CN108475833A - 连接器模块、通信电路板和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及连接器模块、通信电路板和电子装置，借此可以优良地抑制高频电磁波的泄漏。本发明的连接器模块设置有：开口，用于传输高频电磁波的波导的端部可以插入该开口中；以及导体弹簧，在波导插入开口中的状态下，通过将波导朝向开口的一个表面按压来锁定波导，所述一个表面在开口的内侧上。导体弹簧被布置在开口与波导之间的间隙中，使得导体弹簧在波导传输电磁波的方向上与开口和波导接触。例如，本技术可以应用于使用毫米波执行通信的电子装置。
Description
技术领域
本公开涉及连接器模块、通信电路板和电子装置。更具体地，本公开涉及能够令人满意地抑制高频电磁波的泄漏的连接器模块、通信电路板和电子装置。
背景技术
利用波导电缆传输的毫米波、微波和其他高频电磁波的系统通常需要用于将波导电缆连接至形成在电路板上的波导结构的配置。在过去，通过使用介质波导微带过渡结构建立该连接。介质波导微带过渡结构通过将介质波导通过间隔物固定至电路板形成。介质波导包括介质块，该介质块具有利用除了电磁波输入/输出部分之外的导体膜完全覆盖的表面以及在相对于移动方向的正交方向上形成在底表面上的狭槽。
进一步地，如对比文献1中公开的，本申请的申请人提出了包括少量零件且可缩小尺寸的易拆开的波导连接器结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO 15/049927 A1专利申请
发明内容
技术问题
然而，以上描述的专利文献1中公开的波导连接器结构为了使波导电缆可拆卸需要波导电缆与连接器之间的间隙。因此，无线电波可能通过该间隙泄漏。在这些情况下，需要这种结构：与之前一样易拆卸并且能够以比之前更令人满意的方式抑制无线电波的泄漏。
本公开是考虑到以上情况而提出的，并且使得能够令人满意地抑制高频电磁波的泄漏。
问题的解决方案
根据本公开内容的一方面，提供了包括开口和锁定构件的连接器模块。该开口接收传输高频电磁波的波导的端部的插入。当将插入在开口中的波导朝向开口的一个内侧面按压时，锁定构件锁定波导。锁定构件包括导体，并且被以在开口与波导之间的间隙中与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触的方式布置。
根据本公开内容的另一方面，提供了包括连接器模块的通信电路板。连接器模块包括开口和锁定构件。该开口接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入。当插入在开口中的波导朝向开口的一个内侧面按压时，锁定构件锁定波导。锁定构件包括导体，并且被布置在开口与波导之间的间隙中，以与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触。
根据本公开内容的又一方面，提供了包括通信电路板的电子装置。通信电路板包括发送芯片和接收芯片中的至少一个以及连接器模块。连接器模块包括开口和锁定构件。该开口容纳传输高频电磁波的波导的端部的插入。当插入开口中的波导朝向开口的一个内侧面按压时，锁定构件锁定波导。锁定构件包括导体，并且锁定构件被布置在开口与波导之间的间隙中，以与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触。发送芯片通过连接器模块执行发送通过波导传输的电磁波的处理。接收芯片通过连接器模块接收通过波导传输的电磁波。
根据本公开的一方面，当锁定构件将插入在开口中的波导超开口的一个内侧面按压时，波导被锁定，该开口接收传输高频电磁波的波导的端部的插入。进一步地，锁定构件包括导体，并且锁定构件被布置在开口和波导之间的间隙中，以与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触。
本发明的优势效果
本公开内容的一方面令人满意地抑制高频电磁波的泄漏。
附图说明
[图1]图1是示出了应用本技术的通信系统的实施方式的示例性配置的框图。
