《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》是摩比天線技術（深圳）有限公司於2016年8月11日申請的專利，該專利的公布號為CN106299687A，授權公布日為2017年1月4日，發明人是鄧程、林勇、王陳宇。該發明涉及移動通信領域。
《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》包括：型材腔體；第一一分五功分器，其布置於型材腔體內部，所述第一一分五功分器包括第一板材和第一傳輸線；第一移相器，其布置於型材腔體內部，所述第一移相器與所述第一一分五功分器連線，所述第一移相器包括第一介質片、第二介質片、第二板材和第二傳輸線。上述一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路占用面積小，結構和裝配簡單，並且一致性和可靠性高，能夠靈活套用於各種單頻或多頻的通信系統中。
2021年11月，《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。
（概述圖為《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路
- 申請人：摩比天線技術（深圳）有限公司
- 申請日：2016年8月11日
- 申請號：2016106630051
- 公布號：CN106299687A
- 公布日：2017年1月4日
- 發明人：鄧程、林勇、王陳宇
- 地址：廣東省深圳市南山區高新技術產業園北區朗山一路摩比大廈
- 分類號：H01Q1/50(2006.01)I、H01Q3/32(2006.01)I
- 代理機構：深圳市隆天聯鼎智慧財產權代理有限公司
- 代理人：劉抗美、劉耿
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在移動天線系統中，基站天線是通信設備電路信號與空間輻射電磁波的轉化器，因此基站天線是移動天線系統的重要組成部分。隨著移動通信技術的發展，對基站天線的電性能和機械性能的要求也越來越高，高頻化、多頻化和小型化成為基站天線的基本發展趨勢。如何合理平衡基站天線的性能和價格，設計具有智慧型波束賦形功能以及系統一體化集成功能的有源天線饋電網路是基站天線是技術演進的根本方向。
2016年前，基站天線饋電網路中，通常採用金屬導體棒在金屬導體管中前後運動來改變傳輸路徑的實際長度，以實現移相的目的，並且基站天線饋電網路中採用的功分器通常為一分三功分器，為實現較大的移相量時，必須外加多級功分器進行功率分配，進而需要很大程度的增大移相器的體積，導致饋電網路占用面積大，結構和裝配複雜，一致性和可靠性較差，製造成本高。
發明內容
專利目的
為了解決相關技術中存在的饋電網路占用面積大，結構和裝配複雜，一致性和可靠性較差，製造成本高的技術問題，該發明提供了一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路。
技術方案
《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》其特徵在於，包括：型材腔體；第一一分五功分器，其布置於型材腔體內部，第一一分五功分器包括第一板材和第一傳輸線，第一傳輸線布置於第一板材上；第一移相器，其布置於型材腔體內部，第一移相器與第一一分五功分器連線，第一移相器包括第一介質片、第二介質片、第二板材和第二傳輸線，第二傳輸線布置於第二板材上，第一介質片和第二介質片上下夾住第二板材和第二傳輸線。整個饋電網路由一體化成型製作，方便加工，占用面積小，一致性和可靠性高。
可選的，述第一一分五功分器的長度為四分之一個波長，第一傳輸線包括第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用於連線饋電口的輸入端。一分五功分器採用完全並饋的功分的結構，在移相器沒有介入的情況下，五個輸出端固定功分，不需要考慮移相器的滑動造成的影響，並且減少分饋線的功分級數，減小占用面積。
可選的，第一移相器的第二傳輸線包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端。第二傳輸線的第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和第五輸入端分別與一分五功分器中第一傳輸線的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端連線。第一移相器的輸入端與第一一分五功分器的輸出端連線，使功分後的線路實現移相的目的。
