CN112670693B - 高频微波多端口无谐振腔体封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高频微波多端口无谐振腔体封装结构，属于微波技术领域，包括下盒体、内盖板以及上盖板，下盒体具有下腔体，下腔体的底部设有多个高频传输端口和多个用于安装低频功率器件的低频安装区；多个高频传输端口交汇的区域为高频区；内盖板设有与各低频安装区对应的低频腔体、与各高频传输端口对应的高频传输腔体以及与高频区对应的高频腔体；高频传输腔体对应高频传输端口的收窄部设有收窄的第一窄门，低频腔体与高频腔体之间的第二隔离壁上设有第二窄门，高频传输腔体与低频腔体的第三隔离墙上设有第三窄门。本发明提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，能够解决腔体谐振效应造成微波信号传输差的问题。

Description

高频微波多端口无谐振腔体封装结构

技术领域

本发明属于微波技术领域，更具体地说，是涉及一种高频微波多端口无谐振腔体封装结构。

背景技术

目前的微波腔体，射频信号单入单出，当腔体宽度大于传输微波信号的半波长时就会产生腔体谐振。腔体谐振会严重恶化微波信号传输，导致腔体内产生输出到输入的强耦合，极大地影响微波信号传输特性。对于有增益的射频链路，容易产生自激或杂散，严重影响微波信号的性能。

常规的消除腔体谐振的方法有两种：

第一种方法是直接将微波器件腔体做窄，这种方法在微波波长较长的低频段具有较好的效果，但是在高频段，以50GHz为例，波长为6mm，为了不产生腔体谐振，需要把腔体做到半波长以下，即3mm以下，在如此窄的腔体中，微组装工艺操作非常受限，甚至会导致某些微组装工序由于腔体太窄与仪器设备相互干涉而无法进行。

第二种方法是在腔体中贴吸波材料，但是该方法没办法从根本上抑制腔体谐振带来的空间微波信号反射，只能解决部分腔体谐振所产生的问题。且吸波材料存在吸水性、多余物不易清理等缺点，不适合在宇航级产品气密封装结构中使用，使微波器件的适用性受到很大限制。

目前宇航级U波段50GHz左右的金属腔体封装器件已被大量需求，为了保证器件可靠性，在内部不加吸波材料的情况下需要把腔体谐振点调谐到60GHz甚至更高的频点，才能保证器件在50GHz左右频段正常工作，此时腔体宽度只有2.5mm宽左右，微组装工艺根本无法进行。同时考虑到功分器、开关等三端口器件的腔体特点，常规的腔体根本无法满足使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高频微波多端口无谐振腔体封装结构，旨在解决腔体谐振效应造成微波信号传输差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种高频微波多端口无谐振腔体封装结构，包括：下盒体、内盖板以及上盖板，下盒体具有下腔体，所述下腔体的底部设有多个高频传输端口和多个用于安装低频功率器件的低频安装区；多个所述高频传输端口交汇的区域为高频区，所述高频传输端口在所述高频区的一端设有宽度收窄的收窄部；所述低频安装区分别设有电源端口；内盖板设有与各所述低频安装区对应的低频腔体、与各所述高频传输端口对应的高频传输腔体以及与所述高频区对应的高频腔体；所述高频传输腔体对应所述高频传输端口的所述收窄部设有收窄的第一窄门，所述低频腔体与所述高频腔体之间的第二隔离壁上设有第二窄门，所述高频传输腔体与所述低频腔体的第三隔离墙上设有第三窄门；所述内盖板与所述下盒体盖合后，所述低频腔体、所述高频腔体和高频传输腔体均构成屏蔽腔；上盖板与所述下盒体连接，将所述内盖板封装在所述下盒体内。

作为本申请另一实施例，所述第一窄门的宽度大于所述第二窄门的宽度，所述第一窄门的宽度大于所述第三窄门的宽度。

作为本申请另一实施例，所述低频腔体与所述高频腔体之间的第二隔离壁上设有两个所述第二窄门。

作为本申请另一实施例，所述第二窄门和所述第三窄门均为矩形开口。

作为本申请另一实施例，所述高频传输腔体与所述高频腔体之间设有第一隔离墙，所述第一窄门设置在所述第一隔离墙上。

作为本申请另一实施例，所述第一窄门与所述高频传输腔体的侧壁之间通过斜面过渡。

作为本申请另一实施例，多个所述高频传输端口构成T字形结构，定义其中的两个为高频输入端口，一个为高频输出端口。

作为本申请另一实施例，所述下腔体的底部设有支撑所述上盖板的支撑台，所述支撑台的侧面围成适配所述内盖板的安装腔，所述内盖板嵌入所述安装腔内，所述内盖板的上表面与所述支撑台平齐。

作为本申请另一实施例，所述支撑台与所述下盒体的上端面之间设有用于适配所述上盖板的嵌入高度，所述上盖板嵌入所述下盒体后，所述上盖板的表面与所述下盒体的上端面平齐。

作为本申请另一实施例，所述安装腔内设有用于固定所述内盖板的固定台，所述内盖板四周设有与所述固定台相贴连接的固定部，所述固定台上设有螺纹盲孔，所述固定部上设有与所述螺纹盲孔同心的连通孔，贯穿所述连通孔的螺栓与所述螺纹盲孔螺纹连接，以使所述内盖板与所述下盒体固定连接。

