CN214542476U - 一种车载线缆适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载线缆适配器，用于连接车载线缆和车载天线，其特征在于：包括双面覆铜的基板以及在基板覆铜之前预先设置在基板一表面的若干CPW传输线，并且所述CPW传输线的两端所在处无覆铜，以使所述CPW传输线的两端暴露在外；在覆铜的基板上设置第一金属化通孔以实现双面导通；所述CPW传输线的所述两端分别用于连接车载线缆的内芯和车载天线的SMA接口，其中，连接所述内芯的一端为输入端，连接所述SMA接口的一端为输出端，所述输出端位于所述基板的边缘，且输出端所在位置依据所适配的车载天线的SMA接口而设置；所述若干CPW传输线在基板上的排布呈左右轴对称，且所述CPW传输线的走线形状包含圆滑曲线型或直线型。

Description

一种车载线缆适配器

技术领域

本实用新型涉及车载通信技术领域，尤其是微波和传输线领域，具体涉及一种可应用于Sub 6G网络的车载线缆适配器。

背景技术

近年来，随着5G通信技术和物联网的快速发展以及对汽车智能化的需求越来越高，车载天线的数量和工作频率正在逐渐增加。为了能使车载线缆与带SMA(SubMiniatureversionA)接口的车载天线能够以较低损耗的方式连接，有人考虑通过改进适配器的设计来降低损耗。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种可应用于Sub 6G网络的车载线缆适配器，以CPW(Coplanar waveguide，共面波导)传输线为主要形式，并通过对CPW传输线的走线结构进行特殊设计以降低插损并使输出端口相距一定距离，最终达到以较低的插损将车载线缆的信号分配至车载天线的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种车载线缆适配器，用于连接车载线缆和车载天线，包括双面覆铜的基板以及在基板覆铜之前预先设置在基板一表面的若干CPW传输线，并且所述CPW传输线的两端所在处无覆铜，以使所述CPW传输线的两端暴露在外；在覆铜的基板上设置第一金属化通孔以实现双面导通；所述CPW传输线的所述两端分别用于连接车载线缆的内芯和车载天线的SMA接口，其中，连接所述内芯的一端为输入端，连接所述SMA接口的一端为输出端，所述输出端位于所述基板的边缘，且输出端所在位置依据所适配的车载天线的SMA接口而设置；所述若干CPW传输线在基板上的排布呈左右轴对称，且所述CPW传输线的走线形状包含圆滑曲线型或直线型。

本实用新型上述技术方案所提出的车载线缆适配器，通过以CPW传输线为主要形式降低损耗；另外，CPW共面波导传输线的主要用途是以较低的损耗将电磁能量从一端传输至另一端，而损耗角正切是衡量CPW传输线介质损耗的重要参量，是传输线内有功电流密度σ₁E和无功电流密度jωε₁E大小比值的正切，即

所以当频率较高应用于毫米波频段时(特别是5G，26～100GHz)由于趋肤效应(电流主要集中在走线外表薄层。越靠近走线表面，电流密度越大)传输线走线的结构会直接引起走线内有功电流和无功电流的密度分布，鉴于此，将CPW传输线的走线形状设置成没有直角和折线形状时，可以减小以CPW传输线为主要形式的适配器的损耗角正切tanδ，从而来进一步降低插入损耗。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种5G车载线缆适配器的其中一面的透视图；

