專利名稱：移相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移相器，尤其涉及一種利用短截線(stub)，以控制相速度的移相器。
背景技術(shù)：
移相器是與輸出特定輻射圖的輻射元件電氣連接，以向所述輻射元件分配電力并 改變電相位的元件，通常具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)。圖1是概括地示出通常的移相器的示意圖，圖2是示出所述移相器與輻射元件的 連接的示意圖，圖3是示出在所述移相器中相位變化過程的示意圖。參照圖1，所述移相器包含電介質(zhì)基板100、第一線路102、第二線路104、輸入線路 106、旋轉(zhuǎn)軸108、臂部110以及導(dǎo)向部件112。電介質(zhì)基板100由具備特定介電常數(shù)的電介質(zhì)材料構(gòu)成，其下部形成有未圖示的 接地板。第一線路102是導(dǎo)體，形成于電介質(zhì)基板100的上面，其末端(Pl以及P2)如圖2 所示，與第一輻射元件200A及第二輻射元件200B電氣連接。第二線路104是導(dǎo)體，形成于電介質(zhì)基板100的上面，其末端(P3以及P4)與第三 輻射元件200C及第四輻射元件200D電氣連接。輸入線路106作為射頻(RF)信號的輸入通道，從輸入線路106輸入的RF信號在 旋轉(zhuǎn)軸108分開之后，朝電介質(zhì)基板100中位于臂部110下部的電介質(zhì)基本區(qū)域傳播。在 此，臂部110的下部表面形成有作為導(dǎo)體的第三線路(未圖示)。接著，傳播至所述電介質(zhì) 基板區(qū)域的RF信號在所述第三線路的末端與第一及第二線路(102及104)之間被耦合之 后，傳送至相關(guān)輻射元件。結(jié)果，從所述輻射元件輸出特定輻射圖。以下，參照圖3詳細(xì)說明在這樣結(jié)構(gòu)的移相器中相位變化過程。參照圖3，旋轉(zhuǎn)軸108與第二線路104之間的距離rl和旋轉(zhuǎn)軸108與第一線路102 之間的距離r2之比與臂部110從A點移動至B點時，臂部110在第二線路104上的移動距 離和臂部110在第一線路102上的移動距離之比相同。通常，r2設(shè)定為2 Xrl，結(jié)果，臂部110在第二線路104上的移動距離為時， 臂部Iio在第一線路102上移動2 β rl。在此，rl為0. 25 λ。但是，近來需要相位變化范圍比上面的移相器更寬的移相器。即，需要r2能夠具 有3Xrl以上的大小的移相器。例如，將r2設(shè)定為3Xrl時，移相器具備圖3所示的結(jié)構(gòu)。參照圖3，r2為3Xrl，因此臂部110在第二線路104上移動^rl時，臂部110在 第一線路102上移動3βι·1。此時，如圖3的(B)所示，如果將rl設(shè)定成0. 25 λ，則可以與相關(guān)輻射元件一側(cè)的 阻抗，即負(fù)載阻抗形成阻抗匹配，但是具有所述移相器的大小過大的問題。用其他方法，如果將rl設(shè)定為0.16 λ時，則所述移相器具有與r2等于2 Xrl時 的移相器類似的大小，但是具有不易與負(fù)載阻抗形成匹配的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種在維持其大小的狀態(tài)下，增加RF信號的相位變化范 圍的移相器。技術(shù)方案為了實現(xiàn)如上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的移相器，包含第一線路，該第 一線路為導(dǎo)體，以用于將接收的電力分配至相關(guān)輻射元件；第二線路，該第二線路為導(dǎo)體， 以用于將接收的電力分配至相關(guān)輻射元件，由所述第一線路傳播的第一信號的第一相速度 不同于有所述第二線路傳播的第二信號的第二相速度。所述第一線路相比所述第二線路能夠改變更多的相位，所述第一線路形成均勻地 排列的具有梳狀線形狀的第一短截線。所述第二線路也形成均勻地排列的具有梳狀線形狀的第二短截線，所述第一短截 線的寬度、長度及所述第一短截線之間的間距中至少一個與所對應(yīng)的所述第二短截線的寬 度、長度或者第二短截線之間的間距不同。所述第一線路和所述第二線路以特定點為基準(zhǔn)朝相同的方向排列，并且所述第一 線路和所述特定點之間的距離大于所述第二線路和所述特定點之間的距離。所述第一線路以特定點為基準(zhǔn)，朝第一方向排列；所述第二線路以特定點為基準(zhǔn)， 朝與所述第一方向不同的第二方向排列。所述第一信號的傳播常數(shù)β 1不同于所述第二信號的傳播常數(shù)β 2。所述移相器還包含旋轉(zhuǎn)軸；以及與所述旋轉(zhuǎn)軸連接，并從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第 一線路方向延伸的第一臂部，并且所述第一臂部的末端位于所述第一線路之上。