CN115693310A - 一种同轴微带垂直转换结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴微带垂直转换结构，所述电路板上对应设置有信号孔和接地孔，信号孔为非金属化通孔；所述信号孔外围的反焊盘的外围的电路板的顶层上设置有信号孔焊盘、焊锡、同轴微带过渡段、微带线，信号针的端部穿过电路板并通过焊锡与信号孔焊盘的一端连接，所述信号孔焊盘的另一端和同轴微带过渡段的一端连接，所述同轴微带过渡段位于反焊盘上，且同轴微带过渡段的另一端跨越反焊盘并与微带线连接。本发明将信号孔设计为非金属化孔，避免了寄生电容，本发明同时兼顾信号针传输段阻抗匹配问题和在反焊盘内的微带线阻抗失配问题，极大的改善了现有同轴连接器与电路板上的微带线垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大的问题。

Description

一种同轴微带垂直转换结构

技术领域

本发明属于射频电路板的技术领域，具体涉及一种同轴微带垂直转换结构。

背景技术

SMA系列射频同轴连接器是一种小型螺纹连接的射频同轴连接器，具有体积小、频带宽、性能优越的特点。其中，直立式SMA系列射频同轴连接器通常垂直安装在印制电路板上，由于放置位置灵活、成本低廉的特性，受到广泛使用。

印制电路板，简称电路板，是电子产品的物理支撑以及信号互连传输的重要组成部分。在同轴连接器与电路板垂直连接时，同轴连接器的信号针在电路板上所呈现的阻抗是远低于所需要的特性阻抗的。现有技术一般都忽略了这个阻抗的影响，对于信号频率不高时，这个阻抗的不连续问题并不会带来多么明显的问题，但是随着信号频率越来越高，达到8GHz以上时，此处阻抗不连续带来的问题就越发明显。

例如，如图1所示，现有电路板上设有连接同轴连接器信号针的信号孔，所述信号孔通常是设计成金属化通孔，金属化通孔的孔壁有金属、金属化通孔的外围在各导电层都形成有焊盘，所以存在较大的寄生电容。金属化通孔的寄生电容数值近似于：C=1.41εTD1/(D2-D1)；其中，式中ε为电路板板材的相对介电常数、T为电路板的厚度、D1为金属化通孔焊盘的直径、D2为金属化通孔反焊盘直径。由此计算公式可知，电路板厚度越厚，寄生电容越大，对信号传输的不利影响就越大。而且现有技术一般都忽略了信号针在电路板上所呈现的特性阻抗，随着信号频率的越来越高，阻抗不连续的影响越发明显，部分传输信号开始被反射，造成同轴连接器与电路板上的微带线垂直连接转换时的回波损耗和插入损耗都急剧恶化。

现有技术中连接同轴连接器信号针的信号孔通常是设计成金属化通孔，但在金属化通孔基础上，不容易实现同轴连接器与电路板垂直连接转换处的阻抗匹配，这是因为信号针传输段的阻抗和在反焊盘内的微带线的阻抗相互受信号孔反焊盘直径的影响，信号针传输段的阻抗匹配和在反焊盘内的微带线的阻抗失配相互制约。在电路板内的信号针传输段要实现阻抗匹配意味着信号孔的反焊盘直径必须变大，这就意味着在反焊盘内阻抗失配的微带线变长了（在反焊盘内的微带线由于没有回流参考，其阻抗会增大）；而信号孔的反焊盘直径变小会导致信号针传输段的阻抗变小，从而信号针传输段的阻抗失配。而且金属化通孔是存在寄生电容的，电路板越厚、金属化通孔的焊盘越大，金属化通孔的寄生电容越大，该寄生电容会进一步地降低信号针传输段的阻抗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同轴微带垂直转换结构，旨在解决上述问题。本发明将信号孔设计为非金属化通孔，非金属化通孔的寄生电容几乎可以忽略不计，避免了寄生电容的不利影响。而且从能量角度，一部分信号由金属化通孔传递，信号反射大，能量泄露多；而非金属化通孔，信号全部由信号针传输段进行传递，信号反射小，能量泄露少。本发明同时兼顾信号针传输段阻抗匹配问题和在反焊盘内的微带线阻抗失配问题，极大的改善了现有同轴连接器与电路板上的微带线垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大问题。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种同轴微带垂直转换结构，包括电路板和设于电路板上的同轴连接器，所述同轴连接器包括信号针以及设置在信号针四周的若干个接地针，所述电路板上对应设置有信号孔和接地孔，所述信号孔为非金属化通孔；所述信号孔的外围设置有反焊盘，所述反焊盘的外围的非出线区域沿周向设有若干个回流过孔；所述电路板的顶层上设置有信号孔焊盘和焊锡，且电路板的顶层依非出线区域至出线区域的方向依次设置有同轴微带过渡段、微带线，所述信号针的端部穿过电路板并通过焊锡与信号孔焊盘的一端连接，所述信号孔焊盘的另一端和同轴微带过渡段的一端连接，所述同轴微带过渡段位于反焊盘上，且同轴微带过渡段的另一端跨越反焊盘并与微带线连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述信号孔焊盘和同轴微带过渡段重合连接，所述信号孔焊盘的连接面积小于或者等于同轴微带过渡段的连接面积。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述同轴微带过渡段呈等腰梯形，所述同轴微带过渡段的长底边的长度等于信号孔焊盘的外直径，且短底边的长度等于微带线的宽度，且高度比反焊盘直径的一半大0.1mm至0.4mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述信号针包括位于电路板内部的传输段以及位于电路板外部的且与信号孔焊盘连接的焊接段。所述传输段在电路板内形成类同轴。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述同轴连接器的特性阻抗为50Ω，所述信号针的直径为1.27mm；电路板的相对介电常数为3.66，信号孔的直径为1.8mm，反焊盘直径为4.4mm；回流过孔到信号孔的中心距离为2.6mm，回流过孔的钻孔直径为0.5mm，回流过孔数量为17个。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述信号孔焊盘为⅓至½的圆环状，且圆环宽度为0.35mm至0.55mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述信号孔焊盘为½圆环状，且圆环宽度为0.5mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述信号孔直径比信号针直径大0.4mm至0.6mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，回流过孔与信号孔的中心间距比反焊盘直径的一半大0.3mm至0.5mm；回流过孔的钻孔直径为0.2mm至0.5mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述反焊盘直径与信号针直径成正比；所述信号针穿出电路板的焊接段的长度与电路板的厚度成反比。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明将信号孔配置为非金属化通孔，信号孔孔壁无金属、信号孔外围在电路板的底层、中间层都没有焊盘，因此信号孔的寄生电容容值几乎为零，从而消除了信号孔的寄生电容对信号针传输段的影响，进而拓展了信号传输的最高频率；

