CN107369883B - 用于高频应用的屏蔽壳体 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于屏蔽设置在电路板上的导线结构和/或组件的屏蔽壳体，其中，在所述屏蔽壳体上可以设置至少两个天线辐射器，以及所述屏蔽壳体构成为，该屏蔽壳体至少部分地覆盖设置在电路板上的导线结构和/或组件；能够与所述电路板的接地面连接；并具有位于所述天线辐射器之间的区域，该区域使所述天线辐射器的馈电彼此电去耦合。

Description

用于高频应用的屏蔽壳体

技术领域

本发明涉及一种用于HF应用的屏蔽壳体,以及一种连接元件,一种天线辐射器和一种相应的系统。

背景技术

对于移动通信领域中的基站天线,在一些实施方式中将两个或更多个辐射器组件相位固定地连接成辐射器块。通过将辐射器组合成固定的块，可以降低馈电网络的开销，由此使费用、空间需求、制造成本以及整体天线的质量(Masse)都降低。最常见的情况是将两个辐射器连接成一个单元。如果说在例如利用适当的合并器和原则上空气中的带状导线形式的同轴电缆以及在通常为1.0GHz以下的频率范围进行的连接是常见的，那么近年来借助印刷电路板的实现被认为是对于宽带的好的且经济的解决方案，特别是对于1.0GHz至4.0GHz的频率范围。

为了为一个或多个辐射器提供期望的电信号并能够通过变换结构在特定的接口实现适当的输入阻抗，已证明采用微带(Microstrip)技术的电路板是好的解决方案。在这些接口上可以设置作为天线馈电网络的组成部分的同轴电缆或其他信号导线。

常规的借助带状导线(例如微带线)的辐射器块的实现看上去是，电路板的导线结构或多或少朝向天线的主辐射方向定向，而电路板的接地面则朝向天线的反射器，但通常与反射器通过电绝缘漆、膜或者另一薄的绝缘体电容分离。通过电路板的这种开放结构，在天线的辐射器侧除了产生所希望的特性外还产生电路板与辐射器以及其他环境(如反射器或其他导电结构)的不希望的相互影响的可能性。这些相互影响可以表现为负面影响，因为对一定的天线参数会产生干扰影响并且很少或仅能以提高成本的代价在一定的范围内进行补偿。

为了避免开放的电路板结构或一般性的开放的导体结构的不期望的相互影响，在电子技术中通常采用屏蔽技术或屏蔽壳体。在不同的实施方式中，采用屏蔽罩或屏蔽壳体可以防止对电路或开放的导体结构的高频辐射和来自电路或开放的导体结构的高频辐射。由此可以避免在一个系统中，如天线中的不同组件之间的不期望的影响。

当在要被屏蔽的电路板或(天线)系统的工作范围或频率范围内能够达到尽可能高的屏蔽衰减时，屏蔽壳体的功能就得到满足。屏蔽壳体在电子技术中在不同的实施方式中得到广泛应用，在天线技术和滤波器技术中也得到不同的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种在采用开放的导体结构的情况下对单一辐射器或由至少两个偶极子构成的辐射器块的屏蔽，其中能够避免导体结构与辐射器以及其他天线之间的相互影响。

根据本发明，提出了一种用于屏蔽设置在电路板上的导线结构和/或组件的屏蔽壳体，其中，在所述屏蔽壳体上可以设置至少两个天线辐射器，以及所述屏蔽壳体构成为，该屏蔽壳体至少部分地覆盖设置在电路板上的导线结构和/或组件；能够与所述电路板的接地面

连接；并具有位于所述天线辐射器之间的区域，该区域使所述天线辐射器的馈电彼此电去耦合。

屏蔽壳体的上侧被称为罩或屏蔽罩。天线辐射器安置在屏蔽壳体上侧，因此稍晚将对罩参照附图进行描述。

在一优选实施方式中，屏蔽壳体构成为，该屏蔽壳体完全覆盖设置在电路板上的导线结构和/或组件。

在一优选实施方式中，通过至电路板的接地面的贯通接触将地引致电路板的上侧，并且屏蔽壳体和/或至少一个罩中的一个或多个罩在电路板的上侧直接与地接触。

通过利用屏蔽壳体覆盖电路板并同时对天线辐射器去耦合，可以实现对HF组件针对不期望的影响或相互作用的最佳屏蔽。此外，还提出，位于天线辐射器之间的区域是位于屏蔽壳体的中间的区域，该区域构成为屏蔽壳体中的开口，该开口具有围绕该开口的折叠。

