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申请/专利权人：南京澳博阳射频技术有限公司

摘要：本发明公开了一种基站天线的相位调节装置及天线，相位调节装置包括固定电路板和活动电路板，固定电路板固定在基座上，活动电路板与固定电路板通过转轴连接，通过旋转活动电路板改变两块板形成的微波通路的物理路径长度，从而改变相应通道的相位。固定电路板上设有至少四对沿径向分布的不连续圆弧，靠近旋转轴的两对圆弧所在的电路组成第一级圆弧通道，另两对圆弧所在的电路组成第二级圆弧通道。第一级圆弧通道和第二级圆弧通道相邻的两对不连续圆弧外侧相连形成级联电路形式。本发明同时使用级联和多级圆弧电路，在满足需求的情况下，使产品更小，成本更低。相比通常的产品，为达到相同的相位变化量，本发明所需要转动的角度更小，更灵活。

主权项：1.一种基站天线的相位调节装置，其特征在于，包括固定电路板和活动电路板，所述固定电路板固定在基座上，所述活动电路板与固定电路板通过转轴连接，通过旋转活动电路板改变两块板形成的微波通路的物理路径长度，从而改变相应通道的相位；所述固定电路板上设有至少四对沿径向分布的不连续圆弧、及至少两对输出端口；所述活动电路板上设有至少两对U型圆弧，活动电路板上的圆弧与固定电路板上的圆弧有重叠；所述固定电路板上的四对圆弧中，靠近旋转轴的两对圆弧所在的电路组成第一级圆弧通道，另两对圆弧所在的电路组成第二级圆弧通道，每级圆弧通道中有一对不连续圆弧外侧分别连接一对输出端口，第一级圆弧通道和第二级圆弧通道相邻的两对不连续圆弧外侧相连形成级联电路形式，最靠近旋转轴的不连续圆弧外侧连接至输入端口；第二级圆弧通道输出端口处信号传播路径的圆弧通道变化量为第一级圆弧通道变化量与第二级圆弧通道变化量的累加。

全文数据：一种基站天线相位调节装置及天线技术领域本发明属于移动通信基站天线领域，涉及到多路射频信号分配网络的相位连续调节装置及基站天线。背景技术射频移相器通过改变某通道的电波长，就可以实现该通道的射频相位调节。改变射频通道的电波长通常有两种方法。第一种是改变射频通路中的传输介质的介电常数来改变该通道的电波长，从而实现相位变化。这种方法在改变该通道传输相位的同时，也会改变该通道的插入损耗。并且由于工业可获得介质介电常数范围限制，如果想获得射频通道大范围相位变化，需要采用多级级联，零件数目繁多、体积非常笨重。第二种是改变某几个通道功率分配节点的位置，来改变这几个通道的相对物理长度变化来实现相位调整。同样这种方法受限于旋转角度等机械限制不能获得射频通道大范围相位变化。发明内容发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种可工作在现有主要移动通信频段的基站天线相位调节装置及基站天线，具备结构紧凑、移相范围大、无源互调指标好等优点。技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基站天线的相位调节装置，包括固定电路板和活动电路板，固定电路板固定在基座上，活动电路板与固定电路板通过转轴连接，通过旋转活动电路板改变两块板形成的微波通路的物理路径长度，从而改变相应通道的相位；固定电路板上设有至少四对沿径向分布的不连续圆弧、及至少两对输出端口；活动电路板上设有至少两对U型圆弧，活动电路板上的圆弧与固定电路板上的圆弧有重叠；固定电路板上的四对圆弧中，靠近旋转轴的两对圆弧所在的电路组成第一级圆弧通道，另两对圆弧所在的电路组成第二级圆弧通道，每级圆弧通道中有一对不连续圆弧外侧分别连接一对输出端口，第一级圆弧通道和第二级圆弧通道相邻的两对不连续圆弧外侧相连形成级联电路形式，最靠近旋转轴的不连续圆弧外侧连接至输入端口。进一步地，固定电路板上在同一级电路中的两对不连续圆弧之间设有开口向内侧的U型圆弧。进一步地，活动电路板上设有与固定电路板上不连续圆弧和U型圆弧匹配的开口向外侧的U型圆弧。进一步地，与输入端口相连的不连续圆弧的两端通过功率分配导电带连接至所述输入端口。进一步地，固定电路板上设有与功率分配导电带相连的输出端口。作为优选，固定电路板上圆弧沿转轴径向对称。