CN106981706B - 一种基站天线的空间立体移相器及移相器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基站天线的空间立体移相器，包括内设上、下两层导体腔体的导体壳体和设于每层导体腔体内的馈电网络组件，设于下层馈电网络组件的下层馈电网络包括一个第一输入端口和m+n个第一输出端口；设于上层馈电网络组件的上层馈电网络包括m个四端口网络和n个三端口网络，每个四端口网络包括三个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口；每个三端口网络包括两个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口，所述的m、n均为正整数。本发明上层馈电网络采用三端口网络与四端口网络的组合，能满足不同振子数的移相器需求，安装方便成本低，天线增益高，方向性好。

Description

一种基站天线的空间立体移相器及移相器组件

技术领域

本发明涉及通信器件技术领域，尤其涉及一种基站天线的空间立体移相器。

背景技术

目前，基站电调天线通过波束形成网络中的移相器实现基站天线的波束下倾调节，具有下倾角可调范围大、精度高、方向图控制好、抗干扰能力强、易于控制等优点。因此，移相器是基站天线的一个必要组件，该器件通过改变天线单元之间的相对相位实现调节天线波束的下倾角度，从而方便通信网络的优化。

现有基站天线的波束成形网络设计都使用电缆来连接各子移相器单元，或者用电缆作为功分器的一部分，这样就使整个馈电网络含有各种不同长度的电缆，加工时必须保证每根电缆长度精确，焊接时工人必须按要求谨慎焊接，否则，天线方向图的一致性将得不到保证；其次，不同电缆的长度加工，分类，管理，在生产时把这些电缆安装起来也异常复杂，焊点特别多，每一个焊点对整机都是个不稳定的因素，过多的焊接点将大大地增加天线三阶互调的影响因素，增加返修成本，提高了生产成本；另外，现有天线使用的电缆都是141电缆，这些电缆损耗较大，尤其是在高频段，天线的增益将大幅度降低，这就必须设计更长更大的天线来提高增益，这样就又增加了成本；不仅如此，当一根电缆出现问题时，就会导致所有结果不对，损坏几率大，维修成本高。

综上所述，设计一款高度集成的、不使用电缆的移相器是很有必要的，特别是对于现有的610-960MHz、1420-2690MHz和3300-3900MHz等多频基站天线。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种基站天线的空间立体移相器，该空间立体移相器具有高可靠性、高可重复性、低插损和高增益，由于设计不使用电缆，减少了电缆的损耗，该空间立体移相器的出现使天线的生产不再依赖大规模的人工，成倍提高生产效率，真正实现天线的生产自动化，改变了行业的传统天线企业需要大量人工的生产方式。使用这种网络的天线效率将达到90％以上；相对传统天线，增益提高1-2dBi。

为了实现本发明的技术效果，采用以下技术方案予以实现：

一种基站天线的空间立体移相器，包括内设两层导体腔体的导体壳体和设于每层导体腔体内的馈电网络组件，所述馈电网络组件包括用于调整基站天线波束方向的子移相器组件和用于支撑该子移相器组件的绝缘组件；所述空间立体移相器还包括与设于相邻两层导体腔体内子移相器组件分别连接的传输线；所述子移相器组件包括与传输线连接的馈电网络和与馈电网络滑动连接的电介质元件组件；两层导体腔体分别为上层导体腔体和下层导体腔体，设于上层导体腔体内的馈电网络为上层馈电网络，设于下层导体腔体内的馈电网络为下层馈电网络，下层馈电网络包括一个第一输入端口和m+n个第一输出端口；上层馈电网络包括m个四端口网络和n个三端口网络，每个四端口网络包括三个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口；每个三端口网络包括两个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口。

设于一层导体腔体内的电介质元件组件通过相对于设在该导体腔体内的馈电网络来回滑动来改变该电介质元件组件和该馈电网络的接触面积。

作为进一步的改进，所述传输线设于导体壳体内；所述馈电网络为金属导体带状线或者设有微带线的印刷电路板,

作为进一步的改进，每层导体腔体一体成型，每层导体腔体两端都设有用于让馈电网路组件移入或移出的腔口，导体壳体由多层导体腔体叠加组合而成或由金属导体型材一体成型构成。

作为进一步的改进，所述绝缘组件为绝缘介质衬底，设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底由设于该层导体腔体内的绝缘介质衬底A和绝缘介质衬底 B组成，设于该层导体腔体内的绝缘介质衬底A和绝缘介质衬底B分别设在设于该层导体腔体内的馈电网络的上面和下面。

作为进一步的改进，设于一层导体腔体内的电介质元件组件还固定连接有拉杆，设于该层导体腔体内的绝缘组件与设于该层导体腔体内的馈电网络固定连接，设于该层导体腔体内的绝缘组件与导体壳体固定连接。