[图2]图2是示出了连接器模块的概略配置。
[图3]图3是示出了连接器模块的截面结构的示图。
[图4]图4是示出了连接器模块的详细配置的示图。
[图5]图5是示出了连接器模块的第一变形例的示图。
[图6]图6是示出了连接器模块的第二变形例的示图。
[图7]图7是示出了连接器模块的第三变形例的示图。
[图8]图8是示出了用于将包括导电弹簧的情况与不包括导电弹簧的情况进行比较的模拟结果的示图。
[图9]图9是示出了布置有多个导电弹簧的配置的示图。
[图10]图10是示出了用于比较布置的导电弹簧的数量发生变化的情况的模拟结果的示图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述应用本技术的特定实施方式。
图1是示出了应用本技术的通信系统的实施方式的示例性配置的框图。
如图1所示，通信系统11以两个电子装置12A和12B通过波导电缆13连接的方式配置。通信系统11能够通过使用30至300GHz的频率范围内的电磁波(以下称为毫米波)建立通信。
电子装置12A和12B分别包括具有类似配置的通信电路板21A和21B，并且能够通过使用电磁波在毫米波段中以大约数Gbps(例如，5Gbps或更高)执行高速信号传输。例如，电子装置12A和12B是信息终端，诸如，所谓的智能电话，并且能够通过建立毫米波段通信在短时间段内传送大容量数据，诸如，电影数据。
波导电缆13与两个并行布置的矩形波导31-1和31-2是整体的并且连接电子装置12A和12B。例如，矩形波导31-1用于将毫米波从电子装置12A传输至电子装置12B，并且矩形波导31-2用于将毫米波从电子装置12B传输至电子装置12A。应注意，波导电缆13可以以由基于独立的电子装置12A和12B可用的方式划分。波导电缆13以当电子装置12A和12B建立通信时划分的部分在划分点连接以形成单个电缆的方式构造。
通信电路板21A包括发送芯片22A、接收芯片23A和连接器模块24A-1和24A-2。类似地，通信电路板21B包括发送芯片22B、接收芯片23B和连接器模块24B-1和24B-2。应注意，通信电路板21A和通信电路板21B进行类似配置。当通信电路板21A和21B不必互相区分时，它们将简单地称为通信电路板21。这还适用于通信电路板21的部件。
发送芯片22执行将传输目标信号转换为毫米波并且通过连接器模块24-1将毫米波传输至矩形波导31的处理。
接收芯片23执行通过连接器模块24-2从矩形波导31接收毫米波并且将毫米波恢复至原始传输目标信号的处理。
连接器模块24-1和24-2以矩形波导31的端部例如利用特定夹具等易拆卸并且在连接矩形波导31时不轻易被拉出的方式配置。进一步地，连接器模块24-1和24-2以防止毫米波的泄漏以在连接矩形波导31时抑制不必要的辐射的方式配置。
图2是示出了连接器模块24-1和24-2的概略配置的立体图。
如图2所示，连接器模块24-1和24-2以当导电连接器块41被固定至包括在通信电路板21中的介质电路板25时矩形波导31-1和31-2的端部能够分别插入开口43-1和43-2中的方式配置。在图2中示出的示例性配置中，连接器模块24-1和24-2包括一个导电连接器块41。然而，可替换地，可以使用对应于开口43-1和43-2的两个导电连接器块。
例如，连接器模块24-1以与插入开口43-1中的矩形波导31-1形成预定间隙以使矩形波导31-1可从开口43-1拆卸的方式配置。因此，连接器模块24-1以导电弹簧42-1被布置为将矩形波导31-1固定至连接器模块24-1并且抑制无线电波的泄漏的方式配置。类似地，连接器模块24-2以布置导电弹簧42-2的方式配置。
进一步地，用于将毫米波从发送芯片22传输至连接器模块24-1的波导结构26-1形成在介质电路板25中。另外，用于将毫米波从连接器模块24-2传输至接收芯片23的波导结构26-2形成在介质电路板25中。例如，如随后参考图3描述的，介质电路板25以当多个过孔沿着波导结构26的轮廓布置以便耦接导体层时介质的对立表面夹在导体层之间的方式配置。如上所述，介质电路板25以波导结构26包括由导体层和过孔包围的结构的方式配置。
