CN106067577A - 一种新型传导腔的介质移相器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型传导腔的介质移相器。包括外壳体、介质片、电路板、同轴线缆；所述外壳体内部为两个矩形空腔，每个单腔一侧有一个传导腔，与单腔联结。传导腔中空为一直径3.6mm圆形孔，孔边一侧为宽度1.2mm的小槽。传导腔4处同轴电缆外导体焊接处，预留宽度保持原状，另有宽度15mm往下机加工去除，用以导入同轴线缆穿入传导腔内进行焊接。电路板设计成一侧带4处凹槽的矩形，4处凹槽处对应为焊接外部同轴电缆内导体的电路板焊盘边缘。焊接时只需一次装夹，焊接工艺更优，提升了焊接经济性。利用传导腔完成对同轴线外导体的良好包裹并不扭曲，避免了同轴电缆弯曲应力，减小了焊点和电路板被破坏的风险，减少了互调隐患点。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信的基站天线领域，尤其涉及基站天线的移相器领域，具体为一种新型传导腔的介质移相器。
背景技术
在无线通信系统中，基站天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。随着无线通信的发展，网络环境的复杂多变及站址和钢结构通信塔平台资源的紧张，对基站天线的要求通常较高。采用电调天线，可以实现垂直波束下倾角度的连续可调，网络覆盖更加灵活。电调天线的波束倾角可以根据需要通过远程控制改变，覆盖效果比机械下倾天线要好，因此在网络优化中扮演着重要的角色。
移相器是电调天线的关键部件。电调天线的原理在于改变流经移相器并馈入辐射单元的信号的相位，进而改变天线所形成的垂直波束的下倾角度。移相器性能的优劣，直接影响到基站天线整机的性能，同时基站天线的三阶互调最低要求也达到了-107dBm，移相器三阶互调性能的优劣，直接影响基站天线的三阶互调。
根据移相原理的不同，移相器可以分为两大类：1、物理长度可变移相器，即通过改变信号传输途径的物理长度来改变相位；2、介质滑动型移相器，即通过改变传输线的等效介电常数来改变相位。
介质滑动型移相器是目前电调天线中主要使用的移相器类型。
现有基站天线设计生产厂家：在介质滑动型移相器设计中，在移相器金属腔体的长边上设计半圆形沟槽，金属腔体电镀施焊用铜锡镀层，在半圆形沟槽上接触焊接同轴电缆的外导体，不再使用螺钉紧固的焊接端子，减少了物料及金属连接的互调隐患。但在实际焊接操作中，由于半圆形沟槽直接集成在一体化介质移相器金属腔体上，金属腔体的热容非常大，施焊点面积偏小，焊点和金属腔体的传热路径无法减小或隔绝，焊接中加热损耗过大，焊接时间过长，焊点升温较慢，腔体温升过高。焊接时间过长拉低焊接效率，焊点升温较慢造成焊点质量不佳，腔体温升过高造成PCB和介质片过热，当PCB和介质片的耐高温性不足以抵抗被加热升温后的腔体时，容易造成PCB铜箔剥离和介质片受热膨胀，引起电气性能恶化、传动力矩增大等不良后果。为了避免焊接时间过长、焊点升温较慢、腔体温升过高，需要定制较为复杂的焊接设备，焊接设备同时冷却移相器腔体和合金焊头，焊接电流偏高，焊接能量损耗偏大，焊接效率和经济性不佳。
现有基站天线设计生产厂家：在介质滑动型移相器设计中，在移相器金属腔体的长边上设计有半圆形沟槽，在半圆形沟槽的底部加工圆孔。同轴电缆的前端已经剥离外导体的绝缘体和内导体，穿过半圆形沟槽底部的圆孔后，内导体直接焊接在电路板焊盘上。同轴电缆后端已经剥离外导体的绝缘体和内导体，折弯成90°后，外导体直接焊接在半圆形沟槽上。改变了同轴电缆垂直于移相器长度方向的传统方法，将介质移相器同轴电缆的出线方向和移相器的长度方向保持一致，保证了馈电网络中同轴电缆布线有较佳的工艺性。但在实际焊接操作中，由于存在折弯成90°的绝缘体和内导体，以及电路板在长度方向的限位通过PCB焊盘焊点实现，同轴电缆的轻微摆动，电路板的轻微位移，很容易造成内导体和对应焊盘焊点的应力过大，造成电气指标和互调的恶化。为了避免内导体和对应PCB焊盘焊点的应力过大，采取割开折弯成90°处的绝缘体这种方法，由于无法采取机械化方法，手动割开效率偏低，且存在割伤内导体表面的风险。也对移相器互调产生新的恶化点。
现有基站天线设计生产厂家：因设计上的局限性，多根外接线路从移相器两边侧出线，移相器外壳需进行多次加工定位，并用如铣削钻孔多种工艺进行加工，造成成本与不良率均较高。
