专利名称：具有多信号馈入端口的天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于移动通信系统的天线，尤其涉及一种具有多信号馈入端口的天线。
背景技术：
目前所公知的多极化天线隔离度调节方法，典型特征为用于调节辐射单元间信号隔离度的去耦合部件的位置固定不能移动，即使天线波束的倾仰角被调节，去耦合部件的位置仍固定不动，参阅US6734829B1号专利公告、CN100435413C号专利公告、以及US006072439A号专利公告等。以上所列各件已知的现有技术中，其去耦合部件的位置一经安装都是固定不动的，申请人发现，同一频点在不同电下倾角下，同一位置上的去耦合部件对天线的隔离度的调节作用存在较大差异，例如在某个特定的电下倾角时，特定位置上的去耦合部件能够提高天线的隔离度，但是当电下倾角改变时，这个位置上的去耦合部件作用也在改变，有些位置上的去耦合部件不仅不能提高天线的隔离度，反而使天线隔离度变差，因此，给多极化天线隔离度的调节带来很大困难。特别是随着多频共用天线的电下倾角变化范围越来越宽(如:15dBi增益档天线连续下倾角范围0-30° )，天线隔离度随电下倾角变化越来越大，而网络运营商为提升网络质量，对各阵列天线输入端口之间的隔离度要求越来越高，这给多极化天线隔离度指标实现增加了很大难度。因此，在这一背景下，如何提升各阵列天线输入端口之间隔离度，这对本领域技术人员提出一定程度上的挑战。
发明内容本发明的一个目的是提供一种具有多信号馈入端口的天线，以便改变天线中的去耦合单元的物理位置，以通过改变天线信号输入端口之间的电磁场耦合而保持高隔离度。本发明是通过如下技术 方案实现的:本发明的一种具有多信号馈入端口的天线，包括在物理空间上相组装的若干辐射单元、至少一个用于改变馈入至该天线的所述辐射单元的信号的相位以改变该天线的波束倾仰角的移相装置，以及用于降低各馈入端口之间的电磁场耦合的至少一个去耦合单元，该移相装置提供一调节部件以供操纵多个移相器进行同步移相，所述调节部件的力矩被传递给所述去耦合单元以使该去耦合单元的方位变化与所述多个移相器的移相操作同步发生。根据本发明的一个实施例所揭示，所述若干辐射单元构成同一辐射单元列，每个辐射单元均为双极化辐射单元，每个极化对应由一个所述的馈入端口提供信号。根据本发明另一实施例所揭示，所述若干辐射单元构成两副辐射单元列，每个辐射单元均为单极化辐射单元，每个极化对应由一个所述的馈入端口提供信号。根据本发明再一实施例所揭示，所述若干辐射单元构成两副辐射单元列，其中一列辐射单元列中的辐射单元均为双极化辐射单元，另一辐射单元列中的辐射单元均为单极化辐射单元，每个极化对应由一个所述的馈入端口提供信号。
以上存在多个辐射单元列的天线中，所述各辐射单元列既可同轴设置也可异轴设置，当其中两个辐射单元列分别安装在不同的金属反射板上时便构成了邻接型(side byside)天线。作为一个优选实例，可以使得至少有一个所述的去耦合单元横跨两个辐射单元列设置。进一步，在所述调节部件将力矩传递给所述去耦合单元的路径中设有力矩传输转换结构，根据本发明的实施例所揭示，其由力矩传输机构和力矩转换单元集成，用于为所述去耦合单元提供不同于所述调节部件的运动形式。根据本发明一个等同替换而得的实施例所揭示，所述移相装置经过所述力矩传输转换结构从调节部件传递力矩给各移相器进行同步移相。所述力矩传输转换结构具有变速机构，用于为位于力矩传递末端的所述去耦合单元提供产生不同于前级力矩传递环节的运动速率的驱动力。所述变速机构由齿轮副实现。所述力矩传输转换结构具有变向机构，用于为位于力矩传递末端的所述去耦合单元提供产生不同于前级力矩传递环节的运动方向的驱动力。所述变向机构由齿轮副或齿轮齿条副实现。根据本发明实 施例的揭示，所述变速机构与变向机构均可由力矩转换单元实现。进一步，所述力矩传输转换结构包括一受所述调节部件驱动用于执行直线往返运动的传动杆。一种实施方式中，所述移相装置的移相器提供用于实现移相的可移动部件，所述可移动部件固定于所述传动杆上。另一方式中，所述移相装置的移相器提供用于实现移相的可移动部件，所述可移动部件固定于一传动杆上，移相装置的传动杆与所述的力矩传输转换结构的传动杆联动设置。后一方式中可以以如下方式实现:(1)所述移相装置的传动杆与力矩传输转换结构的传动杆之间通过一连接件相连接实现。(2)所述移相装置的传动杆直接与所述调节部件相连接。较佳的，该天线中设有用于限制所述去耦合单元的运动量程范围的运动量程确定机构。所述去耦合单元与所述金属反射板相靠近或相接触以形成电导通实现接地。与现有技术相比，本发明的有益效果如下:本发明通过约束去耦合单元跟随用于调整天线信号相位的移相运动而同步运动，为天线隔离度的动态调节提供了有效的技术手段，使得天线馈入端口之间的电磁场耦合的调节与天线波束倾仰角之间建立关联，在调整天线信号相位以改变波束倾仰角时便能同时改变天线的隔离度。
