移相器及其制造方法与流程

1.本公开涉及通信领域，具体来说，涉及一种移相器及其制造方法。


背景技术：

2.移相器是一种能够对无线电信号的相位进行调节的装置。通过使射频(radio frequency,rf)信号在介质中传输，可以向射频信号中引入相移。移相器就是利用这种原理改变射频信号的相位的装置。


技术实现要素：

3.根据本公开的一个方面，提供了一种移相器，包括：
4.包含介电基底的印刷电路板；以及
5.位于所述介电基底上的导电线路，其中所述导电线路被构造成传输信号，
6.其中，所述介电基底包括被所述导电线路覆盖的第一部分、未被所述导电线路覆盖的第二部分，所述第二部分包含位于所述导电线路附近的至少一个镂空的区域。
7.在根据本公开的一些实施例中，所述介电基底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述导电线路设置在所述第一表面和第二表面上，并且第一表面上的导电线路通过通孔电连接到第二表面上的导电线路。
8.在根据本公开的一些实施例中，所述第二部分还包括：
9.框架，位于所述印刷电路板的外周。
10.在根据本公开的一些实施例中，所述框架大致为矩形。
11.在根据本公开的一些实施例中，所述框架包括相对的第一边和第二边，所述第二部分还包括：
12.支撑条，所述支撑条的两端分别与所述框架的第一边和第二边连接。
13.在根据本公开的一些实施例中，所述框架还包括：
14.沿第二方向延伸的第三边和第四边，
15.其中，所述框架的第一边和第二边沿与第二方向不同的第一方向延伸，所述第三边的长度小于所述第一边的长度。
16.在根据本公开的一些实施例中，所述移相器还可以包括：
17.电阻器，设置在所述介电基底上并且与所述导电线路电连接。
18.在根据本公开的一些实施例中，所述介电基底的第二部分中的至少一部分的表面设有金属层，并且所述金属层与所述导电线路绝缘。
19.根据本公开的另一个方面，提供了一种基站天线，包括上述根据本公开的移相器。
20.根据本公开的又一个方面，提供了一种制造移相器的方法，包括：
21.提供印刷电路板，所述印刷电路板包括介电基底，所述介电基底包括第一部分和第二部分；
22.在所述介电基底的第一部分上形成用于传输信号的导电线路；
23.去除所述介电基底的第二部分的一部分，以形成位于所述导电线路附近的至少一个镂空的区域。
24.在根据本公开的一些实施例中，所述介电基底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述导电线路形成在所述第一表面和第二表面上。
25.在根据本公开的一些实施例中，形成多个镂空的区域，使得所述介电基底的第二部分限定位于所述印刷电路板的外周的框架。
26.在根据本公开的一些实施例中，所述框架大致为矩形。
27.在根据本公开的一些实施例中，所述框架包括相对的第一边和第二边，
28.形成多个镂空的区域，使得所述印刷电路板的第二部分包括支撑条，所述支撑条的两端分别与所述框架的第一边和第二边连接。
29.在根据本公开的一些实施例中，所述框架还包括：
30.沿第二方向延伸的第三边和第四边，
31.其中，所述框架的第一边和第二边沿与第二方向不同的第一方向延伸，所述第三边的长度小于所述第一边的长度。
32.在根据本公开的一些实施例中，所述方法还可以包括：
33.在所述介电基底上提供电阻器，使得所述电阻器与所述导电线路电连接。
34.在根据本公开的一些实施例中，所述方法还可以包括：
35.在所述介电基底的第二部分中的至少一部分的表面提供金属层，使得所述金属层与所述导电线路绝缘。
36.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
37.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
38.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，
39.其中：
40.图1示出了一种传统移相器的示意图。
41.图2示出了另一种传统移相器的示意图。
42.图3示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
43.图4示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
44.图5示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
45.图6示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
46.图7示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
47.图8示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