所述移相器還包含從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第二線路方向延伸的第二臂部，并且所述 第二臂部的末端位于所述第二線路之上。所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第一線路之間的第一距離和所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第二線路之間 的第二距離之比不同于相位變化時的所述第一線路上的第一 RF信號的電氣移動距離和所 述第二線路上的第二 RF信號的電氣移動距離之比。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的移相器，包含以特定點為基準(zhǔn)，朝第一方向排列的第 一線路，該第一線路形成有第一短截線；以所述特定點為基準(zhǔn)，朝第二方向排列的第二線 路。在此，相位變化時，所述第一線路上第一射頻(RF)信號的電氣移動距離和所述第二線 路上第二 RF信號的電氣移動距離之比大于所述特定點與所述第一線路的距離和所述特定 點與所述第二線路的距離之比。所述第一方向和所述第二方向是不同的方向，所述特定點相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)軸。所述移 相器還包含從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第一線路方向延伸的第一臂部；以及從所述旋轉(zhuǎn)軸向所 述第二線路方向延伸的第二臂部。所述第一方向和所述第二方向是相同方向，所述特定點相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)軸。所述移相 器還包含從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第一線路以及所述第二線路方向延伸的臂部。所述第二線路形成有第二短截線，所述第一短截線的寬度、長度或者所述第一短 截線之間的間距不同于所對應(yīng)的第二短截線的寬度、長度或者間距。
有益效果根據(jù)本發(fā)明的移相器，由于在第一線路中形成短截線，從使所述第一線路的相速 度和第二線路的相速度不同，因此相比旋轉(zhuǎn)軸與所述第二線路之間的距離和所述旋轉(zhuǎn)軸與 所述第一線路之間的距離之比，臂部在所述第二線路上的電氣移動距離和臂部在所述第一 線路上的電氣移動距離之比可以更大。結(jié)果，可以維持所述移相器的大小的同時，增加該RF 信號的相位變化范圍。


圖1是概括地示出通常的移相器的示意圖；圖2是示出所述移相器與輻射元件之間的連接的示意圖；圖3是示出在所述移相器中的相位變化過程的示意圖；圖4是概括地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的移相器的示意圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的圖4的移相器中的相位變化過程的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的梳狀線形狀的短截線的展開圖；圖7至圖9是示出基于短截線的相速度以及阻抗匹配結(jié)果的示意圖；圖10是概括地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的移相器的示意圖；圖11是概括地示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的移相器的示意圖；圖12是概括地示出在圖11的移相器中的相位變化的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明可加以多種變更且可具有多個實施例，在附圖上示出特定的實施例，并進(jìn) 行詳細(xì)說明。但是，這不是將本發(fā)明局限于特定的實施形態(tài)，應(yīng)理解成本發(fā)明包含屬于本發(fā) 明的思想及技術(shù)范圍內(nèi)的所有變更、等同物以及代替物。在對各附圖進(jìn)行說明時，對相似的 構(gòu)成要素使用相似的符號。當(dāng)記載為某構(gòu)成要素“連接”或者“接觸”于其他構(gòu)成要素時，其構(gòu)成要素可以直接 連接或者接觸于其他構(gòu)成要素，還應(yīng)理解成中間可能存在其他構(gòu)成要素。相反，當(dāng)記載為某 構(gòu)成要素“直接連接”或者“直接接觸”其他構(gòu)成要素時，應(yīng)理解成中間沒有其他構(gòu)成要素。