图1和图2为本发明的具有多信号馈入端口的天线的第一实施例的结构示意图，图2示出了图1中去耦合单元的实现细节；图3和图4为本发明的具有多信号馈入端口的天线的第二实施例的结构示意图，其相对于第一实施例改进了力矩传输机构的传动杆与调节部件之间的运动关系关联形式；图5、图6、图7分别为本发明的具有多信号馈入端口的天线的第三、四、五实施例的结构示意图，其相对于第一实施例为力矩传输机构增加了不同实现形式的力矩转换单元;图8、图9分别为本发明的具有多信号馈入端口的天线的第六、七实施例的结构示意图，其相对于第一实施例为力矩传输机构增加了不同实现形式的力矩转换单元；图10、图11、图12分别为本发明的具有多信号馈入端口的天线的去耦合单元居于天线中的不同安装位置的效果示意图；图13为本发明的具有多信号馈入端口的天线中包含多个去耦合单元时的相对组装关系的结构不意图；图14、图15分别为本发明的具有多信号馈入端口的天线表现为双频段天线和三频段天线时的结构示意图；图16揭示本发明的具有多信号馈入端口的天线表现为邻接型天线时结构示意图，主要示出其中的个别去耦合单元的特定安装结构。
具体实施方式下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。请参阅图1所示的本发明具有多信号馈入端口的天线的第一实施例的具体结构，该结构示出一板状天线1，该天线I具有一呈纵长状的金属反射板10，金属反射板10纵长方向的两端分别连接一盖板12，金属反射板10上，沿纵长方向间隔设置多 个双极化的辐射单元构成辐射单元列7，显然，本实施例所揭示的天线I为传统的双极化天线1，虽以2个辐射单元为例示出，但本领域技术人员应当知晓，该天线I上的辐射单元7个数视实际应用情况而定，其个数不应构成对本发明实施的限制。该天线I上的各辐射单元7的两个极化对应两个信号馈入端口 41，42，该两个馈入端口 41，42在物理上被安装在所述盖板12上。由此，信号经该馈入端口 41，42提供给各个辐射单元7，辐射单元7由此产生向空中辐射的波束。公知的，对于电调天线而言，信号在从馈入端口 41，42传输给每个辐射单元7的过程中，借助馈电网络(未图示，下同)对各个辐射单元进行功率分配实现馈电，馈电网络中设有移相器(未图示，下同)用于改变馈入给其中的一个或多个辐射单元7的信号的相位，馈入至各辐射单元7的信号的相位的改变，将引起由各辐射单元7所共同辐射形成的信号波束的倾仰角的改变，因此，通过改变移相器的相位，便可改变天线I的波束倾仰角。电调天线中广泛使用的移相器的实现形式也为本领域技术人员所公知，其通过机械地移动移相器的可移动部件93，使流经其中的信号的相位发生改变，其中一种移相器采用一对片状导体或同轴导体，通过该对导体的相对位置关系的改变，改变信号流经该对导体的路径的长度而实现移相，任意一个导体均可作为该移相器的可移动部件93使用；另一种移相器采用具有一个共同输入端和多个输出端的馈电片，通过在从输入端到不同输出端所形成的信号路径所对方的导体的周围处改变其周围介质的介电常数，也可改变从输出端输出的信号的相位，因而，其所采用的介质便构成其可移动部件93。因电调天线中广泛采用这两类移相器，实为本领域技术人员所熟知，恕不行赘述。为实现波束调节，图1所示的天线I给出了在一个移相装置，该移相装置提供一调节部件2并包括一传动组件，所述调节部件2具有一操纵部21和固定在操纵部21轴向上的连接部件22组成，该连接部件22采用螺杆实现，与操纵部21之间实现同轴连接，故其形成周向环绕的螺纹，可以借助操纵部21的转动而实现螺纹传动连接，整个调节部件2被以公知的方式轴向限位设置在相应的所述盖板12上，具体是借助操纵部21在盖板12上被轴向限位且允许周向活动而实现的。例如，请参阅CNlO 1826647A号公告所揭示的实现机电移相的方案，本发明关于移相装置的结构可以完全采用该公告所实现的技术方案，但需注意，不应理解为本发明受此方案所局限。所述的传动组件，参阅CN101826647A号公告所揭示的实现方案和图1所示，其包括一用于与所述调节部件2的连接部件22螺纹配合的从动部件91，该从动部件91进一步与移相器所具有用于改变流经移相器的信号的相位的可移动部件93相连接，由此，借助调节部件2的操纵部21的圆周运动，可以带动所述连接部件22进行转动，螺纹连接于该连接部件22上的从动部件91被螺纹传动，使得其可沿该连接部件22的轴向做直线往返运动，从动部件91被带动的同时，直接将施加在操纵部21上的力矩传输给移相器的可移动部件93，便可实现移相，进而改变天线波束的倾仰角。现有技术中的一种天线1，其多个移相器沿辐射单元列7散布于天线I的金属反射板10的多个位置，因此，本实施例参照这种天线I的设计，使该传动组件包括一传动杆92 (参阅图4)，并将各移相器的可移动部件93都关联到该传动杆92上，该传动杆92直接或间接与所述从动部件91相连接，被枢设在金属反射板10上，受该从动部件91带动而实现直线往返运动，传动杆92藉此便可直接或间接作用于各移相器的可移动部件93使其移动，因此，该传动杆92实际上也起到可移动部件93的作用，实现对流经各移相器的信号的相位的改变操作。所述的移相装置的传动组件中，其传动杆92与从动部件91可以进一步灵活设置。