小型化介质移相器组及天线阵馈电网络的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于射频通信技术领域，尤其涉及一种小型化介质移相器组及天线阵的馈电网络。
【背景技术】
[0002]在人口密集的市区，为了实现良好的覆盖，需要用到电调智能天线，移相器作为电调天线的关键部件，它的作用是调节阵列天线中天线单元的相位，来实现主波束的在一定范围内扫描，即实现不同的下倾角，从而覆盖不同面积的小区，降低对临近小区的干扰。目前3G网络已进行大范围的覆盖，2013年12月工信部颁发4G牌照，国内各运营商正在计划全面覆盖4G网络，目前多数4G天线多为预制下倾角基站天线，这种预制下倾角基站天线多采用4*4的面阵，共计16个天线单元，天线背板提供给馈电网络布线的空间相当有限，如果要实现电调功能，必需在预制下倾角基站天线的馈线网络上加入至少32个单腔单路移相器，空间上是无法满足的，因此研发小型化的移相器对于4G天线实现电调功能相当重要。
[0003]目前移相器一般通过两种途径来实现，一种是改变传输线的长度，另外一种是改变传输线的等效介电常数。对于第一种移相器主要以弧形移相器和U形滑动移相器为代表，典型的弧形移相器如中国专利201310338705.X，由固定枝节和滑动枝节之间的移动来改变相位输出，固定枝节和滑动枝节之间一般有绝缘薄介质，通过近近距离电容耦合实现电连接，这类移相器的缺点有长期使用后绝缘薄介质容易磨损，无源三阶互调较差，线性度较差，移相范围小且结构较大。
[0004]针对第二种移相器一般是采用带状线结构的腔体移相器，金属导带固定，介质块可横向或者纵向滑动，典型的纵向滑动移相器如中国专利201020148882.3，该种移相器，纵向移动的行程较长，结构较大，移相范围小，加工难度大，尤其不适合应用在4G电调基站天线中。另外一种移相器虽然采用梳状线缩小体积，，但是32个这样缩小尺寸的移相器也无法放置在4G电调天线背板上，除此之外，这种移相器适用于TD-SCDMA波段(移动3G波段)，工作频带为1.7-2.2G频段，工作频带较窄，无法应用在4G电调宽带天线中。
【发明内容】
[0005]针对现有介质移相器只针对3G网络信号，仅适合3G波段、交调高、度差、线性度差、移相范围窄、加工复杂，且体积庞大、安装调试困难等不足，本发明旨在提供一种适用于4G网络(1.8-2.7G频段)，交调低，相位连续、线性度好、移相范围大、结构简单、易于加工的小型化介质移相器。
[0006]具体的设计方案如下:
小型化介质移相器组，包括底板7、盖板6、介质块1、传输线5、介质移相固定柱2、拉杆3、拉杆支撑块17、接线端口 18。其中，所述底板7为矩形块。在底板7的顶部开有凹槽。在底板7的凹槽内设有隔板，通过隔板将底板7的凹槽分隔成2个以上的底板腔。在每个底板腔内均配有I块介质块I。在底板7的开口处配有盖板6。在盖板6的顶部设有3个拉杆支撑块17。所述拉杆支撑块17沿盖板6的长度方向设置，且在拉杆支撑块17上设有导向孔。设有I根拉杆3依次从前述的3个拉杆支撑块17的导向孔内穿过。即与拉杆支撑块17活动相连的拉杆3沿盖板6的长度方向移动。在拉杆3的杆身上设有2对以上的支座16。所述支座16沿着水平方向延伸，且与拉杆3的长度方向相互垂直。在每个支座16下方的盖板6上均开有腰型孔15。腰型孔15的长度方向与拉杆3的长度方向相平行。腰型孔15的长度范围即为底板腔内介质块I的移动范围。通过介质移相固定柱2将相互对应的支座16与底板腔内的介质块I连接在一起。当拉杆3移动时，通过支座16及介质移相固定柱2，确保介质块I沿着腰型孔15的长度方向移动。在每个底板腔内均配有I个以上的传输线5。位于同一个底板腔内的传输线5与介质块I相邻。在每个底板腔的侧壁上均设有I对以上的接线端口 18。每对接线端口 18均与I个传输线5相连接。每对接线端口 18中，I个端口作为输入端口使用，另外I个端口作为输出端口使用。
[0007]每个底板腔的容积在30cm3?50cm 3之间。介质块I的体积在6cm 3?10 cm3之间，高度在4~7mm之间。传输线5的长度在50~80mm之间。腰型孔15的长度为10mm~15mmo位于同一个底板腔内的介质块1、传输线5、输出端口 18构成一个介质移相器。
