CN110876253A - 一种射频开关及高速开关箱 - Google Patents

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李超
涂建军
何纯全
吴文力
赵炳秋
刘坚强
王凌
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Abstract

本发明涉及一种射频开关及高速开关箱，射频开关包括射频开关壳体，所述射频开关壳体的四周设有射频连接头和接线端子，所述射频开关壳体的顶部设有散热座，所述散热座设有多个垂直设置的散热片。本发明利用传导散热方式将固态射频开关产生的热量通过散热座传导至机箱外壳，再经由暗室内壁的镀锌钢板进一步散热，极大的增加了散热面积和效率；通过改善高速开关箱内部射频开关排列分布，对射频开关进行双层排列分布，增加通风空腔，与现有技术相比，增加了内部空气流动速度，从而改善了风冷散热效率。

Description

一种射频开关及高速开关箱
技术领域
本发明涉及RFID测试技术领域，尤其是涉及一种射频开关及高速开关箱。
背景技术
现有的RFID-OTA测试系统由测试环境、测试硬件、测试软件三部分组成，如图1所示，主要如下：
1)测试环境包含紧凑型暗室、天线、转台、测试天线等设备，其中紧凑型暗室用于屏蔽外界干扰和降低内部反射，以及固定测试天线，保证测试角度精度；
2)测试硬件包含RFID基准测试仪、网络分析仪、射频开关箱、功率放大器、高速开关箱等硬件组成，其中RFID基准测试仪、网络分析仪为主要检测设备；射频开关箱、功率放大器、高速开关箱等测试设备主要用于测试路径切换(校准/测试)、天线切换等；
3)测试软件主要用于控制专用测试仪表完成不同标准制式的信号测试，以及控制射频开关箱、高速开关箱等设备完成测试路径的切换以及控制转台进行旋转，从而完成不同标准制式的信号测试。
RFID-OTA多探头测试方法由于需要由一个发射源连接多个测量天线，所以系统会使用高速开关箱进行射频路径切换，使得信号经由指定的天线进行发射。为了保证测试的速度和连接的稳定性，高速开关箱内部一般会采用固态开关进行设计。相比机械开关，固态开关拥有切换响应速度快，寿命长等优点，在测试过程中不会发生断链情况，但同时固态开关因其本身的半导体特性，会产生较大的发热，在散热条件不理想的情况下可能会对开关造成损害。
RFID-OTA系统中，高速开关箱一般会放置在微波暗室内部，为防止电磁波反射会覆盖在吸波泡棉底部，在紧凑型暗室环境中会放置在暗室底部的专用机箱外壳内，这样的条件不利于散热，长期使用的情况下会影响射频开关的性能指标，造成驻波、插损等数据的变动，从而给整个系统的测试精度带来一定的影响。
目前高速开关箱一般依靠机箱外壳外侧散热孔和机箱外壳进行散热，不具备主动散热能力，而且内部存在大量发热元器件，以RFID-OTA系统为例，射频箱内部会有16个射频开关，60多条射频线缆，这些器件会极大的阻碍空气流动，导致内部热量无法及时通过对流的方式传递到外部。而在射频箱外部，由于空间狭窄，导致热空气不易被迅速排出，射频箱内部在空气相对滞留的环境下会迅速升温。如果长时间测试，会对开关性能和寿命造成一定的影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种射频开关及高速开关箱。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种射频开关，包括射频开关壳体，所述射频开关壳体的四周设有射频连接头和接线端子，所述射频开关壳体的顶部设有散热座，所述散热座设有多个垂直设置的散热片。
优选的，所述散热座与射频开关壳体的顶部之间设有导热层。
优选的，所述导热层采用硅脂材料。
优选的，所述散热片为水平方向弯折的片状结构。
优选的，所述散热座包括与所述射频开关壳体的顶部形状相同的散热板，多个散热片在所述散热板的边沿排列设置。
一种采用上述射频开关的高速开关箱，包括机箱外壳，所述机箱外壳内设有控制板、供电电源、多个所述射频开关，所述射频开关固定在机箱外壳中的底板上，所述机箱外壳的其中一面设有多个射频连接端子。
优选的，所述机箱外壳中设有间隔一定距离设置的两层底板，每层底板上分别设有射频开关。
优选的，所述射频开关的底部与所述底板之间设有导热层。
优选的，所述底板与机箱外壳采用全贴合连接，所述底板与机箱外壳之间设有导热层。
优选的，所述机箱外壳上设有散热孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、射频开关顶部设置独立的散热座，且射频开关与散热座之间涂抹硅脂导热层，在射频开关安装时增加传导式散热座提高射频开关的散热效率同时，提高了高速开关箱的稳定性和使用寿命。
2、利用传导散热方式将固态射频开关产生的热量通过散热座传导至机箱外壳，再经由暗室内壁的镀锌钢板进一步散热，极大的增加了散热面积和效率。
3、通过改善高速开关箱内部射频开关排列分布，对射频开关进行双层排列分布，增加通风空腔，增加内部空气流动速度，从而改善了风冷散热效率。
附图说明
图1为现有的多探头RFID-OTA测试系统；
图2为本发明射频开关的结构示意图；
图3为本发明高速开关箱的结构示意图。
图中标注：1、射频开关壳体，2、射频连接头，3、接线端子，4、散热板，5、散热片，6、导热层，7、机箱外壳，8、控制板，9、供电电源，10、底板，11、射频开关，12、射频连接端子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图2所示，本申请提出一种射频开关，包括射频开关壳体1，射频开关壳体1的四周设有射频连接头2和接线端子3，接线端子3包括供电及控制端子。射频开关壳体1的顶部设有散热座，散热座包括与射频开关壳体1的顶部形状相同的散热板4，散热板4上设有多个垂直设置的散热片5。散热片5的排列方式不定，本实施例中，散热座采用插片式设计，共16个铝合金散热片5焊接在铜制散热板4上，散热片5采用铝合金1070进行加工，该种铝合金导热系数为236W/mk，根据设计尺寸，相比射频开关11自然散热，总散热面积可提高1200％。散热片5的形状可为水平方向弯折的片状结构。射频开关11为一转四射频开关11，射频开关壳体1采用铝合金材料，射频连接头2具体为SMA射频连接头2。
散热座与射频开关壳体1的顶部的连接处涂抹导热层6，本实施例中，导热层6采用硅脂材料，提高了散热效率。
由于高速开关箱一般会放置于暗室内部地面上，而暗室地面一般是镀锌钢板，拥有良好的传导散热性能，所以本申请采用上述射频开关11，通过高速开关箱的机箱外壳7将内部热量传导至暗室地面进行散热。机箱外壳7内设有控制板8、供电电源9、多个射频开关11，元器件之间通过射频电缆连接，机箱外壳7的其中一面设有多个SMA射频连接端子11。射频开关11固定在机箱外壳7中设置的底板10上。机箱外壳7上设有散热孔，机箱外壳7通过散热孔和底板10进行散热。
导热系数的单位为W/mK(或W/m℃)，表示截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(K＝℃+273.15)时的热传导功率。导热系数的数值越大，表明该材料的热传递速度越快，导热性能越好。下表是一些常见材料的导热系数。
表1常见材料的导热系数
材料名称 导热系数(W/mK) 材料名称 导热系数(W/mK)
铜 381 红砖 0.23～0.58
铝 218 矿渣棉 0.04～0.046
钢 36～54 珠光砂 0.035
不锈钢 17 水 0.58
木材 0.14～0.17 空气 0.023
由上表可知，如果射频开关11与散热座或者底板10之间存在缝隙，热量将会通过空气进行传递，而空气的热传导系数仅为0.023，这样会极大阻碍散热。所以本申请在高速开关箱的所有导热连接处都涂抹一层导热硅脂，高性能导热硅脂的热传导系数可以达到14W/mK以上，是空气的600倍，可以将热量迅速通过散热座传递到散热片5和机箱外壳7。
如前所述，由于高速开关箱内部存在大量元器件和射频线缆，在空间上会对空气流通造成一定的阻碍，而按照常规设计，一般只在机箱外壳7的面板上留出散热孔增加散热性能。本方案对高速开关箱的内部射频开关11位置进行重新设计，将射频开关11分置于间隔一定距离设置的两层底板10上，底板10之间留有空隙可以确保空气流通，两层底板10也增大了散热面积，可以保证热量更快的传导至机箱外壳7。并且，本装置在射频开关11的底部与底板10连接处涂抹硅脂的导热层6，增加导热性能；底板10与机箱外壳7采用全贴合连接，底板10与机箱外壳7之间也设有硅脂的导热层6。
本方案已完成实物生产，在实验室内配合紧凑型暗室系统运行工作状态良好，通过软件对高速开关箱连续工作5小时内箱体内部温度进行仿真，仿真结果如表2所示。由表2结果可知，高速开关箱在连续工作1小时后箱体内温度基本处于平稳，在高速开关箱长时间连续运行的情况下，机箱外壳7内部温度维持在较低的水平，不会影响射频开关11的寿命和工作性能。
表2高速开关箱连续工作时箱体内部温度仿真结果
Figure BDA0002334655320000051

