实现驻波匹配的多层板射频接头结构的制作方法

1.本实用新型涉及5g信号领域，尤其涉及射频微波领域，具体是指一种实现驻波匹配的多层板射频接头结构。


背景技术：

2.随着5g时代的迅速发展，器件的集成度、处理速度也随之飞速发展，信号的频率也越来越高，为了适应超大规模的信号处理及器件集成，同时兼备小型化的需求，设备也越做越小，随之对pcb的要求也越来越高，pcb的层数便随之增加，高速pcb板多为十几层。信号频率的提高对板间连接的接头也提出了更高要求，接头适应的频率越来越高，更加小型化，方便组装等。
3.本文基于一种多层射频板，板子间互联需要射频接头，而射频接头与板子的匹配成了信号高质量传输的基本要求，在设计中，一般利用改变信号线的尺寸及加载电容电感等分立器件来进行驻波匹配，本文中提出一种新的方法，利用多层板的特性，利用软件建模仿真优化，最终实现射频接头与多层pcb之间的信号驻波匹配。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足小型化、一致性好、稳定性好的实现驻波匹配的多层板射频接头结构。
5.为了实现上述目的，本实用新型的实现驻波匹配的多层板射频接头结构如下：
6.该实现驻波匹配的多层板射频接头结构，其主要特点是，所述的结构包括射频接头和多层pcb板，所述的射频接头为贴片式焊接的接头，射频信号通过所述的射频接头到达pcb板上的微带线。
7.较佳地，所述的多层pcb板的各层之间为铜皮，铜皮上有缺陷地结构。
8.较佳地，所述的多层pcb板为四层pcb，其中顶层为rogers4350板材，中间层和底层都为s1000h板材。
9.较佳地，所述的多层pcb板的总厚度为1.5mm，其中板材顶层的厚度为0.254mm，中间板材的厚度为0.22mm，底层板材的厚度为0.9mm。
10.较佳地，所述的中间层和底层与接头的同等位置具有铜皮挖去的圆。
11.采用了本实用新型的实现驻波匹配的多层板射频接头结构，接头的驻波在大宽带范围内能够阻抗匹配，且匹配方法简单。本实用新型结构的射频接头与pcb板间的匹配方法可以适用于不同种类的接头及pcb。本实用新型可以节约大量调试优化时间。
附图说明
12.图1为smp接头的pcb封装图。
13.图2为smp接头在四层pcb板子上的侧视图。
14.图3是未匹配前的pcb每层的俯视图。
15.图4为本实用新型的实现驻波匹配的多层板射频接头结构的pcb每层的俯视图。
16.图5为0.1ghz～7ghz未优化前的smp驻波和优化后的驻波比较图。
17.图6为7ghz～14ghz未优化前的smp驻波和优化后的驻波比较图。
18.图7为mcx接头的pcb封装图。
19.图8为mcx接头在四层pcb板子上的侧视图。
20.图9为0.1ghz～6ghz未优化前的mcx驻波和优化后的驻波比较图。
21.图10为测试接头实物图。
22.附图标记：
[0023]1ꢀꢀ
四层pcb板子
[0024]2ꢀꢀ
smp接头
[0025]3ꢀꢀ
top层
[0026]4ꢀꢀ
mid1层
[0027]5ꢀꢀ
mid2层
[0028]6ꢀꢀ
bottom层
[0029]7ꢀꢀ
信号线
[0030]8ꢀꢀ
地孔
[0031]9ꢀꢀ
地平面
[0032]
10 smp接头封装
[0033]
11 铜皮挖去的圆
具体实施方式
[0034]
为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0035]
本实用新型的实现驻波匹配的多层板射频接头结构的技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此仅涉及具体硬件电路的改进，硬件部分并非仅仅属于执行控制软件或者计算机程序的载体，因此解决相应的技术问题并获得相应的技术效果也并未涉及任何控制软件或者计算机程序的应用，也就是说，本实用新型仅仅利用这些模块和单元所涉及的硬件电路结构方面的改进即可以解决所要解决的技术问题，并获得相应的技术效果，而并不需要辅助以特定的控制软件或者计算机程序即可以实现相应功能。
[0036]
本实用新型的该实现驻波匹配的多层板射频接头结构，其中包括射频接头和多层pcb板，所述的射频接头为贴片式焊接的接头，射频信号通过所述的射频接头到达pcb板上的微带线。
[0037]
作为本实用新型的优选实施方式，所述的多层pcb板的各层之间为铜皮，铜皮上有缺陷地结构。
[0038]
作为本实用新型的优选实施方式，所述的多层pcb板为四层pcb，其中顶层为rogers4350板材，中间层和底层都为s1000h板材。
[0039]
作为本实用新型的优选实施方式，所述的多层pcb板的总厚度为1.5mm，其中板材顶层的厚度为0.254mm，中间板材的厚度为0.22mm，底层板材的厚度为0.9mm。
[0040]
作为本实用新型的优选实施方式，所述的中间层和底层与接头的同等位置具有铜皮挖去的圆。
[0041]
