可变差分移相器
专利汇可以提供可变差分移相器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种可变差分 移相器 。该器件提供从单个输出中得到两个输出之间连续的 相位 变化。该器件适用于900MHz附近的 信号 频率 ，它是这样构成的，内套(38)和外套(37)分别容性地耦合到内导电杆(24)和外导电管(26)上，内套(38)和外套(37)连接到输入端上，它们能以固定的相对关系移动，从而改变连接到内杆(24)和外管(26)的两输出端之间的相位关系。在内杆(24)和外管(26)周围设置 电介质 层(25和27)。通过在部分内杆周围包有电介质管来提供器件的不等功率分配形式。，下面是可变差分移相器专利的具体信息内容。
1．一种可变差分移相器，包含：
同轴线，包含内导电杆和其端部连接在第一和第二输出端上的 外导电管；
其特征在于，还包含：
容性地耦合到内导电杆上并可沿其滑动的内套；和
容性地耦合到外导电管上并可沿其滑动的外套；内套和外套连 接到输入端上，并可沿所述同轴线以固定的相对关系滑动，以改 变第一和第二输出端输出的信号相对于提供给输入端的信号的相 位关系。
2．如权利要求1所述的可变差分移相器，其特征在于，在内导 电杆外面和在内套与外套之间的外导电管的外面分别设置一电介 质层。
3．如权利要求1所述的可变差分移相器，其特征在于，输出端 直接联接到同轴电缆上。
4．如权利要求3所述的可变差分移相器，其特征在于，输出端 具有一连接到同轴电缆上的距输出端有不同的直径的渐变圆锥 体，所以能获得最小的电压驻波比。
5．如权利要求1至4之一所述的可变差分移相器，其特征在于， 输入端包含第二同轴线，第二同轴线包含：
第二内导电杆和第二外导电管，所述第二内导电杆与第二外导 电管同轴，所述第二内导电杆和所述第二外导电管分别基本上垂 直地连接到内套和外套上，并且第二内导电杆在外导电管的槽内 滑动。
6．如权利要求5所述的可变差分移相器，其特征在于，输入端 直接联接到同轴电缆上。
7．如权利要求5所述的可变差分移相器，其特征在于，第二同 轴线在其远离套的一端有-圆锥体，以连接到具有不同直径的同 轴电缆的输入端，以获得最小的电压驻波比。
8．如权利要求5所述的可变差分移相器，其特征在于，第二内 导电杆通过中间电介质材料以固定的关系固定到外导电管上。
9．如权利要求1所述的可变差分移相器，其特征在于，沿内导 电杆的长度方向设置一电介质管，使第一和第二输出端上的功率 输出不等。
10．如权利要求5所述的可变差分移相器，其特征在于，所述 第二内导电杆和所述第二导电管的径向尺寸单独或共同沿它们各 自的长度变化，以提供变化的特性阻抗。
11．如权利要求8所述的可变差分移相器，其特征在于，所述 第二内导电杆、第二外导电管和中间电介质的径向尺寸单独或共 同沿它们各自的长度变化，以提供变化的特性阻抗。
12．如权利要求9所述的可变差分移相器，其特征在于，所述 第二内导电杆、第二外导电管和中间电介质的径向尺寸单独或共 同沿它们各自的长度变化，以提供变化的特性阻抗。
13．如权利要求10所述的可变差分移相器，其特征在于，所述 第二内导电杆、第二外导电管和中间电介质的径向尺寸单独或共 同沿它们各自的长度变化，以提供变化的特性阻抗。
14．如权利要求5所述的可变差分移相器，其特征在于，所述 第二同轴线适于提供渐变的特性阻抗。
15．如权利要求5所述的可变差分移相器，其特征在于，所述 第二同轴线适于提供两种不同的特性阻抗。
技术领域
本发明涉及可变差分移相器。本发明的可变差分移相器可以把 两个输出信号的相位相对于输入信号在给定的范围连续地变化。本 发明的差分移相器尤其适用于使天线阵的波束俯仰。
背景技术
因此，天线单元1,2,3,4相移量分别为0,1β,2β,3β。这样，可以 使天线阵的波束俯仰所希望的量。有时，为了控制旁瓣强度和波束形 状，可以不用累进相移。还可以采用不等功率分配方法。
在现有的系统中，移相器8,11和14可以是有一定长度的电缆 或者有源移相器。通常，采用PIN二极管的有源移相器，可以使二极 管导通或截止而在馈线网络的支路上引入相移。移相器可以包括多 个PIN二极管，根据需要在馈送路径内引入不同大小的延迟。
这种现有技术的移相器的缺点是它们通常只能在各支路之间以 步进的方式提供相移，一般不能在支路之间提供连续的差分相移。而 且，在有源系统中使用大功率PIN二极管昂贵(尤其是在使用大量 天线单元的系统中花费很大)，再则二极管的损耗要比现有器件的损 耗大。使用PIN二极管的有源系统还带入了非线性和互调。