图2是本实用新型实施例的一种5G车载线缆适配器的另一面的示意图；

图3是本实用新型实施例的CPW传输线的走线形状的变通设计示意图；

图4是本实用新型实施例的4个输出端口的回波损耗曲线图；

图5是本实用新型实施例的4个输出端口的隔离度曲线图；

图6是本实用新型实施例在取介质基板的介电常数(εr)的不同值时，输出端口A的回波损耗的变化曲线图；

图7是本实用新型实施例在取介质基板的损耗角正切(tanδ)的不同值时，输出端口A的回波损耗的变化曲线图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的具体实施例提出一种可应用于5G通信的车载线缆适配器，主要用于将车载线缆输出的信号以更低的损耗分配至其输出端口以传输至车载天线。图1为本实用新型实施例的一种5G车载线缆适配器的其中一面的透视图，而图2为另一面。参考图1画图2，本实施例的车载线缆适配器包括双面覆铜的基板100以及在基板覆铜之前预先设置在基板一表面的若干CPW传输线(比如图中的传输线10、20、30、40)，并且所述CPW传输线(后述简称“传输线”)的两端所在处无覆铜，以使传输线的两端暴露在外。在基板100的铜箔200上设置第一金属化通孔1以实现双面导通。第一金属化通孔1的数量可以为一个、两个或如图1中所示的多个。传输线的所述两端分别用于连接车载线缆的内芯7和车载天线的SMA接口，其中，连接所述内芯7的一端为输入端，连接所述SMA接口的一端为输出端(比如图中的端口11、21、31、41)，所述输出端位于所述基板100的边缘，且输出端所在位置依据所适配的车载天线的SMA接口而设置。传输线的输出端可以设置用于焊接车载天线的SMA接口的焊盘5，来实现适配器与车载天线之间的连接。所述若干CPW传输线在基板上的排布呈左右轴对称，且传输线的走线形状包含圆滑曲线型或直线型。通常而言，传输线的数量应与车载线缆的输出信号数量一致。比如，当车载线缆输出两路信号时，所述适配器对应地设置两根传输线；当车载线缆输出四路信号时，所述适配器对应地设置四根传输线，例如图1中所示的。

在更优选的实施例中，可以在每根CPW传输线的两侧分别设置第二金属化通孔2，以起到屏蔽外界信号干扰的作用。所述第二金属化通孔2包含一系列等间距排列成单列的金属化通孔，并且沿着相应的CPW传输线的走线形状而排列。

另外，适配器的接地设计如下：在基板的覆铜区域，先开设若干通孔，再在通孔中沉积金属形成实心的、连接双面铜箔的金属柱体6，进行接地。

下面以车载线缆输出四路信号为例，来对本实用新型的结构和原理进行更加详细的说明。

继续参考图1，该适配器设有四根传输线10～40，对应的用于连接车载线缆内芯7的四个端口呈正方形阵列分布于基板100的靠下边缘处。应当理解的是，方位词上、下、左、右仅是参照图中基板的放置方向而言的相对位置，并非代表实际使用时的摆放方位。对应于下面两个输入端的两根传输线30和40，它们可以往左右两侧直线型走线，对应的输出端口31、41分别位于基板的左边缘和右边缘。而对应于上面两个输入端的两根传输线10和20，由于输出端口的位置要与车载天线SMA接口相适配，因此会需要更大间距。在此前提下，传输线10和20的走线形状可以有不同的设计，比如图3中(a)所示的输入端与输出端之间的线段，(b)所示的输入端与输出端之间的直角折线形式；还可以是如图1所示的由线段和圆弧构成的圆滑曲线。而经试验发现，采用如图1所示的圆滑曲线型走线时，输出端口的插入损耗更小。

