介质移相器及采用该介质移相器的天线控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种介质移相器，其包括一对平行接地板、可滑动地置于该对接地板之间的介质装置、该介质装置具有沿其滑动方向贯通的贯通空间，以及与该对接地板维持固定的相对位置关系的馈电网络；所述馈电网络具有相互平行的两个或两个以上的传输臂和与对该些传输臂进行平衡馈电的馈电部件，所述各传输臂贯穿所述贯通空间设置；所述介质装置包括对应所述两个或两个以上的传输臂分别设置的彼此具有不同介电常数的多个部分。本实用新型专利技术还公开一种使用该介质移相器的天线控制系统。本实用新型专利技术的介质移相器完全避免使用曲折形环路，减少传输臂与介质装置之间的交界，有利于移相器的匹配设计，实测中能实现工作频率为1710-2690MHz带宽，具有方便加工、性能稳定、成本低廉等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

介质移相器及采用该介质移相器的天线控制系统
本技术涉及一种天线控制系统，尤其涉及其所采用的一种介质移相器。
技术介绍
电调天线技术是移动通信系统中的一个普遍要求，该技术用于适时地改变天线阵列的各个发射元件的相位以便调整某一天线的垂直波束指向，从而控制通信信号的作用范围。这种技术主要由可用于调节输出信号的相位的移相器实现。移相器在外部控制源的控制下，通过移动其自身的一个部件，便可将一路输入的信号改变相位并分配到多个分支输出端口，从而改变传输给发射元件的信号的相位，实现波束下倾调节。移动通信技术的迅速发展，给移相器提出了更高的要求，比如良好的宽带匹配特性等。很多研究设计人员已经进行了广泛而多样的研究，以便使移相器具备更好的性能和更有效的结构。早期公开的介质移相器技术为1961年公开的美国专利US3005168，其圆饼介质块由两个介电常数不同的半圆饼组成，馈电网络与圆饼介质块置于两个接地金属板之间，馈电网络以圆饼介质块圆心做成圆弧形，构成带状传输线。圆饼介质块沿其圆心做轴向运动，馈电网络的介电常数也随之线性改变，导致输入端到输出端的信号延迟发生变化，达到移相的目的。其缺点是为了达到电路匹配的目的，对应不同介电常数的带状线的两个接地板之间的距离必须不同，介质在运动时，其接地金属板亦要一同运动，这使该技术实际应用的可行性大大折扣。该公开的技术采用介质移动的方向与信号传播的方向一致，而US5949303、CN1547788A、US20020030560 均为其技术的延伸或变体。请参阅US5949303号专利公告，其技术方案简化成图I所示，通过在呈曲折形环路设计的馈电网络I上滑动介质板2的方式实现了移相功能，不同输出端口之间的相位差是通过馈电网络I的传输线介质覆盖长度不同而实现的。这种方案所隐藏的不足在于曲折形环路使介质板2边缘与馈电网络I的传输线交界两次以上，不利于减小反射信号，不利于设计具有宽频带响应的部件，同时还增加了移相器的结构复杂度。CN1547788A公告所实现的移相方案中，通过一整块细长介质板的移动而达到移相的目的，其核心思想和US5949303相似，采用过多的曲折形环路来实现多个端口的相移，除了难以设计具有宽频带响应的部件如工作频率为1710-2690MHZ的超宽频移相器外，过多的曲折形环路增加了移相器的插入损耗，并且过于细长的介质板由于机械强度的原因很难保证长期维持原状，众所周知，变形的介质板在移动时会受力不均匀，有可能导致移相器在移动过程中卡死或影响移相精度。US20020030560中避免了上述缺点，但其采用两块不同介电常数介质块通过烧结的方式做成圆饼形介质块3，如图2所示，其制造成本较高，制造效率低，不适合在工业中大批量应用；并且，采用圆饼形介质块，为了移相的需要，必须采用旋转式传动机构。众所周知，旋转式的传动机构比直拉式传动机构要复杂的多，进一步限制了其应用的广泛性。
技术实现思路