如图2所示，应注意，矩形波导31和波导结构26传输电磁波的方向在以下称为x方向，并且垂直于介质电路板25的主平面的方向在以下称为y方向，并且进一步地，介质电路板25的宽度方向在以下称为z方向。
图3是示出了图2中描述的连接器模块24的x-y截面结构的示图。
如图3所示，连接器模块24以布置在x方向上敞开的开口43并且导电连接器块41固定至介质电路板25的上表面的方式配置。进一步地，连接器模块24以当矩形波导31的端部插入开口43中时矩形波导31通过布置在导电连接器块41和矩形波导31之间的导电弹簧42按压介质电路板25的方式进行配置。
矩形波导31形成为使得形状类似矩形的介质51的上表面和下表面和两个侧表面由导电层52围绕，并且导电层52仅对介质51的前端面开放。应注意，矩形波导31被配置为使得介质51填充到上述圆柱形导电层52中。然而，可以采用可替换的结构使得导电层52具有中空内部。
介质电路板25以导体层62-1形成在介质61的上表面上并且导体层62-2形成在介质61的下表面上的方式构造。进一步地，多个导体层可以布置在导体层62-1和62-2之间。在图3的实例中，布置有导体层62-3和62-4。如以上参考图2描述的，用于形成波导结构26的多个过孔63(图3中描述的示例性配置中的过孔63-1至63-5)被布置为在导体层62之间穿透。
进一步地，介质电路板25以孔64形成在与布置有发送芯片22或接收芯片23的地方对应的导体层62-1中，并且孔65形成在导体层62-1中以便朝向导电连接器块41中的开口43敞开的方式配置。例如，从发送芯片22输出的电磁波穿过孔64然后沿着介质电路板25中的波导结构26，并且如白色箭头表示的传输。随后，电磁波通过孔65输出至导电连接器块41中的开口43并且从矩形波导31的端面向内传输。
导电连接器块41可完全由导体形成，但是它是用作开口43的表面至少由导体覆盖的构件。
导电弹簧42包括导体。当插入开口43中的矩形波导31按压介质电路板25时，导电弹簧42锁定矩形波导31。换言之，由于导电弹簧42的弹力，矩形波导31的导电层52与介质电路板25的导体层62-1表面接触。然后，如附图中描述的，放置在开口43与矩形波导31之间的间隙中的导电弹簧42以与开口43并与矩形波导31沿着矩形波导31传输电磁波的方向接触的方式配置。
连接器模块24进行以上描述的配置并且以导电弹簧42与开口43和矩形波导31沿着矩形波导31传输电磁波的方向接触的方式构造。因此，即使当在开口43与矩形波导31之间设置间隙时，也可以将间隙的截止频率提高到令人满意地抑制无线电波的泄漏。
现在将参考图4进一步描述连接器模块24的配置。
如与图3的情况一样，图4中的A示出了连接器模块24的x-y截面结构。进一步地，图4中的B示出了连接器模块24的y-z截面结构。图4中的C示出了如在y方向上看到的连接器模块24的轮廓配置。
例如，如图4中的B中所示，导电弹簧42布置在矩形波导31的宽度方向(图2中的z方向)上的中间(center)以便如在传输电磁波的方向(图2中的x方向)上看到的将导电连接器块41与矩形波导31之间的间隙划分为两个。沿着这个间隙，一个导体层62-1与导电弹簧42之间的长度称为宽度a1，并且另一导体层62-1与导电弹簧42之间的长度称为宽度a2。进一步地，宽度a1的区域中的导体层62-1与导电弹簧42之间的间隙长度称为间隔b1，并且宽度a2的区域中的导体层62-1与导电弹簧42之间的间隙长度称为间隔b2。
在此，从以下等式(1)确定矩形波导31的基本模式(TE10)中的截止频率fc，其中，a是宽度，εr是介电常数，并且c是光速。
[数学式1]
如等式(1)所示，间隙的宽度a越小，截止频率越高，并且因此传播低频越困难。优选地，应注意，导电弹簧42的厚度大于介质电路板25的导体层62-1的厚度。
因此，理想的是，沿着导电连接器块41和矩形波导31之间的间隙的宽度a1和a2中的每一个被设计成例如不大于波长的一半。进一步地，理想的是，间隔b1被设计成不大于宽度a1的一半，并且间隔b2被设计成不大于宽度a2的一半。