提供具有位于中间的折叠的一体的屏蔽壳体使得能够简单而经济地制造一体的壳体。

在一优选实施方式中，在所述折叠上设置用于所述电路板的接触的、以预先给定的彼此间的管脚间距设置的接头或管脚。

保持预先给定的、根据所使用的频率范围计算出的管脚间距，可以保证最佳屏蔽。

此外根据本发明，将位于天线辐射器的馈电之间的区域构成为与屏蔽壳体连接的分隔壁。

在一优选实施方式中，所述分隔壁与屏蔽壳体电容耦合或电连接。

替代提供折叠，使制造简单而经济的方案是提供具有位于中间的、电容耦合或电耦合的分隔壁的一体的屏蔽壳体。

此外按照本发明，屏蔽壳体由两个部分构成，该两个部分可以以预先给定的彼此间的屏蔽壳体距离设置在电路板上。

提供由两部分构成的屏蔽壳体是一体的屏蔽壳体的替代方案，并因此而具有优点。

此外根据本发明，屏蔽壳体在其外沿上具有用于接触电路板的接地面的、以彼此间预先给定的管脚间距设置的接头或管脚。

通过以预先给定的间距设置管脚可以为电路板上的屏蔽壳体提供可靠且对于屏蔽来说的最佳加固。

在一优选实施方式中，预先给定的管脚间距为：5mm≤间距≤15mm。该管脚间距对于0.5GHz至4.0GHz频率范围内的应用是具有优点的，用以实现最佳屏蔽。

此外按照本发明，屏蔽壳体具有用于安置两个天线辐射器的凹部，其中，屏蔽壳体在每个天线辐射器的内导体与电路板连接的区域上具有拉深结构，该拉深结构具有至少一个设置于其上的、用于与电路板的接地面接触的接头或管脚。

通过在屏蔽壳体上提供拉深结构，可以实现天线辐射器与接地面的直接连接，无需在屏蔽壳体的上侧提供其他孔。

在本发明的范围内还提供了一种连接元件，用于连接设置在以上所述的屏蔽壳体上的天线辐射器和电路板的接地面，其中，屏蔽壳体具有用于安置天线辐射器的凹部，以及所述连接元件可以设置在每个天线辐射器的内导体与电路板连接的区域中。

此外按照本发明，所述连接元件电容地或电地耦合在所述屏蔽壳体上，并具有这样的结构：通过该结构能够实现天线辐射器的导线系统与电路板的接地面之间尽可能最短的连接。

通过提供与屏蔽壳体和电路板的电容或电耦合的连接元件，可以实现天线辐射器与电路板的接地面的直接连接，无需在屏蔽壳体的上侧设置用于固定或用于焊接接触点的孔，屏蔽壳体或者天线辐射器也无须具有特殊的结构。

在本发明的范围内还涉及一种天线辐射器，安置在以上所述的屏蔽壳体上，其中，该天线辐射器具有其导线系统的延长以及至少一个用于与电路板的接地面连接的接头或管脚。

通过提供天线辐射器上的适当的结构可以实现天线辐射器与接地面的直接连接，无需在屏蔽壳体上侧设置其他的孔。

在本发明的范围内还涉及一种系统,其包括如上所述的屏蔽壳体和/或如上所述的连接元件和/或如上所述的、设置在电路板上的一个或多个天线辐射器，在此，电路板具有用于贯通引导所有要与该电路板连接的管脚和结构的凹部。此外该系统还包括适配器板，其设置在电路板的与屏蔽壳体相对置的一侧，以及具有设置在适配器板上的反射器，其中，适配器板构成为，该适配器板在接头或管脚穿过电路板被引导到该适配器板一侧的位置上，在这些接头或管脚上方具有凸起，并且反射器在该位置上具有开口。

