WO2023030155A1 - 一种数据收发装置和组件、数据传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种数据收发装置和组件、数据传输系统。装置包括：金属壳体，包括主壳体和盖板，主壳体设有带敞口的腔室，盖板盖合腔室的敞口，腔室包括第一安装空间，其第一侧壁上设有第一和第二安装孔；第一金属套筒，设于第一安装孔处，用于套装第一塑料波导；第二金属套筒，设于第二安装孔处，用于套装第二塑料波导；印刷电路板，包括基板及发送和接收芯片、第一和第二天线；发送芯片产生的第一亚太赫兹信号能通过第一天线耦合传输至第一塑料波导；接收芯片能通过第二天线耦合接收第二塑料波导传输的第二亚太赫兹信号。适用于传输亚太赫兹信号，无需设置转换模块，降低了功耗，减少了热量产生，能实现较高的传输带宽和速率。
Description
本申请要求于2021年08月31日提交中国国家知识产权局、申请号为202122088555.4、申请名称为“一种数据收发装置和组件、数据传输系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种数据收发装置和组件、数据传输系统。
基于铜缆的纯电数据传输系统，不需要光模块(optical module，由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号)，使得功耗较低，但传输过程中损耗较大，导致传输距离受限；并且需要考虑电磁干扰，同时铜缆重量较大。
基于光纤的数据传输系统，在发送端需要光模块将电信号转换为光信号，然后通过光纤将光信号传输至发送端，接着，在发送端通过光模块，将光信号转换为电信号，从而完成数据传输。并且，光纤比电缆更轻、更小，长距离传输中，光纤比电缆的传播速度更快。
然而，随着光通信领域的传输容量和带宽要求不断提高，数据传输系统的性能也随之升级。具体地，为响应市场对高带宽高速率数据传输的需求，模块设计越来越往小型化、高密度的方向发展。而光模块速率的提高一般都伴随着功率的提高，随着光模块功率增大，体积热密度也增大，导致光模块工作温度升高，光模块中对温度敏感的电光/光电转换元器件以及芯片性能会大大降低，甚至导致整个模块无法正常工作或者失效。
发明内容
本申请实施例提供一种数据收发装置和组件、数据传输系统，能够直接将亚太赫兹信号由发送芯片通过天线耦合传输至塑料波导或由接收芯片通过天线耦合接收塑料波导中的亚太赫兹信号，能够防止电磁干扰，并且塑料波导重量较小，由于无需光电/电光转换，有效降低了功耗和减少了热量的产生，能够实现较高的传输带宽和速率。
为此，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种数据收发装置，数据收发装置包括：金属壳体，包括主壳体和盖板，所述主壳体上设置有腔室，所述腔室具有敞口，所述盖板盖合在所述腔室的敞口处，所述腔室包括第一安装空间，所述第一安装空间的第一侧壁上设置有第一安装孔和第二安装孔；第一金属套筒，设置在所述第一安装孔处，用于套装第一塑料波导的第一端；第二金属套筒，设置在所述第二安装孔处，用于套装第二塑 料波导的第一端；印刷电路板，包括基板以及设置在所述基板上的发送芯片、接收芯片、第一天线和第二天线；所述第一天线的一端与所述发送芯片连接，所述第一天线的另一端延伸至所述基板的第一端，并与所述第一塑料波导对应；所述发送芯片用于产生第一亚太赫兹信号，所述第一亚太赫兹信号能够通过所述第一天线耦合传输至所述第一塑料波导；所述第二天线的一端与所述接收芯片连接，所述第二天线的另一端延伸至所述基板的第一端，并与所述第二塑料波导对应；所述接收芯片能够通过所述第二天线耦合接收所述第二塑料波导传输的第二亚太赫兹信号。
在上述方案中，数据收发装置适用于传输亚太赫兹信号，无需设置光电转换模块，有效降低了功耗，减少了热量的产生，同时能够实现较高的传输带宽和速率，并且相对铜缆，塑料波导的重量较轻。其中，亚太赫兹信号为电磁波，金属套筒能够起到隔离干扰作用，即第一金属套筒和第二金属套筒能够降低第一亚太赫兹信号和第二亚太赫兹信号在耦合位置处的信号串扰，实现更好地传输亚太赫兹信号。并且，金属套筒可以是圆柱形，也可以是金属箔环绕形成；另外，第一天线和第二天线可为微带线，第一天线和第二天线也可间隔一定距离设置，来防止信号串扰。为了使结构紧凑，间隔距离可考虑亚太赫兹信号的波长和天线的具体结构等因素，例如间隔距离为2-3个波长。或者，为了使结构紧凑，在第一天线和第二天线间隔距离较小时，可在印刷电路板上设置隔离结构，例如下面将介绍的开槽和金属隔板，或者多个金属柱体等。
在一种可能的实现方式中，在所述第一天线和所述第二天线之间贯穿所述基板设置有多个金属柱体，所述多个金属柱体沿所述发送芯片至所述基板的第一端的方向间隔排列。在该实现方式中，可使得电磁波即亚太赫兹信号在多个金属柱体处发生谐振，避免耦合到相邻天线，从而防止发生串扰，其中，金属柱体可为实心或两端封闭的空心结构。另外，金属柱体例可为圆柱形，或者也可为其它形状。
