CN1262562A - 带电磁屏蔽的高频电路组件 - Google Patents

Abstract

一种带电磁屏蔽的高频电路组件组件,包括:一个高频电路,装于至少一块仪表板(30)上;一个仪表板支承体(36),拥有一些可与仪表板其中一面(30a)进行配合的支承表面(42a),以便在仪表板内完成高频辐射屏蔽间格;一块对仪表板(30)形成屏蔽的硬性电路板(50),装于仪表板(30)的另一面,并使仪表板与支承表面紧密相贴。硬性电路板(50)通过位于仪表板(30)外部各点的紧固元件(66)进行固定。它可采用整块金属制作,必要时可在其中一面或每一面上覆盖一个高导电性能金属层。

Description

带电磁屏蔽的高频电路组件

本发明是一种带电磁屏蔽的高频电路组件。组件也可整合一个天线，以构成一个整合式高频发射和/或接收机，诸如用于蜂窝式电话网络移动电话的增音器。

由于使用高频，对组件的电路元件不仅须进行外部电磁干扰保护，而且还应对电路内部的各不同区段采取保护。因为，构成有效级(如增音级)的每个区段都是一个辐射源，既能对邻近区段造成干扰，同时本身又对这些干扰辐射十分敏感。

因此，在高频组件的每个应当隔绝的电路区段的周围，须形成一种法拉第笼形式的屏蔽保护。

此外，当组件整合一个天线时，还须在天线与电路之间考虑屏蔽保护，以避免产生相互干扰。

当使用的频率值很高，达到数百兆赫，甚至几个吉赫时，屏蔽问题便会变得特别的尖锐棘手。然而，如今这类频率的使用已非常普遍，尤其是蜂窝式电话网络，其工作频带通常在900兆赫至1800兆赫之间。

在这些频率范围内，为了保证合适的电磁密封性能，电路各不同区段之间的屏蔽不能容许有任何超过一毫米的开口。因此，每个区段的屏蔽必须采用在需要隔绝的电路区段周围完全封闭的导电密封盒形式。在实际中，电路外形如同一块仪表板，自己本身通常也有一个屏蔽，但只涉及表面。例如，这一屏蔽采用喷镀金属形式，依照需要隔离的区段进行接地。屏蔽密封盒固定在仪表板上，与喷镀金属相接触。

屏蔽密封盒与电路之间的金属界面特别难以处理，因为这两个部件之间的任何寄生空间都会成为干扰电路的电磁辐射泄漏源。

在现行技术中，屏蔽密封盒通常通过螺钉被固定在电路上。为此需要在屏蔽密封盒与电路接触部分的整个周围预设一系列紧挨的螺钉孔。当所用频率达到前述数量级时，有必要将螺钉点挨近至每两公分甚至每公分一个，以便保证密封盒与电路保持足够的密封紧贴。

螺钉点如此密集，无论对制造成本还是对电路维护，都会带来损失。此外，用这种技术获得的辐射密封质量由于深受螺钉紧固力度的影响，因而可能导致可靠性以及技术性能的持久性问题。

另一方面，当高频电路包含一个发射器时，它必须遵守严格的发射标准，尤其是在被发射信号的通带方面。因为高频通讯的信道经过精确的定义，并在可由多个独立电信用户分享的连续频率范围内前后相连。在这种情况下，一个在分配给某一用户的信道上工作的发射器只能以这些信道的频率进行发射，而不能占用可能已被另一用户经营的邻近信道的频率。所以，应当授予发射器一个具有陡峭边沿的通带。

