移相组件、移相器及移相系统的制作方法

本发明涉及通信天线技术领域，具体涉及通信天线技术中有关移相相关装置的相关技术，尤其涉及一种移相组件、移相器及移相系统。

背景技术：

随着移动通讯的发展，越来越多的用户对电磁波辐射有了认识，开始对电磁辐射有了一种恐惧心理，担心辐射影响到自己的健康，从而使通信运营商建站选址困难，建站成本提高，进而迫使将建站地址选于地理环境和地磁环境较复杂的地方；而周围地理与电磁环境日趋复杂，其对通信天线的要求也会越来越高，其中，就包括天线的发展需逐步走向了小型化、低成本化。

移相器可实现阵列天线的波束赋形，使天线下倾角连续可调，是基站电调天线的必要组件。高增益、高副瓣的天线不但可有效控制基站的覆盖范围，增强基站覆盖区内的信号强度，且可降低蜂窝网络的邻区干扰，提高通信网络的质量；因此，引入低成本、低插入损耗、可实现高增益及高副瓣的小型化天线成为了本领域的需求。

现有技术中，在1950年的美国US2502359号专利中提出了这样一种相位可连续变化的移相器，如图1所示，“U”型同轴传输线由11、12、13、14、15组成，其中采用金属空心圆柱结构的11、12为固定部分，采用金属实心圆柱结构的“U”型线14、13、15分别插入11和12右侧空心体内；其是通过一个穿出腔体外的机械传动杆21、联动16以及17和18，进而推动14、13、15左右运动，而由于11、14、13、15、12组成的“U”型传输线的总长度的连续变化，导致二个同轴线接头24之间传输信号的相位出现相应的连续变化，即实现了移相功能。同理，请参见附图2，在1988年的美国US4755778号专利中提出了利用一个穿出腔体外的机械传动杆318来联动其他相关部件左右运动，以实现移相功能的移相装置。

其中，上述现有移相器的缺点之一在于：移相器行程在移相器腔体之外，使整个移相器长度变长，达不到小型化的效果。

上述现有移相器的缺点之二在于：可移动传输线上没有耐磨绝缘层，在反复的使用中，可能会导致接触不良，引起无源互调产物。

上述现有移相器的缺点之三在于：当移相器应用于可连续电下倾的基站天线时，需要外加一个功分器，才能连线布局，组成网络，如此，多单元组阵时，结构布局空间严重不足。

上述现有移相器的缺点之四在于：引用行程限定部件(例如，弹簧结构)来限定传输线左右移动行程及确保传输线左右移动时不损坏移相器，该结构方式较复杂，且易产生无源互调产物。

技术实现要素：

本发明的目的旨在解决上述至少一个问题，提供了一种移相组件、移相器及移相系统。

本发明的目的包括实现移相器的小型化、低成本、结构简单、便于实现模块化管理等特点。

按照现有的基站天线移相器，不同增益的天线设计一种移相器，使得移相器种类繁多、结构复杂；本发明的移相器，适用于任何增益档的基站天线，只需要将移相器组合起来，就可实现任意档的基站天线。

为实现该目的，本发明提供了一种移相组件，用于调整流经其中的信号的相位，包括同轴套接设置的外导体和内导体，所述外导体或内导体上固设有便于控制所述外导体和内导体之间沿轴向产生相对位移的传动块，将所述传动块的移动路径设置在预设区域，以使所述移相组件安装于腔体中时，所述腔体无需在所述轴向方向上设计容纳所述传动块的容置空间且所述传动块在所述轴向方向上未延伸至所述腔体外。