本发明的其它特殊的优点如下：
因为没有滑动金属触头，所以移相器几乎不需要维护。如果使用 了合适的电介质(例如聚四氟乙烯)，滑动摩擦将很小。在设计机械驱 动结构或选择合适的电动机时这是一个优点。因为在触头内没有滑 动导电表面，所以可以使移相变化速度最大。
而且，对于所需要的差分移相，机械移动量为线内移相器所需移 动量的一半。这可以使结构更紧凑。最后，在移相器结构中引入匹配 段Z3降低了一般馈线网络(如图1所示的)的制造成本。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种可变差分移相器，它包含：
一同轴线包含内导电杆和其端部联接到第一和第二输出端的外 导电管；
容性地耦合到内导电杆上，并可以沿着它滑动的内套；和
容性地耦合到外导电管上，并可以沿着它滑动的外套；内套和外 套连接到输入端上，并且可以沿着所述同轴线以固定的相对关系滑 动，以改变第一和第二输出端处输出的信号相对于提供给输入端的 信号的相位关系。
较好的做法是，在分别在内导电杆外面和内套和外套之间的外 导电管外面设置一电介质层。输出端最好是渐变圆锥形，它能使移相 器直接连接到同轴电缆上。
输入端最好包含与在外导电管的槽内滑动的内套垂直的杆，该 杆与垂直于外套的管同轴，并通过中间的电介质保持与其固定的关 系，远离这些套的杆和管的端部连接到一渐变圆锥体上。
还提供一个不等功率可变移相器，它有一电介质管，绕一段内导 电杆设置，所以在第一和第二输出端上的功率输出是不等的。
附图概述
现在参考附图通过例子来描述本发明，其中：
图1是现有的天线阵的示意图；
图2示出了根据本发明的一个方面的可变差分移相器的剖面 图。
图3示出了图2所示的外导电管沿箭头A方向的视图。
图4示出了含有本发明的移相器的天线阵。
图5示出一种连接诸移相器的机械结构。
图6示出一种不等功率分配的可变差分移相器。
参见图2，图2示出了根据本发明的一个方面的等功率分配的 可变差分移相器。所示的所有部件的横截面都是圆形的。在另外实 施例中，可以用其它的诸如方形、矩形或者六边形的横截面。
同轴电缆21向移相器提供信号，移相器的输出信号通过同轴电 缆22和23输出。同轴电缆21的中心导体21a通过圆锥段34电气 地连接到馈送杆32上。馈送杆电气地连接到可以沿内导电杆滑动的 内套38上。内导电杆24上最好沿其长度方向上设置一层薄的电介 质涂层25，这样内导电杆24和内套38之间容性耦合。内导电杆24 的端部通过圆锥段28和30连接到内导体22a和23a上。
同轴电缆21的外导体21b通过圆锥部分35电气地连接到馈送 管33上。馈送管33电气地连接到可以沿外导电管26滑动的外套37 上。在外导电管26上沿外套37滑动的长度方向设置一层薄的电介 质层27。外导体26的端部通过圆锥段31和29分别连接到外导体 22b和23b上。
电介质覆盖层25和27应当是一种射频低损耗材料，并且最好 具有低的摩擦系数。一种合适的材料为聚四氟乙烯。
馈送杆32通过电介质块36保持与馈送管33固定的关系。参见 图3，可以看到在外导电管26上沿其轴向设置有槽39。如T形组件 (33,37,32,38)沿外导电管26来回滑动一样，馈送杆32可以在槽内 滑动。可以理解，除了电介质材料25,27和36之外，所有指出的部件 可以用诸如黄铜、紫铜等合适的导电材料制成。
内导电套38、电介质层25和内导电杆24的结构形成了容性耦 合。同样，外套38、电介质层27和外导电管26的结构形成另一容性 耦合。当频率在900MHz附近或者之上，容性耦合的电抗很小，所以 在套37和38与外导电管26和内导电杆24之间分别构成了直接联 接。
把提供给输入电缆21的信号在两路输出(即同轴输出电缆22 和23)之间均分。通过相对于外导电管26滑动T形段，可以改变提 供给输出同轴电缆22和输出同轴电缆23的信号的相位。例如，如果 移动T形连接使它位于外导电管26的中心的左侧，则信号传输到 输出同轴电缆22的距离小于传输到输出同轴电缆23的距离，因此， 输出到同轴电缆23的信号相对于输出到同轴电缆22的信号有一相 位延迟。把T形段沿着外导电管26向右或向左滑动，可以在输出 22,23之间实现所要的相位差。应当理解，所描述的移相器能使输出 22,23之间的相位在允许的范围内连续地变化。
