移相器组件制造技术

技术编号:14769490 阅读:189 留言:0更新日期:2017-03-08 13:36
本发明专利技术提供了一种用于基站阵列天线的移相器组件,包括:第一级移相器,所述第一级移相器用于控制阵列天线中的多个阵列组的相位,每个阵列组包括一个或多个天线单元;第二级移相器,所述第二级移相器用于在第一级移相器改变各个阵列组的相位时,按比例地改变相对应的阵列组内的天线单元的相位;功分器,所述功分器连接在第一级移相器和第二级移相器之间。所述移相器组件兼具分布式移相器网络和集总式移相器网络两者的优点,能够实现较好的旁瓣抑制,尺寸小,并且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种用于基站阵列天线的移相器组件
技术介绍
当前移动通信的发展日新月异,已经从3G飞速进入4G时代,手机普及率非常高并且逐年递增,信号量巨大。而且,随着地理环境与电磁应用环境的日趋复杂,对基站天线的成本以及例如高增益、低旁瓣这样的性能指标等方面的要求也越来越高。为了改变基站天线的覆盖范围,移动运营商一般会利用改变基站天线的倾角来实现。目前主流的基站天线多为可调节电倾角的电调天线。而天线电倾角的引入,给操作人员带来了便捷,在机房即可调整天线的电倾角,同时能够保证操作人员的安全、降低工作量并且提高工作效率。合理地设置天线下倾角不但能够降低蜂窝网络的邻区干扰,有效控制基站的覆盖范围和网络的软切换比例,而且还能加强基站覆盖区域内的信号强度,从而提高整个网络的通信质量。移相器能够实现阵列天线的波束赋形,使天线下倾角连续可调,是基站电调天线的重要组成部分,在调节倾角、抑制旁瓣和获得高增益等方面起到关键作用。图1示出了倾角为0度的常规基站天线的垂直面方向图。在本文中重点关注的是天线的旁瓣抑制性能。图2示出了在阵列天线中改变天线振子的相位以调节天线电倾角的示意图。正如本领域普通技术人员已知的那样,现有的基站天线一般为如图2所示的阵列天线。为了实现可变的电倾角,需要改变阵列天线中的各个天线单元的相位,以使其具备类似于等差数列的关系。同时,为了得到较好的旁瓣抑制,对于各个天线单元所馈与的射频信号的幅度也有一定的要求。图3中示出的五单元阵列二项式幅度分布即为一种常用的幅度分布形式。当然,已知还有多种其他的幅度分布形式。如上所述的相位变化以及提供一定形式的幅度分布的功能通常都是由移相器网络实现的。目前主流的移相器网络一般分为两种:a.分布式移相器网络(如图4所示);以及b.集总式移相器网络(如图5所示)。a.分布式移相器网络如图4所示,所谓分布式移相器网络,就是由移相器系统控制阵列天线中的每个天线单元的相位。此结构的优点是:阵列中的各个天线振子都有独立的相位控制,所以能够得到近乎完美的垂直面方向图,在各个下倾角都能实现很好的旁瓣抑制。此结构的缺点是:由于是分布式,所以现有的设计一般都会将移相器系统延伸到振子端,从而导致整个移相器系统的尺寸大,成本高。b.集总式如图5所示,所谓集总式移相器网络,就是由移相器系统控制阵列天线中的若干阵列组的相位,而在阵列组内则通过功分器连接各个天线单元。但是,在阵列组内的各个天线单元之间的相位差是固定且不可变的。此结构的优点是:移相器系统的尺寸小,成本低。此结构的缺点是:由于无法独立控制阵列中的各个天线振子的相位,因此其旁瓣抑制较差。此外,现有的多端口移相器通常采用串联的形式,每串联第一级移相器都会叠加一级移相误差,从而使得在移相器连接阵列天线时,两端移相器的输出端口的相位误差较大,并且阵列天线中的每个天线单元的相位误差都不一致。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的上述缺陷,本专利技术提供了一种用于基站阵列天线的移相器组件,所述移相器组件能够兼具分布式移相器网络和集总式移相器网络的优点。具体地说,根据本专利技术所述的移相器组件仍然可以独立地控制阵列中的各个天线振子的相位,从而得到较好的旁瓣抑制。而且,通过将移相器的相位控制部分集中在一定的物理空间范围内,使本专利技术的移相器组件与分布式的设计相比,尺寸大为减小,成本大幅降低。为解决上述的技术问题,本专利技术提供了一种移相器组件,所述移相器组件包括:第一级移相器,所述第一级移相器用于控制阵列天线中的多个阵列组的相位,每个阵列组包括一个或多个天线单元;第二级移相器,所述第二级移相器用于在所述第一级移相器改变各个阵列组的相位时,按比例地改变相对应的阵列组内的天线单元的相位;功分器,所述功分器连接在所述第一级移相器和所述第二级移相器之间。优选地,所述第一级移相器用于实现一分M的功率分配,所述功分器和所述第二级移相器用于实现一分N的功率分配,由此,所述移相器组件能够实现一分M*N的功率分配,其中,M和N均为大于1的整数。在根据本专利技术的移相器组件中采用了两级移相器的设计方案,其中,第一级移相器是典型的集总式设计,可以控制若干阵列组的相位;第二级移相器则可以采用能够改变天线单元的相位的任何移相器。由此,能够实现与分布式移相器网络相同的功能。优选地,所述功分器是威尔金森功分器。