较佳的，所述外导体包括第一外导体和第二外导体，所述内导体为U型内导体，所述U型内导体的两端分别套接至第一外导体和第二外导体中。

具体的，所述传动块与所述轴向相垂直的延伸方向上设有便于受控而带动所述传动块进行移动的受控部。

进一步的，所述内导体的外表面上设有绝缘层。

相应的，本发明还提供了一种移相器，包括腔体及固设于腔体内的上述任一种技术方案中所述的移相组件。

进一步的，所述移相器还包括嵌入所述腔体内的独立的功分器，所述功分器与所述外导体连接。

较佳的，所述功分器的输入端口与所述第一外导体或第二外导体的输出端口连接。

较佳的，所述腔体的正面板或背面板上设有便于设于所述腔体外的受控部与设于所述腔体内的传动块连接且限定所述传动块移动行程的纵长槽。

较佳的，所述第一外导体和第二外导体的长度皆为L，所述U型内导体的长度为不小于4/3L，所述U型内导体与第一外导体和第二外导体的耦合长度皆不小于1/2L。

相应的，本发明还提供了一种移相系统，包括至少一个上述任一种技术方案中所述的移相器及与该移相器连接的天线辐射单元。

进一步的，所述移相系统还包括主功分器，所述移相器设有多个，各所述移相器皆与所述主功分器连接。

较佳的，各所述移相器的功率比皆不同。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

本发明的移相组件中，由于是将所述传动块的移动路径设置在预设区域，以使所述移相组件安装于腔体中时，所述腔体无需在所述轴向方向上设计容纳所述传动块的容置空间且所述传动块在所述轴向方向上未延伸至所述腔体外，其不仅可避免因传动块本身结构或移动路径而延长本移相组件的整体轴向长度，且其该移相组件安装于腔体内时，有便于大大缩小移相器的整体尺寸，进而便于实现移相器及天线的小型化。另外，所述传动块与所述轴向相垂直的延伸方向上设有便于受控而带动所述传动块进行移动的受控部，其有便于进一步实现缩小该移相组件的整体轴向长度及较好的控制传动块移动；所述内导体的外表面上设有绝缘层，其可避免外导体和内导体直接接触而产生无源互调产物，减少干扰源，提高信号传输的稳定性。

相应的，本发明的移相器及移相系统是基于上述移相组件的改进而获得，因此，移相器及移相系统同样继承了上述移相组件的特点。另外，所述腔体的正面板或背面板上设有便于设于所述腔体外的受控部与设于所述腔体内的传动块连接且限定所述传动块移动行程的纵长槽，该方式不仅有便于进一步实现缩小该移相器的整体轴向长度，实现移相器的小型化，且较好的限制传动块移动行程，避免引用行程限定部件而使移相器的结构变得较复杂、成本增加及产生无源互调产物；所述移相器还包括嵌入所述腔体内的功分器，所述功分器与所述外导体连接，其可有便于实现较高的上瓣抑制及较好的控制各输出端口的功率；所述第一外导体和第二外导体的长度皆为L，所述U型内导体的长度为不小于4/3L，所述U型内导体与第一外导体和第二外导体的耦合长度皆不小于1/2L，该结构方式不仅可较好的实现移相功能，且可确保移相器各部件结构及各方面性能的稳定性。

同时，由于本发明所述的移相系统使基于上述移相器的改进而获得，由于所述移相器具有小型化的特点，其不仅有便于该移相系统的结构布局、降低成本，其可减少损耗、提高信号的传输稳定性，进而有便于实现超宽带信号的传输及发射。所述移相系统还包括主功分器，所述移相器设有多个，各所述移相器皆与所述主功分器连接，各所述移相器的功率比不同或一部分相同，其可根据赋形需求，选择不同功率比的移相器，从而提高赋形、增益等相关数据指标，以便实现小型化的高赋形、高增益天线的目的。

综上，本发明所述的移相器不仅具有小型化、结构简单、成本较低、无源互调较好，且便于结构布局、损耗较低、各方面性能较稳定；同时，有便于提高赋形、增益等相关数据指标，进而便于实现超宽带信号的传输及发射。