本实施例针对移相器被置于金属反射板10背面这一事实，自然将传动杆92置于金属反射板10的背面，而所述从动部件91则穿过金属反射板10与位于金属反射板10正面的调节部件2的连接部件22以螺纹连接的方式相啮合。作为一种等同替换方式，如移相器设置于金属反射板10的正面 ，所述传动组件的传动杆92和从动部件91也可以相应设置于金属反射板10的正面，而且，当传动组件的传动杆92置于金属反射板10正面时，也可以省略所述从动部件91，只要在该传动杆92上设置可以与该调节部件2的连接部件22上的螺纹相啮合的齿条(例如径向两面被切削的螺杆)或螺孔或其它类似功能部件并且该传动杆92被周向和径向限位即可。进一步，所述调节部件2也可以被替换为其它实现形式，以下列举两种替换方案:其一，可以直接采用纵长状部件的方式实现，并且允许其在其纵长方向(相当于上述操纵部21的轴向)执行直线伸缩活动，而将其另一端与所述传动组件(其从动部件91或传动杆92)实现固定连接，或直接连接至移相器的可移动部件93，由此，通过推拉该调节部件2，同样可以使传动组件的传动杆92实现直线往返运动以间接实现移相的目的，或者直接使调节部件2作用于移相器的可移动部件93进行直线往返运动，从而实现移相的目的。其二，可以运用由多个齿轮构造而成的齿轮副作为传动组件用于传递力矩，以其中一个齿轮作为主动齿轮，并提供用于操纵该主动齿轮的调节部件2，以另一齿轮输出末端力矩作用于与移相器的可移动部件93相连接的所述传动杆92或直接作用于移相器的可移动部件93，使得可以由在主动齿轮上的施力导致所述可移动部件93的移动操作，同理实现移相器可移动部件93与调节部件2之间的同步运动功能。此处充分揭示了调节部件2的实现方式、调节部件2与移相装置之间的配合方式均有多种。由此可以进一步推知，实现所述移相装置的方式也有多种，不仅包括上述局部替换所引起的替代方案，还包括一些具有更大变化的实现方案。进一步请参阅CN1167545号专利公告，该公告给出的天线控制系统中，揭示了不同于上述实现方案的移相装置，其适应自身的移相器的不同结构，提出了一种同轴传动的移相装置。无论移相装置的具体结构如何灵活实现，必不脱离与提供给用户进行施力的调节部件2相配合，也必不脱离将该调节部件2的力矩传输给移相器的可移动部件93的传动组件，有鉴于此，本领域技术人员应当知晓，可以利用其所掌握的知识设计出多种移相装置用于实现本发明，因此，关于移相装置的具体实现方式已为本领域技术人员所掌握，本发明不必穷举，而本领域技术人员根据本发明的上述揭示所灵活变化出来的不同以上所列两种技术方案的移相装置，也应被视为未超出本发明的精神实质。不管所述移相装置采取何种灵活的方式实现，通常本领域技术人员均能实现量程控制，例如，在本实施例图1所揭示的方案中，所述调节部件2的连接部件22的螺纹节距实际上便限定了从动部件91的运动量程，从而也限定了传动杆92的运动量程。如需进一步控制，还可以通过设置金属反射板10上供所述从动部件91穿过的开孔18的长度实现量程控制，或者以公知的其它方式实现，例如本发明后续将揭示一种用力矩转换单元实现量程控制的方式。可见，关于直线运动的量程控制，也是本领域技术人员可以根据本发明的启示而不经创造性劳动而实现的。在实现所述移相装置的基础上，请继续参阅图1。如前所述，该天线I由于存在两个极化，故存在两个信号馈入端口 41，42，因此需要为天线设置去耦合单元3以便降低两个馈入端口 41，42之间的电磁场耦合，以提高其隔离度。本发明中，考虑到信号馈入端口 41，42的隔离度的优化需要与天线I的波束倾仰角建立关联，以使无论天线I波束的倾仰角的角度如何变化，该天线I的馈入端口 41，42之间的隔离度均保持最优，因此，在实现天线I波束与天线I隔离度的关联关系之前，可由本领域技术人员预先确定去耦合单元3在天线I上所处的方位的量程范围以及该方位与天线I波束的倾仰角的对应关系。一般而言，一个既定的波束倾仰角对应一个去耦合单元3的最佳方位，因此，波束倾仰角与去耦合单元3的
方位之间便建立了这种--对应的关联。天线I波束倾仰角与去耦合单元3所居方位之间 的这种对应关系，借助机械结构实现。请结合图1和图2，本发明的第一实施例中，所述天线I进一步包括力矩传输机构，该力矩传输机构包括一从动连接件31和一传动杆32,该传动杆32被两个套接件39支撑在金属反射板10上表面并实现传动杆32的可滑动设置，也即该传动杆32在其周向和径向上被限位，使得传动杆32可以沿金属反射板10的纵长方向、也即传动杆32自身的纵长方向执行直线往返运动，传动杆32的一端与该从动连接件31固定连接，从动连接件31还与所述调节部件2的连接部件22螺纹连接，调节部件2的操纵部21受外力驱动旋转时，带动所述连接部件22同步旋转，该连接部件22除带动所述移相装置的从动部件91转动以实现移相外，还带动所述从动连接件31以带动所述传动杆32同步运动，而去耦合单元3便直接固定在所述传动杆32上，由此，力矩传输机构中，具有两个力矩传输环节，首先是由从动连接件31接受调节部件2所提供的力矩，然后传递给传动杆32，再由所述传动杆32将力矩传递给所述去耦合单元3，使所述去耦合单元3移动。如前所述，由于调节部件2的连接部件22上的螺纹节距在实质上起到了控制从动部件91的运动量程的作用，同理也在实质上起到了控制从动连接件31的运动量程的作用，因此，本实施例中，也等效于起到控制去耦合单元3的运动量程的作用，所述去耦合单元3的量程范围是确定的，且该量程范围是由调节部件2中的连接部件22与力矩传输机构中的从动连接件31共同配合实现的，实际上构成一个运动量程确定机构，当然，该量程范围也是本领域技术人员预先确定的。
