CN117769789A - 用于超密集基站天线的低成本微型化竖直同轴电缆到pcb过渡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于将RF电缆安设到天线PCB上的竖直RF发射机构。所述机构包含形成于所述PCB中的切口，由此所述切口具有形成于一个内部边缘中的互锁突片和内导体插座。竖直夹子安设在这一内部边缘上，所述竖直夹子有两个突片和圆柱形外导体插座。所述切口和所述夹子的设计允许安设RF电缆，使得所述RF电缆竖直地安装到所述PCB，提供用于所述RF电缆的所述内导体和外导体两个的高品质耦合。其使得能够从所述PCB的同一侧进行所述内导体和所述外导体两个的焊接。本公开还提供了相对于常规RF PCB发射的较小切口，从而使得能够将RF电缆发射较高密度地放置在给定PCB上，从而提供超密集天线设计。

Description

用于超密集基站天线的低成本微型化竖直同轴电缆到PCB 过渡

技术领域

本发明涉及无线通信，且更尤其涉及超密集多端口基站天线。

背景技术

无线行业需要在固定体积内增加数目的双极化天线阵列以用于低于6GHz的频域中的新兴的宏和小蜂窝基站天线(BSA)。BSA内的每一双极化宽带天线阵列需要印刷电路板(PCB)和RF功率分配器以达成跨越每一阵列的孔隙的所需振幅和相位分布。最通常，这些PCB使用同轴电缆和RF过渡夹子连接，所述同轴电缆和RF过渡夹子被设计成允许同轴电缆传输线与PCB传输线之间的过渡，同时维持最优VSWR、插入损耗。

图1示出了PCB 100，其上安置有不同的示范性发射切口110、115、120和125。发射切口110、120和125属于常规种类且被设计成容纳常规PCB过渡夹子。常规水平过渡夹子110、120和125在PCB中产生较大切口以提供用于同轴电缆(未图示)的应变消除的充分空间。常规发射切口110和125对应于被设计用于从PCB后方过渡到PCB上方的常规过渡夹子；且常规发射切口120对应于常规过渡夹子，由此同轴电缆保持在PCB的顶部上。显而易见的是，常规发射切口110、120和125消耗PCB的大面积。如果电缆位于与RF传输线相同的侧上，那么同轴电缆的接地搁置在PCB的表面上，所述表面接着变成对于PCB上的传输线的“禁入区域”，这是因为所述传输线将耦合到同轴电缆外部护套。这些大切口并不有助于新一代超密集BSA，这是因为所述切口占据需要用于PCB馈送网络和功率分配器传输线的珍贵空间。

从同轴电缆发射到PCB的现有解决方案处于两个类别下，即，水平发射和竖直发射。常规方法涉及将同轴电缆的外部护套直接焊接到PCB的背部的接地平面，且接着将同轴电缆的中心导体焊接到PCB电路迹线或使其穿过PCB中的未镀覆钻孔以焊接到PCB的顶部侧上的PCB传输线。在这种情况下，一旦组装了天线，接地焊接接头就隐藏了，因此如果需要进行任何再工，或如果需要更换故障组件，那么由于无法接入将同轴电缆外部护套接合到PCB的背部的焊接接头而无法去除PCB。这在圆柱形小蜂窝天线中是严重的问题，其中驻留在PCB的背部上的任何焊接接头将从视野中隐藏且由于圆柱形阵列结构的性质而不可接入。

另一方法是使同轴电缆从PCB下方传递到与PCB表面共面/成切线的PCB上方。随着PCB的厚度增加，切口的所需长度增加，以便维持同轴电缆上的相同量的应变消除和弯曲半径，以防止中心导体处的焊接接头/PCB接口上的应力。这在仅由于所需的切口的长度而使用多层板时变得不可实现。即使对于0.030"的薄PCB，所需的切口的长度和宽度有时仍可能太大而无法在指定区域内仍符合所有所需RF电路系统。

