可调波束宽度的天线的制作方法

本发明涉及移动通信天线技术领域，特别是涉及一种可调波束宽度的天线。

背景技术：

随着移动通信的发展，为了满足天线的覆盖和容量需求，增加站点成为一种必然的选择。在宏站基站大规模建设后，居民区和商业街等地带的深度覆盖及补盲工作成为各大运营商的工作重点，在这些地带增加传统的宏站成本高，且天线尺寸较大，选址困难。目前，常采用微站天线或低增益定向天线进行覆盖或补盲。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统天线的垂直面波束宽度是固定的，对应的覆盖区域也相对固定，难以满足不同覆盖场景的需求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统天线的垂直面波束宽度是固定的，对应的覆盖区域也相对固定，难以满足不同覆盖场景的需求的问题，提供一种可调波束宽度的天线。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种可调波束宽度的天线，包括移相器、第一辐射单元、多个第二辐射单元及耦合开关，多个第二辐射单元与移相器的多个输出端一一对应连接，移相器的输入端通过耦合开关与天线信号输入端相连，第一辐射单元与天线信号输入端相连；

移相器包括移相滑片，移相器外设有用于控制移相滑片往复运动的控制设备，耦合开关包括相对设置的固定电路组件和移动电路组件，耦合开关外设有与移动电路组件相连的推拉杆；

控制设备在驱动移相滑片向远离移相器的方向运动的过程中，能同步驱动推拉杆带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动；控制设备在驱动移相滑片向靠近移相器的方向运动的过程中，移动电路组件能朝与固定电路组件耦合的方向作复位运动。

在其中一个实施例中，推拉杆连接有复位机构，控制设备在驱动移相滑片向靠近移相器的方向运动的过程中，推拉杆由复位机构提供回复力而带动移动电路组件能朝与固定电路组件耦合的方向作复位运动。

在其中一个实施例中，复位机构包括固定座及设于固定座内并与推拉杆相连的弹性元件。

在其中一个实施例中，移相滑片与推拉杆之间经第一传动杆相连，控制设备依次通过移相滑片和第一传动杆同步驱动推拉杆带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动。

在其中一个实施例中，推拉杆包括朝远离耦合开关的方向依次设置的第一杆体和第二杆体，第一传动杆套设于第一杆体上并能沿第一杆体滑动，当第一传动杆运动至第二杆体时能与第二杆体抵接，以驱动推拉杆带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动。

在其中一个实施例中，移相滑片与推拉杆之间还设有导向杆，第一传动杆与导向杆滑动配合连接。

在其中一个实施例中，移相器外设有用于限制移相滑片运动范围的第一限位构件和第二限位构件，第一限位构件位于第二限位构件与移相器之间，控制设备能在移相滑片运动至靠近第二限位构件的临界点时，开始同步驱动推拉杆带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动。

在其中一个实施例中，在移相滑片运动的方向上，临界点距离第二限位构件4～6mm。

在其中一个实施例中，耦合开关还包括上压板和下压板，移动电路组件和固定电路组件被夹持于上压板与下压板之间。

在其中一个实施例中，控制设备包括控制器及与控制器相连的驱动电机，驱动电机通过传动机构驱动移相滑片往复运动，传动机构包括螺杆和第二传动杆，螺杆与电机的输出轴相连并能随输出轴同步转动，第二传动杆的一端与移相滑片相连，第二传动杆的另一端与螺杆传动配合，并能在螺杆转动的过程中带动移相滑片沿螺杆的轴向滑动。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本发明的可调波束宽度的天线，通过控制设备可在驱动移相滑片对天线的各第二辐射单元进行相位调节的过程中，同步驱动耦合开关的移动电路组件运动以与固定电路组件分离，而使移相器的输入端与天线信号输入端断开，从而实现天线由窄波束到宽波束的切换，当需要天线由宽波束切换至窄波束时，又可以借助移动电路组件的复位运动使移动电路组件复位运动至与固定电路组件耦合连接，这种通过移相器对天线进行相位调节的过程中，充分利用驱动移相滑片运动的驱动力同步控制耦合开关的设计不仅能够方便的实现天线波束宽度可调，满足不同覆盖场景的需求，还能极大的简化天线整体结构，有利于天线的小型化发展。

