专利名称：天线阵列馈电网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及基站天线技术领域，更具体地说，涉及ー种天线阵列馈电网络。
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，由于这些部件強力地相互作用，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，公开了ー种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、帯状线网络和可移动的绝缘体，绝缘体放置在固定基板及帯状线之间，帯状线沿着绝缘体活动的同一方向拉长，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ロ的线性天线阵列。在现有技术ニ，欧洲发明专利WO 03/019723中，公开了ー种带有集成的移相器的可调整的天线馈送网络。该装置包括带有多个端ロ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ロ之间的相位关系。绝缘片具有变压器部分，以减小通过网络的信号的反射。图I为现有技术ニ所提供实施例中的ー种10端口装置图，带状线9、13、14、15、16、17、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，各相邻输出端ロ间的相位差同步地改变,且相邻输出端ロ的最大相位差由绝缘体47a、47b可移动的最大距离決定，即由带状线9、13、14、15、16、17、18的长度決定。相邻输出端ロ的相位差与天线阵列的下倾角成正比，带状线9、13、14、15、16、17、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20度或30度下倾角)的天线阵列中，就需要大幅度地増加带状线9、13、14、15、16、17、18的长度，使整个装置的长度远远大于天线阵列的长度，这样会増加天线的体积、成本和复杂程度。在现有技术ニ中还推荐了一种带有延迟线的实施例，这样做的目的是增加ー个可变相移值，増大相邻输出端ロ的最大相位差。图2是现有技术ニ所提供实施例中的ー种3端口装置图，其包括带有曲折回线形的延迟带状线部分，在绝缘体的移动过程中，当绝缘体孔的边缘与曲折回线形的延迟带状线平行部分交叉时，会使相移与绝缘体的位置形成非线性相关。这样，现有技术ニ中提到的装置只能为它的输出端ロ之间提供ー个与绝缘体位置线性相关的小的可变相移值，或者提供ー个与绝缘体位置非线性相关的大的可变相移值。其技术应用受到了一定限制，有待改进
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种改进的天线阵列馈电网络，使其各输出端ロ获得的可变相移值与移动绝缘片的位置线性相关，且具有较大的变化范围。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种天线阵列馈电网络，包括介质板、分布于介质板上的馈线网络、与介质板相距一段距离且平行设置的底盘和位于介质板与底盘之间的可移动绝缘片，所述可移动绝缘片可在馈线网络上沿一第一方向往复移动，以调整馈线网络的输入端与至少ー个输出端之间的相位关系，所述馈线网络包括多个功分器以及与功分器连接的多段曲折传输线。 所述曲折传输线包括至少两段直线传输线和至少一段连接传输线，所述直线传输线沿垂直于第一方向的第二方向依次排列，且各段直线传输线与第二方向所在直线的夹角相等，连接传输线将各段直线传输线首尾相接串联。各段直线传输线与第二方向所在直线的夹角大于或等于60°。
各段直线传输线与第二方向所在直线的夹角为90° ,即各段直线传输线与第一方向所在直线平行。所述曲折传输线包括至少两段直线传输线，所述直线传输线沿第一方向所在直线依次排列，且各段直线传输线与第一方向所在直线的夹角相等，各段直线传输线依次首尾相接串联。各段直线传输线与第一方向所在直线的夹角为锐角。可移动绝缘片上对应每一段曲折传输线处设有一阻抗变换区域，所述阻抗变换区域内的可移动绝缘片的材料被去除，以用作曲折传输线的阻抗匹配变压器。所述阻抗变换区域位于可移动绝缘片的ー侧。所述阻抗变换区域为位于可移动绝缘片内部的孔。在垂直于第一方向的第二方向上，所述阻抗变换区域的投影宽度大于曲折传输线的投影宽度。