一种移相器及天线的制作方法

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种移相器及天线。

背景技术：

在通信系统中，天线是由一定个数的天线单元组成的阵列，在实际应用中，为了实现对蜂窝小区无线信号的覆盖优化，天线的最大辐射方向是需要根据需求改变的，而改变天线的最大辐射方向的方法就是改变馈于天线阵列中各天线单元的电磁波的相位，使得阵列中各天线单元之间存在一定的相位差，实现这种电磁波的相位变化的器件就是移相器。现有的移相器主要分为两种类型：第一种是通过改变信号传输路径的有效介电常数来实现移相；第二种是通过改变信号传输路径的长度来实现移相。通常的，第一种移相器由于在实际生产中会存在一定公差，因此其对信号产生的相移的精度小于第二种移相器。

在上述第二种移相器中，移相器是通过滑动主馈线带动滑块改变信号传输路径的长度来实现移相的。在某些移相器(例如直线型移相器)滑动主馈线的过程中，主馈线的长度发生变化，信号在主馈线中传播的距离也是变化的，因此信号在主馈线中产生了移相，从而影响了移相器的效果。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种移相器及天线，能够使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，提高了移相器的效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种移相器，包括输入端口，与所述输入接口连接的固定带线，与所述固定带线连接的滑动带线，与所述滑动带线连接的至少一个移相枝节，其中，所述滑动带线相对于所述固定带线滑动，每个所述移相枝节与两个第一输出端口相连接；所述移相器还包括：

补偿介质，所述补偿介质在所述滑动带线相对于所述固定带线滑动时与所述滑动带线部分交叠，用于改变与所述补偿介质交叠部分的所述滑动带线的有效介电常数；

其中，当所述滑动带线沿所述第一方向或者所述第二方向相对于所述固定带线滑动时，所述信号的第一相移和所述信号的第二相移的大小相等，且相位相反，所述第一相移为所述滑动带线相对于所述固定带线滑动时变化的距离对所述信号产生的相移；所述第二相移为所述滑动带线相对于所述固定带线滑动时所述交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对所述信号产生的相移。

本发明实施例提供的移相器中，由于在移相器中添加了补偿介质，补偿介质用于改变与所述补偿介质交叠部分的所述滑动带线的有效介电常数，因此，当所述滑动带线相对于所述固定带线滑动时，所述信号的第一相移和所述信号的第二相移的大小相等，且相位相反，即滑动带线相对于固定带线滑动时变化的距离对信号产生的相移与滑动带线相对于固定带线滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移相互抵消，使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，提高了移相器的效果。

进一步地，所述移相器还包括：

与所述固定带线连接的第二输出端口，其中，所述信号从所述输入端口输入，经由一部分所述固定带线，从所述第二输出端口输出，所述信号传播的距离为固定值。

本发明实施例提供的移相器中，若移相器包括与所述固定带线连接的第二输出端口，其中，所述信号从所述输入端口输入，经由一部分所述固定带线，从所述第二输出端口输出，所述信号传播的距离为固定值，因此，第二输出端口的相位在所述滑动带线相对于所述固定带线滑动时不发生移相，第二输出端口为零相位端口。

