CN219497402U - 线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统，线缆封装结构包括安装结构以及用于固定所述线缆的线扣，所述安装结构的安装侧覆盖有金属层，所述金属层上具有互补开口谐振环，所述互补开口谐振环包括第一开口谐振环和设置于所述第一开口谐振环外周的第二开口谐振环，所述线扣与所述第一开口谐振环内的所述金属层固定且电性导通。本实用新型提供的线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统，通过在线扣的外周设置互补开口谐振环，使得电磁波无法在互补开口谐振环内传播，从而扼制了线缆外导体外周的表面电流，进而增强天线与天线、天线与板上电路之间的隔离度，最终改善由线缆导致的耦合RX性能恶化现象。

Description

线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统

技术领域

本实用新型属于电磁波与微波技术领域，更具体地说，是涉及一种线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统。

背景技术

在天线馈电、硬件测试等领域，Cable线的应用非常广泛。Cable线的长度、走线方式对天线、硬件测试性能等影响较大。天线工程师在测试时发现天线方向图和天线效率与Cable线的长度、走线方式强相关，硬件工程师在做整机测试时发现Cable线是否多点接地对整机TIS性能影响较大。

这是由于Cable线的外导体产生了共模寄生电流。有很多因素会导致同轴线外导体外表面上的寄生电流存在，如端口的阻抗失配，无巴伦结构以及周围复杂的电磁环境等。在现有研究中，主要通过如下三种方法来抑制寄生电流：(1)平衡式馈电巴伦结构。对称结构的天线为平衡结构，Cable线为不平衡结构，两者直接连接就会产生不平衡共模电流。为了解决这个问题，广东工业大学叶亮华教授的团队于2022年设计了平衡式馈电巴伦结构，实现天线和Cable线间的平衡-不平衡变换。(2)同轴扼流套。此方法主要应用在线性偶极子阵列天线的馈电中。在同轴线外导体的外表面上使用同轴扼流套，长度为l/4的谐振波长，采用多个扼流套的级联可以实现宽频带特性，又在扼流套中填充介质可以缩小整个结构的物理尺寸。(3)铁氧体磁环。其扼流效果依赖于介质的磁导率，且铁氧体磁环内外径差越大，轴向越长，阻抗越大，扼流效果就越显著。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统，以解决现有技术中存在的Cable线的外导体产生了共模寄生电流对天线性能和硬件测试影响较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种线缆封装结构，包括安装结构以及用于固定所述线缆的线扣，所述安装结构的安装侧覆盖有金属层，所述金属层上具有互补开口谐振环，所述互补开口谐振环包括第一开口谐振环和设置于所述第一开口谐振环外周的第二开口谐振环，所述线扣与所述第一开口谐振环内的所述金属层固定且电性导通。

可选地，所述第一开口谐振环具有第一缺口，所述第二开口谐振环具有第二缺口，所述第一缺口和所述第二缺口正对设置或者错开设置。

可选地，所述第一缺口和所述第二缺口的连线所在的方向与所述线缆的长度方向平行。

可选地，沿所述第二开口谐振环的两端均开设有狭缝，所述狭缝的长度方向与所述第二开口谐振环的两端连线呈夹角设置。

可选地，所述第一开口谐振环为圆环形或者矩形，所述第二开口谐振环为圆环形或者矩形。

可选地，所述第一开口谐振环和所述第二开口谐振环均为矩形。

可选地，所述第一开口谐振环的远离所述第一缺口的两个角部均具有第一内凹结构，所述第一内凹结构朝向所述第一开口谐振环的内部凹陷设置，所述第二开口谐振环的远离所述第二缺口的两个角部均具有第二内凹结构，所述第二内凹结构朝向所述第二开口谐振环的内部凹陷设置。