【附图说明】

图1为美国US2502359号专利公告披露的一种移相器的示意图；

图2为美国US4755778号专利公告披露的一种移相器的示意图；

图3为本发明中一种移相器的典型实施例的内部结构示意图，其中，该图中主要示出了该移相器中的移相组件；

图4为本发明中一种移相器的典型实施例的结构示意图；

图5为本发明中一种移相器的典型实施例的正面立体示意图；

图6为本发明中一种移相器的典型实施例的背面立体示意图；

图7为本发明中一种移相系统的典型实施例的原理示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

请参见附图3～6，其共同揭示了本发明移相器的一个典型实施例。本发明移相器中的所述移相组件包括同轴套接设置的外导体和内导体，所述外导体或内导体上固设有便于控制所述外导体和内导体之间沿轴向产生相对位移的传动块117，将所述传动块117的移动路径设置在预设区域，以使所述移相组件安装于腔体111中时，所述腔体111无需在所述轴向方向上设计容纳所述传动块117的容置空间且所述传动块117在所述轴向方向上未延伸至所述腔体111外。

进一步的，所述外导体包括第一外导体116和第二外导体121，所述内导体为U型内导体126，所述U型内导体126的两端分别套接至第一外导体116和第二外导体121中；其中，外导体和内导体也可以为其他结构，例如内导体也可为H型。另外，所述内导体外表面上设有绝缘层，其可避免外导体和内导体直接接触而产生无源互调产物，减少干扰源，提高信号传输的稳定性。

需要说明的是，所述第一外导体116和第二外导体121的长度皆为L，所述U型内导体126的长度为不小于4/3L，所述U型内导体126与第一外导体116和第二外导体121的耦合长度皆不小于1/2L；该结构方式不仅可较好的实现移相功能，且可确保移相器各部件结构及各方面性能的稳定性。同时，通过将支撑固定架120将所述第一外导体116和第二外导体121固定于腔体111底板上的固定孔32，以使所述第一外导体116和第二外导体121固定于腔体111内部底面上，该固定安装方式可通过卡位方式实现，其无需使用螺钉，减少了无源互调产物的产生。优选的，所述第一外导体116和第二外导体121为空心结构，所述U型内导体126为实心结构，该结构方式不仅可使U型内导体126在第一外导体116和第二外导体121相对移动而实现移相，且可确保所述移相组件在反复移相运动中保持较好的结构稳定性；当然，所述第一外导体、第二外导体及U型内导体也可以为其他结构，例如其彼此结构互换，即第一外导体和第二外导体为实心结构，U型内导体为空心结构，所述第一外导体和第二外导体套接于所述U型内导体的两端中。

所述传动块117与所述轴向相垂直的延伸方向上设有便于受控而带动所述传动块117进行移动的受控部118，该结构可确保移相组件安装于腔体111中时，所述腔体111无需在所述轴向方向上设计容纳所述传动块117的容置空间且所述传动块117在所述轴向方向上未延伸至所述腔体111外；优选的，所述传动块117连接于所述U型内导体126上的“U”形弯折中心处，所述腔体111的正面板或背面板上设有便于设于所述腔体111外的受控部118与设于所述腔体111内的传动块117连接且限定所述传动块117移动行程的纵长槽21；当然，也可将纵长槽21设于腔体的前侧面或后侧面上(该前后位置方向是以图示摆放为基准)。其中，所述传动块117除去其本身结构必须的较小长度或宽度外，在轴向方向无较大延伸；所述纵长槽21上远离第一外导体116的限定端(图5中所示纵长槽的右端)近似处于U型内导体126预设的可移动的最大行程位置，以通过纵长槽21位置的设置来限定所述传动块117的移动路径在预设区域内。

移相时，控制受控部118沿纵长槽21移动，在受控部118移动过程中会带动传动块117连同U型内导体126同步移动，从而通过调整信号途经第一外导体116、第二外导体121及U型内导体126的总长度来实现移相，而该纵长槽21不仅可通过限定受控部118的移动行程来间接限定U型内导体126的移动行程，且同理可通过受控部118来限定传动块117的移动路径，进而限定传动块117在腔体111内移动且腔体111无需刻意在所述轴向方向上设计容纳所述传动块117的容置空间，以大大缩小移相组件及移相器的整体尺寸，实现移相器及天线的小型化。