在本发明的范围内还涉及一种系统,其包括如上所述的屏蔽壳体和/或如上所述的连接元件和/或如上所述的、设置在电路板上的一个或多个天线辐射器，在此，电路板具有用于贯通引导所有要与该电路板连接的管脚和结构的凹部。此外该系统还包括适配器板，其设置在电路板的与屏蔽壳体相对置的一侧，以及具有设置在适配器板上的反射器，其中，适配器板构成为，其最小厚度相应于穿过电路板被引导到该适配器板一侧的接头或管脚的最大长度，并且该适配器板在管脚穿过电路板被引导到该适配器板一侧的位置上具有开口。

在以上实施方式中，通过提供适配器板可以避免由穿过电路板竖立的管脚对反射器的干扰影响。

附图说明

以下借助示出本发明细节的附图描述本发明的其他特征和优点，其中的各个特征可以单独或以任意组合应用在本发明的变形中。

下面根据附图中示出的实施例对本发明进行更详细地说明。在图中：

图1示出按照本发明的实施方式的屏蔽壳体的示图；

图2示出按照本发明的另一实施方式的屏蔽壳体的示图；

图3示出按照本发明的又另一个实施方式的屏蔽壳体的示图；

图4示出按照本发明的另一实施方式的屏蔽壳体的附加特征的放大图；

图5示出按照本发明的实施方式的系统的示图；

图6示出按照本发明的另一实施方式的系统的示图。

在以下对附图的描述中对相同的元件或功能使用相同的附图标记。

具体实施方式

天线辐射器在屏蔽壳体以及电路板上的设置取决于应用。在移动通信领域常见的实现是具有两个正交设置的极化的组合辐射器。为了能够使辐射器的两个极化彼此电去耦合，按照本发明提出了屏蔽壳体1。该屏蔽壳体1可以不同的实施方式实现相同的效应。

图1示出按照本发明的实施方式的屏蔽壳体1。该屏蔽壳体1可以这样设置在电路板2上：该屏蔽壳体1几乎完全，即至少部分地遮盖设置在电路板2上的开放的导体结构以及附加的组件。屏蔽所需的屏蔽壳体以及电路板2的接地面之间电连接例如通过屏蔽壳体1上的接头或管脚4来实现。管脚4穿过电路板2并在电路板2的底侧与电路板2的接地面例如通过焊接电连接。屏蔽壳体1的上侧被标记为罩或屏蔽罩11。在罩11上设有如天线辐射器3的组件。

管脚4以适当的间距设置，该间距适合于在期望的频率范围内达到充分的屏蔽效应。对于0.5GHz至4.0GHz的频率范围优选管脚的距离在5mm至15mm之间。对于更高的频率还可以将管脚的间距降得更低，以实现适当的屏蔽效应。

图1示出屏蔽壳体1的优选实施方式，即一体化构成的屏蔽壳体1。为了对两个设置在该屏蔽壳体上的天线辐射器3去耦合，使屏蔽罩11在天线辐射器3之间的中间区域在其长度的大部分上分离并进行折叠。现在附加管脚41在该折叠的区域中同样可以与电路板2底侧的接地面相连接。通过该将两个屏蔽罩区域最大程度地分离可以达到例如对于两个不同极化的馈电的足够好的电绝缘作用。另外的位于屏蔽罩11的折叠的正面的附加管脚42更进一步提高了所期望的绝缘效应。

对于该解决方案替代地或附加地，一体制成的屏蔽壳体1具有折叠，通过设置在屏蔽壳体1上的如屏蔽罩11中的分隔壁这样的附加部件可以达到相似的效果。该附加的部件可与屏蔽罩11电连接或电耦合。至电路板2的接地面的连接同样可以如上所述地通过管脚或以其它方式，例如电容或电的方式来实现。

