39的傳動軸38上。通過手動旋轉(zhuǎn)手柄39，齒條35和絕緣板33能被縱向移動到任何要求的位置。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)從天線單元的一個固定天線陣發(fā)射的波束的方向的裝置，其中至少兩個天線單元饋點(diǎn)經(jīng)由一個饋線構(gòu)件(1)被耦合到一個共用信號發(fā)生器，該饋線構(gòu)件具有一個用于連接到所述發(fā)生器的連接端子(6)和至少兩個被連接到所述天線單元饋點(diǎn)的傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)，所述饋線構(gòu)件包括一個置于固定平面(2)內(nèi)的傳輸導(dǎo)線布局板(3)，并與固定基板(4)相距一段距離且平行，和一個可動的置于其間的絕緣體(5)，所述的可動絕緣體(5)能與所述的傳輸導(dǎo)線布局板和基板平行地移動，以便改變到達(dá)所述的傳輸連接端子之一的一個信號分量的激勵相位，其特征在于所述的饋線布局(3)在一個主方向(A)被拉長，所述的饋線布局(3)包括在平行于所述主方向(A)向著每一個所述的傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)延伸的縱向饋線段，所述的絕緣體基本被構(gòu)成一個絕緣板(5)，并可在兩端部(13′，14′)間的所述主方向(A)上移動，所述的絕緣板(5)的尺寸和定位使得在任何位置間和包括所述的端部及在一個覆蓋所述縱向饋線段(9，10，11，12)的延長部分的區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展，所述的延長部分在它們到達(dá)各自傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)前，將影響一個相應(yīng)信號分量的可控傳播速率減小。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的發(fā)生器連接端子(6)被置于所述饋線布局(3)的一個中心部分，所述的傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)被置于所述的饋線布局(3)相對的端部，以及所述的絕緣板(5)在一個也覆蓋所述饋線布局(3)的中心部分的區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的絕緣板(5)基本上為矩形，所述的傳輸導(dǎo)線布局(3)是曲折線的形狀，所述的縱向饋線段(9，10，11，12)構(gòu)成傳輸導(dǎo)線布局(3)中饋線段總長度的主要部分。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的傳輸導(dǎo)線布局(3)包括一個具有發(fā)生器連接端子(6)的中心部分兩邊的一個曲折線形部分，每一個曲折線形部分包括一個通向傳輸連接端子(T1，T2)的縱向饋線段(9，10)和至少一個曲折線回路(11，12)，并被從所述的縱向饋線段分路，和包括至少兩條通向另一傳輸連接端子(T3，T4)的縱向饋線段。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的絕緣板(33)借助一個機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)(35，36，37)能移動到其間任何要求的位置并包括所述的端部，其傳動機(jī)構(gòu)與一個手動操作控制的用來調(diào)節(jié)波束的方向的裝置(38，39)相連接。
6.如權(quán)利要求5所確定的裝置，其特征在于機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)包含一個軸向與齒輪機(jī)構(gòu)(36，37)嚙合的導(dǎo)向齒條(35)，該齒輪機(jī)構(gòu)與一個帶有控制手柄(39)的轉(zhuǎn)動軸(38)相連接。
7.如權(quán)利要求1到6中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該裝置包括至少一個同類的，并具有一個可移動的絕緣板的饋線構(gòu)件(1b)，該絕緣板可與開始提到的饋線構(gòu)件(1a)的絕緣板同步移動。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于兩個類似的饋線構(gòu)件(1a，1b)經(jīng)由第三個相似類型的饋線構(gòu)件(20)被連接到所述的共用信號發(fā)生器(6)。
9.如權(quán)利要求1-8的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述絕緣板(5)的相對的端部(13，14)被設(shè)置階梯凹槽，該凹槽的尺寸使將在饋線構(gòu)件的相關(guān)部分的信號反射減少到最小。
10.一種饋線構(gòu)件(1)，用于調(diào)節(jié)由一個信號發(fā)生器產(chǎn)生的無線電頻率信號的至少兩個信號分量之間相位差，包括一個發(fā)生器連接端子(6)及至少兩個傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)，一個置于固定平面裝置(2)內(nèi)的傳輸導(dǎo)線布局板(3)，與一固定基板(4)相距一段距離且平行，和一個置于其間的可動絕緣體(5)，所述可動絕緣體可與所述的傳輸導(dǎo)線布局板和基板平行地移動，以便改變到達(dá)所述傳輸連接端子之一的一個信號分量的激勵相位，其特征在于所述的饋線布局(3)在一個主方向(A)被拉長，所述饋線布局(3)包括在平行于所述主方向(A)向著每一個所述的傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)延伸的縱向饋線段，所述的絕緣體基本上被構(gòu)成一個絕緣板(5)，它可在兩端部(13′，14′)間的所述主方向(A)上移動，所述的絕緣板(5)的尺寸和定位使得在任何位置間和包括所述的端部及在一個覆蓋縱向饋線段(9，10，11，12)的延長部分的區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展，所述的延長部分在它們到達(dá)各自傳輸連接端子(T1，T2，T3，T4)前，將影響一個相應(yīng)信號分量的控制的傳播速率的減小。
全文摘要
一種采用天線單元的一個固定天線陣特別集成的饋線構(gòu)件(1)以便能夠調(diào)節(jié)由天線陣發(fā)射的波束的方位。饋線構(gòu)件包含一個置于一與一個固定基板(4)相距一段距離且平行的固定載板(2)上的饋線布局(3),和一個位于其間的可移動的絕緣板(5)。饋線布局(3)在與絕緣板(5)移動方向相同的方向(A)上被拉長。信號分量的傳播速率通過絕緣板(5)被減小,由此獲得一個控制的各信號分量間的相位差。
文檔編號H01Q3/32GK1184562SQ9619392
公開日1998年6月10日 申請日期1996年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月24日
發(fā)明者佩爾－安德斯·阿維德松, 斯特凡·安德松 申請人:奧根公司