CN113067191B - 一种瓦片式模块供电转接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦片式模块供电转接结构，包括腔体、盖板、射频板、射频供电板和供电转接块，盖板设置于腔体开口。射频板上开有转接块安装槽，转接块安装槽两侧均匀排布第一焊盘。供电转接块对应于转接块安装槽的位置，嵌于射频供电板本体；转接块本体的表层两侧均匀排布第二焊盘，转接块本体的底层两侧均匀排布第三焊盘，第二焊盘与第三焊盘对应导通；各第二焊盘通过水平转接方式分别与供电连接器连接；转接块本体的第三焊盘与射频板本体上的第一焊盘一一匹配连接。本发明将传统通过插针插座的垂直过渡方式转化为水平+垂直过渡，提高结构集成度和空间利用率，保证接触点的匹配关系和良好接触，本发明结构易装配、可拆卸、成本低、可返修性强。

Description

一种瓦片式模块供电转接结构

技术领域

本发明涉及瓦片式相控阵天线领域，尤其是一种瓦片式模块供电转接结构。

背景技术

有源相控阵天线前端技术随着相控阵天线系统性能的提升、高频材料及工艺的发展、微组装技术的进步逐渐往双频复合、小体积、高集成发展。目前有源相控阵天线结构主要分为砖式集成和瓦式集成，砖式集成的方式大多用于大功率有源相控阵天线，瓦式集成的方式大多用于小功率有源相控阵天线。瓦式模块集成度高，通常采用层叠结构，相对于砖式结构可大大缩减尺寸和重量,再通过连接器或垂直互联结构实现射频和低频互联。该发明涉及到低频垂直互连结构，常见的低频垂直互连方式是采用连接器排针对插，实现射频供电板与射频板实现垂直互连，再通过走线引出针脚电信号，连接各个芯片，提供芯片所需工作电压。

随着应用场景的逐渐复杂化，多通道、多极化以及多频等多功能集成的现实需求，瓦式模块不再满足低通道密度、单频、单极化、小功率等应用，更趋向于多元化，功能的高集成度。而高集成度带来的芯片供电问题成为制约多元化发展重要的方面，芯片数量和种类增多，焊盘数量呈量级增加，再通过常用的垂直互连方式(包括连接器对插方式和毛纽扣垂直互联方式)，不利于模块的低成本、小型化和高集成度发展趋势。连接器对插方式存在不足：1、插孔插座配合使用，一对插座插针实现电信号垂直互连，可提供电压种类数量有限；2、为提供多种电压，需使用多对座孔配合使用，压缩射频供电板走线空间，增加成本；3、座孔配合需要增大高度空间5mm以上，不利于高集成度。毛纽扣垂直互联方式存在不足：1、毛纽扣数量多，装配过程中，不可避免地针朝一侧或多侧弯折，导致接触不良或错位，导致芯片供电开路或短路；2、毛纽扣本体尺寸长短不一，导致局部或大面积接触不良，芯片供电开路；3、毛纽扣与射频板互联类似盲插连接，安装时对位难度大，装配难度大，精度难以保证，返修性差；4、采用毛纽扣实现垂直互联，导通射频板与射频供电板需要增加毛纽扣转接板，增加厚度尺寸，不利于小型化设计，同时增加毛纽扣转接板，成本也会相应增加。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种瓦片式模块供电转接结构，以旨在实现多通道、多极化乃至多频等多功能集成式瓦片相控阵天线的高集成度、高返修性、低故障率和便捷装配。

本发明采用的技术方案如下：

一种瓦片式模块供电转接结构，包括腔体、盖板、射频板、射频供电板和供电转接块，盖板设置于腔体开口，腔体上设置有信号输出接口，盖板上设置有供电和信号输入通道。射频板包括射频板本体，射频板本体上设有信号处理芯片，射频板本体上开有至少一个转接块安装槽，转接块安装槽的尺寸与供电转接块相匹配；转接块安装槽两侧均匀排布第一焊盘，各第一焊盘分别与对应的信号处理芯片连接。射频供电板包括射频供电板本体，射频供电板本体上连接有供电连接器，供电连接器穿过盖板上的供电通道，以连接电源。供电转接块对应于转接块安装槽的位置，嵌于射频供电板本体；转接块本体的表层周围均匀排布第二焊盘，转接块本体的底层周围均匀排布第三焊盘，第二焊盘与第三焊盘对应导通；各第二焊盘通过水平转接方式分别与供电连接器连接；转接块本体的第三焊盘与射频板本体上的第一焊盘一一匹配连接。需要说明的是，本发明所述的转接块本体表层/底层的周围，指的是表层/底层360度范围内的全部或局部，包括两侧、四周、相对侧等情形。

