CN104037475A - 腔体式微波器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种腔体式微波器件，包括一体成型的腔体及设于所述腔体内的微波网络电路；所述腔体具有多个封装壁和由所述多个封装壁限定的空腔；所述空腔用于内置所述微波网络电路；至少一个所述封装壁上设有布线槽，并且每个所述布线槽上设有至少一个贯通至所述空腔内的第一通孔。本发明的腔体式微波器件具有尺寸小、结构简单、适用性强等特点。同时，由于本发明的微波器件不需任何螺钉紧固，能够降低成本，易于批量生产，且能够避免由螺钉等紧固件带来互调产物的隐患。

Description

腔体式微波器件
【技术领域】
本发明涉及微波通信领域，特别涉及一种微波器件。
【背景技术】
在移动通信网络覆盖中，微波器件是不可缺少的。目前常用的微波器件主要包括移相器、功分器、滤波器、耦合器、双工器等。其性能的优劣能够影响到整个网络覆盖的质量，所以微波器件在移动通信领域的重要性是不言而喻的。
传统的微波器件主要包括微波网络电路、腔体及盖板等部件，装配时利用一些结构件将微波网络电路固定在腔体上，再使用螺钉将腔体与盖板连接起来。另外，为了方便传输电缆焊接，通常腔体上会设有结构复杂的布线槽。
然而，在微波器件的设计和使用过程中，通常存在如下问题：
1、为了避免微波器件的谐振，腔体与盖板紧固时需要较多的螺钉，会导致生产效率的降低。
2、微波器件使用较多的螺钉紧固，易出现失效，譬如：部件间互联不良时，往往会产生互调产物。
3、为了设置便于传输电缆焊接的布线槽，腔体设计一般采用“金属压铸成型工艺+盖板”方式，或采用“半开放式拉挤腔体+盖板+独立焊接端头”方式，或采用“拉挤成型腔体+独立焊接端头”方式。外置盖板或外置焊接端头都需要大量螺钉紧固，既增加了电气失效点隐患，也增大了体积、重量及成本。
【发明内容】
本发明的首要目的在于提供一种能够缩小微波器件尺寸，无需螺钉连接，并从电气性能、物理特征、生产组装工艺等诸多方面对现有微波器件进行优化的腔体式微波器件。
为实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种腔体式微波器件，包括一体成型的腔体及设于所述腔体内的微波网络电路；所述腔体具有多个封装壁和由所述多个封装壁限定的空腔；所述空腔用于内置所述微波网络电路；至少一个所述封装壁上设有布线槽，并且每个所述布线槽上设有至少一个贯通至所述空腔内的第一通孔。
所述腔体通过拉挤或压铸成型工艺成型。
所述第一通孔以其轴线与该微波器件的纵长方向成具有一定倾斜角度的方式设置。
优选地，所述倾斜角度的取值范围为30°至150°。
所述腔体不同于布线槽所在的封装壁的其它任意一个封装壁上，对应每个所述第一通孔开设有操作孔。
同一封装壁设有多个布线槽，各布线槽分层设置或分段设置，各布线槽均设有所述第一通孔以供传输电缆沿相应的布线槽布线并穿过该布线槽上的所述第一通孔与所述微波网络电路连接以形成连接端口。
相对或相邻的两个封装壁分别设有布线槽，各布线槽均设有所述第一通孔以供线缆沿相应的布线槽布线并穿过该布线槽上的第一通孔与所述微波网络电路连接以形成连接端口。
所述布线槽通过焊锡与电缆的外导体相互连接并相互固化定位，所述的第一通孔允许线缆的内导体通过并进入到腔体内与所述的微波网络电路相连接。
所述腔体式微波器件的纵长方向的两个端面至少有一个端面不设置封装壁以预留开口，以供所述微波网络电路与外部操纵元件相连接。
所述腔体沿纵长方向的一对相对的封装壁内壁上各设有用于固定微波网络电路的基板的卡槽。
所述腔体沿纵长方向的一对相对的封装壁内壁上各设有用于分隔所述空腔的凸台。
所述微波网络电路的基板两端设有金属焊接件，金属焊接件被焊接在所述腔体内。
所述微波网络电路通过绝缘结构件支撑在腔体内部。