附图说明

图1为一个实施例中可调波束宽度的天线的一种结构示意图；

图2为一个实施例中复位机构的分解结构示意图；

图3为一个实施例中耦合开关的结构示意图；

图4为一个实施例中耦合开关的分解结构示意图；

图5为图1所示天线的另一种结构示意图；

图6为一个实施例中耦合开关的第一结构示意图；

图7为一个实施例中耦合开关的第二结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统天线的垂直面波束宽度是固定的，对应的覆盖区域也相对固定，难以满足不同覆盖场景的需求的问题，本发明实施例提供了一种可调波束宽度的天线，图1为一个实施例中可调波束宽度的天线的结构示意图。如图1所示，包括移相器110、第一辐射单元132、多个第二辐射单元134及耦合开关120，多个第二辐射单元134与移相器110的多个输出端一一对应连接，移相器110的输入端通过耦合开关120与天线信号输入端(未示出)相连，第一辐射单元132与天线信号输入端相连；移相器110包括移相滑片140，移相器110外设有用于控制移相滑片140往复运动以实现各第二辐射单元134相位调节的控制设备160，耦合开关120包括相对设置的固定电路组件124和移动电路组件122，耦合开关120外设有与移动电路组件122相连的推拉杆160；控制设备160在驱动移相滑片140向远离移相器110的方向运动的过程中，能同步驱动推拉杆160带动移动电路组件122朝与固定电路组件124分离的方向运动；控制设备160在驱动移相滑片140向靠近移相器110的方向运动的过程中，移动电路组件122能朝与固定电路组件124耦合的方向作复位运动。

需要说明的是，上述移相器110、第一辐射单元132、第二辐射单元134、耦合开关120及天线信号输入端之间的具体连接方式以及天线信号输入端与第一辐射单元132之间的连接可以通过现有技术实现，在此不作详述。上述第一辐射单元132与第二辐射单元134的结构可以相同也可以不同。上述第二辐射单元134的数量为至少两个。

上述移动电路组件122可以是pcb电路，也可以是金属电路。固定电路组件可以是pcb电路，也可以是金属电路。

该可调波束宽度的天线，一方面，在耦合开关120的移动电路组件122与固定电路组件124处于耦合连接状态时，天线信号一方面能从天线信号输入端输出至第一辐射单元132，另一方面能从天线信号输入端经移相器110输出至各第二辐射单元134，从而使天线的第一辐射单元132和各第二辐射单元134可一起工作，使得天线波束宽度较窄；并且在耦合开关120的移动电路组件122与固定电路组件124处于耦合连接状态时，通过控制设备160驱动移相器110的移相滑片140往复运动，可以实现对天线各第二辐射单元134的相位调节，进而实现天线的下倾角调节；另一方面，在控制设备160驱动移相滑片140进行相位调节的过程中，还可利用控制设备160的驱动力同步驱动耦合开关120的移动电路组件122朝与固定电路组件124分离的方向运动，从而使移相器110的输入端与天线信号输入端断开，天线信号仅能输出至第一辐射单元132，实现天线在波束宽度较宽的情况下工作；当需要天线由宽波束再切换至窄波束时，又可以借助移动电路组件122的复位运动使移动电路组件122复位运动至与固定电路组件124耦合连接，从而使移相器110的输入端与天线信号输入端恢复导通。这种通过移相器110对天线进行相位调节的过程中，充分利用驱动移相滑片140运动的驱动力同步控制耦合开关120的设计不仅能够方便的实现天线波束宽度可调，满足不同覆盖场景的需求，还能极大的简化天线整体结构，有利于天线的小型化发展。

应当理解的是，当控制设备160在驱动移相滑片140向靠近移相器110的方向运动的过程中，在移动电路组件122复位运动至与固定电路组件124再次耦合连接后，移相器110的输入端与天线信号输入端可以恢复导通，从而可再次实现对各第二辐射单元134的相位调节，进而实现天线的下倾角调节。

在部分实施例中，上述移动电路组件122朝与固定电路组件124耦合的方向作复位运动，也可以借助在耦合开关120内部的复位元件实现，即：该耦合开关120具有类似现有的复位开关的功能，至于在耦合开关120如何进行复位元件与移动电路组件122之间的结构布局可参照现有技术，在此不作详述。

作为本发明的一个优选实施例，在为了达到方便实现耦合开关120由断开到导通的切换这一目的的前提下，为了简化耦合开关120的结构，并避免耦合开关120的结构过于复杂而对耦合开关120中移动电路组件122相对于固定电路组件124的耦合/分离造成影响，上述移动电路组件122朝与固定电路组件124耦合的方向作复位运动，优选借助在耦合开关120外部设置复位机构170实现。具体而言，上述推拉杆160可连接有复位机构170，控制设备160在驱动移相滑片140向靠近移相器110的方向运动的过程中，推拉杆160由复位机构170提供回复力而带动移动电路组件122能朝与固定电路组件124耦合的方向作复位运动。