由此,能够减小由于移相器的各端口之间的匹配问题而带来的反射影响,保证在整个传输链路中相位都能保持较高的线性度,并且幅度有较好的平整度,这对于提升阵列天线的方向图的赋形效果有非常大的帮助。优选地,所述第一级移相器包括一级或多级的子移相器,其中,所述第一级移相器的每一级子移相器用于控制阵列天线中的一个或多个阵列组的相位。优选地,所述第二级移相器包括一级或多级的子移相器,其中,所述第二级移相器的每一级子移相器用于在第一级移相器改变各个阵列组的相位时,按比例地改变相对应的阵列组内的天线单元的相位。由此,根据本专利技术的移相器组件能够针对输出端口设计任意不同的幅度和相位,实现对阵列天线中的每个天线单元馈与独立的幅度和相位。根据本专利技术的移相器组件使阵列天线阵在整个下倾角的范围内都能实现标准的切比雪夫、泰勒及二项式排布,使阵列天线垂直面方向图得到良好的赋形效果,从而满足低副瓣、高增益的要求。而且,在支持传动扩展的前提下,能够在任意输出端口再次扩展分级移相,从而满足不同天线单元数的天线阵列需求。优选地,所述第一级移相器、所述第二级移相器和/或所述功分器被集成在一块PCB板上。由此,能够大大减小移相器组件的总体尺寸。优选地,所述移相器组件中的各个端口均采用并联形式。由此,确保每一级的移相误差不产生叠加,从而使各个端口实现更精准的相位线性度。优选地,在所述第一级移相器、所述第二级移相器和/或所述功分器之间通过电缆、微带线或其他传输线缆进行连接,在所述第二级移相器与天线振子之间通过电缆进行连接。附图说明通过结合附图考虑以下对本专利技术的优选实施例的详细说明,本专利技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本专利技术的示范性图解,并非一定是按比例绘制。在附图中,同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。图1示出了倾角为0度的常规基站天线的垂直面方向图。图2示出了在阵列天线中改变天线振子的相位以调节天线电倾角的示意图。图3示出了阵列天线的五单元阵列二项式幅度分布的示意图。图4示出了分布式移相器网络的示意图。图5示出了集总式移相器网络的示意图。图6示出了图解本专利技术原理的示意图。图7示出了根据本专利技术的移相器组件的第一实施例的示意图。图8示出了移相器组件中的第一级移相器的滑片的示意图。图9示出了图8的移相器组件中的第二级移相器的滑片的示意图。图10示出了根据本专利技术的移相器组件的第二实施例的示意图。图11示出了图10的移相器组件中的第一级移相器的滑片的示意图。具体实施方式以下参照附图介绍根据本专利技术的移相器组件的优选实施例。说明内容和附图本质上仅仅是示范性的,而并不是为了以任何方式限制所附权利要求的保护范围。图6示出了图解本专利技术原理的示意图。如图6所示,本专利技术提供了一种用于基站阵列天线的移相器组件,所述移相器组件采用两级移相器结构,因此能够兼具分布式移相器网络和集总式移相器网络的优点。具体地说,根本文档来自技高网
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移相器组件

【技术保护点】
一种用于基站阵列天线的移相器组件,其特征在于,所述移相器组件包括:第一级移相器,所述第一级移相器用于控制阵列天线中的多个阵列组的相位,每个阵列组包括一个或多个天线单元;第二级移相器,所述第二级移相器用于在所述第一级移相器改变各个阵列组的相位时,按比例地改变相对应的阵列组内的天线单元的相位;功分器,所述功分器连接在所述第一级移相器和所述第二级移相器之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于基站阵列天线的移相器组件,其特征在于,所述移相器组件包括:第一级移相器,所述第一级移相器用于控制阵列天线中的多个阵列组的相位,每个阵列组包括一个或多个天线单元;第二级移相器,所述第二级移相器用于在所述第一级移相器改变各个阵列组的相位时,按比例地改变相对应的阵列组内的天线单元的相位;功分器,所述功分器连接在所述第一级移相器和所述第二级移相器之间。2.根据权利要求1所述的移相器组件,其特征在于,所述第一级移相器用于实现一分M的功率分配,所述功分器和第二级移相器用于实现一分N的功率分配,由此,所述移相器组件能够实现一分M*N的功率分配,其中,M和N均为大于1的整数。3.根据权利要求1或2所述的移相器组件,其特征在于,所述功分器是威尔金森功分器。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的移相器组件,其特征在于,所述第一级移相器包括一级或多级的子移相器,其中,所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员:李曰民闻杭生李海峰
申请(专利权)人:康普技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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