CN219577270U - 一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置 - Google Patents

Abstract

一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：该装置由射频连接器和PCB多层压合板组成，所述射频连接器设置在所述PCB多层压合板的上方；所述PCB多层压合板包括由上至下依次设置的顶层金属层、第一介质层、中间金属层、第二介质层和底层金属层。本实用新型设计的高相位精度、低幅度波动、高隔离度的固定相位差网络装置，将功率分配合成网络及固定相位差网络进行一体化设计，具有集成度高、组装方便的优点，另外采用多层压合板带状线以及开设多个相位调节枝节使该装置具有高相位精度、低幅度波动、高隔离度的特点，满足基站设备对特定功能验证需求。

Description

一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置

技术领域

本实用新型属于移动通信及无线通信领域，具体涉及一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置。

背景技术

在目前的5G通信网络中，核心技术之一为Massive MIMO技术，相应的，基站设备需具备多端口射频信号输入输出功能；而在基站设备上塔前，需验证基站设备的各项参数指标，比如在基站设备的收发系统中，需保证收发(RX/TRX)信号具有一定的相位差(比如相位差为90°，180°)；收发信号同步进行以及收发端口间的高隔离度，且收发端口对应多输出端口，多输出端口的幅度变化平坦，以便于验证设备的各项指标。

目前，针对上述问题，现有的双面板微带线方案：对固定相位差网络、功率分配合成网络的多模块化对接，实现具有多端口输出网络的固定相位差网络装置，然而该装置的缺点是多模块化造成整个装置组装起来繁琐，且微带线方案存在着隔离度差的缺点。

因此，我们设计了一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置来解决上述问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本实用新型目的在于提供一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供的技术方案是：一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，该装置由射频连接器和PCB多层压合板组成，所述射频连接器设置在所述PCB多层压合板的上方；所述PCB多层压合板包括由上至下依次设置的顶层金属层、第一介质层、中间金属层、第二介质层和底层金属层；

所述顶层金属层包括用于元件焊接、射频连接器焊接以及信号传输的第一金属地层，所述第一金属地层上设置有连接器焊盘、电阻焊盘、顶层悬浮微带线以及第一相位调节枝节；

所述中间金属层包括第二金属地层，所述第二金属地层上设置有多级功率分配合成网络和固定相位差网络，用于信号的传输；

所述底层金属层包括第三金属地层，所述第三金属地层上设置有底层悬浮微带线，所述底层悬浮微带线与所述中间金属层的多级功分网络相连。

优选的技术方案为：所述第一金属地层、第二金属地层和第三金属地层上均设置有导电接地孔，所述顶层金属层、中间金属层、底层金属层、第一介质层、第二介质层以及导电接地孔共同构成密闭式介质带状线结构。

优选的技术方案为：所述电阻焊盘通过金属化导电孔穿过所述第一介质层、中间金属层并垂直转接至所述第二介质层。

优选的技术方案为：所述第一相位调节枝节通过金属化导电孔垂直转接至所述中间金属层的线路上。

优选的技术方案为：所述顶层金属层的第一相位调节枝节设置有三十七个。

优选的技术方案为：所述中间金属层的多级功率分配合成网络由三十个一分二等幅威尔金森功分器级联而成，共有三十二个射频输出口、一个第一输入口和一个第二输入口；其中，三十个威尔金森功分器包括十四个不带相位调节枝节的第一威尔金森功分器和十六个带相位调节枝节的第二威尔金森功分器。

优选的技术方案为：所述射频输出口均设置有第二相位调节枝节，所述第二相位调节枝节位于所述顶层金属层上且通过金属导电孔与所述中间金属层的三十二个射频输出口连接，用于调整各射频输出口的相位。

优选的技术方案为：所述中间金属层的固定相位差网络包含四个一分二等幅第三威尔金森功分器、顶层悬浮微带线、两个总射频输入口、一个第一输出口和一个第二输出口；四个一分二等幅第三威尔金森功分器的四条支路中有三条等长的支路和一条不等长支路，不等长支路在两个总射频输入口之间形成固定相位差；两个总射频输入口分别为射频输出总口RX和射频输出总口TRX。

