背景技术
[0001] 本发明主要涉及一种可以被用在移动电信网络的基站中的移相器。
[0002] 当前的移动电信市场主要由多频带天线所驱动。多频带天线由分别在多个频带内进行
辐射的若干子天线组合而成。将五或六个子天线在同一体积内集成为一个单频带天线是困难的。用户通常要求这个体积较小，以获得天线的较低视觉影响。期望可以进一步减小这一体积。
[0003] 在这种情况下，已经做了很多努
力以便将每个子天线的每个部分(即天线的辐射平台和馈
电网络)的尺寸减小。辐射平台的尺寸主要由物理原理所驱动，使每个子天线可以正常辐射而不会与其他子天线产生太大的相互作用。馈电网络包括移相系统。后者由若干移相器组成。移相器是一种射频器件，该射频器件使得能够形成天线的辐射波束或者使其能够相对于垂直平面倾斜10°至15°的范围。例如，要达到10°的倾斜，移相器必须要在2.2GHz处、针对130mm的元件间距以低损耗完成60°
相移。馈电网络的尺寸基本由关于移相系统选择的技术所决定。
[0004] 相关技术描述
[0005] 存在两大系列无源移相器：
[0006] ·介电移相器。
[0007] ·机械移相器。
[0008] 介电移相器基于具有自身的固有
相位的标准传输线(微带线或
带状线)。例如，在带状线的情况中，为了在具有相同长度的第一传输线和第二个传输线之间获得
相位差，在第一传输线的下方和上方插入介电板，以便使该第一传输线中的
信号减速。在第一传输线的输出处，总的相移为固有相位加上介电附加相移之和。
介电常数越高，相移越大，但损耗也增加。
[0009] 通常使用机械移相器来获得紧凑和垂直居中(在天线的物理中心)的移相网络。存在一种旋转移相器，其中的中心线能够被旋转，该中心线减小一个端口的机械长度并且增加相关联的端口的机械长度。另一种原理是“长号”移相器，其中一条线路的“U”型部分被分割以增加或减小条带的机械长度。
[0010] 例如，机械移相器可以包括：
[0011] -在绝缘基底的第一面上，微带线结构包括由从微带线突出的微带短截线所构成的短截线阵列。
[0012] -在上述绝缘层的第二面，接地平面包括多个缝隙，多个缝隙适于关于由第一面上的短截线阵列微带线结构所携带的信号而提供信号相移。
[0013] -以及可移动金属构件，适于提供短截线阵列微带线结构所携带的信号与接地平面的一些缝隙之间的可变耦合。
[0014] 微带短截线适于为多个缝隙提供阻抗补偿。对短截线与缝隙的组合的阻抗补偿进行优化是困难的。
[0015] 本发明的目的是提出一种紧凑型移相器，在该移相器中能够更容易实现阻抗补偿。
发明内容
[0016] 本发明的目标是一种移相器，包括：
[0017] -接地平面，接地平面是连续平面；
[0018] -绝缘基底；
[0019] -传输线，传输线中的内导体具有平坦形状，传输线的内导体包括产生预定最大相移的至少一个缝隙阵列；
[0020] -相位调谐板，相位调谐板能够被移动以用于
修改相位调谐板和至少一个缝隙阵列的耦合，使得由至少一个缝隙阵列产生的相移根据相位调谐板相对于缝隙阵列间的
位置而减小。
[0021] 根据一个
实施例，相位调谐板(PTP)能够在平行于传输线(SAML1)的纵轴线的方向(D1)上被移动。根据另一个实施例，相位调谐板(PTP)能够在
正交于传输线(SAML2)的纵轴线的方向(D2)上被移动。
[0022] 根据第一方面，传输线(SAML1)的内导体(IC)包括一组矩形缝隙(S1)，每个缝隙的纵轴线正交于传输线(SAML1)的纵轴线，并且每个缝隙以传输线(SAML1)的内导体(IC)的
中轴线为中心。
[0023] 根据第二方面，传输线的内导体(IC)被交织和错开的两组矩形缝隙(S2a，S2b)所开槽，每个缝隙的纵轴线垂直于传输线(SAML1)的纵轴线，并且每个缝隙相对于传输线(SAML2)的中轴线偏移。
