移相系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种移相系统，用于改变输出给至少两个辐射元件的信号的相位，包括为辐射元件提供信号的至少两个移相器，移相器具有用于移动以改变流经该移相器的信号的相位的移相部件。该系统还包括：移相驱动装置，分别与每个移相器的移相部件相连接以同步联动各移相部件，以使移相部件以不同的速率进行移动，以在辐射元件的信号之间形成差分连续相位分布。通过上述方式，本实用新型能够利用多个移相器组合形成端口数目较多的移相系统，且各端口可形成差分连续相位分布。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及移动通信领域，特别是涉及一种移相系统。 移相系统
【背景技术】
[0002] 目前移动通信电磁环境日趋复杂，对天线指标要求也日益提高，如提高天线上旁 瓣抑制指标，更提出主瓣向上30度内的上旁瓣抑制要求。电调天线作为移动通信网络建设 的重要组成部分，需要兼顾整个电调倾角范围内的上旁瓣抑制指标。
[0003] 多端口移相系统是电调基站天线有效抑制上旁瓣的核心器件，其端口数目与辐射 单元数目一一对应时，天线垂直面赋形指标的设计灵活度更大，也更易设计出指标优秀的 赋形方向图。现有的基于滑动耦合馈电片或滑动移相介质实现的集总式多端口移相系统， 当天线辐射单元数目增多需增加相应的端口数目时，常规方法会导致多端口移相系统结构 复杂，设计难度增大，进而使天线馈电系统排布困难，一致性难以控制。 实用新型内容
[0004] 本实用新型主要解决的技术问题是提供一种移相系统，能够利用多个移相器组合 形成端口数目较多的移相系统，且各端口可形成差分连续相位分布。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种移相系统，用 于改变输出给至少两个辐射元件的信号的相位，包括为辐射元件提供信号的至少两个移相 器，移相器具有用于移动以改变流经该移相器的信号的相位的移相部件，该系统还包括：移 相驱动装置，分别与每个移相器的移相部件相连接以同步联动各移相部件，以使移相部件 以不同的速率进行移动，以在辐射元件的信号之间形成差分连续相位分布。
[0006] 其中，移相驱动装置包括同步联动元件及至少两个变速传动装置；每个变速传动 装置的一端均与同步联动元件连接，另一端均与一移相器的移相部件相连接；同步联动元 件的移动导致各变速传动装置连接的移相部件以不同的速率进行移动。
[0007] 其中，移相驱动装置包括同步联动元件、第一变速传动装置和第二变速传动装置； 第一变速传动装置的一端与同步联动元件连接，另一端与移相器中的第一移相器的移相部 件连接；第二变速传动装置的一端与同步联动元件连接，另一端与移相器中的第二移相器 的移相部件连接；同步联动元件的移动导致第一变速传动装置和第二变速传动装置分别带 动第一移相器和第二移相器的移相部件以不同的速率移动。
[0008] 其中，移相驱动装置包括同步联动元件与至少一个变速传动装置；变速传动装置 的一端与同步联动元件连接，另一端与一移相器的移相部件连接；同步联动元件直接与另 一移相器的移相部件连接；同步联动元件的移动导致变速传动装置带动与其连接的移相部 件、与同步联动元件连接的移相部件以不同的速率移动。
[0009] 其中，变速传动装置包括齿条和齿轮；齿轮与移相器的移相部件连接；齿条与同 步联动元件相连接；齿轮与齿条直接或间接相啮合；同步联动元件的移动导致齿条带动齿 轮运动，从而带动相应的移相器的移相部件移动。
[0010] 其中，同步联动元件为直杆，变速传动装置的齿条与该直杆固定连接。
[0011] 其中，同步联动元件也可为螺杆，变速传动装置的齿条沿其纵长方向设有与螺杆 实现螺纹传动连接的螺纹。
[0012] 其中，移相系统中各变速传动装置的齿条结构相同，齿轮为具有不同直径和/或 齿数的齿轮，用于使各变速传动装置以不同的速率带动与其连接的移相器的移相部件进行 移动。或者移相系统中各变速传动装置的齿条结构不同，齿轮结构相同，用于使各变速传动 装置以不同的速率带动与其连接的移相器的移相部件进行移动。或者移相系统中各变速传 动装置的齿条和齿轮结构均不同，用于使各变速传动装置以不同的速率带动与其连接的移 相器的移相部件进行移动。