在一种可能的实现方式中，所述发送芯片和所述接收芯片并排设置，所述多个金属柱体由所述基板的第一端延伸至或延伸超过所述发送芯片。这样保证多个金属柱体能够更好地起到防止亚太赫兹信号发生串扰的作用。
在一种可能的实现方式中，所述基板的第一端设置有开槽，且所述开槽位于所述第一天线和所述第二天线之间，所述数据收发装置还包括金属隔板，其中：所述金属隔板与所述第一侧壁连接且位于所述开槽内，所述金属隔板与所述主壳体一体成型；或，所述金属隔板与所述主壳体分体成型，所述金属隔板包括隔离板和与所述隔离板相连的定位板，所述隔离板位于所述开槽内，所述第一侧壁上设置有安装槽，所述定位板与所述安装槽定位配合。在该实现方式中，开槽能够在一定程度上起到防止第一亚太赫兹信号和第二亚太赫兹信号发生串扰的作用，而金属隔板能够进一步加强防止亚太赫兹信号在耦合位置处发生信号串扰的作用。
在一种可能的实现方式中，所述开槽从所述基板的第一端延伸至或延伸超过所述发送芯片。这样保证开槽内能够容纳足够长度的金属隔板，开槽和金属隔板配合能够更好地起到防止信号发生串扰的作用。
在一种可能的实现方式中，所述腔室还包括第二安装空间，所述第一侧壁位于所述第一安装空间与所述第二安装空间之间，所述第二安装空间的与所述第一侧壁相对的一端敞开，所述数据收发装置还包括卡合部件，其中：所述卡合部件的第一端能够 卡合安装在所述第二安装空间处，所述卡合部件的第一端并排设置有第一弧形开槽和第二弧形开槽，所述第一弧形开槽用于卡合固定所述第一塑料波导和/或第一金属套筒，所述第二弧形开槽用于卡合固定所述第二塑料波导和/或第二金属套筒；所述卡合部件的第二端为中空结构，所述中空结构与第一弧形开槽和第二弧形开槽连通，所述中空结构用于安装所述第一塑料波导和所述第二塑料波导带有隔离层的部分。在该实现方式中，第一侧壁处的两个塑料波导没有带隔离层或者隔离层比较薄，所以需要设置在金属套筒内，以进行隔离。并且，卡合部件上的弧形开槽可仅卡合塑料波导，这样卡合部件的第一端的端面可抵靠两个金属套筒，从而限制两个金属套筒沿着轴向方向的移动，或者，卡合部件上的弧形开槽可同时卡合固定塑料波导和金属套筒。也就是说，卡合部件可将塑料波导卡合固定，以与天线进行耦合，使得与sub-THz塑料波导的耦合方式可采用插拔方式进行，操作方便。另外，卡合部件可为塑料材质，通过注塑方式制作。
在一种可能的实现方式中，所述卡合部件和所述盖板中的一者上设置卡槽，另一者上设置卡块，所述卡槽和所述卡块能够卡合连接。例如，卡合部件上设置卡槽，盖板上设置卡块，这样可先将卡合部件的第一端卡合安装在主壳体的第二安装空间处，再将盖板盖合在主壳体上，并使盖板上的卡块与卡合部件上的卡槽卡合连接，能够防止卡合部件沿金属套筒的轴向方向移动，并且实现了定位，方便组装，同时也使盖板与卡合部件的连接更加可靠。
在一种可能的实现方式中，所述数据收发装置还包括套管，所述套管安装在所述中空结构内，且所述套管的至少部分伸出所述卡合部件的第二端，所述第一塑料波导和所述第二塑料波导的带有隔离层的部分用于安装在所述套管内。在该实现方式中，由于套管的至少部分伸出卡合部件的第二端，这样可使塑料波导的延伸方向提前与卡合部件的中空结构和弧形开槽的延伸方向一致，方便塑料波导与数据收发装置进行组装。
在一种可能的实现方式中，所述第一安装空间为矩形体，其中：所述第一安装空间的位于所述第一侧壁两侧的第二侧壁上和所述盖板中的至少一者上设置有用于散热的通孔；和/或，所述第一安装空间的位于所述第一侧壁两侧的第二侧壁和所述印刷电路板中的一者上设置有定位柱，另一者上设置有定位槽，所述定位柱能够与所述定位槽定位配合。在该实现方式中，设置散热通孔，可避免第一安装空间内的温度过高，保证芯片能够正常工作；另外，设置定位槽和定位柱，如在印刷电路板上可设置定位槽，在第一安装空间的第二侧壁上可设置定位柱，能够定位安装印刷电路板，使印刷电路板的位置固定，有助于提升组装速度。
在一种可能的实现方式中，所述数据收发装置还包括卡扣组件，所述卡扣组件包括：主板体，与所述主壳体的底部固定连接；卡钩，位于所述主板体和所述主壳体之间，且包括卡钩主体和设置在卡钩主体的中部的转轴，所述转轴可转动地设置在所述主板体上；第一弹性件，包括固定部和弹性部，所述固定部与所述主壳体固定连接，所述弹性部的一端与所述固定部连接，另一端在所述卡钩主体的远离所述主壳体的侧面抵靠所述卡钩主体的第一端；拉动件，所述拉动件的第一端伸出所述主板体，所述拉动件的第二端位于所述卡钩主体与所述主壳体之间且设置有凹槽，所述拉动件能够 在第一位置和第二位置之间移动，其中：在所述第一位置时，所述卡钩主体的第一端在所述弹性部的抵靠下位于所述凹槽内，所述卡钩主体的第二端远离所述主壳体，以与笼子上的贯穿孔卡合；所述拉动件的第一端在外力作用下使所述拉动件沿远离所述转轴的方向移动至所述第二位置时，所述拉动件的第二端处的平坦部抵靠所述卡钩主体的第一端，而使所述卡钩主体的第一端远离所述主壳体转动，同时使所述卡钩主体的第二端朝向所述主壳体转动，而与所述笼子上的贯穿孔脱离。