CN111371514B - 用于基站射频通道老化测试的负载装置及系统 - Google Patents

用于基站射频通道老化测试的负载装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种用于基站射频通道老化测试的负载装置及系统。所述负载装置包括：两个负载模块和接口板，两个所述负载模块组装为一体构成负载模组，其中每个负载模块包括负载板，所述负载板上设有数量相等的多个SMA接插件和多个射频负载片，所述SMA接插件和所述射频负载片一一对应电连接；所述接口板上固定有与所述负载模组的SMA接插件数量相等的SMA‑SMP转接头，所述SMA‑SMP转接头的SMA端通过射频线缆与所述负载模组的SMA接插件一一对应连接，所述SMA‑SMP转接头的SMP端与基站射频通道输出端一一对应连接。本发明能够简化负载结构，接入和拆卸非常方便。

Description

用于基站射频通道老化测试的负载装置及系统
技术领域
本发明实施例涉及基站老化测试技术领域，尤其涉及一种用于基站射频通道老化测试的负载装置及系统。
背景技术
随着4G时代的谢幕，5G作为移动通信需求而发展的新一代移动通信系统，在通信基站的架构和技术等各方面都有了不少的拓展和演进。5G基站在4G基础上对容量有了较大的提升，在天线数量上将成倍的增加，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋形，减少用户干扰。因此在实际生产制作5G基站设备过程中，与以往的任何基站生产方式有了本质的区别。基于大规模通道的5G基站射频单元，如何采用有效便捷的老化测试方法成为其中的一个难题。
传统的老化测试方法是对应基站射频单元的每个射频通道接入一个负载，负载采用单个同轴负载，能承受较大的老化功率。传统的同轴负载在单通道大功率或者少量通道的基站射频单元中应用广泛。对于5G基站，假定5G基站射频单元包括4个物理组(ARU1-ARU4)，每个物理组配置M个收发通道，那么5G基站射频单元总共通道数为(4*M)个，按照目前普遍的基站形式，每个物理组为16个通道，则5G基站射频单元共有64个通道。如果按照传统的老化负载接入方式连接5G基站射频单元和老化负载，如图1所示，每个射频通道接上同轴负载，总共需要接上64个同轴负载。按照虚拟分类，负载分成4组，分别为A、B、C、D组，形成一个较大的同轴负载矩阵。
但是使用传统的同轴负载，在射频通道较多的情况下，老化系统会非常沉重，而且对于周转移动、接入和拆卸也会非常繁琐。
发明内容
针对现有技术问题，本发明实施例提供一种用于基站射频通道老化测试的负载装置及系统。
第一方面，本发明实施例提供一种用于基站射频通道老化测试的负载装置，所述装置包括：两个负载模块和接口板，两个负载模块组装为一体构成负载模组，其中每个负载模块包括负载板，所述负载板上设有数量相等的多个SMA接插件和多个射频负载片，所述SMA接插件和所述射频负载片一一对应电连接；
所述接口板上固定有与所述负载模组的SMA接插件数量相等的SMA-SMP转接头，所述SMA-SMP转接头的SMA端通过射频线缆与所述负载模组的SMA接插件一一对应连接，所述SMA-SMP转接头的SMP端与基站射频通道输出端一一对应连接。
可选地，所述射频负载片为50欧姆阻抗的贴片负载，额定功率大于射频通道输出功率的两倍。
可选地，所述负载板的电路板四周以及不同射频负载片之间做裸铜处理，以避免射频通道之间的干扰。
可选地，每个负载模块还包括金属屏蔽腔体，所述金属屏蔽腔体罩在所述负载板上，将所述负载板上的SMA接插件一一隔离，以隔离每个射频通道。
可选地，每个负载模块还包括散热片，所述散热片紧贴在所述负载板的背面，用于对所述负载板进行导热。
可选地，所述散热片和所述负载板之间涂有导热硅脂。
可选地，所述负载板和所述接口板的基材为FR4。
可选地，所述接口板上设有辅助定位销，用于对准基站射频单元的定位插销。
可选地，所述负载装置还包括把手，安装在所述负载模组外侧。
第二方面，本发明实施例提供一种用于基站射频通道老化测试的系统，所述系统包括：监控单元、供电单元、基站射频单元以及第一方面所述的用于基站射频通道老化测试的负载装置，所述负载装置包括的射频负载片与所述基站射频单元的输出通道一一对应连接。
本发明实施例将多路射频通道的老化负载都集成到一块负载板上，大大简化了传统的单路单负载方式，接入和拆卸非常方便。另外负载板做裸铜处理，利用金属结构进行屏蔽和散热。并且每个负载板设置一个金属屏蔽腔体，能够减小不同射频通道之间的干扰，提高隔离度。通过增加散热片，进一步改善散热，减少负载板因为热积聚而损坏的风险。同时借助辅助定位销，能够精准地单动作完成多通道负载接入和拆卸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的使用同轴负载的老化负载连接方式示意图；
图2为本发明一实施例提供的用于基站射频通道老化测试的负载装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的用于基站射频通道老化测试的负载装置的负载板俯视图；
图4为本发明一实施例提供的用于基站射频通道老化测试的负载装置的负载板侧视图；