进一步的，射频供电板本体上开有转接块安装孔，转接块安装孔的数量和位置均与转接块安装槽相匹配；转接块安装孔的尺寸与供电转接块相匹配；转接块安装孔两侧均匀排布第四焊盘，各第四焊盘分别与供电连接器连接；转接块本体的第二焊盘与射频供电板本体上的第四焊盘一一匹配连接。

进一步的，第一焊盘上凸于转接块安装槽。

进一步的，第一焊盘于转接块安装槽上凸0.1mm。

进一步的，第三焊盘与第一焊盘过盈配合。

进一步的，第三焊盘与第一焊盘过盈0.05mm配合。

进一步的，第二焊盘与第三焊盘在转接块本体内垂直导通。

进一步的，转接块安装槽为楔形槽。

进一步的，转接块本体的厚度为转接块安装槽和转接块射频供电板本体的厚度之和。

进一步的，转接块本体的底层与转接块安装槽贴合，转接块本体的表层与射频供电板本体齐平。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的瓦片式模块供电转接结构提出了一种全新的供电转接方式，将传统通过插针插座的垂直过渡方式转化为水平+垂直过渡，集中布线电源走线，从而节省电源过渡所占用的空间，提高结构集成度和空间利用率，并且能够实现多种类、多数量的电压供应。

2、本发明的瓦片式模块供电转接结构能够快速完成装配，并且保证接触点的匹配关系和良好接触，不会出现接触不良或线路短路的情况，可有效减少故障率，性能可靠。

3、本发明的瓦片式模块供电转接结构易装配、可拆卸、成本低、可返修性强，能有效规避芯片被烧毁的情况，提升整机模块的可靠性及寿命。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是瓦片式模块供电转接结构整体结构分解示意图。

图2是瓦片式模块供电转接结构去除盖板的示意图。

图3是图2沿供电转接块中轴的剖视图。

图4是射频板结构图。

图5是射频供电板结构图。

图6是供电转接块结构图。

图中，1为腔体，2为射频板，3为供电转接块，4为射频供电板，5为盖板，21为射频板本体，22为信号处理芯片，23为转接块安装槽，24为第一焊盘，31为转接块本体，32为第二焊盘，33为第三焊盘，31A为转接块本体的表层，31B为转接块本体的底层，41为射频供电板本体，42为供电连接器，43为转接块安装孔，44为第四焊盘。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

如图1～3所示，瓦片式模块供电转接结构包括逐层设计的腔体1、射频板2、射频供电板4和盖板5在射频供电板4中嵌入有供电转接块3，盖板5设置于腔体1的开口，将射频板2、供电转接块3和射频供电板4封装在腔体1内。供电转接块3起到将射频供电板4上的电信号通过水平+垂直转接的方式，转接到射频板2上。

腔体1上设置有信号输出接口，通常腔体1上会设置若干信号输出接口，此处以N作为信号输出通道数量，N为大于1的自然数。每个通道均设置SMP射频连接器输出信号。本发明设计的结构尤其适用于多通道(如64通道及以上)的相控阵天线。盖板5上设置有供电通道和信号输入通道，信号通道供SMP射频连接器通过，供电通道供供电连接通过。

如图4所示，射频板2包括射频板本体21，在射频板本体21上安装有信号处理芯片22、连接器地孔、传输线及至少一个转接块安装槽23，图3中设计了4个转接块安装槽23。此处以一个转接块安装槽23为例进行说明，其余结构相同。转接块安装槽23两侧均匀排布第一焊盘24，各第一焊盘24通过传输线分别连接相应的信号处理芯片22(的相应引脚)，以传输电信号。射频板本体21的材质可选用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷)，或者选用多层微波板或其他材料。将射频板2安装(安装工艺根据使用情况合理选择：焊接、粘接、螺装)于腔体1上后，将SMP射频连接器设置于射频板本体21上，以导通信号，该SMP射频连接器从盖板5的信号输入通道穿出。

参见附图5，射频供电板4包括射频供电板本体41，在射频供电板本体41上安装有供电连接器42以及DAC芯片，供电连接器42穿过盖板5上的供电通道。DAC芯片将供电连接器42接收的电信号分压产生各信号处理芯片所需的电压，并将该分压产生的电压通过供电转接块3为射频板2上的信号处理芯片22供电。

供电转接块3在射频供电板本体41上对应于转接块安装槽23的位置，嵌于射频供电板本体41，参见附图3，4个供电转接块3分别嵌于射频供电板本体41上。此处仍以一个供电转接块3为例对其结构进行说明。参见附图6，转接块本体31的表层31A两侧均匀排布第二焊盘32，转接块本体32的底层31B两侧均匀排布第三焊盘33，第二焊盘32与第三焊盘33对应导通，通常为一一垂直导通。当然，在另一些实施例中，也可设计第二焊盘32均匀排布在转接块本体31的表层31A四周(不特指四个朝向，可以是360度方向)，第三焊盘33均匀排布在转接块本体31的底层31B四周，例如横截面为圆形或方形的转接块本体31的表层31A四周均匀排布第二焊盘32，底层31B均匀排布第三焊盘33。DAC芯片水平连接各第二焊盘32，以实现与供电转接块3的水平转接。第三焊盘33与射频板本体21上的第一焊盘24一一匹配连接。通过该种方式，实现了将原来插针插座的垂直过渡方式巧妙转化为了水平+垂直过渡方式，这样，一方面可以避免毛纽扣盲插导致的接触不良甚至短路问题，保证供电转接块3与射频板2间的良好接触，不易发生故障。另一方面也可对电力传输线进行高度集成，从而大幅节省射频板2的布线空间，提高天线的集成度。

上述供电转接结构的设计，可以直接将射频供电板4安装到射频板2表面，转接块安装槽23能够引导供电转接块3的底层31A插入到转接块安装槽23中，完成第三焊盘33与第一焊盘24间的良好接触，在确保接触良好的情况下，使得天线装配更加便捷。

实施例二

本实施例公开了另一种瓦片式模块供电转接结构，其与实施例一中的结构大致相同，唯一不同之处在于，供电转接体3嵌于射频供电板本体41处的结构。

如图5所示，在射频供电板本体41上开有转接块安装孔43，转接块安装孔43的数量和位置均与转接块安装槽23相匹配，如图5所示，转接块安装孔43为4个，分别设计在射频供电板本体41的四个方向。转接块安装孔43的尺寸与供电转接块3相匹配，在一些实施例中，供电转接块3设计为长方体形，底部设计为楔形，则转接块安装孔43设计为略大于供电转接块本体31的矩形形状，保证供电转接块本体31嵌于射频供电板本体41内；转接块安装槽23设计为略大于供电转接块本体31底部的楔形形状，这样，转接块安装槽23窄边呈斜面，起到导向和对位作用，便于供电转接块3的装配。基于相同的原理，供电转接块3也可设计为圆台形或方台形，底部同样设计为楔形，转接块安装孔43设计为略大于供电转接快本体31的圆形或方形，转接块安装槽23设计为略大于供电转接块本体31底部的楔形形状。供电转接块本体31底部倒角以进一步提高导向作用。转接块安装孔43两侧均匀排布第四焊盘44，各第四焊盘44分别(通过DAC芯片)与供电连接器42连接，即DAC芯片的导线条状布线在转接块安装孔43两侧，与各第四焊盘44对应。转接块本体31的第二焊盘32与射频供电板本体41上的第四焊盘44一一匹配连接。在一些实施例中，可将第二焊盘32设计为导电丝结构，例如将第二焊盘32设计为金丝，与第四焊盘44通过金丝键合；在另一些实施例中，第二焊盘32通过其他导电介质机构实现与第四焊盘44一一匹配连接，该所述其他导电介质可独立于供电转接块3和射频供电板4，也可设置于其中一者之上。

为了尽可能缩小相控阵天线的尺寸(厚度)，提高其集成度，将转接块本体31的厚度为所述转接块安装槽23和所述转接块射频供电板本体41的厚度之和。转接块本体31的底层31B与转接块安装槽23贴合，转接块本体31的表层31A与射频供电板本体41齐平(即与靠盖板5侧表面齐平)。

实施例三

本实施例公开了供电转接块3与转接块安装槽23间连接部分的结构。

供电块安装槽23底面两侧的第一焊盘24上凸于所述转接块安装槽(底面)，以便于与第三焊盘33接触。各第三焊盘33可下沉设计，以实现第一焊盘24与第三焊盘33间的过盈配合，以此保证射频板2与供电转接块3间焊盘的紧密配合，并保持良好接触。即第三焊盘33于供电转接块本体31底层31A下沉，下沉深度小于第一焊盘24上凸供电块安装槽23底面的高度。在一些实施例中，第一焊盘24上凸0.1mm，第三焊盘33下层0.05mm，第三焊盘33与所述第一焊盘24过盈0.05mm配合。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种瓦片式模块供电转接结构，包括腔体（1）和盖板（5），所述盖板（5）设置于腔体（1）开口，所述腔体（1）上设置有信号输出接口，所述盖板（5）上设置有供电和信号输入通道；其特征在于，还包括射频板（2）、射频供电板（4）和供电转接块（3）；

所述射频板（2）包括射频板本体（21），所述射频板本体（21）上设有信号处理芯片（22），所述射频板本体（21）上开有至少一个转接块安装槽（23），所述转接块安装槽（23）的尺寸与所述供电转接块（3）相匹配；所述转接块安装槽（23）两侧均匀排布第一焊盘（24），各所述第一焊盘（24）分别与对应的信号处理芯片（22）连接；

所述射频供电板（4）包括射频供电板本体（41），所述射频供电板本体（41）上连接有供电连接器（42），所述供电连接器（42）穿过所述盖板（5）上的供电通道，以连接电源；

所述供电转接块（3）对应于所述转接块安装槽（23）的位置，嵌于所述射频供电板本体（41）；转接块本体（31）的表层（31A）周围均匀排布第二焊盘（32），所述转接块本体（31 ）的底层（31B）周围均匀排布第三焊盘（33），所述第二焊盘（32）与所述第三焊盘（33）对应导通；各所述第二焊盘（32）通过水平转接方式分别与所述供电连接器（42）连接；所述转接块本体（31）的第三焊盘（33）与所述射频板本体（21）上的第一焊盘（24）一一匹配连接，所述第三焊盘（33）与所述第一焊盘（24）过盈配合；

所述转接块本体（31）的厚度为所述转接块安装槽（23）和所述转接块射频供电板本体（41）的厚度之和；所述转接块本体（31）的底层（31B）与所述转接块安装槽（23）贴合，所述转接块本体（31）的表层（31A）与所述射频供电板本体（41）齐平。

2.如权利要求1所述的瓦片式模块供电转接结构，其特征在于，所述射频供电板本体（41）上开有转接块安装孔（43），所述转接块安装孔（43）的数量和位置均与所述转接块安装槽（23）相匹配；所述转接块安装孔（43）的尺寸与所述供电转接块（3）相匹配；所述转接块安装孔（43）两侧均匀排布第四焊盘（44），各所述第四焊盘（44）分别与所述供电连接器（42）连接；所述转接块本体（31）的第二焊盘（32）与所述射频供电板本体（41）上的第四焊盘（44）一一匹配连接。

3.如权利要求2所述的瓦片式模块供电转接结构，其特征在于，所述第一焊盘（24）上凸于所述转接块安装槽（23）。

4.如权利要求3所述的瓦片式模块供电转接结构，其特征在于，所述第一焊盘（24）于所述转接块安装槽（23）上凸0.1mm。

5.如权利要求1所述的瓦片式模块供电转接结构，其特征在于，所述第三焊盘（33）与所述第一焊盘（24）过盈0.05mm配合。

6.如权利要求1或2所述的瓦片式模块供电转接结构，其特征在于，所述第二焊盘（32）与所述第三焊盘（33）在所述转接块本体（31）内垂直导通。

7.如权利要求1或2所述的瓦片式模块供电转接结构，其特征在于，所述转接块安装槽（23）为楔形槽。

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