综合上述的分析可知，在基站天线移相器领域，需要突破本领域的惯性认知，对现有技术进行创新。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的就在于克服现有介质滑动型移相器存在的缺点和不足，提供一种将导体能直接焊接在移相器腔体上、且同轴线缆与电路板焊接平滑，避免折弯及线缆破坏，具有新型接地传导腔的介质滑动型移相器，实现移相器的低三阶互调产物及高可靠性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种新型传导腔的介质移相器，包括外壳体(100)、介质片(200)、电路板(300)、同轴线缆(400)；
所述外壳体(100)包括方形腔(101)、传导腔(102)、机加槽位(103)、进锡及屯锡位(105)；
所述介质片(200)包括电路板扣合点(202)；
所述电路板(300)包括定位槽(301)、带状线(302)、金属化过孔(303)、凹槽结构(304)、焊盘(305)；
所述同轴线缆(400)包括内导体(401)、外导体(402)、绝缘体(403)；
所述外壳体(100)由铝合金挤压型材结构加工而成，外壳体(100)型材内部形成两个方形腔(101)，单个方形腔(101)的一侧各有一个传导腔(102)，与方形腔(101)联结，传导腔(102)中设置一直径为3.6mm的圆形孔，以与同轴线缆(400)外导体(402)匹配焊接，圆形孔边一侧为宽度1.2mm的槽，作为进锡及屯锡位(105)；
所述传导腔(102)中与同轴电缆外导体(402)焊接处，预留宽度保持原状，另有宽度15mm往下机加工去除，用以导入同轴线缆穿入传导腔(102)内进行焊接，形成机加槽位(103)；
所述电路板(300)夹在两块介质片(200)中间，介质片(200)通过扣合点(202)扣合后在电路板定位槽(301)内限位；将电路板(300)和两侧的介质片(200)扣合后，沿着方形腔(101)居中推入，完全推入后，电路板(300)的焊盘(305)，刚好对应外壳体(100)中的机加槽位(103)；
所述同轴电缆(400)中外导体(402)从机加槽位(103)中穿过传导腔(102)，绝缘体(403)顶在电路板(300)中焊盘(305)边缘，内导体(401)搭接在对应焊盘(305)上，先将内导体(401)与对应焊盘(305)焊接好，再将焊锡连同助焊剂从进锡及屯锡位(105)位进入，利用焊接设备从传导腔(102)处按规定流程及时间进行加温，外导体(402)与传导腔(102)完全融合后，经自然冷却，完成焊接。
所述电路板(300)的带状线(302)采用基板两面覆铜，并通过金属化过孔(303)连通两面铜箔实现；电路板(300)一侧长边带设置有4处凹槽结构(304)，凹槽结构(304)旁边设置有焊接外部同轴电缆(400)内导体401的焊盘(305)。
所述方形腔(101)的外部同侧设置有两个用以结构固定的垂直肋片(104)。
所述两个传导腔(102)的中间位置有一个矩形凹槽，该矩形凹槽一方面用于减轻重量，另一方面用于在焊接时使传热点均匀通过同轴线缆外导体与传导腔接触处。
本发明与现有技术相比所具有的优点和积极效果：
1、采用本发明移相器腔体为铝合金挤压型材结构加工而成的方法，改变了传统腔体分为压铸腔体和冲压盖板的做法，减少了零件数量，节省了装配时间，减少了互调隐患点。
2、需要重点强调是采用本发明移相器电路板同一侧有4处凹槽，焊盘在凹槽边缘，采用贴合焊接，改变了传统移相器焊盘在电路板两侧，焊接时需重复多次装夹，焊接工艺更优，提升了焊接经济性。
3、采用本发明电路板及介质片插入后焊接限位的方法，改变了传统移相器用螺钉或铆钉连接的方法，不再使用连接用紧固部件，减少了零件数量，节省了装配时间，减少了互调隐患点。
4、采用本发明电路板有4处凹槽且利用型材外框限位的方法，改变了传统移相器电路板依靠焊点外露焊接的做法，减少了电路板焊点受外力形变的风险，并在实现同等功能的前提下节省了电路板板材面积，降低了成本。
5、采用本发明同轴电缆外导体直接焊接在型材一体成型的传导腔中的方法，改变了传统移相器需增加焊接块的做法，减少了零件数量，节省了装配时间，减少了互调隐患点。
6、需要重点强调是采用本发明在传导腔腔体一侧增加进锡及屯锡槽位，改变了传统移相器焊点处与大热容腔体的导热截面过大，焊接时间过长，焊点升温较慢，腔体温升过高的问题，使得人工焊接可以实施，焊接设备要求降低，焊接能耗损失变小，明显减小了焊接温度和时间，减少了互调隐患点。
