CN117458162A - 一种5g相控阵天线口径转接模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G相控阵天线口径转接模块，包括：反射面安装板；所述反射面安装板上设置有结构板，通过所述结构板与天线单元电性连接；所述反射面安装板的一侧通过支撑结构与均温板相连接，与所述均温板形成容积腔体，内侧通过导线使所述结构板与所述均温板电性连接；所述均温板与功率模块连接，使所述天线单元与所述功率模块之间电性连接；该转接模块实现天线单元和功率模块之间的大功率低损耗的一一对应的互连方式，前端提供给天线单元高频信号互连接口，后端提供给后向维修的功率模块的高频互连接口，解决由于单通道大功率互连损耗带来的热耗，提供给转接模块一个均温安装环境。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵天线技术领域，尤其涉及一种5G相控阵天线口径转接模块。
背景技术
目前，我国的大规模5G相控阵天线为整体模块结构，前端为天线罩，后端为密封结构框架，所有的功能模块安装在密封结构框架中，维修时需要将整体天线模块取下，打开密封结构框架，维修其中功能模块。
5G相控阵天线阵面的结构较为复杂，包含大量的有源组件，其辐射性能主要依赖于各个通道的幅度、相位控制，实现控制的都是电子线路，相对于结构件，可靠性较低，因此由于天线阵面前端无法进行操作，后向维修的方式是阵面结构布局和设计中必须的维修要求。
相控阵天线阵面内部结构通常采用等距阵列结构和区域集中式阵列结构两种形式。等距阵列结构为5G相控阵天线阵面包含的若干个T/R组件的射频端，可以与前端天线单元阵列直接互连，电讯损耗小。但T/R组件排列需要根据天线单元阵列的尺寸，造成T/R组件排布分散，不利于实现后向维修方式；区域集中阵列结构是将一定区域内的T/R组件向区域中心集成设计，在电口径区域之间留出结构空间，用于布置支撑骨架、安装导轨、电缆走线等，易于实现后向维修方式，但天线单元阵列与T/R组件之间的位置不再一一对应，两者不能直接互连，必须增加过渡电缆联接层，结构设计复杂，电讯损耗有所增加，且不利于相控阵天线阵面的内部散热。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种5G相控阵天线口径转接模块。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种5G相控阵天线口径转接模块，包括：
反射面安装板；
所述反射面安装板上设置有结构板，通过所述结构板与天线单元电性连接，并通过所述反射面安装板进行传导散热；
所述反射面安装板的一侧通过支撑结构与均温板相连接，与所述均温板形成容积腔体，内侧通过导线使所述结构板与所述均温板电性连接；
所述均温板与功率模块连接，通过所述均温板对功率模块连接端进行散热，同时对所述容积腔体内侧温度传导散热，使所述天线单元与所述功率模块之间电性连接实现转接。
作为上述技术方案的进一步描述：所述支撑结构与所述均温板进行卡接，所述支撑结构为镂空设计，所述支撑结构的一侧设有若干支撑柱，所述支撑柱位于所述容积腔体内侧。
作为上述技术方案的进一步描述：所述结构板与所述反射面安装板配合角度为30-60°，所述反射面安装板与所述结构板之间设置有屏蔽圈。
作为上述技术方案的进一步描述：所述结构板上设有若干第一连接口，所述均温板上设有若干第二连接口，若干所述第一连接口和若干所述第二连接口阵列排布，所述第一连接口与所述第二连接口的数量相对应。
作为上述技术方案的进一步描述：若干所述第一连接口与若干所述第二连接口之间通过高频电缆相连接。
作为上述技术方案的进一步描述：所述反射面安装板靠近均温板的一侧端面设有若干定位销，另一侧端面设有若干安装孔。
作为上述技术方案的进一步描述：所述反射面安装板平面度小于等于0.05mm，所述第一连接口的相对位置精度小于等于0.03mm。
作为上述技术方案的进一步描述：所述第二连接口的相对位置精度小于等于0.05mm。
作为上述技术方案的进一步描述：所述均温板和所述反射面安装板的材料为铝合金，在所述均温板的端面设置有若干散热管，所述散热管位于若干所述第二连接口之间，通过所述散热管将温度传导至所述均温板上进行散热，所述散热管的材料为铜。
作为上述技术方案的进一步描述：所述第一连接口与所述第二连接口处设有连接端口，啮合力范围为2.2N-4.5N。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1、在满足5G相控阵天线阵列排布结构需求下，可实现天线单元和功率模块之间的大功率低损耗的一一对应的互连方式，前端提供给天线单元高频信号互连接口，后端提供给后向维修的功率模块的高频互连接口，解决由于单通道大功率互连损耗带来的热耗，提供给转接模块一个均温安装环境。
2、通过接口转化，可以满足功率模块的模块化设计，便于调试、安装和维修；具有低损耗、等相位的特性，为天线单元和功率模块之间的互连提供高质量的稳定互连特性。
附图说明
图1为本发明提出的转接模块的立体图一；
图2为本发明提出的转接模块的立体图二；
图3为本发明提出的转接模块的正视图；
图4为本发明提出的转接模块的后视图；
图5为本发明提出的转接模块的侧视图；