常规竖直夹子发射遭受以下缺陷。一种方法涉及在PCB中形成非镀覆穿孔，其中同轴的中心导体垂直于PCB的平面竖直地穿过所述穿孔。在这种竖直发射技术中，PCB的接地焊接到PCB后方的同轴电缆的外导体。考虑到PCB最通常安装到被称为反射器的大金属平面，因此这一焊接接头不可接入。因此，如果出于任何原因需要去除PCB，那么必须首先从PCB的背部回焊接地焊接接头。虽然在一些面板/宏BSA中，从背部接入焊接接头可能是可能的，但在圆柱形小蜂窝BSA中不可能。因此，这种技术并不提供可行的制造解决方案。

例如PSMP接口的其它常规解决方案允许发生从同轴电缆无焊料过渡到PCB，其中同轴电缆和中心导体的接地接触是通过匹配的齿合接口进行而无需焊料。连接通过干扰就地保持，且发现于光滑孔和有限/完整掣子产品中。尽管这些连接器的RF性能是有利的，但在大多数应用中成本过高。由于这种方法的所需的大量过渡和高零件价格，因此其不是BSA过渡的问题的解决方案的有成本效益的解决方案。

因此，需要低成本竖直夹子发射解决方案，其允许从PCB的可接入侧焊接RF电缆的外导体和内导体两个，从而提供最小切口大小，且允许多层PCB。

发明内容

因此，本发明涉及一种避免由于相关技术的限制和缺点的问题中的一个或多个的微型化竖直同轴电缆到PCB过渡。

本公开的方面涉及一种具有一个或多个PCB(印刷电路板)的天线。一个或多个PCB中的每一个包括形成于PCB中的多个切口，多个切口中的每一个具有一对互锁狭槽、内导体凹槽和接近于内导体凹槽安置的焊盘，其中焊盘电耦合到安置于PCB上的RF迹线；多个竖直夹子，各自对应于多个切口中的一个，其中每一竖直夹子安设在其对应切口的内部边缘上，竖直夹子具有夹子主体、圆柱形外导体插座和一对安装突片，其中一对安装突片与一对互锁狭槽啮合；以及多个RF电缆，多个RF电缆中的每一个机械地耦合到对应竖直夹子和对应切口，其中每一RF电缆具有焊接到对应焊盘的内导体，且每一RF电缆具有焊接到对应圆柱形外部插座的外导体。

本公开的另一方面涉及一种用于将竖直RF发射安设在天线PCB(印刷电路板)上的方法，PCB具有多个切口，每一切口具有内导体凹槽。所述方法包括将竖直夹子附接到每一切口的内部边缘上；从PCB的第一侧将RF电缆插入到多个竖直夹子中的每一个中，其中插入包含通过对应内导体凹槽插入RF电缆的内导体，且将RF电缆的外导体插入到对应竖直夹子的圆柱形外部插座中；从PCB的第二侧将每一内导体焊接到形成于PCB的第二侧上的对应焊盘；以及从PCB的第二侧将每一外导体焊接到对应圆柱形外部插座。

附图说明

并入本文中并且形成本说明书的一部分的附图说明微型化竖直同轴电缆到PCB过渡。与描述一起，图式进一步用以解释本文中所描述的微型化竖直同轴电缆到PCB过渡的原理，且进而使得相关领域的技术人员能够制作和使用微型化竖直同轴电缆到PCB过渡。