本实用新型的具体实施方式中，需要解决射频接头与多层pcb板过度的驻波匹配问题，本实用新型利用简单有效的方式实现接头与板间的驻波匹配，本实用新型的接头与pcb板间的匹配方法能适用于不同种类的接头及pcb。
[0042]
本实用新型提供了一种射频接头与多层板之间的驻波匹配方法，主要包括射频接头和多层pcb板。
[0043]
射频接头为贴片式焊接的接头，如常用的mcx和smp等，射频信号通过接头到达pcb上的微带线。
[0044]
本文中的多层pcb是四层pcb，板子总厚度约为1.5mm，由三种板材和铜皮组成，其中板材顶层为rogers4350板材，厚度为0.254mm，中间层和底层都为s1000h板材，中间板材厚度约为0.22mm，底层约0.9mm。层与层之间为铜皮，铜皮分为信号线和地。
[0045]
由于射频接头到pcb板子上的微带线的过渡为直角，所以会有阻抗不连续的状态，频率越高影响将也会越大，这样将会导致驻波不匹配，从而降低信号的质量，影响信号的传输。
[0046]
本实用新型通过在中间层的铜皮上增加缺陷地结构，从而改变接头与传输线连接处的等效电容和电感，即改变了阻抗特性，从而达到射频接头与pcb板子间的阻抗匹配。对应于同一种接头，前四层一致的pcb板，值需要优化一次就可以运用于设计中，无需多次优化和调试。且由于精度是pcb板加工时的精度，则每块板子的一致性好，稳定性得到提高。
[0047]
本实用新型提供了一种多层板pcb与射频接头的匹配方法。
[0048]
smp接头为常用的射频接头，是一种贴片式的射频接头，它的频率范围为dc
‑
18ghz，图1为smp的pcb封装图。
[0049]
图2是smp在四层pcb板子1上的侧视图，2为smp接头侧视图，板子总厚度约为1.5mm，由三种板材和铜皮组成，其中板材顶层为rogers4350板材，厚度为0.254mm，中间层和底层都为s1000h板材，中间板材厚度约为0.22mm，底层约0.9mm。层与层之间为铜皮，铜皮分为信号线和地。其中3为top层，4为mid1层，5为mid2层，6为bottom层。
[0050]
图3是未匹配前的pcb每层的俯视图，其中top层3上有smp接头封装10及引出的信号线7，地平面9和地孔8，地孔穿过每一层。图2中可以看出接头到pcb板子上的微带线的过渡为直角，所以会有阻抗不连续的状态，频率越高影响将也会越大，这样将会导致驻波不匹配，从而降低信号的质量，影响信号的传输。实测时微带线末端加50ω负载匹配，驻波结果如图5及图6中的优化前的驻波，db(s(1,1))在部分频段＞
‑
10db，这样会严重影响信号的质量，带来不必要的能量损耗。
[0051]
图4是通过软件建模优化后的pcb每层的俯视图，其中在mid1层4和mid层5的接头同样位置处增加了类似dsg(缺陷地)结构的开窗，dsg作用相当于改变接头与传输线连接处的等效电容和电感，即改变了阻抗特性，从而达到射频接头与pcb板子间的阻抗匹配。在mid1层4和mid层5接头同等位置铜皮挖去半径为r1的圆11，再通过仿真软件优化后得到r1＝2.26mm，仿真中频率在0.1ghz～14ghz时db(s(1,1))<
‑
15db，实测结果如图5和图6，在频率0.1ghz～14ghz时满足db(s(1,1))<
‑
10db，实测结果比仿真差点是可能是因为仿真建模较理想化导致。优化后增加了大宽带范围内的阻抗匹配，信号能够更好地传输，且匹配方法
简单，只需在内层铜皮上开窗，一致性及稳定性好。
[0052]
本实用新型的方法适用于贴片形式的射频接头与≥四层的pcb相互连接的情形，只需前四层pcb结构确定，那么优化后的结果便可用于更多层pcb的情形。图7为常用的mcx头的pcb封装图，与四层pcb板子互连的每层俯视图如图8所示，同样适用于本文的方法，将接头建模后用软件优化后圆13半径r2＝0.8mm，仿真中频率在0.1ghz～6ghz时db(s(1,1))<
‑
15db，实测结果如图9中优化后驻波，在频率0.1ghz～6ghz时满足db(s(1,1))<
‑
10db，实测结果比仿真差点是可能是因为仿真建模较理想化导致。优化后结果基本能满足信号通信需求。
[0053]
图10为按照本实用新型的方法制作的四层pcb板，实测结果如图5，图6，图9。
[0054]
在按照此方法进行不同的射频接头设计时，只需建立一次模，进行一次优化后便可以大量运用到多层pcb板与射频接头的匹配中去了，可以节约利用分立元器件进行调试的大量时间。同时本方法还有优化空间，如再增加其他的缺陷地形状，可以使得匹配进一步提升。
[0055]
采用了本实用新型的实现驻波匹配的多层板射频接头结构，接头的驻波在大宽带范围内能够阻抗匹配，且匹配方法简单。本实用新型结构的射频接头与pcb板间的匹配方法可以适用于不同种类的接头及pcb。本实用新型可以节约大量调试优化时间。
[0056]
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。