本领域技术人员根据本发明关于力矩传输机构的揭示，也应可知晓:前述关于移相装置的实现方式，包括以传动杆92实现的形式和以齿轮副实现的形式等，也同样完全适用于所述力矩传输机构。移相装置中采用的传动杆92与所述调节部件2之间的连接关系，也必然同样适用于所述力矩传输机构中的传动杆32与所述调节部件2之间。移相装置中传动杆92与其操纵对象即移相器的可移动部件93的连接关系(例如采用如前所述采用螺杆作为力矩传输机构的传动杆32，为每个去耦合单元3适配一可移动单元(未图示)，使可移动单元与传动杆32螺纹连接进行传动)，也必然可以替换到力矩传输机构的传动杆32与其操纵对象如本实施例中的去耦合单元3 (或如后续实施例中的力矩转换单元)的连接关系中。可见，本领域技术人员可以灵活将本发明中移相装置的整个结构及其中的传动杆92与调节部件2之间、传动杆92与其力矩传递末端的操纵对象之间的连接方式，等同替换到本发明的力矩传输机构中，移相装置具体指其传动组件与力矩传输机构的实现原理一致，因此，作为一种典型的技术替换，本发明未图示的一种实施方式中，直接将移相装置的传动杆92与力矩传输机构的传动杆32合二为一，当然，这种情况下，要求移相器的可移动部件93与去耦合单元3均安装于天线I同一面上以方便采用同一传动杆同时控制移相和高隔离度保持。鉴于移相装置的几种具体实现方式、移相装置与力矩传输机构的可替换性已经在上面详细揭示，故恕不再详细揭示力矩传输机构的多种具体细节。图1和图2的这种结构，使得所述去耦合单元3的运动与所述调节部件2的运动建立了关联，由于移相装置的移相运动也已与所述调节部件2的运动建立了关联，所以，去耦合单元3的运动也必然与所述移相装置的移相运动建立关联，这几种关联关系无论直接还是间接，均能实现彼此之间的同步运动，因此，调节部件2的运动与移相器的可移动部件93以及去耦合单元3的运动也是同步的，这里所称的“同步”，应是指调节部件2与去耦合单元3之间的运动存在因果继承关系。调节部件2 —旦被施力做圆周运动，其力矩必然通过移相装置和力矩传输机构分别传递给移相器的可移动部件93和所述去耦合单元3，天线I的波束倾仰角的变化与去耦合单元3方位的变化将同步发生，且天线I的一个波束倾仰角对应去耦合单元3在金属反射板10上的一个具体方位，天线I波束倾仰角与去耦合单元3方位之间建立了关联，且对应。为了便于观察天线I波束倾仰角和/或去耦合单元3的方位的实时变化，该天线I还设置一刻度条19，该刻度条19表面印制有表征波束倾仰角，和/或，去耦合单元3所居方位或电磁场耦合程度或隔离度的刻度，其一端与所述从动部件91 (如图1所示)、所述移相装置的传动杆92、所述从动连接件31及所述力矩传输机构的传动杆32中任意之一固定连接，另一端作为活动端穿过盖板12设置。当调节部件2被施力进行波束倾仰角调节时，去耦合单元3同步运动，该刻度条19也将同步运动，以其相对于盖板12伸出的长度不同辅以文字或图形标示便可表征所述的天线I的波束倾仰角大小和/或去耦合单元3的方位。可见，对于第一实施例所揭示的双极化天线I而言，通过将其中用于实现移相的机械移相结构与用于实现去耦合单元3方位调节的机械移位结构相关联，由同一调节部件2进行驱动，便可实现天线I的波束倾仰角与去耦合单元3方位的同步调节。需要指出的是，去耦合单元3的方位跟随天线I波束倾仰角的变化所产生的改变，并不必然进一步降低天线I的馈入端口 41,42 之间的电磁场稱合,也并不必然进一步提高天线I的馈入端口 41,42之间的隔离度。本领域技术人员知晓，对于一部天线I而言，依其特定的波束倾仰角，只能获得在该角度下最佳或较佳的隔离度，因此，即使天线I波束倾仰角可以被增大或减小，但去耦合单元3的方位变动所引起的隔离度变化可能只是确保其保持未移位前的隔离度，并不一定是被提高或减小，相应的，馈入端口 41，42之间的电磁场耦合也并不一定被进一步增强或降低，技术实现的目标仍在于保持最低或较低(在技术参数要求允许的范围内)的电磁场耦合，以确保最高或较高的隔离度，是保持而非提高或减小。更甚的，本领域技术人员应当知晓，去耦合单元3被移位时，即使由于物理控制而产生天然的物理误差，导致馈入端口 41，42之间的电磁场耦合被微量减小或增大，也应被视为保持了最低或较低的电磁场耦合和最高或较高的隔离度，仍应视为居于本发明的精神实质范围之内。可见，本发明的第一实施例，借助对调节部件2的施控，可以在实现移相以改变天线电下倾角的同时，同步改变去耦合单元所居的方位，在本实施例主要表现为去耦合单元3相对于金属反射板10而言在其水平位置上的移位调节，以便最终实现不论天线波束倾仰角如何变化，均可同步改变去耦合单元3所居方位以使在该波束倾仰角下确保天线具有最优或较优的馈入端口间的电磁场耦合程度以保持最高或较高的隔离度。