專利名稱：帶電磁屏蔽的高頻電路組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種帶電磁屏蔽的高頻電路組件。組件也可整合一個天線，以構(gòu)成一個整合式高頻發(fā)射和/或接收機(jī)，諸如用于蜂窩式電話網(wǎng)絡(luò)移動電話的增音器。
由于使用高頻，對組件的電路元件不僅須進(jìn)行外部電磁干擾保護(hù)，而且還應(yīng)對電路內(nèi)部的各不同區(qū)段采取保護(hù)。因?yàn)?，?gòu)成有效級(如增音級)的每個區(qū)段都是一個輻射源，既能對鄰近區(qū)段造成干擾，同時本身又對這些干擾輻射十分敏感。
因此，在高頻組件的每個應(yīng)當(dāng)隔絕的電路區(qū)段的周圍，須形成一種法拉第籠形式的屏蔽保護(hù)。
此外，當(dāng)組件整合一個天線時，還須在天線與電路之間考慮屏蔽保護(hù)，以避免產(chǎn)生相互干擾。
當(dāng)使用的頻率值很高，達(dá)到數(shù)百兆赫，甚至幾個吉赫時，屏蔽問題便會變得特別的尖銳棘手。然而，如今這類頻率的使用已非常普遍，尤其是蜂窩式電話網(wǎng)絡(luò)，其工作頻帶通常在900兆赫至1800兆赫之間。
在這些頻率范圍內(nèi)，為了保證合適的電磁密封性能，電路各不同區(qū)段之間的屏蔽不能容許有任何超過一毫米的開口。因此，每個區(qū)段的屏蔽必須采用在需要隔絕的電路區(qū)段周圍完全封閉的導(dǎo)電密封盒形式。在實(shí)際中，電路外形如同一塊儀表板，自己本身通常也有一個屏蔽，但只涉及表面。例如，這一屏蔽采用噴鍍金屬形式，依照需要隔離的區(qū)段進(jìn)行接地。屏蔽密封盒固定在儀表板上，與噴鍍金屬相接觸。
屏蔽密封盒與電路之間的金屬界面特別難以處理，因?yàn)檫@兩個部件之間的任何寄生空間都會成為干擾電路的電磁輻射泄漏源。
在現(xiàn)行技術(shù)中，屏蔽密封盒通常通過螺釘被固定在電路上。為此需要在屏蔽密封盒與電路接觸部分的整個周圍預(yù)設(shè)一系列緊挨的螺釘孔。當(dāng)所用頻率達(dá)到前述數(shù)量級時，有必要將螺釘點(diǎn)挨近至每兩公分甚至每公分一個，以便保證密封盒與電路保持足夠的密封緊貼。
螺釘點(diǎn)如此密集，無論對制造成本還是對電路維護(hù)，都會帶來損失。此外，用這種技術(shù)獲得的輻射密封質(zhì)量由于深受螺釘緊固力度的影響，因而可能導(dǎo)致可靠性以及技術(shù)性能的持久性問題。
另一方面，當(dāng)高頻電路包含一個發(fā)射器時，它必須遵守嚴(yán)格的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在被發(fā)射信號的通帶方面。因?yàn)楦哳l通訊的信道經(jīng)過精確的定義，并在可由多個獨(dú)立電信用戶分享的連續(xù)頻率范圍內(nèi)前后相連。在這種情況下，一個在分配給某一用戶的信道上工作的發(fā)射器只能以這些信道的頻率進(jìn)行發(fā)射，而不能占用可能已被另一用戶經(jīng)營的鄰近信道的頻率。所以，應(yīng)當(dāng)授予發(fā)射器一個具有陡峭邊沿的通帶。
為了滿足這些特性，發(fā)射器使用一些復(fù)雜電路，尤其采用以表面波濾波器(FOS)(又稱SAW濾波器)為基礎(chǔ)的信號濾波級。
另外，人們試圖盡最大可能減小高頻發(fā)射器的體積，以便能夠更加容易地將其置于最佳地點(diǎn)，例如，在一個蜂窩式電話空間的陰影區(qū)內(nèi)。
為了解決這一問題，本發(fā)明提供了一個帶電磁屏蔽的高頻電路組件，其特點(diǎn)是包括以下部件-一個高頻電路，裝于至少一塊儀表板(1a platine)上；-一個儀表板支承體，擁有一些可與儀表板其中一面進(jìn)行配合的支承表面，以用于在儀表板內(nèi)形成高頻輻射屏蔽間格；-一塊形成屏障的硬性電路板，裝于儀表板的另一面，并使儀表板與支承表面緊密相貼。