Claims (10)

1.一种射频开关，其特征在于，包括射频开关壳体，所述射频开关壳体的四周设有射频连接头和接线端子，所述射频开关壳体的顶部设有散热座，所述散热座设有多个垂直设置的散热片。
2.根据权利要求1所述的一种射频开关，其特征在于，所述散热座与射频开关壳体的顶部之间设有导热层。
3.根据权利要求2所述的一种射频开关，其特征在于，所述导热层采用硅脂材料。
4.根据权利要求1所述的一种射频开关，其特征在于，所述散热片为水平方向弯折的片状结构。
5.根据权利要求1所述的一种射频开关，其特征在于，所述散热座包括与所述射频开关壳体的顶部形状相同的散热板，多个散热片在所述散热板的边沿排列设置。
6.一种采用权利要求1～5任一所述的射频开关的高速开关箱，其特征在于，包括机箱外壳，所述机箱外壳内设有控制板、供电电源、多个所述射频开关，所述射频开关固定在机箱外壳中的底板上，所述机箱外壳的其中一面设有多个射频连接端子。
7.根据权利要求6所述的一种高速开关箱，其特征在于，所述机箱外壳中设有间隔一定距离设置的两层底板，每层底板上分别设有射频开关。
8.根据权利要求7所述的一种高速开关箱，其特征在于，所述射频开关的底部与所述底板之间设有导热层。
9.根据权利要求6所述的一种高速开关箱，其特征在于，所述底板与机箱外壳采用全贴合连接，所述底板与机箱外壳之间设有导热层。
10.根据权利要求6所述的一种高速开关箱，其特征在于，所述机箱外壳上设有散热孔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115913203A (zh) * 2023-02-21 2023-04-04 成都天大仪器股份有限公司 一种新型固态开关

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