所述微波网络电路为移相器电路、滤波器电路、功分器电路、耦合器电路、双工器电路或合路器电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的腔体式微波器件的腔体一体成型，微波网络电路固定于微波器件腔体内，并且该微波网络电路可与传输电缆的内导体焊接。该微波器件无需任何金属螺钉紧固，利于组装和大批量生产，同时可避免由螺钉紧固引入的无源互调产物。
2、本发明的腔体式微波器件具有体积小、重量轻、成本低廉的特点。
3、本发明的腔体式微波器件结构简单，其腔体可通过拉挤，压铸等多种成型工艺加工，利于批量生产。
【附图说明】
图1为本发明的第一个实施例的移相器的立体图；
图2为图1所示的移相器的A—A向剖视图；
图3为本发明的第二个实施例的四端口移相器的立体图；
图4为图3所示的四端口移相器的局部示意图图；
图5为图3所示的四端口移相器的A—A向剖视图；
图6为本发明的第三个实施例的定向耦合器的立体图；
图7为图6所示的定向耦合器的A—A向剖视图；
图8为本发明的第三个实施例的滤波器的立体图；
图9为本发明的第三个实施例的双工器的立体图；
图10为本发明的第四个实施例的功分器的立体图。
图11为图10所示的功分器的A—A向剖视图。
【具体实施方式】
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
本发明所称的腔体式微波器件为移相器、耦合器、滤波器、双工器、合路器或功分器，相应地，所述微波网络电路分别为移相器电路、耦合器电路、滤波器电路、双工器电路、合路器电路或功分器电路。以上各种腔体式微波器件的实现方式及其变体均为本领域技术人员所熟知，无论是基于立体式结构、微带式结构还是印制式结构，均为本领域技术人员所掌握，故涉及这些器件的详细结构不属本发明应当公开的内容，恕不赘述。
本发明的腔体式微波器件包括腔体和设于所述腔体内的微波网络电路。
所述腔体采用拉挤或压铸等方式一体成型，其大致呈长方体状，包括多个封装壁和由所述多个封装壁限定的、用于容置所述微波网络电路及其他相关组件的空腔。
本领域技术人员可以根据操作需要，将所述腔体设为包括围绕腔体的纵长方向设置的四个封装壁，即纵长方向的两个端面未设封装壁以预留开口，也可将所述腔体设为包括围绕腔体的纵长方向设置的四个封装壁在内的五个封装壁，即纵长方向的两个端面之一未设封装壁以预留开口，以便通过外部操纵元件进行操作。例如，可以在移相器的该开口端设置外力致动元件，以操纵介质元件运动以实现移相的目的；或者可以设置调节螺钉对滤波器进行调谐，等等，对微波网络电路进行相关的调节。
所述腔体的一个或多个封装壁上设有布线槽。所述布线槽通过焊锡与线缆的外导体相互连接并相互固化定位。多个布线槽可以设在同一封装壁上，多个布线槽可以在同一封装壁上分层设置或分段设置形成，所谓分层设置是指多条布线槽均沿同一封装壁的纵长方向延伸设置并且彼此大致相平行，由此形成多层结构；所谓分段设置，是指在同一封装壁的纵长方向上，断续地设置所述多个布线槽，如分别在同一封装壁的两侧设置两个布线槽。当然，各布线槽也可以根据内部微波网络电路的连接端口设置的需要而在相对或相邻的两个封装壁上设置，同理，当同一封装壁存在多个布线槽时，仍可参照前述分层或分段的方式进行设置。
每个所述布线槽均设有贯通至所述腔体的空腔的第一通孔，以供传输电缆沿相应的布线槽布线并穿过该布线槽上的所述第一通孔与所述微波网络电路连接以便形成微波网络电路的连接端口。
进一步地，为了方便天线的布线，所述第一通孔以其轴线与该微波器件的纵长方向成具有一定倾斜角度的方式设置。此处所称的一定倾斜角度可以由本领域技术人员根据布线需要灵活选择，该倾斜角度优选30°至150°。该角度的设置更便于传输电缆走线。
更进一步地，所述腔体不同于布线槽所在的封装壁的其它任意一个封装壁上，例如如图1所示的顶面的封装壁上，对应每个所述第一通孔开设有操作孔，以便于传输电缆与所述微波网络电路的连接或方便对该微波器件进行调节、维护等动作。此处所称的其他任意一个封装壁可以由本领域技术人员根据操作需要，灵活选择操作孔所在的封装壁，此外，该操作孔的形状、大小也应该由本领域技术人员根据操作需要灵活设计。