應(yīng)當(dāng)注意的是，依本發(fā)明制作的電路板具有雙重功能一方面，它構(gòu)成外部與電路之間的電磁輻射屏蔽；另一方面，它又形成一個機(jī)械應(yīng)力的傳遞表面，以迫使儀表板緊貼支承表面，從而保證電路屏蔽密封盒的電磁密封性能。
電路板對儀表板各點(diǎn)，尤其是沿支承表面所施加的應(yīng)力明顯勻稱。因此，可以保證儀表板與所有支承表面保持無間斷的接觸。
由于電路板采用硬性材料，所以只要用幾個緊固元件即可被固定。因而，電路在支承體及其屏蔽密封盒上安裝與拆卸方便容易。再則，這些緊固點(diǎn)可以方便地設(shè)于儀表板以外的電路板上，以不妨礙其運(yùn)行功能。
電路板可以用整塊金屬制成；如有必要，也可在其一面或每一表面覆蓋一個高導(dǎo)電性能的金屬層。電路板也可考慮采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在這種情況下，電路板可以包含一個非導(dǎo)電材料層。
本發(fā)明的高頻電路組件也可整合一個發(fā)射和/或接收天線，如一個平面全向天線。在這種情況下，可將天線對著電路板外面進(jìn)行安裝，以便使電路板外面在電路與天線之間形成一道屏蔽。也可以將天線裝成這樣的形式，即使電路板可在發(fā)射模式下用作反射層。
通過本發(fā)明的專門制作方式，電路板和支承體對儀表板形成一個幾乎可隔絕高頻輻射的密封盒。
支承體的表面由導(dǎo)電壁元件的頂端構(gòu)成；導(dǎo)電壁從支承體底部伸展，而支承體底部本身也為一個導(dǎo)電體。在這種情形下，屏蔽密封盒可成為支承體的完整組成部分。由此可以使屏蔽密封盒具有良好的機(jī)械耐久特性。此外，由于前述所有頂端都處于同一平面，所以加工方便，并可確保精度。
由于本發(fā)明的電路板與儀表板的熱接觸狀態(tài)有助于它起電路散熱器作用，所以它還能有利地保證第三個功能，即驅(qū)散由電路產(chǎn)生的熱量。
朝向電路板一面的儀表板上也可以采用一個導(dǎo)電涂層；導(dǎo)電涂層與支承表面進(jìn)行電連接。該涂層可對電路板起補(bǔ)充電磁屏蔽作用，使得可在電路板層面設(shè)置一個或多個開口。這類開口可為從電路板一側(cè)進(jìn)入電路的某些點(diǎn)一例如外部連接點(diǎn)或測試接點(diǎn)等一提供方便。它們也使得可以在儀表板朝向電路板的一面上安置某些元件，尤其是表面波濾波器盒等。這一布局有利于提高整個組件的緊湊性。
當(dāng)組件整合一個天線時，電路板也可用作天線的支座。
但也可以考慮在儀表板一側(cè)采用連體式天線支座。
電路的所有元件均以明顯有利的方式置于儀表板朝向支承體的那一面上。
本發(fā)明有助于制造一種帶電磁屏蔽的高頻組件；組件體積尺寸有限，尤其是當(dāng)其整合一個平面天線時。其用途是可以作為小型電信增音器使用。例如，這種增音器能以不顯眼的方式安裝于室內(nèi)(住宅、公共場所、車內(nèi)，等等)，用于消除蜂窩式電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間中的陰影區(qū)。
在這種情形下，高頻電路將包含一個天線或與陰影區(qū)內(nèi)天線的連接線、一個用于連接陰影區(qū)外部天線的輸入/輸出界面以及該輸入/輸出界面與整合式天線或置于陰影區(qū)內(nèi)天線之間的信號轉(zhuǎn)送裝置。
為對本發(fā)明進(jìn)行更好說明，現(xiàn)對一種最佳制造方式作如下描述；本描述僅作為例子提供；描述以附圖作為參照；附圖包括