可选地，所述第一内凹结构和所述第二内凹结构均呈L形。

本实用新型还提供一种天线系统，包括上述的线缆封装结构。

本实用新型还提供一种硬件测试系统，包括上述的线缆封装结构。

本实用新型提供的线缆封装结构、天线系统及硬件测试系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型线缆封装结构包括安装结构和线扣，安装结构用于安装线扣的安装侧具有金属层，金属层上设置有互补开口谐振环，线扣设置在互补开口谐振环的内部且与内部的金属层电性导通。通过在线扣的外周设置互补开口谐振环，使得电磁波无法在互补开口谐振环内传播，从而扼制了线缆外导体外周的表面电流，进而增强天线与天线、天线与板上电路之间的隔离度，最终改善由线缆导致的耦合RX性能恶化现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的线缆封装结构的立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的第一种互补开口谐振环；

图3为本实用新型实施例提供的第二种互补开口谐振环；

图4为本实用新型实施例提供近场探针和线缆封装结构的结构示意图；

图5为图4设置互补开口谐振环和未设置互补开口谐振环时端口2和端口1的隔离度对比图；

图6为图4结构设置互补开口谐振环和未设置互补开口谐振环时端口12和端口1的隔离度对比图；

图7为本实用新型实施例提供的第一种天线系统的结构示意图；

图8为图7设置互补开口谐振环和未设置互补开口谐振环时的隔离度对比图；

图9为本实用新型实施例提供的第二种天线系统的结构示意图；

图10为图9设置互补开口谐振环和未设置互补开口谐振环时的隔离度对比图。

其中，图中各附图标记：

1-安装结构；11-金属层；2-互补开口谐振环；21-第一开口谐振环；211-第一缺口；212-第一内凹结构；22-第二开口谐振环；221-第二缺口；222第二内凹结构；223-狭缝；3-线扣；4-线缆；

5-Cable线；6-近场探针；7-偶极子天线；8-微带传输线。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的线缆封装结构进行说明。线缆封装结构用于固定线缆4，线缆4可为Cable线5。

请一并参阅图1至图3，线缆封装结构包括安装结构1和线扣3。

安装结构1具有安装侧，线扣3安装在安装侧上。具体而言，安装侧覆盖有金属层11，金属层11上设置有互补开口谐振环2，互补开口谐振环2可以理解为金属层11上开设的环形缝隙。互补开口谐振环2包括第一开口谐振环21和第二开口谐振环22，第二开口谐振环22设置于第一开口谐振环21的外周。也就是说，金属层11上开设有两个环形缝隙，其中一个环形缝隙位于另一个环形缝隙的外周。

线扣3设置于第一开口谐振环21的内部，且线扣3固定在第一开口谐振环21的内部的金属层11上，同时，线扣3与第一开口谐振环21的内部的金属层11电性导通。

互补开口谐振环2可以抑制通过其表面的电磁波，将线缆4通过线扣3固定在互补开口谐振环2的内部(第一开口谐振环21的内部)，互补开口谐振环2就可以抑制线缆4外导体的表面电流，进而降低天线与天线、天线与板上电路之间的隔离度，最终改善由线缆4导致的耦合RX性能恶化现象。

上述实施例中的线缆封装结构，包括安装结构1和线扣3，安装结构1用于安装线扣3的安装侧具有金属层11，金属层11上设置有互补开口谐振环2，线扣3设置在互补开口谐振环2的内部且与内部的金属层11电性导通。通过在线扣3的外周设置互补开口谐振环2，使得电磁波无法在互补开口谐振环2内传播，从而扼制了线缆4外导体外周的表面电流，进而增强天线与天线、天线与板上电路之间的隔离度，最终改善由线缆4导致的耦合RX性能恶化现象。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图2及图3，第一开口谐振环21具有第一缺口211，第二开口谐振环22具有第二缺口221。在第一开口谐振环21和第二开口谐振环22内均会形成电磁场，在第一开口谐振环21上开设第一缺口211、在第二开口谐振环22上开设第二缺口221，相当于在第一开口谐振环21和第二开口谐振环22上形成了电容，电荷在第一缺口211的两端和第二缺口221的两端聚集，从而可以加强磁感应，形成了谐振。