[0013] 其中，移相器为一分五的集总式多端口移相器、一分四的集总式多端口移相器、一 分三的集总式多端口移相器或一进一出的二端口移相器，每个移相器的一个输出端口与相 对应的一个辐射元件相连接。
[0014] 本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的移相系统，包括 为辐射元件提供信号的至少两个移相器和移相驱动装置。其中，移相器具有用于移动以改 变流经该移相器的信号的相位的移相部件，移相驱动装置可分别与每个移相器的移相部件 相连接以同步联动各移相部件，使各移相部件以不同的速率进行移动，进而在辐射元件的 信号之间形成差分连续相位分布。通过上述方式，本实用新型能够利用多个移相器组合形 成端口数目较多的移相系统，且各端口可形成差分连续相位分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型移相系统的框图一；
[0016] 图2是本实用新型移相系统的框图二；
[0017] 图3是本实用新型移相系统第一实施例的原理图；
[0018] 图4是图3所不实施例中第一移相器的原理图；
[0019] 图5是本实用新型移相系统第二实施例的原理图；
[0020] 图6是本实用新型移相系统第二实施例的原理图；
[0021] 图7是本实用新型移相系统第四实施例的原理图；
[0022] 图8是本实用新型移相系统第五实施例的原理图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
[0024] 请参阅图1和图2,图1和图2为本实用新型移相系统的框图，本实用新型移相系 统用于改变输出给至少两个辐射元件的信号的相位，进而改变天线波束的倾仰角。如图1 和图2所示，移相系统包括为辐射元件提供信号的两个移相器10和移相驱动装置20。
[0025] 其中，移相器10中具有移相部件，移相部件用于移动以改变流经该移相器10的信 号的相位。
[0026] 移相驱动装置20分别与每个移相器10的移相部件相连接以同步联动各移相部 件，使移相部件以不同的速率进行移动，进而在辐射元件的信号之间形成差分连续相位分 布。
[0027] 移相驱动装置20与各移相器10的连接方式包括两种，分别如图1和图2所示。
[0028] 如图1所示，移相系统包括两个移相器10和移相驱动装置20,移相驱动装置20包 括同步联动元件21、第一变速传动装置22和第二变速传动装置23。
[0029] 第一变速传动装置22的一端与同步联动元件21连接，另一端与一个移相器10的 移相部件连接。第二变速传动装置23的一端与同步联动元件21连接，另一端与另一个移 相器10的移相部件连接。
[0030] 需要指出的是，一变速传动装置对应一移相器，在其他实施方式中，移相系统可以 包括至少两个移相器10,移相驱动装置20可以包括与至少两个移相器10对应的至少两个 变速传动装置。
[0031] 同步联动元件21的移动导致第一变速传动装置22和第二变速传动装置23分别 带动两个移相器10的移相部件以不同的速率移动。
[0032] 如图2所示，移相系统包括两个移相器10和移相驱动装置20,其中，移相驱动装置 20包括同步联动元件21与变速传动装置22。
[0033] 变速传动装置22的一端与同步联动元件21连接，另一端与一个移相器10的移相 部件连接。另一个移相器10的移相部件与同步联动元件21直接连接。
[0034] 需要指出的是，一变速传动装置对应一移相器，在其他实施方式中，移相系统可包 括至少两个移相器10,移相驱动装置20可包括至少一个变速传动装置22,同步联动元件21 与一个移相器10的移相部件直接连接，各变速传动装置22分别与其余一移相器10的移相 部件连接。
[0035] 同步联动元件21的移动导致变速传动装置22带动与其连接的移相器10的移相 部件、与同步联动元件21连接的移相器10的移相部件以不同的速率移动。
[0036] 在实际应用中，以图1为例，第一变速传动装置22和第二变速传动装置23均包括 齿条和齿轮。其中，齿轮与移相器10的移相部件连接，齿条与同步联动元件21相连接。齿 轮与齿条直接或间接相啮合，同步联动元件21的移动导致齿条带动齿轮运动，从而带动相 应的移相器10的移相部件移动。其中，齿轮与齿条间接相啮合的方式如：齿条、第一齿轮、 第二齿轮依次相啮合。