优选的技术方案为：所述顶层金属层上的顶层悬浮微带线两端均设有金属化孔，所述金属化孔与所述中间金属层的固定相位差网络的线路以及两个总射频输入口线路相连；所述固定相位差网络的两个第一输出口与所述中间金属层的多级功率分配合成网络的两个输入口直连对接。

优选的技术方案为：所述底层悬浮微带线共设置有四条且两端均设有金属化孔，所述底层悬浮微带线通过该金属化孔与所述中间金属层的线路相连；所述底层悬浮微带线与所述顶层悬浮微带线共用所述中间金属层的第二金属地层。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是：

该装置将功率分配合成网络及固定相位差网络进行一体化设计，具有集成度高、组装方便的优点，另外采用多层压合板带状线以及开设多个相位调节枝节使该装置具有高相位精度、低幅度波动、高隔离度的特点，满足基站设备对特定功能验证需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的爆炸图。

图2为本实用新型实施例顶层金属层结构示意图。

图3为本实用新型实施例顶层金属层、中间金属层、底层金属层叠层原理示意图。

图4为图3中固定相位差网络A1放大的原理图。

图5为本实用新型实施例实测驻波比曲线图。

图6为本实用新型实施例实测幅度曲线图一。

图7为本实用新型实施例实测幅度曲线图二。

图8为本实用新型实施例实测隔离度曲线图一。

图9为本实用新型实施例实测隔离度曲线图二。

以上附图中，1、射频连接器；2、顶层金属层；20、连接器焊盘；21、电阻焊盘；22、顶层悬浮微带线；24、第一相位调节枝节；26、第一金属地层；3、第一介质层；4、中间金属层；40、第一威尔金森功分器；400、第一输入口；401、第二输入口；402、第二金属地层；403、第一输出口；404、第二输出口；41、第二威尔金森功分器；410、第二相位调节枝节；42、射频输出总口RX；43、射频输出总口TRX；T1～T16，R1～R16：射频输出口；44、第三威尔金森功分器；48、等长的支路；49、不等长支路；5、第二介质层；6、底层金属层；60、底层悬浮微带线。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1～图9。须知，在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：如图1、2所示，本实用新型提供了一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，该装置由射频连接器1和PCB多层压合板组成，射频连接器1设置在PCB多层压合板的上方；PCB多层压合板包括由上至下依次设置的顶层金属层2、第一介质层3、中间金属层4、第二介质层5和底层金属层6。图1中所示的射频连接器1为SMA-KYWHD弯座连接器，该射频连接器1包含但不限于SMA-KYWHD弯座连接器。

如图2所示，顶层金属层2包括用于元件焊接、射频连接器1焊接以及信号传输的第一金属地层26，第一金属地层26上设置有连接器焊盘20、多个电阻焊盘21、顶层悬浮微带线22以及多个第一相位调节枝节24。图1中所示的SMA-KYWHD弯座连接器为五脚针结构；对应的连接器焊盘20为五针孔；相应的，若采用带射频电缆的连接器，连接器焊盘20则变更为一针孔。第一金属地层26、第二金属地层402和第三金属地层上均设置有导电接地孔，顶层金属层2、中间金属层4、底层金属层6、第一介质层3、第二介质层5以及导电接地孔共同构成密闭式介质带状线结构。电阻焊盘21通过金属化导电孔穿过第一介质层3、中间金属层4并垂直转接至第二介质层5。第一相位调节枝节24通过金属化导电孔垂直转接至中间金属层4的线路上。顶层金属层2的第一相位调节枝节24设置有三十七个。金属化导电孔可采用树脂塞孔或绿油塞孔设计。导电接地孔为多重金属化接地孔。