本申請使用的用語只是用于說明特定實施例的用語，沒有限定本發(fā)明的意圖。并 且，除非在文中明確表示，單數(shù)的表達(dá)包含復(fù)數(shù)的表達(dá)。本申請中“包含”或者“具備”等用 語表示記載于說明書的特征、數(shù)字、步驟、動作、構(gòu)成要素、部件或者這些的組合的存在，并 非預(yù)先排除一個或一個以上的其他特征或數(shù)字、步驟、動作、構(gòu)成要素、部件或者這些組合 的存在或者附加可能性。除定義成其他意思以外，在此使用的包含技術(shù)或者科學(xué)用語的所有用語具有本領(lǐng) 域技術(shù)人員通常理解的意思。在通常使用的詞典中被定義的用語應(yīng)解釋成與在關(guān)聯(lián)技術(shù)的 文章相一致的意思，在本申請中沒有明確定義時，不能理解成理想的或過分形式上的意思。以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。圖4是概括地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的移相器的示意圖。參照圖4，本實施例的移相器(phase shifter)是與所述輻射元件(未圖示)進(jìn)行 連接、以向所述輻射元件分配所輸入的電力的元件、即改變所輸入的RF信號的相位之后，傳送至相關(guān)輻射元件，以控制由輻射元件輸出的輻射圖的方向。該移相器包含電介質(zhì)基板400、第一線路402、第二線路404、輸入線路406、旋轉(zhuǎn)軸 408、臂部(arm section) 410。電介質(zhì)基板400由具備特定介電常數(shù)的電解質(zhì)材料形成。根據(jù)本發(fā)明的一實施 例，電介質(zhì)基板400的下部或者內(nèi)部可以形成有執(zhí)行接地作用的接地板(ground plate)。第一線路402為導(dǎo)體，例如以曲線形狀(優(yōu)選為圓形形狀)形成于電介質(zhì)基板400 之上，并且第一線路402的末端(Pl及P2)電氣連接于相關(guān)輻射元件。結(jié)果，由第一線路 402傳播的RF信號傳送至所述輻射元件。并且，第一線路402形成有如圖4所示的梳狀線(comb line)形狀的短截線 (stub)。該短截線增加第一線路402的電容(capacitance)，結(jié)果，通過第一線路402來傳 播的RF信號的相速度被降低。對此在后面進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述短截線可以均勻地形成。即，所述短截線之間的間隔 均相同，所述各短截線的長度及寬度互相相同。這是為了改變相位時，無關(guān)于臂部410的開 始位置及最終位置，根據(jù)臂部410的移動距離預(yù)定地改變相關(guān)RF信號的相位。在上面，所述各短截線雖然具有矩形形狀，但是可變形為所述短截線具有均勻排 列的梯形形狀等。第二線路404為導(dǎo)體，例如以曲線形狀(優(yōu)選為圓形形狀)形成于電介質(zhì)基板400 之上，并且第二線路404的末端(P3及P4)電氣連接于相關(guān)輻射元件。結(jié)果，由第二線路 404傳播的RF信號傳送至所述輻射元件。在此第二線路404的弧長小于第一線路402的弧 長，由此第二線路404的相位可變范圍小于第一線路402的相位可變范圍。該第二線路404不同于第一線路402，沒有形成短截線。結(jié)果，第二線路404的總 體電容小于第一線路402的總體電容，由此第二線路404的相速度比第一線路402的相速 度快。因此，由第二線路404傳播的RF信號的相位變化小于由第一線路402傳播的RF信 號的相位變化。在后面對此進(jìn)行詳細(xì)的說明。臂部410形成有對應(yīng)于第一線路402的長軸臂部410A和對應(yīng)于第二線路404的 短軸臂部410B，并且臂部410的下部形成作為導(dǎo)體的第三線路。在此，所述第三線路包含形 成于長軸臂部410A下部的長軸線路和形成于短軸臂部410下部的短軸線路，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸 408的動作，在相關(guān)線路002或者404)的弧范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。即，本實施例的移相器是通過所述接地板與所述第三線路之間的電介質(zhì)層，將相 關(guān)RF信號傳送至相關(guān)輻射元件的一種微帶線(microstrip line)。詳細(xì)地，通過輸入線路 406輸入的RF信號在旋轉(zhuǎn)軸408朝第一線路402方向和第二線路404方向分開。朝第一線路402方向分開的RF信號通過所述接地板和所述長軸線路之間的第一 電介質(zhì)層而傳送，之后在所述長軸線路的末端部和第一線路402之間被耦合，以傳送至相 關(guān)輻射元件。