此外，如图4中的C中所示，理想的是，导电弹簧42的沿着传输电磁波的方向(图2中的x方向)的长度L被设计成不小于波长的一半。应注意，导电弹簧42的长度L可视情况根据确定的衰减设定。
当导电连接器块41和矩形波导31之间的间隙以及导电弹簧42的尺寸进行以上所描述的设定时，可以实现能够令人满意地抑制无线电波的泄漏的连接器模块24。
图5是示出了连接器模块24的第一变形例的示图。
如图5的上半部所示，连接器模块24a以导电弹簧42a固定至导电连接器块41中的开口43的内部的方式配置。进一步地，连接器模块24a的配置与图3中描述的连接器模块24的配置不同之处在于导电弹簧42a是逐渐变细的。更具体地，导电弹簧42a的y方向高度朝向开口43的入口逐渐减小(即，导电弹簧42a在导电连接器块41与矩形波导31之间的间隙的间隔方向上的长度变短)。
如图5的下半部所示，如以上所描述的配置的连接器模块24a可以以矩形波导31能够容易地插入开口43中的方式构造。
接下来，图6是示出了连接器模块24的第二变形例的示图。
如图6的上半部所示，连接器模块24b以将导电弹簧42b固定至矩形波导31b的前端(leading end)的附近的方式配置。进一步地，连接器模块24b的配置与图3中描述的连接器模块24的配置不同之处在于导电弹簧42b逐渐变细的。更具体地，导电弹簧42b在y方向向的高度朝向矩形波导31b的前端逐渐减小(即，导电弹簧42b在导电连接器块41与矩形波导31b之间的间隙的间隔方向上的长度变短)。
如图6的下半部所示，如以上所描述的配置的连接器模块24b可以以矩形波导31b能够容易地插入开口43中的方式构造。
如以上参考图5和图6描述的，连接器模块24可以被配置为允许导电弹簧42固定至导电连接器块41或者矩形波导31。
接下来，图7是示出了连接器模块24的第三变形例。
如图7所示，连接器模块24c的配置与图3的连接器模块24的配置不同之处在于导电弹簧42c与矩形波导31沿着它们的纵向方向(即，矩形波导31传输电磁波的方向)部分接触。换言之，导电弹簧42c不必与矩形波导31沿着它的纵向方向完全接触。
例如，连接器模块24c可以以导电弹簧42c与导电连接器块41和矩形波导31接触的接触点之间的间隔d充分小于传输的电磁波的波长(d<<波长)的方式配置。这保证可以充分抑制无线电波的泄漏。更具体地，当波长约为5mm时，优选的是，接触点之间的间隔d不大于0.5mm。例如，当采用的配置使得导电弹簧42沿着纵向方向完全接触时，可产生大间隙。然而，当采用导电弹簧42c时，可以避免发生间隙大于间隔d的情况。这使得能够防止在产生这种大间隙时发生的无线电波的泄漏。
接下来，图8示出了用于将包括导电弹簧42的情况与不包括导电弹簧42的情况进行比较的模拟结果。
图8中的A示出了通过将包括导电弹簧42的配置与不包括导电弹簧42的配置进行比较如图3中描述的连接器模块24的通过特性的模拟结果。
图8中的A表示包括导电弹簧42的结构改善通过特性。更具体地，改善通过特性使得68GHz附近的下沉从大约-8dB改变为大约-3dB。应注意，例如，通过间隙的尺寸确定下沉出现的间隔。
进一步地，图8中的B示出了例如图2中描述的连接器模块24-1和24-2布置为彼此相邻的配置中的串扰的模拟结果。
图8中的B表示具有导电弹簧42的连接器模块24的串扰被改善。更具体地，60GHz的串扰改善多达约20dB。
现在将参考图9描述多个导电弹簧42布置在开口43与矩形波导31之间的间隙中的配置。
图9中的A示出了如与图4中的B的情况一样的具有一个导电弹簧42的连接器模块24-1。进一步地，图9中的B示出了具有两个导电弹簧42-1和42-2的连接器模块24-2。图9中的C示出了具有三个导电弹簧42-1、42-2和42-3的连接器模块24-3。
当采用的配置使得导电弹簧42被布置在以上描述的多个点处时，可以减小开口43与矩形波导31之间的间隙的宽度a。因此，可以升高截止频率以改善抑制电磁波的泄漏的效果。
图10示出了用于比较布置的导电弹簧42的数量发生变化的情况的模拟结果。