所述功分器为一分ニ功分器，其包括一主功分器和若干从功分器，所述主功分器的合成端为馈线网络的输入端，主功分器ー个输出端电性连接一曲折传输线的输入端，另ー个输出端电性连接一从功分器的合成端；每ー从功分器的ー个输出端均与一曲折传输线的输入端电性连接，另ー个输出端作为馈线网络的输出端与外部天线阵列电性连接；部分曲折传输线的输出端电性连接一从功分器的合成端，部分曲折传输线的输出端作为馈线网络的输出端与外部天线阵列电性连接。还包括固定绝缘片，所述固定绝缘片固定于介质板与底盘之间。所述固定绝缘片和可移动绝缘片位于同一平面，其外轮廓具有台阶形变化，固定绝缘片和可移动绝缘片的台阶形变化相互配合，以限定可移动绝缘片在第一方向上的可移动范围。主功分器的合成端和部分从功分器的输出端与固定绝缘片有交迭。主功分器的相对两侧均分布有从功分器。所述底盘包括第一底盘和第二底盘，第一底盘和第二底盘分别位于介质板的相对两侧。所述可移动绝缘片包括第一可移动绝缘片和第二可移动绝缘片，第一可移动绝缘片位于介质板与第一底盘之间，第二可移动绝缘片位于介质板与第二底盘之间；第一可移动绝缘片和第二可移动绝缘片的材料相同，形状相同，且同步移动。每ー个曲折传输线与可移动绝缘片均有交迭。本发明提供的天线阵列馈电网络，在馈线网络中使用具有特殊形状和特殊延伸方向的曲折传输线代替以往的直线延伸的馈线，在有效控制天线阵列馈电网络的长度的前提下，使其各输出端ロ产生的可变相移值的变化范围得到成倍增长，而且可变相移值的大小与移动绝缘片的位置线性相关。本发明的天线阵列馈电网络具有调整天线方向图波束下倾角度范围大的特点，同时其结构紧凑，加工容易，成本低，可直接应用于各个工作频段上的波束下倾线性连续可调的基站天线，在蜂窝移动通信系统中具有广泛的应用价值。
图I为现有技术ニ中的10端口装置结构示意图。图2为现有技术ニ中有延迟结构的3端ロ结构示意图。图3为本发明实施例的结构示意图。图4为本发明实施例的第一曲折传输线的结构示意图。图5为图3中所述A-A的剖面图。图6为图3中所述B-B的剖面图。图7为现有技术ニ中10端口装置相邻输出端ロ之间的相位变化原理结构示意图。图8为本发明实施例相邻输出端ロ之间的相位变化原理结构示意图。图9为本发明的第二个实施例的曲折传输线的结构示意图。图10为本发明的第三个实施例的曲折传输线的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图和具体的实施例，对本发明进行进一歩的详细说明。仅仅出于方便的原因，在以下的说明中，使用了特定的方向术语，比如“上”、“下”、“左”、“右”等等，是以对应的附图为參照的，并不能认为是对本发明的限制，当图面的定义方向发生改变时，这些词语表示的方向应当解释为相应的不同方向。请參阅图3、图4、图5和图6，本实施例的天线阵列馈电网络包括PCB介质板100、附于PCB介质板100上的馈线网络、位于PCB介质板100上侧的第一底盘201、第一可移动绝缘片122a、第一固定绝缘片121a、第二固定绝缘片123a，以及位于PCB介质板100下侧的第二底盘202、第二可移动绝缘片122b、第三固定绝缘片121b和第四固定绝缘片123b。所述第一可移动绝缘片122a和第二可移动绝缘片122b可在馈线网络上沿第一方向Y往复移动，以调整馈线网络的输入端与各输出端之间的相位关系。在本发明实施例中，所述第一方向Y为图3中所示的由上往下。所述馈线网络包括主功分器109、第一从功分器101、第二从功分器105、第三从功分器113、第四从功分器117、第一曲折传输线124、第二曲折传输线125、第三曲折传输线126、第四曲折传输线127、第五曲折传输线128。主功分器109由带状线110、111、112组成，带状线110作为合成端，带状线111、112作为输出端，带状线110的信号分配至带状线111、112两个臂输出，带状线110、111、112的长度和宽度决定了主功分器109所需的功率分配比，同时也决定了特定工作频带上的阻抗匹配特性。第一从功分器101由带状线102、103、104组成，带状线102作为合成端，带状线103、104作为输出端，带状线102的信号分配至带状线103、104两个臂输出，带状线102、103,104的长度和宽度决定了第一从功分器101所需的功率分配比，同时也决定了特定エ作频带上的阻抗匹配特性。