7、需要重点强调是采用本发明同轴电缆无需强行折弯的方法，并通过传导腔增大了外导体焊接接触面积和导向稳定性，避免同轴电缆弯曲和焊点松脱的不利做法，减小了同轴电缆和焊点的内部应力，减少了互调隐患点。
8、需要重点强调是采用本发明同轴电缆伸入传导腔进行焊接的方法，可避免传统方法中必须一体加热整个移相器腔体的方式，可直接加热传导腔，减少对移相器电路板及介质板所在主体腔的影响，减小PCB和介质片过热失效的风险，减少了互调隐患及结构失效点。
9、需要重点强调是采用本发明将传导腔设计在同侧的方法，一次定位，一次装夹，一种刀具加工，可避免传统腔体在机加过程多个加工面，多次装夹，多种加工方法的成型方式，有效降低成本，提升了质量与精度。
10、需要重点强调是采用本发明设计的传导腔，可在电镀过程中通过对电极及槽位的布设，实现对传导腔的重点镀层质量及厚度的控制，避免大范围的全面积电镀，可有效提升电镀质量，改善焊接，提升互调指标，并减少电镀中的材料与时间浪费。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的移相器腔体的结构立体图；
图2为本发明的一个实施例的移相器腔体的结构主视图；
图3为本发明的一个实施例的介质片的结构立体图；
图4为本发明的一个实施例的介质片的结构主视图；
图5为本发明的一个实施例的电路板的结构立体图；
图6为本发明的一个实施例的电路板的结构主视图；
图7为本发明的一个实施例的新型传导腔的介质移相器结构立体图(局剖)；
图中：
100—外壳体，101—方形腔，102—传导腔，103—机加槽位；
104—外部垂直肋片，105—进锡及屯锡位；
200—介质片，201—阻抗匹配开孔；
202—电路板扣合点；
300—电路板，301—定位槽；
302—带状线，303—金属化过孔，304—凹槽结构，305—焊盘；
400—同轴电缆，401—内导体，402—外导体，403—绝缘体。
具体实施方式
本发明主要采取以下技术方案：
移相器腔体为铝合金挤压型材结构加工而成，型材内部分隔成两个矩形空腔，每个单腔一侧有一个传导腔，与单腔联结，型材外部另侧有2个垂直肋片，用以进行结构固定。传导腔中空为一直径3.6mm圆形孔，以与同轴线缆外导体匹配焊接，孔边一侧为宽度1.2mm的小槽，可做为进锡及屯锡用途，并在焊接时通过减少传导面积以减缓焊接传热。型材外部传导腔4处同轴电缆外导体焊接处，预留宽度保持原状，另有宽度15mm往下机加工去除，用以导入同轴线缆穿入传导腔内进行焊接。型材两处传导腔的中间位置有一个矩形凹槽，一方面减轻重量，另一方面在焊接时使传热点均匀通过同轴线缆外导体与传导腔接触处。电路板设计成一侧带4处凹槽的矩形，4处凹槽处对应为焊接外部同轴电缆内导体的电路板焊盘边缘，将电路板和2侧的介质片扣合后，沿着型材空腔居中凹槽推入，完全推入后，电路板焊盘位置正好对应到传导腔机加去料处。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
一个实施例的移相器腔体具体实施方式如下：
1)如图1所示，外壳体100为铝合金挤压型材结构加工而成，型材内部形成两个方形腔101，型材外部侧有两个高度较低的垂直肋片104用以结构固定。矩形空腔101一侧有一个传导腔102，与矩形腔联结，作同轴电缆外导体402焊接处，传导腔侧机加工去除机加槽位103、以方便同轴电缆400进入。
2)如图2所示，移相器传导腔102的边侧位置各有一个进锡及屯锡位105。
一个实施例的介质片具体实施方式如下：
1)如图3所示，介质片200上通过开孔201来实现阻抗匹配段，保证介质片200滑动过程中阻抗几乎不变。
2)如图4所示，介质片200的一侧设计有两处电路板扣合点202。
一个实施例的电路板具体实施方式如下：
1)如图5所示，电路板300上设计有定位槽301。
2)如图6所示，电路板300的带状线302采用基板两面覆铜，并通过金属化过孔303连通两面铜箔实现。电路板设计成一侧长边带凹槽结构304，旁边有焊接外部同轴电缆400内导体401的焊盘305。
一个实施例的新型传导腔的移相器具体实施方式如下：
1)如图7所示，用两块介质片200夹住电路板300，通过电路板扣合点202扣合后在电路板定位槽301内限位。扣合完成后，电路板300沿着外壳体100上方空腔101居中推入，完全推入后，电路板300的几处焊盘305，刚好对应外壳体100中传导腔102对应的机加槽位103。