图2示出屏蔽壳体1，其由两个部分组成。在两种情况下对于之前和以下描述的扩展和组件都可以使用这两种类型的屏蔽壳体1。本领域的技术人员可以进行轻微的修改以适合于一体的屏蔽壳体1或得到由两部分构成的屏蔽壳体1，或者，从以下的描述得到。

在如图2所示的由两部分构成的屏蔽壳体1中，屏蔽壳体1的两部分101和102彼此以一定的距离设置在电路板2上，它们优选以它们的长边彼此平行或相邻地设置，以提供所需的屏蔽效应。在此屏蔽壳体1的两部分101和102可以这样构成：使每个天线辐射器3的一部分分别设置在屏蔽壳体1的部分101或102或者相应的屏蔽罩11上，或者将整个天线辐射器3仅设置在屏蔽壳体1的一部分101或102上或设置在相应的屏蔽罩11上。由两部分构成的屏蔽壳体1的部分101和102可以不同的形式构成，只要它们能够近乎完全覆盖天线辐射器3设置于其上的电路板2的开放结构并能够实现所期望的屏蔽效应。

如对于图1所描述的，屏蔽壳体1的两部分101和102可以在一个或多个外侧上或周侧上具有管脚4和/或管脚41，通过这些管脚可以明显提高绝缘效果。同样，替代管脚4，屏蔽壳体1的一个部分101或102，或者两部分101和102还可以具有在相应的部分101或102上设置的分隔壁。

图3举例示出根据本发明的实施方式设置在电路板2上的屏蔽壳体1，该屏蔽壳体1具有两个设置于其上的天线辐射器3，在这种情况下该天线辐射器3是向量辐射器。屏蔽壳体1一体化地构成，并在其外侧上以及在折叠和折叠的正面具有管脚4、41和42。此外图4示出按照本发明的另一实施方式的屏蔽壳体的另一特征的放大图，该特征用以改善屏蔽特性，也就是说，屏蔽壳体1具有拉深的区域，在该区域上可以通过管脚来建立与电路板2的接地面的电接触3。

在此示出的、设置在屏蔽壳体1的屏蔽罩上的天线辐射器3为向量辐射器，但也可以是其他合适的辐射器，如设置在电路板2上，在金属板或电路板基础上的交叉偶极子、贴片辐射器(Patchstrahler)等。

为了明显降低整个天线或组件的质量或重量可以采用具有例如通过金属化制造的导电表面的塑料辐射器。

天线辐射器3的接地面例如可以通过绝缘体，如偶极子和/或屏蔽罩11上的漆、塑料膜或其他不导电的表面与屏蔽罩11电容耦合。除了辐射器3与屏蔽壳体1的电容耦合，还可以通过螺旋、焊接、压入以及其他已知的方法进行电连接。

替代使用管脚4来建立屏蔽壳体1和电路板的接地面之间的最佳电连接，还可以使用其他类型的连接。例如可以在电路板2上设置贯通连接或通孔(Vias)，或者提供合适的电容耦合。

通过屏蔽壳体1不仅可以覆盖电路板上的开放电导体结构，而且还可以覆盖其他结构和组件，如微带技术的滤波器或相移组件。当例如在屏蔽壳体1下面存在滤波器结构时，可以将调谐滤波器特性的调谐元件直接结合在屏蔽壳体1中。

为了优化屏蔽效应，可以这样设置在电路板接地侧的同轴信号导线的连接：对天线辐射器3的外导体和内导体都仅在一侧焊接。通过该实施方式，使得在屏蔽壳体1的屏蔽罩11中不需要开口。也就是说，通过至电路板接地面的贯通接触将地引致电路板的上侧，并且屏蔽壳体和/或至少一个屏蔽罩中的一个或多个可以直接在电路板的上侧与地相接触。

通过屏蔽壳体1的实施方式可以实现仅3mm高(不包含管脚)的、非常平的屏蔽壳体，由此使天线辐射器3的图表特性不会受影响或仅受很小的影响，即可接受范围内的影响。

图4示出图3所示的按照本发明的另一实施方式用于改善屏蔽特性的其他特征的放大示图。对于电路板2上的设置在屏蔽罩11上的天线辐射器3来说，好的电连接的决定因素是，能够实现具有尽可能小的空间扩展的传导信号的结构的电连接。图4中示出一种这样的设置。天线辐射器3的内导体31被延长，使得能够例如通过焊接连接与电路板2直接连接。接地连接通过在屏蔽罩11上拉深的结构5实现，在该结构上设置了一个或多个管脚43。