作为优选，固定电路板和活动电路板为高频微带线形式。作为优选，固定电路板上的圆弧电路并非均匀等宽的电路，由多级不同宽度的圆弧电路拼凑而成。进一步地，固定电路板与活动电路板接触的面涂覆有绝缘层；固定电路板与基座接触面涂覆有绝缘层。本发明所述的基站天线包括至少一个辐射单元或辐射单元组以及所述的相位调节装置，相位调节装置的输出端口与天线的辐射单元或辐射单元组相连。有益效果：本发明的基站天线相位调节装置通过旋转活动电路板，改变了活动电路板与固定电路板形成的微波通路的物理路径长度，从而改变了相应通道的相位。输入信号经在固定电路板上的分配信号强度，由固定电路板上的圆弧耦合到活动电路板圆弧，再经由活动电路板圆弧耦合到固定电路板上；并且固定电路板上使用级联电路，末端出口由于经过了前面整个信号传播的过程，所走的路径是前面路径的叠加，在弧形电路满足一定半径比例，以及一定数量比的情况下，可以使末端出口以及前面的出口输出的信号相位变化量构成比例，可以实现大范围相位变化，能够轻易实现基站天线大下倾角度。与现有技术相比，本发明同时使用级联和多级圆弧电路，满足需求的情况下，使产品更小，成本更低，并且相比通常的产品，为达到相同的相位变化量，本发明所需要转动的角度更小，更灵活。并且本发明采用多级不同宽度渐变圆弧电路进行阻抗匹配，微带线阻抗在活动电路板转动过程中，始终保持特性阻抗50欧姆，减小了频率相干性，使该微带线实现了宽频带工作的特性，保证移相器宽频带工作。此外整体移相器三阶无源互调性能优越、结构紧凑、零件数量少、装配简单。附图说明图1为本发明实施例的相位调节装置的装配图。图2为本发明实施例中固定电路板示意图。图3为本发明实施例中活动电路板示意图。图4为1690-2690MHz移相器中间角度状态端口幅度分布结果图。图5为1690-2690MHz移相器中间角度状态驻波比结果图。具体实施方式为了是本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例公开的一种基站天线的相位调节装置，固定电路板固定在基座上，活动电路板与固定电路板通过转轴连接，通过旋转活动电路板改变两块板形成的微波通路的物理路径长度，从而改变相应通道的相位。一种具体的结构形式可参阅图1，包括固定印刷电路板P1、可旋转的活动印刷电路板P2，以支撑固定印刷电路板P1的金属支撑件M1，压接固定电路板P1、活动电路板P2的非金属弹性压片P3和P6，连接固定电路板P1、活动电路板P2的旋转轴P4以及拖动活动电路板P2转动的非金属件P5。固定电路板P1与金属支撑件M1之间有非金属薄膜粘结、隔离。非金属弹性压片P3和P6用来保持活动电路板在旋转过程中与固定电路板、金属支架之间在各种不同环境、温度下的持续接触压力。该装置通过金属支撑件M1固定在天线的反射板上。其工作方式是输入信号由固定电路板P1上的端口0输入，按照设计功率分配比例分配到1-2-3-4-5端口，分别连接天线的辐射单元或者辐射单元组。当拖动非金属件P5时，非金属件P5带动活动电路板转动，从而改变各输出端口1-2-4-5的相位变化，实现天线的波束倾角变化。本发明实施例中固定电路板上设有至少四对不连续圆弧、及至少两对输出端口；至少四对不连续圆弧以旋转轴为中心，沿径向分布，半径不等，构成多级圆弧电路。活动电路板上设有与固定电路板上圆弧匹配的圆弧电路，能够传输和耦合微波信号。固定电路板上的四对圆弧中，靠近旋转轴的两对圆弧所在的电路组成第一级圆弧通道，另两对圆弧所在的电路组成第二级圆弧通道，每级圆弧通道中有一对不连续圆弧外侧分别连接一对输出端口，第一级圆弧通道和第二级圆弧通道相邻的两对不连续圆弧外侧相连形成级联电路形式，最靠近旋转轴的不连续圆弧外侧连接至输入端口。例如，固定电路板上的四对圆弧中，第一对不连续圆弧半径较大的外侧分别连接一对输出端口，第二对不连续圆弧外侧分别连接第三对不连续圆弧外侧，第三对不连续圆弧外侧分别连接另一对输出端口，第四对不连续圆弧外侧连接至输入端口。在一些实施例中为了增加圆弧的级数，也可在同一级电路中的两对不连续圆弧之间设有开口向内侧的U型圆弧。图2和图3分别提供了一种固定电路板上和活动电路板上电路的一种具体实现形式。