CN101769943B - 功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置，涉及电子通信技术领域，用以解决现有功率吸收装置生产装配效率低的问题。本发明实施例提供的功率吸收装置，包括PCB板上的金属导体层和绝缘介质层，在所述金属导体层上形成有传输线，所述传输线的一端为射频信号输入端。本发明实施例提供的功率吸收装置适用于在进行功率放大器的某些性能测试时对信号功率进行消耗。

Description

功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置。

背景技术

通信基站产品经常需要测试其功率放大器(简称功放)的性能，在进行其中某些测试(比如功放效率测试、整机老化测试等)时需要首先将信号功率吸收掉。

在现有技术中，最常见的功率吸收装置如图1和图2所示，在PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)3上设有接入微带线1和功率电阻4；通过接入微带线1将射频信号引入到功率电阻4，使所述射频信号携带的能量在功率电阻4中消耗掉；功率电阻4在工作时产生的热量则通过散热器件2散发出去。

发明人在使用现有的功率吸收装置的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点：

由于现有的功率吸收装置采用功率电阻，其结构特征决定了其生产装配时不只要将功率电阻焊接到PCB板上，还要通过螺钉将其与散热器件之间进行固定，因此生产装配效率很低。

发明内容

本发明的实施例提供一种功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置，以解决现有功率吸收装置生产装配效率低的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种功率吸收装置，包括PCB板上的金属导体层和绝缘介质层，在所述金属导体层上形成有传输线，所述传输线的一端为射频信号输入端。

一种测试装置，包括测试模块以及上述功率吸收装置；其中，

所述测试模块，用于测试功率放大器的性能；

所述功率吸收装置，用于在对功率放大器的性能进行测试前对信号功率进行吸收。

本发明实施例提供的功率吸收装置，通过PCB板中金属导体层上形成的传输线以及传输线两侧的绝缘介质层来吸收射频信号能量，由于所述传输线遍布整个PCB板，因此热源分布均匀，散热较现有功率吸收装置方便很多；而且，本发明实施例提供的功率吸收装置用传输线替代了现有功率吸收装置中常用的功率电阻，使得功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置的生产装配都得到简化，甚至可以实现自动化生产。相对于现有的功率吸收装置，本发明实施例提供的功率吸收装置不仅可以改善功率吸收装置的散热效果、提高功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置的生产装配效率，而且由于不再使用功率电阻从而大大降低了功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置的生产成本。

附图说明

图1为现有技术中功率吸收装置的侧视图；

图2为现有技术中功率吸收装置的俯视图；

图3为现有技术中改进型功率吸收装置的俯视图；

图4为本发明实施例提供的功率吸收装置的俯视图；

图5为本发明实施例一提供的功率吸收装置的侧视图；

图6为本发明实施例中传输线布线的俯视图；

图7为本发明实施例二提供的功率吸收装置的侧视图；

图8为本发明实施例三提供的功率吸收装置的侧视图。

具体实施方式

为了解决现有功率吸收装置散热效果差且生产装配效率低的问题，本发明实施例提供了一种新的功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置。下面结合附图以及具体实施例对本发明提供的功率吸收装置及具有该功率吸收装置的测试装置进行详细描述。

本发明实施例提供的功率吸收装置，如图4所示，其包括PCB板3上的金属导体层和绝缘介质层，而且在所述金属导体层上形成有传输线6，所述传输线6的一端为射频信号输入端。

当射频信号输入到所述传输线6中时，由于传输线6具有一定的电导率，在射频信号经过时会产生能量损耗；同时，输入射频信号后形成的电场经过绝缘介质层时，引起绝缘介质分子的交替极化和晶格来回碰撞，也会产生能量损耗。这样，由于传输线6以及传输线6两侧的绝缘介质同时消耗射频信号的能量，因此，只要传输线6足够长，就能够吸收掉任何大功率能量。如果要使能量吸收的更快，我们还可以选择高介电损耗的绝缘材料来作为PCB板的绝缘介质层。