可选地，请参阅图2，第一缺口211和第二缺口221正对设置，第一缺口211和第二缺口221均开设在右侧，也可以均开设在左侧、上侧、下侧等。第一缺口211和第二缺口221正对设置，且第一缺口211和第二缺口221的连线所在的方向与线缆4的长度方向平行。如此可以进一步增强对线缆4外导体的电流扼制效果。例如，第一缺口211和第二缺口221均开设在右侧，线缆4自左至右摆放，或者自右至左摆放。

可选地，请参阅图3，第一缺口211和第二缺口221错开设置。第一缺口211和第二缺口221的开口位置可相反设置，如第一缺口211开设在右侧，第二缺口221开设在左侧，或者，第一缺口211开设在左侧，第二缺口221开设在右侧。第一缺口211和第二缺口221的开口位置相反设置，且第一缺口211和第二缺口221的连线所在的方向与线缆4的长度方向平行。如此可以进一步增强对线缆4外导体的电流扼制效果。例如，第一缺口211开设在右侧，第二缺口221开设在左侧，线缆4自左至右摆放，或者自右至左摆放。

在其他实施例中，第一缺口211开设在右侧，第二缺口221开设在上侧。上述仅为对第一缺口211和第二缺口221的位置举例，并不是对第一缺口211和第二缺口221的位置的限制。

第一缺口211和第二缺口221正对设置和错开设置，均具有对线缆4外导体外周的表面电流扼制的效果。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图2及图3，第二缺口221的两侧均具有狭缝223，狭缝223的长度方向与第二开口谐振环22在第二缺口221处的切线呈夹角设置。狭缝223的设置可以增强互补开口谐振环2对磁场的束缚能力，进一步扼制了线缆4外导体外周的表面电流。

可选地，由于第二缺口221的设置，使得第二开口谐振环22为开口环状，第二开口谐振环22的两端即为第二缺口221的两个相对侧壁。沿第二开口谐振环22的两端均开设有狭缝223。第二开口谐振环223的两端的连线为参考线，狭缝223的长度方向与参考线呈夹角设置，使狭缝223的一端伸入至第二开口谐振环22的内部，另一端延伸至第二开口谐振环22的外部。狭缝223的设置能够进一步增强互补开口谐振环2对磁场的束缚能力。狭缝223的长度方向与参考线之间的夹角可为70度、80度、90度等。

例如图3，第二开口谐振环22整体呈矩形，第二开口谐振环22的两端连线竖直设置，狭缝223的长度方向水平设置。

在本实用新型的其中一个实施例中，第一开口谐振环21为圆环形或者矩形，第二开口谐振环22为圆环形或者矩形。也就是说，第一开口谐振环21为圆环形，第二开口谐振环22为圆环形；或者，第一开口谐振环21为圆环形，第二开口谐振环22为矩形；或者，第一开口谐振环21为矩形，第二开口谐振环22为圆环形；或者，第一开口谐振环21为矩形，第二开口谐振环22为矩形。

第一开口谐振环21和第二开口谐振环22为矩形或者圆环形均对其内的磁场有束缚能力。

可选地，第一开口谐振环21和第二开口谐振环22均为矩形，矩形更有利于谐振环的小型化，从而使线缆封装结构占用的空间更小，所能适用的场景更多。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图2及图3，第一开口谐振环21具有第一缺口211，且第一开口谐振环21为矩形，第一开口谐振环21具有四个角部，第一缺口211所在的侧壁的两端为第一角部，剩余的两个角部为第二角部。两个第二角部均具有第一内凹结构212，第一内凹结构212朝向第一开口谐振环21的内部凹陷设置。

第二开口谐振环22具有第二缺口221，且第二开口谐振环22为矩形，第二开口谐振环22具有四个角部，第二缺口221所在的侧壁的两端为第三角部，剩余的两个角部为第四角部。两个第四角部均具有第二内凹结构222，第二内凹结构222朝向第二开口谐振环22的内部凹陷设置。