因此，本技术的首要目的在于克服上述不足，提供一种介质移相器，以更简单的结构实现移相器更可靠的物理和电气性能。本技术的另一目的在于提供一种介质移相器的天线控制系统，以为所述介质移相器的应用提供必要环境。为实现本技术的目的，本技术采用如下技术方案本技术的介质移相器，其包括一对平行接地板、可滑动地置于该对接地板之间的介质装置、该介质装置具有沿其滑动方向贯通的贯通空间，以及与该对接地板维持固定的相对位置关系的馈电网络；所述馈电网络具有相互平行的两个或两个以上的传输臂和与对该些传输臂进行平衡馈电的馈电部件，所述各传输臂贯穿所述贯通空间设置；所述介质装置包括对应所述两个或两个以上的传输臂分别设置的彼此具有不同介电常数的多个部分。本技术优选如下方式实现所述介质装置·其一、所述介质装置的至少两个所述的部分分别由不同材料烧结而成以呈现不同的介电常数。其二、所述介质装置为一体成型件，其各部分具有互不相同的结构以呈现不同的介电常数。具体而言，所述介质装置的至少一个部分靠近所述两个接地板处各设一残缺部，该些残缺部占据该部分与该两个接地板相平行的整个面。当介质装置的部分的数量超过两个时，所述介质装置有两个以上的部分设有所述残缺部，每个部分的残缺部的体积均不相同。其三、同理，所述介质装置为一体成型件，其各部分具有互不相同的结构以呈现不同的介电常数。具体而言，所述介质装置的至少一个部分设有若干沿两个接地板的相对方向贯通的通孔。当介质装置的部分的数量超过两个时，所述介质装置有两个以上的部分设有所述通孔，该些部分的通孔的个数均不相同。本技术优选如下方式实现所述介质装置与传输臂之间对应关系其一、所述介质装置的各个部分在其滑动方向截面上对应包围所述各传输臂。其二、所述介质装置在空间上分离为两个整体，每个整体均包括与所述两个或两个以上的传输臂数量相对应的多个局部，两个整体间彼此相对的每一对局部之间置有一所述的传输臂。较佳的，所述两个接地板均为均匀材质，且两个接地板之间的距离处处相等。本技术揭示的馈电部件与传输臂间连接关系的一种优选方式中，所述传输臂具有偶数个，所述馈电部件包括外接臂和对所述各传输臂进行等分并联馈电的传输结构，外接臂一端与该传输结构的几何中心点相连接，以保证从外接臂经传输结构到各个传输臂输出端所形成的各个信号传输路径均具有相同的长度以实现对各传输臂的平衡馈电。对于结构简单的介质移相器，所述传输结构包含一平直的传输线，所述传输臂有两个，该平直的传输线两端分别与两个传输臂的相同端相连接，所述外接臂与该传输线的几何中心点相连接。本技术揭示的馈电部件与传输臂间连接关系的另一优选方式中，所述两个或两个以上的传输臂于传输臂本身的几何中心点连接所述的馈电部件，以使自该馈电部件进入到同一传输臂两输出端之间形成的每对信号传输路径之间具有相同的长度以实现对该传输臂两侧的平衡馈电，所述介质装置形成有供该馈电部件进入所述贯通空间与各传输臂实现连接的置入空间。较佳的，所述介质装置的各个部分依其相邻关系具有渐减的介电常数。所述介质装置的相邻两个部分的介电常数之比为I :2。进一步的，所述介质装置用于形成贯通空间的壁面形成有润滑层。所述传输臂的壁面形成有润滑层。本技术的天线控制系统其包括如权利要求前述的介质移相器，每个介质移相器的每个传输臂的输出端均独立与一个信号辐射元件相连接，该天线控制系统还包括一个驱动所述介质装置沿其滑动方向滑动的电动驱动装置或机械驱动装置。较佳的所述电动驱动装置受控于一个与之远程连接的控制器。与现有技术相比，本技术具有如下优点I、对多个传输臂进行平衡馈电的方式，避免了一条信号传输路径中出现传输臂与介质装置的多处交界，有利于减小反射信号，有利于设计具有宽带响应的部件。·2、通过在同一介质材料上设置通孔或残缺部的方式改变该部分介质材料的介电常数，使得介质装置一旦移动，其不同介电常数的两部分对信号的影响不同，具体是通过影响信号的传播速率来使不同介电常数的传输臂的信号呈现出不同的相位，由此实现移相的目的，此外，设置通孔和残缺部的方式还避免了烧结方式所带来的高成本的问题。3、整体结构简单且具有良好对称性，接地板之间的距离处处相等、介质装置的几何形状的加工简易，馈电网络易于固定，便于批本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介质移相器，其特征在于：其包括一对平行接地板、可滑动地置于该对接地板之间的介质装置、该介质装置具有沿其滑动方向贯通的贯通空间，以及与该对接地板维持固定的相对位置关系的馈电网络；所述馈电网络具有相互平行的两个或两个以上的传输臂和与对该些传输臂进行平衡馈电的馈电部件，所述各传输臂贯穿所述贯通空间设置；所述介质装置包括对应所述两个或两个以上的传输臂分别设置的彼此具有不同介电常数的多个部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏道一，曹明，谢浩昌，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，
类型：实用新型
国别省市：