作为进一步的改进，设于每层导体腔体内的馈电网络包括金属导体片和与金属导体片连接的多个端口。

作为进一步的改进，每个第一输出端口与一个第二输入端口通过一根传输线连接。

作为进一步的改进，所述导体壳体顶部开设有与上层导体腔体相连通的窗口，所述窗口包括一个窗口A、m个窗口B和n个窗口C，每个窗口B包括设于一个四端口网络每个第二输出端口正上方的第一窗口和设于该四端口网络每个网络第二输入端口正上方的第二窗口，其中，每个窗口B的第二窗口还设于与该四端口网络第二输入端口连接的一根传输线和与该传输线连接的第一输出端口的正上方；窗口C包括设于一个三端口网络每个第二输出端口正上方的第一窗口和设于该三端口网络每个网络第二输入端口正上方的第二窗口，其中，窗口C的第二窗口还设于与该三端口网络第二输入端口连接的一根传输线和与该传输线连接的第一输出端口的正上方；所述导体壳体还包括设于每层导体腔体内的设有开口的导体隔板，设于每层导体腔体内的导体隔板将该层导体腔体分成相互连通的左导体腔体和右导体腔体；设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底的一侧固定设有凸台，所述凸台卡设于设于该层导体腔体内导体隔板的开口内；设于每层导体腔体内的馈电网络的金属导体片设于左导体腔体内，与设于该层导体腔体内的金属导体片连接的端口穿过左导体腔体伸入右导体腔体内。

作为进一步的改进，所述导体隔板包括设于上层导体腔体内的上层导体隔板和设于下层导体腔体内的下层导体隔板，上层导体隔板将上层导体腔体分隔成左上层导体腔体和右上层导体腔体，下层导体隔板将下层导体腔体分隔成左下层导体腔体和右下层导体腔体；右下层导体腔体顶部设有通洞，传输线一端设于右下层导体腔体内，另一端穿过通洞伸入右上层导体腔体内。

作为进一步的改进，所述下层导体隔板设有一个第一开口和m+n个第二开口，上层导体隔板设有3m+2n个第三开口和m+n个第四开口，第一输入端口从左下层导体腔体穿过第一开口伸入右下层导体腔体内，每个第一输出端口从左下层导体腔体穿过一个第二开口伸入右下层导体腔体内；每个第二输出端口从左上层导体腔体穿过一个第三开口伸入右上层导体腔体内，该第二输入端口从左上层导体腔体穿过一个第四开口伸入右上层导体腔体内。

作为进一步的改进，所述的m为三，n为二。

作为进一步的改进，通过一根传输线连接的一个第一输出端口和一个第二输入端口在水平方向上的投影错开，该传输线分别与该第一输出端口和该第二输入端口连接。

作为进一步的改进，所述导体壳体还包括固定设于每层导体腔体内的导向凸台，设于该导体腔体内的拉杆与设于该导体腔体内的电介质元件组件围成一个与该导向凸台相匹配的导向槽。

作为进一步的改进，设于每层导体腔体内的导向凸台为上下两个，设于该层导体腔体内的拉杆卡设于该两个导向凸台与该导体腔体的左侧壁、顶壁和底板围成的槽体内。

作为进一步的改进，所述导体壳体上还开设有条形窗，导体腔体内的拉杆上还固定连接有锚，设于导体腔体内的锚穿设于条形窗且能够沿条形窗来回移动，所述的锚设于上层导体腔体，则设于上层导体腔体内的锚和设于下层导体腔体内的拉杆通过一个第一连接部连接；或所述的锚设于下层导体腔体，设于下层导体腔体内的锚和设于上层导体腔体内的拉杆通过一个第一连接部连接；或所述的上、下层导体腔体均设置有锚，则设于上层导体腔体内的锚和设于下层导体腔体内的锚通过一个第一连接部连接。

作为进一步的改进，设于每层导体腔体内的电介质元件组件包括至少一个电介质元件，设于该层导体腔体内的每个电介质元件分别与设于该层导体腔体内的拉杆固定连接，每个电介质元件设有用于调节设于该层导体腔体内的馈电网络与该电介质元件接触面积多少的至少两个缺口；每个电介质元件通过模具注塑一体成型制成。

作为进一步的改进，设于每层腔体内的电介质元件组件的介电常数值设置为当同步移动设于各层导体腔体内的电介质元件组件时，设于各层腔体内的馈电网络的相位能够同步变化。

作为进一步的改进，设于每层导体腔体内的电介质元件组件设于馈电网络组件左侧，设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底和电介质元件组件设于左导体腔体内。

作为进一步的改进，所述绝缘介质衬底由聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯，聚4-甲基戊烯-1中的一种或多种材料制成。

作为进一步的改进，所述绝缘介质衬底由发泡材料制成。

作为进一步的改进，所述的上、下层馈电网络组件可以相互调换位置。

本发明还提供了一种空间立体移相器组件，该移相器组件包括上述任一项所述的相互连接的两个空间立体移相器，且两个空间立体移相器左右镜像排列。

作为进一步的改进，所述移相器组件还包括分别与两个空间立体移相器上部的锚固定连接的第二连接部。

本发明相对比现有技术，有益效果如下：

1)本发明将馈电网络组件放入每层导体腔体内，用传输线连接设于相邻两层导体腔体内的馈电网络组件，形成空间立体馈电网络，此设计将原本处在同一层的馈电网络分成两部分，放置于多个相同的相互叠加的导体腔体中，使整个移相器的宽度减小了。当导体腔体为两层时，整个移相器的宽度减少了将近50％，而移相器的厚度增加仅仅7mm，将该空间立体移相器用于基站天线时，由于我们有双倍的空间，使我们能够有空间集成馈电网络中的电缆，使用带状线等代替电缆，设计出无电缆的高度集成的波束成形网络，这种高度集成的波束成形网络，将使我们的天线拥有最小的焊点，即提高了天线的生产的效率和一致性，又减小天线的体积将近50％，节省材料，降低了成本，还便于运输和灵活布网使用。