圖1簡要表示一個帶陰影區(qū)的蜂窩式電話覆蓋面的基本空間；圖2為一個用于圖1陰影區(qū)內(nèi)的增音器的簡略示意圖；圖3a是用于高頻范圍上升與下降通信的信道分配舉例的圖解；圖3b為圖2中用于上升通信的增音器放大器的一個放大曲線；圖3c為圖2中用于下降通信的增音器放大器的一個放大曲線；圖4為圖2中依本發(fā)明一種設(shè)計(jì)模式完成的增音器儀表板的平面圖，顯示儀表板前面用于屏蔽的導(dǎo)電軌跡；圖5為依本發(fā)明一種設(shè)計(jì)模式完成的高頻電路組件剖面圖，根據(jù)圖4的V-V線繪制；圖6為圖5增音器支承框架由硬性電路板封閉的開口的平面圖；圖7為圖5增音器的總體圖。
圖1概要表示了一個蜂窩式電話網(wǎng)覆蓋區(qū)的基礎(chǔ)空間2；該覆蓋空間包括一個裝有增音器6的建筑物4。增音器6的作用是保障建筑物4內(nèi)部與外部之間的通信中繼聯(lián)系。因?yàn)椋蛔ㄖ?，尤其是金屬結(jié)構(gòu)建筑物，會大大減弱蜂窩式電話所用的頻率范圍在1吉赫茲(GHz)左右的信號。
為此，每個增音器6均與一個建筑物外部天線8相連。該天線保證與基站10之間的雙向無線電中繼聯(lián)系。增音器6擁有一個自己的天線以及自身天線與室外天線8之間的信號放大電路。當(dāng)建筑物4內(nèi)的移動電話12a進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)時，增音器6即保證上升中繼聯(lián)系，也就是說，該電話的信號被增音器天線截取，并被增音器處理放大，然后傳至室外天線8，并輸送到基站10。相反，當(dāng)移動電話12b進(jìn)入接收狀態(tài)時，增音器6則保證下降中繼聯(lián)系，也就是說，從基站10傳來、通過室外天線8接收到的信號被輸送至增音器6，由其進(jìn)行處理并放大，然后在增音器天線上被重新發(fā)射。
因此，增音器6同時保證上升中繼和下降中繼聯(lián)系。
圖2以極簡略方式介紹了一個增音器6的各個功能模塊。增音器包括兩個可調(diào)增益放大器14D和14M，分別保證上升與下降中繼信號的放大。這兩個放大器14D和14M通過輸入/輸出耦合器18a、18b與增音器6的內(nèi)部天線16和室外天線8相連接。下降中繼放大器14D的輸入口通過耦合器18a與室外天線8相連，輸出口通過耦合器18b與內(nèi)部天線16相連。上升中繼放大器(14M)的輸入口通過耦合18b與內(nèi)部天線16相連，輸出口則通過耦合器18a與室外天線8相接。
用于上升與下降中繼的頻率位于由電信標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的不同范圍之內(nèi)。
圖3a以舉例方式顯示根據(jù)現(xiàn)行900兆赫(Mhz)GSM蜂窩式電話標(biāo)準(zhǔn)可用于上升與下降中繼的頻率的分配?？捎糜谏仙c下降中繼的頻率范圍分別在890至915兆赫(Mhz)以及935至960兆赫(Mhz)之間。其中每一范圍又區(qū)分成傳送或接收信道，約每200千赫(kHz)一個信道。一臺雙向通信移動電話在每一個分別專用于上升與下降中繼的頻率范圍內(nèi)占據(jù)一個信道。
這些頻率范圍可以被多個獨(dú)立電信用戶分享。在這種情形下，每個用戶在分配給他的頻率范圍區(qū)段之內(nèi)擁有其自己的信道組。圖3a所舉例子中，頻率范圍由兩個電信用戶平等分享。第一個用戶在890至902.5兆赫頻率帶內(nèi)擁有用于上升中繼的信道(CM1)，在935至947.5兆赫頻率帶內(nèi)擁有用于下降中繼的信道(CDI)。第二個用戶則在902.5至915兆赫頻率帶內(nèi)擁有用于上升中繼的信道(CM2)，在947.5至960兆赫頻率帶內(nèi)擁有用于下降中繼的信道(CD2)。
