CN113242053B - 一种射频模组、射频矩阵及射频设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信测试技术领域，公开了一种射频模组、射频矩阵及射频设备，所述射频模组为多层结构，所述结构依次包括控制板、功分器和射频模块，所述功分器的输出端通过第一射频连接器与所述射频模块连接，所述射频模块外表面设有屏蔽层，所述控制板与所述射频模块连接，用于控制所述射频模块工作，设置多个射频模组应用到射频矩阵，通过多层板的设计，实现了嵌入式控制与射频功分器在结构上的复用，兼顾EMC和EMI，采用对插式的射频连接方式，提高了连接器的屏蔽度，本发明能实现大规模矩阵的小型化，质量更轻，功能齐全，组合更灵活。

Description

一种射频模组、射频矩阵及射频设备

技术领域

本发明涉及移动通信测试技术领域，特别涉及一种射频模组、射频矩阵及射频设备。

背景技术

大规模矩阵技术主要应用于多入多出(MIMO)测试领域。大规模MIMO来源于相控阵雷达技术，并在此基础上演进成为蜂窝网多天线通信系统，大规模MIMO(多入多出技术)可以在不增加新频谱资源的情况下，利用空间复用技术极大的提升小区容量和吞吐率；大规模MIMO具有组网灵活(多点协作)、抗干扰(空间分集)、增强覆盖(波束赋形)等特点。所谓的大规模，主要指512个通道及以上的规模矩阵。

大规模矩阵小型化，是在不减少通道数量的前提下，通过特定的组合方式，减小矩阵系统的体积和重量，减轻物流运输环节的压力，更便于搬运；降低原材料消耗，减小设备的占用空间。由于该系统应用于射频领域，必然对射频性能指标有严格的要求。体积的小型化，必定带来射频信号的相互干扰问题，在EMC和EMI方面，小型化并不意味着牺牲电磁兼容机电磁干扰方面的性能；另一方面，外形尺寸必须符合标准机柜的尺寸要求，因此如何解决大规模矩阵小型化的问题成为越来越重要的研究热点。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种射频模组、射频矩阵及射频设备，能够解决现有技术中不能实现大规模矩阵小型化的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一方面，本发明提供一种射频模组，所述射频模组为多层结构，所述结构依次包括控制板、功分器和射频模块，所述功分器的输出端通过第一射频连接器与所述射频模块连接，所述射频模块外表面设有屏蔽层，所述控制板与所述射频模块连接，用于控制所述射频模块工作。

进一步地，所述结构还包括第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和所述第二盖板形成容置腔体，所述控制板、功分器和射频模块均设置在所述腔体内，所述控制板与所述第一盖板之间设有预设距离，所述功分器与所述第二盖板之间设有预设距离。

进一步地，所述功分器和所述射频模块之间设有隔断板，所述第一射频连接器设置在所述隔断板上，所述控制板穿过所述隔断板设置。所述结构还包括至少两个第一支撑杆；所述第一支撑杆设置在所述功分器和所述第二盖板之间，所述第一支撑杆用于支撑所述功分器，所述第一支撑杆的通过螺钉固定。

所述结构还包括至少两个第二支撑杆；所述第二支撑杆设置在所述控制板和所述第二盖板之间，并穿过所述功分器设置，所述第二支撑杆用于支撑所述控制板，所述第二支撑杆的通过螺钉固定。

作为优选地，所述第一射频连接器为对插式连接器。

进一步地，所述控制板设有簧片连接器，所述射频模块设有控制凸起金手指，所述控制凸起金手指凸出所述屏蔽层设置，所述簧片连接器与所述控制凸起金手指配合，这样所述控制板控制所述射频模块工作。

作为可选地，所述射频模块为移相器、衰减器和固态开关中的一种或多种。

第二方面，本发明还提供一种射频矩阵，所述射频矩阵为MxN射频矩阵，所述射频矩阵包括MxN个上述所述的射频模组和合路器和功分器，所述射频模块通过第二射频连接器与所述合路器连接，所述功分器为1/N路功分器，所述合路器为1/M路合路器，M和N为正整数。

第三方面，本发明还提供一种射频设备，包括箱体、主控机、电源和上述所述的射频矩阵；

所述主控机、所述电源和所述射频矩阵设置在所述箱体中，

所述主控机和所述射频矩阵均与所述电源连接，

所述主控机与所述射频矩阵连接，用于控制所述射频矩阵工作。

采用上述技术方案，本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备，通过多层板的设计，实现了嵌入式控制与射频功分器在结构上的复用，兼顾EMC和EMI。

2.本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备，采用对插式的射频

连接方式，提高了连接器的屏蔽度。

3.本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备，能实现大规模矩阵的小型化，质量更轻，功能齐全，组合更灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的介绍。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它附图。

图1本发明所述的一种射频模组的剖面结构示意图；

图2是图1中射频连接器结构示意图；

图3是图1中射频连接器剖面结构图；

图4本说明书实施例中簧片连接器结构示意图；

图5本说明书实施例中“金手指”结构示意图；

图6本说明书实施例中射频矩阵示意图；

图7本说明书实施例中射频设备内部结构图；

图中：1-控制板，2-功分器，3-射频模块，4-第一射频连接器，5-屏蔽层，6-第一盖板，7-第二盖板，8-隔断板，9-第一支撑杆，10-第二支撑杆，11-簧片连接器，31-控制凸起金手指，100-主控机，200-电源，300-射频矩阵。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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的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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

大规模矩阵技术主要应用于多入多出(MIMO)测试领域。大规模矩阵小型化，是在不减少通道数量的前提下，通过特定的组合方式，减小矩阵系统的体积和重量，减轻物流运输环节的压力，更便于搬运；降低原材料消耗，减小设备的占用空间。

在微波射频领域，功分器、合路器、射频开关、移相器和衰减器是常见的器件，很多射频信号在处理过程中都会同时用到功分器、合路器、射频开关、移相器和衰减器。

功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器按输出通常分为一分二，即一个输入端两个输出端、一分三，即一个输入端三个输出端等。

功分器通常与衰减器、移相器和射频开关配合使用。

衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路，将信号的功率或电平衰减到需要的大小，以方便后续信号的处理工作。一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。在移动通信测试系统里广泛使用衰减器以便满足多端口对电平的要求。

移相器能够对信息流的相位进行调整的一种装置。

本说明书实施例中提供一种射频设备，如图7所示，该设备能实现大规模矩阵的小型化。射频设备包括箱体、主控机100、电源200和射频矩阵300，其中主控机100、电源200和射频矩阵300均设置在箱体内部，主控机100和射频矩阵300与电源200连接，电源200为主控机100和射频矩阵300提供电能，主控机100用于安装上位机软件，对射频矩阵300进行控制。

箱体表面还可以设有LCD显示屏，LCD显示屏与主控机100相连，主控机100将射频矩阵300的参数信息显示在LCD显示屏上，使用者也可以操作上位机软件，控制射频矩阵。

箱体的表面还可以设有电源插口，用于对电源200充电。

在本说明书实施例中，如图6所示，射频矩阵300为M×N射频矩阵，M×N射频矩阵用于接收基站发出的M路原始信号并将接收到的M路原始信号转换为N路接收信号发送给终端设备，所述M路原始信号和N路接收信号之间构成M×N路信道，M和N为正整数，其中M路原始信号通过1/N路功分器进行接收并分配，1/N路功分器设置在射频模块的前端，射频模块对原始信号进行相应的调节，并在输出端通过1/M路合路器将调节后的信号输出，作为可选地，M为8、16、32、64或128，N为1、2、4、8、16、32、64或128。

示例性地，射频矩阵300可以包括盖板，其中盖板的横截面设置多个腔体，腔体用于放置射频模组，其中每个腔体的上下表面可以作为射频模组的上下盖板，具体地可以设置多层腔体，每层腔体也可以设置多个腔体单元，这样就形成规则排布的腔体组合，能保证每个腔体中的射频模组中功分器分口保持一定的间距，在本实施例中，功分器分口间距可以为6.4mm～7.5mm。

本说明书实施例提供一种射频模组，其中射频模组应用在射频矩阵300中，如图1所示，射频模组为多层板结构，从上到下依次包括控制板1、功分器2和射频模块3，功分器2与射频模块3通过第一射频连接器4连接，控制板1与射频模块3连接，功分器2用于将接收到的信号传递给射频模块3，控制板1用于控制射频模块3工作，进而对接收到的信号进行处理。

本说明实施例中，射频模组还包括PCB板，PCB板上进行相应功能的线路排布，可以连接上述功能模块，比如射频模块，用于进行信号的传递和电能的供应。

通过在功分器2的接收端口,将基站等的信号接收并进行功分，具体地，可以通过设置旋转连接器连接，便于快速的匹配连接。

在射频模块3的输出端还可以设置第二射频连接器，其中第二射频连接器用于连接外部的合路器，将射频模块3处理后的信号传输到合路器，具体地，第二射频连接器为对插式连接器，通过对插式的设计，具有良好的射频信号屏蔽性能，使屏蔽度达到100dB以上，弥补普通对插式连接器屏蔽度低的缺陷，在尺寸上，第二射频连接器的最大装配尺寸小于6mm。

其中为了提高射频信号的屏蔽性，控制板1的厚度不超1.6mm，功分器2厚度不超过1mm，射频模块的厚度不超过7.8mm。

另外为了减少射频模块3工作时发出的信号干扰，在射频模块3的外侧设置屏蔽层5，屏蔽层5可以是通过屏蔽外壳焊接在射频模块3的外侧，具体地，屏蔽层5可以将射频模块3完全包围，其材质可以是抗干扰材料，比如铁磁质材料做成的外壳，其中屏蔽层5的厚度不超过0.5mm。

在本说明书实施例中，功分器2为多路功分器，比如一分十六路功分器，一分三十二路功分器，一分六十四路功分器等，且该系列功分器在外形尺寸方面，任意一个方向的尺寸不能超出设备的宽度或深度或高度；利用多层板技术，实现嵌入式控制与射频功分器在结构上的复用，兼顾EMC和EMI。

为了实现小型化的特点，以及满足更多信号处理的需要，射频模组的高度不大于12.5mm。

射频模组结构还可以包括第一盖板6和第二盖板7；第一盖板6和第二盖板7形成容置腔体，这样第二盖板7可以作为底板，第一盖板6可以作为顶板，射频模块3设置在底板上，其中第一盖板6和第二盖板7可以是绝缘板，其材质不受限制，控制板1、功分器2和射频模块3均设置在腔体内，控制板1与第一盖板6之间设有预设距离，比如可以是0.3mm，能够避让金属面。

在本说明书实施例中，为了避免功分器2与射频模块3出现信号的干扰，可以在功分器2和射频模块3之间设置隔断板8，其中第一射频连接器设置在隔断板8上，第一射频连接器4的固定高度为功分器2与射频模块3连接的高度。

在本说明书实施例中，为了提高功分器2和控制板1结构的稳定性，还可以设置第一支撑杆9和第二支撑杆10，其中第一支撑杆9设置在功分器2和第

二盖板7之间，用于支撑功分器2，可以通过螺钉或其他的方式将第一支撑杆9的两端分别固定在功分器2和第二盖板7上，在一些其他实施例中，可以设置多个第一支撑杆9可以避免功分器2出现晃动等情况。

另外第二支撑杆10设置在控制板1和第二盖板7之间，用于支撑功控制板1，可以通过螺钉或其他的方式将第二支撑杆10的两端分别固定在控制板1和第二盖板7上，在一些其他实施例中，可以设置多个第二支撑杆10可以避免控制板1出现晃动等情况。

在本说明书实施例中，如图2所示，第一射频连接器4为对插式连接器，通过对插式的设计，具有良好的射频信号屏蔽性能，使屏蔽度达到100dB以上，弥补普通对插式连接器屏蔽度低的缺陷，在尺寸上，第一射频连接器4的最大装配尺寸小于6mm。如图3所示，对插式连接器的上下侧部分为接地外壳，中间的部分为中心导体，用于信号的传递。

在本说明书实施例中，射频模块3为移相器、衰减器和固态开关中的一种或多种，通过更换不同的射频模块3，组合成不同功能的大规模矩阵。例如射频模块3为固态开关时，可组成固态开关矩阵；射频模块3为移相器时，可组成移相矩阵；射频模块3为衰减器时，可组成衰减矩阵。除了单一的射频矩阵外，也可是多种射频模块3的组合，例如射频模块3为移相器和衰减器时，可组成移相衰减矩阵；射频模块3是固态开关和衰减器时，可组成开关衰减矩阵。

在本说明书实施例中，控制板1与射频模块3的连接端口采用多PIN针盲插的方式，具体地，如图4和图5所示，在控制板1靠近射频模块3的一端设置簧片连接器11，相应地，在射频模块3上设置控制凸起金手指31，即金手指，其中金手指凸出屏蔽层5设置，连接时带金手指的板卡插入带簧片的板卡中，金手指和簧片一一对应连接，连接后两个板卡为垂直的位置关系，通过这种连接关系具有良好的倔强系数，可重复性好，可插拔次数大于100次。

在本说明书实施例中，控制板1根据射频模块3的类型采用不同的控制方式，具体为数字控制和模拟控制两种方式，采用串行/并行控制相结合的控制方式。控制板1用于接收主控机100发送的命令，转换成射频模块3可识别的命令，实现对射频模块3的控制，进而达到控制衰减值、相位值、开关状态的目的。当射频模块3中采用的是数字芯片时，采用数字控制方式，每一个控制位由独立的TTL电平控制，此时是并行控制；当射频模块3内部采用的是模拟器件时，采用模拟控制方式，由一个数字/模拟转换器(以下简称D/A)，实际上的物理控制端只有1个，而D/A可以是SPI控制模式(串行模式)，也可以是并行控制模式等。

通过上述提供的一种射频模组、射频矩阵及射频设备可以取得如下有益效果：

1)本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备，通过多层板的设计，实现了嵌入式控制与射频功分器在结构上的复用，兼顾EMC和EMI。

2)本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备，采用对插式的射频连接方式，提高了连接器的屏蔽度。

3)本发明所述的一种射频模组、射频矩阵及射频设备，能实现大规模矩阵的小型化，质量更轻，功能齐全，组合更灵活。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种射频模组，其特征在于，所述射频模组为多层结构，所述结构依次包括控制板(1)、功分器(2)和射频模块(3)，所述功分器(2)的输出端通过第一射频连接器(4)与所述射频模块(3)连接，所述射频模块(3)外表面设有屏蔽层(5)，所述控制板(1)与所述射频模块(3)连接，用于控制所述射频模块(3)工作；

所述结构还包括第一盖板(6)和第二盖板(7)；所述第一盖板(6)和所述第二盖板(7)形成容置腔体，所述控制板(1)、功分器(2)和射频模块(3)均设置在所述腔体内，所述控制板(1)与所述第一盖板(6)之间设有预设距离，所述功分器(2)与所述第二盖板(7)之间设有预设距离；

所述结构还包括至少两个第一支撑杆(9)；所述第一支撑杆(9)设置在所述功分器(2)和所述第二盖板(7)之间，所述第一支撑杆(9)用于支撑所述功分器(2)。

2.根据权利要求1所述的射频模组，其特征在于，所述功分器(2)和所述射频模块(3)之间设有隔断板(8)，所述第一射频连接器(4)设置在所述隔断板(8)上。

3.根据权利要求1所述的射频模组，其特征在于，所述结构还包括至少两个第二支撑杆(10)；所述第二支撑杆(10)设置在所述控制板(1)和所述第二盖板(7)之间，并穿过所述功分器(2)设置，所述第二支撑杆(10)用于支撑所述控制板(1)。

4.根据权利要求1所述的射频模组，其特征在于，所述第一射频连接器(4)为对插式连接器。

5.根据权利要求1所述的射频模组，其特征在于，所述控制板(1)设有簧片连接器(11)，所述射频模块(3)设有控制凸起金手指(31)，所述控制凸起金手指(31)凸出所述屏蔽层(5)设置，所述簧片连接器(11)与所述控制凸起金手指(31)配合。

6.根据权利要求1所述的射频模组，其特征在于，所述射频模块(3)为移相器、衰减器和固态开关中的一种或多种。

7.一种射频矩阵，其特征在于，所述射频矩阵为MxN射频矩阵，所述射频矩阵包括MxN个叠层设置的权利要求1至6任一项所述的射频模组和合路器和功分器，所述射频模块(3)通过第二射频连接器与所述合路器连接，所述功分器为1/N路功分器，所述合路器为1/M路合路器，M和N为正整数。

8.一种射频设备，其特征在于，包括箱体、主控机、电源和权利要求7所述的射频矩阵；

所述主控机、所述电源和所述射频矩阵设置在所述箱体中，

所述主控机和所述射频矩阵均与所述电源连接，

所述主控机与所述射频矩阵连接，用于控制所述射频矩阵工作。