可選的，型材腔體的上下面設定有通孔，用於焊接電纜和線路板焊盤；側面設有過孔，用於同軸電纜介質或同軸芯線通過，為後續的測試和調試提供方便。可選的，移相器中的介質厚度可以根據要求的單位移相量靈活改變，適用範圍較大。可選的，移相器中的介質片的介電常數小於型材腔體中的等效介電常數，從而避免在工作頻率出現諧振的情況。可選的，通過增加分饋線可以增加饋電網路的輸出連線埠，並通過改變移相器中介質的厚度及分饋線的拓撲結構，改變各輸出連線埠的移相量，滿足各種情況下的要求。
有益效果
《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》採用一分五功分器的結構。該一分五功分器採用完全並饋的功分的結構，在移相器沒有介入的情況下，五個輸出端固定功分，不需要考慮移相器的滑動造成的影響，分饋線不需要再考慮功分或者減少分饋線的功分級數，直接接入移相單元即可，因此占用面積小，結構和裝配簡單，並且一致性和可靠性高，能偶靈活套用於各種單頻或多頻的通信系統中。
附圖說明
圖1是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的立體結構圖；
圖2是圖1對應實施例中一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的俯視圖；
圖3是圖1對應實施例中一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的側視截面圖；
圖4是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的六連線埠饋電線路圖；
圖5是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的八連線埠饋電線路圖；
圖6是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的十連線埠饋電線路圖；
圖7是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路的十連線埠饋電線路圖。
附圖示記說明如下：a1、型材腔體；c1、第一板材；t1、第一傳輸線；c2、第二板材；t2、第二傳輸線；b1、第一介質片；b2、第二介質片；s1、導軌槽；a2、固定卡槽；a3、通孔；a4、電勢平衡部；a6、過孔；a8、間隙；a5、型材腔體a1的上表面；a7、型材腔體a1的下表面；c3、第三板材；t3、第三傳輸線；c4、第四板材；t4、第四傳輸線；b3、第三介質片；b4、第四介質片。
權利要求
1.《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》其特徵在於，包括：型材腔體；第一一分五功分器，其布置於所述型材腔體內部，所述第一一分五功分器包括第一板材和第一傳輸線，所述第一傳輸線布置於所述第一板材上；第一移相器，其布置於所述型材腔體內部，所述第一移相器與所述第一一分五功分器連線，所述第一移相器包括第一介質片、第二介質片、第二板材和第二傳輸線，所述第二傳輸線布置於所述第二板材上，所述第一介質片和第二介質片上下夾住所述第二板材和所述第二傳輸線。
2.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第一一分五功分器的長度為四分之一個波長，所述第一傳輸線包括第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用於連線饋電口的輸入端。
3.根據權利要求2所述的網路，其特徵在於，所述第一移相器的所述第二傳輸線包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端。
4.根據權利要求3所述的網路，其特徵在於，所述第二傳輸線的所述第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和第五輸入端分別與所述一分五功分器中第一傳輸線的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端連線。
5.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述型材腔體的上下面設有通孔，所述型材腔體的一個側面設有過孔。
6.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述型材腔體還設定有電勢平衡部，所述電勢平衡部為所述型材腔體一個側面的中間位置延伸出來。
7.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第二板材設定有導軌槽，所述第一介質片和所述第二介質片通過所述導軌槽對稱扣住，所述第一介質片和所述第二介質片沿所述導軌槽來回移動。