在该实现方式中，数据收发装置与笼子之间主要通过卡扣组件连接。为了避免占用第一安装空间，卡扣组件可设置在数据收发装置的底部(即主壳体的底部)，对应的笼子底部设有供卡扣组件的卡钩伸入的贯穿孔，这样在数据收发装置插入笼子内时，卡钩主体的第一端在弹性部的抵靠下位于凹槽内，卡钩主体的第二端远离主壳体，以伸入笼子上的贯穿孔，实现卡合连接，从而将数据收发装置固定安装在笼子内。当需要把数据收发装置从笼子内拔出来时，可沿远离转轴的方向对拉动件的第一端施加外力，拉动件的第二端处由凹槽接触卡钩主体的第一端切换为凹槽旁边的平坦部抵靠卡钩主体的第一端，而使卡钩主体的第一端远离主壳体转动，同时使卡钩主体的第二端朝向主壳体转动，而与笼子上的贯穿孔脱离，此时卡钩主体的延伸方向可与主壳体的底壁基本平行，然后即可将数据收发装置从笼子中拔出。也就是说，数据收发装置一般需要设置退壳结构，使数据收发装置在插入笼子使用时能被卡住而防止松脱出来，避免传输信号的中断，而在需要取出来的时候也可以轻松地从笼子中拔出来。
在一种可能的实现方式中，所述主板体上设置有槽体，所述拉动件的第二端位于所述槽体内，所述卡扣组件还包括第二弹性件，所述第二弹性件的一端抵靠所述拉动件的第二端处的平坦部，所述第二弹性件的另一端抵靠所述槽体的远离所述转轴的侧壁，其中：在外力作用下所述拉动件由所述第一位置移动至所述第二位置时，所述第二弹性件被压缩；在没有外力作用时，被压缩的第二弹性件能够提供使所述拉动件由所述第二位置移动至所述第一位置的恢复力。在该实现方式中，通过设置第二弹性件，可使得在没有外力作用时，拉动件能够由第二位置自动复位至第一位置，这样在将数据收发装置插入笼子内时，可使得卡扣组件的卡钩主体的第二端自动与笼子上的贯穿孔卡合。
第二方面，本申请实施例提供一种数据收发组件，所述数据收发组件包括笼子和上述第一方面提供的数据收发装置，所述笼子的一端敞开，且所述笼子的敞开端的底壁上设置有弹片结构，所述弹片结构上设置有贯穿孔，所述数据收发装置的设置有所述印刷电路板的部分位于所述笼子内，在第一位置时，所述数据收发装置的卡扣组件中的卡钩主体的第二端能够伸入所述弹片结构上的贯穿孔内，实现卡合连接。
第三方面，本申请实施例提供一种数据传输系统，该数据传输系统包括：上述第一方面提供的数据收发装置；第一塑料波导，所述第一塑料波导的第一端安装在所述数据收发装置的第一安装孔处；第二塑料波导，所述第二塑料波导的第一端安装在所述数据收发装置的第二安装孔处。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施例部分予以详细说明。
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的数据传输系统的组装结构示意图；
图2为图1所示的数据传输系统中的数据收发装置的组装结构示意图；
图3为图2所示的数据收发装置的一种分解结构示意图；
图4为图3所示的数据收发装置的E部放大图；
图5为图2所示的数据收发装置的另一种分解结构示意图；
图6为图2所示的数据收发装置中的一种印刷电路板的局部结构示意图；
图7为图2所示的数据收发装置的局部结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种数据收发组件的分解结构示意图；
图9为图8中所示的数据收发组件中的笼子的简化结构图。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，还可以是抵触连接或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
随着光通信领域的传输容量要求不断提高，带宽不断提速，数据传输系统带宽也随之升级。为响应市场对高带宽高速率数据传输的需求，模块设计越来越往小型化、高密度(即相同空间内可安装更多的光模块，使得带宽和传输容量/速率较高)的方向发展。而光模块速率的提高一般都伴随着功率的提高，随着光模块功率增大，体积热密度也增大，导致光模块工作温度升高，光模块中对温度敏感的电光/光电转换元器件以及芯片性能会大大降低，甚至导致整个模块无法正常工作或者失效。
针对上述问题，基于亚太赫兹(sub-terahertz，sub-THz)的数据传输系统应运而生。太赫兹(tera hertz，THz)是波动频率单位之一，又称为太赫，或太拉赫兹。等于1,000,000,000,000Hz，通常用于表示电磁波频率。亚太赫兹位于太赫兹频谱低端，与微波频段高端重叠，具有多个大气窗口比如0.14THz、0.22THz，是第六代移动通信研究的重要频段之一，也可广泛应用于雷达、遥感、无损检测、生物医学、环境监测等领域。
现有技术的用于光纤通信的光电转换装置，一般包括PCB板及执行光电转换功能的电子元器件。一个模块内的发射端通过电光转换将电信号转化为光信号，接着通过光纤将光信号传到另一个模块的接收端，然后进行光电转换，将光信号转换为电信号， 从而完成数据传输。收发端的耦合结构可以匹配光纤SC接头进行设计。