[0037] 同步联动元件21可以为直杆，第一变速传动装置22或第二变速传动装置23的齿 条与该直杆固定连接。
[0038] 同步联动元件21还可以为螺杆，第一变速传动装置22或第二变速传动装置23的 齿条沿其纵长方向设有与螺杆实现螺纹传动连接的螺纹。
[0039] 齿条与齿轮的配合，可以使同步联动元件21移动时，齿轮以不同的速率进行移 动。其中，齿条与齿轮的配合方式如下，可择一进行设置。
[0040] A.移相系统中各变速传动装置的齿条结构相同，齿轮为具有不同直径和/或齿 数的齿轮，用于使各变速传动装置以不同的速率带动与其连接的移相器的移相部件进行移 动。
[0041] B.移相系统中各变速传动装置的齿条结构不同，齿轮结构相同，用于使各变速传 动装置以不同的速率带动与其连接的移相器的移相部件进行移动。
[0042] C.移相系统中各变速传动装置的齿条和齿轮结构均不同，用于使各变速传动装置 以不同的速率带动与其连接的移相器的移相部件进行移动。
[0043] 需要指出的是，移相器10为一分五的集总式多端口移相器、一分四的集总式多端 口移相器、一分三的集总式多端口移相器或一进一出的二端口移相器，每个移相器10的一 个输出端口与相对应的一个辐射元件相连接。
[0044] 其中，本实用新型移相系统的端口数目为各移相器端口数目之和，且各移相器端 口的相位同步改变。
[0045] 其中，移相部件可为滑动馈电片或移相介质。
[0046] 本实用新型移相系统，将多个集总移相器通过不同的移动速率连接，从而使系统 在各移相器的端口间组合形成差分的连续相位分布，其端口数目较多，设计简单新颖，尺寸 结构合理，使用灵活，具有广阔的应用空间。
[0047] 请参阅图3,图3是本实用新型移相系统第一实施例的原理图，如图3所示，包括第 一移相器11、第二移相器12、功分器13及移相驱动装置（图未标)。
[0048] 移相驱动装置包括螺杆141、第一齿条142、第二齿条143、第一齿轮144及第二齿 轮 145。
[0049] 具体为螺杆141旋转带动第一齿条142、第二齿条143移动，进而第一齿条142、第 二齿条143分别带动第一齿轮144、第二齿轮145移动。由于第一齿轮144、第二齿轮145 分别与第一移相器11、第二移相器12内的移相部件连接，因此，可使分别与第一齿轮144和 第二齿轮145对应的移相部件发生移动，进而使第一移相器11和第二移相器12的端口产 生相位变化。
[0050] 在本实施例中，第一移相器11、第二移相器12均米用一分五的集总式多端口移相 器。
[0051] 射频信号由功分器13馈入，经功分后至第一移相器11和第二移相器12。移相驱 动装置将两个移相器11、12统一带动实现相移。
[0052] 在本实施例中，通过设置第一齿条142、第二齿条143、第一齿轮144和第二齿轮 145,如齿条的大小、齿轮的直径和齿数，使移相驱动装置工作时，第一齿轮144和第二齿 轮145对应的各移相部件的移动速率比为M:N，在相同的时间内，各移相部件的行程之比为 M:N，进而第一移相器11、第二移相器12间形成M:N的相移比。
[0053] 本实施例通过上述方式可形成一个一分十的十端口移相器。
[0054] 在本实施例中，功分器13用于将射频信号功分至第一移相器11和第二移相器12。 在其他实施例中，也可不需要功分器13直接利用移相器的输入端口输入射频信号。
[0055] 请参阅图4,图4是图3所示实施例中第一移相器的原理图，如图4所示，第一移相 器 11 包括 6 个端口 P1、P2、P3、P4、P5 及 P6。
[0056] 其中，P1端口为输入端口；P2端口为直通端口，相移量为0 ;P3、P4端口相移量 为-Λ、+ Λ ;P5、P6 端口相移量为-2 Λ、+2 Λ。
[0057] 结合图3,当第一移相器11、第二移相器12对应各移相部件形成Μ:Ν的行程比时， Ν Ν Ν Ν 第二移相器12各端口的相移量依次为0、、-2^：Δ、2^：Δ。优选当Μ:Ν为 Μ Μ Μ Μ 4:3时，第一移相器11的相移量依次为0、_4 △、+4 △、-8 △、+8 △，第二移相器12的相移量 依次为0、-3 Λ、+3 Λ、-6 Λ、+6 Λ。对两移相器各端口重新组合排布可形成近似差分的相位 分布：-8Λ、-6Λ、-4Λ、-3Λ、〇、〇、+3Λ、+4Λ、+6Λ、+8Λ，构成十端 口移相系统。