如针对以上所述的管脚所描述的，对于拉深结构的管脚43也可以通过焊接来与接地面连接。管脚43可以类似于管脚4、41和42穿过为其提供的电路板2中的孔竖立在电路板2的底侧。

当拉深的结构5被实现为圆的时，它在一定程度上构成天线辐射器3的同轴系统的延长。

替代屏蔽罩中的拉深结构5，还可以将其实现为天线辐射器3的部分。这样就必须使相应的管脚或其他合适的结构用于与电路板2的接地面的电或电容接触。此外必须在电路板2中提供足够大的孔，以使天线辐射器3上的结构可以穿过电路板2来引导。

替代屏蔽罩中或天线辐射器中的拉深结构，还可以将作为连接元件的适配器组件或附加组件电容地或电地耦合到屏蔽壳体1或天线辐射器3上。这样，与电路板2的接地面是连接同样可以如上所述地通过管脚或其他合适的结构实现。

通过这些实施方式可以实现例如对于适配天线辐射器以及由此适配所有组件的好的电性能值。此外，通过延长的同轴系统与电路板的接的直接连接可以实现非常好的对极化的去耦合。

通过使穿过电路板2竖立的管脚4、41、42和43在电路板2的底侧通过适配器板6由设置在电路板2下面的反射器7来屏蔽，可以进一步优化屏蔽，如图5和6所示。

图5示出本发明的实施方式，其中，穿过电路板2竖立的管脚4、41、42和43在电路板2的底侧借助适配器板6来屏蔽。在此适配器板6这样设置在电路板2的底侧：适配器板6在管脚4、41、42和43穿过电路板2竖立的位置处具有凸起。设置在适配器板6下面的反射器7在该位置处具有凹部或开口，从而使适配器板6的凸起有足够的空间。通过该解决方案使得反射器的特性不会受影响并且可以避免由管脚4、41、42和43引起的不期望的干扰。

图6示出对于以上所述的解决方案的替代形式。在此适配器板6同样设置在电路板2和反射器7之间。但在该实施方式中适配器板6构成为，其厚度至少相应于最大程度穿过电路板竖立的管脚4、41、42和43的长度，即不必在反射器7中钻孔，从而不会有对反射器的干扰影响。

在两种实施方式中，适配器板6都可以通过足够薄的薄膜和/或漆和/或适当的涂层来电绝缘，从而实现电路板2的接地面和反射器7之间的电容耦合。

本发明及其各种变形提供了天线辐射器在电路板上以及反射器板上的完全屏蔽的连接，由此避免了馈电装置以及天线辐射器和其他环境之间的相互影响。由此可以避免对天线参数的干扰影响。

此外还可以将附加的功能或组件如滤波器或相移器在没有与天线辐射器或其他环境的负面相互作用的情况下集成到屏蔽壳体之内。还可以将迄今设置在反射器背侧的其他功能在屏蔽壳体下、在电路板的上侧来提供。此外还可以将例如用于滤波器的调谐元件的其他功能集成在屏蔽罩中。

根据屏蔽壳体的实施方式，可以使用电容耦合的天线辐射器，从而不需要如螺旋连接或焊接连接的电连接，以及不需要在屏蔽壳体中开孔。通过电容耦合还可以使用具有导电表面的塑料辐射器，由此降低组件的整体重量。

附图标记列表

1 屏蔽壳体

11 罩

101,102 屏蔽壳体的部分

2 电路板

3 天线辐射器

31 内导体

4,41,42,43 管脚

5 拉深结构

6 适配器板

7 反射器。

Claims (13)

1.一种屏蔽壳体(1),用于屏蔽设置在电路板(2)上的导线结构和/或组件，其中，

在所述屏蔽壳体(1)上设置至少两个天线辐射器(3)，以及

所述屏蔽壳体(1)构成为，该屏蔽壳体(1)