图4中所示的传输线的布线方式只是一个示例，并不用于限定本发明实施例中功率吸收装置的传输线布线方式，在实际应用中当然还可以有其他多种方式进行传输线的布线。

本发明实施例提供的功率吸收装置，通过PCB板中金属导体层上形成的传输线6以及传输线6两侧的绝缘介质层来吸收射频信号能量，由于所述传输线6在PCB板上覆盖了很大的面积，因此热源分布均匀，散热较现有功率吸收装置方便很多；而且，本发明实施例提供的功率吸收装置用传输线替代了现有功率吸收装置中常用的功率电阻，不仅使得功率吸收装置的生产装配得到简化，而且大大降低了功率吸收装置的生产成本。

上述功率吸收装置有以下几种实现方式：

实施例一：

如图5所示，上述PCB板为双面PCB板31，在位于其上部的金属导体层(例如，铜箔)上刻蚀出微带线61；射频信号从微带线61的一端输入，在微带线61内传输的过程中，一部分能量被铜导线消耗掉，一部分能量被铜导线两侧的绝缘介质消耗掉。

如果需要消耗的射频信号能量太大，只依靠微带线61很可能难以将所有能量全部吸收，那么可以在所述微带线61的另一端连接一个小型功率电阻7，用以消耗掉微带线61未能完全吸收的能量。

由于在微带线61消耗射频信号能量的过程中，会产生大量的热量，这就需要在PCB板31的下方设置散热器件2；如图5所示，所述散热器件2包括贴置在所述PCB板31上用于吸收热量的金属板和用于散热的散热齿。某些情况下，还可以在所述PCB板31的上方贴置所述散热器件，这样能使微带线61产生的热量更快地散发出去；或者，在所述PCB板31的上方添加一个金属屏蔽盖，这样不仅可以屏蔽外部的电磁干扰，而且可以使微带线61产生的热量通过金属屏蔽盖散发出去。

由于射频信号在微带线61中传输的时候，在微带线61前端产生的能量损耗最大、产生热量也最多，随着射频信号在微带线61中的传输，其能量损耗量会逐渐减小、产生热量也逐渐减少，因此本发明实施例可以以图6所示的形状对微带线61进行布线：导线部分在PCB板平面上整条对折，然后呈蛇形盘绕，这样微带线吸收射频信号能量后产生的热量能更均匀地分布在PCB板31上。

在所述PCB板31上部的金属导体层上，可以设置多路微带线61，以应对存在多路视频信号输入的情况；所述多路微带线可以是分区域盘绕，即在一定范围内只设有一路微带线；还可以是多路微带线以同心圆的方式进行盘绕。

在实际制作上述功率吸收装置之前，可以先对其进行仿真，以确定微带线61的长度、PCB板31和散热器件2的尺寸，以及对所述微带线61能否完全吸收射频信号的能量进行测试；若所述微带线61不能完全吸收视频信号的能量，就需要添加一个小型功率电阻7，且添加小型功率电阻的原则是：微带线61吸收的能量+功率电阻7吸收的能量＝射频信号的总能量。

本发明实施例提供的功率吸收装置，通过PCB板中金属导体层上形成的微带线61以及微带线61两侧的绝缘介质层来吸收射频信号能量，由于所述传输线61在PCB板上覆盖了很大的面积，因此热源分布均匀，散热较现有功率吸收装置方便很多；而且，本发明实施例提供的功率吸收装置用传输线替代了现有功率吸收装置中常用的功率电阻，使得功率吸收装置的生产装配得到简化。虽然本发明实施例提供的功率吸收装置在某些情况下也要用到小型功率电阻，不过小型功率电阻可以由常规的SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)贴片电阻实现，相对于现有功率吸收装置来说，其生产装配过程还是会简化很多，而且本发明实施例提供的功率吸收装置可以大大降低生产成本。

