一体化多端口基站天线移相器馈电网络的制作方法

文档序号:12371583阅读:404来源:国知局
一体化多端口基站天线移相器馈电网络的制作方法与工艺

本公开涉及移动通信领域,特别涉及一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络。



背景技术:

在移动天线系统中,基站天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转化器,因此基站天线是移动天线系统的重要组成部分。随着移动通信技术的发展,对基站天线的电性能和机械性能的要求也越来越高,高频化、多频化和小型化成为基站天线的基本发展趋势。如何合理平衡基站天线的性能和价格,设计具有智能波束赋形功能以及系统一体化集成功能的有源天线馈电网络是基站天线是技术演进的根本方向。

目前,基站天线馈电网络中,通常采用金属导体棒在金属导体管中前后运动来改变传输路径的实际长度,以实现移相的目的,并且基站天线馈电网络中采用的功分器通常为一分三功分器,为实现较大的移相量时,必须外加多级功分器进行功率分配,进而需要很大程度的增大移相器的体积,导致馈电网络占用面积大,结构和装配复杂,一致性和可靠性较差,制造成本高。



技术实现要素:

为了解决相关技术中存在的馈电网络占用面积大,结构和装配复杂,一致性和可靠性较差,制造成本高的技术问题,本公开提供了一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络。

一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络,其特征在于,包括:

型材腔体;第一一分五功分器,其布置于型材腔体内部,第一一分五功分器包括第一板材和第一传输线,第一传输线布置于第一板材上;第一移相器,其布置于型材腔体内部,第一移相器与第一一分五功分器连接,第一移相器包括第一介质片、第二介质片、第二板材和第二传输线,第二传输线布置于第二板材上,第一介质片和第二介质片上下夹住第二板材和第二传输线。

整个馈电网络由一体化成型制作,方便加工,占用面积小,一致性和可靠性高。

可选的,述第一一分五功分器的长度为四分之一个波长,第一传输线包括第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端、第五输出端和用于连接馈电口的输入端。一分五功分器采用完全并馈的功分的结构,在移相器没有介入的情况下,五个输出端固定功分,不需要考虑移相器的滑动造成的影响,并且减少分馈线的功分级数,减小占用面积。

可选的,第一移相器的第二传输线包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端和第五输出端。第二传输线的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和第五输入端分别与一分五功分器中第一传输线的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端和第五输出端连接。第一移相器的输入端与第一一分五功分器的输出端连接,使功分后的线路实现移相的目的。

可选的,型材腔体的上下面设置有通孔,用于焊接电缆和线路板焊盘;侧面设有过孔,用于同轴电缆介质或同轴芯线通过,为后续的测试和调试提供方便。

可选的,移相器中的介质厚度可以根据要求的单位移相量灵活改变,适用范围较大。

可选的,移相器中的介质片的介电常数小于型材腔体中的等效介电常数,从而避免在工作频率出现谐振的情况。

可选的,通过增加分馈线可以增加馈电网络的输出端口,并通过改变移相器中介质的厚度及分馈线的拓扑结构,改变各输出端口的移相量,满足各种情况下的要求。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:

本公开的实施例提供的一体化多端口基站天线移相器馈电网络采用一分五功分器的结构。该一分五功分器采用完全并馈的功分的结构,在移相器没有介入的情况下,五个输出端固定功分,不需要考虑移相器的滑动造成的影响,分馈线不需要再考虑功分或者减少分馈线的功分级数,直接接入移相单元即可,因此占用面积小,结构和装配简单,并且一致性和可靠性高,能偶灵活应用于各种单频或多频的通信系统中。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络的立体结构图;

图2是图1对应实施例中一体化多端口基站天线移相器馈电网络的俯视图;

图3是图1对应实施例中一体化多端口基站天线移相器馈电网络的侧视截面图;

图4是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络的六端口馈电线路图;

图5是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络的八端口馈电线路图;

图6是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络的十端口馈电线路图;