在第一种可能的实现方式中，所述移相枝节为慢波结构。

在第二种可能的实现方式中，所述移相器还包括：

设置在所述至少一个移相枝节上的介质单元，用于改变所述移相枝节的有效介电常数。

本发明实施例提供的移相器中，移相枝节可以是慢波结构，也可以在移相枝节上设置介质单元来改变所述移相枝节的有效介电常数，从而达到使各个输出口之间存在相位差的目的。

进一步地，若所述移相器包括至少两个所述移相枝节，则至少两个所述移相枝节位于所述滑动带线的同侧或异侧。

本发明实施例提供的移相器中，能够根据实际的移相器尺寸，对移相器内部移相枝节的排布进行设计。

进一步地，所述移相器还包括：

与所述输入端口、所述第一输出端口和所述第二输出端口连接的线缆。

进一步地，所述移相器还包括：

设置于所述固定带线、所述滑动带线、所述移相枝节和所述补偿介质外侧的、用于固定或者安装所述固定带线、所述滑动带线、所述移相枝节和所述补偿介质的腔体。

进一步地，所述固定带线与所述滑动带线之间的连接方式为耦合电连接或直接接触电连接；所述滑动带线与至少一个所述移相枝节之间的连接方式为耦合电连接或直接接触电连接。

第二方面，本发明实施例提供一种天线，包括具有第一方面所述的任意特征的移相器，以及与所述移相器连接的至少一个天线单元。

本发明实施例提供的天线的技术效果可以参见上述第一方面中移相器的技术效果，此处不再赘述。

进一步地，所述移相器通过所述移相器中的线缆与至少一个所述天线单元连接。

本发明实施例提供一种移相器及天线，移相器包括输入端口，与输入接口连接的固定带线，与固定带线连接的滑动带线，与滑动带线连接的至少一个移相枝节，其中，滑动带线相对于固定带线滑动，每个移相枝节与两个第一输出端口相连接；移相器还包括：补偿介质，补偿介质在滑动带线相对于固定带线滑动时与滑动带线部分交叠，用于改变与补偿介质交叠部分的滑动带线的有效介电常数；其中，当滑动带线沿第一方向或者第二方向相对于固定带线滑动时，信号的第一相移和信号的第二相移的大小相 等，且相位相反，第一相移为滑动带线相对于固定带线滑动时变化的距离对信号产生的相移；第二相移为滑动带线相对于固定带线滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移。

基于上述实施例的描述，由于在移相器中添加了补偿介质，补偿介质用于改变与所述补偿介质交叠部分的所述滑动带线的有效介电常数，因此，当所述滑动带线相对于所述固定带线滑动时，所述信号的第一相移和所述信号的第二相移的大小相等，且相位相反，即滑动带线相对于固定带线滑动时变化的距离对信号产生的相移与滑动带线相对于固定带线滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移相互抵消，使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，提高了移相器的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种直线阵列中相邻天线单元的位置关系示意图；

图2为现有技术中通过改变信号传输路径的长度来实现移相的移相器的结构示意图一；

图3为现有技术中通过改变信号传输路径的长度来实现移相的移相器的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图一；

图5为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图二；

图6为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图三；

图7为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图四；

图8为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图五；

图9为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图六；

图10为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图七。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例中描述的移相器可用于各种基站天线中，天线是由一定个数的天线单元组成的阵列，改变天线的最大辐射方向的方法就是改变馈于天线阵列中各天线单元的电磁波的相位。常见的天线阵列包括直线阵列、垂射阵列、端射阵列等，天线阵列中相邻天线单元之间的相位差通常是相等的。示例性的，如图1所示，为本发明实施例提供的一种直线阵列中相邻天线单元的位置关系示意图。该直线阵列包括5个天线单元(如图1中所示的a、b、c、d和e)，5个天线单元沿着同一条直线放置，通常，天线单元c为零相位天线单元，在移相器移相的过程中，天线单元c始终不产生相移，天线单元b和天线单元d与天线单元c的相位差均为θ，天线单元a和天线单元b之间的相位差为θ，天线单元d和天线单元e之间的相位差也为θ，其中，θ的取值可以在移相器移相的过程中发生变化。

现有的通过改变信号传输路径的长度来实现移相的移相器的结构示意图如图2和图3所示，其中，该移相器包括3个输出端口，输入端口，与输入端口电连接的主馈线10；与主馈线10电连接的滑块11，并且设置滑块11与主馈线10之间可以沿直线相对滑动；与滑块11电连接的移相枝节12，当滑块11沿直线滑动时，滑块11保持与移相枝节12滑动连接，且移相枝节12与3个输出端口中的两个输出端口(如图2所示的输出端口2和输出端口3)电连接，其中移相枝节12上设置有介质单元，以增大各移相枝节对信号产生的移相量，同时，3个输出端口中的另外一个输出端口(如图2所示的输出端口1)和输入端口之间的距离是固定的，即输出端口1是零相位端口。当滑块11沿直线滑动时，如图3中的箭头所示，主馈线10的长度与图2中主馈线10的长度相比变小。由于信号在馈线中经过的路径越长，相位越滞后，因此，输入移相器的同一个信号在图 2和图3中进入滑块11的相位是不同的，导致输出端口2和输出端口1之间的相位差，与输出端口3和输出端口1之间的相位差不等，影响了移相器的效果。