顶层金属层2上的连接器焊盘20、电阻焊盘21、三十七个第一相位调节枝节24也可以开设于底层金属层6上，第一相位调节枝节24不限于三十七个。

如图2、3所示，中间金属层4包括第二金属地层402，第二金属地层402上设置有多级功率分配合成网络和固定相位差网络，用于信号的传输。中间金属层4的多级功率分配合成网络由三十个一分二等幅威尔金森功分器级联而成，共有三十二个射频输出口、一个第一输入口400和一个第二输入口401；其中，三十个威尔金森功分器包括十四个不带相位调节枝节的第一威尔金森功分器40和十六个带相位调节枝节的第二威尔金森功分器41。射频输出口均设置有第二相位调节枝节410，第二相位调节枝节410位于顶层金属层2上且通过金属导电孔与中间金属层4的三十二个射频输出口连接，用于调整各射频输出口的相位。中间金属层4的固定相位差网络包含四个一分二等幅第三威尔金森功分器44、顶层悬浮微带线22、两个总射频输入口、一个第一输出口403和一个第二输出口404；四个一分二等幅第三威尔金森功分器44的四条支路中有三条等长的支路48和一条不等长支路49，不等长支路49在两个总射频输入口之间形成固定相位差；两个总射频输入口分别为射频输出总口RX42和射频输出总口TRX43。中间金属层4的射频输出口数量不限于三十二个。

中间金属层4由多级功率分配合成网络与固定相位差网络A1构成，多级功率分配合成网络共有两个输入口，三十二个射频输出口T1～T16，R1～R16。多级功率分配合成网络的第一输入口400对应有十六个射频输出口R1～R16；多级功率分配合成网络的第二输入口401对应有十六个射频输出口T1～T16；第一威尔金森功分器40位于多级功率分配合成网络，共十四个；第二威尔金森功分器41为带相位调节枝节的威尔金森功分器，共十六个；第二相位调节枝节410具有阻抗匹配功能，并能精确调整各射频输出端口的相位。第一相位调节枝节24同样具有调节级联威尔金森功分器相位的功能；底层悬浮微带线60位于底层金属层6上，底层悬浮微带线60的两端开设有金属化导电孔，通过导电孔与中间金属层4的线路相连，而顶层悬浮微带线22则通过两端开设的金属化导电孔与中间金属层4的固定相位差网络相连；底层悬浮微带线60与顶层悬浮微带线22共用中间金属层4的第二金属地层402，确保底层悬浮微带线60、顶层悬浮微带线22上射频信号传输互不干扰。

如图4所示，固定相位差网络A1由固定相位差网络的一分二等幅第三威尔金森功分器44以及顶层悬浮微带线22组成，其有两个总射频输入口(即射频输出总口RX42与射频输出总口TRX43)和两个输出口(第一输出口403和第二输出口404)；固定相位差网络A1的两个输出口与多级功率分配合成网络的两个输入口分别直连对接。第三威尔金森功分器44共三个等长的支路48以及一个不等长支路49以构成固定相位差，位于固定相位差网络中的第一相位调节枝节24可以根据需要调整不等长支路49的相位以满足实际需要。

底层金属层6包括第三金属地层，第三金属地层上设置有底层悬浮微带线60，底层悬浮微带线60与中间金属层4的多级功分网络相连。

顶层金属层2上的顶层悬浮微带线22两端均设有金属化孔，金属化孔与中间金属层4的固定相位差网络的线路以及两个总射频输入口线路相连；固定相位差网络的两个输出口与中间金属层4的多级功率分配合成网络的两个输入口直连对接。

底层悬浮微带线60共设置有四条且两端均设有金属化孔，底层悬浮微带线60通过该金属化孔与中间金属层4的线路相连；底层悬浮微带线60与顶层悬浮微带线22共用中间金属层4的第二金属地层402。

如图5所示的实测驻波比曲线图，其中射频输入总口RX和射频输入总口TRX在1710MHz～2170MHz驻波比在1.35以下，射频输出口驻波比均在1.25以下，有较优良的驻波性能。

如图6、7所示的实测幅度曲线图，实测幅度在-19.3～-19.9dB之间，各通道(如TRX-T1，TRX-T2...TRX-R1，...TRX-R16)同频点幅度差在0.3dB内，具有低幅度波动的特性。

如下表1：实测相位差数据表，本实施例选定的固定相位差为180°，从数据表中可以看出在频点1987.5MHz相位差为180°±1°，具有较高的相位精度。

表1

如图8所示的实测隔离度曲线图一，射频输入总口RX和TRX的隔离度最差在-38.812dB，关注的频点1987.5MHz隔离度为-54.738dB；

如图9所示的实测隔离度曲线图二，为射频输出口之间(如R9～T9)的隔离度，隔离度在-60dB以下，从测试结果可以看出，该实施例的固定相位差网络装置具有高隔离度特性。