图6为本发明提出的转接模块的剖视图；
图7为本发明中均温板的立体图；
图8为本发明中连接端口的剖视图。
图例说明：
1、反射面安装板；2、结构板；21、第一连接口；3、支撑结构；4、均温板；41、第二连接口；42、散热管；43、连接端口；5、支撑柱；6、屏蔽圈；7、高频电缆；8、定位销；9、安装孔。
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。
参照图1-图8，本发明提供的一种实施例：一种5G相控阵天线口径转接模块，包括：反射面安装板1；反射面安装板1上设置有结构板2，通过结构板2与天线单元电性连接；反射面安装板1的一侧通过支撑结构3与均温板4相连接，与均温板4形成容积腔体，内侧通过导线使结构板2与均温板4电性连接；均温板4与功率模块连接，使天线单元与功率模块之间电性连接。
在本实施例中，反射面安装板1朝向天线单元一侧，通过结构板2与天线单元相连接，反射面安装板1可以增强接收天线信号的强度，改善接收效果，在反射面安装板1与均温板4之间设置有支撑结构3，当转接模块内部产生热耗时，通过均温板4将热量传递到支撑结构3处，再由支撑结构3热传递至反射面安装板1，进行充分散热，在支撑结构3内侧，设置有高频电缆7，用于连接天线单元和功率模块。前端提供给天线单元高频信号互连接口，后端提供给后向维修的功率模块的高频互连接口，解决由于单通道大功率互连损耗带来的热耗，提供给转接模块一个均温安装环境。
支撑结构3的材料为铝合金，轻质耐腐蚀性能，分别与反射面安装板1和均温板4连接，且在反射面安装板1处设有结构板2，确保结构板2和均温板4处的第一连接口21和第二连接口41之间的相核对位置，进行定位，保证其相对精度小于等于0.05mm。
参照图6，支撑结构3与均温板4进行卡接，支撑结构3为镂空设计，支撑结构3的一侧设有若干支撑柱5，支撑柱5位于容积腔体内侧。
在本实施例中，通过支撑结构3与均温板4卡接，使均温板4可拆卸连接，实现后端拆卸维修的功能，同时确保反射面安装板1和均温板4的相对位置精度，通过在支撑结构3的内侧设有支撑柱5，加强容积腔体内侧的连接强度，保证支撑结构3的刚性满足连接端口43的插拔力的要求。
均温板4进行传导散热的过程中，通过与支撑结构3连接，使温度通过支撑结构3传导至反射面安装板1上，增加散热传导时与空气的接触面积，支撑结构3为镂空结构，便于空气流动快速进行散热，具有更好的散热效果。
参照图1和图3，结构板2与反射面安装板1配合角度为30-60°，反射面安装板1与结构板2之间设置有屏蔽圈6。
在本实施例中，结构板2与反射面安装板1的配合角度为45°，在结构板2的外侧设有屏蔽圈6，保证电磁屏蔽和连续接地的要求，屏蔽圈6为绝缘材料。
结构板2上设有若干第一连接口21，均温板4上设有若干第二连接口41，若干第一连接口21和若干第二连接口41阵列排布，第一连接口21与第二连接口41的数量相对应。
在本实施例中，第一连接口21和第二连接口41设置有128个，实现天线单元和功率模块之间的大功率低损耗的一一对应的互连方式，第一连接口21为天线单元馈电口，第二连接口41为功率模块馈电口。
若干第一连接口21与若干第二连接口41之间通过高频电缆7相连接。
发明人在研究中发现，高频电缆7为转接模块中的主要部件，其性能直接影响模块的整体性能指标，本发明中的转接模块为128点转接，所以128根电缆要求具有低损耗、稳相位的特性。由于转接模块具有轻量化的要求，其内部空间有限，当装配电缆组件时会出现多种复杂形式的弯曲，这就要求电缆自身的外径不能太大，而且需要保证一定的柔软性，弯曲应力不能大。
在本实施例中，高频电缆7选用CXN3506型电缆，同时采用走线工装进行电缆卷曲，保证弯曲半径，具体的，高频电缆7长度预设为150mm，对壳体内的绕线特性进行了模拟绕曲性能测试，以及绕曲前后的性能变化检测，绕曲前后的电压驻波比增大0.05、插入损耗最大变化量0.09dB、相位变化最大值0.35°，电缆在壳体内的安装满足组件系统性能要求。
每根高频电缆7的单通道平均功率为10W(连续波)，插入损耗为1.0dB。当环境温度为55℃，对流热交换系数为0.7mW/(mm2.℃)，根据插入损耗计算公式，IL＝20lg(Pr/Po)，IL为插损，Pr为输出信号，Po为输入信号，单根绕线电缆的总热耗为0.65W，通过支撑结构3和支撑柱5进行传导，热量最终通过均温板4和反射面安装板1进行降温。
参照图1-图2，反射面安装板1靠近均温板4的一侧端面设有若干定位销8，另一侧端面设有若干安装孔9。
在本实施例中，定位销8设置有两个，分别位于支撑结构3的两侧，通过定位销8，对反射面安装板1的位置进行定位，精度范围为±0.03mm，通过安装孔9，便于在天线单元处进行安装。
反射面安装板1平面度小于等于0.05mm，第一连接口21的相对位置精度小于等于0.03mm。
在本实施例中，反射面安装板1为采用铝合金材料整体加工而成，平面度小于等于0.03mm，保证反射面安装板1与天线单元安装后，装配平面度小于等于0.05mm，满足天线单元的精度要求，第一连接口21其间距为天线单元阵列的间距，直接和天线单元馈电点连接，具体为128个间距为9.6×9.6mm的高频馈电点，相邻的第一连接口21之间间距的精度范围为9.57-9.63mm，连接端口43为SMP-J连接器，采用低插拔力的光孔SMP-J阳头连接器，插拔力不大于3-5N，保证与天线单元的连接可以整体多点插合。