48.图9示出了根据本公开的实施例的移相器的制造方法的流程图。
49.图10示出了根据本公开的一些实施例的基站天线的示意图。
50.图11a示出了现有技术的使用印刷电路板制造的移相器的示意图。
51.图11b示出了现有技术的使用金属片制造的移相器的示意图。
52.图11c示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。
53.图12示出了图11a-图11c的三种结构移相器的插入损耗的模拟图。
54.图13a示出了传统移相器的示意图。
55.图13b示出了根据本公开的实施例的移相器的示意图。
56.图14示出了图13a和图13b的移相器的插入损耗的测量结果。
57.注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
58.为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
59.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
60.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
61.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
62.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
63.图1示出了一种传统腔体移相器的示意图。如图1所示，移相器100包括印刷电路板101以及在印刷电路板101上形成的导电线路(trace)102。移相器100的导电线路102中传输的信号容易受到印刷电路板101的基底材料的影响，使得插入损耗增大。
64.此外，虽然图1中没有示出，但是本领域技术人员应当理解，腔体移相器还可以包括例如金属腔体和滑动介质块。利用介质块相对于导电线路102的滑动，可以改变被介质块覆盖的导电线路102的长度，从而改变在导电线路102中传输的信号(例如射频信号)的相位。同样，在本公开的其它附图中，也仅示意性的示出移相器中的导电线路部分，而省略了其它结构。
65.图2示出了另一种传统移相器的示意图。如图2所示，移相器200包括导电线路202。导电线路202可以为冲压的片状金属导电线路。同图1的移相器100相比，移相器200没有基底材料，因此在导电线路202中传输信号的插入损耗较小。但是，因为移相器200只有导电线路202，难以保持导电线路202的稳定。
66.图3示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。如图3所示，移相器300包括框架303、导电线路302以及镂空的区域304。
67.信号(例如射频信号)可以在导电线路302上传输。导电线路302可以包括印刷电路板的图案化的金属层。
68.框架303可以是印刷电路板的一部分。例如，在印刷电路板上形成导电线路302之
后，可以将印刷电路板的未形成导电线路302的部分去除，仅保留印刷电路板的外周部分作为框架303。这样，在印刷电路板上可以形成镂空的区域304。
69.框架303以及位于导电线路302下方的印刷电路板的基材可以对导电线路302提供支撑，保持导电线路302稳定。
70.将镂空的区域304中的基材去除，有助于减小移相器300中传输的信号的插入损耗。
71.根据上面的描述，在图3所示的移相器300中，印刷电路板上的介电基底被分成了两个部分，第一部分是被导电线路302覆盖的部分，第二部分是未被导电线路302覆盖的部分，并且第二部分包含框架303以及镂空的区域304，以降低插入损耗。
72.图4示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。如图4所示，移相器400包括导电线路402、框架403、镂空的区域404以及多个支撑条405。与图3所示的移相器300相似，导电线路402可以传输信号(例如射频信号)，框架403可以对导电线路402起到支撑作用，并且镂空的区域404有助于减小导电线路402中传输的信号的损耗。
73.图4中的移相器400与图3中的移相器300的区别在于，移相器400还设置有多个支撑条405。每个支撑条405都沿着y方向(即第二方向)延伸，支撑条405的一端连接到框架403的上边(即第一边)，另一端连接到框架403的下边(即第二边)。
74.在根据本公开的一些实施例中，支撑条405可以由印刷电路板的基材形成。例如，在形成镂空的区域404时，除了保留与框架403对应的印刷电路板的基材之外，还可以适当地保留一部分基材，这些保留下来的基材就构成了支撑条405。
75.当然，本公开不限于此。例如，在根据本公开的一些实施例中，可以在图3所示的移相器300的基础上，额外附加一个或多个支撑条405。这里，支撑条405可以是预先制造好的构件。支撑条405可以通过粘接或螺接等方式固定到框架403上。支撑条405的材料可以为印刷电路板的基材，也可以使用其它材料，例如低损耗的塑料、泡沫材料等。