由于该数据传输系统是基于光传输数据，因此结构设计是匹配光模块的耦合封装结构，在尺寸和结构上不适配于亚太赫兹数据模块的塑料线缆耦合封装。具体地，壳体接入端口较小，无法适配传输sub-THz信号的塑料波导；壳体内部没有屏蔽墙，无法进行相邻通道的sub-THz信号屏蔽。也就是说，现有技术完全是基于光的数据传输系统，因此结构设计是匹配光模块的耦合封装结构，在尺寸和结构上不适配于sub-THz数据模块的塑料线缆耦合封装。
鉴于此，本申请实施例提供一种数据收发装置和组件、数据传输系统。该数据收发装置基于亚太赫兹信号(Sub-Terahertz，sub-THz)传输数据，因此，该数据收发装置也可称为Sub-THz模块。本申请实施例基于CMOS芯片、天线耦合和THz塑料波导的短距传输技术，无需进行光电转换和电光转换，塑料波导可直接传输亚太赫兹信号，有效降低了功耗，减少了热量的产生，能够实现较高的传输带宽和速率，如传输带宽可达25G以上。
图1为本申请实施例提供的数据传输系统的组装结构示意图。如图1所示，数据传输系统包括数据收发装置10、第一塑料波导20和第二塑料波导30，第一塑料波导20的第一端安装在数据收发装置10的第一安装孔处。第二塑料波导30的第一端安装在数据收发装置10的第二安装孔处。
进一步地，数据传输系统还可包括第二个数据收发装置，图1中未示出。第二个数据收发装置可以与上述的数据收发装置10相同。此时，第一塑料波导20的第二端安装在第二个数据收发装置的第二安装孔处。第二塑料波导30的第二端安装在第二个数据收发装置的第一安装孔处。也就是说，塑料波导为连接数据收发装置10与第二个数据收发装置的传输线。
下面结合附图对本申请实施例的数据收发装置的具体结构进行介绍。
图2为图1所示的数据传输系统中的数据收发装置的组装结构示意图。图3为图2所示的数据收发装置的一种分解结构示意图。如图2和图3所示，该数据收发装置包括金属壳体1、第一金属套筒T1、第二金属套筒T2和印刷电路板2。其中，金属壳体1包括主壳体11和盖板12，主壳体11上设置有腔室，腔室具有敞口，盖板12盖合在腔室的敞口处。腔室可包括第一安装空间Q1，第一安装空间Q1的第一侧壁D1上设置有第一安装孔和第二安装孔。第一金属套筒T1设置在第一安装孔处，用于套装第一塑料波导的第一端。第二金属套筒T2设置在第二安装孔处，用于套装第二塑料波导的第一端。
图4为图3所示的数据收发装置的E部放大图。如图3和图4所示，印刷电路板2包括基板21以及设置在基板21上的发送芯片X1、接收芯片X2、第一天线A1和第二天线A2。第一天线A1的一端与发送芯片X1连接，第一天线A1的另一端延伸至基板21的第一端，并与第一塑料波导对应。发送芯片X1用于产生第一亚太赫兹信号，第一亚太赫兹信号能够通过第一天线A1耦合传输至第一塑料波导。第二天线A2的一端与接收芯片X2连接，第二天线A2的另一端延伸至基板21的第一端，并与第二塑料波导对应。接收芯片X2能够通过第二天线A2耦合接收第二塑料波导传输的第二亚太赫兹信号。
该数据收发装置适用于传输亚太赫兹信号，无需设置光模块，有效降低了功耗，减少了热量的产生。其中，亚太赫兹信号为电磁波，金属套筒T1、T2能够起到隔离干扰作用，即第一金属套筒T1和第二金属套筒T2能够降低第一亚太赫兹信号和第二亚太赫兹信号在耦合位置处的信号串扰，能够更好地传输信号。
并且，金属套筒T1、T2可以是圆柱形，也可以是金属箔环绕形成；另外，第一天线A1和第二天线A2可间隔一定距离设置，来进一步防止信号串扰，间隔距离可综合考虑波长和天线的具体结构等因素，例如间隔距离为2-3个波长。另外，为了使结构紧凑，也可在印刷电路板上设置其他隔离结构，例如下面将介绍的开槽K和金属隔板B(如图3和图4所示)，或者多个金属柱体Z(如图6所示)等。
继续参考图3和图4，基板21的第一端设置有开槽K，且开槽K位于第一天线A1和第二天线A2之间，数据收发装置还包括金属隔板B，金属隔板B位于开槽K内且与第一侧壁D1连接，金属隔板B与主壳体11一体成型。开槽K能够在一定程度上起到防止第一亚太赫兹信号和第二亚太赫兹信号发生串扰的作用，而金属隔板B能够进一步加强防止亚太赫兹信号在耦合位置处发生信号串扰的作用。即金属隔板B具有很强的防串扰性能，串扰例如低于-45dB。另外，开槽K可从基板21的第一端延伸至或延伸超过发送芯片X1。这样保证开槽K内能够容纳足够长度的金属隔板B，开槽K和金属隔板B配合能够更好地起到防止信号发生串扰的作用。
图5为图2所示的数据收发装置的另一种分解结构示意图。如图5所示，金属隔板B与主壳体11分体成型，金属隔板B包括隔离板B1和与隔离板B1相连的定位板B2，隔离板B1位于开槽K内，第一侧壁D1上设置有安装槽，定位板B2与安装槽定位配合。