8.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第一移相器中的所述第一介質片和所述第二介質片的厚度取決於所述第一移相器的單位移相量。
9.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第一移相器中的所述第一介質片和所述第二介質片開有視窗，所述第一介質片和所述第二介質片各自的視窗上下對稱，所述視窗的長度為自身相對介電常數的四分之一波長。
10.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第一移相器中的所述第一介質片和所述第二介質片較長部分的兩端均設定有薄片部分，所述第一介質片和所述第二介質片各自的薄片部分上下對稱，所述薄片部分的長度為自身相對介電常數的四分之一波長。
11.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第一移相器中的所述第一介質片和第二介質片的相對介電常數相同，並小於所述型材腔體的等效相對介電常數。
12.根據權利要求1所述的網路，其特徵在於，所述第一移相器還包括分饋線，所述分饋線與所述第二傳輸線連線。
13.根據權利要求12所述的網路，其特徵在於，所述分饋線包括若干個一分二或一分多功分結構。
14.所述一分二功分結構包括第一輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端與所述第二傳輸線連線；所述一分多功分結構包括第一輸入端和多個輸出端，所述第一輸入端與所述第二傳輸線連線。
15.根據權利要求1-13中任一項所述的網路，其特徵在於，所述網路還包括第二一分五功分器和第二移相器，所述第二一分五功分器、第二移相器和所述第一一分五功分器、第一移相器關於所述型材腔體的中間平面鏡像對稱。
實施方式
參閱圖1、圖2和圖3，《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》包括：型材腔體a1、第一一分五功分器和第一移相器。
整個饋電網路布置於型材腔體a1內部。第一一分五功分器布置於型材腔體a1內部，第一一分五功分器包括第一板材c1和第一傳輸線t1，第一傳輸線t1布置於第一板材c1上，第一板材c1雙面覆銅，雙面的銅線通過覆銅的過孔相連。第一移相器布置於型材腔體內部，第一移相器與第一一分五功分器連線，第一移相器包括第一介質片b1、第二介質片b2、第二板材c2和第二傳輸線t2，第二傳輸線t2布置於第二板材c2上，第一介質片b1和第二介質片b2上下夾住第二板材c2和第二傳輸線t2。
可選的，型材腔體a1為是長方體形，呈字型或者“田”字型。型材腔體a1的上表面a5和下表面a5均開設有通孔a3，一個側面開設有過孔a6。通孔a3用於焊接電纜和線路板焊盤，過孔a6用於同軸電纜介質或同軸芯線通過，為後續的測試和調試提供了方便。可選的，型材腔體a1設有電勢平衡部a4，電勢平衡部a4為型材腔體一個側面的中間位置延伸出來，用於為饋線座接地，而平衡型材腔體a1內部的低電平，防止型材腔體a1內部地電平的波動而影響性能。
可選的，型材腔體a1的外側壁與型材腔體a1的饋線座之間留有間隙a8，間隙a8中防止有PET（Polyethylene Terephthalate，聚對苯二甲酸乙二醇酯）墊片，避免出現三階交調的問題。
可選的，第一一分五功分器的結構是完全並饋的功分結構，第一一分五功分器的長度為工作頻率下的四分之一個波長，第一傳輸線t1包括第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用於連線饋電口的輸入端。在移相器沒有介入的情況下，這五個輸出端固定功分，不需要考慮移相器的滑動造成的影響，分饋線不需要再考慮功分或者減少分饋線的功分級數，直接接入移相單元即可。
進一步的，第一移相器的第二傳輸線t2包括五個輸入連線埠和五個輸出連線埠，分別為：第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端。第二傳輸線t2的第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和第五輸入端分別與一分五功分器中第一傳輸線t1的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端連線。
可選的，第二板材c2設定有導軌槽，通過導軌槽s1，第一介質片b1和第二介質片b2上下對稱扣住而連線在一起，並能沿著導軌槽s1的方向來回移動，從而達到移相的目的。可選的，第一板材c1和第二板材c2設定有固定卡槽a2，固定卡槽a2是型材腔體a1內陷形成的，用於第一介質片b1和第二介質片b2滑動後進行固定。