实施例二：

如图7所示，所述PCB板为多层PCB板32，其最上层和最下层的金属导体层(例如，铜箔)铺满整个PCB板用以作为参考地，在位于其中间层的金属导体层(例如，铜箔)上刻蚀出带状线62；射频信号从带状线62的一端输入，在带状线62内传输的过程中，一部分能量被铜导线消耗掉，一部分能量被铜导线两侧的绝缘介质消耗掉。在所述多层PCB板32上还设置有贯穿多层金属导体层和绝缘介质层的过孔8，在过孔8的内表面上可以铺设带状的金属箔，通过所述带状的金属箔(例如，铜箔)可以将位于其中一层带状线的输出端另外一层带状线的输入端连接起来。

所述射频信号可以通过接入微带线1、过孔8内表面上的带状金属箔引入到带状线62中，也可以是通过设在过孔8处的一个连接线引入到带状线62中。

如果需要消耗的射频信号能量太大，只依靠带状线62可能难以将所有能量全部吸收，那么可以在所述带状线62的另一端连接一个小型功率电阻7，用以消耗掉带状线62未能完全吸收的能量。

由于在带状线62消耗射频信号能量的过程中，会产生大量的热量，这就需要在PCB板32的下方设置散热器件2；如图7所示，所述散热器件2包括贴置在所述PCB板32上用于吸收热量的金属板和用于散热的散热齿。某些情况下，还可以在所述PCB板32的上方贴置所述散热器件，这样能使带状线62产生的热量更快地散发出去；或者，在所述PCB板32的上方添加一个金属屏蔽盖，这样不仅可以屏蔽外部的电磁干扰，而且可以使带状线62产生的热量通过金属屏蔽盖散发出去。

由于射频信号在带状线62中传输的时候，在带状线62前端产生的能量损耗最大、产生热量也最多，随着射频信号在带状线62中的传输，其能量损耗量会逐渐减小、产生热量也逐渐减少，因此本发明实施例可以以图6所示的形状对带状线62进行布线：每层带状线的导线部分在PCB板平面上整条对折，然后呈蛇形盘绕，这样带状线吸收射频信号能量后产生的热量能更均匀地分布在PCB板32上。

在所述多层PCB板32的每层金属导体层上，都可以设置多路带状线62；所述多路带状线可以是分区域盘绕，即在一定范围内只设有一路带状线；还可以是多路带状线以同心圆的方式进行盘绕。如果存在多路射频信号输入的话，可以将其分别引入同一层金属导体层上的多路带状线62，或者通过过孔8内表面的带状金属箔将其分别引入到位于不同金属导体层的带状线62中；对于本身功率很大的射频信号，还可以通过所述过孔8内表面的带状金属箔将位于不同层的带状线62连接起来，以扩展带状线的长度来消耗大功率信号所携带的能量。

在制作上述功率吸收装置之前，可以先对其进行仿真，以确定带状线62的长度、PCB板32和散热器件2的尺寸，以及对所述带状线62能否完全吸收射频信号的能量进行测试；若所述带状线62不能完全吸收视频信号的能量，就需要添加一个小型功率电阻7，且添加小型功率电阻的原则是：带状线62吸收的能量+功率电阻7吸收的能量＝射频信号的总能量。

本发明实施例提供的功率吸收装置，通过PCB板中金属导体层上形成的带状线62以及带状线62两侧的绝缘介质层来吸收射频信号能量，由于所述带状线62在PCB板上覆盖了很大的面积，因此热源分布均匀，散热较现有功率吸收装置方便很多；而且，本发明实施例提供的功率吸收装置用传输线替代了现有功率吸收装置中常用的功率电阻，使得功率吸收装置的生产装配得到简化。虽然本发明实施例提供的功率吸收装置在某些情况下也要用到小型功率电阻，不过小型功率电阻可以由常规的SMT贴片电阻实现，相对于现有功率吸收装置来说，其生产装配过程还是会简化很多；虽然本发明实施例提供的功率吸收装置增加了PCB的层叠数，但是综合成本还是较现有的功率吸收装置要低很多。