图5为本发明一实施例提供的用于基站射频通道老化测试的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2示出了本发明实施例提供的用于基站射频通道老化测试的负载装置的结构示意图。
如图2所示，本发明实施例提供的负载装置包括：两个负载模块11、12以及接口板20，两个负载模块11和12结构相同，组装为一体构成一个负载模组10。其中每个负载模块包括负载板，以负载模块11为例，负载模块11包括负载板110。所述负载板上设有数量相等的多个SMA接插件和多个射频负载片，所述SMA接插件和所述射频负载片一一对应电连接；
所述接口板上固定有与所述负载模组的SMA(Sub-Miniature-A，超小型A型)接插件数量相等的SMA-SMP转接头，所述SMA-SMP转接头的SMA端通过射频线缆与所述负载模组的SMA接插件一一对应连接，所述SMA-SMP转接头的SMP(Sub-Miniature-P，超小型P型)端与基站射频通道输出端一一对应连接。
具体地，所述负载板和所述接口板的基材为FR4，FR4是玻璃纤维环氧树脂覆铜板耐燃材料等级的代号，本发明实施例采用FR4玻璃纤维板作为负载板和接口板的基材。
图3示出了本发明实施例提供的负载装置的负载板俯视图；
结合图3，负载板110基材采用FR4，板上设有16个SMA接插件1101和16个射频负载片1102，每个SMA接插件1101对应一个射频负载片1102，分别一一对应电连接；接口板20基材采用FR4，板上固定有32个SMA-SMP转接头201，每个SMA-SMP转接头201的SMA端通过射频线缆与负载模组10的SMA接插件一一对应连接，每个SMA-SMP转接头201的SMP端与基站射频通道输出端一一对应连接，将每个射频通道的信号分别输出至对应的射频负载片。为了方便拆装负载装置，负载装置还设有把手30，安装在负载模组20外侧。
本发明实施例提供的负载装置，将多路射频通道的老化负载都集成到一块负载板上，每个射频负载片用于一路射频通道老化，能够简化传统的单路单负载方式。且在实际使用和拆装上过程中实现一体化作业，同时接入和拆卸该负载装置，无需单通道接入和拆卸负载，极大的节省时间，提高准备老化的效率。从成本上考虑，该发明相对于同轴负载大幅的降低。
在上述实施例的基础上，所述射频负载片为50欧姆阻抗的贴片负载，额定功率大于射频通道输出功率的两倍。
具体地，射频负载片1102采用贴片负载，采用一定额定功率为PL(W)的50欧姆阻抗的负载片，贴装方式采用SMT表贴方式，射频负载片1102的功率满足射频通道老化要求，一般大于射频通道输出功率的两倍。如果基站射频单元ARU每个射频通道的输出功率为P(W)，选择负载片时必须满足条件：PL>2*P，在实际老化时，ARU输出功率稳定度变差，会在一定的范围内波动，波动范围为±λ(dBm),那么负载片额定功率PL需大于功率波动范围的上限，即：PL>2*(P+10(λ/10)*10-3)。在5G基站产品密集的矩阵通道领域中，射频通道多但单个通道的发射功率相对较小，可以用贴片负载接收功率来替代4G时的同轴负载。只要满足一定的屏蔽和散热，即可长时间完成功率的接收，可靠性高。
在上述实施例的基础上，所述负载板的电路板四周以及不同射频负载片之间做裸铜处理，以避免射频通道之间的干扰。
具体地，负载板110在设计时，由于负载板将多个射频通道的负载集成于一块PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)中，一个射频负载片即对应一个射频通道，通道间距离较短，在微带线两侧布接地孔，避免通道间的串扰。同时，在印制电路板PCB四周和通道间做一定宽度的裸铜处理，保证与金属屏蔽体接触良好，以避免射频通道之间的干扰。
在上述实施例的基础上，每个负载模块还包括金属屏蔽腔体，所述金属屏蔽腔体罩在所述负载板上，将所述负载板上的SMA接插件一一隔离，以隔离每个射频通道。
图4示出了本发明一实施例提供的负载装置的负载板俯视图。
如图4所示，还可以为每个负载板110设置一个金属屏蔽腔体111，金属屏蔽腔体111罩在负载板110上，采用金属屏蔽腔体111隔离每个通道的方式，有效的避免了通道间的干扰。
在上述实施例的基础上，每个负载模块还包括散热片，所述散热片紧贴在所述负载板的背面，用于对所述负载板进行导热；
所述散热片和所述负载板之间涂有导热硅脂。
具体地，由于老化过程中，基站射频单元ARU的发射功率全部由负载装置吸收，吸收功率后的射频负载片会产生的一定的热量，多路负载片将产生更大的热量，那么需要本发明的装置解决散热问题。本发明在散热问题上提供两个方面的方式，一方面负载板印制电路板PCB上负载片交错分布，防止局部热量集中而损坏负载片；另一方面采用导热系数较高且密度较小的铝块作为散热片112，紧贴印制电路板PCB背面，为了能更好的导热，负载板印制电路板PCB背面与散热片112之间涂抹导热硅脂，散热片112另一面采用齿状散热，有效的导走负载片产生的热量。
在上述实施例的基础上，所述接口板上设有辅助定位销，用于对准基站射频单元的定位插销。