在頻率范圍分享的情況下，特別重要的是，為某一用戶工作的增音器6只能在授予該用戶的頻率區(qū)段范圍內(nèi)進(jìn)行放大與重新發(fā)射。
圖3a和3b分別表示一個在分配給第一個用戶的頻率段上工作的增音器6放大器14M和14D增益特性。從中可以看出，用于上升中繼的放大器14M的增益(Gm)和用于下降中繼的放大器14D的增益(Gd)在其專用頻率區(qū)段上各自擁有一個刻度20M和20D，一旦超出這些頻率區(qū)段，便很快跌至零點(diǎn)。
這些增益特性采用一些高精度電路；這些電路包含多個在不同頻率或不同放大級工作的層級，其中包括以表面波濾波器(FOS)為基礎(chǔ)的濾波級。
如前面所解釋的那樣，每一級須與鄰近各級進(jìn)行電磁輻射隔離。
圖4是儀表板30的30a面(以下簡稱“前面”)的一個平面圖；在該面上裝有組成增音器6的高頻電路的元件。儀表板30是一個用硬性絕緣材料制成的平面元件。
前面30a包含一個由表面噴鍍金屬形成的導(dǎo)電軌跡32網(wǎng)絡(luò)。這些導(dǎo)電軌跡32圍繞一些區(qū)域34；每個區(qū)域用于容納一個須與相鄰級隔離的高頻電路的相應(yīng)層級。
儀表板30的背面(圖中未示)覆蓋一層占據(jù)整個表面的導(dǎo)電噴鍍金屬。這一噴鍍金屬層用于接地，以形成一個電磁屏蔽。儀表板30沿整個導(dǎo)電軌跡32擁有一些近距離細(xì)微穿孔線。穿孔邊緣沿儀表板整個厚度覆蓋噴鍍金屬，以形成導(dǎo)電軌跡32與儀表板背面的導(dǎo)電噴鍍金屬之間的互連通道。
圖5是裝在框架或支承體36之上的儀表板30的縱向剖面圖，依圖4的V-V線而作。該框架總體形狀如一長方形彈簧座，具有一個形成導(dǎo)電底部的平面基座38以及一些朝開口張開的側(cè)壁40。然而，鄰近開口處的側(cè)壁40中有一部分40a與基座38相垂直?？蚣?6用一種導(dǎo)電材料一如鑄鋁-整件制成。
一個依照和儀表板30導(dǎo)電軌跡32網(wǎng)絡(luò)相同形狀排列的導(dǎo)電壁網(wǎng)絡(luò)42被整合在基座38的內(nèi)表面。這些導(dǎo)電壁42與基座38相垂直，并擁有平面頂端42a，用于形成儀表板30的支承表面，并與儀表板的導(dǎo)電軌跡32相接觸。
圖中所示例子中，構(gòu)成高頻電路的其它元件44均被安裝在儀表板30的前面30a之上。儀表板30在框架36上按前面30a朝向基座38進(jìn)行定位。它由一些擋塊在側(cè)面定位鎖定；擋塊由一個沿張開邊緣40內(nèi)面的整個周圍而形成的凸緣46的豎面46a構(gòu)成。凸緣46擁有一個橫向表面，形成一個完全圍住儀表板30的支架48。當(dāng)儀表板被置于導(dǎo)電壁42頂端42a上面時，該支架48與儀表板30背面處于同一水平面之上，或者位于一個略更靠近框架36基座的水平面上。此外，它還明顯處于導(dǎo)電壁40垂直部分40a伸展起點(diǎn)這一水平上。
凸緣46擁有一些貫穿的螺釘孔，沿支架48按規(guī)則間隔開鑿，包括在各個角落。
一塊硬性并相對較厚的平面電路板50貼在凸緣46的支架48上，關(guān)閉住框架36的開口。電路板50采用鋁一類導(dǎo)電材料制成，以便在儀表板30與開口外部空間之間形成一道電磁屏蔽。
電路板50上有一些與支架48上的螺釘孔對齊的穿孔，使得可以將電路板用螺釘固定在支架上。當(dāng)電路板50被固定在支架48上時，其下面即對儀表板30產(chǎn)生作用，并迫使儀表板前面30a緊貼導(dǎo)電壁42的頂端42a。因此，電路板50也可充當(dāng)機(jī)械應(yīng)力傳遞表面，對儀表板32的整個表面均勻一致地產(chǎn)生作用。這時，在導(dǎo)電軌跡32和導(dǎo)電壁42頂端42a之間便產(chǎn)生一種無間斷的電流接觸。