[0058] 其中，若对第二移相器12进行优化设计，保持其内移相部件最大行程与第一移相 器11 一致的情况下，改变第一移相器11与第二移相器12端口间的移相比值，可构成更佳 相位差分分布的多端口移相系统。
[0059] 需指出的是，对移相器及功分器的功率分配比进行灵活设置，可组合出幅度更平 滑的锥削分布。如图3所示的实施例，若第一移相器11的功率分配方式为1:3:4:3:1,第二 移相器12的功率分配方式为1:2:3:2:1,功分器13为一分二等功分，则组合得到的最终功 率分配方式为3:4:8:9:12:12:9:8:4:3,形成幅度更平滑的锥削分布。
[0060] 请参阅图5,图5是本实用新型移相系统第二实施例的原理图，如图5所示，包括第 一移相器21和第二移相器22,本实施例移相系统结构与图3所示实施例相同，在此不再赘 述。
[0061] 其中，第一移相器21为一分五的集总式多端口移相器，第二移相器22为一分四 的集总式多端口移相器。通过第一移相器21内移相部件、第二移相器22内移相部件移动 速率比的设置，可形成九端口移相系统，如：其差分相位分布为：_8 Λ、-6 Λ、-4 Λ、-2 Λ、〇、 +2 Δ、+4 Δ、+6 Δ、+8 Δ 0
[0062] 其中，速率比的设置通过移相驱动装置的设置来实现。
[0063] 请参阅图6,图6是本实用新型移相系统第二实施例的原理图，如图6所不，包括第 一移相器31和第二移相器32,本实施例移相系统结构与图3所示实施例相同，在此不再赘 述。
[0064] 其中，第一移相器31、第一移相器32均为一分三的集总式多端口移相器。通过第 一移相器31内移相部件、第二移相器32内移相部件移动速率比的设置，可形成六端口移相 系统。
[0065] 如图3-6所示，当本实用新型移相系统工作时，射频信号通过功分器进入多个移 相器，利用齿条和齿轮的配合，移相驱动装置可以以不同的传动速率作用于多个移相器，即 每个移相器内的移相部件以不同的速率进行移动，从而在多个移相器的各端口间产生具有 固定比例的相位变化。其中，各移相器对应端口的相位比值与各移相器内移相部件的移动 速率比值相同。合适的移动速率比可在多个移相器的各端口间组合形成差分连续相位分 布。
[0066] 请参阅图7，图7是本实用新型移相系统第四实施例的原理图，如图7所示，包括第 一移相器41、第二移相器42及移相驱动装置（图未标)。
[0067] 移相驱动装置包括螺杆431、齿条432和齿轮433。
[0068] 螺杆431与第一移相器41内的移相部件相连，齿轮433与第二移相器42内的移 相部件相连。
[0069] 其中，第一移相器41、第二移相器42均米用一进一出的二端口移相器。
[0070] 在本实施例中，通过第一移相器41内移相部件、第二移相器42内移相部件移动速 率比的设置，使第一移相器41内移相部件的实际行程为Μ，第二移相器42内移相部件的实 际行程为Ν，由此带来第一移相器41、第二移相器42端口的相移量不同。
[0071] 选取合适的移动速率比可在第一移相器41、第二移相器42间形成灵活的相移量 比值。常见的情况是，当移动速率比为2:1时，假设第一移相器41的相移量为Λ，则此时第 二移相器42的相移量为0. 5 Λ。
[0072] 其中，移动速率比为2:1通过移相驱动装置的设置来实现。
[0073] 其中，当移相器为一进一出的基础移相单元时，通过移动速率比M:N的设置，可由 该基础移相单元衍生设计出移相量为N/M倍基础移相单元移相量的移相器。衍生出的移相 器可与基础移相器联合使用，灵活搭建出分布式的多端口移相系统。
[0074] 请参阅图8,图8是本实用新型移相系统第五实施例的原理图，如图8所示，包括第 一移相器51、第二移相器52及移相驱动装置（图未标)，其中，移相驱动装置与图3所示实施 例结构相同。
[0075] 第一移相器51、第二移相器52为一进一出的二端口移相器，第二移相器52的输出 端口为第一移相器51的输入端口。通过第一移相器51内移相部件、第二移相器52内移相 部件不同移动速率比的设置，本实施例级联的移相器可形成相移量在△与2 △间的任一相 移。