进一步的，所述移相器还包括嵌入所述腔体111内的独立的功分器112；其中，所述腔体111的底板上设有便于所述功分器112嵌入的凹槽，所述凹槽上设有用于功分器112固定于腔体111底板上的凸块31。所述独立的功分器112可与移相器自由组合使用，即根据实际需要，将适当功率比的功分器112嵌入腔体111中的凹槽中，当然，由于嵌入腔体111中的功分器112是独立的，因此，将嵌入所述腔体111中的独立的功分器112实施拆装及更换皆较便捷，其有便于根据实际赋形需求而嵌入或更换不同功率比的功分器112。

需要说明的是，所述功分器112的输入端口与所述第一外导体116的输出端口114或第二外导体121的输出端口123连接，可根据需求通过选择相应的变换线113实现不同功率比的移相器，所述移相器包括多个输出端，各输出端皆连有同轴连接线，且各连接线可根据网络布线需求而设置出线位置；其中，如图3和图4所示，移相器上包括四个输出端，其分别连接的同轴连接线为第一输出线115、第二输出线122、第三输出线124及第四输出线125，所述第一输出线115、第三输出线124及第四输出线125组合形成功率移相器单元，所述第一输出线115、第二输出线122组合形成无功分的移相器单元；同时，各输出线上可根据需要而串接相应的移相器，以组成多单元阵列网络。

另外，所述外导体的输出端口与功分器112的输入端口之间、移相器的各输出端与同轴连接线之间皆可通过焊接方式实现连接；所述腔体111可采用开模成型铸造，该方式不仅可实现腔体111与各相关部件(如外导体、功分器112等)实现无螺钉固定，减少无源互调产物的产生，且该方式可使得工艺结构较简单、加工成本较低；所述腔体111的长度为100～110mm、宽度为20～30mm、高度为8～12mm，优选为长度为105mm、宽度为25mm、高度为10mm，该尺寸结构既可满足各部件的装配需求，也可实现小型化目的；移相器上的各输出端可设置成至少有部分输出端的功率比相同或彼此之间功率比皆不同，例如，将四个输出端的功率比分别设置成1:1、1:2、1:3、1:4。

请参见附图7，其示出了一种移相系统，所述移相系统是基于上述各方案中的移相器与天线辐射单元相结合而形成，其中，该移相系统包括四个移相器和一个主功分器61组成阵列网络，所述四个移相器分别为第一移相器1A、第二移相器2B、第三移相器2C及第四移相器1D，所述第一移相器1A和第四移相器1D为功分移相器，所述第二移相器2B和第三移相器2C为无功分移相器，所述第一移相器1A和第二移相器2B串接，所述第三移相器2C和第四移相器1D串接，所述第二移相器2B和第三移相器2C分别与主功分器61连接，所述第一移相器1A上连接有天线辐射单元55A和天线辐射单元55B，所述第四移相器1D上连接有天线辐射单元55D和天线辐射单元55E，所述主功分器61上连接有天线辐射单元55C，所述主功分器61上包括输出端62。

需要说明的是，可根据实际赋形需求，选择相应功率比的功分移相器作为第一移相器1A和第四移相器2B，以便满足可从输出端62输出较高赋形、较高增益的指标数据，进而实现天线阵列的高赋形、高增益性能。

另外，所述移相系统还可根据实际需求，自由选择或设置移相器数量、各类型的移相器、各移相器之间的连接关系及天线辐射单元的连接关系等。

综上，本发明所述的移相器不仅具有小型化、结构简单、成本较低、无源互调较好，且便于结构布局、损耗较低、各方面性能较稳定；同时，有便于提高赋形、增益等相关数据指标，进而便于实现超宽带信号的传输及发射。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。