请参阅图3和图4所揭示的本发明的第二实施例，其基于第一实施例对其中的力矩传输机构做出了改进。图3与图4中，力矩传输机构保留了传动杆32，并且直接通过从动连接件31将该传动杆32与天线I背面的属于移相装置的传动杆92相连接，由此，移相装置的传动杆92受调节部件2驱动之后沿其纵长方向进行滑动，带动移相器的可移动部件93移动的同时，同步带动力矩传输 机构的传动杆32也沿相同方向做直线往返式的滑动，去耦合单元3便相继与其力矩传输机构上的传动杆32、移相装置的传动杆92、调节部件2建立了关联，各个关联环节之间同步运动，从而可以通过对调节部件2的操纵实现同步调节天线I的波束倾仰角和去稱合单元3的方位调节。需要指出的是，第二实施例揭示的方案，与前述揭示第一实施例时所述及的将上述两种传动杆92和32合二为一的方案在运动效果上是等效的，均是执行一比一的同速运动关系。但本领域技术人员应当知晓，本发明涉及运动之处，均可根据去耦合单元3位移量及位移幅度的需要，通过增加变速机构去改变去耦合单元3或移相器的可移动部件93的位移速率，换言之，所述调节部件2的转速，与所述移相装置的可移动部件93的移动速率，以及所述去耦合单元3的移动速率，均可不同，视本领域技术人员对天线I设计的需求而灵活确定。以下将通过其它实施例对此原理进行说明。请参阅图5所揭示的第三实施例，相对于第一实施例，其中的力矩传输机构进一步增设一力矩转换单元，该力矩转换单元包括第一齿条51、从动齿轮52、第二齿条54以及支撑导杆50，所述第一齿条51固定连接在所述力矩传输机构的传动杆32的一个局部位置上，所述支撑导杆50与该力矩传输机构的传动杆32平行设置，支撑导杆50大致呈U型，其两臂分别固定在金属反射板10，所述第二齿条54套设在该支撑导杆50的中间导条上，以便第二齿条54可以沿该中间导条滑动，第二齿条54上还固定设置所述的去耦合单元3。在所述第一齿条51与第二齿条54之间，置有枢接在金属反射板10上的所述从动齿轮52,该从动齿轮52分别与所述第一齿条51和第二齿条54相哨合。由此,当力矩传输机构的传动杆32被驱动时，其将来自调节部件2的力矩经自身传递给第一齿条51，第一齿条51借助与从动齿轮52的啮合关系，驱动从动齿轮52转动，从动齿轮52进而借助其与第二齿条54之间的啮合关系，又将力矩传输给第二齿条54和去耦合单元3，从而使去耦合单元3在第二齿条54的带动下，沿着所述支撑导杆50的中间导条做直接往返运动。显然，虽然均是直线往返运动，但是由于从动齿轮52的反向作用，去耦合单元3的运动方向与所述传动杆32的运动方向是相反的，两者的运动形式便呈现不同。请参阅图6所揭示的第四实施例。前述在揭示第二实施例时顺便述及变速机构在本发明中的应用，图6所揭示的实施例便实施了这种应用，其基于图5所揭示的结构，通过增加一个径向尺寸更小的主动齿轮53改变力矩转换单元的具体结构，相对于第三实施例实现了变速和变向的运动，具体而言:在第三实施例所揭示的力矩转换单元的结构的基础上，增大所述支撑导杆50与力矩传输机构的传动杆32之间的平行距离，令所述第一齿条51啮合一枢接在金属反射板10上的所述主动齿轮53，令该主动齿轮53进一步与所述枢接在金属反射板10上的从动齿轮52相啮合，继而保持所述从动齿轮52与所述第二齿条54之间的啮合关系，其余结构均不变化。由此，力矩转换单元中的力矩转换过程中，从第一齿条51将力矩传递给所述主动齿轮53，再传递给所述从动齿轮52，继而便传递给所述第二齿条54，因去耦合单元3固定在第二齿条54上，所以，力矩便从所述传动杆92传递给了所述去耦合单元3。经力矩转换单元的转换，可以看出，所述去耦合单元3及其所依附的第二齿条54仍然执行直线往返运动，并且其运动方向与所述传动杆32的运动方向完全相同，但是，由于主动齿轮53的径向尺寸小于从动齿轮52的径向尺寸，主动齿轮53的齿数少于从动齿轮52的齿数，力矩的转换输出将产生减速的效果，因此，尽管所述去耦合单元3与传动杆92均执行同向直线往返运动，但彼此的运动速度并不相同，因而，所述去耦合单元3与传动杆32的运动形式依然是不同的。进一步改进该力矩转换单元，便可获得其它不同的实现方案，例如，图7所揭示的第五实施例中，其与第四实施例的不同之处仅在于力矩转换单元的结构不同，具体表现在其中的主动齿轮53和从动齿轮52同轴设置，主动齿轮53与从动齿轮52彼此固定连接，且均被同轴枢接在金属反射板10上,所述径向尺寸较大的从动齿轮52与第一齿条51相哨合，所述径向尺寸较小的主动齿轮53与第二齿条54相啮合，由此，相对第四实施例而言，最终输出给第二齿条54及其上设置的去耦合单元3的运动速度不变，但方向却与第四实施例相反。相对于力矩传输机构的传动杆 32而言，第五实施例中的去耦合单元3被力矩转换单元作用下，可执行方向与该传动杆32相同，但速度小于该传动杆32的运动速度的直线往返运动，因此，本实施例中，力矩转换单元仍然使得去耦合单元3的运动形式不同于力矩传输机构的传动杆32。以上各实施例所揭示的天线I中，其中的去耦合单元3的方位的改变集中在平行于所述金属反射板10的一个面上，主要是调节去耦合单元3所处的横向位置，以下将揭示用于在垂直于所述金属反射板10的面上调节所述去耦合单元3的方位的替代方案，包括调节去耦合单元3相对于所述金属反射板10的垂直位置和倾仰角两种方式。