所述微波网络电路可以是基于PCB板之类的基板印制而成的电路或由具有立体结构的金属导体按照已知电路原理组成的电路。若所述微波网络电路采用PCB板实现，则可在该PCB板上印制用于实现已知的特定的电路功能的微波网络电路，为了将PCB板固定在所述腔体的空腔中，在所述腔体内一对相对的封装壁上设置可以将所述基板卡于其内的卡槽，或者，在基板两端设置金属焊接件，通过焊接件将基板焊接在所述腔体纵长方向的两端的封装壁上(或者焊接在其它任意合适位置)，从而将基板支撑于所述腔体内。若微波网络电路为金属导体，则可以通过绝缘结构件支撑在所述腔体的空腔内。
实施例一
请参考图1，本发明的腔体式微波器件为移相器1，包括腔体11，设于所述腔体的移相电路12，位于腔体11与移相电路12之间的介质元件13，以及设于所述介质元件13上的外力致动元件14。为了更好地阐述本发明的结构和原理，本发明还揭示与该移相器1组装在一起的传输电缆15，其他实施例同样可以通过传输电缆来说明。
请参考图1，并结合图2，所述腔体11采用拉挤或压铸等方式一体成型，所述腔体11具有四个面的封装壁(未标号)，其纵长方向两个端面未设封装壁(未标号)以预留开口，腔体11内部形成空腔(未标号)。腔体11的至少一个封装壁外侧设有一个或多个布线槽110，用于焊接传输电缆15的外导体150。所述布线槽110上根据微波网络电路引线的需要设有若干贯穿腔体侧壁的第一通孔112，该第一通孔112供传输电缆15的内导体152通过以与所述移相电路12电连接。由于所述腔体11的材质为金属，所述第一通孔112的孔径大小还应设置成允许传输电缆15的介质151穿过，从而使移相器1的腔体11与传输电缆15的内导体152绝缘。为了方便天线的布线，所述第一通孔112以其轴线与移相器1的纵长方向成一定角度的方式设置，故而，该通孔112相对于其所在的封装壁的厚度方向有所倾斜。该角度可由本领域技术人员根据传输电缆15的焊接方向灵活选择。较佳地，该角度的取值范围为30°至150°,以便于传输电缆的走线。
在与通孔112相对应的腔体11上方的封装壁上开设有操作孔111，以方便传输电缆15的内导体152与所述移相电路12的输入端口123进行电连接。内导体152与所述移相电路12的输入端口或输出端口123优选焊接在一起。此外，本领域技术人员可以知道，传输电缆15的内导体152与所述输入端口或输出端口的连接并不限于焊接。例如，所述输入端口或输出端口也可以设置成套接内导体的形式，从而无需在所述封装壁上开设操作孔111。应当知道，所述操作孔111可以由本领域技术人员根据布线或其他需要灵活选择，其应可以设置在不同于布线槽所在封装壁的其他任一封装壁上，下同。
请进一步结合图2，在腔体11内的相对两个封装壁内壁上各设有卡槽113，用于固定移相电路12的基板121。
本实施例中，所述移相电路12为基于PCB板之类的基板印制的电路，其中121为基板，其为双面印制PCB板，120为印制在基板121上的移相电路单元，上、下层电路用若干过孔相连。此外，所述基板121上还设有定位孔(未示出)。为了防止使用过程中基板121在所述腔体11中的位置变动，印刷有移相电路12的基板121插入腔体11的卡槽113内，并在在基板121其中一对相对侧边分别设置有金属焊接件122，所述金属焊接件122被焊接在腔体的所述卡槽113内，并使用绝缘结构件16穿过基板121的定位孔(未示出)进行支撑。当然，所述基板可以通过焊接件122焊接在其他合适的位置，以使所述基板得到稳固的效果。在其他实施方式中，所述基板121也可以为单层PCB板。所述移相电路12还可以是金属导体例如金属条根据移相电路原理组成的电路。
请参考图1和图2，如前所述，本发明的移相器1包括设于所述腔体11与所述移相电路12之间的介质元件13。所述介质元件13为长条型，所选用的材料的介电常数εr＞1.0，其材料可以是一种或多种，该介质元件13的材料除要求有高介电常数外，优选还要求具有低损耗正切角特性。为了实现良好的电路性能，所述移相器1还可形成阻抗变换器。所述阻抗变换器在介质元件13、腔体11内壁和微波网络电路12三者之一或更多中形成。
