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CN106209122A - 发射机的射频一体化结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电设备的外壳或结构零部件，尤其涉及一种散热效果好、射频模块与电源模块相互无干扰的发射机的射频一体化结构，包括集成电路板、功率放大器、射频芯片和电源芯片，集成电路板的正面设有若干个屏蔽空腔，功率放大器、射频芯片和电源芯片分别置入不同的屏蔽空腔内，集成电路板内设有围设在每个屏蔽空腔外部的环型接地线，集成电路板上在功率放大器、射频芯片和电源芯片之间的信号走线沿边设置有若干个地孔。

Description

发射机的射频一体化结构
技术领域
本发明涉及一种电设备的外壳或结构零部件，尤其涉及一种发射机的射频一体化结构。
背景技术
无线影音传输系统是具有无线发射和接收图像、声音功能的收发机，主要包括发射机(Tx)和接收机(Rx),在核对频率下通过天线发射、接收，共用公共频率有2.4GHz和5.8GHz频段。其中，发射机(Tx)由射频模块和电源模块组成且射频模块和电源模块呈层叠结构，射频模块包括射频电路板(PCB)和设置在射频电路板(PCB)上的射频芯片，此外由于一般的射频芯片输出功率比较低(如10Mw),无法满足产品性能要求，所以通常加载功率放大器(PA)使射频芯片功率增大，但功率放大器(PA)发热特别快，并且当其温度上升到100℃以上(民用级)会出现烧毁故障，故功率放大器(PA)的温度直接影响发射机(Tx)性能的优劣以及寿命的长短。
目前常见的一种发射机(Tx)机A：如图1和2，电源模块11和射频电路板(PCB)12整合为层叠结构，射频电路板(PCB)12因背部也贴装了电子器件，所以需悬空安装在屏蔽盖13内并用大量焊锡封住以使其稳固，功率放大器(PA)14底部设有穿透1.6mm厚度的射频电路板(PCB)12的小孔，但因小孔过细，在机器焊接过程中容易形成虚焊(即使手工补焊也很困难)；导热硅胶片15连接在射频电路板(PCB)12背面(功率放大器(PA)14正对位置)与屏蔽盖13之间，铝合金散热器16贴装在屏蔽盖13上面，铝合金散热器16贴装在屏蔽盖13之间的缝隙填充导热硅脂15，功率稍大一点的功率放大器(PA),需要在铝合金散热器16上安装风扇17来加速散热。
目前常见的另一种发射机(Tx)机B：如图3和4，射频电路板(PCB)22反面与电源模块21反面用几个连接点焊接成层叠固定，电源模块21正面裸露在外，通过连接线或焊接点给射频电路板(PCB)22供电或其他衍生功能，屏蔽盖23(铁导热系数：80W/m·K)贴装于厚1.6mm的射频电路板(PCB)22上，主发热源功率放大器(PA)25的顶部与屏蔽盖23之间由导热硅胶片26填充连接，主发热源功率放大器(PA)25的热量通过导热硅胶片26传导到屏蔽盖23上散热，如功率稍微大点，就在屏蔽盖23上再加装散热器、甚至风扇。
以上两种发射机(Tx)的射频模块和电源模块通过连接线或焊点相连成层叠结构，经长时间使用后呈现以下缺陷：一、层叠结构在出现摔机时，很容易散架，且连接线或焊点的加工工艺复杂；二、层叠结构致使射频模块中的主散热芯片热量不能快速传导到铝制散热器上以散热；三、电源模块正面器件的裸露，直接接触外部环境(风险：静电、磕碰及其它)，有可能会短路或产生其他无法预估的性能缺失；四、主流常见Tx机A不易维修，射频电路板(PCB)装入屏蔽盖时，为了使射频电路板(PCB)稳固，其周边焊了大量锡，导致射频芯片(或导热硅胶片)损坏而无法拆开维修，成了一次性射频模块，造成很大的浪费；五、功率稍大点发射机(Tx)就需要加装风扇，而加装风扇的缺点：给载机增加重量、风扇寿命短间接使发射机(Tx)寿命缩短、震动使载机稳定性变差、消耗的电流直接导致电池使用时间缩短。
综上所述，亟需一种新型的发射机的射频一体化结构。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明在于提供一种散热效果好、射频模块与电源模块相互无干扰的发射机的射频一体化结构。
为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
发射机的射频一体化结构，包括集成电路板、功率放大器、射频芯片和电源芯片，所述集成电路板的正面设有若干个屏蔽空腔，功率放大器、射频芯片和电源芯片分别置入不同的屏蔽空腔内，集成电路板内设有围设在每个屏蔽空腔外部的环型接地线，所述集成电路板上在功率放大器、射频芯片和电源芯片之间的信号走线沿边设置有若干个地孔。
进一步的，若干环型接地线采用多点接地方式。
进一步的，所述集成电路板的背面铺设有金属箔，所述集成电路板上分别开设有供功率放大器、射频芯片、电源芯片的底部连通金属箔的孔道，每个孔道内充满有导热粘贴剂，所述集成电路板的背面通过连接件固定有散热器且所述铝制散热器与所述金属箔紧贴。
进一步的，所述孔道内壁上镀有铜层。
进一步的，所述散热器为铝制散热器，所述连接件为依次穿过铝制散热器、集成电路板的螺钉，且所述螺钉末端与金属箔相接触，所述集成电路板的边角处开设有供螺钉穿设的通孔。
进一步的，所述散热器与集成电路板之间的缝隙填充有高导热材料。