如图2、3所示，固定电路板上包含两条同样半径、相距一定角度的圆弧A1、A1'，该两条圆弧的外侧分别通过同轴电缆连接至天线的不同辐射单元。活动电路板上包含与固定电路板上圆弧对应半径的圆弧B1、B1'，活动电路板上的圆弧B1、B1'恰好与固定电路板上的两段圆弧有部分重叠，重叠长度恰好使得活动电路板上的射频信号能耦合到固定电路板上的圆弧上去。活动电路板上有一段与B1相连的印刷电路B2，该电路与固定电路板上的A2重叠，固定电路板上的射频信号能耦合到活动电路板上的B2圆弧上去。固定电路板上有第三段电路C1，该第三段电路与第一段A2相连。该第三段电路的一端与外部输入信号相连，比如射频同轴电缆；另一端延伸至与固定电路板的第四段电路D1相连。活动电路板上有第五段电路D1与C1相连，该电路与活动电路板上的E1重叠，固定电路板上的射频信号能耦合到活动电路板上的E1圆弧上去。活动电路板上有电路E2与E1相连，E2与第一块微带电路上的D2重叠，D2上的射频信号能耦合到E2圆弧上去。固定电路板上有电路D3与D2相连，D3与第二块微带电路上的E3重叠，E3上的射频信号能耦合到D3圆弧上去。活动电路板上有电路E4与E3相连，E4与固定电路板上的D4重叠，D4上的射频信号能耦合到E4圆弧上去。固定电路板上印刷有一段电路D4，该段电路分配了输入电路F1上部分能量，其余部分能量分配给D4'与G1。射频信号经同轴电缆输入到固定电路板P1的端口0。流经输入电路F1把功率分配到D4、D4'和G1，由于左右两侧电路原理相同，在此仅以左侧为例说明移相工作原理。电路D4射频信号经电容耦合到活动电路板圆弧E4，信号到E4末端后由E4、E3径向连接电路流向圆弧E3。信号到圆弧E3的末端后经过电容耦合到活动电路板P1的圆弧D3，然后沿着圆弧D3、D2末端连接的径向电路流到圆弧D2，到达圆弧D2与活动电路板P1上的圆弧E2重叠的部分，耦合到圆弧E2，然后沿着圆弧E2、E1末端连接的径向电路流到圆弧E1，到达圆弧E1与固定电路板P1上的圆弧E1重叠的部分到D1的末端之后，信号经由C1把功率分配到A2和天线的某端的辐射单元，比如天线的辐射单元2。圆弧A2的信号通过与活动电路板P1上的圆弧B2重叠的部分，耦合到圆弧B2，然后沿着圆弧B2、B1末端连接的径向电路流到圆弧B1，到达圆弧B1与固定电路板P1上的圆弧A1重叠的部分，耦合到圆弧A1，信号通过A1末端流入天线的某端的辐射单元，比如天线顶部的辐射单元1。当拖动非金属件P5带动活动电路板P2绕着旋转轴P4向左旋转时，由端口0到达端口1的路径缩短，其相位超前；相反的，由端口0到达端口5的路径增加，其相位滞后，从而实现了与端口1相连的天线顶部辐射单元或辐射单元组相位超前，而与端口5相连的天线底部辐射单元或者辐射单元组件相位滞后，就实现了天线的波束下倾。图2、3中，固定电路板P1上的圆弧D2、D3经外侧径向电路连接成U型回路，相应的圆弧D2'、D3'经外侧径向电路连接成U型回路。图3中，活动电路板P2上的圆弧B1和B2、E1和E2、E3和E4分别经内侧径向电路连接成U型回路，相应的圆弧B1'和B2'、E1'和E2'、E3'和E4'分别经内侧径向电路连接成U型回路。由D4-E4-E3-D3-D2-E2-E1-D1或者D4'-E4'-E3'-D3'-D2'-E2'-E1'-D1'组成第一级圆弧通道，由A2-B2-B1-A1或者A2'-B2'-B1'-A'1组成第二级圆弧通道，如果第一级圆弧平均半径为r1，第二级圆弧平均半径为r2，当活动电路板P2旋转某一角度φ时，第一级圆弧通道缩短或者增加4r1φ，第二级圆弧通道缩短或者增加2r2φ，而第二级圆弧端口通过累加获得的圆弧通道变化量为4r1φ+2r2φ，因此该移相器可以实现大范围相位变化。图2、3中，对于多个辐射单元的基站天线，可以增加第二对类似中心级圆弧半径为r2的“U”型通路，同样地当活动电路板P2旋转某一角度φ时，该对“U”型通路缩短或者2r2φ。为了满足基站天线相邻单元或者单元组的相位等阶梯变化，可以调整r1与r2的比例关系。