为了满足这些特性，发射器使用一些复杂电路，尤其采用以表面波滤波器(FOS)(又称SAW滤波器)为基础的信号滤波级。

另外，人们试图尽最大可能减小高频发射器的体积，以便能够更加容易地将其置于最佳地点，例如，在一个蜂窝式电话空间的阴影区内。

为了解决这一问题，本发明提供了一个带电磁屏蔽的高频电路组件，其特点是包括以下部件：

-一个高频电路，装于至少一块仪表板(1a platine)上；

-一个仪表板支承体，拥有一些可与仪表板其中一面进行配合的支承表面，以用于在仪表板内形成高频辐射屏蔽间格；

-一块形成屏障的硬性电路板，装于仪表板的另一面，并使仪表板与支承表面紧密相贴。

应当注意的是，依本发明制作的电路板具有双重功能：一方面，它构成外部与电路之间的电磁辐射屏蔽；另一方面，它又形成一个机械应力的传递表面，以迫使仪表板紧贴支承表面，从而保证电路屏蔽密封盒的电磁密封性能。

电路板对仪表板各点，尤其是沿支承表面所施加的应力明显匀称。因此，可以保证仪表板与所有支承表面保持无间断的接触。

由于电路板采用硬性材料，所以只要用几个紧固元件即可被固定。因而，电路在支承体及其屏蔽密封盒上安装与拆卸方便容易。再则，这些紧固点可以方便地设于仪表板以外的电路板上，以不妨碍其运行功能。

电路板可以用整块金属制成；如有必要，也可在其一面或每一表面覆盖一个高导电性能的金属层。电路板也可考虑采用复合材料结构。在这种情况下，电路板可以包含一个非导电材料层。

本发明的高频电路组件也可整合一个发射和/或接收天线，如一个平面全向天线。在这种情况下，可将天线对着电路板外面进行安装，以便使电路板外面在电路与天线之间形成一道屏蔽。也可以将天线装成这样的形式，即使电路板可在发射模式下用作反射层。

通过本发明的专门制作方式，电路板和支承体对仪表板形成一个几乎可隔绝高频辐射的密封盒。

支承体的表面由导电壁元件的顶端构成；导电壁从支承体底部伸展，而支承体底部本身也为一个导电体。在这种情形下，屏蔽密封盒可成为支承体的完整组成部分。由此可以使屏蔽密封盒具有良好的机械耐久特性。此外，由于前述所有顶端都处于同一平面，所以加工方便，并可确保精度。

由于本发明的电路板与仪表板的热接触状态有助于它起电路散热器作用，所以它还能有利地保证第三个功能，即驱散由电路产生的热量。

朝向电路板一面的仪表板上也可以采用一个导电涂层；导电涂层与支承表面进行电连接。该涂层可对电路板起补充电磁屏蔽作用，使得可在电路板层面设置一个或多个开口。这类开口可为从电路板一侧进入电路的某些点一例如外部连接点或测试接点等一提供方便。它们也使得可以在仪表板朝向电路板的一面上安置某些元件，尤其是表面波滤波器盒等。这一布局有利于提高整个组件的紧凑性。

当组件整合一个天线时，电路板也可用作天线的支座。

但也可以考虑在仪表板一侧采用连体式天线支座。

电路的所有元件均以明显有利的方式置于仪表板朝向支承体的那一面上。

本发明有助于制造一种带电磁屏蔽的高频组件；组件体积尺寸有限，尤其是当其整合一个平面天线时。其用途是可以作为小型电信增音器使用。例如，这种增音器能以不显眼的方式安装于室内(住宅、公共场所、车内，等等)，用于消除蜂窝式电话网络覆盖空间中的阴影区。

在这种情形下，高频电路将包含一个天线或与阴影区内天线的连接线、一个用于连接阴影区外部天线的输入/输出界面以及该输入/输出界面与整合式天线或置于阴影区内天线之间的信号转送装置。