76.移相器400的框架403为矩形的框架，框架403的左边和右边(即第三边和第四边)的长度小于框架403的上边和下边的长度。设置支撑条405有助于提高移相器400的稳定性，防止或减小框架403的变形。
77.应当理解，在本公开的上述教导下，可以有多种方式设置支撑条。
78.图5示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。如图5所示，移相器500包括导电线路502、框架503、镂空的区域504以及一个支撑条505。与图4所示的移相器400相似，导电线路502可以传输信号(例如射频信号)。框架503和支撑条505可以对导电线路502起到支撑作用，并且镂空的区域504有助于减小通过移相器500传输的信号的插入损耗。
79.图5中的移相器500与图4中的移相器400的区别在于，支撑条505沿着x方向延伸，一端连接到框架503的左边，另一端连接到框架503的右边。应当理解，这种支撑条505同样可以对导电线路502提供支撑。
80.图6示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。如图6所示，移相器600包括导电线路602、框架603、镂空的区域604以及多个支撑条605。与图4所示的移相器400相似，导电线路602可以传输信号(例如射频信号)。框架603和支撑条605可以对导电线路602起到支撑作用，并且镂空的区域604有助于减小移相器600中传输的信号的损耗。
81.图6中的移相器600与图4中的移相器400的区别在于，支撑条605是倾斜的(不平行
于框架603的各个边)。这种支撑条605同样可以为导电线路602提供支撑，减小或避免导电线路602的变形。
82.图7示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。如图7所示，移相器700包括导电线路702、框架703以及镂空的区域704。与图3所示的移相器300相似，导电线路702可以传输信号(例如射频信号)。框架703可以对导电线路702起到支撑作用，并且镂空的区域704有助于减小移相器700中传输的信号的插入损耗。
83.移相器700还包括电阻器706。在移相器700中提供电阻器706，可以改善由包含移相器的馈网和辐射单元所形成的天线阵列的垂直波束方向性。
84.在现有的移相器(例如，图2所示的移相器200)中，由于导电线路处于悬置状态，非常不稳定。在焊接电阻器或后续的运输及使用过程中，很容易导致导电线路的损坏或者变形。在本公开的移相器中，框架以及导电线路下面的印刷电路板的基材都能够对导电线路提供支撑。因此，在根据本公开的移相器中，可以安全地焊接或以其他方式设置电阻器，而不必担心移相器的变形或损坏。
85.此外，在根据本公开的一些实施例中，电阻器706可以悬置，即电阻器706下方的印刷电路板的基材可以被去除。在根据本公开的另一些实施例中，可以保留电阻器706下方的印刷电路板的基材，使电阻器706放置在印刷电路板上，可以更进一步提高电阻器706的稳定性。
86.图8示出了根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。如图8所示，移相器800包括导电线路802、框架803以及镂空的区域804。与图3所示的移相器300相似，导电线路802可以传输信号(例如射频信号)。框架803可以对导电线路802起到支撑作用，并且镂空的区域804有助于减小导电线路802中传输的信号的插入损耗。
87.此外，移相器800的框架803的一部分还可以设置金属层807，并且金属层807与导电线路802绝缘。金属层807可以提高框架803的强度，为框架803提供支撑。在根据本公开的一些实施例中，在印刷电路板上形成导电线路802的同时，可以形成金属层807。或者，在根据本公开的另一些实施例中，可以在形成框架803和导电线路802之后，通过例如粘接、沉积等方式，形成金属层807。
88.在上面图3-图8所示的各个实施例中，只示出了移相器的一个表面。但是，本公开不限于此。例如，印刷电路板的两个表面(第一表面和与第一表面相对的第二表面)都可以单独设置有导电线路。也可以两个表面都有导电线路，并且通过例如通孔电连接。
89.图9示出了根据本公开的实施例的移相器的制造方法的流程图。
90.首先，提供印刷电路板(步骤910)。印刷电路板可以为单面覆铜或双面覆铜。或者，印刷电路板上可以覆盖一层或多层其它导电材料，例如金、银、铝、铁、钨等。印刷电路板的基材不限，可以采用任何适当的绝缘介质。
91.然后，在印刷电路板上形成导电线路(步骤920)。例如，可以通过在印刷电路板上制造导电线路的方式来形成导电线路。更具体地说，在根据本公开的一些实施例中，可以先在印刷电路板的表面覆盖一层感光材料(例如光致抗蚀剂)；然后对感光材料层进行图案化，使得印刷电路板上剩余的感光材料的图案与要形成的导电线路的图案相同；接下来，可以对印刷电路板表面的导电材料进行刻蚀(例如湿法刻蚀)，去除未被感光材料覆盖的导电材料；最后，去除剩余的感光材料，得到导电线路。
