[发明专利]等相差分波束形成装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及基站天线技术领域，更具体地说，涉及一种等相差分波束形成装置。

 

背景技术

传统的可调谐天线元件由功率分配器、变压器和相位调整器组成，在高性能的天线中，这些部件是互相紧密联系的，由于这些部件强力地相互作用，有时难以形成理想的波束形状，因此需要规范的波束形成网络来解决这些问题。

在现有技术一，美国发明专利US5949303中，公开了一种可调整天线阵列的波束俯角的网络，该波束形成网络包括固定基板、带状线网络和可移动的绝缘体，绝缘体放置在固定基板及带状线之间，带状线沿着绝缘体活动的同一方向延伸，且部分带状线被绝缘体覆盖。信号分量的传播速率由位于带状线及固定基板之间的绝缘体的作用而减小，因此网络的不同输出的相位差距就能得到控制。此技术有如下缺点：首先，输出中断的相对位置对分布造成约束，在某些实际应用中与波束形成网络的物理实现相矛盾；其次，这种方法不适用于包含奇数输出端口的线性天线阵列。

在现有技术二，欧洲发明专利WO 03/019723中，公开了一种带有集成移相器的天线馈送网络。该装置包括带有多个端口的公共馈线的分支网络和安装在网络附近的绝缘片，绝缘片可移动以便同步地调整公共馈线与一个或多个端口之间的相位关系。

图1为现有技术二所提供实施例中的一种10端口装置图，带状线18位于绝缘体47a与绝缘体47b之间，当绝缘体47a 与绝缘体47b以相同的方向同步移动时，各相邻输出端口间的相位差同步地改变，且相邻输出端口的最大相位差由绝缘体47a、47b可移动的最大距离决定，即由带状线18的长度决定。相邻输出端口的相位差与天线阵列的下倾角成正比，带状线18呈直线形状，适合应用在小下倾角（如10度下倾角）的天线阵列中；如果该装置应用在大下倾角（如大于15度下倾角）的天线阵列中，就需要大幅度地增加带状线18的长度，这将使整个装置的长度远远大于天线阵列的长度，增加天线的长度、成本和复杂程度。对应的，绝缘体47a、47b的长度也要大大增加，由于绝缘体47a、47b一般使用PVC材料制成，当长度过大时，绝缘体47a、47b容易弯曲变形，影响了装置的整体性能。此外，绝缘体47a、47b大面积地覆盖了带状线18和功率分配器，增大了装置的损耗。

综上所述，现有技术中的波束形成装置的应用具有局限性，不适合应用在大下倾天线阵列中。波束形成装置中绝缘体的面积较大，增加了绝缘体的加工精度、难度和成本，并且容易弯曲变形；绝缘体与大部分传输线有交迭，增大了损耗。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种等相差分波束形成装置，减小绝缘介质片造成的不必要损耗，同时降低绝缘介质片的制造难度和成本，并提高等相差分波束形成装置在大下倾天线阵列中的适用性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种等相差分波束形成装置，包括第一金属反射板、第二金属反射板、绝缘介质片、滑动装置、介质基板和蚀刻于介质基板上的馈线网络；所述馈线网络包括相互串联的固定传输线和功率分配子单元，每段固定传输线与两个绝缘介质片构成一个移相器子单元，所述两个绝缘介质片分别设置在介质基板的上底面和下底面，并且正对所述固定传输线设置；所述介质基板和绝缘介质片夹在第一金属反射板和第二金属反射板之间；所述第一金属反射板和介质基板上设有限位滑槽，所述滑动装置依次穿过第一金属反射板和介质基板上的限位滑槽，与介质基板两侧面的绝缘介质片连接，用于在限位滑槽的始末位置之间，带动多个绝缘介质片在各自对应的固定传输线上同步移动，所述绝缘介质片在移动过程中仅与馈线网络中的固定传输线有交迭。

所述滑动装置包括拉杆、拉杆导轨和插销，拉杆导轨固定于第一金属反射板背向介质基板的一侧，所述拉杆可滑动地安装于拉杆导轨上，所述插销一端固定连接于拉杆上，另一端依次穿过第一金属反射板和介质基板上的限位滑槽，且与介质基板两侧面的绝缘介质片固定连接。

所述绝缘介质片上开设有定位孔，所述插销穿过定位孔，与绝缘介质片固定连接。

所述第二金属反射板上也设有限位滑槽，所述插销还穿过第二金属反射板上的限位滑槽。

每个绝缘介质片至少具有一个阻抗变换部分，在每个移相器子单元中，两个绝缘介质片上的阻抗变换部分均与对应的固定传输线有交迭。

所述固定传输线为曲折传输线，所述曲折传输线包括多段直线传输线和连接传输线；所述多段直线传输线相互平行排列，沿绝缘介质片的移动方向延伸；所述多段直线传输线通过连接传输线依次首尾相连。