为对本发明进行更好说明，现对一种最佳制造方式作如下描述；本描述仅作为例子提供；描述以附图作为参照；附图包括：

图1简要表示一个带阴影区的蜂窝式电话覆盖面的基本空间；

图2为一个用于图1阴影区内的增音器的简略示意图；

图3a是用于高频范围上升与下降通信的信道分配举例的图解；

图3b为图2中用于上升通信的增音器放大器的一个放大曲线；

图3c为图2中用于下降通信的增音器放大器的一个放大曲线；

图4为图2中依本发明一种设计模式完成的增音器仪表板的平面图，显示仪表板前面用于屏蔽的导电轨迹；

图5为依本发明一种设计模式完成的高频电路组件剖面图，根据图4的V-V线绘制；

图6为图5增音器支承框架由硬性电路板封闭的开口的平面图；

图7为图5增音器的总体图。

图1概要表示了一个蜂窝式电话网覆盖区的基础空间2；该覆盖空间包括一个装有增音器6的建筑物4。增音器6的作用是保障建筑物4内部与外部之间的通信中继联系。因为，一座建筑物，尤其是金属结构建筑物，会大大减弱蜂窝式电话所用的频率范围在1吉赫兹(GHz)左右的信号。

为此，每个增音器6均与一个建筑物外部天线8相连。该天线保证与基站10之间的双向无线电中继联系。增音器6拥有一个自己的天线以及自身天线与室外天线8之间的信号放大电路。当建筑物4内的移动电话12a进入发射状态时，增音器6即保证上升中继联系，也就是说，该电话的信号被增音器天线截取，并被增音器处理放大，然后传至室外天线8，并输送到基站10。相反，当移动电话12b进入接收状态时，增音器6则保证下降中继联系，也就是说，从基站10传来、通过室外天线8接收到的信号被输送至增音器6，由其进行处理并放大，然后在增音器天线上被重新发射。

因此，增音器6同时保证上升中继和下降中继联系。

图2以极简略方式介绍了一个增音器6的各个功能模块。增音器包括两个可调增益放大器14D和14M，分别保证上升与下降中继信号的放大。这两个放大器14D和14M通过输入/输出耦合器18a、18b与增音器6的内部天线16和室外天线8相连接。下降中继放大器14D的输入口通过耦合器18a与室外天线8相连，输出口通过耦合器18b与内部天线16相连。上升中继放大器(14M)的输入口通过耦合18b与内部天线16相连，输出口则通过耦合器18a与室外天线8相接。

用于上升与下降中继的频率位于由电信标准所规定的不同范围之内。

图3a以举例方式显示根据现行900兆赫(Mhz)GSM蜂窝式电话标准可用于上升与下降中继的频率的分配。可用于上升与下降中继的频率范围分别在890至915兆赫(Mhz)

以及935至960兆赫(Mhz)之间。其中每一范围又区分成传送或接收信道，约每200千赫(kHz)一个信道。一台双向通信移动电话在每一个分别专用于上升与下降中继的频率范围内占据一个信道。

这些频率范围可以被多个独立电信用户分享。在这种情形下，每个用户在分配给他的频率范围区段之内拥有其自己的信道组。图3a所举例子中，频率范围由两个电信用户平等分享。第一个用户在890至902.5兆赫频率带内拥有用于上升中继的信道(C_M1)，在935至947.5兆赫频率带内拥有用于下降中继的信道(C_DI)。第二个用户则在902.5至915兆赫频率带内拥有用于上升中继的信道(C_M2)，在947.5至960兆赫频率带内拥有用于下降中继的信道(C_D2)。

在频率范围分享的情况下，特别重要的是，为某一用户工作的增音器6只能在授予该用户的频率区段范围内进行放大与重新发射。

图3a和3b分别表示一个在分配给第一个用户的频率段上工作的增音器6放大器14M和14D增益特性。从中可以看出，用于上升中继的放大器14M的增益(Gm)和用于下降中继的放大器14D的增益(Gd)在其专用频率区段上各自拥有一个刻度20M和20D，一旦超出这些频率区段，便很快跌至零点。

这些增益特性采用一些高精度电路；这些电路包含多个在不同频率或不同放大级工作的层级，其中包括以表面波滤波器(FOS)为基础的滤波级。

如前面所解释的那样，每一级须与邻近各级进行电磁辐射隔离。

图4是仪表板30的30a面(以下简称“前面”)的一个平面图；在该面上装有组成增音器6的高频电路的元件。仪表板30是一个用硬性绝缘材料制成的平面元件。

前面30a包含一个由表面喷镀金属形成的导电轨迹32网络。这些导电轨迹32围绕一些区域34；每个区域用于容纳一个须与相邻级隔离的高频电路的相应层级。

仪表板30的背面(图中未示)覆盖一层占据整个表面的导电喷镀金属。这一喷镀金属层用于接地，以形成一个电磁屏蔽。仪表板30沿整个导电轨迹32拥有一些近距离细微穿孔线。穿孔边缘沿仪表板整个厚度覆盖喷镀金属，以形成导电轨迹32与仪表板背面的导电喷镀金属之间的互连通道。