2)金属带状线的***损耗要小于电缆的***损耗，作为一个整体制造的高度集成的金属带状线馈电网络用于基站天线设计中时，天线的振子与移相器，移相器内部元件间将都不使用电缆连接，因此，使用高度集成的金属带状线(或者设有微带线的印刷电路板)馈电网络设计的天线比现有使用电缆连接各元件的天线具有小的***损耗，更高的增益。这种设计使我们能研发出具有最好增益的天线。

3)作为一个整体制造的高度集成的金属带状线(或者设有微带线的印刷电路板)馈电网络，运用到基站天线时，仅仅需要焊接其主输馈线与输入端口，振子与馈电网络的连接端口，因此，使用本技术的天线，其焊点数量将远远小于竞争对手天线的焊点数，在生产时降低了互调产生的机率，提高了天线生产时互调直通率，并且驻波的一致性也很好。

4)在空间立体移相器用于基站天线时，由于部件实现了模块化，这种天线的组装将是非常简单的，相比于现有技术中的天线，需要更少的组装工人，由于不需要电缆，相比于现有技术，不需要裁剪许多种不同长度的电缆，不需要保证每根电缆长度精确、不需要在生产时监管工人是否将电缆焊接在正确的位置，减少QC人员检验焊接的质量。

5)在大规模生产时，馈电网络能够通过金属冲压工艺制造，提高了生产效率，进而彻底降低生产成本。

6)传统的阵列天线可调移相装置是在反射板的背面由支撑柱支撑独立的导体腔体，在该导体腔体内安装移相装置，并且，传统的阵列天线各元件间是由电缆连接的。U形反射板和移相器腔体一体成型，反射板(导体壳体的表面)与移相器导体腔体公用一个面，两者不是相互独立的，而现有的设计中反射板与移相器都是相互独立的部件，移相器被支撑在反射板上，且移相器的传动机构也是高于移相器的腔体，这样就增加了天线的高度。本设计的移相装置和带状线都是直接安装在导体腔体中的，传动机构埋藏在反射板(导体壳体的表面)与移相器腔体中，这样可以很好的缩小天线整体的厚度，这种设计将使我们的天线比任何竞争对手的天线厚度都薄，这样整个天线的尺寸及体积将变小，风阻将减小，运营商的建站成本相应降低。

7)新的设计使我们能够按照客户的需求，设计出不同垂直面方向图的天线，而仅仅只需要改变金属导体带状线的结构。例如，第一层馈电网络提供最好的增益，第二层馈电网络提供低的旁瓣抑制与零点填充。

8)由于电调天线的馈电网络非常复杂，现在基站天线企业的天线设计使用了大量的同轴电缆，使天线的焊接点过多，布线非常复杂，因此，基站天线的生产过程需要大量的工人，实现自动化是非常困难的。由于本设计具有高度集成化特点，因此，使用本技术设计的产品在其生产过程能够完全实现自动化生产，所有的焊接及组装将完全由机器人来实现，这样做的结果是，天线的生产效率将是传统天线企业的5-8倍，由于高度集成化特点，生产出来的天线一致性将大幅度提高，减少了不良率。移相器结构简单，安装维修容易，能显著提高生产效率。

9)本发明下层馈电网络包括一个第一输入端口和五个第一输出端口；上层馈电网络包括三个四端口网络和两个三端口网络，每个四端口网络包括三个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口；每个三端口网络包括两个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口。连接上下层馈电网络的传输线个数为五个，上下层馈电网络连成一体后整个网络将形成一个一分十三的网络，即一个输入和十三个输出端口。由于传输线只有五个，相应地，在腔体上加工用于容纳传输线的窗口数量也只有五个，这样能减少CNC加工量，降低了加工成本。

10)由于顶层带状线采用了四端口网络和三端口网络组合的方案，可满足不同振子数移相器的需求，既有四端口网络的优点，又结合了三端口网络的良好方向性，具有结构简单，焊点少，制造工艺更简单，有效地降低成本，提高天线增益。

附图说明

图1-1是空间立体移相器的部分立体结构示意图；

图1-2是图1-1部分结构放大示意图；

图2-1是空间立体移相器的局部结构示意图；

图2-2是图2-1的部分结构放大示意图；

图3-1是设于上层导体腔体内电介质元件组件和拉杆结构示意图；

图3-2是设于下层导体腔体内电介质元件组件结构示意图；

图4-1是馈电网络组件结构示意图；

图4-2是图4-1部分结构放大示意图；

图5-1是本发明移相器组件结构示意图；

图5-2是图5-1部分结构放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细描述。

实施例1

如图所示，一种基站天线的空间立体移相器，包括内设两层导体腔体的导体壳体100和设于每层导体腔体内的馈电网络组件，所述馈电网络组件包括用于调整基站天线波束方向的子移相器组件和用于支撑该子移相器组件的绝缘组件；所述空间立体移相器还包括与设于相邻两层导体腔体内子移相器组件分别连接的传输线；所述子移相器组件包括与连接的馈电网络和与馈电网络滑动连接的电介质元件组件，设于一层导体腔体内的电介质元件组件通过相对于设在该导体腔体内的馈电网络来回滑动来改变该电介质元件组件和该馈电网络的接触面积；两层导体腔体分别为上层导体腔体109和下层导体腔体110，设于上层导体腔体109内的馈电网络为上层馈电网络，设于下层导体腔体110内的馈电网络为下层馈电网络，下层馈电网络包括一个第一输入端口208和五个第一输出端口209；上层馈电网络包括三个四端口网络420 和两个三端口网络410，每个四端口网络包括三个第二输出端口 (204,205,207)和与一个第一输出端口通过传输线210连接的一个第二输入端口206；每个三端口网络包括两个第二输出端口(201,203)和与一个第一输出端口通过传输线210连接的一个第二输入端口202。