第二从功分器105由带状线106、107、108组成，带状线106作为合成端，带状线107、108作为输出端，带状线106的信号分配至带状线107、108两个臂输出，带状线106、107,108的长度和宽度决定了第二从功分器105所需的功率分配比，同时也决定了特定エ作频带上的阻抗匹配特性。第三从功分器113由带状线114、115、116组成，带状线114作为合成端，带状线 115、116作为输出端，带状线114的信号分配至带状线115、116两个臂输出，带状线114、115,116的长度和宽度决定了第三从功分器113所需的功率分配比，同时也决定了特定エ 作频带上的阻抗匹配特性。 第四从功分器117由带状线118、119、120组成，带状线118作为合成端，带状线119、120作为输出端，带状线118的信号分配至带状线119、120两个臂输出，带状线118、119,120的长度和宽度决定了第四从功分器117所需的功率分配比，同时也决定了特定エ作频带上的阻抗匹配特性。所述主功分器109的相对两侧均分布有从功分器，具体地，如图3所示，所述第一从功分器101和第二从功分器105位于主功分器109的上侧；第三从功分器113和第四从功分器117位于主功分器109的下側。第三曲折传输线126位于主功分器109与第二从功分器105之间，实现主功分器109 ー输出端带状线111和第二从功分器109的合成端带状线106的电性连接以便传输互联；第二曲折传输线125位于第一从功分器101与第二从功分器105之间，实现第二从功分器105 —输出端带状线107和第一从功分器101的合成端带状线102的电性连接以便传输互联；第一曲折传输线124与第一从功分器101的ー输出端带状线103电性连接以便传输互联；第四曲折传输线127位于第三从功分器113与第四从功分器117之间，实现第三从功分器113 —输出端带状线115和第四从功分器117的合成端带状线118电性连接以便传输互联；第五曲折传输线128和第四从功分器117的ー输出端带状线119电性连接以便互联传输。第一曲折传输线124、第三曲折传输线126、第四曲折传输线127与第二曲折传输线125、第五传输线曲折128分别错开平行排列，其中第一曲折传输线124、第三曲折传输线126和第四曲折传输线127位于同一条直线上,第二曲折传输线125和第五传输线曲折128位于同一条直线上。第一至第五曲折传输线的结构相同。參照图4，第一曲折传输线124由第一直线传输线141、第一连接传输线142、第二直线传输线143、第二连接传输线144和第三直线传输线145依次串联组成。其中，第一至第三直线传输线与第一方向Y所在直线平行，且沿垂直于第一方向Y的第二方向X依次排列，在本发明实施例中，所述第二方向X为图3中所示的从右向左。第一至第二连接传输线将第一至第三直线传输线依次首尾相接串联。具体地，第一直线传输线141的输入端作为第一曲折传输线124的输入端，第一直线传输线141的输出端与第一连接传输线142的输入端连接，第一连接传输线142的输出端与第二直线传输线143的输入端连接，第二直线传输线143的输出端与第二连接传输线144的输入端连接,第二连接传输线144的输出端与第三直线传输线145的输入端连接,第三直线传输线145的输出端作为第一曲折传输线124的输出端。对应馈线网络来说，定义主功分器109的合成端110为馈线网络的输入端，第一曲折传输线124的输出端为馈线网络的第一输出端，第一从功分器101的输出端带状线104作为馈线网络的第二输出端，第二从功分器105的输出端带状线108作为馈线网络的第三输出端，第三从功分器113的输出端带状线116作为馈线网络的第四输出端，第四从功分器117的输出端带状线120作为馈线网络的第五输出端，第五曲折传输线128的输出端作为馈线网络的第六输出端。參照图5和图6,第一底盘201与介质板100相距一段距离且平行设置于介质板100的上侧，第二底盘202与介质板100相距一段距离且平行设置于介质板100的下側。第一可移动绝缘片122a位于PCB介质板100与第一底盘201之间，第二可移动绝缘片122b 位于PCB介质板100与第二底盘202之间，第一可移动绝缘片122a的结构与第二可移动绝缘片122b的材料相同，形状相同，且同步移动。如图3所示，第一可移动绝缘片122a、第二可移动绝缘片122b与主功分器109、第一至第四从功分器、第一至第五曲折传输线有交迭；第一可移动绝缘片122a宽度大于第一曲折传输线124的宽度。第一可移动绝缘片122a上对应第一至第五曲折传输线处分别设有第一孔129a、第二孔130a、第三孔131a、第四孔132a和第五孔133a。