如图3和图5所示，第一安装空间Q1可为矩形体，第一安装空间Q1的位于第一侧壁D1两侧的第二侧壁D2上和盖板12中的至少一者上设置有用于散热的通孔。设置散热通孔，可避免第一安装空间Q1内的温度过高，保证芯片X1、X2能够正常工作。并且，为了方便定位安装印刷电路板2，第一安装空间Q1的位于第一侧壁D1两侧的第二侧壁D2和印刷电路板2中的一者上设置有定位柱C，另一者上设置有定位槽G，定位柱C能够与定位槽G定位配合。如图3所示，在印刷电路板2上可设置定位槽G，在第一安装空间Q1的第二侧壁D2上可设置定位柱C，这样能够使印刷电路板2的位置固定，有助于提升组装速度。
进一步地，腔室11还可包括第二安装空间Q2，第一侧壁D1位于第二安装空间Q2与第一安装空间Q1之间，第二安装空间Q2的与第一侧壁D1相对的一端敞开，数据收发装置还包括卡合部件3。卡合部件3的第一端能够卡合安装在第二安装空间Q2处，卡合部件3的第一端并排设置有第一弧形开槽K1和第二弧形开槽K2，第一弧形开槽K1用于卡合固定第一塑料波导和/或第一金属套筒T1，第二弧形开槽K2用于卡合固定第二塑料波导和/或第二金属套筒T2。卡合部件3的第二端为中空结构，中空结构与第一弧形开槽K1和第二弧形开槽K2连通，中空结构用于安装第一塑料波导和第二塑料波导带有隔离层的部分。
其中，卡合部件3可为塑料材质，通过注塑方式制作。第一侧壁D1处的两个塑料波导没有带隔离层或者隔离层比较薄，所以需要分别设置在金属套筒T1、T2内， 以进行隔离。卡合部件3上的弧形开槽K1、K2可仅卡合塑料波导，这样卡合部件3的第一端的端面可抵靠两个金属套筒T1、T2，从而限制两个金属套筒T1、T2沿着轴向方向的移动，或者，卡合部件3上的弧形开槽K1、K2可同时卡合固定塑料波导和金属套筒T1、T2。也就是说，卡合部件可将塑料波导卡合固定，以与天线进行耦合，使得与sub-THz塑料波导的耦合方式可采用插拔方式进行，操作方便。
卡合部件3和盖板12中的一者上可设置卡槽N，另一者上可设置卡块，卡槽N和卡块能够卡合连接。例如，卡合部件3上设置卡槽N，盖板12上设置卡块，这样可先将卡合部件3的第一端卡合安装在主壳体11的第二安装空间Q2处，再将盖板12盖合在主壳体11上，并使盖板12上的卡块与卡合部件3上的卡槽N卡合连接，能够防止卡合部件3沿金属套筒T1、T2的轴向方向移动，并且实现了定位，方便组装，同时也使盖板12与卡合部件3的连接更加可靠。
进一步地，如图3和图5所示，盖板12上可设置孔体，第二安装空间Q2内可设置挡板W，挡板W与第一侧壁D1可平行，挡板W上可设置螺纹孔，紧固件J2穿过盖板12上的孔体并固定在挡板W上螺纹孔内，从而使盖板12与主壳体11可靠连接，紧固件J2可为螺钉，并且为了降低重量和节省材料，在满足强度要求的情况下，主壳体11的第二侧壁D2一般较薄，为了方便在挡板W与第二安装空间Q2的两个侧壁的连接位置处设置螺纹孔，第二安装空间Q2的两个侧壁可加厚设置，以增加强度。
另外，数据收发装置还包括套管4，套管4安装在中空结构内，且套管4的至少部分伸出卡合部件的第二端，第一塑料波导和第二塑料波导的带有隔离层的部分用于安装在套管4内。由于套管4的至少部分伸出卡合部件3的第二端，这样可使塑料波导的延伸方向提前与卡合部件3的中空结构和弧形开槽K1、K2的延伸方向一致，方便塑料波导与数据收发装置进行组装。
图6为图2所示的数据收发装置中的一种印刷电路板的局部结构示意图。如图6所示，在第一天线A1和第二天线A2之间贯穿基板21设置有多个金属柱体Z，多个金属柱体Z沿发送芯片X1至基板21的第一端的方向间隔排列。这样可使得电磁波即亚太赫兹信号在多个金属柱体Z处发生谐振，避免耦合到相邻天线，从而防止发生串扰，其中，金属柱体Z可为实心或两端封闭的空心结构。另外，金属柱体Z例可为圆柱形，或者也可为其它形状。
进一步地，发送芯片X1和接收芯片X2并排设置，多个金属柱体Z由基板21的第一端延伸至或延伸超过发送芯片X1。这样保证多个金属柱体能够更好地起到防止亚太赫兹信号发生串扰的作用。
图7为图2所示的数据收发装置的局部结构示意图。如图3、图5和图7所示，在上述实施例的数据收发装置还包括卡扣组件5，卡扣组件5包括主板体51、卡钩52、第一弹性件53和拉动件54。其中，主板体51与主壳体11的底部固定连接。卡钩52位于主板体51和主壳体11之间，且包括卡钩主体521和设置在卡钩主体521的中部的转轴522，转轴522可转动地设置在主板体51上。第一弹性件53包括固定部531和弹性部532，固定部531与主壳体11固定连接，弹性部532的一端与固定部531连接，另一端在卡钩主体521的远离主壳体11的侧面抵靠卡钩主体521的第一端。在一个例子中，如图3和图5所示，主板体51上设置有第一孔体，固定部531上设置有第 二孔体，如图7所示，主壳体11的底部设置有螺纹孔，紧固件J1依次穿过紧固件J1第一孔体和第二孔体后，固定在主壳体11的底部的螺纹孔内，从而将主板体51和第一弹性件53与主壳体11固定连接，其中，紧固件J1可为螺钉。