至少部分地覆盖设置在电路板(2)上的导线结构和/或组件；

能够与所述电路板(2)的接地面连接；以及

具有位于所述天线辐射器(3)之间的区域，该区域使所述天线辐射器(3)的馈电彼此电去耦合，其中，该位于所述天线辐射器(3)之间的区域是位于所述屏蔽壳体(1)的中间的区域，该区域构成为所述屏蔽壳体(1)中的开口，该开口具有围绕该开口的折叠。

2.根据权利要求1所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述屏蔽壳体(1)一体地制成。

3.根据权利要求1所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述屏蔽壳体(1)构成为，该屏蔽壳体(1)完全覆盖设置在电路板(2)上的导线结构和/或组件。

4.根据权利要求1所述的屏蔽壳体(1)，其中，通过至所述电路板(2)的接地面的贯通接触将地引致所述电路板(2)的上侧，并且所述屏蔽壳体(1)在所述电路板(2)的上侧直接与该地接触。

5.根据权利要求1所述的屏蔽壳体(1)，其中，设有用于所述电路板(2)的接触的、以预先给定的管脚间距彼此设置在所述折叠上的管脚。

6.根据权利要求1所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述位于所述天线辐射器(3)的馈电之间的区域构成为与所述屏蔽壳体(1)连接的分隔壁。

7.根据权利要求6所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述分隔壁与所述屏蔽壳体(1)电容耦合或电连接。

8.根据权利要求1所述的屏蔽壳体(1)，其中，该屏蔽壳体(1)在外沿上具有用于接触所述电路板(2)的接地面的、以彼此间预先给定的管脚间距设置的管脚。

9.根据权利要求5所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述预先给定的管脚间距为：5mm≤间距≤15mm。

10.根据权利要求8所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述预先给定的管脚间距为：5mm≤间距≤15mm。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的屏蔽壳体(1)，其中，所述屏蔽壳体(1)具有用于安置所述两个天线辐射器(3)的凹部，其中，所述屏蔽壳体(1)在每个所述天线辐射器(3)的内导体与所述电路板(2)连接的区域上具有拉深结构(5)，该拉深结构(5)具有至少一个设置于该拉深结构(5)上的、用于与所述电路板(2)的接地面接触的管脚。

12.一种天线系统，包括：

电路板(2)，

设置在所述电路板(2)上的、根据权利要求1-11中任一项所述的屏蔽壳体(1)，

天线辐射器(3)，包括其导线系统的延伸部分和至少一个在组装后与电路板(2)的地接触的管脚，其中天线辐射器(3)设置在电路板(2)上，其中所述电路板(2)具有凹部，所述凹部穿过所有要与所述电路板(2)接触的管脚和结构，

适配器板(6)，设置在所述电路板(2)的与屏蔽壳体(1)相对的一侧，以及

反射器(7)，其设置在所述适配器板(6)上，其中所述适配器板(6)被构造成使得在所述管脚穿过所述电路板(2)到达所述适配器板(6)一侧的位置处，在所述管脚的上方向外凸出，并且所述反射器(7)在此位置具有开口。

13.一种天线系统，包括：

电路板(2)，

设置在所述电路板(2)上的根据权利要求1至11中任一项所述的屏蔽壳体(1)，

天线辐射器(3)，包括其导线系统的延伸部分和至少一个在组装后与所述电路板(2)的地接触的管脚，其中所述天线辐射器(3)设置在电路板(2)上，其中所述电路板(2)具有凹部，所述凹部穿过所有要与所述电路板(2)接触的管脚和结构，

适配器板(6)，设置在电路板(2)的与屏蔽壳体(1)相对的一侧，以及

反射器(7)，设置在所述适配器板(6)上，其中所述适配器板(6)被构造成其最小厚度与穿过所述电路板(2)到达所述适配器板(6)一侧的最长管脚的长度相对应，并在管脚穿过所述电路板(2)到达所述适配器板(6)一侧的位置上具有开口。

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