图1示出了根据本公开的具有四个过渡切口的PCB，其中三个具有常规设计且一个对应于示范性过渡夹子。

图2示出了根据本公开的具有示范性竖直夹子发射和所安设RF电缆的PCB的顶侧。

图3示出了根据本公开的示范性竖直夹子。

图4A为根据本公开的示范性夹子的俯视图。

图4B为根据本公开的示范性夹子的侧视图。

图4C为根据本公开的示范性夹子的另一侧视图。

图5示出了三个示范性夹子，一个安设在内部切口上，另一个安设在内部切口上，以及一个安设在边缘安装切口上。

图6示出了来自图5的安设在PCB上的夹子，其进一步示出了所安设的RF电缆。

图7示出了如从PCB的下侧查看安设在夹子上的RF电缆和在安设在另一夹子上的过程中的另一RF电缆。

图8示出了RF电缆605的内导体和外导体与其相应竖直夹子220的初始耦合。

图9示出了其中夹子和RF电缆安设在多层PCB上的变化。

图10示出了夹子和RF电缆安设在多层PCB上，其中层和组件示出为半透明的以展现示范性内部结构。

具体实施方式

所提出的解决方案使用容纳竖直RF发射的新型过渡夹子极大地减少PCB中从同轴电缆过渡到PCB所需的切口，同时维持优良的RF性能，在竖直RF发射中同轴电缆垂直于PCB的平面与PCB介接。所提出的解决方案允许接地焊接接头可接入，所述接地焊接接头将同轴电缆的外导体接地到过渡夹子和PCB，同时还保持将同轴电缆的中心导体接合到PCB上的电路迹线的焊接接头也可接入。可接入性是所提出的解决方案优于其它竖直发射方法的关键益处，所述其它竖直发射方法需要同轴电缆的外部护套在PCB后方焊接到过渡夹子和PCB接地，进而使焊接接头不可用于再工目的。所提出的方法允许容易地接入所有焊接接头，这使得再工可能且进而极大地改进BSA的可制造性。

所提出的解决方案的成本比使用PSMP式竖直过渡块低。由于焊接接头的可接入性，所述解决方案提供改进的可制造性。与水平过渡相比，所述解决方案为RF分路器网络释放更多占用空间。这种技术可达成通过6GHz的-30dB回程损耗，因此其刚好作为其它技术的宽带。

图2示出本公开的示范性竖直RF发射设施200，其包含其上安置有RF迹线210的PCB205。如所示出，从PCB 205的顶侧示出PCB 205。切口215安置于PCB 205中，示范性竖直夹子220安设在所述切口上。竖直夹子220安设在切口215的内部边缘上。RF电缆225安设在竖直夹子220上，所述RF电缆具有焊接到竖直夹子220的外导体230和经由焊接点240电耦合到RF迹线210的内导体235。

如从图2中显而易见，外导体230可焊接到竖直夹子220，且内导体235可从PCB 205的顶侧焊接到焊接点240。

图3示出了根据本公开的示范性竖直夹子220。竖直夹子220包含：夹子主体300；圆柱形外导体插座305；以及两个安装突片310，用于与夹子主体300一起夹持PCB 205，使得PCB 205插入到安置于夹子主体300与安装突片310之间的间隙315中。竖直夹子220可出于便宜且简单制造而经压铸。

图4A、4B和4C是竖直夹子220从顶部和两个正交侧的视图。

图5示出了三个示范性竖直夹子220，一个安设在内部切口515a上，另一竖直夹子220安设在内部切口515b上，以及另一竖直夹子220安设在边缘安装切口515c上。如图5中所示出，每一内部切口515a/b和边缘安装切口515c具有啮合对应竖直夹子220的一对互锁狭槽520，进而使竖直夹子220居中且防止其横向运动。每一切口515a/b/c还具有中心狭槽525，内导体凹槽530安置于所述中心狭槽上，内导体(未图示)通过所述内导体凹槽插入使得内导体可焊接到焊盘535，借此内导体电耦合到RF迹线210。在这样做时，将焊料施加到内导体和焊盘535以形成图2中示出的焊接点240。

图6示出了安设在图5中示出的PCB 205上的竖直夹子220，其展示到安置于切口515a中的竖直夹子220中的第一RF电缆605a，和大约插入到安置于边缘安装切口515c中的竖直夹子220中的第二RF电缆605b。如所示出，第一RF电缆605a的内导体610插入到竖直夹子220的内导体凹槽530中，且第一电缆605a的外导体615插入到同一竖直夹子220的外导体插座305中。图6并不提供展示侧接插入第二RF电缆605b的透视图。