（2）本发明使信号针传输段在电路板板内形成类同轴。根据信号针的直径和电路板板材的相对介电常数，通过配置信号孔直径、反焊盘直径以及回流过孔与信号孔的中心间距，使在电路板内的信号针传输段呈现的特性阻抗为所需要的特性阻抗，即实现了对信号针传输段的阻抗匹配；

（3）裸露在电路板外的信号针的焊接段相当于一个并联等效电感，针对这一问题，本发明在信号孔焊盘和微带线之间设有同轴微带过渡段，可以改善此并联等效电感的不利影响。同轴微带过渡段大部分位于反焊盘内，小部分位于反焊盘外。所述同轴微带过渡段跨越了反焊盘所形成的金属避让区域，能够减少信号针焊接段到微带线的阻抗突变，从而确保了同轴连接器、同轴连接器与电路板垂直连接转换处、微带线这三部分的阻抗一致，减少了信号的反射，因此极大改善同轴连接器与电路板上的微带线垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大的问题；

（4）本发明还具有结构简单、易实现，不易受电路板厚度和电路板层数的影响，不额外增加电路板的制造成本和同轴连接器的物料成本的优点。

附图说明

图1为现有技术的电路板的顶层结构示意图；

图2为本发明转换结构的整体结构示意图；

图3为本发明电路板的顶层结构示意图；

图4为本发明电路板中间层和底层的结构示意图；

图5为本发明信号针在电路板内打开所有层的俯视图；

图6为本发明实施例4的电路板的顶层结构示意图；

图7为本发明与现有技术的输入回波损耗对比曲线图。

其中：11、电路板，12、顶层，13、信号孔，131、信号孔焊盘，14、回流过孔，15、同轴微带过渡段，16、反焊盘，17、接地孔，18、微带线，19、包地过孔，20、同轴连接器，21、接地针，22、信号针，23、焊锡，24、底层，25、空气，26、电路板板材。

具体实施方式

实施例1：

一种同轴微带垂直转换结构，如图2所示，包括电路板11和设于电路板11上的同轴连接器20，所述同轴连接器20包括信号针22以及设置在信号针22四周的若干个接地针21，所述电路板11上对应设置有信号孔13和接地孔17，所述接地孔17为金属化通孔，所述信号孔13为非金属化通孔。所述信号孔13的外围设置有反焊盘16，且反焊盘16在电路板11各导电层上形成金属避让区域，所述反焊盘16的外围的非出线区域沿周向设有若干个信号孔13的回流过孔14；所述电路板11的顶层12上设置有信号孔焊盘131和焊锡23，且电路板11的顶层12依非出线区域至出线区域的方向依次设置有同轴微带过渡段15、微带线18，所述信号针22的端部穿过电路板11并通过焊锡23与信号孔焊盘131的一端连接，所述信号孔焊盘131的另一端和同轴微带过渡段15的一端连接，所述同轴微带过渡段15位于反焊盘16上，且同轴微带过渡段15的另一端跨越反焊盘16并与微带线18连接。