朝第二線路404方向分開的RF信號通過所述接地板和所述短軸線路之間的第二 電介質(zhì)層而傳送，之后在所述短軸線路的末端部和第二線路404之間被耦合，以傳送至相 關(guān)輻射元件。以下，參照附圖詳細(xì)說明在該結(jié)構(gòu)的移相器中的相位變化過程。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的圖4的移相器中的相位變化過程的示意圖。假設(shè)，第一線路402的一末端Pl連接于第一輻射元件500A，第一線路402的另一末端P2連 接于第二輻射元件500B ；第二線路404的一末端P3連接于第三輻射元件500C，第二線路 404的另一末端P4連接于第四輻射元件500D。并且，假設(shè)旋轉(zhuǎn)軸408與第一線路402之間 的第一距離r2為旋轉(zhuǎn)軸408與第二線路404之間的第二距離rl的兩倍。參照圖5，當(dāng)臂部410移動預(yù)定角度θ時，例如長軸臂部410Α從A點移動至B點 時，長軸臂部410Α在第一線路402上移動i3 2r2。由此，由第一線路402傳播的RF信號的相 位變化與β 2r2成比例。在此，β 2是第一線路402的傳播常數(shù)(propagation constant)。長軸臂部410A從A點移動至B點時，短軸臂部410B在第二線路404上移動β Irl0 由此，通過第二線路404傳播的RF信號的相位變化與β Irl成比例。在此，β 1是第二線 路404的傳播常數(shù)。但是，由于r2設(shè)置成2 Xrl，因此通過第一線路402傳播的RF信號的相位變化與 2β2ι·1成比例。此時，在現(xiàn)有的移相器中β 和β 2相同，由第一線路傳播的RF信號的相 位相比由第二線路傳播的RF信號的相位，多改變了兩倍。但是，本發(fā)明的移相器，例如利用所述短截線將β 2設(shè)置成1. 5Χ β 1，結(jié)果，通過 第一線路402傳播的RF信號的相位與3 β Irl成比例地變化。S卩，由第一線路402傳播的 RF信號相速度相當(dāng)于由第二線路404傳播的RF信號的相速度的1/3，從而傳播RF信號。 結(jié)果，傳送至第一輻射元件500Α的RF信號的相位改變-3 β lrl，傳送至第二輻射元件500B 的RF的相位改變+3 β Irl，傳送至第三輻射元件500C的RF信號的相位改變+ β Irl，傳送 至第四輻射元件500D的RF信號的相位改變- β lrl。簡言之，即使將旋轉(zhuǎn)軸408與第一線路402之間的距離r2設(shè)定成旋轉(zhuǎn)軸408與第 二線路404之間的距離rl的兩倍，由第一線路402傳播的RF信號的相位變化為由第二線 路404傳播的RF信號的相位變化的三倍。即，為了實現(xiàn)三倍的相位變化，與需要用大小大 于實現(xiàn)兩倍相位變化的移相器的大小的1. 5倍的現(xiàn)有移相器不同，本發(fā)明的移相器與實現(xiàn) 兩倍的相位變化的移相器大小相同，而且仍可以實現(xiàn)三倍的相位變化。而且，rl可以設(shè)定成0.25 λ，從而可以與相關(guān)輻射元件側(cè)的阻抗，即與負(fù)載阻抗 形成匹配。S卩，本實施例的移相器維持大小的同時，可以增加相位可變范圍。在上面，β 2設(shè)定成1. 5Χ β 1，但是根據(jù)設(shè)計者的需要進(jìn)行多種改變，如將β 2設(shè) 定成2Χ β 1。以下，觀察根據(jù)所述短截線的相速度的變化。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的梳狀線形狀的短截線的展開圖。圖7至圖9 是示出根據(jù)短截線的相速度以及阻抗匹配結(jié)果的示意圖。如圖6所示，第一線路402形成有短截線。在此，假設(shè)所述短截線的總長CCL設(shè)定 為λ /2，所述短截線的長度為CL，所述短截線的寬度為CW，所述短截線之間的間距為CG，并 且第一線路402中除短截線之外的寬度為W。在此條件下，第一線路402的相速度如下面的 數(shù)學(xué)式1。數(shù)學(xué)式權(quán)利要求