本发明实施例提供了一种移相器，能够使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，克服了信号在主馈线中产生移相的问题，提高了移相器的效果。

需要说明的是，为了描述方便且更好地理解本发明实施例的技术方案，本发明的下述实施例均是以天线阵列中相邻天线单元之间的相位差是相等的来进行说明的，可以理解的是，天线阵列中相邻天线单元之间的相位差可以根据实际需要进行调整，不一定相等，本发明不做限制。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例提供一种移相器，如图4所示，移相器包括输入端口20、与输入接口20连接的固定带线21(如图中4中所指示的无填充的线框)，与固定带线21连接的滑动带线22(如图中4中所指示的黑色填充的线框)，与滑动带线22连接的至少一个移相枝节23，其中，滑动带线22沿第一方向或者第二方向相对于固定带线21滑动，每个移相枝节23与两个第一输出端口24相连接，信号从输入端口20输入，经由固定带线21、滑动带线22和移相枝节23，从每个第一输出端口24输出；移相器还包括：

补偿介质25，补偿介质25在滑动带线22相对于固定带线21滑动时与滑动带线22部分交叠，用于改变与补偿介质25交叠部分的滑动带线的有效介电常数。

其中，当滑动带线22沿第一方向或者第二方向相对于固定带线21滑动时，信号的第一相移和信号的第二相移的大小相等，且相位相反，第一相移为滑动带线22相对于固定带线21滑动时变化的距离对信号产生的相移；第二相移为滑动带线22相对于固定带线21滑动时交叠部分的变化部 分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移。

需要说明的是，本发明实施例所描述的第一方向和第二方向只是本发明的一种实现方式，可以理解的是，滑动带线22相对于固定带线21滑动并不局限于沿第一方向或者第二方向滑动。其中，第一方向为如图4中水平向左的方向，第二方向为如图4中水平向右的方向；或者第一方向为如图4中水平向右的方向，第二方向为如图4中水平向左的方向。当滑动带线22沿如图4中水平向右的方向移动时，如图5所示，滑动带线22的长度减小，滑动带线22与补偿介质25的交叠面积增大，且信号的第一相移和信号的第二相移的大小相等，且相位相反，第一相移为滑动带线22相对于固定带线21滑动时变化的距离对信号产生的相移；第二相移为滑动带线22相对于固定带线21滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移。即滑动带线22相对于固定带线21滑动时变化的距离对信号产生的相移与滑动带线22相对于固定带线21滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移相互抵消，使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，提高了移相器的效果。

还需要说明的是，本发明实施例所描述补偿介质25可以设置于移相器中的第一区域和/或第二区域，其中，如图4所示，第一区域为滑动带线22的下方区域，第二区域为滑动带线22的上方区域；或者第一区域为滑动带线22的上方区域，第二区域为滑动带线22的下方区域。且第一区域和第二区域与滑动带线22在滑动带线22相对于固定带线21滑动时不完全重叠。在移相器的滑动带线22滑到如图4所示的最左侧时，滑动带线22可以与补偿介质25在空间位置上相交，但不存在交叠；在移相器的滑动带线22滑到如图4所示的最右侧时，最右侧的滑动带线22并不会超出补偿介质25的范围。

进一步地，如图6所示，移相器还包括：

与固定带线21连接的第二输出端口26，其中，信号从输入端口20输入，经由一部分固定带线21，从第二输出端口26输出，信号传播的距离为固定值。

由图6可以看出，第二输出端口26到输入端口20的距离是固定的， 因此信号从第二输出端口26输出的相位是固定的。因此，第二输出端口26可以认为是零相位端口。并且信号的第一相移和信号的第二相移的大小相等，且相位相反，因此，能够保证与同一个移相枝节23相连接的两个第一输出端口24输出的信号的相位与第二输出端口26输出的信号的相位的差值的绝对值是相等的。