第一移相器中改變第一介質片b1和第二介質片b2的厚度可以改變第一移相器的單位移相量。從而在製作時，根據單位移相量的大小，選擇特定的第一介質片b1和第二介質片b2的厚度。因而可以根據要求的單位移相量靈活改變，使該結構的適用範圍較大。
在整個饋電網路中，需進行阻抗的匹配，減小因信號的反射等信號完整性問題而影響性能。因此，第一移相器中也需進行阻抗匹配。實現阻抗匹配的方式有多種，可以是在第一移相器中的第一介質片b1和第二介質片b2開設視窗，第一介質片b1和第二介質片b2各自的視窗上下對稱，視窗的長度為自身相對介電常數的四分之一波長；還可以是在第一移相器中的第一介質片b1和第二介質片b2較長部分的兩端均設定薄片部分，第一介質片b1和第二介質片b2各自的薄片部分上下對稱，薄片部分的長度為相對自身相對介電常數的四分之一波長。
可選的，在保證匹配的基礎上，第一板材c1、第二板材c2和第一介質片b1、第二介質片b2的寬頻可以是一樣的，也可以是不一樣；結構類型可以是直線的，也可以是曲線的。可選的，移相器中第一介質片b1和第二介質片b2的介電常數相同，並小於型材腔體a1的等效相對介電常數。
型材腔體a1的諧振頻率可以由以下公式計算：
其中m，n，p為自然數，分別表示場沿X，Y，Z方向變化的半個駐波數的個數；a為腔體的寬度，b為腔體的高度，l為腔體的長度。
從而可以得知第一介質片b1和第二介質片b2的介電常數與型材腔體a1的等效相對介電常數的關係：
第一介質片b1和第二介質片b2的介電常數小於型材腔體a1的等效相對介電常數，從而可以避免在工作頻率出現諧振的現象。可選的，圖4是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路中的六連線埠饋電線路。通過第一介質片b1與第二介質片b2的滑動，移相線路6d1、移相線路6d2和移相線路6d3部分覆蓋介質的長度和沒有覆蓋介質的部分線性變化，改變相位，實現移相功能。具體實現過程是：當介質同等厚度時，信號從輸入連線埠6P10進入，經過主功分線路t1分成五路：6e1、6e2、6e3、6e4、6e5。信號輸入線路6e5直接輸出信號，不經過移相線路，沒有產生相位差；信號輸入線路6e1經過串聯的移相線路6d1與移相線路6d2，從輸出連線埠6P11輸出，產生φ的相位差；信號輸入線路6e2經過對稱的串聯的移相線路6d11與移相線路6d22，從輸出連線埠6P15輸出，產生-2φ的相位差；信號輸入線路6e3經過移相線路6d3，從輸出連線埠6P12輸出，產生φ的相位差；信號輸入線路6e4經過的對稱的移相線路6d33，從輸出連線埠6P14輸出，產生-φ的相位差；因此輸出連線埠6P11、6P12、6P13、6P14、6P15依次產生-2φ、-φ、0、φ、2φ、的相位差。
圖4中移相線路6d3與移相線路6d33部分覆蓋介質的厚度可以調節，通過合理調整第一介質片b1與第二介質片b2的厚度，可以實現輸出連線埠6P11、6P12、6P13、6P14和6P15依次產生-nφ、-φ、0、φ、nφ（n>2）的相位差。使用該實施例的一體化多連線埠饋電網路時，將各個輸出連線埠連線輻射單元，組成天線陣列，實現波束覆蓋，通過傳動裝置移動第一介質片b1與第二介質片b2時，就能實現基站天線的波束下傾。
可選的，饋電網路中包括分饋線，分饋線包括一分二或一分多功分結構。一分二功分結構包括第一輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端與第二傳輸線t2連線。一分多功分結構包括第一輸入端和多個輸出端，第一輸入端與第二傳輸線t2連線。通過採用若干個多級功分結構，可以構成更多輸出連線埠的饋電網路。
圖5是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路中的八連線埠饋電線路。該八連線埠饋電線路的輸入連線埠為8P10，輸出連線埠是8P11、8P12、8P13、8P14、8P15、8P16和8P17。具體實現過程是：當介質同等厚度時，信號從輸入連線埠8P10進入，經過主功分線路t1分成五路：8e1、8e2、8e3、8e4、8e5。線路8e5直接輸出信號，不經過移相線路，沒有產生相位差；信號輸入線路8e1經過串聯的移相線路8d2、移相線路8d3與移相線路8d4，產生3φ的相位差；信號輸入線路8e1經過串聯的移相線路8d2與移相線路8d3產生2φ的相位差；信號輸入線路8e3經過移相線路8d1，產生φ的相位差；同理信號輸入線路8e2經過串聯的移相線路8d22、移相線路8d33與移相線路8d44，產生-3φ的相位差；信號輸入線路8e2經過串聯的移相線路8d22與移相線路8d33產生-2φ的相位差；信號輸入線路8e4經過移相線路8d11，產生-φ的相位差；因此輸出連線埠8P11、8P12、8P13、8P14、8P15、8P16、8P17依次產生-3φ、-2φ、-φ、0、φ、2φ、3φ的相位差。
