CN107834233B - 一种垂直过渡结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种垂直过渡结构，包括射频同轴连接器、微波多层印制板。所述微波多层印制板从上到下分别为第一接地平面、带状线层、第二接地平面、第三接地平面。第一接地平面与带状线层之间设置有一个垂直过渡盲孔；射频同轴连接器设置于第一接地平面上，其内导体向下延伸到垂直过渡盲孔内且不超过垂直过渡盲孔深度;第二接地平面层正对垂直过渡盲孔的区域增加开孔。本发明实现了一种全屏蔽式、可靠性较高、工作频带宽的垂直过渡结构。

Description

一种垂直过渡结构
技术领域
本发明属于电子元器件技术领域，尤其涉及到一种垂直过渡结构的设计方法。
背景技术
近年来，随着移动通信及电子对抗等领域不断向着小型化、低成本、高频率及高性能等方向发展，对微波毫米波频段的高性能、高可靠垂直过渡传输提出更高要求。目前微波产品中射频同轴连接器与微波多层印制板之间的垂直过渡互连主要有图1、2所示两种方式。
（1）图1中射频同轴连接器内导体穿过微波多层印制板采用背钻工艺形成的垂直过渡通孔，并在背面进行锡焊焊接，这种垂直过渡方式易于加工和制造，可靠性高。但由于背钻工艺的固有缺陷是存在残留孔并采用锡焊焊接，使得连接处阻抗不连续性增大，高频传输性能差，难以达到毫米波频段；另外背钻使得残留孔处于开放状态，在高频段易引起空间电磁辐射，使得微波产品通道隔离及电磁兼容性能较差。
（2）图2中射频同轴连接器内导体与微波多层印制板的实心垂直过渡通孔进行表贴焊接，这种垂直过渡方式解决了前一种方式背钻残留孔的影响。但是连接器内导体与垂直过渡过孔焊盘接触面积较小，可靠性较差；另外带状线垂直过渡处与带状线地平面间存在较大的并联寄生平板电容，该电容恰好与垂直过渡过孔寄生串联电感形成一个等效LC低通滤波器结构，使得毫米波频段传输性能较差，不满足毫米波高性能传输要求，应用局限较大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种垂直过渡结构，包括射频同轴连接器、微波多层印制板。
所述微波多层印制板从上到下分别为第一接地平面、带状线层、第二接地平面、第三接地平面。
第一接地平面与带状线层之间设置有一个垂直过渡盲孔；射频同轴连接器设置于第一接地平面上，其内导体向下延伸到垂直过渡盲孔内且不超过垂直过渡盲孔深度。
进一步的，第二接地平面层正对垂直过渡盲孔的区域开孔。
进一步的，垂直过渡盲孔周围设置两圈接地过孔，接地过孔的轴向与垂直过渡盲孔轴向相同。
本发明的有益效果为：
本发明通过适当增长射频同轴连接器的内导体使之贯穿进入垂直过渡盲孔中，增大焊接区域面积提高可靠性；在垂直过渡盲孔正下方地第二接地平面处增加开孔，减小寄生平板电容，提高高频段传输性能；在垂直过渡盲孔周围放置至少两圈接地过孔，形成等效的准同轴结构，与完整的地平面：第三接地平面一起将微波信号完全屏蔽于射频同轴连接器与带状线之间，解决了背钻残留孔产生辐射影响通道隔离的问题。本发明实现了一种全屏蔽式、可靠性较高、工作频带宽的垂直过渡结构。
附图说明
图1为现有技术中采用背钻工艺形成垂直过渡通孔示意图。
图2为现有技术中射频同轴连接器内导体与微波多层印制板的实心垂直过渡通孔进行表贴焊接示意图。
图3为本发明所涉及的垂直过渡结构示意图。