请参阅图8所揭示的本发明的天线I的第六实施例，该实施例针对前述各实施例所述的力矩转换单元提出替代方案，其余结构未予变动。本实施例中，所述力矩转换单元包括一连杆机构和一滑动机构，该连杆机构包括一两端分别被枢接在所述力矩传输机构的传动杆32和所述滑动机构的滑动部件58之间的连杆56，该滑动机构包括竖立固定在金属反射板10上的带滑动槽570的限位部件57，所述的滑动部件58上固定有所述的去耦合单元3，使该去耦合单元3居于金属反射板10上方，滑动部件58被置于所述限位部件57所提供的滑动槽570中，该滑动槽570呈纵长状，且其纵长方向垂直于所述金属反射板10，该滑动部件58被设置为可在该滑动槽570长度所限定的量程范围内做直线往返运动。可以看出，所述去耦合单元3的运动量程范围的确定，不仅如前所述可以借助调节部件2的螺纹节距实现，也可借助这里的滑动机构实现，由此启示更可由本领域技术人员灵活选用其它的运动量程限位形式以对本发明的各个实施例做出显而易见的修改。由于所述连杆56 —端枢接所述传动杆32，另一端枢接所述滑动部件58，因此，当所述传动杆32基于金属反射板10做水平方向上的直线往返运动时，便拉动所述滑动部件58基于所述金属反射板10沿着所述滑动槽570做垂直方向上的直线往返运动，传动杆32与去耦合单元3两者尽管均执行直线往返运动，但因彼此方向不同，故两者的运动形式仍应视为不同。以本实施例所实现的力矩转换单元，使得所述去耦合单元3的位置变化不再局限于水平方向，而解决了在垂直方向上调节该去耦合单元3的垂直高度的问题。图9揭示了借助另一种力矩转换单元实现去耦合单元3的旋转式调节的方案，构成本发明的第七实施例。第七实施例是在第六实施例的基础上的演变，该实施例中，所述的力矩转换单元，其延用第六实施例所述的连杆56机构和滑动机构，但在该限位部件57所提供的滑动槽570中将其实现滑动的滑动部件58的一个垂直面设计成齿条580，相应的，力矩转换单元提供一 U形支撑导杆50，支撑导杆50的两臂固定在金属反射板10上，从而提供一枢接轴，此外，力矩转换单元还提供一齿轮55，优选扇形齿轮，将去耦合单元3固定在该齿轮55上，并将该齿轮55与所述支撑导杆50所提供的枢接轴相枢设，使该齿轮55得以绕该枢接轴做周向往返运动，将该齿轮55与所述滑动部件58所提供的齿条580相啮合，便可实现整个力矩转换单元的安装。同理，力矩传输机构的传动杆32将力矩提供给所述连杆56机构后，由连杆56机构推动所述带齿条的滑动部件58沿着所述限位部件57所提供的滑动槽570进行直线滑动，借助齿条580与齿轮55的啮合关系，滑动部件58的直线运动力矩必然传递给所述安装有去耦合单元3的齿轮55，从而使齿轮55带动所述去耦合单元3执行绕所述支撑导杆50所提供的枢接轴旋转的周向运动，可见，力矩转换单元将所述传动杆32的直线往返运动改变成去耦合单元3的周向运动，运动形式完全改变，解决了去耦合单元3相对于金属反射板10进行倾仰角调节的问题。由此可见，图8和图9进一步揭示了去耦合单元3的方位调节的问题，具体而言，图8解决垂直方向的调节方案，而图9解决倾仰角或称圆周方向的调节方案，结合之前各实施例揭示的在水平方向调节去耦合单元3的方案，可见，本发明给出了将去耦合单元3进行多种方位调节的技术方案，本领域技术人员在此一基础上，足以借助公知的机械结构实现更为复杂的调节方案，例如，可以以斜滑轨与插置于斜滑轨中进行滑动的去耦合单元3相结合而提供一个全新结构使得所述去耦合单元3随着所述传动杆92，同时执行结合了水平和垂直方向的运动的倾斜式位移。诸如此类的实现方案可由本领域技术人员在本发明的启示下灵活实现，不胜枚举，恕不赘述。以上揭示的各实施例中，除采用齿轮副实现力矩传输机构外，所述力矩传输机构均包括一用于执行直线往返运动的传动杆32，一般是适用于具有两个或两个以上的辐射单元7组阵的天线I中，这种结构的天线I往往需要在多个位置相应设置多个所述去耦合单元3，为了便于一体化控制，采用传动杆32对多个去耦合单元3进行集中控制是既经济又高效的方式。然而，在本发明 未揭示的一个实施例中，更适用于单独控制数量较少的去耦合单元3的情况，所述力矩传输机构可以由一系列的齿轮传动机构构成，例如由调节部件2的连接部件22带动一个齿轮，再由该齿轮带动其余的齿轮，最终由末端齿轮的力矩输出轴带动去耦合单元3移动，这样便不必采用所述的传动杆32，因此，前述各实施例的力矩传输机构虽然采用了传动杆32，却不应理解为对本发明的限定。所述的去耦合单元3的实现形式也已被本领域技术人员所熟知，去耦合单元3的形状多样，可以是片状、柱状、球状、折状等任意形式，也可以是“ # ”字形、镂空形等更为复杂的结构，通常由本领域技术人员择优采用，恕不赘述。去耦合单元3相对于金属反射板10的方位而言，既可以居于辐射单元7的上方空间，例如图10所示，也可居于辐射单元7的下方一侧或两侧空间，例如图11所示，还可以居于相邻两个辐射单元7之间的下方空间，例如图12所示，等等。