[0008]采用本发明所述小型化介质移相器组的天线阵馈电网络:设有8个功分器13、8个功分环11和16个天线。其中，每2个功分器13、2个功分环11、本发明所述小型化介质移相器组中的2个介质移相器、和4个天线构成一列天线馈电网络。即一共有4列天线馈电网络。在1.8-2.7GHz的频带内，每列天线馈电网络的总口电压驻波比均小于1.5，频带宽度为0.9Ghz，每个介质移相器在1.88Ghz处移相55度，输出至每个天线阵的相位偏差小于正负5度。
[0009]本发明的有益技术效果体现在以下方面
如果采用现有的3G网络的设计思路、公式，则会使得能够满足4G要求的部件的体积格外大。这就会使新设备无法装入现有系统的内部，导致无法对网络系统进行硬件升级。若进行全套网络设备的升级，不单成本高，且造成现有3G设备的大量浪费。而且目前是3G/4G均在商业运行的情况下，淘汰3G网络设备也是不现实的。
[0010]本发明结构小巧简单，易于加工制造。
[0011]本发明的移相比例灵活多变，单个移相器工作时，对称的结构设计，使得介质移动一路信号实现负的相位变化，另一路信号实现正的相位变化，相位变化呈现-1:1的关系，两个移相器级联使用，可以实现-2:-1:+1:+2的相位比例，三个移相器级联使用，可以实现-3:-2:-1:+1:+2:+3的相位比例，依次类推。这种一个腔体两路信号实现正和负相移的设计节约了一个预留给介质块移动的空间，将原来4G电调天线需要的32个单腔单路移相器减少到16个单腔双路移相器，整体尺寸减小了一半。
[0012]本发明采用移动介质的方式改变相位，减少了非线性电连接点，具有良好的交调特性。本发明特殊的介质块形状的设计，大大减少了幅度的起伏变化。
[0013]本发明特殊传输线的设计，使得移相度数大大增加，换言之，缩小了移相器的体积。
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述介质移相器组的立体示意图。
[0015]图2为图1中装配有传输线5和输出端口 18的底板7的俯视图。
[0016]图3为图1中盖板6的俯视图。
[0017]图4为装配有介质块1、传输线5和输出端口18的单个底板腔的俯视图。
[0018]图5为图4中I对传输线5的俯视图。
[0019]图6为图4中介质块I的俯视图。
[0020]图7为图6所示介质块I的侧视图。
[0021]图8为采用图1所示小型化介质移相器组的天线阵的馈电网络的第I列天线馈电网络连接示意图。
[0022]图9为图8所示第I列天线馈电网络的连接关系示意图。
[0023]图10为图8中功分器13的示意图。
[0024]图11为图8中功分环11的示意图。
[0025]图12为图1中安装有8组支座16的拉杆3的俯视图。
[0026]图13为本发明介质移相器初始状态的性能示意图。
[0027]图14为本发明介质移相器终止状态的性能示意图。
[0028]图15为本发明第二个实施例的立体示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对发明的细节进行更为详细的说明。
[0030]参见图1，小型化介质移相器组，包括底板7、盖板6、介质块1、传输线5、介质移相固定柱2、拉杆3、拉杆支撑块17、接线端口 18。其中，参见图2，所述底板7为矩形块。在底板7的顶部开有凹槽。在底板7的凹槽内设有隔板，通过隔板将底板7的凹槽分隔成2个以上的底板腔。在每个底板腔内均配有I块介质块I。
[0031]参见图1，在底板7的开口处配有盖板6。
[0032]参见图1，在盖板6的顶部设有3个拉杆支撑块17。所述拉杆支撑块17沿盖板6的长度方向设置，且在拉杆支撑块17上设有导向孔。设有I根拉杆3依次从前述的3个拉杆支撑块17的导向孔内穿过。即与拉杆支撑块17活动相连的拉杆3沿盖板6的长度方向移动。
[0033]参见图12，在拉杆3的杆身上设有2对以上的支座16。所述支座16沿着水平方向延伸，且与拉杆3的长度方向相互垂直。
[0034]参见图3，在每个支座16下方的盖板6上均开有腰型孔15。腰型孔15的长度方向与拉杆3的长度方向相平行。腰型孔15的长度范围即为底板腔内介质块I的移动范围。
[0035]参见图1，在每个支座