所述介质元件13通过受力沿纵长方向做直线运动，从而改变移相器1中的信号传播速率，进而改变该信号的相位，形成相位差，达到移相的目的。
驱动所述介质元件13做直线运动需要借助外力，最原始的方式是手动将外力作用于介质元件13的一端，沿纵长方向推、拉使介质元件13相对腔体11和移相电路12形成直线位移，为更便于推拉，可在所述介质元件13上再行设置一所述外力致动元件14，所述外力致动元件设于所述腔体11开口的一端。由于手动作为最原始的外力驱动方式不够优化，因此，本发明的介质驱动元件14可进一步与其它部件相配合，最好被形成移相驱动装置，使本发明的移相器1能被电动控制，或者，至少应可实现比手动更灵活的控制。
本领域的技术人员可以推导并将本实施例的一些结构用于其他实施方式中，例如，可移动介质的材料、结构等可用于实施例二；微波网络电路可以由金属导体根据已知电路原理组成的电路或基于PCB板之类的基板印制的已知的实现特定电路功能的电路、微波网络电路在腔体内的固定方式等可用于本发明的多个实施方式中。因此，请注意，以下的个别实施方式中如果不对某个结构进行说明，并不意味着本发明的微波器件不具备或不能具备该结构。此外，下述实施例的个别结构也可以适用于本实施例。即本发明的腔体式微波器件应可以由本领域的技术人员灵活设置。
实施例二
请参考图3至图5，本发明的腔体式微波器件为四端口移相器2，包括腔体21，设于所述腔体21内的移相电路22，位于腔体21与移相电路22之间的可移动介质元件23。
所述腔体21采用拉挤或压铸等方式一体成型，内部形成有沿腔体21纵长方向贯通的上腔体215和下腔体216，上腔体和下腔体的内部分别形成一个空腔(未标号)。上腔体215和下腔体216的空腔中可设置相同的移相电路22，使该四端口移相器2适用于单频双极化天线。其也可设置不同的移相电路22，使该移相器2适用于多频天线。
所述腔体21的封装壁(未标号)上设有沿腔体21纵长方向贯通的长孔214，为了方便传输电缆24的焊接，所述长孔214的外侧设有第一布线槽211，进一步地，可将长孔214的外侧切除一部分形成第二布线槽210，从而可以，第二布线槽210用于焊接第一传输电缆241，第一布线槽211用于焊接第二传输电缆242，使第一传输电缆241与第二传输电缆242在同一封装壁上分层布局。
所述第一布线槽211及第二布线槽210上均设有若干个贯穿腔体侧壁的第一通孔212，传输电缆24的内导体能够穿过第一通孔212，以使内导体可以与移相电路22电连接。由于所述腔体21的材质为金属，所述第一通孔的孔径大小还应设置成可供传输电缆24的介质通过，使移相器2的腔体21与传输电缆24的内导体绝缘。所述第一通孔212的轴线与移相器2的纵长方向呈一定角度设置，以方便天线的布线。该角度可由本领域技术人员根据传输电缆24焊接方向的需要灵活设置，以便于传输电缆的走线。较佳地，该角度为30°至150°。
与通孔212相对应的上腔体215的上方封装壁及下腔体216的下方封装壁上均开设有操作孔213，以方便传输电缆24的内导体与移相电路22的输入或输出端口进行电连接。
在腔体21内的一对相对封装壁内壁上，各设有用于固定所述移相电路22的卡槽217。所述移相电路22为基于双面印制电路板印制的、具有移相功能的电路，装配时，所述承载移相电路22的基板插入腔体21的卡槽217内，并由绝缘结构件对其进行支撑。
在其它实施方式中，为了便于天线的布线，可以在腔体同一个封装壁沿纵长方向的两端分别设置一定深度的盲孔或者在腔体相对或相邻的封装壁上分别设置布线槽，而不是设置一个贯通两端的长孔214。因此，本领域技术人员可以根据微波器件的端口数设置长孔或盲孔的个数及其分布位置，即可以根据需要将多个布线槽设置在腔体的同一封装壁的不同端或者不同封装壁的相同端或不同端，还可以依上述方式分层设置。