第二连接口41的相对位置精度小于等于0.05mm。
在本实施例中，第二连接口41共128个，方向为8行16列排布，间距为12.5×12.5mm，相邻的第二连接口41之间间距的精度范围为12.45-12.55mm，可安装16个8单元功率模块，连接端口43为SMP-J连接器，与功率模块之间通过SMP-KK双阴极连接器进行高频信号导通，采用SMP-KK双阴连接器主要是消除功率模块和转接模块之间的多级安装误差，可以保证信号的互连质量、插入损耗和驻波性能。
均温板4的材料为铝合金，在均温板4的端面设置有若干散热管42，散热管42位于若干第二连接口41之间，散热管42的材料为铜。
在本实施例中，均温板4采用铝合金整体加工，外侧设置有槽口，将截面积为2×4的散热管42通过导热胶安装，胶接在均温板4的槽口里，保证平面度和粗糙度要求，对容积腔体内侧产生的热量进行传导散热，散热管42为内侧中空的金属管体，使其具有质轻的特点，材料为铜，具有快速均温的特性，则使其具有优异的导热性能。
第二连接口41进行阵列排布，散热管42设置在第二连接口41之间的间隙处，具体的，散热管42设置有七个，降低天线单元阵列和功率模块之间由于高频互连带来的热量，提高互连性能效率，对散热管42传导的温度进一步降低，还可以通过支撑柱5进行热传导，进一步使反射面安装板1和均温板4之间的温度差降低，提供了均温环境。
第一连接口21与第二连接口41处设有连接端口43，啮合力范围为2.2N-4.5N。
参照图8，在本实施例中，连接端口43采用光孔连接器，卡接在第一连接口21或第二连接口41处，并增大斜面导向圆弧过渡，通过连接端口43使转接模块与天线单元和功率模块之间相连接。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于，包括：
反射面安装板(1)；
所述反射面安装板(1)上设置有结构板(2)，通过所述结构板(2)与天线单元电性连接，并通过所述反射面安装板(1)进行传导散热；
所述反射面安装板(1)的一侧通过支撑结构(3)与均温板(4)相连接，与所述均温板(4)形成容积腔体，内侧通过导线使所述结构板(2)与所述均温板(4)电性连接；
所述均温板(4)与功率模块连接，通过所述均温板(4)对功率模块连接端进行散热，同时对所述容积腔体内侧温度传导散热，使所述天线单元与所述功率模块之间电性连接实现转接。
2.根据权利要求1所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述支撑结构(3)与所述均温板(4)进行卡接，所述支撑结构(3)为镂空设计，所述支撑结构(3)的一侧设有若干支撑柱(5)，所述支撑柱(5)位于所述容积腔体内侧。
3.根据权利要求1所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述结构板(2)与所述反射面安装板(1)配合角度为30-60°，所述反射面安装板(1)与所述结构板(2)之间设置有屏蔽圈(6)。
4.根据权利要求1所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述结构板(2)上设有若干第一连接口(21)，所述均温板(4)上设有若干第二连接口(41)，若干所述第一连接口(21)和若干所述第二连接口(41)阵列排布，所述第一连接口(21)与所述第二连接口(41)的数量相对应。
5.根据权利要求4所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：若干所述第一连接口(21)与若干所述第二连接口(41)之间通过高频电缆(7)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述反射面安装板(1)靠近均温板(4)的一侧端面设有若干定位销(8)，另一侧端面设有若干安装孔(9)。
7.根据权利要求4所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述反射面安装板(1)平面度小于等于0.05mm，所述第一连接口(21)的相对位置精度小于等于0.03mm。
8.根据权利要求4所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述第二连接口(41)的相对位置精度小于等于0.05mm。
9.根据权利要求4所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述均温板(4)和所述反射面安装板(1)的材料为铝合金，在所述均温板(4)的端面设置有若干散热管(42)，所述散热管(42)位于若干所述第二连接口(41)之间，通过所述散热管(42)将温度传导至所述均温板(4)上进行散热，所述散热管(42)的材料为铜。
10.根据权利要求4所述的一种5G相控阵天线口径转接模块，其特征在于：所述第一连接口(21)与所述第二连接口(41)处设有连接端口(43)，啮合力范围为2.2N-4.5N。
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