所述第一至第五孔在第二方向X上的投影宽度分别大于第一至第五曲折传输线的投影宽度，即图3中所示的第一至第五孔的水平宽度分别大于第一至第五曲折传输线的水平宽度。第一至第五孔分别用作第一至第五曲折传输线的阻抗匹配变压器。第一可移动绝缘片122a与第二可移动绝缘片122b沿第一方向Y同步移动，使其上的第一至第五孔分别在第一至第五曲折传输线上沿第一方向Y同步移动，以同时调整馈线网络第一至第六输出端的相位。參照图3、5和图6，第一固定绝缘片121a和第二固定绝缘片123a分别位于第一可移动绝缘片122a的左侧和右侧，第三固定绝缘片121b和第四固定绝缘片123b分别位于第二可移动绝缘片122b的左侧和右側。第一固定绝缘片121a和第二固定绝缘片123a位于PCB介质板100与第一底盘201之间，第三固定绝缘片121b和第四固定绝缘片123b位于PCB介质板100与第二底盘202之间。第一固定绝缘片121a与第三固定绝缘片121b的形状和结构相同，第二固定绝缘片123a与第四固定绝缘片123b的形状和结构相同。第一固定绝缘片121a与主功分器109、第一至第四从功分器有交迭。第一固定绝缘片121a和第二固定绝缘片123a与第一可移动绝缘片122a位于同一平面，第三固定绝缘片121b和第四固定绝缘片123b与第二可移动绝缘片122b位于同一平面。固定绝缘片和可移动绝缘片的外轮廓具有台阶形变化，固定绝缘片和可移动绝缘片的台阶形变化相互配合，以限定可移动绝缘片在第一方向Y上的可移动范围。在可移动绝缘片移动的过程中，不与固定绝缘片接触。固定绝缘片起支撑固定PCB介质板和底盘，以及对可移动绝缘片的运动进行限位的作用。參照图5，图5显示了图3中沿A-A的剖面结构，在此部分中，第一可移动绝缘片122a和第二可移动绝缘片122b上没有孔，第一可移动绝缘片122a和第二可移动绝缘片122b分别填满第二曲折传输线125与第一底盘201和第二底盘202之间的空间。參照图6，图6显示了图3中沿B-B的剖面结构，在此部分中，第一可移动绝缘片122a和第二可移动绝缘片122b有孔，在第三曲折传输线126与第一底盘201和第二底盘202之间填满了空气。图7显示的是欧洲发明专利WO 03/019723的10端口装置中绝缘片移动时对相邻输出端ロ间相位调整原理结构示意图，第三可移动绝缘片702a和第四可移动绝缘片702b分别在直线传输线701的两侧，第三可移动绝缘片702a的结构和第四可移动绝缘片702b的结构相同，第三可移动绝缘片702a位于直线传输线701与第三底盘之间，第四可移动绝缘片702b位于直线传输线701与第四底盘之间(第三底盘和第四底盘未在图中示出画)，当第三可移动绝缘片702a和第四可移动绝缘片702b从A处同步移动到B处时，直线传输线701两端电长度变化为
权利要求
1.一种天线阵列馈电网络，包括介质板、分布于介质板上的馈线网络、与介质板相距一段距离且平行设置的底盘和位于介质板与底盘之间的可移动绝缘片，所述可移动绝缘片可在馈线网络上沿一第一方向往复移动，以调整馈线网络的输入端与至少一个输出端之间的相位关系，其特征在于，所述馈线网络包括多个功分器以及与功分器连接的多段曲折传输线。
2.根据权利要求I所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述曲折传输线包括至少两段直线传输线和至少一段连接传输线，所述直线传输线沿垂直于第一方向的第二方向依次排列，且各段直线传输线与第二方向所在直线的夹角相等，连接传输线将各段直线传输线首尾相接串联。
3.根据权利要求2所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，各段直线传输线与第二方向所在直线的夹角大于或等于60°。
4.根据权利要求2所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，各段直线传输线与第二方向所在直线的夹角为90°，即各段直线传输线与第一方向所在直线平行。
5.根据权利要求I所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述曲折传输线包括至少两段直线传输线，所述直线传输线沿第一方向所在直线依次排列，且各段直线传输线与第一方向所在直线的夹角相等，各段直线传输线依次首尾相接串联。