图10中的A示出了通过将不包括导电弹簧42的配置与图9中描述的连接器模块24-1至24-3的配置进行比较的通过特性的模拟结果。进一步地，图10中的B示出了通过将不包括导电弹簧42的配置与图9中描述的连接器模块24-1至24-3的配置进行比较的串扰的模拟结果。
图10表示通过增加布置的导电弹簧42的数量通过特性和串扰两者都得以改善。
例如，在不包括导电弹簧42的配置中60GHz的串扰约为-80dB，但是在具有一个导电弹簧42的连接器模块24-1中改善为约-100dB。进一步地，在具有两个导电弹簧42-1和42-2的连接器模块24-2中60GHz的串扰改善为约-200dB(不大于检测极限)，并且在具有三个导电弹簧42-1至42-3的连接器模块24-3中改善为约-240dB(不大于检测极限)。
此外，在不包括导电弹簧42的配置中68GHz附近的传播特性的下沉水平约为-8dB，但是在具有一个导电弹簧42的连接器模块24-1中改善为约-3dB。进一步地，在具有两个导电弹簧42-1和42-2的连接器模块24-2中并且在具有三个导电弹簧42-1、42-2和42-3的连接器模块24-3中，68GHz附近的传播特性的下沉水平进一步改善为不发生下沉。
应注意，在装配通信电路板21的处理期间，矩形波导31被插入连接器模块24中。在正常情况下，电子装置12的用户不插入或移除矩形波导31。进一步地，矩形波导31应该以不容易从连接器模块24移除的方式构造。需要修理，矩形波导31可以通过使用特定夹具维修或者连同通信电路板21替换。
同时，当采用的结构使得矩形波导31借助于在开口43和矩形波导31之间的间隙中的接触被锁定时，例如，可以使用金属导电弹簧42或者导电橡胶。换言之，理想的是使用促进矩形波导31的插入和移除的锁定构件。
如上所述，连接器模块24可以令人满意地防止电磁波从矩形波导31连接的一部分泄漏。例如，这使得能够遵守无线电法的要求。另外，例如，可以避免串扰的发生以及通过特性的劣化从而防止信号质量下降。
应注意，本技术可采用以下配置。
(1)一种连接器模块，包括：
开口，接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入；以及
锁定构件，当将插入在开口中的波导朝向开口的一个内侧面按压时，锁定波导，
其中，锁定构件包括导体，并且锁定构件被布置在开口与波导之间的间隙中，以与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触。
(2)根据以上项(1)中所述的连接器模块，其中，与开口且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触的锁定构件的纵向长度不小于由波导传输的无线电波的波长的一半。
(3)根据以上项(1)或(2)中所述的连接器模块，其中，锁定构件被固定至开口的内部，并且以锁定构件在间隙的间隔方向上的长度朝插入有波导的开口的入口逐渐变短的方式逐渐变细。
(4)根据以上项(1)或(2)中所述的连接器模块，其中，锁定构件固定至波导的端部的附近，并且以锁定构件在间隙的间隔方向上的长度朝波导的前端逐渐变短的方式逐渐变细。
(5)根据以上项(1)至(4)中任一项中所述的连接器模块，其中，锁定构件被形成为与开口且与波导在沿着波导传输电磁波的方向上的多个点处部分接触。
(6)根据以上项(1)至(5)中任一项所述的连接器模块，其中多个锁定构件被布置在开口与波导之间的间隙中。
(7)一种通信电路板，包括：
连接器模块，
连接器模块包括
开口，接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入，以及
锁定构件，当将插入在开口中的波导朝向开口的一个内侧面按压时，锁定波导，
其中，锁定构件包括导体，并且锁定构件被布置在开口与波导之间的间隙中，以与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触。
(8)根据以上项(7)中所述的通信电路板，进一步包括：
发送芯片和接收芯片中的至少一个，发送芯片通过连接器模块执行发送由波导传输的电磁波的处理，接收芯片通过连接器模块接收由波导传输来的电磁波。