依据图11和图12所揭示的去耦合单元3，可以使其一个局部或全部靠近或接触所述金属反射板10，由此，去耦合单元3与金属反射板10近距离接触或直接接触，处于辐射电磁场中，两者实质上形成电导通，耦合部件实现接地或等效接地，这样耦合效果大大增强，而非一个孤立的寄生耦合，当两者的耦合面足够大足够近，就等效于一个电容，在高频交变电磁场的作用下可直接导通。此外，在同一天线I内部安装的不同的去耦合单元3所居方位及指向也可以不同，例如图13所揭示的位于同一传动杆32上的两个去耦合单元3，其中一个指向并置于相邻两个辐射单元7之间，另一个则置于两个辐射单元7的侧边空间处。显然，均是本领域技术人员熟知的，且本发明实现的重点在于为去耦合单元3的方位变化限定一量程范围，因此，恕不针对去耦合单元3的具体安放位置做出限定。以上揭示的各实施例中，均以双极化天线I为基础进行说明，显然，本发明的隔离度自适应调节的功能可以推广应用到任意多频段天线I中。请参阅图14所揭示的双频段天线1，该天线I上，对应两个频段而设置的高频辐射单元列7和低频辐射单元列71，且两个单元列7、71同轴设置，并有部分高频和低频辐射单元同轴嵌套。由于存在两个单元列7、71，因此，便有两套移相装置与之相对应，由此也便需运用上述各实施例所揭示的技术方案，对应每套移相装置及其调节部件2而分别设置相应的实现去耦合单元3方位调节的上述各实施例所 揭示的机械结构。需要注意的是，尽管天线I存在两个频段的信号，且每个频段具有两个极化，因此共形成四个信号馈入端口 41，42，43，44，但去耦合单元3对各馈入端口 41 一 44的影响是综合的，并不特定只对一个频段一个极化发生影响，因此，力矩传输机构中的传动杆32，并不需要一一对应所述移相装置的数量而设置，如图15所揭示的三频天线1，虽然给出了三个移相装置相关联的调节部件2，具有三个同轴设置的辐射单元列7、71、72，但其中仅给出了两个力矩传输机构，也即只给出两个隔离度的机械调节结构，而且两个隔离度机械调节结构中的去耦合单元3的个数设置是不同的，这种情况下，调整与这两个力矩传输机构相关联的移相装置的信号的相位，改变天线I所形成的波束倾仰角时，该两个力矩传输机构将带动其传动杆32上的去耦合单元3进行方位改变从而适应该波束倾仰角，虽然另外一个移相装置并未配备力矩传输机构和专门的去耦合单元3，但是，由于去耦合单元3对三个频段的辐射单元列7、71、72都存在空间上的干预，因此只要经本领域技术人员预先测定，给出去耦合单元3的运动量程范围，理论上，便可由一个或多个由同一调节部件2关联带动的去耦合单元3影响多于两个的信号馈入端口 41，42之间的电磁场耦合程度，并获得一个较佳的调节范围。可见，本领域技术人员可以依据天线I频段数不同而灵活实现本发明，使得本发明所实现的用于调节去耦合单元3的机械结构数量不受移相装置的个数的约束。此外，如图16所示，在同一力矩传输机构中设置的多个去耦合单元3，彼此之间的形状、所处高度也可以不同。图6揭示的是一个邻接型(side by side)双极化天线1，两组辐射单元列7，7’分别安装在各自的金属反射板10上并且以彼此的金属反射板10紧邻组装以在外观上构成一个整体，其中的一个力矩传输机构的去耦合单元3，其明显高于其它去耦合单元3，并且，其长度横跨两个邻接的辐射阵列7、7’，这种实现方式，对于本领域技术人员而言，自然也是可以理解的。综上所述，本发明通过为天线提供一机械联动结构且给定天线中的去耦合单元的量程范围，将去耦合单元的方位变化与馈送给天线辐射单元的信号的相位变化之间建立关联，使天线波束倾仰角的受控变化必然导致去耦合单元的方位发生与前者适配的变化，从而实现无论天线波束倾仰角如何变化，均可确保天线馈入端口之间保持较低的电磁场耦合，从而获得较高的隔离度，因此，本发明广泛适用于各种移动通信天线中。需要指出的是，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围 的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种具有多信号馈入端口的天线，包括在物理空间上相组装的若干辐射单元、至少一个用于改变馈入至该天线的所述辐射单元的信号的相位以改变该天线的波束倾仰角的移相装置，以及用于降低各馈入端口之间的电磁场耦合的至少一个去耦合单元，该移相装置提供一调节部件以供操纵多个移相器进行同步移相，其特征在于，所述调节部件的力矩被传递给所述去耦合单元以使该去耦合单元的方位变化与所述多个移相器的移相操作同步发生。
2.根据权利要求1所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述若干辐射单元构成同一辐射单元列，每个辐射单元均为双极化辐射单元，每个极化对应由一个所述的馈入端口提供信号。
3.根据权利要求1所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述若干辐射单元构成两副辐射单元列，每个辐射单元均为单极化辐射单元，每个极化对应由一个所述的馈入端口提供信号。