具体地，本发明还采用了辅助定位方法，在基站射频单元ARU边框放置有带定位插销的辅助治具，在接口板20上设计辅助定位销202，负载装置接入时，只用对准辅助治具的边槽位，即可轻松对准ARU射频输出端口。辅助定位销202提高了接入时的精准度和效率，且减少了ARU射频输出端口的损坏风险。
另外说明的是，本发明的负载装置在负载集成的数量上有一定的要求，根据ARU通道数量为M，负载集成的数量为N，在N＞2时，M/N应为整数。满足这样的关系后，负载集成一体化装置能灵活分配，来达到ARU全部通道老化覆盖的要求。本发明的负载装置可以根据基站通道数而定，不是固定不变的装置，基于该发明的思想，可根据实际需要设计一体化集成负载的数量。
图5示出了本发明一实施例提供的用于基站射频通道老化测试的系统的结构示意图。
如图5所示，本发明实施例提供的系统包括：监控单元1，供电单元2，基站射频单元3和2组负载装置4。监控单元1，用于监控ARU每个通道的功率和温度，起到生产老化的作用；供电单元2，用于为基站射频单元3供电。其中每组负载装置4包含2个负载模块，每个负载模块对应M个射频通道，则每组负载装置能对应2*M个射频通道，2组负载装置共能对应4*M个射频通道，对应于基站射频单元中的收发通道5。其中收发通道5分为虚拟的两个部分，每个部分为2*M个通道。负载装置4的每个射频负载片分别连接至基站射频单元3的一路输出通道。
最后介绍一下本发明的负载装置的设计过程。
步骤1、设计负载集成的负载板110，按照50欧姆的特征阻抗设计射频线宽及对地距离，在微带线两侧布接地孔，避免通道间的串扰。选择满足功率要求的贴片射频负载片，增加屏蔽腔和散热接触的裸铜处理，TOP面四周留一定宽度的裸铜，BOTTOM面除了接插件，全部做裸铜处理。
步骤2、在负载板110TOP面焊接SMA接插件1101和射频负载片1102，保证锡量饱满。
步骤3、将射频线缆(一定长度的SMA-SMA类型)连接在负载板110的SMA接插件1101上，另一端连接于接口板20的SAM-SMP接头201的SMA端。将组装好的负载板安装在涂好导热硅脂的散热片112上，BOTTOM面紧贴散热片背面；
再将屏蔽腔111穿过射频线缆，安装在印制电路板PCB TOP面(印制电路板上面)，用若干枚螺柱固定散热片、负载板和屏蔽腔，完成一个负载模块的组装。
步骤4、两个负载模块组装在一起为一个负载模组，将另一个负载模块按照步骤1-3的方法安装。再将SMA-SMP转接头201固定在接口板20上，SMA端连接射频线缆。再将接口板固定于若干枚螺柱上，保证了长期使用的牢固度。
步骤5、最后将把手30安装于散热片齿面，提高了使用时的便捷性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于基站射频通道老化测试的负载装置，其特征在于，所述装置包括：两个负载模块和接口板，两个负载模块组装为一体构成负载模组，其中每个负载模块包括负载板，所述负载板上设有数量相等的多个SMA接插件和多个射频负载片，所述SMA接插件和所述射频负载片一一对应电连接；
所述接口板上固定有与所述负载模组的SMA接插件数量相等的SMA-SMP转接头，所述SMA-SMP转接头的SMA端通过射频线缆与所述负载模组的SMA接插件一一对应连接，所述SMA-SMP转接头的SMP端与基站射频通道输出端一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，所述射频负载片为50欧姆阻抗的贴片负载，额定功率大于射频通道输出功率的两倍。
3.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，所述负载板的电路板四周以及不同射频负载片之间做裸铜处理，以避免射频通道之间的干扰。
4.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，每个负载模块还包括金属屏蔽腔体，所述金属屏蔽腔体罩在所述负载板上，将所述负载板上的SMA接插件一一隔离，以隔离每个射频通道。
5.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，每个负载模块还包括散热片，所述散热片紧贴在所述负载板的背面，用于对所述负载板进行导热。
6.根据权利要求5所述的负载装置，其特征在于，所述散热片和所述负载板之间涂有导热硅脂。
7.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，所述负载板和所述接口板的基材为FR4。
8.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，所述接口板上设有辅助定位销，用于对准基站射频单元的定位插销。
9.根据权利要求1所述的负载装置，其特征在于，所述负载装置还包括把手，安装在所述负载模组外侧。
10.一种用于基站射频通道老化测试的系统，其特征在于，所述系统包括：监控单元、供电单元、基站射频单元以及如权利要求1-9任一项所述的负载装置，所述负载装置包括的射频负载片与所述基站射频单元的输出通道一一对应连接。
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