第一内凹结构212和第二内凹结构222的作用在于实现互补开口谐振环2的小型化。这是由于第一内凹结构212和第二内凹结构222的设置使得电场被紧紧束缚在互补开口谐振环2处不扩散，而且不影响互补开口谐振环2的扼流性能。

可选地，第一内凹结构212和第二内凹结构222均呈L形，使第一开口谐振环21的第二角部向内“折叠”，第二开口谐振环22的第四角部也向内“折叠”。第一内凹结构212和第二内凹结构222呈L形，使得第一开口谐振环21和第二开口谐振环22更容易设计和加工，扼流效果也更佳。在其他实施例中，第一内凹结构212和第二内凹结构222也可为弧形等结构，只要朝向对应的谐振环内部凹陷设置即可。

在本实用新型的其中一个实施例中，安装结构1可为安装板、安装块等，安装结构1的具体形状此处不作限定。

在本实用新型的其中一个实施例中，安装侧上的金属层11可为铜层等导电层。

在本实用新型的其中一个实施例中，安装侧上覆盖完整的金属层11，然后刻蚀去除部分金属后形成互补开口谐振环2。或者，在安装侧上直接形成具有互补开口谐振环2的金属层11。

在本实用新型的其中一个实施例中，线扣3具有安装面，安装面与安装结构1上的金属层11固定连接且电性连接。可选地，线扣3与金属层11焊接设置。线扣3具有供线缆4穿过的孔，线扣3可由金属片折弯形成，其具体结构此处不作限定。

为了验证互补开口谐振环2对线缆4外导体的表面电流具有扼流效果，如图4所示，采用近场探针6探测线缆4外导体外表面的电场强度。

具体而言，请参阅图4，Cable线5的一端通过卡扣固定在安装结构1上，且Cable线5的该端通过SMA连接器馈电，Cable线5的另一端连接SMA连接器并接50欧姆负载。Cable线5的长度为300mm、直径为1.37mm，且在Cable线5的沿线处依次放置有12个近场探针6。图4中具有13个端口，端口1为左端的SMA连接器处，端口2至13分别为自左至右的12个近场探针6。其中，互补开口谐振环2的长度尺寸为10.8mm，宽度尺寸为10.8mm。用近场探针6与SMA馈电端的隔离度来表征表面电流强度，隔离度越高，Cable线5的表面电流越弱。在靠近SMA馈电端、Cable线5的正下方设置互补开口谐振环2，检测互补开口谐振环2的扼流效果。

请参阅图5及图6，图5为图4设置互补开口谐振环2和未设置互补开口谐振环2时端口2和端口1的隔离度对比图，图6为图4结构设置互补开口谐振环2和未设置互补开口谐振环2时端口12和端口1的隔离度对比图。图5及图6中，with CSRR为设置有互补开口谐振环2的曲线，no CSRR为未设置互补开口谐振环2的曲线。由图5及图6可知，增加互补开口谐振环2后，隔离度改善了15-30dB，可以证明本实用新型的实施例有效抑制了Cable线5的表面电流。

请参阅图7及图9，本实用新型还提供一种天线系统，天线系统包括上述任一实施例中的线缆封装结构。

本实用新型提供的天线系统，采用了上述的线缆封装结构，线缆封装结构包括安装结构1和线扣3，安装结构1用于安装线扣3的安装侧具有金属层11，金属层11上设置有互补开口谐振环2，线扣3设置在互补开口谐振环2的内部且与内部的金属层11电性导通。通过在线扣3的外周设置互补开口谐振环2，使得电磁波无法在互补开口谐振环2内传播，从而扼制了Cable线5外导体外周的表面电流，进而增强天线与天线、天线与板上电路之间的隔离度，最终改善由Cable线5导致的耦合RX性能恶化现象。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图7，采用偶极子天线7与微带传输线8来模拟天线与板上电路的耦合场景。在Cable线5靠近互补开口谐振环2的一端通过SMA连接器馈电，在Cable线5的一侧设置有微带传输线8，微带传输线8的一端接SMA连接器和50欧姆的负载，微带传输线8的另一端接SMA连接器馈电。在Cable线5远离互补开口谐振环2的一端连接偶极子天线7。