如图3、图5和图7所示，拉动件54的第一端伸出主板体51，拉动件54的第二端位于卡钩主体521与主壳体11之间且设置有凹槽R，拉动件54能够在第一位置和第二位置之间移动。在第一位置时，卡钩主体521的第一端在弹性部532的抵靠下位于凹槽R内，卡钩主体521的第二端远离主壳体11，以与笼子上的贯穿孔卡合。拉动件54的第一端在外力作用下使拉动件54沿远离转轴522的方向移动至第二位置时，拉动件54的第二端处的平坦部P抵靠卡钩主体521的第一端，而使卡钩主体521的第一端远离主壳体11转动，同时使卡钩主体521的第二端朝向主壳体11转动，而与笼子上的贯穿孔脱离。
数据收发装置一般都需要有退壳结构，使数据收发装置在插入笼子时能被卡住而防止松脱出来，避免传输信号的中断，而在需要取出来的时候也可以轻松地从笼子中拔出来。本申请实施例中，数据收发装置的退壳结构为卡扣组件。机箱内一般可安装多个笼子，每个笼子内可安装一个数据收发装置，数据收发装置可通过卡扣组件5与笼子卡接，笼子用于对数据收发装置进行限位和固定，笼子还用于对数据收发装置内的电磁辐射进行屏蔽，以防止多个数据收发装置10之间的电磁辐射互相干扰。
并且，为了避免占用第一安装空间Q1，卡扣组件5可设置在数据收发装置即主壳体11的底部，对应地，笼子底部设有供卡扣组件5的卡钩伸入的贯穿孔，这样在数据收发装置插入笼子内时，卡钩主体521的第一端在弹性部532的抵靠下位于凹槽R内，卡钩主体521的第二端远离主壳体11，以与笼子上的贯穿孔卡合，从而将数据收发装置限位于笼子中。当需要把数据收发装置拔出来时，需要对拉动件54的第一端施加远离转轴的外力，拉动件54的第二端处的平坦部P抵靠卡钩主体521的第一端，而使卡钩主体521的第一端远离主壳体11转动，同时使卡钩主体521的第二端朝向主壳体11转动，而与笼子上的贯穿孔脱离，然后再将数据收发装置从笼子中拔出。
进一步地，主板体51上设置有槽体S，拉动件54的第二端位于槽体S内，卡扣组件5还包括第二弹性件55，第二弹性件55设置在拉动件54的第二端处的平坦部P与槽体S的远离转轴522的侧壁之间。在外力作用下拉动件54由第一位置移动至第二位置时，第二弹性件55被压缩；在没有外力作用时，被压缩的第二弹性件55能够提供使拉动件54由第二位置移动至第一位置的恢复力。通过设置第二弹性件，可使得在没有外力作用时，拉动件能够由第二位置自动复位至第一位置，这样在将数据收发装置插入笼子内时，可使得卡扣组件的卡钩主体的第二端自动与笼子上的贯穿孔卡合。
该数据收发装置的组装过程可如下：
1)组装卡扣组件5，接着将卡扣组件5安装在主壳体11上；
2)将印刷电路板2(PCB)放入主壳体11内，PCB上的定位槽G与主壳体11上的定位柱C定位配合，对PCB进行定位和固定；其中，若，金属隔板B与主壳体11为分体结构，此时，可将金属隔板B安装至主壳体11上；
3)将第一金属套筒T1安装在第一安装孔处，将第二金属套筒T2安装在第二安装孔处；再将卡合部件3的第一端卡合固定在主壳体11的第二安装空间Q2处，其中， 卡合部件3的第一端可与第一金属套筒T1和第二金属套筒T2接触，从而限制第一金属套筒T1和第二金属套筒T2沿着轴向方向的移动；
4)将第一塑料波导依次通过卡合部件3的第二端的中空结构和第一弧形开槽K1安装至第一金属套筒T1处，并将第二塑料波导依次通过卡合部件3的第二端的中空结构和第二弧形开槽K2安装至第一金属套筒T2处；
5)将盖板12盖合在主壳体11上的敞口处，盖板12上的卡块与卡合部件3的第一端的卡槽N卡合连接，并且紧固件J2穿过盖板后固定在主壳体11的挡壁W的螺纹孔处，从而将盖板12和主壳体11可靠固定在一起。
需说明的是，上述组装过程仅为一种可能的实现方式，这些步骤之间也可进行调整，例如，将步骤1)调整至步骤5)后，具体组装过程可根据需要进行灵活调整。
图8为本申请实施例提供的一种数据收发组件的分解结构示意图。图9为图8中所示的数据收发组件中的笼子的简化结构图。如图8和图9所示，数据收发组件包括笼子L和上述的数据收发装置10，笼子L的一端敞开，且笼子L的敞开端的底壁上设置有弹片结构L1，弹片结构L1上设置有贯穿孔L11，数据收发装置的设置有印刷电路板2的部分位于笼子L内，即图8中数据收发装置10的安装部分位于笼子L内部。并且，在第一位置时，数据收发装置10的卡扣组件5中的卡钩主体521的第二端能够伸入弹片结构L1上的贯穿孔L11内，实现卡合连接。
在一个例子中，如图7所示，卡钩主体521的第二端的端部的外轮廓可为三角形，如图8所示，笼子L上的贯穿孔也为三角形，两个三角形的形状匹配。并且，如图7所示，卡钩主体521的三角形的端部的远离主壳体11的侧面设置有三角形凸起。在第一位置时，卡钩主体521的三角形的端部伸入笼子L上的三角形贯穿孔内，此时卡钩主体521的三角形的端部上的三角形凸起的底边卡住笼子L上的三角形的贯穿孔的底边，实现卡合连接。