本发明提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明高频微波多端口无谐振腔体封装结构，内盖板与下盒体盖合后，构成的屏蔽腔，并通过内盖板与下盒体的连接接地，实现对电磁信号的屏蔽；通过在高频传输端口与高频腔体之间设置收窄的第一窄门，将电磁波束缚在收窄的高频腔体中，避免多端口结构的腔体相互反射干扰产生腔体谐振的问题，使多端口腔体满足使用要求；通过在高频腔体、高频传输腔体与低频腔体之间设置第二窄门和第三窄门，实现低频电源腔体与高频射频腔体的隔离，避免信号之间发生干扰，避免信号传输失真。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的爆炸分解结构示意图；

图2为本发明实施例提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的外观立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的内部立体结构示意图；

图4为图1所示的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的下盒体的立体结构示意图；

图5为图4所示的下盒体的平面结构示意图；

图6为图1所示的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的内盖板的立体结构示意图；

图7为图6所示的内盖板的平面结构图；

图8为有谐振腔体中微带线传输驻波仿真图；

图9为三端口无谐振腔体中微带线传输驻波仿真图。

图中：1、上盖板；2、内盖板；21、连通孔；22、第一窄门；23、第三窄门；24、低频腔体；25、高频腔体；26、高频传输腔体；27、第二窄门；3、下盒体；31、电源端口；32、低频安装区；33、高频区；34、收窄部；35、高频传输端口；36、螺纹盲孔；37、固定台；38、支撑台。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构进行说明。所述高频微波多端口无谐振腔体封装结构，包括下盒体3、内盖板2以及上盖板1，下盒体3具有下腔体，下腔体的底部设有多个高频传输端口35和多个用于安装低频功率器件的低频安装区32；多个高频传输端口35交汇的区域为高频区33，高频传输端口35在高频区33的一端设有宽度收窄的收窄部34；低频安装区32分别设有电源端口31；内盖板2设有与各低频安装区32对应的低频腔体24、与各高频传输端口35对应的高频传输腔体26以及与高频区33对应的高频腔体25；高频传输腔体26对应高频传输端口35的收窄部34设有收窄的第一窄门22，低频腔体24与高频腔体25之间的第二隔离壁上设有第二窄门27，高频传输腔体26与低频腔体24的第三隔离墙上设有第三窄门23；内盖板2与下盒体3盖合后，低频腔体24、高频腔体25和高频传输腔体26均构成屏蔽腔；上盖板1与下盒体3实现接地连接，将内盖板2封装在下盒体3内。

本发明提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，与现有技术相比，内盖板2与下盒体3盖合后，构成的屏蔽腔，并通过内盖板2与下盒体3的连接接地，实现对电磁信号的屏蔽；通过在高频传输端口35与高频腔体25之间设置收窄的第一窄门22，打破谐振传输的模式，将电磁波束缚在收窄的高频腔体25中，避免多端口结构的腔体相互反射干扰产生腔体谐振的问题，使多端口腔体满足使用要求；通过在高频腔体25、高频传输腔体26与低频腔体24之间设置第二窄门27和第三窄门23，实现低频电源腔体与高频射频腔体的隔离，避免信号之间发生干扰，避免信号传输失真。

经过软件仿真可知，本发明中设计的腔体无腔体谐振效应出现，U波段信号传输良好。图9是三端口无谐振腔体中微带线传输驻波仿真图，与图8对比可以看出，有腔体谐振效应的器件微波性能非常差，工程上根本无法使用。

例如，如图5所示，在射频信号传输方向，腔体宽度为L1，当L1≤3mm(50GHz信号的半波长)时，50GHz信号在此腔体内传输不会产生腔体谐振。但是，当射频信号传输到A3芯片处，由于T字形腔体的原因，此处腔体宽度会展宽变为L2，由于T字形分枝节腔体的存在，L2远远大于L1，此时不满足不产生腔体谐振的条件，需要增加窄门结构，对射频信号进行束缚，将其约束在A3附近的小腔体内，使其满足不产生腔体谐振的条件。

本实施例中，A3即为高频腔体25。高频传输端口35的腔体宽度为L1。低频功率器件为电容、电阻等，高频腔体25内安装芯片。

作为本发明提供的高频微波多端口无谐振腔体封装结构的一种具体实施方式，请参阅图4至图7，第一窄门22的宽度大于第二窄门27的宽度，第一窄门22的宽度大于第三窄门23的宽度。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4至图7，低频腔体24与高频腔体25之间的第二隔离壁上设有两个第二窄门27。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，参阅图6及图7，第一窄门22、第二窄门27和第三窄门23均为矩形孔。