进一步地，移相枝节为慢波结构，用于增大移相枝节对信号产生的移相量。其中，慢波结构可以为螺旋线慢波结构或者蛇形线慢波结构，本发明不做限制。

可以理解的是，通过改变如图4、图5和图6中折线型慢波结构的槽宽和槽深，可以实现移相器不同的移相比。

进一步地，移相器还包括：

设置在至少一个移相枝节上的介质单元，用于改变移相枝节的有效介电常数。

同理，通过在移相枝节上设置介质单元，同样可以改变移相枝节的有效介电常数，进而实现移相器不同的移相比。

进一步地，图4、图5和图6中移相器的两个移相枝节位于滑动带线的同侧，当然，如图7所示，移相器的两个移相枝节还可以位于滑动带线的异侧。

进一步地，移相器还包括：

与输入端口、第一输出端口和第二输出端口连接的线缆。

进一步地，移相器还包括：

设置于固定带线21、滑动带线22、移相枝节23和补偿介质25外侧的、用于固定或者安装固定带线21、滑动带线22、移相枝节23和补偿介质25的腔体27。

需要说明的是，固定带线与滑动带线之间的连接方式为耦合电连接或直接接触电连接；滑动带线与至少一个移相枝节之间的连接方式为耦合电连接或直接接触电连接。当然，本发明实施例提供的其他结构之间的连接方式也可以耦合电连接或者直接接触电连接。

可选的，本发明实施例提供的移相器可以为悬置微带线移相器，也可以为其他类型的移相器，本发明不做限制。

示例性的，以图8中的移相器为例，四个第一输出端口24从左至右依次为第一输出端口a、第一输出端口b、第一输出端口c和第一输出端口d，移相器的所要达到的移相比为1:2(即第一输出端口b与第一输出端口a的移相比为1:2)。输入端口20通过电缆将信号传入到该悬置微带线移相器中，通过电缆在第一输出端口24和第二输出端口26将不同相位的信号馈入天线阵列单元上。当滑动带线22沿着水平方向向右滑动的时候，此时输入端口20到第一输出端口a和第一输出端口b的距离增大，第一输出端口a和第一输出端口b输出的相位是滞后的；输入端口20到第一输出端口c和第一输出端口d的距离减小，第一输出端口c和第一输出端口d输出的相位是超前的。理论上，在滑动带线22滑动的过程中，同一移相枝节上，信号从输入端口到一个输出端口的距离的减小量等于信号从输入端口到另一个输出端口的距离的增大量。第一输出端口a和第一输出端口d的功率相等；第一输出端口b和第一输出端口c的功率相等。滑动带线22滑动相同的距离l，在与第一输出端口a和第一输出端口d连接的移相枝节23上改变的相位是在与第一输出端口b和第一输出端口c连接的移相枝节23上改变的相位的2倍，零相位端口(即第二输出端口26)在滑动过程中相位保持不变。因此滑动相同距离l后，移相器输出口的移相量分别是：

第一输出端口a：第一输出端口b：第二输出端口：第一输出端口c:第一输出端口d＝-2：-1：0：1：2。其中，负号表示该输出端口输出的信号的相位是滞后的。

同理的，当滑动带线22沿着水平方向向左滑动的时候，输入端口到第一输出端口a和第一输出端口b的距离减小，第一输出端口a和第一输出端口b输出的相位是超前的；输入端口到第一输出端口c和第一输出端口d的距离增大，第一输出端口c和第一输出端口d输出的相位是滞后的。滑动相同距离l后，移相器输出口的移相量分别是：

