一种渐变式移相器及移相单元的制作方法

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种渐变式移相器及移相单元。

背景技术：

在通信技术的快速发展过程中，行业发展对通信质量的要求越来越高，即，对通信基站网络的建设要求越来越高，为了提高通讯基站的通讯质量，现有技术中，一般采用移相器实现基站网络中的波束下倾及切换。基站天线中移相器主要是通过改变不同输出端口的相位，从而调节阵列天线的倾角及副瓣，随着移相器设计技术的不断发展，目前主流的移相器为小型化介质移相器，该类移相器是通过拉动腔体中的介质块来改变各端口相位，相比较于过往的u型棒移相器、带状线移相器、扇形移相器，其具有体积小、装配方便、可靠性高等优点。

但相比较于前述的移相器，介质移相器中存在pcb馈电网络阻抗由空气段突变至介质段的问题，该种设计形式的突变，容易引起馈电网络中的阻抗失配，进而导致移相器的整体性能恶化。因此为了解决该分界面处的阻抗突变问题，目前主要的解决手段是在分界面处的介质块上开一个或多个矩形槽，形成介质-空气窗，从而实现阻抗的过渡，且工程设计人员在移相器开发过程中，对于阻抗匹配的关注更多的是总馈电端口的回波损耗是否达到期望值，当达到期望值时则认为移相器实现良好匹配，故一般采用上述主流的矩形开槽方式可以实现移相器总馈电端口阻抗的最终匹配，即获得相对较大的回波损耗。

而采用上述开矩形槽的方式设计移相器，虽然可以在总馈电端口获得较大的回波损耗，但存在空气-介质分界面处阻抗的硬转换问题，容易在此处引起电磁波的多次反射相消，进而引起幅相较大的波动，最终因移相器的问题影响基站天线的整体覆盖效果。

综上所述，为了解决传统移相器容易引起幅相较大波动，避免影响基站天线整体覆盖效果，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决传统移相器容易引起幅相较大波动，容易影响基站天线整体覆盖效果的问题，本申请提供一种及一种渐变式移相器及移相单元。

本申请第一方面提供一种渐变式移相器，包括网络走线板，所述网络走线板上设置有一个输入口和多个输出口，所述多个输出口通过网络走线连接所述输入口；

所述渐变式移相器还包括设置在所述网络走线板两侧，且覆盖所述网络走线的介质板；所述介质板上设置有渐变窗，所述渐变窗两端的宽度不相等，且宽度从一端到另一端逐渐变化，所述介质板移动时，所述渐变窗沿所述网络走线移动。

可选的，同一介质板上设置的渐变窗数量为两个，两个渐变窗分别设置在所述介质板的两端，且两个渐变窗的窄边相对设置。

可选的，所述渐变窗的形状为梯形。

可选的，所述渐变窗的形状为三角形。

可选的，所述渐变窗的形状为阶梯形。

可选的，所述渐变窗的形状为渐变线形。

可选的，所述渐变窗的长度为λg/4-λg/2，其中λg为电磁波在介质中的波长。

可选的，所述渐变窗的最大宽度为10mm-20mm。

可选的，所述渐变式移相器还包括金属腔体，所述网络走线板和所述介质板设置在所述金属腔体内，所述金属腔体上设置有馈线孔。

本申请第二方面提供一种渐变式移相单元，所述渐变式移相单元设置在渐变式移相器的介质板上；

所述渐变式移相单元包括渐变窗，所述介质板移动时，所述渐变窗沿渐变式移相器的网络走线移动。

由以上技术方案可知，在本申请提供一种渐变式移相器及移相单元，所述渐变式移相器包括网络走线板，所述网络走线板上设置有一个输入口和多个输出口，所述多个输出口通过网络走线连接所述输入口；所述渐变式移相器还包括设置在所述网络走线板两侧，且覆盖所述网络走线的介质板；所述介质板上设置有渐变窗，所述渐变窗两端的宽度不相等，且宽度从一端到另一端逐渐变化。

在实际应用过程中，在所述介质板相对于所述网络走线板移动时，所述渐变窗沿所述网络走线移动。所述渐变窗的宽度渐变结构，使所述渐变窗具有阻抗变换的连续性，使得各级分界面处的阻抗具有较好的平滑性，避免因阻抗变换幅度较大，而导致的电磁波的强烈干涉现象，进而尽可能的保证了移相器输出幅相的平稳性，避免影响基站天线整体覆盖效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的简易介质移相器介质层及pcb结构示意图；