4.根据权利要求1所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述若干辐射单元构成两副辐射单元列，其中一列辐射单元列中的辐射单元均为双极化辐射单元，另一辐射单元列中的辐射单元均为单极化辐射单元，每个极化对应由一个所述的馈入端口提供信号。
5.根据权利要求3或4所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述各辐射单元列同轴设置。
6.根据权利要求3或4所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述各辐射单元列异轴设置。
7.根据权利要求6所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，至少有一个所述的去耦合单元横跨两个辐射单元列设置。
8.根据权利要求6所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，至少有两个所述的辐射单元列分别安装在不同的金属反射板上。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，在所述调节部件将力矩传递给所述去耦合单元的路径中设有力矩传输转换结构，用于为所述去耦合单元提供不同于所述调节部件的运动形式。
10.根据权利要求9所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述移相装置经过所述力矩传输转换结构从调节部件传递力矩给各移相器进行同步移相。
11.根据权利要求9所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述力矩传输转换结构具有变速机构，用于为位于力矩传递末端的所述去耦合单元提供产生不同于前级力矩传递环节的运动速率的驱动力。
12.根据权利要求11所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述变速机构由齿轮副实现。
13.根据权利要求9所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述力矩传输转换结构具有变向机构，用于为位于力矩传递末端的所述去耦合单元提供产生不同于前级力矩传递环节的运动方向的驱动力。
14.根据权利要求13所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述变向机构由齿轮副或齿轮齿条副实现。
15.根据权利要求9所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述力矩传输转换结构包括一受所述调节部件驱动用于执行直线往返运动的传动杆。
16.根据权利要求15所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述移相装置的移相器提供用于实现移相的可移动部件，所述可移动部件固定于所述传动杆上。
17.根据权利要求15所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述移相装置的移相器提供用于实现移相的可移动部件，所述可移动部件固定于一传动杆上，移相装置的传动杆与所述的力矩传输转换结构的传动杆联动设置。
18.根据权利要求17所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述移相装置的传动杆与力矩传输转换结构的传动杆之间通过一连接件相连接实现。
19.根据权利要求17所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，所述移相装置的传动杆直接与所述调节部件相连接。
20.根据权利要求1至4中任意一项所述的具有多信号馈入端口的天线，其特征在于，该天线中设有用于限制所述去耦合单元的运动量程范围的运动量程确定机构。
21.根据权利要求1所述的可实现隔离度调节的移相装置，其特征在于，所述去耦合单元与所述金属反射板相靠近或相接触以形成电导通实现接地。
全文摘要
本发明公开一种具有多信号馈入端口的天线，包括在物理空间上相组装的若干辐射单元、至少一个用于改变馈入至该天线的所述辐射单元的信号的相位以改变该天线的波束倾仰角的移相装置，以及用于降低各馈入端口之间的电磁场耦合的至少一个去耦合单元，该移相装置提供一调节部件以供操纵多个移相器进行同步移相，所述调节部件的力矩被传递给所述去耦合单元以使该去耦合单元的方位变化与所述多个移相器的移相操作同步发生。通过约束去耦合单元跟随用于调整天线信号相位的移相运动而同步运动，使得天线馈入端口之间的电磁场耦合的调节与天线波束倾仰角之间建立关联，在调整天线信号相位以改变波束倾仰角时便能同时改变天线的隔离度。
文档编号H01Q1/52GK103236585SQ20131011004
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者刘培涛, 王强 申请人:京信通信技术(广州)有限公司