图5是装在框架或支承体36之上的仪表板30的纵向剖面图，依图4的V-V线而作。该框架总体形状如一长方形弹簧座，具有一个形成导电底部的平面基座38以及一些朝开口张开的侧壁40。然而，邻近开口处的侧壁40中有一部分40a与基座38相垂直。框架36用一种导电材料一如铸铝-整件制成。

一个依照和仪表板30导电轨迹32网络相同形状排列的导电壁网络42被整合在基座38的内表面。这些导电壁42与基座38相垂直，并拥有平面顶端42a，用于形成仪表板30的支承表面，并与仪表板的导电轨迹32相接触。

图中所示例子中，构成高频电路的其它元件44均被安装在仪表板30的前面30a之上。仪表板30在框架36上按前面30a朝向基座38进行定位。它由一些挡块在侧面定位锁定；挡块由一个沿张开边缘40内面的整个周围而形成的凸缘46的竖面46a构成。凸缘46拥有一个横向表面，形成一个完全围住仪表板30的支架48。当仪表板被置于导电壁42顶端42a上面时，该支架48与仪表板30背面处于同一水平面之上，或者位于一个略更靠近框架36基座的水平面上。此外，它还明显处于导电壁40垂直部分40a伸展起点这一水平上。

凸缘46拥有一些贯穿的螺钉孔，沿支架48按规则间隔开凿，包括在各个角落。

一块硬性并相对较厚的平面电路板50贴在凸缘46的支架48上，关闭住框架36的开口。电路板50采用铝一类导电材料制成，以便在仪表板30与开口外部空间之间形成一道电磁屏蔽。

电路板50上有一些与支架48上的螺钉孔对齐的穿孔，使得可以将电路板用螺钉固定在支架上。当电路板50被固定在支架48上时，其下面即对仪表板30产生作用，并迫使仪表板前面30a紧贴导电壁42的顶端42a。因此，电路板50也可充

当机械应力传递表面，对仪表板32的整个表面均匀一致地产生作用。这时，在导电轨迹32和导电壁42顶端42a之间便产生一种无间断的电流接触。

这样，电路各不同区段34之间便产生一种完全密封的法拉第笼式电磁屏蔽。在框架层面，在每个区段34周围，通过围绕区段和框架36导电底部38的导电壁42(这些导电壁与框架导电底部相连接)形成一种包围式屏蔽。在仪表板32层面，屏蔽在表面通过仪表板背面的喷镀金属和电路板50)得到补充。

在所示例子中，电路板50的外面配有一些柱极52，用以承受平面全向天线54。因此，电路板又充当天线54的反射平面。天线维持在一个与电路板50平行的平面，其距离经过计算，以减少损失。

支承体52的小柱极被固定在仪表板30上，并穿越打在电路板50(图6)上的穿孔56。但也可考虑设置一些固位点，以将天线固定在电路板50上面。

应注意的是，电路板50的厚度被包含在形成框架36边缘的导电壁40的区段40a高度中。这样，由框架36和电路板50构成的组件在仪表板30及其外部环境之间形成一个密封的法拉第笼。

此外，电路板50还是一台有效的散热器，可借助其相对庞大的体积、它在几乎整个仪表板30表面的热接触及其朝外的开面，对由电路滋生的热量进行分配与排除。

图6是显示电路板50上面在电路板装上框架36时的平面图。在这一例子中，电路板50在边缘和角落用螺钉66固定。电路板足够坚硬，无需与仪表板30作垂直螺钉固定或其它方式的固定。