请参阅图8，图8为图7设置互补开口谐振环2和未设置互补开口谐振环2时的隔离度对比图，图8中，with CSRR为设置有互补开口谐振环2的曲线，no CSRR为未设置互补开口谐振环2的曲线。在Cable线5下方添加互补开口谐振环2后，通过抑制Cable线5的表面电流，偶极子天线7与微带传输线8之间的隔离度改善了0-25dB。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图9，采用两组偶极子天线7来模拟天线与天线的耦合场景。天线系统包括两个馈电传输结构，馈电传输结构包括Cable线5、SMA连接器和偶极子天线7，SMA连接器连接于Cable线5的其中一端，并从此端馈电，偶极子天线7连接于Cable线5的另一端。两个馈电传输结构并排设置，且间距L为6cm。其中一个馈电传输结构中，Cable线5靠近SMA连接器的一端设置有互补开口谐振环2。

请参阅图10，图10为图9设置互补开口谐振环2和未设置互补开口谐振环2时的隔离度对比图，图10中，with CSRR为设置有互补开口谐振环2的曲线，no CSRR为未设置互补开口谐振环2的曲线。在Cable线5下方添加互补开口谐振环2后，通过抑制Cable线5的表面电流，两个偶极子天线7之间的隔离度改善了约5dB。

本实用新型还提供一种硬件测试系统，硬件测试系统包括上述任一实施例中的线缆封装结构。

本实用新型提供的硬件测试系统，采用了上述的线缆封装结构，线缆封装结构包括安装结构1和线扣3，安装结构1用于安装线扣3的安装侧具有金属层11，金属层11上设置有互补开口谐振环2，线扣3设置在互补开口谐振环2的内部且与内部的金属层11电性导通。通过在线扣3的外周设置互补开口谐振环2，使得电磁波无法在互补开口谐振环2内传播，从而扼制了Cable线5外导体外周的表面电流，进而增强天线与天线、天线与板上电路之间的隔离度，最终改善由Cable线5导致的耦合RX性能恶化现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线缆封装结构，其特征在于：包括安装结构以及用于固定所述线缆的线扣，所述安装结构的安装侧覆盖有金属层，所述金属层上具有互补开口谐振环，所述互补开口谐振环包括第一开口谐振环和设置于所述第一开口谐振环外周的第二开口谐振环，所述线扣与所述第一开口谐振环内的所述金属层固定且电性导通。

2.如权利要求1所述的线缆封装结构，其特征在于：所述第一开口谐振环具有第一缺口，所述第二开口谐振环具有第二缺口，所述第一缺口和所述第二缺口正对设置或者错开设置。

3.如权利要求2所述的线缆封装结构，其特征在于：所述第一缺口和所述第二缺口的连线所在的方向与所述线缆的长度方向平行。

4.如权利要求2所述的线缆封装结构，其特征在于：沿所述第二开口谐振环的两端均开设有狭缝，所述狭缝的长度方向与所述第二开口谐振环的两端连线呈夹角设置。

5.如权利要求2所述的线缆封装结构，其特征在于：所述第一开口谐振环为圆环形或者矩形，所述第二开口谐振环为圆环形或者矩形。

6.如权利要求5所述的线缆封装结构，其特征在于：所述第一开口谐振环和所述第二开口谐振环均为矩形。

7.如权利要求6所述的线缆封装结构，其特征在于：所述第一开口谐振环的远离所述第一缺口的两个角部均具有第一内凹结构，所述第一内凹结构朝向所述第一开口谐振环的内部凹陷设置，所述第二开口谐振环的远离所述第二缺口的两个角部均具有第二内凹结构，所述第二内凹结构朝向所述第二开口谐振环的内部凹陷设置。

8.如权利要求7所述的线缆封装结构，其特征在于：所述第一内凹结构和所述第二内凹结构均呈L形。

9.一种天线系统，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的线缆封装结构。

10.一种硬件测试系统，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的线缆封装结构。