图4为垂直过渡盲孔焊盘正下方地平面处有无开孔时的垂直过渡结构性能曲线对比。
图中：1.射频同轴连接器，2. 内导体，3.接地过孔，4. 第一接地平面，5. 带状线层，6. 第二接地平面，7.第三接地平面，8. 开孔，9. 垂直过渡盲孔。
具体实施方式
如图3所示为本发明所涉及的垂直过渡结构示意图。包括射频同轴连接器1、微波多层印制板。
所述微波多层印制板从上到下分别为第一接地平面4、带状线层5、第二接地平面6、第三接地平面7。
第一接地平面4与带状线层5之间设置有一个垂直过渡盲孔9；射频同轴连接器1设置于第一接地平面4上，射频同轴连接器1外导体与第一接地平面4焊接形成电连接，其内导体2适当增长，向下延伸到垂直过渡盲孔9内且不超过垂直过渡盲孔9深度，焊接形成电连接。由于射频同轴连接器1将部分内导体2贯穿到微波多层印制板的垂直过渡盲孔9中，使得两者的焊接接触面积增大，可靠性提高。
垂直过渡盲孔9周围设置两圈接地过孔3，接地过孔3的轴向与垂直过渡盲孔9轴向相同。两圈接地过孔3不仅能够提升垂直过渡的高频段传输性能，而且与第三接地平面7（完整的地平面）一起起到电磁屏蔽作用，使得微波信号完全屏蔽在射频同轴连接器1与微波印制多层板带状线之间，解决了图1中背钻残留孔产生辐射影响通道隔离的问题。第三接地平面7为完整地平面，与垂直过渡盲孔9周围的两圈接地过孔3形成完全屏蔽结构，以减小电磁辐射。
进一步的，第二接地平面6正对垂直过渡盲孔9的区域设置有开孔8。开孔8形状可为圆孔、椭圆孔、正方形孔、长方形孔或其它形状的开孔8。设置开孔8的有益效果是：使得带状线垂直过渡焊盘与第二接地平面6之间的等效寄生平板电容减小，以改善高频段传输性能。第二接地平面6处设置开孔8与未设置开孔8时的性能曲线比较如图4所示，由图4可知本发明点能够有效改善高频段传输性能，使得整个频段的回波损耗提高至少8dB以上。
利用本发明制作的一种垂直过渡结构实施实例：其中射频同轴连接器1选用尺寸较小的SMPM连接器，微波多层印制板选用由芯板CLTE-CT及粘接膜Fastrise27层压而成的多层板。射频同轴连接器1内导体2贯穿到垂直过渡盲孔9处直径为0.2mm, 垂直过渡盲孔9直径、焊盘直径分别为0.35 mm、0.5 mm，第一接地平面4及带状线层5地平面开孔8直径为1.4mm, 接地过孔3直径为0.3 mm，第二接地平面6的开孔8直径为0.6mm。采用三维电磁仿真软件进行性能仿真，结果如图4所示，本实施实例在DC-45GHz频段范围内有很好的传输性能，回波损耗S11＜-20dB，能够满足微波毫米波垂直过渡的高性能传输要求，同时具有可靠性高及屏蔽性好的优点。

Claims (3)

1.一种垂直过渡结构，其特征在于，包括射频同轴连接器、微波多层印制板；
所述微波多层印制板从上到下分别为第一接地平面、带状线层、第二接地平面、第三接地平面；
第一接地平面与带状线层之间设置有一个垂直过渡盲孔；射频同轴连接器设置于第一接地平面上，其内导体向下延伸到垂直过渡盲孔内且小于垂直过渡盲孔深度；其中，过渡盲孔为导体。
2.如权利要求1所述的垂直过渡结构，其特征在于，第二接地平面层正对垂直过渡盲孔的区域开孔。
3.如权利要求1所述的垂直过渡结构，其特征在于，垂直过渡盲孔周围设置至少两圈接地过孔，接地过孔的轴向与垂直过渡盲孔轴向相同。
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