电路板在形成一个明显延续的表面的同时，也可包含一定数量的开口。在所示例子中，电路板上开有两个长方形开口58，用于在仪表板30上部表面安装两个表面波滤波器盒。值得注意的是，这些滤波器盒装有接地的自身金属屏蔽，因此对电路板表面的电磁屏蔽效果不会产生任何明显的损害。

此外，电路板50还有一个用于进入电路内部连接点一例如：测试点或调节点一的开口60和一个用于将高频电路与室外天线(图1和2)相连接的开口62。

值得注意的是，在所示例子中，各个元件44，除不需要补充屏蔽的FOS表面波滤波器盒之外，都装在仪表板的一个单独面30a上。此外，由于将屏蔽元件42和38整合在支承体框架36上，使得这些元件获得一种刚性结构以及经精确控制的标注尺寸。

图7是增音器6的总体图。构成支承体的框架36与一个覆盖壳64相结合；这一采用绝缘材料制成的覆盖壳用于保护高频电路不受环境影响。覆盖壳64呈凸形，并为平面全向天线54形成一个天线屏蔽器。

前述例子涉及的是用于蜂窝网络移动电话的增音器。然而，这一增音器也能适用于其它用途，例如，计算机数据资料、仪表控制、高频载波或用于模拟或数字化信道无绳电话的视频或音频信号(如：使用现行DECT标准的信号)等各类传输的中继。

最后，显而易见的是，本发明的应用丝毫不局限于增音器；它也可在任何需要屏蔽保护的高频电路上进行合适有利的应用。

Claims (12)

1.带电磁屏蔽的高频电路组件(6)，其特征在于包括：

一个高频电路，装于至少一块仪表板(30)上；

一个仪表板支承体(36)，拥有一些可与仪表板其中一面(30a)进行配合的支承表面(42a)，以便在仪表板内形成高频辐射屏蔽间格；

一块形成屏蔽的硬性电路板(50)，装于仪表板(30)的另一面，并使仪表板与支承表面紧密相贴。

2.如权利要求1构成的组件，其特征在于：电路板(50)通过位于仪表板(30)外部各点的紧固元件(66)进行固定。

3.如权利要求1或2构成的组件，其特征在于：电路板(50)采用整块金属制成，在必要可在其中一面或每一面上覆盖一个高导电性能金属层。

4.如权利要求1至3之其中一项所构成的组件，其特征在于；整合一个发射和/或接收天线(54)。

5.如权利要求4构成的组件，其特征在于：天线(54)对着电路板(50)的外面进行安装，以使电路板在仪表板(30)和天线之间构成一个屏蔽。

6.如权利要求1至5之任何一项所构成的组件，其特征在于：电路板(50)和支承体(36)为仪表板(30)构成一个明显不透高频辐射的屏蔽密封盒。

7.如权利要求1至6之任何一项所构成的组件，其特征在于：支承表面由导电壁(42)元件顶端(42a)组成；导电壁元件从本身也是导电体的支承体(36)底部伸展。

8.如权利要求1至7之任何一项所构成的组件，其特征在于：电路板(50)与仪表板(30)形成热接触，并由此可使电路板起到电路散热器的作用。

9.如权利要求1至8之任何一项所构成的组件，其特征在于：与电路板(50)接触的仪表板(30)的表面包含一个与支承表面(42a)通电连接的导电涂层。

10.如权利要求1至9之任何一项所构成的组件，其特征在于：电路的各个组件(44)明显地装于仪表板(30)朝向支承体(36)的那一个面(30a)上。

11.如权利要求1至10之任何一项所构成的组件，其特征在于：电路板(50)拥有至少一个可用以进入电路某一点或某一部件的开口(58、60、62)。

12.用于覆盖蜂窝式电话(2)通信空间阴影区的微型增音器(6)，包括一个如权利要求1至11之任何一项所构成的高频组件；该高频电路包含一个用于与阴影区外部天线(8)连接的输入/输出界面以及输入/输出界面与阴影区内天线(16)之间的信号再传递装置。

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