图2为图1中阻抗变化单元的结构示意图；

图3为现有技术中的简易介质移相器设置两个矩形窗和一个矩形窗的结构示意图；

图4为图1介质移相器的多级阻抗变换线反射模型示意图；

图5为本申请实施例提供的一种渐变式移相器的展开结构示意图；

图6为图5中网络走线板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种梯形结构的渐变窗结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种三角形结构的渐变窗结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种阶梯形结构的渐变窗结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种渐变线形结构的渐变窗结构示意图；

图11为指数变换段的反射系数幅值响应曲线图；

图12为本申请实施例提供的一种渐变式移相器的侧视示意图；

图13为本申请实施例提供的一种渐变式移相器的金属腔体结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种渐变式移相单元的结构示意图。

图中：

100-pcb走线层，200-介质层，300-阻抗变化单元，1-网络走线板，11-输入口，12-输出口，13-网络走线，2-介质板，21-渐变窗，3-金属腔体，31-馈线孔。

具体实施方式

参见图1，为现有技术中的简易介质移相器介质层及pcb结构示意图，传统的小型化介质移相器主要分为金属壳体、pcb走线层100、以及分布于pcb走线层100上下两侧的介质层200，通过移动pcb走线层100上下两侧的介质层200，来改变不同输出端口的相位，进而实现移相的功能。

如图1所示，所述介质层200上靠近空气段处开有两个矩形窗，此类开窗的目的是为了阻抗由空气层有效变换至介质层，且同一介质层200含两个阻抗变化单元300。现有的介质移相器均采用介质层开矩形窗进行设计，开窗的数量可以为一个或多个，但此类矩形窗存在阻抗硬接触问题，阻抗变换幅度相对较大，pcb走线层100上的电磁波在矩形窗处容易形成多次传输及反射，虽最终因干涉相消而实现阻抗匹配，但由于干涉相消现象的存在，导致了电磁波传输在此区域内幅相出现较大的波动，最终在各个输出端口而体现，而且当整个移相器网络走线完成设计之后，因电磁波的干涉相消而导致的输出端口幅相波动现象则较难分析与解决，即：馈电端口阻抗较好匹配、smith圆图收敛、驻波比相对较小，但幅相波动却较大，且难以有效解决。

图2为图1中的阻抗变化单元300结构示意图，所述阻抗变化单元300对于移相器的阻抗匹配起到了重要的作用，而现有的大多数设计方案采用如图3所示的一个矩形窗或两个矩形窗，但由图3可见：采用矩形窗的设计，将会使得阻抗由空气中的z0变换至介质中的z1，其中，且εr取值为2.5-4，故z0＝(1.5-2)*z1,如图3所示，现有技术中的简易介质移相器设置两个矩形窗和一个矩形窗的结构示意图；如图3中的(a)为例，阻抗变换段为z0-z1-z2-z1-z3-z1，兼顾成本考虑，开窗段的尺寸相对有限，因此上述的阻抗每级之间变换幅度相对较大，平滑性亦相对较差。

图4为图1介质移相器的多级阻抗变换线反射模型示意图，由图4可见，每级阻抗变换分界面处均存在电磁波反射现象，最终在总的分界面z0处形成最终反射波，具体反射系数γ模型如下：

γ(θ)＝γ0+γ1e^-2jθ+γ2e^-2jθ+…+γne^-2jθ

其中，θ为对应阻抗段的电长度，e为自然常数(约为2.718)，j为虚数，n为第n级阻抗变换段。由上可见，阻抗变化单元300的最终反射波是由多级反射波的叠加而成，因此在设计阻抗变换段时，变化段的平滑性将变得异常重要，而传统的开矩形窗设计阻抗变换平滑性较差，因此在该区域内的电磁波干涉性较强，引起较大的幅度相位波动，最终因移相器的问题影响基站天线的整体覆盖效果。