1.一種移相器，其特征在于，包含第一線路，該第一線路為導(dǎo)體，以用于將接收的電力分配至相關(guān)輻射元件；第二線路，該第二線路為導(dǎo)體，以用于將接收的電力分配至相關(guān)輻射元件由所述第一線路傳播的第一信號的第一相速度不同于由所述第二線路傳播的第二信 號的第二相速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于所述第一線路相比所述第二線路能夠改 變更多的相位，所述第一線路形成均勻地排列的具有梳狀線形狀的第一短截線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移相器，其特征在于所述第二線路也形成均勻地排列的具有 梳狀線形狀的第二短截線，所述第一短截線的寬度、長度及所述第一短截線之間的間距中 至少一個與所對應(yīng)的所述第二短截線的寬度、長度或者第二短截線之間的間距不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移相器，其特征在于所述第一線路和所述第二線路以特定點 為基準(zhǔn)朝相同的方向排列，并且所述第一線路和所述特定點之間的距離大于所述第二線路 和所述特定點之間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移相器，其特征在于所述第一線路以特定點為基準(zhǔn)，朝第一方向排列；所述第二線路以特定點為基準(zhǔn)，朝與所述第一方向不同的第二方向排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于所述第一信號的傳播常數(shù)β1不同于所 述第二信號的傳播常數(shù)β 2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移相器，其特征在于所述移相器還包含旋轉(zhuǎn)軸；以及與所述旋轉(zhuǎn)軸連接，并從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第一線路方向延伸的第一臂部，并且所述第一臂部的末端位于所述第一線路之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的移相器，其特征在于所述移相器還包含從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述 第二線路方向延伸的第二臂部，并且所述第二臂部的末端位于所述第二線路之上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的移相器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第一線路之間的 第一距離和所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第二線路之間的第二距離之比不同于相位變化時的所述第 一線路上的第一射頻(RF)信號的電氣移動距離和所述第二線路上的第二RF信號的電氣移 動距離之比。
10.一種移相器，其特征在于，包含以特定點為基準(zhǔn)，朝第一方向排列的第一線路，該第一線路形成有第一短截線；以所述特定點為基準(zhǔn)，朝第二方向排列的第二線路，相位變化時，所述第一線路上第一射頻(RF)信號的電氣移動距離和所述第二線路上 第二 RF信號的電氣移動距離之比大于所述特定點與所述第一線路的距離和所述特定點與 所述第二線路的距離之比。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的移相器，其特征在于所述第一方向和所述第二方向是不同 的方向，所述特定點為旋轉(zhuǎn)軸，所述移相器還包含從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第一線路方向延伸的第一臂部；以及從所述旋轉(zhuǎn)軸向所述第二線路方向延伸的第二臂部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的移相器，其特征在于所述第一方向和所述第二方向是相同 方向，所述特定點為旋轉(zhuǎn)軸，所述移相器還包含向從所述旋轉(zhuǎn)軸所述第一線路以及所述第二線路方向延伸的臂部。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的移相器，其特征在于所述第二線路形成有第二短截線，所 述第一短截線的寬度、長度或者所述第一短截線之間的間距不同于所對應(yīng)的第二短截線的 寬度、長度或者間距。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用短截線來控制相速度的移相器。所述移相器包含第一線路，該第一線路為導(dǎo)體，以用于將接收的電力分配至相關(guān)輻射元件；第二線路，該第二線路為導(dǎo)體，以用于將接收的電力分配至相關(guān)輻射元件。在此，由所述第一線路傳播的第一信號的第一相速度不同于由第二線路傳播的第二信號的第二相速度。
文檔編號H01Q3/30GK102077415SQ200980124688
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者鄭民錫, 金炳虎 申請人:Ace技術(shù)株式會社