进一步的，所述集成电路板的正面贴装有屏蔽盖，且屏蔽盖的端角焊锡在集成电路板的端角处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一、1、通过对射频技术的深入研究，精细计算出器件位置点与走线角度，将射频模块与电源模块集成在同一集成电路板上，这样的一体化设计，不仅减小了图传重量及体积，为载机减负、节约空间，而且单面PCB板的超薄设计，缩短导热路径，更好的解决了散热难问题；二、射频模块与电源模块的集成，采用内部布线方式连接，弥补外部连接线(或焊接点)工艺复杂、易损坏的缺陷；三、为了把电磁辐射隔离，加入屏蔽空腔，多个电感并联减小有效电感，能更好的共地，同时防止电子元件之间的干扰，形成较好的隔离；四、在信号走线沿边尽可能多的打地孔来防止信号干扰，使参考电位基本一致，也起到抑制一定干扰的作用，既防EMI，也能起到散热作用；五、将接地结构设计成环型接地线，缩小电位差值，有效提高电子元件的抗噪声能力，并将接地线尽量加粗，宽度不小于3mm，使它能通过印制电路板的允许电流。
附图说明
图1是发射机(Tx)机A的结构示意图；
图2是发射机(Tx)机A的A处的结构放大图；
图3是发射机(Tx)机B的结构示意图；
图4是发射机(Tx)机B的B处的结构放大图；
图5是本发明的发射机的射频一体化结构的结构示意图；
图6是图5中C处的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图5和6所示，本发明的发射机的射频一体化结构，包括厚为0.4～1.0mm的集成电路板1、功率放大器、射频芯片和电源芯片，集成电路板1较现有的集成电路板薄，这样可缩短导热路径，集成电路板1的正面设有功率放大器2、射频芯片和电源芯片，所述集成电路板的正面设有若干个屏蔽空腔，功率放大器、射频芯片和电源芯片分别置入不同的屏蔽空腔内，集成电路板内设有围设在每个屏蔽空腔外部的环型接地线，所述集成电路板上在功率放大器、射频芯片和电源芯片之间的信号走线沿边设置有若干个地孔，若干环型接地线采用多点接地方式，由于信号工作频率大，采用就近多点接地方式尽量降低了地线阻抗。
本发明的发射机的射频一体化结构的集成电路板1的背面铺设有铜箔(图中未示出)，集成电路板1上分别开设有供功率放大器2、射频芯片、电源芯片的底部连通金属箔的孔道，孔道内壁上镀有铜层，每个孔道内充满有快速导热的锡银膏，铜层、铜箔均由铜材料制成，铜导热系数398W/m.K，可快速导热散热，集成电路板1的背面通过连接件固定有铝制散热器4且铝制散热器4与铜箔紧贴，使热量往四周扩散。
本发明的发射机的射频一体化结构的连接件为依次穿过铝制散热器4、集成电路板1的螺钉，且所述螺钉末端与金属箔相接触，这样铝制散热器4与铜箔形成接触式导热，所述集成电路板1的边角处开设有供螺钉穿设的通孔5，铝制散热器4与集成电路板1之间的缝隙填充有高导热材料来辅助导热，高导热材料优选导热硅脂或石墨使得铜箔完全和铝制散热器4“接触”以使得热量快速传导至铝制散热器4。
本发明的发射机的射频一体化结构的所述集成电路板1的正面贴装有屏蔽盖3，且屏蔽盖的4个端角焊锡在集成电路板的端角处，屏蔽盖3厚实的保护，避免航模掉落损伤器件而造成更大的损失，也方便拆卸维修，又能实现热量间接的通过接触及焊接点导入到屏蔽盖3以散热。
本发明的发射机的射频一体化结构在无风室内温状态下，温度稳定在70℃以下，有风的状态下，温度能稳定在30-40℃之间，此工作温度完全不影响主发热芯片PA的性能(一般芯片内部温度要求在80-120℃以内可工作正常，性能不受影响)，真正实现及时散热，无热量的堆积，无需增装风扇。没有了风扇的工作震动，发射机工作性能更稳定，图传供电设备的使用时间长且延长了图传的寿命。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.发射机的射频一体化结构，其特征在于：包括集成电路板、功率放大器、射频芯片和电源芯片，所述集成电路板的正面设有若干个屏蔽空腔，功率放大器、射频芯片和电源芯片分别置入不同的屏蔽空腔内，集成电路板内设有围设在每个屏蔽空腔外部的环型接地线，所述集成电路板上在功率放大器、射频芯片和电源芯片之间的信号走线沿边设置有若干个地孔。
2.根据权利要求1所述的发射机的射频一体化结构，其特征在于：若干环型接地线采用多点接地方式。
3.根据权利要求1或2所述的发射机的射频一体化结构，其特征在于：所述集成电路板的背面铺设有金属箔，所述集成电路板上分别开设有供功率放大器、射频芯片、电源芯片的底部连通金属箔的孔道，每个孔道内充满有导热粘贴剂，所述集成电路板的背面通过连接件固定有散热器且所述铝制散热器与所述金属箔紧贴。
4.根据权利要求3所述的发射机的射频一体化结构，其特征在于：所述孔道内壁上镀有铜层。
5.根据权利要求3所述的发射机的射频一体化结构，其特征在于：所述散热器为铝制散热器，所述连接件为依次穿过铝制散热器、集成电路板的螺钉，且所述螺钉末端与金属箔相接触，所述集成电路板的边角处开设有供螺钉穿设的通孔。
6.根据权利要求3所述的发射机的射频一体化结构，其特征在于：所述散热器与集成电路板之间的缝隙填充有高导热材料。
7.根据权利要求3所述的发射机的射频一体化结构，其特征在于：所述集成电路板的正面贴装有屏蔽盖，且屏蔽盖的端角焊锡在集成电路板的端角处。
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