将相邻两层导体腔体里的馈电网络组件连接起来构成了一个完整的空间立体馈电网络。

本发明将馈电网络组件放入每层导体腔体内，用传输线连接设于相邻两层导体腔体内的馈电网络组件，形成空间立体馈电网络，极大减小了馈电网络的体积，从而极大减小了移相器的体积，将该移相器组件用于基站天线时，能够极大减小天线的体积，便于运输和使用。

子移相器组件包括与传输线连接的馈电网络和与馈电网络滑动连接的电介质元件组件，设于一层导体腔体内的电介质元件组件通过相对于设在该导体腔体内的馈电网络来回滑动来改变该电介质元件组件和该馈电网络的接触面积。进而在该空间立体移相器用于基站天线时，通过该电介质元件组件相对于设于该腔体内的馈电网络来回滑动来改变该电介质元件组件和该馈电网络组件的接触面积，从而调整基站天线的波束方向。

优选地，所述馈电网络为金属导体带状线或者设有微带线的印刷电路板。

这样设置，可以彻底的避免使用电缆，相比于现有技术使用电缆需要保证每根电缆长度精确、电缆管理困难、将电缆安装至移动器复杂、返修成本高、损耗高、原料成本高等问题，本申请不仅原料成本低、生产安装方便，而且能降低返修成本，进而彻底降低生产成本。

另外，移相机构结构简单，安装容易，能显著提高生产效率。

优选地，所述设于导体壳体内，连接设于相邻两层导体腔体内的馈电网络，使相邻层间的馈电网络与传输线一起形成一个整体的空间立体馈电网络。传输线不直接与导体壳体100直接接触，即传输线与导体壳体100之间有一间隙，实现绝缘，不会有短路现象。可以是传输线一端设于一层导体腔体内，另一端穿过该层导体腔体伸入与该层腔体相邻的另一层导体腔体内。传输线设于导体壳体100内，避免了电磁波的泄露。能将信号更多的传递至天线振子。

优选地，每层导体腔体一体成型，每层导体腔体两端都设有用于让馈电网路组件移入或移出的腔口，导体壳体100由多层导体腔体叠加组合而成或由金属导体型材一体成型构成。安装时，可以首先将馈电网络组件的各种部件组装好，然后再从腔口将馈电网络组件***导体腔体中，进而极大的节省了安装时间。相比于现有技术中，需要将每根电缆焊接至移相器，焊点多(焊点为几百-几千个)的问题，极大节省了安装时间。

同时，当馈电网络组件损坏时，只要将馈电网路组件从腔口中移出即可维修，维修十分方便。

优选地，所述绝缘组件为绝缘介质衬底，设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底由设于该层导体腔体内的绝缘介质衬底A和绝缘介质衬底B组成，设于该层导体腔体内的绝缘介质衬底A和绝缘介质衬底B分别设在设于该层导体腔体内的馈电网络的上面和下面。即设于该导体腔体内的馈电网路上设有绝缘介质衬底A，设于该导体腔体内的馈电网路下设有绝缘介质衬底B。

优选地，设于一层导体腔体内的电介质元件组件还固定连接有拉杆213，设于该层导体腔体内的绝缘组件与设于该层导体腔体内的馈电网络固定连接，设于该层导体腔体内的绝缘组件与导体壳体固定连接。拉动拉杆213即可使电介质元件组件相对于馈电网络来回移动，移相方便。

优选地，设于每层导体腔体内的馈电网络包括金属导体片和与金属导体片连接的多个端口。每个馈电网络组件的金属导体片和与金属导体片连接的多个端口可以一体成型构成。金属导体带状线可以由金属导体片和与金属导体片连接的多个端口组成。

优选地，每个第一输出端口与一个第二输入端口通过一根传输线连接。

优选地，所述导体壳体100顶部开设有与上层导体腔体109相连通的窗口，所述窗口包括一个窗口A108、三个窗口B和两个窗口C，每个窗口B包括设于一个四端口网络每个第二输出端口正上方的第一窗口和设于该四端口网络每个网络第二输入端口206正上方的第二窗口106，其中，每个窗口B 的第二窗口还设于与该四端口网络第二输入端口连接的一根传输线和与该传输线连接的第一输出端口的正上方；窗口C包括设于一个三端口网络每个第二输出端口正上方的第一窗口和设于该三端口网络每个网络第二输入端口 202正上方的第二窗口102，其中，窗口C的第二窗口还设于与该三端口网络第二输入端口连接的一根传输线和与该传输线连接的第一输出端口的正上方；所述导体壳体100还包括设于每层导体腔体100内的设有开口的导体隔板114，设于每层导体腔体内的导体隔板114将该层导体腔体分成相互连通的左导体腔体和右导体腔体；设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底的一侧固定设有凸台411，所述凸台411卡设于设于该层导体腔体内导体隔板114的开口内；设于每层导体腔体内的馈电网络的金属导体片设于左导体腔体内，与设于该层导体腔体内的金属导体片连接的端口穿过左导体腔体伸入右导体腔体内。这便于天线振子通过窗口与各个端口连接，最好设于每个端口正上方的窗口在水平方向的投影大于该端口在水平方向的投影，进而能够更容易的将天线振子和端口安装在一起。设于一个四端口网络第一窗口包括第一窗口 104、第一窗口105、第一窗口107；设于一个三端口网络第一窗口包括第一窗口101和第一窗口103。