另外，由于在第二位置时，卡钩主体521的延伸方向基本与主壳体11的底壁平行，而在第一位置时，卡钩主体521的第一端靠近主壳体11的底壁，而卡钩主体521的第二端远离主壳体11的底壁，使得卡钩主体521在垂直于主壳体11底壁的方向上占用的空间较大，也就是说，主壳体11的底壁和笼子L的底壁之间需要能够形成足够大的空间，来容纳卡钩主体521。因此，可将笼子L的底壁上设置弹片结构L1，该弹片结构L1的第一端与笼子L的底壁连接，第二端为自由端，且该弹片结构L1的两侧与笼子L的底壁分离，使得该弹片结构L1能够绕其第一端转动，三角形的贯穿孔L11可设置在该弹片结构L1上。这样，在第一位置处，卡钩主体521的第一端在弹性部532的抵靠下位于凹槽R内，卡钩主体521的第二端能够下压笼子上的弹片结构L1，使得弹片结构L1与主壳体11的底壁之间形成足够大的空间，保证卡钩主体521的第二端能够远离主壳体11转动，并且，如上所述，卡钩主体521的第二端的三角形端部能够与笼子L上的三角形贯穿孔L11卡合。
本申请实施例主要解决了在sub-THz波段(≤1THz)的数据传输组件的封装问题，能够可靠固定传输sub-THz信号的塑料波导，发射和接收sub-THz波段数据时能量可以高效耦合，并且有效防止了信号串扰，实现了较高的传输带宽和速率，同时简化了耦合结构，提高了可制造性。具体地，卡合部件可将塑料波导卡合固定，以与天线进 行耦合，使得与sub-THz塑料波导的耦合方式可采用插拔方式进行，操作方便。并且，可采用金属套筒将两个塑料波导进行准直和固定，PCB板中间可设置开槽，具有一定的间隙，从而将与发射端(发送芯片和第一天线)/接收端(接收芯片和第二天线)进行隔离，进一步地开槽内可设置金属隔板，以进一步加强隔离作用，防止信号串扰；或者，也可以采用PCB板构筑金属柱体进行电磁场隔离的方案，从而实现低串扰耦合。另外，金属壳体可进行钻孔，以有助于散热。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
- 一种数据收发装置，其特征在于，包括：金属壳体(1)，包括主壳体(11)和盖板(12)，所述主壳体(11)上设置有腔室，所述腔室具有敞口，所述盖板(12)盖合在所述腔室的敞口处，所述腔室包括第一安装空间(Q1)，所述第一安装空间(Q1)的第一侧壁(D1)上设置有第一安装孔和第二安装孔；第一金属套筒(T1)，设置在所述第一安装孔处，用于套装第一塑料波导的第一端；第二金属套筒(T2)，设置在所述第二安装孔处，用于套装第二塑料波导的第一端；印刷电路板(2)，包括基板(21)以及设置在所述基板(21)上的发送芯片(X1)、接收芯片(X2)、第一天线(A1)和第二天线(A2)；所述第一天线(A1)的一端与所述发送芯片(X1)连接，所述第一天线(A1)的另一端延伸至所述基板(21)的第一端，并与所述第一塑料波导对应；所述发送芯片(X1)用于产生第一亚太赫兹信号，所述第一亚太赫兹信号能够通过所述第一天线(A1)耦合传输至所述第一塑料波导；所述第二天线(A2)的一端与所述接收芯片(X2)连接，所述第二天线(A2)的另一端延伸至所述基板(21)的第一端，并与所述第二塑料波导对应；所述接收芯片(X2)能够通过所述第二天线(A2)耦合接收所述第二塑料波导传输的第二亚太赫兹信号。
- 根据权利要求1所述的数据收发装置，其特征在于，在所述第一天线(A1)和所述第二天线(A2)之间贯穿所述基板(21)设置有多个金属柱体(Z)，所述多个金属柱体(Z)沿所述发送芯片(X1)至所述基板(21)的第一端的方向间隔排列。
- 根据权利要求2所述的数据收发装置，其特征在于，所述发送芯片(X1)和所述接收芯片(X2)并排设置，所述多个金属柱体(Z)由所述基板(21)的第一端延伸至或延伸超过所述发送芯片(X1)。
- 根据权利要求1所述的数据收发装置，其特征在于，所述基板(21)的第一端设置有开槽(K)，且所述开槽(K)位于所述第一天线(A1)和所述第二天线(A2)之间，所述数据收发装置还包括金属隔板(B)，其中：所述金属隔板(B)与所述第一侧壁(D1)连接且位于所述开槽(K)内，所述金属隔板(B)与所述主壳体(11)一体成型；或，所述金属隔板(B)与所述主壳体(11)分体成型，所述金属隔板(B)包括隔离板(B1)和与所述隔离板(B1)相连的定位板(B2)，所述隔离板(B1)位于所述开槽(K)内，所述第一侧壁(D1)上设置有安装槽，所述定位板(B2)与所述安装槽定位配合。
- 根据权利要求4所述的数据收发装置，其特征在于，所述开槽(K)从所述基板(21)的第一端延伸至或延伸超过所述发送芯片(X1)。