(9)一种电子装置，包括：
通信电路板，包括发送芯片和接收芯片中的至少一个以及连接器模块；
连接器模块包括
开口，接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入，以及
锁定构件，当插入在开口中的波导朝向开口的一个内侧面按压时，锁定波导，
其中，锁定构件包括导体，并且锁定构件被布置在开口与波导之间的间隙中，以与开口并且与波导沿着波导传输电磁波的方向接触；
发送芯片通过连接器模块执行发送由波导传输的电磁波的处理；
接收芯片通过连接器模块接收由波导传输来的电磁波。
应理解，本实施方式不限于上述实施方式，并且在不偏离本公开内容的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
[符号说明]
11通信系统、12电子装置、13波导电缆、21通信电路板、22发送芯片、23接收芯片、24连接器模块、25介质电路板、26波导结构、31矩形波导、41导电连接器块、42导电弹簧、43开口、51介质、52导电层、61介质、62导体层、63过孔(via)、64、65孔(hole)。
Claims (9)
1.一种连接器模块，包括：
开口，接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入；以及
锁定构件，当将插入在所述开口中的所述波导朝向所述开口的一个内侧面按压时，锁定所述波导，
其中，所述锁定构件包括导体，并且所述锁定构件被布置在所述开口与所述波导之间的间隙中，以与所述开口并且与所述波导沿着所述波导传输所述电磁波的方向接触。
2.根据权利要求1所述的连接器模块，其中，与所述开口且与所述波导沿着所述波导传输所述电磁波的所述方向接触的所述锁定构件的纵向长度不小于由所述波导传输的无线电波的波长的一半。
3.根据权利要求1所述的连接器模块，其中，所述锁定构件被固定至所述开口的内部，并且以所述锁定构件在所述间隙的间隔方向上的长度朝插入有所述波导的所述开口的入口逐渐变短的方式逐渐变细。
4.根据权利要求1所述的连接器模块，其中，所述锁定构件被固定至所述波导的端部的附近，并且以所述锁定构件在所述间隙的间隔方向上的长度朝所述波导的前端逐渐变短的方式逐渐变细。
5.根据权利要求1所述的连接器模块，其中，所述锁定构件形成为与所述开口且与所述波导在沿着所述波导传输所述电磁波的所述方向上的多个点处部分接触。
6.根据权利要求1所述的连接器模块，其中，多个所述锁定构件被布置在所述开口与所述波导之间的所述间隙中。
7.一种通信电路板，包括：
连接器模块，
所述连接器模块包括
开口，接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入，以及
锁定构件，当将插入在所述开口中的所述波导朝向所述开口的一个内侧面按压时，锁定所述波导，
其中，所述锁定构件包括导体，并且所述锁定构件被布置在所述开口与所述波导之间的间隙中，以与所述开口并且与所述波导沿着所述波导传输所述电磁波的方向接触。
8.根据权利要求7所述的通信电路板，进一步包括：
发送芯片和接收芯片中的至少一个，所述发送芯片通过所述连接器模块执行发送由所述波导传输的电磁波的处理，所述接收芯片通过所述连接器模块接收由所述波导传输来的所述电磁波。
9.一种电子装置，包括：
通信电路板，包括发送芯片和接收芯片中的至少一个以及连接器模块；
所述连接器模块包括
开口，接收用于传输高频电磁波的波导的端部的插入，以及
锁定构件，当将插入在所述开口中的所述波导朝向所述开口的一个内侧面按压时，锁定所述波导，
其中，所述锁定构件包括导体，并且所述锁定构件被布置在所述开口与所述波导之间的间隙中，以与所述开口并且与所述波导沿着所述波导传输所述电磁波的方向接触；
所述发送芯片通过所述连接器模块执行发送由所述波导传输的电磁波的处理；
所述接收芯片通过所述连接器模块接收由所述波导传输来的所述电磁波。
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |