CN114641151B - 一种基于pcb城堡板的基站射频电路的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，射频电路包括数字中频板和多个功放板，该方法包括：为数字中频板覆盖具有贴片的第一焊盘；为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘，其中，功放板的顶层器件与第二焊盘之间的微带走线为直连圆弧线；将数字中频板的第一焊盘与所述功放板的第二焊盘的对接处对准贴合；对对接处进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。根据本发明公开的方法能够解决5G基站现有城堡方案存在的的痛点难点问题，满足基站覆盖范围大、大带宽高容量、低时延等刚性要求。

Description

一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法

技术领域

本发明涉及PCB城堡板技术领域，尤其涉及一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法。

背景技术

随着 5G网络的大规模应用，对基站提出了覆盖范围大、宽带宽高容量、低时延等刚性要求，其基站设备建设特点是更大的带宽，更高的频段，更高的功率，单片Transceiver集成多通道收发器，也即每个基站设备需要多根天线来实现2T2R、4T4R或者更多，信号传输质量要求高，这些方面大大增加基站设备内部印制板电路设计复杂度，尤其是射频硬件电路，射频硬件电路设计的水平决定射频指标的好坏。由于射频硬件电路中的数字中频电路需要连接大功率功放电路，但是大功率功放电路容易干扰小信号的数字中频电路。由此，目前大部分基站系统是将大功率功放电路、数字中频电路通过城堡板将单个大板中的功能模块独立设计成小单元的子板，并与较大的母板通过一次焊接进行装联。

但是，在实际使用中，城堡板会因子母版的焊盘大小、受力、板材及走线宽度跳变，而导致子母版的对接处存在阻抗跳变，进而导致射频质量如插损及反射等指标变差，大大影响信号传输质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，能够通过对功放板和数字中频板结构、城堡板的射频走线、焊盘受力分析，寻找整个PCB城堡板焊盘的最优焊接方式，射频最优走线，优化射频指标，从而达到解决5G基站现有城堡方案存在的的痛点难点问题，满足基站覆盖范围大、大带宽高容量、低时延等刚性要求。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，所述射频电路包括数字中频板和多个功放板，所述方法包括：为数字中频板覆盖具有贴片的第一焊盘；为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘，其中，所述功放板的顶层器件与所述第二焊盘之间的微带走线为直连圆弧线；将所述数字中频板的第一焊盘与所述功放板的第二焊盘的对接处对准贴合；对所述对接处进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

在一些实施方式中，所述功放板的顶层器件与所述第二焊盘之间的微带走线宽度与所述第二焊盘的宽度一致。

在一些实施方式中，为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘包括：从功放板的第二焊盘与微带走线的接触点开始，沿着所述第二焊盘的长度方向，将所述第二焊盘的过孔宽度进行倒圆角圆弧比例缩小至所述第二焊盘末端过孔的孔壁宽度。

在一些实施方式中，为数字中频板覆盖具有贴片的第一焊盘包括：从数字中频板的第一焊盘与微带走线的接触点开始，沿着所述第一焊盘的长度方向，将所述第一焊盘的贴片宽度进行倒圆角圆弧比例缩小至微带走线宽度。

在一些实施方式中，所述倒圆角的半径通过仿真计算确定最优倒圆角半径；利用所述最优倒圆角半径进行圆弧比例缩小。

在一些实施方式中，为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘，之后包括：对所述功放板进行器件和走线的PCB布局输出功放板参数信息；根据所述功放板参数信息对所述数字中频板进行器件和走线的PCB布局输出数字中频板参数信息。

在一些实施方式中，所述方法还包括：对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证；将通过所述仿真验证的数字中频板的第一焊盘与所述功放板的第二焊盘的对接处对准贴合并进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

在一些实施方式中，对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证包括，根据功放板参数信息和数字中频板参数信息采用波端口建模仿真。

在一些实施方式中，对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证，之后包括：模拟所述功放板和数字中频板的受力，判断所述功放板和数字中频板是否受力改变功放板参数信息和数字中频板参数信息；根据判断结果进行迭代仿真；其中，所述功放板参数信息和数字中频板参数信息均包括焊盘变量信息和焊盘形状变量信息。

本发明第二方面公开了一种4T4R的基站射频电路板，所述基站射频电路板包括：利用如上述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法制作的一块数字中频板和四块功放板。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

实施本发明能够通过对功放板和数字中频板结构、城堡板的射频走线、焊盘受力的逐个分析，从影响对接处阻抗跳变的射频质量因素出发，寻找整个PCB城堡板焊盘的最优焊接方式，射频最优走线，优化射频指标，从而达到解决5G基站现有城堡方案存在的的痛点难点问题，满足基站覆盖范围大、大带宽高容量、低时延等刚性要求。

附图说明

图1为本发明实施例公开的一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的一种基于PCB城堡板的基站射频电路的功放板的结构及第二焊盘的位置示意图；

图3为本发明实施例公开的一种基于PCB城堡板的基站射频电路的母板子板焊盘对接走线设计示意图；

图4为本发明实施例公开的又一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法流程示意图；

图5为本发明实施例公开的一种4T4R的基站射频电路板的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

本发明实施例的术语“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模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，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模块。

本发明实施例公开了一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，能够通过对功放板和数字中频板结构、城堡板的射频走线、焊盘受力的逐个分析，从影响对接处阻抗跳变的射频质量因素出发，寻找整个PCB城堡板焊盘的最优焊接方式，射频最优走线，优化射频指标，从而达到解决5G基站现有城堡方案存在的的痛点难点问题，满足基站覆盖范围大、大带宽高容量、低时延等刚性要求。

实施例一

请参阅图1，图1为本发明实施例公开的一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法的流程示意图。其中，该基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法可以应用在5G基站系统，对于该基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法的应用本发明实施例不做限制。如图1所示，该基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法方法可以包括以下操作：

101、为数字中频板覆盖具有贴片的第一焊盘。

为了克服城堡板因焊盘大小、受力、板材及走线宽度跳变，而导致对接处存在阻抗跳变，进而导致射频质量（插损及反射）变差，大大影响信号传输质量的问题，发明人构思从数字中频板与功放板的对接处入手，在本实施例中，射频电路包括数字中频板和多个功放板，数字中频板可以作为母版，多个功放板可以作为子板。其中，数字中频板主要由四部分组成，包括整机电源部分、数字处理部分，射频小信号部分和PA外围部分，在数字处理部分中可以包含监控管理、基带信号处理、时钟、接口、板上电源等适用于基站处理的模块；在射频小信号部分，主要包括4通道收发器、PA驱动级、RX小信号部分。在功放板采用两级级联放大，末级采用Doherty功放管，最大可以输出100W。

首先，对数字中频板母板顶层覆盖具有贴片第一焊盘，可以在该焊盘表面覆焊锡实现。

102、为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘，其中，功放板的顶层器件与第二焊盘之间的微带走线为直连圆弧线。

之后，为功放板子板覆盖具有过孔的第二焊盘，同样，该第二焊盘的焊接过孔表面覆有焊锡，焊接过孔可以具有金属化的孔壁。在现有技术中，功放板子板直接通过整个射频电路的结构尺寸确认过孔焊盘即第二焊盘的大小及摆放位置，并没有过多考虑第二焊盘对整个电路板所带来的影响，第二焊盘与射频器件电路之间采用50欧姆微带线连接。但是，发明人经过多次试验后发现这样带来的问题是焊盘的长宽尺寸跟50欧姆微带线宽度是不一样的，焊盘的阻抗在设计的频段中并不是50欧姆，同时微带走线与焊盘的连接往往也不是直线，如会呈现为与焊盘成135°走线，这两方面都会影响走线阻抗跳变。于此，发明人构思将功放板的顶层器件与第二焊盘之间的微带走线为直连圆弧线，在其他优选实施方式中，还将功放板的顶层器件与所述第二焊盘之间的微带走线宽度与所述第二焊盘的宽度一致，示例性地，将功放板顶层器件与焊盘之间的微带走线宽度设置为W1（50欧姆），并将第二焊盘的宽度保持跟W1一样数值，由此，通过这种设计方式可以保证阻抗的一致性，以及保障微带走线不会影响信号传输质量等问题。

进一步地，从另一种影响阻抗跳变的因素来看，在城堡板中功放板的第二焊盘，在焊接时由于通孔具有金属化的孔壁，从功放板至数字中频板之间信号需经由该孔壁，所以就会产生阻抗变化，并且功放板焊盘顶层和底层表面都是同个射频信号，第二焊盘顶层和底层是通过金属化的孔壁连接，这时射频信号在焊盘处就不再是属于微带走线了，线宽也不能通过微带走线去计算。在现行的处理方式中一般是直接忽略这两方面的影响或者简单在功放板和数字中频板增加分立元件去调整匹配。但是，这样的处理方式导致功放板和数字中频板的对接处仍存在阻抗跳变，并且会导致调试周期长。为了解决这种问题，发明人构思将第二焊盘进行倒圆角圆弧变化，而不是现有的长方体焊盘打通孔方式。具体地，可以实现为如图2所示，从功放板的第二焊盘与微带走线的接触点开始，沿着所述第二焊盘的长度方向，将所述第二焊盘的过孔宽度进行倒圆角圆弧比例缩小至第二焊盘末端过孔的孔壁宽度。

相应地，由于数字中频板是母板，与功放板的第二焊盘是没有过孔的，母板的表面是贴片焊盘，所以可以直接通过微带走线进行阻抗分析，会存在将子板的射频器件电路至第二焊盘之间的50欧姆微带线宽度，与贴片焊盘的宽度不一样，从而造成阻抗跳变的问题。在一般的处理中与上述的功放板处理一样，有的是直接忽略这方面的影响或者在数字中频板增加分立元件去匹配，这样的处理方式也会导致对接处存在阻抗跳变。所以，本实施例中将数字中频板贴片焊盘宽度采用与功放板对接的焊盘末端宽度相同，也是通过逐渐倒圆角圆弧比例缩小，直至子板射频器件电路至焊盘之间的50欧姆微带线宽度。

在其他优选实施方式中，可以对城堡板焊盘对接的形状进行替换，将上述的第一焊盘和第二焊盘由原来的倒圆角圆弧变化替换为不进行倒圆角，只是进行圆弧变化，由此可以降低工艺复杂度。

需要说明的是，上述功放板和数字中频板的倒圆角半径通过仿真计算确定最优倒圆角半径，仿真计算的方式可以使用现有的仿真软件实现，之后再利用该最优倒圆角半径进行圆弧比例缩小。

进一步地，从另一种影响阻抗跳变的因素来看，由于功放板对走线、器件布局、散热设计要求高，所以可以优先进行功放板的PCB设计布局，即先对功放板进行器件和走线的PCB布局输出功放板参数信息，再根据功放板参数信息对数字中频板进行器件和走线的PCB布局输出数字中频板参数信息完成布局及重要器件摆放走线。其中，输出的功放板和数字中频参数信息可以包括PCB板宽、对接焊盘尺寸及位置，如图3所示的母板与子板的焊盘对接总线设计图。

103、将数字中频板的第一焊盘与功放板的第二焊盘的对接处对准贴合。

之后将经过上述步骤设计的数字中频板母板的第一焊盘与功放板子板的第二焊盘对准贴合，贴合后的第一焊盘与第二焊盘保持上下对齐。

104、对对接处进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

在贴合了数字中频板的第一焊盘与功放板的第二焊盘之后，加热对接处，使得对接处的第一焊盘和第二焊盘的焊锡熔化并浸润第一焊盘和第二焊接通孔，冷却后就完成了整个PCB城堡板的射频电路的焊接。

由此，根据本实施例公开的方法能够有效保障城堡板母板子板对接射频走线阻抗连续性，大大减小发生阻抗跳变；还可以优化母板子板对接走线射频指标-插损和回损最小，提高基站系统的数据传输质量；兵器，提高城堡板母板子板焊接可靠性，焊盘采用圆弧过渡型，减小因焊盘大小、受力、板材原因对射频指标的影响。此外，还可以母板子板分开，有利于故障定位及排查，减小射频大信号于小信号的干扰，缩短焊盘对接阻抗匹配的调试周期。还可以优化射频指标，较小宏基站对外辐射，造成电磁环境污染以及优化射频指标，大大提高了整机功放的工作效率，提高产品可靠性，同等功率下耗电量也大大减小。

实施例二

请参阅图4，图4为本发明实施例公开的又一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法的流程示意图。其中，该基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法可以应用在5G基站系统。如图4所示，该基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法方法可以包括以下操作：

201、对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证。

为了加强对PCB城堡板的精确度要求，需要对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证，具体地，可以根据功放板参数信息和数字中频板参数信息采用波端口建模仿真判断可行性，对于功放板参数信息和数字中频板参数信息在具体实现上可以参照下述表格：

进一步地，在其他实施方式中，还要模拟功放板和数字中频板的受力，判断功放板和数字中频板是否受力改变功放板参数信息和数字中频板参数信息；根据判断结果进行迭代仿真，其中，功放板参数信息和数字中频板参数信息均包括焊盘变量信息和焊盘形状变量信息。

202、将通过仿真验证的数字中频板的第一焊盘与功放板的第二焊盘的对接处对准贴合并进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

之后将通过了上述仿真验证的数字中频板的第一焊盘与功放板的第二焊盘的对接处对准贴合并进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

具体地，在实际应用中，可以先根据系统方案制定母板（数字中频板）与子板（功放板）对接的第一焊盘和第二焊盘的管脚定义，射频指标，之后计算母板子板板材、叠层信息，以及射频50欧姆微带走线的宽度。然后进行子板射频初步PCB布局及走线，输出对接焊盘及焊盘参数，再继续根据子板PCB封装进行母板PCB布局及走线，输出对接焊盘参数。通过仿真软件辅助验证，最终完成PCB打样及进行城堡工艺焊接贴装，完成基站电路板设计。

实施例三

请参阅图5，图5为本发明实施例公开的一种4T4R的基站射频电路板结构示意图。如图5所示，该基站射频电路板包括：

利用如上述的实施例一或实施例二形成的方法制作的一块数字中频板和四块功放板，可见数字中频板作为母版与四个功放板子板焊接，可以实现符合4T4R需求的基站需求，在其他实施方式中，也可以采用一块数字中频板和两块功放板实现符合2T4R需求的基站需求，或其他基站需求，本发明并不对数字中频板和功放板的连接结构进行限制。

以上所描述的实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：本发明实施例公开的一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于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项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；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，所述射频电路包括数字中频板和多个功放板，其特征在于，所述方法包括：

为数字中频板覆盖具有贴片的第一焊盘；

为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘，其中，所述功放板的顶层器件与所述第二焊盘之间的微带走线为直连圆弧线；

为数字中频板覆盖具有贴片的第一焊盘包括：从数字中频板的第一焊盘与微带走线的接触点开始，沿着所述第一焊盘的长度方向，将所述第一焊盘的贴片宽度进行倒圆角圆弧比例缩小至微带走线宽度；和/或为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘包括：从功放板的第二焊盘与微带走线的接触点开始，沿着所述第二焊盘的长度方向，将所述第二焊盘的过孔宽度进行倒圆角圆弧比例缩小至所述第二焊盘末端过孔的孔壁宽度；

将所述数字中频板的第一焊盘与所述功放板的第二焊盘的对接处对准贴合；

对所述对接处进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

2.根据权利要求1所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，其特征在于，所述功放板的顶层器件与所述第二焊盘之间的微带走线宽度与所述第二焊盘的宽度一致。

3.根据权利要求1所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，其特征在于，所述倒圆角的半径通过仿真计算确定最优倒圆角半径；

利用所述最优倒圆角半径进行圆弧比例缩小。

4.根据权利要求1所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，其特征在于，为功放板覆盖具有过孔的第二焊盘，之后包括：

对所述功放板进行器件和走线的PCB布局输出功放板参数信息；

根据所述功放板参数信息对所述数字中频板进行器件和走线的PCB布局输出数字中频板参数信息。

5.根据权利要求4所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：

对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证；

将通过所述仿真验证的数字中频板的第一焊盘与所述功放板的第二焊盘的对接处对准贴合并进行加热实现PCB城堡板的射频电路焊接。

6.根据权利要求5所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，其特征在于，对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证包括：

根据功放板参数信息和数字中频板参数信息采用波端口建模仿真。

7.根据权利要求6所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法，其特征在于，对布局后的功放板和数字中频板进行仿真验证，之后包括：

模拟所述功放板和数字中频板的受力，判断所述功放板和数字中频板是否受力改变功放板参数信息和数字中频板参数信息；

根据判断结果进行迭代仿真；

其中，所述功放板参数信息和数字中频板参数信息均包括焊盘变量信息和焊盘形状变量信息。

8.一种4T4R的基站射频电路板，其特征在于，所述基站射频电路板包括：

利用如权利要求1-7任一项所述的基于PCB城堡板的基站射频电路的制作方法制作的一块数字中频板和四块功放板。

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