圖6是根據一示例性實施例示出的一種一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路中的十連線埠饋電線路。該十連線埠饋電線路與圖5中八連線埠饋電線路的原理基本一致，只有線路拓撲結構不一致。該十連線埠饋電線路的輸入連線埠為10P10，輸出連線埠是10P11、10P12、10P13、10P14、10P15、10P16、10P17、10P18和10P19。具體實現過程是：當介質同等厚度時，信號從輸入連線埠10P10進入，經過主功分線路t1分成五路，線路10e5直接輸出信號，不經過移相線路，沒有產生相位差；信號輸入線路10e1經過串聯的移相線路10d2，產生φ的相位差；信號輸入線路10e1經過串聯的移相線路10d2與移相線路10d3產生2φ的相位差；信號輸入線路10e3經過移相線路10d1、移相線路10d4和移相線路10d5，產生3φ的相位差；信號輸入線路10e3經過移相線路10d1、移相線路10d4、移相線路10d5和移相線路10d6，產生4φ的相位差。同理：信號輸入線路10e2經過串聯的移相線路10d22，產生-φ的相位差；信號輸入線路10e2經過串聯的移相線路10d22與移相線路10d33產生-2φ的相位差；信號輸入線路10e4經過移相線路10d11、移相線路10d44和移相線路10d55，產生-3φ的相位差；信號輸入線路10e4經過移相線路10d11、移相線路10d44、移相線路10d55和移相線路10d66，產生-4φ的相位差；因此輸出連線埠10P11、10P12、10P13、10P14、10P15、10P16、10P17、10P18、10P19依次產生--4φ、-3φ、-2φ、-φ、0、φ、2φ、3φ、4φ的相位差。
圖6中移相線路10d1與移相線路10d11部分覆蓋介質的厚度可以調節，拓撲形式也可以改變。圖7是在圖6的基礎上通過進行改進的的饋電線路。具體的實施過程是：當介質不同等厚度時，移相線路9d1與移相線路9d11覆蓋的介質厚度比移相線路9d2、移相線路9d22、移相線路9d3、移相線路9d33、移相線路9d4與移相線路9d44所覆蓋的介質厚度薄，覆蓋的介質厚度較厚時移動一個單位距離實現的移相量是是覆蓋的介質厚度較厚時的兩倍。信號從輸入連線埠9P90進入，經過主功分線路t1分成五路：9e1、9e2、9e3、9e4和9e5。線路9e5直接輸出信號，不經過移相線路，沒有產生相位差；信號輸入線路9e1經過串聯的移相線路9d2，產生2φ的相位差；信號輸入線路9e1經過串聯的移相線路9d2與移相線路9d3產生4φ的相位差；信號輸入線路9e3經過移相線路9d1，產生φ的相位差；信號輸入線路9e3經過移相線路9d1，移相線路9d4，產生3φ的相位差；同理：信號輸入線路9e2經過串聯的移相線路9d22，產生-2φ的相位差；信號輸入線路9e2經過串聯的移相線路9d22與移相線路9d33產生-4φ的相位差；信號輸入線路9e4經過移相線路9d11，產生-φ的相位差；信號輸入線路9e4經過移相線路9d11，移相線路9d44，產生-3φ的相位差；因此輸出連線埠9P11、9P12、9P13、9P14、9P15、9P16、9P17，9P18、9P19依次產生-4φ、-3φ、-2φ、-φ、0、φ、2φ、3φ、4φ的相位差。
可選的，整個饋電網路中還包括第二一分五功分器和第二移相器。第二一分五功分器、第二移相器和第一一分五功分器、第一移相器關於型材腔體的中間平面鏡像對稱。類似於第一一分五功分器和第一移相器，第二一分五功分器包括第三板材c3和第三傳輸線t3，第三傳輸線t3布置於第三板材c3上，第三傳輸線t3包括五個輸出端和一個輸入端，即第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用於連線饋電口的輸入端。第二移相器包括第三介質片b3、第四介質片b4、第四板材c4和第四傳輸線t4，第四傳輸線t4布置於第四板材c4上，第三介質片b3和第四介質片b4上下夾住第四板材c4和第四傳輸線t4，第四傳輸線t4包括五個輸入端和五個輸出端，即第一輸入端、第二輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第四輸出端和第五輸出端。
榮譽表彰
2021年11月，《一體化多連線埠基站天線移相器饋電網路》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。