优选地，所述导体隔板包括设于上层导体腔体内的上层导体隔板和设于下层导体腔体内的下层导体隔板，上层导体隔板将上层导体腔体分隔成左上层导体腔体116和右上层导体腔体113，下层导体隔板将下层导体腔体分隔成左下层导体腔体115和右下层导体腔体112；右下层导体腔体顶部设有通洞，每根传输线一端设于右下层导体腔体内，另一端穿过通洞伸入右上层导体腔体内。

优选地，所述下层导体隔板设有一个第一开口和五个第二开口，上层导体隔板设有十三个第三开口和五个第四开口，第一输入端口208从左下层导体腔体穿过第一开口伸入右下层导体腔体112内，每个第一输出端口从左下层导体腔体115穿过一个第二开口伸入右下层导体腔体112内；每个第二输出端口从左上层导体腔体116穿过一个第三开口伸入右上层导体腔体113 内，该第二输入端口从左上层导体腔体116穿过一个第四开口伸入右上层导体腔体113内。

优选地，通过一根传输线连接的一个第一输出端口和一个第二输入端口在水平方向上的投影错开，该传输线分别与该第一输出端口和该第二输入端口连接，最好是焊接。即设于一个窗口正下的第一输出线和第二输入线通过在水平方向上的投影错开，进而便于焊接。

优选地，所述导体壳体100还包括固定设于每层导体腔体内的导向凸台 117，设于该导体腔体内的拉杆213与设于该导体腔体内的电介质元件组件围成一个与该导向凸台117相匹配的导向槽212。导向凸台117与导向槽212 相匹配指的是导向槽212刚好能够套设在导向凸台117外且拉杆213和电介质元件组件通过导向槽212能够沿着导向凸台117来回滑动，进而拉动设于该腔体内的拉杆，即可使设于该腔体内的拉杆213和设于该腔体内的电介质元件沿着该导向凸台117来回移动，来回移动更加容易。进一步使得拉杆只能沿导向凸台117前后移动，而不会左右移动，从而更加准确的调整基站天线的波束方向。

优选地，设于每层导体腔体内的导向凸台117为上下两个，设于该层导体腔体内的拉杆213卡设于该两个导向凸台与该导体腔体的左侧壁、顶壁和底板围成的槽体118内。进一步使得拉杆只能沿导向凸台117前后移动，而不会左右移动，从而更加准确的调整基站天线的波束方向。

优选地，所述导体壳体100上还开设有条形窗111，设于上层导体腔体内的拉杆213上还固定连接有锚211，设于上层导体腔体内的锚211穿设于(或者穿过)条形窗且能够沿条形窗来回移动；设于上层导体腔体内的锚和设于下层导体腔体内的拉杆通过一个第一连接部连接。

给锚211向前或向后的力，即可使锚211沿条形窗111来回移动，使上层电介质元件组件310和下层电介质元件组件320来回移动，进而改变电介质元件组件与馈电网络的接触面积。设于下层导体腔体110内的拉杆也可以设有锚，第一连接件分别与设于下层腔体内的锚和设于上层腔体内的锚固定连接。

优选地，设于每层导体腔体内的电介质元件组件包括至少一个电介质元件，设于该层导体腔体内的每个电介质元件分别与设于该层导体腔体内的拉杆固定连接，每个电介质元件设有用于调节设于该层导体腔体内的馈电网络与该电介质元件接触面积多少的至少两个缺口；每个电介质元件通过模具注塑一体成型制成。这能够展宽带宽。

优选地，所述电介质元件通过热铆接或紧密配合等方式与拉杆固定连接，设于每层导体腔体内的电介质元件组件均包括多个分别与设于该导体腔体内的拉杆连接的电介质元件；所述拉杆为玻璃钢拉杆。上层电介质元件组件包括三个长的电介质元件301和两个短的电介质元件302。电介质元件和锚都设有细长槽。

优选地，每个馈电网络和绝缘组件(绝缘组件也用于使该馈电网络与导体腔体绝缘)固定连接，最好通过穿过绝缘组件和馈电网络的绝缘介质棒实现固定连接。图4-1展示了本申请的空间立体移相器结构示意图，导体壳体内包含了上层馈电网络、下层馈电网络、上层电介质元件组件310、下层电介质元件组件320和五个传输线210。

其中，设于上层馈电网络上和下的绝缘介质衬底404、403由塑料发泡材料制成，上层馈电网络和绝缘介质衬底404、403通过穿过上层馈电网络和绝缘介质衬底404、403的至少一个绝缘介质棒(由绝缘材料制备成的棒体) 固定连接。可以是绝缘介质衬底404、403都设置有凸台411，每个凸台411 上设有定位孔412，每个凸台411卡设于一个开口内，凸台411与导体壳体 100相互配合，起固定上层馈电网络的作用，上层馈电网络的每个端口附近都设有通孔，每个绝缘介质棒405穿过一个定位孔和设在该定位孔下(最好是正下方)的一个通孔将上层馈电网络和绝缘介质衬底404、403相互定位固定在一起，然后通过热塑料铆接工艺使绝缘介质棒405分别与绝缘介质衬底404、绝缘介质衬底403、上层馈电网络紧密连接，从而将绝缘介质衬底404、绝缘介质衬底403、上层馈电网络紧紧固定在一起，即将三个四端口网络420 和两个三端口网络410分别与绝缘介质衬底404、403固定连接，绝缘介质棒405可以为塑料棒。