這樣，電路各不同區(qū)段34之間便產(chǎn)生一種完全密封的法拉第籠式電磁屏蔽。在框架層面，在每個區(qū)段34周圍，通過圍繞區(qū)段和框架36導(dǎo)電底部38的導(dǎo)電壁42(這些導(dǎo)電壁與框架導(dǎo)電底部相連接)形成一種包圍式屏蔽。在儀表板32層面，屏蔽在表面通過儀表板背面的噴鍍金屬和電路板50)得到補(bǔ)充。
在所示例子中，電路板50的外面配有一些柱極52，用以承受平面全向天線54。因此，電路板又充當(dāng)天線54的反射平面。天線維持在一個與電路板50平行的平面，其距離經(jīng)過計(jì)算，以減少損失。
支承體52的小柱極被固定在儀表板30上，并穿越打在電路板50(圖6)上的穿孔56。但也可考慮設(shè)置一些固位點(diǎn)，以將天線固定在電路板50上面。
應(yīng)注意的是，電路板50的厚度被包含在形成框架36邊緣的導(dǎo)電壁40的區(qū)段40a高度中。這樣，由框架36和電路板50構(gòu)成的組件在儀表板30及其外部環(huán)境之間形成一個密封的法拉第籠。
此外，電路板50還是一臺有效的散熱器，可借助其相對龐大的體積、它在幾乎整個儀表板30表面的熱接觸及其朝外的開面，對由電路滋生的熱量進(jìn)行分配與排除。
圖6是顯示電路板50上面在電路板裝上框架36時的平面圖。在這一例子中，電路板50在邊緣和角落用螺釘66固定。電路板足夠堅(jiān)硬，無需與儀表板30作垂直螺釘固定或其它方式的固定。
電路板在形成一個明顯延續(xù)的表面的同時，也可包含一定數(shù)量的開口。在所示例子中，電路板上開有兩個長方形開口58，用于在儀表板30上部表面安裝兩個表面波濾波器盒。值得注意的是，這些濾波器盒裝有接地的自身金屬屏蔽，因此對電路板表面的電磁屏蔽效果不會產(chǎn)生任何明顯的損害。
此外，電路板50還有一個用于進(jìn)入電路內(nèi)部連接點(diǎn)一例如測試點(diǎn)或調(diào)節(jié)點(diǎn)一的開口60和一個用于將高頻電路與室外天線(圖1和2)相連接的開口62。
值得注意的是，在所示例子中，各個元件44，除不需要補(bǔ)充屏蔽的FOS表面波濾波器盒之外，都裝在儀表板的一個單獨(dú)面30a上。此外，由于將屏蔽元件42和38整合在支承體框架36上，使得這些元件獲得一種剛性結(jié)構(gòu)以及經(jīng)精確控制的標(biāo)注尺寸。
圖7是增音器6的總體圖。構(gòu)成支承體的框架36與一個覆蓋殼64相結(jié)合；這一采用絕緣材料制成的覆蓋殼用于保護(hù)高頻電路不受環(huán)境影響。覆蓋殼64呈凸形，并為平面全向天線54形成一個天線屏蔽器。
前述例子涉及的是用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)移動電話的增音器。然而，這一增音器也能適用于其它用途，例如，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)資料、儀表控制、高頻載波或用于模擬或數(shù)字化信道無繩電話的視頻或音頻信號(如使用現(xiàn)行DECT標(biāo)準(zhǔn)的信號)等各類傳輸?shù)闹欣^。
最后，顯而易見的是，本發(fā)明的應(yīng)用絲毫不局限于增音器；它也可在任何需要屏蔽保護(hù)的高頻電路上進(jìn)行合適有利的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.帶電磁屏蔽的高頻電路組件(6)，其特征在于包括一個高頻電路，裝于至少一塊儀表板(30)上；一個儀表板支承體(36)，擁有一些可與儀表板其中一面(30a)進(jìn)行配合的支承表面(42a)，以便在儀表板內(nèi)形成高頻輻射屏蔽間格；一塊形成屏蔽的硬性電路板(50)，裝于儀表板(30)的另一面，并使儀表板與支承表面緊密相貼。