2)如图7所示，将预制好的同轴电缆400中外导体402从机加槽位103中穿过传导腔102，绝缘体403顶在电路板300中焊盘305边缘，内导体401搭接在对应焊盘305上，先将内导体401与对应焊盘305焊接好，再将焊锡连同助焊剂从进锡及屯锡位105位进入，利用专用焊接设备从传导腔102处按规定流程及时间进行加温，外导体402与传导腔102完全融合后，经自然冷却，完成焊接。
3)如图7所示，对外壳体100下方空腔进行同样动作。
本实施例的有益效果：
1)利用传导腔102完成对同轴线外导体402的良好包裹并不产生扭曲，避免了同轴电缆400弯曲应力，通过传导腔102增大了外导体402焊接接触面积和导向稳定性，避免同轴电缆弯曲和焊点松脱的不利做法，减小了焊点和电路板300被破坏的风险，减少了互调隐患点。
2)在传导腔102腔体一侧增加进锡及屯锡槽位105，减少导热截面，控制进锡量及锡成型。
3)电路板300有4处凹槽且利用型材外框限位，减少了电路板焊点受外力形变风险，并在实现同等功能的前提下节省了电路板板材面积。
4)同轴电缆外导体402直接焊接在型材一体成型的传导腔102中的方法，同轴电缆400无需强行折弯，直接加热传导腔102，节省了装配时间，减小了同轴电缆和焊点的内部应力，减小电路板和介质片过热失效风险，减少了互调隐患点。
5)传导腔102设计在同侧的方法，一次定位，一次装夹，一种刀具加工，提升了质量与精度。
6)在电镀过程中实现对传导腔102的重点镀层质量及厚度的控制，可有效提升电镀及焊接质量，并减少电镀中的材料与时间浪费。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (4)
1.一种新型传导腔的介质移相器，其特征在于：
包括外壳体(100)、介质片(200)、电路板(300)、同轴线缆(400)；
所述外壳体(100)包括方形腔(101)、传导腔(102)、机加槽位(103)、进锡及屯锡位(105)；
所述介质片(200)包括电路板扣合点(202)；
所述电路板(300)包括定位槽(301)、带状线(302)、金属化过孔(303)、凹槽结构(304)、焊盘(305)；
所述同轴线缆(400)包括内导体(401)、外导体(402)、绝缘体(403)；
所述外壳体(100)由铝合金挤压型材结构加工而成，外壳体(100)型材内部形成两个方形腔(101)，单个方形腔(101)的一侧各有一个传导腔(102)，与方形腔(101)联结，传导腔(102)中设置一直径为3.6mm的圆形孔，以与同轴线缆(400)外导体(402)匹配焊接，圆形孔边一侧为宽度1.2mm的槽，作为进锡及屯锡位(105)；
所述传导腔(102)中与同轴电缆外导体(402)焊接处，预留宽度保持原状，另有宽度15mm往下机加工去除，用以导入同轴线缆穿入传导腔(102)内进行焊接，形成机加槽位(103)；
所述电路板(300)夹在两块介质片(200)中间，介质片(200)通过扣合点(202)扣合后在电路板定位槽(301)内限位；将电路板(300)和两侧的介质片(200)扣合后，沿着方形腔(101)居中推入，完全推入后，电路板(300)的焊盘(305)，刚好对应外壳体(100)中的机加槽位(103)；
所述同轴电缆(400)中外导体(402)从机加槽位(103)中穿过传导腔(102)，绝缘体(403)顶在电路板(300)中焊盘(305)边缘，内导体(401)搭接在对应焊盘(305)上，先将内导体(401)与对应焊盘(305)焊接好，再将焊锡连同助焊剂从进锡及屯锡位(105)位进入，利用焊接设备从传导腔(102)处按规定流程及时间进行加温，外导体(402)与传导腔(102)完全融合后，经自然冷却，完成焊接。
2.根据权利要求1所述的一种新型传导腔的介质移相器，其特征在于：所述电路板(300)的带状线(302)采用基板两面覆铜，并通过金属化过孔(303)连通两面铜箔实现；电路板(300)一侧长边带设置有4处凹槽结构(304)，凹槽结构(304)旁边设置有焊接外部同轴电缆(400)内导体401的焊盘(305)。
3.根据权利要求2所述的一种新型传导腔的介质移相器，其特征在于：所述方形腔(101)的外部同侧设置有两个用以结构固定的垂直肋片(104)。
4.根据权利要求3所述的一种新型传导腔的介质移相器，其特征在于：所述两个传导腔(102)的中间位置有一个矩形凹槽，该矩形凹槽一方面用于减轻重量，另一方面用于在焊接时使传热点均匀通过同轴线缆外导体与传导腔接触处。
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