综合上述各实施例的设计，原理基于矩形孔的电磁屏蔽原理：当矩形孔的长边L≤λ/10时，该矩形孔对微波信号会有很强的屏蔽作用，几乎不会有电磁波泄露。但是在本文中，为了实现射频信号传输，必须有微波PCB板穿过该矩形孔，以实现射频信号传输，当矩形的长边L过小时，PCB板尺寸过小，此时，微波PCB板加工难度大大增加，再结合实际中该设计并不是为了完全的电磁屏蔽，只要能够满足泄露到大腔体中的射频信号不产生高频谐振即可，通过仿真设计合适的L即可，使其既能满足腔体中不产生高频谐振，又能适用于当前工艺加工能力。

电源端口31矩形孔的工作原理基本相同，由于电源传输带线不需要阻抗匹配，所需的孔更小，所以可以设计L更小的矩形孔，以满足设计与实用需要。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6至图7，高频传输腔体26与高频腔体25之间设有第一隔离墙，第一窄门22设置在第一隔离墙上。实现高频传输在宽度的收窄和高度的减小，避免腔体谐振的发生，提高器件的微波性能。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6至图7，第一窄门22与高频传输腔体26的侧壁之间通过斜面过渡。通过过渡斜面，使得信号平稳传输。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4至图7，多个高频传输端口35构成T字形结构，定义其中的两个为高频输入端口，一个为高频输出端口。本实施例具体为三端口微波结构。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图3至图7，下腔体的底部设有支撑上盖板1的支撑台38，支撑台38的侧面围成适配内盖板2的安装腔，内盖板2嵌入安装腔内，内盖板2的上表面与支撑台38平齐。内盖板2嵌入安装腔内，提高内部各腔体的密封屏蔽效果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4至图7，支撑台38与下盒体3的上端面之间设有用于适配上盖板1的嵌入高度，上盖板1嵌入下盒体3后，上盖板1的表面与下盒体3的上端面平齐。通过设置支撑台38，利用上盖板1遮盖内盖板2与支撑台38之间的缝隙，对内部腔体内的器件进一步的密封屏蔽。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4至图7，安装腔内设有用于固定内盖板2的固定台37，内盖板2四周设有与固定台37相贴连接的固定部，固定台37上设有螺纹盲孔36，固定部上设有与螺纹盲孔36同心的连通孔21，贯穿连通孔21的螺栓与螺纹盲孔36螺纹连接，以使内盖板2与下盒体3固定连接。通过上盖板1，对螺栓连接的部位也实现了遮挡和封闭，同时，在下盒体3设置的为盲孔，也避免了螺栓穿透存在的缝隙造成的隔离屏蔽效果差的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，包括：

下盒体，具有下腔体，所述下腔体的底部设有多个高频传输端口和多个用于安装低频功率器件的低频安装区；多个所述高频传输端口交汇的区域为高频区，所述高频传输端口在所述高频区的一端设有宽度收窄的收窄部；所述低频安装区分别设有电源端口；

内盖板，设有与各所述低频安装区对应的低频腔体、与各所述高频传输端口对应的高频传输腔体以及与所述高频区对应的高频腔体；所述高频传输腔体对应所述高频传输端口的所述收窄部设有收窄的第一窄门，所述低频腔体与所述高频腔体之间的第二隔离壁上设有第二窄门，所述高频传输腔体与所述低频腔体的第三隔离墙上设有第三窄门；所述内盖板与所述下盒体盖合后，所述低频腔体、所述高频腔体和高频传输腔体均构成屏蔽腔；以及

上盖板，与所述下盒体连接，将所述内盖板封装在所述下盒体内。

2.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述第一窄门的宽度大于所述第二窄门的宽度，所述第一窄门的宽度大于所述第三窄门的宽度。

3.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述低频腔体与所述高频腔体之间的第二隔离壁上设有两个所述第二窄门。

4.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述第二窄门和所述第三窄门均为矩形开口。

5.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述高频传输腔体与所述高频腔体之间设有第一隔离墙，所述第一窄门设置在所述第一隔离墙上。

6.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述第一窄门与所述高频传输腔体的侧壁之间通过斜面过渡。

7.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，多个所述高频传输端口构成T字形结构，定义其中的两个为高频输入端口，一个为高频输出端口。

8.如权利要求1所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述下腔体的底部设有支撑所述上盖板的支撑台，所述支撑台的侧面围成适配所述内盖板的安装腔，所述内盖板嵌入所述安装腔内，所述内盖板的上表面与所述支撑台平齐。

9.如权利要求8所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述支撑台与所述下盒体的上端面之间设有用于适配所述上盖板的嵌入高度，所述上盖板嵌入所述下盒体后，所述上盖板的表面与所述下盒体的上端面平齐。

10.如权利要求8所述的高频微波多端口无谐振腔体封装结构，其特征在于，所述安装腔内设有用于固定所述内盖板的固定台，所述内盖板四周设有与所述固定台相贴连接的固定部，所述固定台上设有螺纹盲孔，所述固定部上设有与所述螺纹盲孔同心的连通孔，贯穿所述连通孔的螺栓与所述螺纹盲孔螺纹连接，以使所述内盖板与所述下盒体固定连接。

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