对于图2所示的等功率分配的可变差分移相器，Z1,Z2和Z3是 所示部件的特性阻抗，RL为系统阻抗(在这种情况下为50欧)。
对于等功率分配：
Z1=Z2=Z3
Z3=RL/2 如果进行适当的端接，中间抽头点阻抗ZT等于两个RL负载并联 (ZT=RL/2)。
因此，在线21和中间抽头点之间需要一个匹配段。它由馈送杆 32、馈送管33和电介质材料36形成。馈送杆32的长度最好为四分 之一波长，而内导电套38的长度最好在波长的十六分之一到八分之 一之间。
如果，例如，系统阻抗为50欧，则
Z1=Z2=50欧
ZT=25欧以及
Z3=35.4欧
对于不等功率分配可变差分移相器，Z1不等Z2。一种选择是让 Z1或者Z2=RL，而其它的特性阻抗小于RL，例如：
Z1=RL
Z2＜Z1以及
l2=λ/4 则 以使传输线Z1的输入阻抗与RL匹配(其中l2为Z2段的电长度)。
变换器Z3可以由两段构成：一段为Z3′和另一段为Z3″。一种做 法它可以制成具有渐变的特性阻抗。本领域的熟练人员可以认识到， 这些替换的做法将增大器件的工作带宽。
现在参见图6，为了把Z2段的阻抗调节到所需要的值，可以把 电介质管40固定到能相对于内导电杆24滑动的内套38上。然而应 当理解，也可以用其它方法来改变Z2段的阻抗。
还应理解，在另一些实施例中，可以用同轴电缆22或23来驱动 移相器。如果用同轴电缆22来驱动移相器，则在同轴电缆23处的输 出保持与同轴电缆22的输入恒定的相位关系。当T形段来回滑动 时只有同轴电缆21的输出才有变化。应当理解，对于这种结构，可以 用与上述相同的方法来调节特性阻抗，但Z1和Z3互换了位置。如果 所需要的电介质材料不多，电介质管36可以用端部的垫圈来代替。
现在参见图4，图中示出了含有本发明的移相器的天线阵。天线 阵由天线单元40到43组成。移相器45到47的形式如图2所示。移 相器45在支路48和49之间分配由馈线44提供的信号。移相器46 在天线单元40和41之间分配馈线48的信号。移相器47在天线单 元42和43之间分配馈线49的信号。
如果移相器46和47的T形段从它们的中心位置向上移动距 离d，移相器45的T形段从其中心位置向上移动距离到2d，则天线 单元40,41,42和43得到0,β,2β,3β的相移。因此，应当理解，把移 相器46和47从中心位置移动距离d，把移相器45移动距离2d，可 以使天线的波束以任意所要求的量俯仰。
在一个实施例中，可以进行机械联接，以使移相器46和47的T 形段协调移动，并使移相器45的T形段移动距离是移相器46和47 的移动距离的两倍。移相器46和47的T形段可以用刚性部件进行 连接，以保证它们协调移动，而移相器45的T形段可通过装在枢轴 上的臂来连接到该(刚性)部件上，从而使移相器45的T形段的移 动距离为移相器46和47的T形段的移动距离的两倍。
图5示出了一种可能的机械结构。把元件50的点51和52连接 到移相器46和47的T形段上，以确保它们协调移动。部件53可以 在点54处枢轴地连接到部件50上。部件53的一端55可以连接到 天线座的枢轴点上。另一端56可以连接到移相器45的T形段上。 枢轴点54和点56之间的长度可以与枢轴点54和枢轴点55之间的 长度57相等。这样，移相器45的T形段的移动距离为移相器46和 47的移动距离的两倍。
应当理解，有许多其它可能的机械结构可以用来以所要求的方 式调节T形段。如果不需要累进移相，则长度57可以大于或小于长 度58。在不要求累进移相的场合，可以使用非线性联动机构。联动机 构可以手动调节，或者用合适的齿轮传动的电动机、步进电动机等来 驱动。
因此本发明提供了一种适合应用于大功率移相的较廉价的连续 可变的差分移相器。本发明的移相器可以在大功率天线阵上得到应 用。
在上面的描述中，已经引用了具有已知等效物整体或部件，把这 些等效物引用在此，就如分别进行了描述。
虽然，已通过例子描述了本发明，但应当理解，可以不脱离本发 明的范围或精神而改进和/或变更本发明。
工业应用性
本发明的可变差分移相器可以应用于需要波束俯仰或偏斜的天 线阵的构造和操作。这种天线阵可以应用在诸如蜂窝网等无线通信 中。这种可变差分移相器还可以在需要改变两路输出信号相位的装 置场合中取代PIN二极管。
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