如前所述，该四端口移相器1还包括可移动介质元件23。所述可移动介质元件23设于腔体21与移相电路22之间。在腔体21内的一对相对封装壁内壁上，沿纵长方向各设有用于分隔所述空腔的凸台218。凸台218将空腔分为两部分，一部分用于电缆焊接，一部分用于内置可移动介质元件23。通过凸台218的限位作用，可移动介质元件23能沿凸台218做直线运动，且运动时不受电缆24的内导体与移相电路22的连接处的阻挡。可移动介质元件23通过受力沿纵长方向做直线运动，从而改变移相器2的信号传播速率，由此导致该信号的相位的改变，形成相位差，达到移相的目的。
进一步地，腔体21内部可通过左右排列或上下排列等不同排列方式组合成多个腔体，通过使用不同的移相电路22，可工作于不同频段，适用于多频天线。本领域内技术人员可以知晓，按此方式同理可组成具有多个移相组件的多端口移相器，不管该移相组件内含多少移相元件，每个移相元件内含多少端口，其中的腔体21均一体成型。
实施例三
请参阅图6并结合图7，本发明的腔体式微波器件为定向耦合器3，包括腔体31、耦合器电路32及传输电缆33。
所述腔体31采用拉挤或压铸等成型工艺一体成型，其内形成有沿腔体31纵长方向贯通的空腔(未标号)。腔体31的两个封装壁分别设有第一布线槽310及第二布线槽311，用于焊接传输电缆33。第一布线槽310及第二布线槽311上分别设有若干贯穿腔体封装壁的第一通孔314，传输电缆33的内导体能够穿过该第一通孔314与定向耦合电路连接。为了方便天线(未示出)的布线，所述通孔314的轴线与腔体31的纵长方向成一定倾斜角度。较佳的，该倾斜角度的取值范围为30°至150°，可由本领域技术人员根据传输电缆33焊接方向的需要灵活选择，以便于传输电缆的走线。在腔体31的不同于布线槽的其他任一封装壁上开设有对应该第一通孔314的操作孔312，以方便传输电缆33的内导体与耦合器电路32的输入端口或输出端口进行电连接。在所述腔体31的一对相对封装壁内壁上，各设有若干用于固定耦合器电路32的基板的卡槽313。耦合器电路32为基于单面印制电路板或者双面印制电路板印制的、具有耦合功能的电路，包括印制在基板上的定向耦合电路单元320。装配时，将承载定向耦合器电路32的基板插入腔体31的卡槽313内，并分别焊接传输电缆33的外导体和内导体即可。
进一步地，请结合图8、图9，当微波网络电路32的电路单元320为滤波器电路或双工器电路时，形成相应的滤波器或双工器。当所述微波器件为滤波器时，本领域技术人员可以根据需要在腔体的开口端设置调谐螺钉等外部操纵元件，以便于对该滤波器进行调试。
实施例四
请参阅图10和图11，本发明的腔体式微波器件为功分器，并且其为一分三四端口功分器4，它包括腔体41、功分器电路42、传输电缆43及绝缘结构件44。
所述腔体41采用拉挤或压铸等方式一体成型，内部形成有沿腔体41纵长方向贯通的空腔(未标号)。所述腔体41的两个封装壁分别设有第一布线槽410和第二布线槽411，用于焊接传输电缆43的布线并焊接传输电缆43的外导体。第一布线槽410及第二布线槽411上均设有若干贯穿腔体封装壁的第一通孔412，传输电缆43的内导体能够穿过所述第一通孔412。为了方便天线的布线，所述第一通孔412以其轴线与腔体41的纵长方向成一定倾斜角度设置，较佳的，该倾斜角度的取值范围为30°至150°，可由本领域技术人员根据传输电缆43焊接方向的需要灵活选择，以便于传输电缆的走线。
在与通孔412相对应的腔体41的上方开设有操作孔413，以方便传输电缆43的内导体与功分器电路42的输入端口或输出端口进行电连接。本实施例中，所述微波网络电路42为功分器电路，并且该功分器电路42由金属导体根据功分器电路原理组成，通过若干绝缘结构件44固定于腔体41内。
综上所述，本发明中，由于通过在微波器件的腔体封装壁设置布线槽，省去复杂的传输线转换装置及微波器件的盖板等器件，使腔体易于一体成型并缩小尺寸。