图7是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络的十端口馈电线路图。

附图标记说明如下:a1、型材腔体;c1、第一板材;t1、第一传输线;c2、第二板材;t2、第二传输线;b1、第一介质片;b2、第二介质片;s1、导轨槽;a2、固定卡槽;a3、通孔;a4、电势平衡部;a6、过孔;a8、间隙;a5、型材腔体a1的上表面;a7、型材腔体a1的下表面;c3、第三板材;t3、第三传输线;c4、第四板材;t4、第四传输线;b3、第三介质片;b4、第四介质片。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例执行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。

请参阅图1、图2和图3,本发明提供了一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络,包括:型材腔体a1、第一一分五功分器和第一移相器。

整个馈电网络布置于型材腔体a1内部。

第一一分五功分器布置于型材腔体a1内部,第一一分五功分器包括第一板材c1和第一传输线t1,第一传输线t1布置于第一板材c1上,第一板材c1双面覆铜,双面的铜线通过覆铜的过孔相连。

第一移相器布置于型材腔体内部,第一移相器与第一一分五功分器连接,第一移相器包括第一介质片b1、第二介质片b2、第二板材c2和第二传输线t2,第二传输线t2布置于第二板材c2上,第一介质片b1和第二介质片b2上下夹住第二板材c2和第二传输线t2。

可选的,型材腔体a1为是长方体形,呈字型或者“田”字型。型材腔体a1的上表面a5和下表面a5均开设有通孔a3,一个侧面开设有过孔a6。通孔a3用于焊接电缆和线路板焊盘,过孔a6用于同轴电缆介质或同轴芯线通过,为后续的测试和调试提供了方便。

可选的,型材腔体a1设有电势平衡部a4,电势平衡部a4为型材腔体一个侧面的中间位置延伸出来,用于为馈线座接地,而平衡型材腔体a1内部的低电平,防止型材腔体a1内部地电平的波动而影响性能。

可选的,型材腔体a1的外侧壁与型材腔体a1的馈线座之间留有间隙a8,间隙a8中防止有PET(Polyethylene Terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)垫片,避免出现三阶交调的问题。

可选的,第一一分五功分器的结构是完全并馈的功分结构,第一一分五功分器的长度为工作频率下的四分之一个波长,第一传输线t1包括第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端、第五输出端和用于连接馈电口的输入端。在移相器没有介入的情况下,这五个输出端固定功分,不需要考虑移相器的滑动造成的影响,分馈线不需要再考虑功分或者减少分馈线的功分级数,直接接入移相单元即可。

进一步的,第一移相器的第二传输线t2包括五个输入端口和五个输出端口,分别为:第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端和第五输出端。第二传输线t2的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和第五输入端分别与一分五功分器中第一传输线t1的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端和第五输出端连接。

可选的,第二板材c2设置有导轨槽,通过导轨槽s1,第一介质片b1和第二介质片b2上下对称扣住而连接在一起,并能沿着导轨槽s1的方向来回移动,从而达到移相的目的。

可选的,第一板材c1和第二板材c2设置有固定卡槽a2,固定卡槽a2是型材腔体a1内陷形成的,用于第一介质片b1和第二介质片b2滑动后进行固定。

第一移相器中改变第一介质片b1和第二介质片b2的厚度可以改变第一移相器的单位移相量。从而在制作时,根据单位移相量的大小,选择特定的第一介质片b1和第二介质片b2的厚度。因而可以根据要求的单位移相量灵活改变,使该结构的适用范围较大。

在整个馈电网络中,需进行阻抗的匹配,减小因信号的反射等信号完整性问题而影响性能。因此,第一移相器中也需进行阻抗匹配。实现阻抗匹配的方式有多种,可以是在第一移相器中的第一介质片b1和第二介质片b2开设窗口,第一介质片b1和第二介质片b2各自的窗口上下对称,窗口的长度为自身相对介电常数的四分之一波长;还可以是在第一移相器中的第一介质片b1和第二介质片b2较长部分的两端均设置薄片部分,第一介质片b1和第二介质片b2各自的薄片部分上下对称,薄片部分的长度为相对自身相对介电常数的四分之一波长。

可选的,在保证匹配的基础上,第一板材c1、第二板材c2和第一介质片b1、第二介质片b2的宽带可以是一样的,也可以是不一样;结构类型可以是直线的,也可以是曲线的。

可选的,移相器中第一介质片b1和第二介质片b2的介电常数相同,并小于型材腔体a1的等效相对介电常数。

型材腔体a1的谐振频率可以由以下公式计算:

<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>*</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mrow> <mi>&mu;</mi> <mi>&epsiv;</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>m</mi> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>n</mi> <mi>b</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>p</mi> <mi>l</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>*</mo> <mfrac> <mi>c</mi> <msqrt> <mrow> <msub> <mi>&mu;</mi> <mi>r</mi> </msub> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow> </msqrt> </mfrac> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>m</mi> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>n</mi> <mi>b</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>p</mi> <mi>l</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>

其中m,n,p为自然数,分别表示场沿X,Y,Z方向变化的半个驻波数的个数;a为腔体的宽度,b为腔体的高度,l为腔体的长度。

从而可以得知第一介质片b1和第二介质片b2的介电常数与型材腔体a1的等效相对介电常数的关系:

<mrow> <mi>&epsiv;</mi> <mo>&lt;</mo> <msub> <mi>&epsiv;</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>&lt;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>m</mi> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>n</mi> <mi>b</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>p</mi> <mi>l</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>&rsqb;</mo> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>*</mo> <msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>*</mo> <mi>&mu;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

第一介质片b1和第二介质片b2的介电常数小于型材腔体a1的等效相对介电常数,从而可以避免在工作频率出现谐振的现象。

可选的,图4是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络中的六端口馈电线路。通过第一介质片b1与第二介质片b2的滑动,移相线路6d1、移相线路6d2和移相线路6d3部分覆盖介质的长度和没有覆盖介质的部分线性变化,改变相位,实现移相功能。具体实现过程是:当介质同等厚度时,信号从输入端口6P10进入,经过主功分线路t1分成五路:6e1、6e2、6e3、6e4、6e5。信号输入线路6e5直接输出信号,不经过移相线路,没有产生相位差;信号输入线路6e1经过串联的移相线路6d1与移相线路6d2,从输出端口6P11输出,产生的相位差;信号输入线路6e2经过对称的串联的移相线路6d11与移相线路6d22,从输出端口6P15输出,产生的相位差;信号输入线路6e3经过移相线路6d3,从输出端口6P12输出,产生的相位差;信号输入线路6e4经过的对称的移相线路6d33,从输出端口6P14输出,产生的相位差;因此输出端口6P11、6P12、6P13、6P14、6P15依次产生0、的相位差。

图4中移相线路6d3与移相线路6d33部分覆盖介质的厚度可以调节,通过合理调整第一介质片b1与第二介质片b2的厚度,可以实现输出端口6P11、6P12、6P13、6P14和6P15依次产生0,(n>2)的相位差。使用本实施例的一体化多端口馈电网络时,将各个输出端口连接辐射单元,组成天线阵列,实现波束覆盖,通过传动装置移动第一介质片b1与第二介质片b2时,就能实现基站天线的波束下倾。

可选的,馈电网络中包括分馈线,分馈线包括一分二或一分多功分结构。

一分二功分结构包括第一输入端、第一输出端和第二输出端,第一输入端与第二传输线t2连接。

一分多功分结构包括第一输入端和多个输出端,第一输入端与第二传输线t2连接。

通过采用若干个多级功分结构,可以构成更多输出端口的馈电网络。

图5是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络中的八端口馈电线路。该八端口馈电线路的输入端口为8P10,输出端口是8P11、8P12、8P13、8P14、8P15、8P16和8P17。具体实现过程是:当介质同等厚度时,信号从输入端口8P10进入,经过主功分线路t1分成五路:8e1、8e2、8e3、8e4、8e5。线路8e5直接输出信号,不经过移相线路,没有产生相位差;信号输入线路8e1经过串联的移相线路8d2、移相线路8d3与移相线路8d4,产生的相位差;信号输入线路8e1经过串联的移相线路8d2与移相线路8d3产生的相位差;信号输入线路8e3经过移相线路8d1,产生的相位差;同理信号输入线路8e2经过串联的移相线路8d22、移相线路8d33与移相线路8d44,产生的相位差;信号输入线路8e2经过串联的移相线路8d22与移相线路8d33产生的相位差;信号输入线路8e4经过移相线路8d11,产生的相位差;因此输出端口8P11、8P12、8P13、8P14、8P15、8P16、8P17依次产生0、的相位差。