第一输出端口a：第一输出端口b：第二输出端口：第一输出端口c:第一输出端口d＝2：1：0：-1：-2。

示例性的，以图9中的移相器为例，移相器共包括三个移相枝节23，六个第一输出端口24从左至右依次为第一输出端口a、第一输出端口b、 第一输出端口c、第一输出端口d、第一输出端口e和第一输出端口f，移相器的所要达到的移相比为1：2：3(即第一输出端口c与第一输出端口b与第一输出端口a的移相比为1：2：3)。输入端口20通过电缆将信号传入到该悬置微带线移相器中，通过电缆在第一输出端口24和第二输出端口26将不同相位的信号馈入天线阵列单元上。当滑动带线22沿着水平方向向右滑动的时候，此时输入端口到第一输出端口a、第一输出端口b和第一输出端口c的距离增大，第一输出端口a、第一输出端口b和第一输出端口c输出的相位是滞后的；输入端口到第一输出端口d、第一输出端口e和第一输出端口f的距离减小，第一输出端口d、第一输出端口e和第一输出端口f输出的相位是超前的。理论上，在滑动带线22滑动的过程中，同一移相枝节上，信号从输入端口到一个输出端口的距离的减小量等于信号从输入端口到另一个输出端口的距离的增大量。第一输出端口a和第一输出端口f的功率相等；第一输出端口b和第一输出端口e的功率相等；第一输出端口c和第一输出端口d的功率相等。滑动带线22滑动相同的距离l，在与第一输出端口b和第一输出端口e连接的移相枝节23上改变的相位是在与第一输出端口c和第一输出端口d连接的移相枝节23上改变的相位的2倍；在与第一输出端口a和第一输出端口f连接的移相枝节23上改变的相位是在与第一输出端口c和第一输出端口d连接的移相枝节23上改变的相位的3倍，零相位端口(即第二输出端口26)在滑动过程中相位保持不变。因此滑动相同距离l后，移相器输出口的移相量分别是：

第一输出端口a：第一输出端口b：第一输出端口c：第二输出端口:第一输出端口d：第一输出端口e：第一输出端口f＝-3：-2：-1：0：1：2：3。其中，负号表示该输出端口输出的信号的相位是滞后的。

同理的，当滑动带线22沿着水平方向向左滑动的时候，输入端口到第一输出端口a、第一输出端口b和第一输出端口c的距离减小，第一输出端口a、第一输出端口b和第一输出端口c输出的相位是超前的；输入端口到第一输出端口d、第一输出端口e和第一输出端口f的距离增大，第一输出端口d、第一输出端口e和第一输出端口f输出的相位是滞后的。滑动相同距离l后，移相器输出口的移相量分别是：

第一输出端口a：第一输出端口b：第一输出端口c：第二输出端口:第一输出端口d：第一输出端口e：第一输出端口f＝3：2：1：0：-1：-2：-3。

还需要说明的是，在设计本发明实施例提供的移相器时，能够根据实际的移相器尺寸，对移相器内部移相枝节的排布进行设计。如图10所示，多个移相枝节可以依次排列设置。

本发明实施例提供一种移相器及天线，该移相器包括输入端口，与输入接口连接的固定带线，与固定带线连接的滑动带线，与滑动带线连接的至少一个移相枝节，其中，滑动带线相对于固定带线滑动，每个移相枝节与两个第一输出端口相连接；移相器还包括：补偿介质，补偿介质在滑动带线相对于固定带线滑动时与滑动带线部分交叠，用于改变与补偿介质交叠部分的滑动带线的有效介电常数；其中，当滑动带线沿第一方向或者第二方向相对于固定带线滑动时，信号的第一相移和信号的第二相移的大小相等，且相位相反，第一相移为滑动带线相对于固定带线滑动时变化的距离对信号产生的相移；第二相移为滑动带线相对于固定带线滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移。

基于上述实施例的描述，由于在移相器中添加了补偿介质，补偿介质用于改变与补偿介质交叠部分的滑动带线的有效介电常数，因此，当滑动带线相对于固定带线滑动时，信号的第一相移和信号的第二相移的大小相等，且相位相反，即滑动带线相对于固定带线滑动时变化的距离对信号产生的相移与滑动带线相对于固定带线滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移相互抵消，使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，提高了移相器的效果。

本发明实施例还提供一种天线，包括具有上述如图4至图10任意之一所示的移相器，以及与移相器连接的至少一个天线单元。

进一步地，移相器通过移相器中的线缆与至少一个天线单元连接。

对于移相器的描述具体可参见上述如图4至图10所示的实施例中对移相器的相关描述，此处不再赘述。

基于上述实施例的描述，由于在移相器中添加了补偿介质，补偿介质 用于改变与补偿介质交叠部分的滑动带线的有效介电常数，因此，当滑动带线相对于固定带线滑动时，信号的第一相移和信号的第二相移的大小相等，且相位相反，即滑动带线相对于固定带线滑动时变化的距离对信号产生的相移与滑动带线相对于固定带线滑动时交叠部分的变化部分中补偿介质的介电常数对信号产生的相移相互抵消，使得信号的相位不会因为滑动带线和固定带线间的相对运动而发生改变，提高了移相器的效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。