图7为图6的另一透视图，其展示了第一RF电缆605a安设在其对应竖直夹子220中且第二RF电缆605b侧接插入到其对应竖直夹子220中。

图8示出了RF电缆605的内导体和外导体与其相应竖直夹子220的初始耦合。如所示出，第一RF电缆605a完全插入到对应竖直夹子220中，由此第一RF电缆605a的内导体610安置在对应内导体凹槽530中，且第一RF电缆605a的外导体615机械地且电耦合到对应外导体插座305。如所示出，一旦安设第一RF电缆605a，就可以通过焊接完成连接，由此可以将焊料施加到内导体610和焊盘535以形成焊接接头240(图8中未图示)。尽管未图示，但应理解，可通过在图8中展示的PCB的侧处进行焊接而形成焊接接头240。另外，后续焊接接头(未图示)可通过将外导体615焊接到对应外导体插座305而形成。这种外导体焊接可通过从PCB的与内导体焊接接头240相同的侧接近焊接点且通过形成于PCB中的切口插入焊接工具来进行。因此，内导体和外导体两个可以容易地从PCB的同一侧接入的方式焊接。

图9示出其中竖直发射组合件900实施于多层PCB 905上的变化。如所示出，竖直夹子920安设在形成于多层PCB 905中的边缘安装切口915中。如所示出，RF电缆的内导体610经由焊接点240电耦合到RF迹线910，且RF电缆的外导体615通过焊接接头925机械地且电耦合到夹子920。将RF电缆安设到竖直夹子920上可以与上文关于竖直夹子220所描绘的方式类似的方式进行。

图10示出了夹子920和RF电缆安设在多层PCB 905上，其中层和组件示出为半透明的以展现示范性内部结构。鉴于需要安设在多层PCB 905上的竖直夹子920的尺寸改变，可能需要RF调谐。图10中示出了根据本公开的可形成于PCB中的多个盲镀覆穿孔1005。额外盲镀覆穿孔1005的数目和放置可配置为调谐竖直发射夹子920处的RF连接的阻抗，同时在例如6GHz的更高频率下维持良好VSWR(电压驻波比)。

尽管上文已描述本发明的各种实施例，但应理解，它们仅通过举例而非限制的方式呈现。对于相关领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的宽度和范围不应受任何上述示范性实施例的限制，而应仅根据所附权利要求书及其等效物来限定。

Claims (5)

1.一种具有一个或多个PCB(印刷电路板)的天线，所述一个或多个PCB中的每一个包括：

多个切口，形成于所述PCB中，所述多个切口中的每一个具有一对互锁狭槽、内导体凹槽以及接近于所述内导体凹槽安置的焊盘，其中所述焊盘电耦合到安置于所述PCB上的RF迹线；

多个竖直夹子，各自对应于所述多个切口中的一个，其中每一竖直夹子安设在其对应切口的内部边缘上，所述竖直夹子具有夹子主体、圆柱形外导体插座和一对安装突片，其中所述一对安装突片与所述一对互锁狭槽啮合；以及

多个RF电缆，所述多个RF电缆中的每一个机械地耦合到对应竖直夹子和对应切口，其中每一RF电缆具有焊接到对应焊盘的内导体，且每一RF电缆具有焊接到对应圆柱形外部插座的外导体。

2.根据权利要求1所述的天线，其中所述多个切口包括：

具有一个或多个内部切口的第一子集；以及

具有一个或多个边缘安装切口的第二子集。

3.根据权利要求1所述的天线，其中所述PCB包括多层PCB。

4.根据权利要求3所述的天线，其中所述PCB包括多个盲镀覆穿孔，其中盲镀覆穿孔的放置和数目配置为在高频下维持VSWR(电压驻波比)。

5.一种用于将竖直RF发射安设在天线PCB(印刷电路板)上的方法，所述PCB具有多个切口，每一切口具有内导体凹槽，所述方法包括：

将竖直夹子附接到所述多个切口中的每一个的内部边缘上；

从所述PCB的第一侧将RF电缆插入到所述多个竖直夹子中的每一个中，其中

所述插入包含通过对应内导体凹槽插入所述RF电缆的内导体，且将所述RF电缆的外导体插入到所述对应竖直夹子的圆柱形外部插座中；

从所述PCB的第二侧将每一内导体焊接到形成于所述PCB的第二侧上的对应焊盘；以及

从所述PCB的所述第二侧将每一外导体焊接到所述对应圆柱形外部插座。