[0076] 综上所述，本实用新型设计方案可组合形成五端口、六端口、七端口、八端口、九端 口、十端口、甚至更多端口数目的多端口移相系统。本实用新型通过简易的、尺寸较小的集 总式移相器组合实现端口数目翻倍的移相网络。
[0077] 以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在 其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种移相系统，用于改变输出给至少两个辐射元件的信号的相位，包括为所述辐射 元件提供所述信号的至少两个移相器，所述移相器具有用于移动以改变流经该移相器的信 号的相位的移相部件，其特征在于，该系统还包括： 移相驱动装置，分别与每个移相器的移相部件相连接以同步联动各移相部件，以使移 相部件以不同的速率进行移动，以在辐射元件的信号之间形成差分连续相位分布。
2. 根据权利要求1所述的移相系统，其特征在于，所述移相驱动装置包括同步联动元 件及至少两个变速传动装置； 每个变速传动装置的一端均与同步联动元件连接，另一端均与一移相器的移相部件相 连接； 所述同步联动元件的移动导致各变速传动装置连接的移相部件以不同的速率进行移 动。
3. 根据权利要求2所述的移相系统，其特征在于，所述移相驱动装置包括同步联动元 件、第一变速传动装置和第二变速传动装置； 所述第一变速传动装置的一端与同步联动元件连接，另一端与所述移相器中的第一移 相器的移相部件连接； 所述第二变速传动装置的一端与同步联动元件连接，另一端与所述移相器中的第二移 相器的移相部件连接； 所述同步联动元件的移动导致所述第一变速传动装置和第二变速传动装置分别带动 第一移相器和第二移相器的移相部件以不同的速率移动。
4. 根据权利要求1所述的移相系统，其特征在于，所述移相驱动装置包括同步联动元 件与至少一个变速传动装置； 所述变速传动装置的一端与同步联动元件连接，另一端与一移相器的移相部件连接； 所述同步联动元件直接与另一移相器的移相部件连接； 所述同步联动元件的移动导致所述变速传动装置带动与其连接的移相部件、与同步联 动元件连接的移相部件以不同的速率移动。
5. 根据权利要求2至4中任意一项所述的移相系统，其特征在于，所述变速传动装置包 括齿条和齿轮； 所述齿轮与移相器的移相部件连接； 所述齿条与所述同步联动元件相连接； 所述齿轮与齿条直接或间接相啮合； 所述同步联动元件的移动导致所述齿条带动所述齿轮运动，从而带动相应的移相器的 移相部件移动。
6. 根据权利要求5所述的移相系统，其特征在于，所述同步联动元件为直杆，所述变速 传动装置的齿条与该直杆固定连接。
7. 根据权利要求5所述的移相系统，其特征在于，所述同步联动元件为螺杆，所述变速 传动装置的齿条沿其纵长方向设有与所述螺杆实现螺纹传动连接的螺纹。
8. 根据权利要求5所述的移相系统，其特征在于，所述移相系统中各变速传动装置的 齿条结构相同，齿轮为具有不同直径和/或齿数的齿轮，用于使所述各变速传动装置以不 同的速率带动与其连接的移相器的移相部件进行移动。
9. 根据权利要求5所述的移相系统，其特征在于，所述移相系统中各变速传动装置的 齿条结构不同，齿轮结构相同，用于使所述各变速传动装置以不同的速率带动与其连接的 移相器的移相部件进行移动。
10. 根据权利要求5所述的移相系统，其特征在于，所述移相系统中各变速传动装置的 齿条和齿轮结构均不同，用于使所述各变速传动装置以不同的速率带动与其连接的移相器 的移相部件进行移动。
11. 根据权利要求1至4中任意一项所述的移相系统，其特征在于，所述移相器为一 分五的集总式多端口移相器、一分四的集总式多端口移相器、一分三的集总式多端口移相 器或一进一出的二端口移相器，每个移相器的一个输出端口与相对应的一个辐射元件相连 接。
【文档编号】H01Q3/32GK203910971SQ201420086658
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】刘培涛, 贾飞飞 申请人:京信通信技术(广州)有限公司