[0024] 根据第三方面，传输线(SAML3)的内导体(IC)具有恒定宽度和之字形，以形成被交织和错开的两组矩形缝隙(S3a，S3b)。
[0025] 根据第四方面，传输线(SAML4)的内导体(IC)包括一组圆形缝隙(S4)，每个缝隙以传输线(SAML4)的内导体(IC)的中轴线为中心。
[0026] 根据第五部分，传输线(SAML5)的内导体(IC)包括一组三
角形缝隙(S5)，三角形缝隙
顶点沿传输线(SAML5)交织。
附图说明
[0027] 为了详细说明本发明实施例的特征与优势，下面对参考附图进行描述。在可能的情况下，相似或相同的参考标号贯穿附图或描述指代相似或相同组件，其中：
[0028] -图1示出了根据本发明的移相器的第一实施例的分解图。
[0029] -图2示出了根据本发明的移相器的第一实施例的一个视图，此时相位调谐板位于提供等于0度的相移的位置。
[0030] -图3示出了根据本发明的移相器的第一实施例的一个视图，此时相位调谐板位于提供等于期望角度的相移而不是零度相移的位置。
[0031] -图4和图5示出了其中两组缝隙被交织和错开以增加相移的另一实施例。
[0032] -图6示出了其中微带线Z形(具有曲折线)构成包括交织和错开的两组缝隙的缝隙阵列的另一实施例。
[0033] -图7示出了包括由一组圆形缝隙构成的缝隙阵列的另一实施例。
[0034] -图8示出了包括由一组三角型缝隙构成的缝隙阵列的另一实施例。
具体实施方式
[0035] 图1示出了根据本发明的移相器的第一实施例的分解图。该移相器包括：
[0036] -导电相位调谐板PTP；
[0037] -包括内导体IC的微带线SAML1，内导体IC具有平坦形状，微带线SAML1的一端构成端口P1，第二端构成端口P2，并且这个内导体IC包括缝隙阵列，该缝隙阵列由穿透内导体IC的金属的一组缝隙S1构成。
[0038] -绝缘基底IS；
[0039] -以及连续接地平面GP。
[0040] 在其他实施例中，传输线可以包括第二层接地平面，第二接地平面平行于接地平面GP，使得内导体IC处于这两个接地平面的中间。
[0041] 当移相器的第一实施例被组装时，这些部件将依此顺序堆叠。相位调谐板PTP能够被移动以用于修改相位调谐板PTP与一组缝隙S1间的耦合，使得由缝隙阵列S1产生的相移根据相位调谐板PTP关于缝隙阵列S1的位置而被减小。在第一实施例中，通过滑动相位调谐板PTP、优选地沿微带线SAML1的内导体IC的缝隙阵列进行滑动，获得期望的相移。
[0042] 在第一实施例中，缝隙S1是窄的矩形孔；每个缝隙的纵轴线与内导体IC的纵轴线垂直，并且每个缝隙以内导体IC的中轴线为中心。
[0043] 第一实施例的一个构造示例提供在2.2吉赫兹提供0至10度的相移，该构造示例具有以下特点：
[0044] -微带线的内导体IC由
铜制成。当相位调谐板PTP在这些缝隙之外时以及当相位调谐板完全
覆盖这些缝隙时，内导体IC的宽度针对阻抗匹配进行优化。在这个示例中，内导体IC的宽度为3毫米。
[0045] -内导体IC的厚度为0.035毫米(该厚度可以不同，而不会影响相移或阻抗)。
[0046] -相位调谐板PTP例如由铜制成(材料也可以不同)，并且具有与内导体IC相同的宽度(但这不是必须的)。
[0047] -相位调谐板PTP的长度为10毫米(但也可以更长)。长度主要取决于频段、缝隙设计以及期望的相移。
[0048] -绝缘基底IS由介电常数等于2.55Dk(但也可以不同)的介电材料制成。
[0049] -接地平面GP由
铝制成(但材料也可以不同)。
[0050] -缝隙阵列的长度为10毫米。这仅是一个示例；需要关于期望的相移进行调谐。
[0051] -缝隙数目为50个(数目取决于期望的相移)。