本发明中，腔体式微波器件的微波网络电路可根据需要采用PCB板或金属导体结构，具有较大的灵活性。
此外，由于本发明的腔体式微波器件不需任何螺钉紧固，能够降低成本，易于批量生产，且能够避免由螺钉等紧固件带来的互调产物。
虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是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，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种腔体式微波器件，其特征在于，包括一体成型的腔体及设于所述腔体内的微波网络电路；
所述腔体具有多个封装壁和由所述多个封装壁限定的空腔；
所述空腔用于内置所述微波网络电路；
至少一个所述封装壁上设有布线槽，并且每个所述布线槽上设有至少一个贯通至所述空腔内的第一通孔。
2.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述腔体为拉挤成型件。
3.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述第一通孔以其轴线与该微波器件的纵长方向成具有一定倾斜角度的方式设置。
4.根据权利要求3所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述倾斜角度的取值范围为30°至150°。
5.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述腔体不同于布线槽所在的封装壁的其它任意一个封装壁上，对应每个所述第一通孔开设有操作孔。
6.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，同一封装壁设有多个布线槽，各布线槽分层设置或分段设置，各布线槽均设有所述第一通孔以供传输电缆沿相应的布线槽布线并穿过该布线槽上的所述第一通孔与所述微波网络电路连接以形成连接端口。
7.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，相对或相邻的两个封装壁分别设有布线槽，各布线槽均设有所述第一通孔以供线缆沿相应的布线槽布线并穿过该布线槽上的第一通孔与所述微波网络电路连接以形成连接端口。
8.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述布线槽通过焊锡与电缆的外导体相互连接并相互固化定位，所述的第一通孔允许线缆的内导体通过并进入到腔体内与所述的微波网络电路相连接。
9.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述腔体式微波器件的纵长方向的两个端面至少有一个端面不设置封装壁以预留开口，以供所述微波网络电路与外部操纵元件相连接。
10.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述腔体沿纵长方向的一对相对的封装壁内壁上各设有用于固定微波网络电路的基板的卡槽。
11.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述腔体沿纵长方向的一对相对的封装壁内壁上各设有用于分隔所述空腔的凸台。
12.根据权利要求1所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述微波网络电路的基板两端设有金属焊接件，金属焊接件被焊接在所述腔体内部。
13.根据权利要求1至10任一项所述的腔体式微波器件，其特征在于，所述微波网络电路为移相器电路、滤波器电路、功分器电路、耦合器电路、双工器电路或合路器电路。
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