实施例三：

如图8所示，所述PCB板为多层PCB板32，其最下层的金属导体层(例如，铜箔)铺满整个PCB板用以作为参考地，在最上层的金属导体层(例如，铜箔)上刻蚀出微带线61，在位于其中间层的金属导体层(例如，铜箔)上刻蚀出带状线62，所述微带线61和带状线62共同组合成射频信号的传输线；射频信号从微带线61的一端输入，从所述微带线61的另一端传入到所述带状线62中；在所述微带线61和带状线62内传输的过程中，射频信号的一部分能量被铜导线消耗掉，一部分能量被铜导线两侧的绝缘介质消耗掉。在所述多层PCB板32上还设置有贯穿多层金属导体层和绝缘介质层的过孔8，在过孔8的内表面上可以铺设带状的金属箔，通过所述带状的金属箔(例如，铜箔)可以将所述微带线的输出端与其中一层带状线的输入端连接起来，也可以将位于其中一层带状线的输出端另外一层带状线的输入端连接起来。

如果需要消耗的射频信号功率太大，只依靠所述微带线61和带状线62可能难以将所有能量全部吸收，那么可以在所述带状线62的另一端连接一个小型功率电阻7，用以消耗掉微带线61和带状线62未能完全吸收的能量。

由于在微带线61和带状线62消耗射频信号能量的过程中，会产生大量的热量，这就需要在PCB板32的下方设置散热器件2；如图8所示，所述散热器件2包括贴置在所述PCB板32上用于吸收热量的金属板和用于散热的散热齿。某些情况下，还可以在所述PCB板32的上方贴置所述散热器件，这样能使微带线61和带状线62产生的热量更快地散发出去；或者，在所述PCB板32的上方添加一个金属屏蔽盖，这样不仅可以屏蔽外部的电磁干扰，而且可以使微带线61和带状线62产生的热量通过金属屏蔽盖散发出去。

由于射频信号在微带线61和带状线62中传输的时候，在传输线前端产生的能量损耗大、产生热量也多，随着射频信号在传输线中的传输，其能量损耗量会逐渐减小、产生热量也逐渐减少，因此本发明实施例优选地以图6所示的形状对微带线61和带状线62进行布线：微带线或者每层带状线的导线部分在PCB板平面上整条对折，然后呈蛇形盘绕，这样微带线或者带状线吸收射频信号能量后产生的热量能更均匀地分布在PCB板32上。

在所述PCB板32的最上层金属导体层上，可以设置多路微带线61，所述多路微带线可以是分区域盘绕，即在一定范围内只设有一路微带线，还可以是多路微带线以同心圆的方式进行盘绕；在所述PCB板32中部的每层金属导体层上，可以设置多路带状线62。所述多路带状线可以是分区域盘绕，还可以是多路带状线以同心圆的方式进行盘绕。如果存在多路射频信号输入的话，可以通过所述多路微带线61将其分别引入同一层金属导体层上的多路带状线62，或者通过过孔8内表面的带状金属箔将其分别引入到位于不同金属导体层的带状线62中；对于本身功率很大的射频信号，还可以通过所述过孔8内表面的带状金属箔将位于不同层的带状线62连接起来，以扩展带状线的长度来消耗大功率信号所携带的能量。

在实际制作上述功率吸收装置之前，可以先对其进行仿真，以确定微带线61和带状线62的长度、PCB板32和散热器件2的尺寸，以及对所述微带线61和带状线62能否完全吸收射频信号的能量进行测试；若所述微带线61和带状线62不能完全吸收视频信号的能量，就需要添加一个小型功率电阻7，且添加小型功率电阻的原则是：传输线吸收的能量+功率电阻7吸收的能量＝射频信号的总能量。