在一个实施例中，较为简单的结构是，如图2所示，复位机构170包括固定座172及设于固定座172内并与推拉杆160相连的弹性元件174。具体而言，当推拉杆160借助控制设备的驱动力带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动的过程中，推拉杆160可逐渐压缩或拉伸弹性元件174，而当移相滑片反向运动(即朝靠近移相器的方向运动)时，推拉杆160不再受到远离固定电路组件方向的驱动力，而能在弹性元件174的回复力作用下带动移动电路组件朝与固定电路组件耦合的方向运动。该弹性元件174优选为常见的弹簧。当然，在其他实施例中，上述复位机构170也可以是现有技术中的具有复位功能的伸缩组件，在此不作详述。

在一个实施例中，如图1所示，上述移相滑片140与推拉杆160之间经第一传动杆182相连，控制设备130依次通过移相滑片140和第一传动杆182同步驱动推拉杆160带动移动电路组件122朝与固定电路组件124分离的方向运动。通过在移相滑片140与推拉杆160之间设置第一传动杆182，相较于通过控制设备150直接驱动推拉杆160而言，可以更加方便的实现移相滑片140与推拉杆160之间的同步运动，且结构简单。

在一个实施例中，推拉杆包括朝远离耦合开关的方向依次设置的第一杆体和第二杆体，第一传动杆套设于第一杆体上并能沿第一杆体滑动，当第一传动杆运动至第二杆体时能与第二杆体抵接，以驱动推拉杆带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动。这样一方面可利用移相滑片的运动实现移相器对各第二辐射单元进行相位调节的同时，同步带动推拉杆运动，以实现对耦合开关的同步切换，另一方面，由于第一传动杆沿第一杆体滑动并且仅能在与第二杆体抵接时才能带动推拉杆运动，故当第一传动杆在第一杆体上滑动的过程中，推拉杆不会带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动，从而不会断开移相器的输入端与天线信号输入端，相应的就可以使移相器对各第二辐射单元具有较大的相位调节幅度；从而更好的确保对天线下倾角的调节，以满足更多的覆盖场景需求。

具体在本实施例中，上述第二杆体与复位机构的弹性元件相连。上述推拉杆优选与移相滑片平行设置，第一传动杆横设于推拉杆与移相滑片之间。

在一个实施例中，考虑到移相器和耦合开关自身结构与布局，往往会使得推拉杆与移相滑片之间具有一定的间距，且第一传动杆在推拉杆上滑动的距离也较长，为了保证第一传动杆能够更好的实现推拉杆与移相滑片的同步运动，移相滑片与推拉杆之间还优选设有导向杆，第一传动杆与导向杆滑动配合连接。

在一个实施例中，如图3和图4所示，所示耦合开关还包括上压板126和下压板128，移动电路组件122和固定电路组件124被夹持于上压板126与下压板128之间。通过设置上述上压板126和下压板128不仅可以实现对移动电路组件122和固定电路组件124的封装，还能将移动电路组件122和固定电路组件124夹持固定在一起，以使移动电路组件122和固定电路组件124能保持紧密贴合，以确保其耦合性能的可靠性。

在一个实施例中，如图1所示，控制设备包括控制器及与控制器相连的驱动电机。其中，控制器可以是现有的单片机、fpga或dsp等。电机可以是现有的步进电机。驱动电机通过传动机构驱动移相滑片往复运动，传动机构包括螺杆190和第二传动杆184，螺杆190与电机的输出轴相连并能随输出轴同步转动，第二传动杆184的一端与移相滑片140相连，第二传动杆184的另一端与螺杆190传动配合，并能在螺杆190转动的过程中带动移相滑片140沿螺杆190的轴向滑动。通过设置可做旋转运动的螺杆190以及能将螺杆190的旋转运动转化呈直线运动输出的第二传动杆184，能够方便的实现控制设备150对移相滑片140的驱动，且整体结构简单。具体在本实施例中，上述螺杆190与移相滑片140平行设置，第二传动杆184横向设置于螺杆190与移相滑片140之间。上述第二传动杆184可进一步优选为与上述第一传动杆182一体成型，以简化制作和组装过程。