2.如權(quán)利要求1構(gòu)成的組件，其特征在于電路板(50)通過位于儀表板(30)外部各點(diǎn)的緊固元件(66)進(jìn)行固定。
3.如權(quán)利要求1或2構(gòu)成的組件，其特征在于電路板(50)采用整塊金屬制成，在必要可在其中一面或每一面上覆蓋一個高導(dǎo)電性能金屬層。
4.如權(quán)利要求1至3之其中一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于；整合一個發(fā)射和/或接收天線(54)。
5.如權(quán)利要求4構(gòu)成的組件，其特征在于天線(54)對著電路板(50)的外面進(jìn)行安裝，以使電路板在儀表板(30)和天線之間構(gòu)成一個屏蔽。
6.如權(quán)利要求1至5之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于電路板(50)和支承體(36)為儀表板(30)構(gòu)成一個明顯不透高頻輻射的屏蔽密封盒。
7.如權(quán)利要求1至6之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于支承表面由導(dǎo)電壁(42)元件頂端(42a)組成；導(dǎo)電壁元件從本身也是導(dǎo)電體的支承體(36)底部伸展。
8.如權(quán)利要求1至7之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于電路板(50)與儀表板(30)形成熱接觸，并由此可使電路板起到電路散熱器的作用。
9.如權(quán)利要求1至8之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于與電路板(50)接觸的儀表板(30)的表面包含一個與支承表面(42a)通電連接的導(dǎo)電涂層。
10.如權(quán)利要求1至9之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于電路的各個組件(44)明顯地裝于儀表板(30)朝向支承體(36)的那一個面(30a)上。
11.如權(quán)利要求1至10之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的組件，其特征在于電路板(50)擁有至少一個可用以進(jìn)入電路某一點(diǎn)或某一部件的開口(58、60、62)。
12.用于覆蓋蜂窩式電話(2)通信空間陰影區(qū)的微型增音器(6)，包括一個如權(quán)利要求1至11之任何一項(xiàng)所構(gòu)成的高頻組件；該高頻電路包含一個用于與陰影區(qū)外部天線(8)連接的輸入/輸出界面以及輸入/輸出界面與陰影區(qū)內(nèi)天線(16)之間的信號再傳遞裝置。
全文摘要
一種帶電磁屏蔽的高頻電路組件組件,包括:一個高頻電路,裝于至少一塊儀表板(30)上;一個儀表板支承體(36),擁有一些可與儀表板其中一面(30a)進(jìn)行配合的支承表面(42a),以便在儀表板內(nèi)完成高頻輻射屏蔽間格;一塊對儀表板(30)形成屏蔽的硬性電路板(50),裝于儀表板(30)的另一面,并使儀表板與支承表面緊密相貼。硬性電路板(50)通過位于儀表板(30)外部各點(diǎn)的緊固元件(66)進(jìn)行固定。它可采用整塊金屬制作,必要時可在其中一面或每一面上覆蓋一個高導(dǎo)電性能金屬層。
文檔編號H05K9/00GK1262562SQ0010105
公開日2000年8月9日 申請日期2000年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月8日
發(fā)明者艾倫·于里奧, 貝特朗·德斯羅姆 申請人:薩甘股份有限公司