本发明实施例提供的功率吸收装置，通过PCB板中金属导体层上形成的传输线以及传输线两侧的绝缘介质层来吸收射频信号功率，由于所述传输线在PCB板上覆盖了很大的面积，因此热源分布均匀，散热较现有功率吸收装置方便很多；而且，本发明实施例提供的功率吸收装置用传输线替代了现有功率吸收装置中常用的功率电阻，使得功率吸收装置的生产装配得到简化。虽然本发明实施例提供的功率吸收装置在某些情况下也要用到小型功率电阻，不过小型功率电阻可以由常规的SMT贴片电阻实现，相对于现有功率吸收装置来说，其生产装配过程还是会简化很多；虽然本发明实施例提供的功率吸收装置增加了PCB的层叠数，但是综合成本还是较现有的功率吸收装置要低很多。

通过上述实施例可知，本发明实施例提供的功率吸收装置，通过传输线代替功率电阻来吸收射频信号的能量，使得其成本较现有功率吸收装置减少很多；各路射频信号之间独立性好，相互没有影响；

而且，虽然本发明实施例提供的功率吸收装置在某些情况下需要添加一个小型功率电阻，不过所述小型功率电阻可以通过常规SMT贴片电阻来实现，这样本发明实施例提供的功率吸收装置完全可以实现自动化生产，装配效率大大提高；

本发明实施例提供的功率吸收装置采用传输线来吸收射频信号能量，而传输线产生的热量可以均匀地散布在整个PCB板上，使得装置的散热效果大大提高；

还有，本发明实施例提供的功率吸收装置，其驻波很好，虽然在过孔处的传输阻抗连续性不够好，不过通过加大过孔处反焊盘就能够改善驻波，此时的传输阻抗连续性能足够使用，对射频信号在传输线中的传输影响不大。

与现有的功率吸收装置相比，本发明实施例提供的功率吸收装置在成本、加工装配复杂度、小型化等方面都优于业界采用的现有技术方案。

本发明实施例还提供了一种测试装置，该测试装置包括测试模块以及上述功率吸收装置；其中，

所述测试模块，用于测试功率放大器的性能；

所述功率吸收装置，用于在对功率放大器的性能进行测试前对信号功率进行吸收。

本发明实施例提供的测试装置，对其包含的功率吸收装置做了较大改进，在确保功率吸收的效率且所述测试装置散热良好的前提下使所述测试装置的生产装配过程得到简化。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种功率吸收装置，其特征在于，包括PCB板上的金属导体层和绝缘介质层，在所述金属导体层上形成有传输线，所述传输线的一端为射频信号输入端。

2.根据权利要求1所述的功率吸收装置，其特征在于，所述PCB板为双面板，所述传输线为在所述双面板的金属导体层上形成的微带线。

3.根据权利要求1所述的功率吸收装置，其特征在于，所述PCB板为多层板，所述传输线为在所述多层板的金属导体层上形成的带状线，且在所述PCB板上设有贯穿多层PCB板的过孔。

4.根据权利要求1所述的功率吸收装置，其特征在于，所述PCB板为多层板，所述传输线为在所述多层板的金属导体层上形成的微带线和带状线的组合，且在所述PCB板上设有贯穿多层PCB板的过孔。

5.根据权利要求3或4所述的功率吸收装置，其特征在于，位于不同层的带状线之间或者微带线和带状线之间通过所述过孔连接。

6.根据权利要求2或3或4所述的功率吸收装置，其特征在于，所述微带线或者带状线的形状为：导线部分在PCB板平面上整条对折，然后呈蛇形盘绕。

7.根据权利要求1所述的功率吸收装置，其特征在于，另一端连接一个小型功率电阻。

8.根据权利要求1所述的功率吸收装置，其特征在于，在所述PCB板的上方或者下方设置散热器件。

9.根据权利要求8所述的功率吸收装置，其特征在于，在所述PCB板的另一方设置屏蔽盖或者散热器件。

10.一种测试装置，包括测试模块，其特征在于，所述测试装置还包括权利要求1至4、7至9中任一项所述的功率吸收装置；其中，

所述测试模块，用于测试功率放大器的性能；

所述功率吸收装置，用于在对功率放大器的性能进行测试前对信号功率进行吸收。

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