在一个实施例中，为了更方便的将移相滑片的运动范围控制在一定区间内，并避免移相滑片因往复运动而造成移相器损坏，移相器外还优选设有用于限制移相滑片运动范围的第一限位构件和第二限位构件，第一限位构件位于第二限位构件与移相器之间，控制设备能在移相滑片运动至靠近第二限位构件的临界点时，开始同步驱动推拉杆带动移动电路组件朝与固定电路组件分离的方向运动。上述临界点设于靠近第二限位构件的位置，一方面可利用移相滑片在临界点至第二限位构件之间的运动过程中，同步带动推拉杆运动，以实现对耦合开关的同步切换，另一方面，这样的设置可确保移相滑片在第一限位构件与临界点之间有较大的运动区间，在该区间内控制设备(具体在本实施例中为第二传动件)不会驱动推拉杆运动，相应的移动电路组件不会朝与固定电路组件分离的方向运动，移相器的输入端与天线信号输入端就能保持导通状态，从而可以使移相器对各第二辐射单元具有较大的相位调节幅度。

应当理解的是，上述推拉杆的第一杆体优选设置在与上述临界点相对应的位置。上述第一限位构件和第二限位构件进一步优选设置在螺杆的两端。该第一限位构件和第二限位构件可以是设于螺杆两端的限位挡块限位槽等。

在一个实施例中，为了最大限度确保不对移相器的相位调节工作造成影响，经多次试验得知，在移相滑片运动的方向上，临界点距离第二限位构件为4～6mm时较佳，且临界点距离第二限位构件还进一步优选为5mm。

在一个实施例中，如图5所示，为图1所示天线的另一种结构示意图。多个第二辐射单元534与移相器510的多个输出端一一对应连接，移相器510的输入端通过耦合开关520与天线信号输入端522相连，第一辐射单元532与天线信号输入端522相连。

以图5所示的4个第二辐射单元的天线为例，耦合开关520包含一个输入口522(即为天线信号输入端522)、第一输出口524和第二输出口526，其中第二输出口526与第一辐射单元532相连，第一输出口524与移相器510的输入口相连，并通过移相器510的各输出口与各第二辐射单元534一一对应相连。当耦合开关520打开时，耦合开关520通过第二输出口526与第一辐射单元532相连，只有第一辐射单元532工作，天线的垂直面波束宽度约为65度，天线工作在宽波束状态；耦合开关520闭合时，耦合开关520通过第二输出口526与第一辐射单元532相连，通过第二输出口524与移相器510的输入口相连，通过移相器510与各第二辐射单元534相连，5个辐射单元(1个第一辐射单元和4个第二辐射单元)一起工作，天线的垂直面波束宽度约为14度，天线工作在窄波束的模式。在窄波束模式下，第二辐射单元534通过与移相器510相连，5个辐射单元的相位为等差数列，实现天线的下倾角调节。

在一个具体的实施例中，图6和图7分别为耦合开关在打开和闭合状态的结构示意图，耦合开关61包含固定电路组件610与移动电路组件620，固定电路组件610与移动电路组件620分别可采用pcb电路，电路表面可涂覆绿油或贴膜达到相互绝缘的效果；固定电路组件610与移动电路组件620也可采用金属结构，表面采用硬质阳极氧化等工艺绝缘。固定电路组件610与移动电路组件620能够紧密贴合。固定电路组件610包含一段“u”型电路和一段“l”型电路，两段电路不相连，移动电路组件620包含一段“l”型电路。当耦合开关处于打开的状态，移动电路组件620的“l”型电路与固定电路组件610的“u”型电路不相交，信号由第一固定板的输入口612输入，由第二输出口616输出至第一辐射单元；当耦合开关处于闭合的状态，移动电路组件620的“l”型电路同时与固定电路组件610的“u”型电路及“l”型电路耦合相连，信号由固定电路组件610的输入口612输入，由第一输出口614和第二输出口616输出。通过耦合开关61的打开和闭合，从而实现天线的垂直面波束宽度可变。

需要指出的是，本发明实施例所示的天线为5个辐射单元，在上述实施例基础上增加或减少辐射单元，亦可实现垂直面波束宽度可变的功能，故不展开详细论述。

上述实施例中，改变了传统天线垂直面波束宽度不可调的方式，从而实现天线垂直面波束宽度可变的功能。本实施例的可调波束宽度的天线可应用于不同覆盖场景，且天线设计简单，适合大批量生产。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。