下层馈电网络包含一个六端口馈电网络，六端口馈电网络430和绝缘介质衬底401、402通过穿过六端口馈电网络430和绝缘介质衬底401、402的至少一个绝缘介质棒固定连接。可以是绝缘介质衬底401和绝缘介质衬底402 设有凸台411，每个凸台411上设有定位孔412，每个凸台411卡设于下层导体腔体的一个开口内，凸台411与导体壳体100相互配合，起固定下层馈电网络的作用，下层馈电网络的每个端口附近都设有通孔，设于下层导体腔体内的每个绝缘介质棒405穿过一个定位孔412和设在该定位孔412下(最好是正下方)的一个通孔将六端口馈电网络430和绝缘介质衬底401、402相互定位固定在一起，然后通过热塑料铆接工艺使绝缘介质棒405分别与绝缘介质衬底401、绝缘介质衬底402、下层馈电网络紧密连接，从而使绝缘介质衬底401、绝缘介质衬底402和下层馈电网络紧紧固定在一起，即使六端口馈电网络430与绝缘介质衬底401、402固定连接，绝缘介质棒405也由塑料棒制成。

下层电介质元件组件320包括支撑块304、一个长电介质元件305和两个短电介质元件303。其中，此长的电介质元件305与馈电网络构成一个双向移相器，短的电介质元件303与馈电网络构成一个单向移相器，支撑块304起支撑带状线的作用，因此，设于下层导体腔体内的移相器组件包含有四个子移相器。传输线用于连接上下层馈电网络，如：一根传输线的pin脚407***到上层馈电网络一个第二输入端口的孔409中，该传输线的pin脚408***到下层馈电网络一个第一输出端口的孔406中，即实现一个第二输入端口和一个第一输出端口通过一根传输线连接。同理，其余四根传输线相应地连接上下层馈电网络，这样上层的五个的第二输入端口与下层的五个第一输出端口相连接构成了一个整体的网络。此馈电网络包含了一个主输入端口，十三个第二输出端口，设于上层导体腔体内的子移相器组件包含有八个子移相器，设于下层导体腔体内的子移相器组件包含有四个子移相器，空间立体移相器总共有十二个子移相器。

优选地，设于每层腔体内的电介质元件组件的介电常数值设置为当同步移动设于各层导体腔体内的电介质元件组件时，设于各层腔体内的馈电网络的相位能够同步变化。设于上层导体腔体内的锚211和设于下层导体腔体内的锚211通过一个第一连接部连接，所述第一连接部可以是杆状部件。只要给杆状部件或者锚211一个来回的力，就能让设于上层导体腔体内的电介质元件组件和设于下层导体腔体内的电介质元件组件来回同步移动。从而，只需要一个传动装置就能够实现上层电介质元件组件与下层电介质元件组件的同步移动，使设于各层导体腔体内的子移相器组件的相位同步变化，极大的简化了传动***。十三个第二输出端可以连接十三个天线振子。

优选地，设于每层导体腔体内的每个电介质元件为同一种电介质材料，具有相同的介电常数，上层导体腔体里电介质元件组件所用材料介电常数值在2.0-2.8之间(例如：聚丙烯或者聚苯乙烯系塑料或聚四氟乙烯或TPX(聚 4-甲基戊烯-1)或PPE)，下层导体导体腔体里的电介质元件组件所用材料其介电常数值在3.0-5.0之间(例如陶瓷材料，改性PPE材料)，不同导体导体腔体层里的电介质元件材料的介电常数是不同的，其介电常数间具有一个差值Δ,当同步移动设于各层导体腔体内的电介质元件组件时，设于各层导体腔体内的馈电网络相位能够同步变化，简化了电调天线的传动***。

优选地，设于每层导体腔体内的电介质元件组件设于馈电网络组件左侧，设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底和电介质元件组件设于左导体腔体内。

优选地，设于任意一个导体腔体内的馈电网络一部分伸入绝缘介质衬底内，另一部分裸露在绝缘介质衬底外。

优选地，设于每层导体腔体内的电介质元件组件设于馈电网络左侧，设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底和电介质元件组件设于左导体腔体内，设于该层导体腔体内的拉杆、电介质元件组件、绝缘介质衬底最左侧从左到右依次排列。

优选地，所述绝缘介质衬底由低介电常数，低损耗材料制成。低介电常数，低损耗材料例如可以是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)、 TPX(聚4-甲基戊烯-1)中的一种或多种。进而能提高天线的增益。

优选地，所述绝缘介质衬底由发泡材料制成。采用发泡材料，便于运输，也能提高天线的增益。

优选地，每层导体腔体均为腔口设于两端的长方体形导体腔体，各个端口网络从前向后依次排列，拉杆、导向凸台与长方体形导体腔体的长边平行。当然，设于下层腔体内的馈电网络的各个端口也是从前向后依次排列，最好，第一输入端口设于各个第二输入端口的中间位置，这便于该馈电网络组件带状线的排布，能更加节省原料。当然，通过一根传输线连接的第一输出端口和第二输入端口最好紧邻，便于安装。拉杆213与导向凸台117平行，进而使得绝缘介质衬底相对于馈电网络组件前后移动。

