[发明专利]一种基于螺旋慢波线的小型化电调智能天线移相器

说明书

技术领域

本发明属于天线工程技术领域，涉及到一种移相器，具体来说是一种用 于基站电调天线的小型化移相器，其在无线通信系统中的功能是可以使基站天线 的波束产生倾斜。

背景技术

在无线通信迅速发展的今天，作为信号发送和接收的主要载体，基站天 线对无线通信系统的网络构建起着举足轻重的作用。在实际运用中，天线在安装 到发射塔上后，往往需要实时的对天线波瓣图的下倾角进行调节以适应不同区 域、不同时间、不同用户数量、不同信道环境的需要。

在常规的通信基站中，调节天线波束的下倾角需要设备管理人员攀爬到 安装天线的发射塔上，手工调谐安装在天线上的机械调整装置。当然这种方法不 安全且不能满足对下倾角进行实时调整的需要。正是安装工程及网络优化的强烈 需求，基站电调智能天线成了无线通信系统网络构架中至关重要的一环。

电调智能天线可在控制室内操作电控机械装置控制移相器，很方便的改 变各个阵元的馈电相位，从而改变整个天线阵的波束指向。这种方法节约了人力， 同时可以做到基本无延时的调整波束下倾，完全能够满足不断改变通讯条件的实 时通信的需要。因此，移相器在移动通信基站中的作用显而易见，而对移相范围 大、传输损耗小、体积小、加工成本低的移相器的设计研究，也成为发展移动通 信技术非常重要的一部分。

中外学者在对移相器的研究方面做了许多工作，也研制了许多性能结构 优良的移相器。典型的如中国专利03154962.4一种名为“混合移相器和功率分 配器”的电调移相器，其包括传输线和一个位于电介质区域内位置可变的电介质 片。电介质片与传输线的位置决定了传输信号相位的改变。此移相器因其加工成 本低、插入损耗小，在现有通信基站中已经广泛投入使用。但是此移相器在体积 方面还有很大可优化的空间。在基站天线阵列中移相器的使用量非常大，它体积 的减小可以为基站天线阵的小型化奠定重要的基础。

又如中国专利申请号00802132.5中描述的“高频移相器组件”。其特征 在于至少有一个与第一带状导体段同心设置的带状导体段，备有连接导线，由此 至少间接地从馈电导线到各个配属带状导体段的分接部分产生电连接，在至少两 个带状导体段上，在相互错置的分接点上至少两对不同的天线辐射器以不同的相 位角可控。这种结构非常节省空间，有较高的集成密度。但在这设计当中，要单 凭大小弧之间的一级阶梯变化实现多个输出端口和输入端口之间的阻抗匹配较 为困难，这对于电调天线的传输特性和驻波比都有比较大的影响。

发明内容

本发明鉴于上述技术背景实现，目的在于对现有技术存在的问题加以研 究和解决，提出了一种新的电调移相装置。该装置通过对传输线形式的发明和创 新，采用螺旋慢波线形式设计出了一种移相范围大、插入损耗小、成本低廉、便 于加工生产，最重要的一点就是体积较之传统移相器大幅度缩小的新型移相器。

该移相器适用与3G无线通信网络的基站电调智能天线，它的基本结构包 括金属盒部分、传输线部分和位置可变的介质片部分。金属盒部分主要起到屏蔽 和反射作用。传输线部分由蚀刻在双面覆铜介质板上的螺旋铜带构成，固定于金 属盒上下盖板之间。位置可变的介质片部分插入于金属盒上下盖板与传输线部分 之间，可由机械传动机构带动，改变其与传输线部分的相对位置，此相对位置决 定了移相器输出信号的相位。

本发明最大的新颖性在于传输线部分用蚀刻在双面覆铜介质板上的螺旋 铜带构成，这样就构成了一个典型的慢波系统，在一定的空间内，传输线的等效 长度得到大幅度的增加。由相位移的经典公式可知，相移量随着传输线长度l的增加而增大。本设计就是利用这一特点，使用螺旋结构增大 传输线的等效长度，从而与传统使用三板带状线的移相器相比，能够在一定体积 内增大移相器的相移范围，或者说在达到同样相移范围的条件下可以大幅度的缩 小移相器整体的体积。