如图1所示，由于整个适配器呈左右轴对称的形式，因此传输线10和20的走线形状也是左右对称的，以其中一个为例来说明其走线设计及在这种设计下的插入损耗。圆滑曲线型走线的传输线10由第一线段AB、第一圆弧BC、第二圆弧CD、第二线段DE依次收尾相接构成；其中，所述第一圆弧BC和所述第二圆弧CD均为1/4圆弧，两圆弧的圆心分别位于该传输线10的两侧，具体而言，与第一线段AB相接的第一圆弧BC的圆心位于传输线的左侧，而第二圆弧CD的圆心位于传输线的右侧，这样一来，第一线段AB、第一圆弧BC、第二圆弧CD、第二线段DE依次首尾相接形成圆滑的曲线。基于这样的走线设计，当基板选用Rogers 5880(介电常数为2.2)材料时，损耗角正切为0.0009；适配器的各个输出端口的回波损耗和隔离度曲线如图4和图5所示。适配器所占面积为60mm×60mm，CPW传输线的宽度和与地板之间的间隙分别为1mm和0.16mm。从图4可以看出，适配器的4个输出端口在0-10GHz频带范围内的插入损耗在0-0.5dB之间。从图5可以看出，适配器的4个输出端口在0-10GHz频带范围内的隔离度至少大于20dB。图6和7给出了当基板的电特性即介电常数ε_r和损耗角正切tanδ发生变化时，适配器输出端口的回波损耗的变化曲线图。从图6可以看出，当频率大于8.5GHz时，介电常数ε_r越大，插入损耗越大；当频率小于8.5GHz时，插入损耗变化较小。从图7可以看出，在任意频率下，损耗角正切tanδ越大，插入损耗越大；当损耗角正切tanδ越小，插入损耗越低。

在更优选的方案中，线段AB和DE的长度相等，圆弧BC和CD的半径相同，且线段AB的长度等于圆弧BC的长度。应当理解的是，传输线10和20的走线形状也还可以是其它形式的圆滑曲线型，不应当受上述具体例子和图1的限制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载线缆适配器，用于连接车载线缆和车载天线，其特征在于：包括双面覆铜的基板以及在基板覆铜之前预先设置在基板一表面的若干CPW传输线，并且所述CPW传输线的两端所在处无覆铜，以使所述CPW传输线的两端暴露在外；在覆铜的基板上设置第一金属化通孔以实现双面导通；

所述CPW传输线的所述两端分别用于连接车载线缆的内芯和车载天线的SMA接口，其中，连接所述内芯的一端为输入端，连接所述SMA接口的一端为输出端，所述输出端位于所述基板的边缘，且输出端所在位置依据所适配的车载天线的SMA接口而设置；

所述若干CPW传输线在基板上的排布呈左右轴对称，且所述CPW传输线的走线形状包含圆滑曲线型或直线型。

2.如权利要求1所述的车载线缆适配器，其特征在于：在各所述CPW传输线的两侧分别设有用于屏蔽外界信号干扰的第二金属化通孔。

3.如权利要求2所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述第二金属化通孔包含一系列等间距排列成单列的金属化通孔。

4.如权利要求1所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述CPW传输线的数量与所述车载线缆的输出信号数量一致。

5.如权利要求1所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述CPW传输线的数量为4根，相应的4个输入端用于一一对应地连接车载线缆的4个内芯；其中两根CPW传输线的走线形状为直线型，对应的两个输出端分别在所述基板的左右两边缘；另外两根CPW传输线的走线形状为圆滑曲线型，且对应的两个输出端之间具有间距。

6.如权利要求5所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述4个输入端呈正方形阵列位于所述基板的靠下边缘处，其中下面一行的两个输入端所对应的两根CPW传输线呈直线型分别向左右两侧走线；上面一行的两个输入端所对应的两根CPW传输线呈所述圆滑曲线型分别向基板的上侧走线。

7.如权利要求1或5或6所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述圆滑曲线型的走线形状由线段和圆弧构成。

8.如权利要求7所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述圆滑曲线型的走线形状由第一线段、第一圆弧、第二圆弧、第二线段依次收尾相接构成；其中，所述第一圆弧和所述第二圆弧均为1/4圆弧。

9.如权利要求8所述的车载线缆适配器，其特征在于：同一CPW传输线上，所述第一圆弧和所述第二圆弧的圆心位于该CPW传输线的不同侧。

10.如权利要求1所述的车载线缆适配器，其特征在于：所述CPW传输线的输出端设置有用于焊接至车载天线的SMA接口的焊盘。

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