基于同样的思想，还可以增加第三对、第四队中心级圆弧半径分别为r3、r4的“U”型通路，相应的r1、r2、r3、r4的比例关系决定了每对“U型”通路相位变化的比例关系确定。为了进一步满足改善电气性能，圆弧电路并非均匀等宽的电路，而是多级不同宽度的圆弧电路拼凑而成，使活动电路板转动过程中有更好更稳定的电气性能。依据本发明实施例的结构，能够分别设计690-960MHz、1690-2690MHz高低频两款移相器，涵盖了现有移动通信所需频段。1690-2690MHz移相器中间角度状态端口幅度分布和驻波比如图4、5所示。为了进一步改善移相器的无源互调性能，在固定电路板P1的两面、活动电路板P2与固定电路板P1相接触的一面涂覆有耐摩擦的绝缘介质层，避免了固定电路板P1和活动电路板P2的电路铜箔直接接触，保证了该移相器的无源互调。本发明实施例还提供了一种基站天线，该基站天线包括至少一个辐射单元或辐射单元组以及上述的相位调节装置，相位调节装置的输出端口与天线的辐射单元或辐射单元组相连。上述实施例，只是本发明的优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围，本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些实施例做出改变和修饰，均应包括在本发明的申请范围内。

权利要求：1.一种基站天线的相位调节装置，其特征在于，包括固定电路板和活动电路板，所述固定电路板固定在基座上，所述活动电路板与固定电路板通过转轴连接，通过旋转活动电路板改变两块板形成的微波通路的物理路径长度，从而改变相应通道的相位；所述固定电路板上设有至少四对沿径向分布的不连续圆弧、及至少两对输出端口；所述活动电路板上设有至少两对U型圆弧，活动电路板上的圆弧与固定电路板上的圆弧有重叠；所述固定电路板上的四对圆弧中，靠近旋转轴的两对圆弧所在的电路组成第一级圆弧通道，另两对圆弧所在的电路组成第二级圆弧通道，每级圆弧通道中有一对不连续圆弧外侧分别连接一对输出端口，第一级圆弧通道和第二级圆弧通道相邻的两对不连续圆弧外侧相连形成级联电路形式，最靠近旋转轴的不连续圆弧外侧连接至输入端口。2.根据权利要求1所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述固定电路板上在同一级电路中的两对不连续圆弧之间设有开口向内侧的U型圆弧。3.根据权利要求2所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述活动电路板上设有与固定电路板上不连续圆弧和U型圆弧匹配的开口向外侧的U型圆弧。4.根据权利要求1所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，与输入端口相连的不连续圆弧的两端通过功率分配导电带连接至所述输入端口。5.根据权利要求4所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述固定电路板上设有与功率分配导电带相连的输出端口。6.根据权利要求1所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述固定电路板上圆弧沿转轴径向对称。7.根据权利要求1所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述固定电路板和活动电路板为高频微带线形式。8.根据权利要求1所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述固定电路板上的圆弧电路并非均匀等宽的电路，由多级不同宽度的圆弧电路拼凑而成。9.根据权利要求1所述的基站天线的相位调节装置，其特征在于，所述固定电路板与活动电路板接触的面涂覆有绝缘层；固定电路板与基座接触面涂覆有绝缘层。10.一种基站天线，其特征在于，包括至少一个辐射单元或辐射单元组以及根据权利要求1-9任一项所述的相位调节装置，相位调节装置的输出端口与天线的辐射单元或辐射单元组相连。

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