本实用新型设计的高相位精度、低幅度波动、高隔离度的固定相位差网络装置，将功率分配合成网络及固定相位差网络进行一体化设计，具有集成度高、组装方便的优点，另外采用多层压合板带状线以及开设多个相位调节枝节使该装置具有高相位精度、低幅度波动、高隔离度的特点，满足基站设备对特定功能验证需求。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：该装置由射频连接器（1）和PCB多层压合板组成，所述射频连接器（1）设置在所述PCB多层压合板的上方；所述PCB多层压合板包括由上至下依次设置的顶层金属层（2）、第一介质层（3）、中间金属层（4）、第二介质层（5）和底层金属层（6）；

所述顶层金属层（2）包括用于元件焊接、射频连接器（1）焊接以及信号传输的第一金属地层（26），所述第一金属地层（26）上设置有连接器焊盘（20）、电阻焊盘（21）、顶层悬浮微带线（22）以及第一相位调节枝节（24）；

所述中间金属层（4）包括第二金属地层（402），所述第二金属地层（402）上设置有多级功率分配合成网络和固定相位差网络，用于信号的传输；

所述底层金属层（6）包括第三金属地层，所述第三金属地层上设置有底层悬浮微带线（60），所述底层悬浮微带线（60）与所述中间金属层（4）的多级功分网络相连。

2.根据权利要求1所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述第一金属地层（26）、第二金属地层（402）和第三金属地层上均设置有导电接地孔，所述顶层金属层（2）、中间金属层（4）、底层金属层（6）、第一介质层（3）、第二介质层（5）以及导电接地孔共同构成密闭式介质带状线结构。

3.根据权利要求2所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述电阻焊盘（21）通过金属化导电孔穿过所述第一介质层（3）、中间金属层（4）并垂直转接至所述第二介质层（5）。

4.根据权利要求3所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述第一相位调节枝节（24）通过金属化导电孔垂直转接至所述中间金属层（4）的线路上。

5.根据权利要求4所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述顶层金属层（2）的第一相位调节枝节（24）设置有三十七个。

6.根据权利要求1所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述中间金属层（4）的多级功率分配合成网络由三十个一分二等幅威尔金森功分器级联而成，共有三十二个射频输出口、一个第一输入口（400）和一个第二输入口（401）；其中，三十个威尔金森功分器包括十四个不带相位调节枝节的第一威尔金森功分器（40）和十六个带相位调节枝节的第二威尔金森功分器（41）。

7.根据权利要求6所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述射频输出口均设置有第二相位调节枝节（410），所述第二相位调节枝节（410）位于所述顶层金属层（2）上且通过金属导电孔与所述中间金属层（4）的三十二个射频输出口连接，用于调整各射频输出口的相位。

8.根据权利要求7所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述中间金属层（4）的固定相位差网络包含四个一分二等幅第三威尔金森功分器（44）、顶层悬浮微带线（22）、两个总射频输入口、一个第一输出口（403）和一个第二输出口（404）；四个一分二等幅第三威尔金森功分器（44）的四条支路中有三条等长的支路（48）和一条不等长支路（49），不等长支路（49）在两个总射频输入口之间形成固定相位差；两个总射频输入口分别为射频输出总口RX（42）和射频输出总口TRX（43）。

9.根据权利要求8所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述顶层金属层（2）上的顶层悬浮微带线（22）两端均设有金属化孔，所述金属化孔与所述中间金属层（4）的固定相位差网络的线路以及两个总射频输入口线路相连；所述固定相位差网络的两个第一输出口（403）与所述中间金属层（4）的多级功率分配合成网络的两个输入口直连对接。

10.根据权利要求1所述的一种集成度高、组装方便的固定相位差网络装置，其特征在于：所述底层悬浮微带线（60）共设置有四条且两端均设有金属化孔，所述底层悬浮微带线（60）通过该金属化孔与所述中间金属层（4）的线路相连；所述底层悬浮微带线（60）与所述顶层悬浮微带线（22）共用所述中间金属层（4）的第二金属地层（402）。