[0052] -端口P1与缝隙阵列S1的最近端之间的距离优选大于相位调谐板PTP的长度。由此，相位调谐板PTP能够足够滑动，以便完全不覆盖缝隙阵列S1。此时相移是最大的。
[0053] 缝隙尺寸可能需要一些微调，以便具有良好的阻抗匹配。这些调整是本领域技术人员熟知的。
[0054] 构成微带线SAML1的内导体IC、绝缘基底IS以及接地平面GP可以被制成双面印制
电路。
[0055] 图2示出了根据本发明的移相器的第一实施例的一个视图，此时相位调谐板PTP位于提供等于0度的相移的位置：相位调谐板PTP位于包括缝隙阵列S1的内导体IC的一部分上。相位调谐板PTP完全覆盖缝隙阵列S1。缝隙阵列S1被
短路；因此相移为0.[0056] 图3示出了根据本发明的移相器的第一实施例的一个视图，此时相位调谐板PTP位于提供等于期望角度的相移的位置，该期望角度在0度与最大相移之间(在这个示例中，期望角度是在2.2GHz处的针对10mm长度的10°)。相位调谐板PTP已经沿平行于微带线SAML1的纵轴线平行的方向D1朝向端口P1移动，因此相位调谐板PTP仅覆盖缝隙阵列S1的一部分。缝隙阵列S1的第二部分未被覆盖并且产生了期望的相移。
[0057] 相位调谐板PTP能够被手动移动或由电动
致动器移动。根据本发明的移相器的优点在于移相器的紧凑性以及移相器在相移变化时长度固定。例如，从图3可以看出，当相位调谐板PTP被移动至露出缝隙阵列S1的至少一部分时，相位调谐板PTP沿微带线SAML1的内导体IC方向、朝向端口P1滑动。移相器的端口P1和P2之间的长度没有被改变。
[0058] 采用其他缝隙阵列的设计也是可行的。例如，图4和图5示出了第二实施例，其中微带线SAML2的内导体IC被交织和错开的两组缝隙阵列S2a和S2b间隔开槽。每个缝隙是具有一个开口侧的窄矩形。每个缝隙的纵轴线与微带线SAML2的纵轴线垂直，并且每个缝隙相对于微带线SAML2的中轴线偏移。
[0059] 相对于第一实施例，这种几何结构增加了最大相移。给定相同长度(10mm)，与图1至图3所示的简单缝隙阵列S1的10°相位相比，这个设计可以获得在2.2GHz处的几乎40°相位。缝隙宽度可能需要一些微调，以便具有良好的阻抗匹配。这些调整是本领域技术人员熟知的。
[0060] 图6示出了第三实施例，其中微带线SAML3的内导体IC具有恒定宽度和Z折线，以便形成包括两组交织和错开的矩形缝隙阵列S3a和S3b的缝隙阵列。在第三实施例中，相位调谐板PTP能够沿方向D1移动，以与图5所示的相同方式进行滑动，或者能够沿垂直于微带线SAML3的内导体IC的平面的方向D2移动，以用于修改相位调谐板PTP和两组缝隙S3a、S3b的耦合，从而使由缝隙阵列产生的相移根据相位调谐板PTP关于缝隙阵列的位置而减小。相位调谐板PTP关于缝隙阵列S3a、S3被
定位得越远，相移越大，直至达到预定最大值。
[0061] 根据本发明的移相器可以在使用被插入到传输微带线的内导体中以生成延迟的任何缝隙几何结构的情况下进行工作。那么，通过沿缝隙阵列滑动相位调谐板或将相位调谐板垂直地向这个缝隙阵列移动，可以调整相移，从而修改微带线上的缝隙阵列产生的延迟。
[0062] 每个缝隙的形状可以是规则或随机的。该形状可以是分形形状、耦合线等。
[0063] 图7示出了包括由一组圆形缝隙S4构成的缝隙阵列的一个实施例，缝隙直径接近于微带线SAML4的内导体IC的宽度。每个圆缝隙S4以传输线SAML4的内导体IC的中轴线为中心。
[0064] 图8示出了包括由一组三角形缝隙S5构成的缝隙阵列的一个实施例，三角形缝隙S5的长度接近于微带线SAML5的内导体IC的宽度。三角形缝隙S5的顶点沿微带线SAML5交织。
[0065] 在上文描述的实施例中，传输线由微带技术制成，但根据本发明的移相器可以利用具有平坦形状的内导体的任何技术进行，尤其是熟知的带状线或悬带状线，或准带状线技术。