6.根据权利要求5所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，各段直线传输线与第一方向所在直线的夹角为锐角。
7.根据权利要求2或5所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，可移动绝缘片上对应每一段曲折传输线处设有一阻抗变换区域，所述阻抗变换区域内的可移动绝缘片的材料被去除，以用作曲折传输线的阻抗匹配变压器。
8.根据权利要求7所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述阻抗变换区域位于可移动绝缘片的一侧。
9.根据权利要求7所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述阻抗变换区域为位于可移动绝缘片内部的孔。
10.根据权利要求7所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，在垂直于第一方向的第二方向上，所述阻抗变换区域的投影宽度大于曲折传输线的投影宽度。
11.根据权利要求2或5所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述功分器为一分二功分器，其包括一主功分器和若干从功分器，所述主功分器的合成端为馈线网络的输入端，主功分器一个输出端电性连接一曲折传输线的输入端，另一个输出端电性连接一从功分器的合成端；每一从功分器的一个输出端均与一曲折传输线的输入端电性连接，另一个输出端作为馈线网络的输出端与外部天线阵列电性连接；部分曲折传输线的输出端电性连接一从功分器的合成端，部分曲折传输线的输出端作为馈线网络的输出端与外部天线阵列电性连接。
12.根据权利要求11所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，还包括固定绝缘片，所述固定绝缘片固定于介质板与底盘之间。
13.根据权利要求12所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述固定绝缘片和可移动绝缘片位于同一平面，其外轮廓具有台阶形变化，固定绝缘片和可移动绝缘片的台阶形变化相互配合，以限定可移动绝缘片在第一方向上的可移动范围。
14.根据权利要求12所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，主功分器的合成端和部分从功分器的输出端与固定绝缘片有交迭。
15.根据权利要求11所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，主功分器的相对两侧均分布有从功分器。
16.根据权利要求2或5所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述底盘包括第一底盘和第二底盘，第一底盘和第二底盘分别位于介质板的相对两侧。
17.根据权利要求16所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，所述可移动绝缘片包括第一可移动绝缘片和第二可移动绝缘片，第一可移动绝缘片位于介质板与第一底盘之间，第二可移动绝缘片位于介质板与第二底盘之间；第一可移动绝缘片和第二可移动绝缘片的材料相同，形状相同，且同步移动。
18.根据权利要求2或5所述的天线阵列馈电网络，其特征在于，每一个曲折传输线与可移动绝缘片均有交迭。
全文摘要
本发明提供的一种天线阵列馈电网络，包括介质板、分布于介质板上的馈线网络、与介质板相距一段距离且平行设置的底盘和位于介质板与底盘之间的可移动绝缘片，所述可移动绝缘片可在馈线网络上沿一第一方向往复移动，以调整馈线网络的输入端与至少一个输出端之间的相位关系，所述馈线网络包括多个功分器以及与功分器连接的多段曲折传输线。本发明提供的天线阵列馈电网络，在馈线网络中使用具有特殊形状和特殊延伸方向的曲折传输线代替以往的直线延伸的馈线，在有效控制天线阵列馈电网络的长度的前提下，使其各输出端口产生的可变相移值的变化范围得到成倍增长，而且可变相移值的大小与移动绝缘片的位置线性相关。
文档编号H01Q3/32GK102760951SQ20121024206
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者刘玉, 吴壁群 申请人:广东博纬通信科技有限公司