图6是根据一示例性实施例示出的一种一体化多端口基站天线移相器馈电网络中的十端口馈电线路。该十端口馈电线路与图5中八端口馈电线路的原理基本一致,只有线路拓扑结构不一致。该十端口馈电线路的输入端口为10P10,输出端口是10P11、10P12、10P13、10P14、10P15、10P16、10P17、10P18和10P19。具体实现过程是:当介质同等厚度时,信号从输入端口10P10进入,经过主功分线路t1分成五路,线路10e5直接输出信号,不经过移相线路,没有产生相位差;信号输入线路10e1经过串联的移相线路10d2,产生的相位差;信号输入线路10e1经过串联的移相线路10d2与移相线路10d3产生的相位差;信号输入线路10e3经过移相线路10d1、移相线路10d4和移相线路10d5,产生的相位差;信号输入线路10e3经过移相线路10d1、移相线路10d4、移相线路10d5和移相线路10d6,产生的相位差。同理:信号输入线路10e2经过串联的移相线路10d22,产生的相位差;信号输入线路10e2经过串联的移相线路10d22与移相线路10d33产生的相位差;信号输入线路10e4经过移相线路10d11、移相线路10d44和移相线路10d55,产生的相位差;信号输入线路10e4经过移相线路10d11、移相线路10d44、移相线路10d55和移相线路10d66,产生的相位差;因此输出端口10P11、10P12、10P13、10P14、10P15、10P16、10P17、10P18、10P19依次产生0,的相位差。

图6中移相线路10d1与移相线路10d11部分覆盖介质的厚度可以调节,拓扑形式也可以改变。图7是在图6的基础上通过进行改进的的馈电线路。具体的实施过程是:当介质不同等厚度时,移相线路9d1与移相线路9d11覆盖的介质厚度比移相线路9d2、移相线路9d22、移相线路9d3、移相线路9d33、移相线路9d4与移相线路9d44所覆盖的介质厚度薄,覆盖的介质厚度较厚时移动一个单位距离实现的移相量是是覆盖的介质厚度较厚时的两倍。信号从输入端口9P90进入,经过主功分线路t1分成五路:9e1、9e2、9e3、9e4和9e5。线路9e5直接输出信号,不经过移相线路,没有产生相位差;信号输入线路9e1经过串联的移相线路9d2,产生的相位差;信号输入线路9e1经过串联的移相线路9d2与移相线路9d3产生的相位差;信号输入线路9e3经过移相线路9d1,产生的相位差;信号输入线路9e3经过移相线路9d1,移相线路9d4,产生的相位差;同理:信号输入线路9e2经过串联的移相线路9d22,产生的相位差;信号输入线路9e2经过串联的移相线路9d22与移相线路9d33产生的相位差;信号输入线路9e4经过移相线路9d11,产生的相位差;信号输入线路9e4经过移相线路9d11,移相线路9d44,产生的相位差;因此输出端口9P11、9P12、9P13、9P14、9P15、9P16、9P17,9P18、9P19依次产生0、的相位差。

可选的,整个馈电网络中还包括第二一分五功分器和第二移相器。第二一分五功分器、第二移相器和第一一分五功分器、第一移相器关于型材腔体的中间平面镜像对称。

类似于第一一分五功分器和第一移相器,第二一分五功分器包括第三板材c3和第三传输线t3,第三传输线t3布置于第三板材c3上,第三传输线t3包括五个输出端和一个输入端,即第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端、第五输出端和用于连接馈电口的输入端。第二移相器包括第三介质片b3、第四介质片b4、第四板材c4和第四传输线t4,第四传输线t4布置于第四板材c4上,第三介质片b3和第四介质片b4上下夹住第四板材c4和第四传输线t4,第四传输线t4包括五个输入端和五个输出端,即第一输入端、第二输入端、第四输入端、第五输入端、第一输出端、第二输出端、第四输出端和第五输出端。

应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1