92.此外，在根据本公开的一些实施例中，在形成导电线路的同时，还可以形成如图8所示的金属层807，这里就不再重复。
93.最后，可以去除印刷电路板的一部分，以形成镂空的区域(步骤930)。例如，可以将导电线路附近的印刷电路板的基材去除，仅保留印刷电路板的外周的部分作为框架。或者，也可以根据需要保留支撑条等结构。
94.图10示出了根据本公开的一些实施例的基站天线的示意图。如图10所示，基站天线1000包括移相器1050和天线1060。天线1060包括辐射元件阵列(未单独示出)以及馈电网络(未示出)。馈电网络被配置为将要通过天线1060发送的rf信号进一步分成多个子分量，并且将每个子分量发送给包括一个或多个辐射元件的对应的子阵列。利用移相器1050，可以调节子分量的相位，经过相位调节的射频信号的子分量经由天线1060的辐射元件发射出去。移相器1050可以使用上述根据本公开的实施例的各种移相器结构。这里就不再重复。
95.图11a-11c示出了三种结构的移相器的示意图。图11a是包括印刷电路板的传统移相器的示意图。移相器1100a包括导电线路1102，导电线路1102被实现为印刷电路板1101上的金属图案。
96.图11b是包括片状金属导电线路的传统移相器的示意图。移相器1100b包括通过冲压金属片形成的导电线路1102。
97.图11c是根据本公开的一些实施例的移相器的示意图。移相器1100c使用印刷电路板形成。金属导电线路1102设置在印刷电路板的介电基底上。印刷电路板的介电基底的一个或多个部分被移除，使得印刷电路板的介电基底限定了边框1103。边框1103具有镂空的区域1104。镂空的区域1104是通过去除了导电线路1102附近的印刷电路板的介电基底而形成的。
98.图12示出了图11a-图11c的移相器的导电线路的插入损耗(insertion loss)的模拟结果。在该模拟中，图11a和图11c的印刷电路板的基材的介电常数为2.94，介质损耗系数为0.002，导电线路的材料为铜；图11b中导电线路的材料为铝。如图12所示，曲线1221为移相器1100c的插入损耗，曲线1222为移相器1100b的插入损耗，曲线1223为移相器1100a的插入损耗。由此可见，采用本公开的实施例的移相器1100c的插入损耗接近于移相器1100b的插入损耗，它们都好于现有技术中的使用印刷电路板制造的移相器1100a的插入损耗。
99.图13a示出了传统移相器的示意图。图13b示出了根据本公开的实施例的移相器的示意图。图13a的移相器中，导电线路1302形成在印刷电路板1301的介电基底上。图13a的移相器的导电线路1302的结构与图13b的移相器的导电线路1302的结构相似，区别在于图13b的移相器中，去除了导电线路1302附近的印刷电路板1301的一部分介电基底，形成了框架1303、镂空的区域1304和一个或多个支撑条1305。
100.图14示出了图13a和图13b的移相器的插入损耗的测量结果。在图14中，曲线1321表示图13b的根据本公开的实施例的移相器的插入损耗，曲线1323表示图13a的传统移相器的插入损耗。从图14可以看出，根据本公开的实施例的移相器的插入损耗小于传统移相器的插入损耗。例如，对于相同的频率2.20ghz，曲线1321上的点m1对应的插入损耗为-0.4105db，曲线1323上的点m2对应的插入损耗为-0.4946db。
101.在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词
语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
102.如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
103.如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
104.上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
105.另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
106.还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
107.在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
108.本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
109.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。