- 根据权利要求1-5中任一项所述的数据收发装置，其特征在于，所述腔室还包括第二安装空间(Q2)，所述第一侧壁(D1)位于所述第一安装空间(Q1)与所述第二安装空间(Q2)之间，所述第二安装空间(Q2)的与所述第一侧壁(D1)相对的 一端敞开，所述数据收发装置还包括卡合部件(3)，其中：所述卡合部件(3)的第一端能够卡合安装在所述第二安装空间(Q2)处，所述卡合部件(3)的第一端并排设置有第一弧形开槽(K1)和第二弧形开槽(K2)，所述第一弧形开槽(K1)用于卡合固定所述第一塑料波导和/或第一金属套筒(T1)，所述第二弧形开槽(K2)用于卡合固定所述第二塑料波导和/或第二金属套筒(T2)；所述卡合部件(3)的第二端为中空结构，所述中空结构与第一弧形开槽(K1)和第二弧形开槽(K2)连通，所述中空结构用于安装所述第一塑料波导和所述第二塑料波导带有隔离层的部分。
- 根据权利要求6所述的数据收发装置，其特征在于，所述卡合部件(3)和所述盖板中的一者上设置卡槽(N)，另一者上设置卡块，所述卡槽(N)和所述卡块能够卡合连接。
- 根据权利要求6所述的数据收发装置，其特征在于，所述数据收发装置还包括套管(4)，所述套管(4)安装在所述中空结构内，且所述套管(4)的至少部分伸出所述卡合部件的第二端，所述第一塑料波导和所述第二塑料波导的带有隔离层的部分用于安装在所述套管(4)内。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的数据收发装置，其特征在于，所述第一安装空间(Q1)为矩形体，其中：所述第一安装空间(Q1)的位于所述第一侧壁(D1)两侧的第二侧壁(D2)上和所述盖板(12)中的至少一者上设置有用于散热的通孔；和/或，所述第一安装空间(Q1)的位于所述第一侧壁(D1)两侧的第二侧壁(D2)和所述印刷电路板(2)中的一者上设置有定位柱(C)，另一者上设置有定位槽(G)，所述定位柱(C)能够与所述定位槽(G)定位配合。
- 根据权利要求1-9中任一项所述的数据收发装置，其特征在于，所述数据收发装置还包括卡扣组件(5)，所述卡扣组件(5)包括：主板体(51)，与所述主壳体(11)的底部固定连接；卡钩(52)，位于所述主板体(51)和所述主壳体(11)之间，且包括卡钩主体(521)和设置在卡钩主体(521)的中部的转轴(522)，所述转轴(522)可转动地设置在所述主板体(51)上；第一弹性件(53)，包括固定部(531)和弹性部(532)，所述固定部(531)与所述主壳体(11)固定连接，所述弹性部(532)的一端与所述固定部(531)连接，另一端在所述卡钩主体(521)的远离所述主壳体(11)的侧面抵靠所述卡钩主体(521)的第一端；拉动件(54)，所述拉动件(54)的第一端伸出所述主板体(51)，所述拉动件(54)的第二端位于所述卡钩主体(521)与所述主壳体(11)之间且设置有凹槽(R)，所述拉动件(54)能够在第一位置和第二位置之间移动，其中：在所述第一位置时，所述卡钩主体(521)的第一端在所述弹性部(532)的抵靠下位于所述凹槽(R)内，所述卡钩主体(521)的第二端远离所述主壳体(11)，以与笼子上的贯穿孔卡合；所述拉动件(54)的第一端在外力作用下使所述拉动件(54)沿远离所述转轴(522) 的方向移动至所述第二位置时，所述拉动件(54)的第二端处的平坦部(P)抵靠所述卡钩主体(521)的第一端，而使所述卡钩主体(521)的第一端远离所述主壳体(11)转动，同时使所述卡钩主体(521)的第二端朝向所述主壳体(11)转动，而与所述笼子上的贯穿孔脱离。
- 根据权利要求10所述的数据收发装置，其特征在于，所述主板体(51)上设置有槽体(S)，所述拉动件(54)的第二端位于所述槽体(S)内，所述卡扣组件(5)还包括第二弹性件(55)，所述第二弹性件(55)的一端抵靠所述拉动件(54)的第二端处的平坦部(P)，所述第二弹性件(55)的另一端抵靠所述槽体(S)的远离所述转轴(522)的侧壁，其中：在外力作用下所述拉动件(54)由所述第一位置移动至所述第二位置时，所述第二弹性件(55)被压缩；在没有外力作用时，被压缩的第二弹性件(55)能够提供使所述拉动件(54)由所述第二位置移动至所述第一位置的恢复力。
- 一种数据收发组件，其特征在于，所述数据收发组件包括笼子(L)和根据权利要求10或11中任一项所述的数据收发装置(10)，所述笼子(L)的一端敞开，且所述笼子(L)的敞开端的底壁上设置有弹片结构(L1)，所述弹片结构(L1)上设置有贯穿孔(L11)，所述数据收发装置的设置有所述印刷电路板(2)的部分位于所述笼子(L)内，在第一位置时，所述数据收发装置(10)的卡扣组件(5)中的卡钩主体(521)的第二端能够伸入所述弹片结构(L1)上的贯穿孔(L11)内，实现卡合连接。
- 一种数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统包括：如权利要求1-11中任一项所述的数据收发装置(10)；第一塑料波导(20)，所述第一塑料波导(20)的第一端安装在所述数据收发装置(10)的第一安装孔处；第二塑料波导(30)，所述第二塑料波导(30)的第一端安装在所述数据收发装置(10)的第二安装孔处。
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