优选地，绝缘介质衬底和导体壳体通过铆钉实现固定连接。例如，通过穿过绝缘介质衬底和导体壳体的铆钉连接。

安装时，可以先将馈电网络组件装好，然后将各个馈电网络组件从一层腔体的腔口***该腔体中，再使各个第一输出端口与各个第二输入端口通过传输线连接，最后使绝缘介质衬底与导体壳体100通过铆钉固定连接即可，安装非常方便，10分钟内即可完成安装，极大的提高了生产效率。设置两个腔口，更加节省原料。

也可以从每层腔体的左腔体的腔口将馈电网络组件***左腔体中，然后向右移动馈电网络组件，使各个端口穿过开口伸入该层腔体的右腔体中，凸台411卡于开口内，然后再将绝缘介质衬底与导体壳体100通过铆钉固定连接，最后使各个第一输出端口与各个第二输入端口通过传输线连接即可。

优选地，所述的上、下层馈电网络组件可以相互调换位置。

综上所述，此馈电网络分上下层，通过传输线将上下层馈电网络组合成一个整体，进而组成了一个空间立体移相器，它包含了一个主输入端口，十三个输出端口，十二个子移相器，上下层使用了不同介电常数的材料制成的电介质元件，简化了传动***，使我们有机会设计出最好的移相器。

当本发明的移相器用于天线时，信号从第一输入端口输入到每个第一输出端口，从每个第一输出端口传出的信号通过与该第一输出端口连接的传输线传送至与该传输线连接的一个第二入端口，然后再将信号分别传送至与该第二输入端口同属于一个馈电网络的第二输出端口，再传输给与每个第二输出端口连接的天线振子。

实施例2

本发明还提供了一种基站天线的空间立体移相器组件，该空间立体移相器组件包括实施例1所述的相互连接的两个空间立体移向器组件，且两个移向器组件左右镜像排列。该移相器由左空间立体移相器528和设于左空间立体移相器右侧的右空间立体移相器529组成，左空间立体移相器528和右空间立体移相器529前、后、上和下齐平。

优选地，两个空间立体移向器的导体壳体一体成型连接构成移相器组件的外壳527。

优选地，所述移相器组件还包括分别与两个空间立体移相器上部的锚固定连接的第二连接部530。所述第二连接部530可以设于导体外壳527上，第二连接部530为拖拉拖板或拖杆。外壳527上可以设置导向凹槽533，第二连接部530可以设置与导向凹槽533相匹配的导向凸出，导向凸出设于导向凹槽533内，给第二连接部530一个向前或向后的力时，就能使第二连接部 530沿着导向凹槽533前后移动，当然，导向凹槽、拉杆、导向凸出最好平行设置。拉杆与电介质元件组件各个电介质元件的细长槽也最好平行，便于拉动。

图5展示了本申请的移相器的结构示意图，它包含一个一体成型的导体外壳527，此导体外壳527内设有8个导体腔体501、502、504、505、507、 508、509、510，其中，设置在左边的501与510构成一对，导体腔体501 和导体腔体502共同组成左空间立体移相器的下层导体腔体，导体腔体510 和导体腔体509共同组成左空间立体移相器的上层导体腔体；导体腔体504 和导体腔体505共同组成右空间立体移相器的下层导体腔体，导体腔体508 和导体腔体507共同组成右空间立体移相器的上层导体腔体；纵向金属墙503 将放置于左空间立体移相器内的馈电网络和放置于右空间立体移相器内的馈电网络分隔开，这种设计有效地改善了***的隔离度，横向金属墙506将上层馈电网络组件和下层馈电网络组件隔离开。小窗口517,519,523为设于左空间立体移相器一个四端口网络正上方的三个窗口，窗口518,520,524为设于右空间立体移相器一个四端口网络正上方的三个窗口；小窗口511,515为设于左空间立体移相器一个三端口网络正上方的两个窗口，窗口512,516 为设于右空间立体移相器一个三端口网络正上方的两个窗口，移相器左右两侧分别有十三个输出端口。通过穿入该固定孔中的孔用***铆钉，可将设于上层导体腔体内的绝缘介质衬底固定于外壳，同样的方法也可以将下层绝缘介质衬底固定于金属外壳527。长窗口513,514和长窗口521,522分别为左空间立体移相器和右空间立体移相器的第二窗口，窗口525和窗口526分别是左空间立体移相器和右空间立体移相器的窗口A，主输入端口位于外壳上部中间，推拉拖板可以沿细长条形窗531,532和导向凹槽533来回滑动，进而带动设于每个导体腔体内的电介质元件组件相对于设置于该导体腔体内的馈电网络来回滑动，改变该电介质元件组件和馈电网络的接触面积，进而调整波束方向。

金属外壳527上设有圆孔，绝缘介质衬底上设有与圆孔相对应的固定孔，通过***铆钉穿过圆孔和固定孔将绝缘介质衬底和导体外壳固定在一起。圆孔可以为多个，与每个圆孔相对应的固定孔也可以为多个。