参见图5，为本申请实施例提供的一种渐变式移相器的展开结构示意图。

参见图6为图5中网络走线板的结构示意图。

为了解决传动移相器容易引起幅相较大波动，导致基站天线整体覆盖效果，本申请实施例第一方面提供一种渐变式移相器，包括网络走线板1，如图6所示，所述网络走线板1上设置有一个输入口11和多个输出口12，所述多个输出口12通过网络走线13连接所述输入口11；如图5所示，所述渐变式移相器还包括设置在所述网络走线板1两侧，且覆盖所述网络走线13的介质板2；所述介质板2上设置有渐变窗21，所述渐变窗21两端的宽度不相等，且宽度从一端到另一端逐渐变化，一端宽度较大，另一端宽度较小，使所述渐变窗21的宽度，从一端逐步变化到另一端。

在实际应用过程中，在所述介质板2相对于所述网络走线板1移动时，所述渐变窗21沿所述网络走线13移动。所述渐变窗21的宽度渐变结构，使所述渐变窗21具有阻抗变换的连续性，使得各级分界面处的阻抗具有较好的平滑性，避免因阻抗变换幅度较大，而导致的电磁波的强烈干涉现象，进而尽可能的保证了移相器输出幅相的平稳性，避免影响基站天线整体覆盖效果。

进一步的，在本申请部分实施例中，同一介质板2上设置的渐变窗21数量为两个，两个渐变窗21分别设置在所述介质板2的两端，且两个渐变窗21的窄边相对设置。

参见图7，为本申请实施例提供的一种梯形结构的渐变窗结构示意图。

参见图8，为本申请实施例提供的一种三角形结构的渐变窗结构示意图。

参见图9，为本申请实施例提供的一种阶梯形结构的渐变窗结构示意图。

参见图10，为本申请实施例提供的一种渐变线形结构的渐变窗结构示意图。

进一步的，如图7、8、9和10所示，在本申请部分实施例中，所述渐变窗21的形状为梯形、三角形、阶梯形或渐变线形。上述渐变式结构使得电磁波从空气中进入介质层中平滑过渡，如图11所示，为指数变换段的反射系数幅值响应曲线，反射系数的峰值|γ|随着变换段βl的长度增加而降低，因此为了较好地匹配移相单元变换段两边阻抗值，本申请实施例提供的渐变窗21的长度为λg/4-λg/2，其中λg为电磁波在介质中的波长。所述渐变窗21的最大宽度为10mm-20mm。其中，所述渐变窗21的形状优选为三角形或渐变线形。

参见图12，为本申请实施例提供的一种渐变式移相器的侧视示意图。

参见图13，为本申请实施例提供的一种渐变式移相器的金属腔体结构示意图。

进一步的，如图12所示，在本申请部分实施例中，所述渐变式移相器还包括金属腔体3，所述网络走线板1和所述介质板2设置在所述金属腔体3内，所述金属腔体3上设置有馈线孔31。其中，通过在金属腔体3上开圆形馈线孔31的方式，对输入口11和输出口12进行馈电焊接。本申请实施例提供的一种渐变式移相器是一出三移相器，但是不局限于一出三移相器，还可以根据实际设计需要，设计不同输出端口(例如：一出四、一出五、一出六、一出七等)或不同功率分配比移相器。

本申请实施例第二方面提供一种渐变式移相单元，如图14所示，为本申请实施例提供的一种渐变式移相单元的结构示意图。所述渐变式移相单元设置在渐变式移相器的介质板2上；所述渐变式移相单元包括渐变窗21，所述介质板2移动时，所述渐变窗21沿渐变式移相器的网络走线13移动。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种渐变式移相器及移相单元，所述渐变式移相器包括网络走线板1，所述网络走线板1上设置有一个输入口11和多个输出口12，所述多个输出口12通过网络走线13连接所述输入口11；所述渐变式移相器还包括设置在所述网络走线板1两侧，且覆盖所述网络走线13的介质板2；所述介质板2上设置有渐变窗21，所述渐变窗21两端的宽度不相等，且宽度从一端到另一端逐渐变化。

在实际应用过程中，在所述介质板2相对于所述网络走线板1移动时，所述渐变窗21沿所述网络走线13移动。所述渐变窗21的宽度渐变结构，使所述渐变窗21具有阻抗变换的连续性，使得各级分界面处的阻抗具有较好的平滑性，避免因阻抗变换幅度较大，而导致的电磁波的强烈干涉现象，进而尽可能的保证了移相器输出幅相的平稳性，避免影响基站天线整体覆盖效果。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。