综上所述，本发明通过将移相器馈电网络分别置于两层金属导体腔体中，再通过传输线，将两层馈电网路连接成一个整体，然后在不同导体腔体层中使用不同的介电常数的电介质元件，这样我们使用一套传动***就能同时拖动上下层电介质元件组件一起运动，从而简化了传动***，否则，我们就需要两套传动***，来分别驱动上下层电介质元件。

因此，本发明把移相器扩展到立体结构，形成了一种空间立体移相器，这种移相器能把原有的平面移相器宽度缩小50％，其结果是本发明使我们能设计出更小尺寸的电调天线，这些天线将不再使用电缆，且若此天线有M个辐射体，那么这个波束成形网络将有M-1个子移相器，从而我们将能设计出高质量的天线方向图。

左空间立体移相器的一个第二输出端口和右空间立体移相器的一个第二输出端口分别与一个天线振子连接。

外壳和壳体除了腔口以外，其余地方最好不要设有开口，以防电磁波泄露。横向金属墙506和纵向金属墙503也最好不要设置开口，以防电磁波泄露。

该移相器适用于所有频段，特别适用于***移动基站天线于 610-960MHz、1420-2690MHz和3300-3900MHz多频基站天线以及未来的第五代移动通信天线。

本发明所述的导体可以为金属铝及铝合金等材料。多个指的是两个以上。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (9)

1.一种基站天线的空间立体移相器，其特征在于，包括内设上、下两层导体腔体的导体壳体和设于每层导体腔体内的馈电网络组件，设于下层馈电网络组件的下层馈电网络包括一个第一输入端口和m+n个第一输出端口；设于上层馈电网络组件的上层馈电网络包括m个四端口网络和n个三端口网络，每个四端口网络包括三个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口；每个三端口网络包括两个第二输出端口和与一个第一输出端口通过传输线连接的一个第二输入端口，所述的m、n均为正整数；所述馈电网络组件包括用于调整基站天线波束方向的子移相器组件和用于支撑该子移相器组件的绝缘组件，所述子移相器组件包括与传输线连接的馈电网络和与馈电网络滑动连接的电介质元件组件；每层导体腔体一体成型，每层导体腔体两端都设有用于让馈电网路组件移入或移出的腔口，所述馈电网络为金属导体带状线或者设有微带线的印刷电路板，导体壳体由多层导体腔体叠加组合而成或由金属导体型材一体成型构成，设于每层导体腔体内的每个电介质元件为同一种电介质材料，具有相同的介电常数，不同导体腔体层里的电介质元件材料的介电常数是不同的。

2.如权利要求1所述的空间立体移相器，其特征在于，设于一层导体腔体内的电介质元件组件还固定连接有拉杆，设于该层导体腔体内的绝缘组件与设于该层导体腔体内的馈电网络固定连接，设于该层导体腔体内的绝缘组件与导体壳体固定连接；所述绝缘组件为绝缘介质衬底，设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底由设于该层导体腔体内的绝缘介质衬底A和绝缘介质衬底B组成，设于该层导体腔体内的绝缘介质衬底A和绝缘介质衬底B分别设在设于该层导体腔体内的馈电网络的上面和下面。

3.如权利要求1所述的空间立体移相器，其特征在于，所述导体壳体顶部开设有与上层导体腔体相连通的窗口，所述窗口包括一个窗口A、m个窗口B和n个窗口C，每个窗口B包括设于一个四端口网络每个第二输出端口正上方的第一窗口和设于该四端口网络每个网络第二输入端口正上方的第二窗口，其中，每个窗口B的第二窗口还设于与该四端口网络第二输入端口连接的一根传输线和与该传输线连接的第一输出端口的正上方；窗口C包括设于一个三端口网络每个第二输出端口正上方的第一窗口和设于该三端口网络每个网络第二输入端口正上方的第二窗口，其中，窗口C的第二窗口还设于与该三端口网络第二输入端口连接的一根传输线和与该传输线连接的第一输出端口的正上方。

4.如权利要求1所述的空间立体移相器，其特征在于，所述导体壳体还包括设于每层导体腔体内的设有开口的导体隔板，所述导体隔板包括设于上层导体腔体内的上层导体隔板和设于下层导体腔体内的下层导体隔板，所述下层导体隔板设有一个第一开口和m+n个第二开口，上层导体隔板设有3m+2n个第三开口和m+n个第四开口。

5.如权利要求4所述的空间立体移相器，其特征在于，设于每层导体腔体内的导体隔板将该层导体腔体分成相互连通的左导体腔体和右导体腔体；设于每层导体腔体内的绝缘介质衬底的一侧固定设有凸起，所述凸起卡设于该层导体腔体内导体隔板的开口内；设于每层导体腔体内的馈电网络的金属导体片设于左导体腔体内，与设于该层导体腔体内的金属导体片连接的端口穿过左导体腔体伸入右导体腔体内。

6.如权利要求1、3或4所述的空间立体移相器，其特征在于，所述的m为三，n为二。

7.如权利要求1所述的空间立体移相器，其特征在于，上、下层馈电网络组件可以相互调换位置。

8.一种用于基站天线的移相器组件，其特征在于，该移相器组件包括权利要求1-7任一项的相互连接的两个空间立体移相器，且两个空间立体移相器左右镜像排列。

9.如权利要求8所述的移相器组件，其特征在于，所述空间立体移相器为权利要求8所述的空间立体移相器，所述移相器组件还包括分别与两个空间立体移相器上部的锚固定连接的第二连接部。

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