优选地，所述信号孔焊盘131和同轴微带过渡段15重合连接，所述信号孔焊盘131的连接面积小于或者等于同轴微带过渡段15的连接面积。

优选地，所述同轴微带过渡段15呈等腰梯形，所述同轴微带过渡段15的长底边的长度等于信号孔焊盘131的外直径，且短底边的长度等于微带线18的宽度，且高度比反焊盘16直径的一半大0.1mm至0.4mm。

优选地，所述信号针22包括位于电路板11内部的传输段以及位于电路板11外部的且与信号孔焊盘131连接的焊接段。

优选地，所述同轴连接器20的特性阻抗为50Ω，所述信号针22的直径为1.27mm；电路板11的相对介电常数为3.66，信号孔13的直径为1.8mm，反焊盘16直径为4.4mm；回流过孔14到信号孔13的中心距离为2.6mm，回流过孔14的钻孔直径为0.5mm，回流过孔14数量为17个。

优选地，所述信号孔焊盘131为⅓至½圆环状，且圆环宽度为0.35mm至0.55mm。

优选地，所述信号孔焊盘131为½圆环状，且圆环宽度为0.5mm。

优选地，信号孔13直径比信号针22直径大0.4mm至0.6mm。

优选地，回流过孔14与信号孔13的中心间距比反焊盘16直径的一半大0.3mm至0.5mm；回流过孔14的钻孔直径为0.2mm至0.5mm。

优选地，反焊盘16直径与信号针22直径成正比；信号针22穿出电路板11的焊接段的长度与电路板11的厚度成反比。

本发明将信号孔13配置为非金属通孔，可以消除信号孔13的寄生电容，减少了对信号传输的不利影响。本发明实现了对信号针传输段的阻抗匹配。本发明在信号孔焊盘131和微带线18之间设置有同轴微带过渡段15，从而减少裸露在电路板11板外的信号针22在电路上相当于并联一个等效电感的不利影响；而且同轴微带过渡段15跨越了反焊盘16所形成的金属避让区域，减少了信号针22焊接段到微带线18的阻抗突变；确保了同轴连接器20、同轴连接器20与电路板11垂直连接转换处、微带线18三部分的阻抗一致，减少了信号的反射，进而极大改善同轴连接器20与电路板11上的微带线18垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大问题。此外本发明还具有结构简单、易实现，不易受电路板11厚度和不受电路板11层数的影响，不额外增加电路板11的制造成本和同轴连接器20的物料成本的优点。

实施例2：

一种同轴微带垂直转换结构，旨在极大改善现有同轴连接器20与电路板11上的微带线18垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大问题。如图2-图5所示，所述垂直转换结构包括电路板11和设于电路板11上的同轴连接器20；同轴连接器20的底部设有位于中心的信号针22和设有位于四周的若干个接地针21。电路板11包括顶层12、底层24和设于顶层12、底层24之间的至少两个中间层。电路板11上设有用于连接同轴连接器20接地针21的金属化的接地孔17和设有用于连接同轴连接器20信号针22的非金属化的信号孔13；所述信号孔13的外围设有反焊盘16（反焊盘16会在电路板11的各导电层上形成圆形的金属避让区域），所述反焊盘16的外围的非出线区域沿周向设有若干个信号孔13的回流过孔14；所述信号孔13的外围的电路板11的顶层12上设有信号孔焊盘131和焊锡23以及同轴微带过渡段15和微带线18，所述信号针22的端部通过焊锡23与信号孔焊盘131连接，所述信号孔焊盘131的另一端通过同轴微带过渡段15与微带线18连接；所述信号孔焊盘131、焊锡23、同轴微带过渡段15和微带线18朝向所述信号孔13的外围的出线区域；所述微带线18两侧设有包地和包地过孔19。

优选地，连接接地针21的接地孔17被配置为金属化通孔(Plating Through Hole，PTH)；连接信号针22的信号孔13被配置为非金属化通孔(Non Plating Through Hole，NPTH)，信号孔13孔壁没有金属，信号孔13外围在底层24、中间层都没有焊盘，仅在电路板11顶层12设有与信号针22连接的信号孔焊盘131，从而极大减小了信号孔13的寄生电容。

优选地，如图3所示，同轴微带过渡段15呈等腰梯形。

优选地，信号孔焊盘131和同轴微带过渡段15完全重合。

优选地，如图3所示，信号孔焊盘131一般取⅓至½圆环，圆环宽度为0.35mm至0.55mm。

优选地，如图2所示，信号针22在功能上分成信号针22传输段和信号针22焊接段两部分。信号针22传输段位于电路板11内部，且信号针22焊接段位于电路板11外部，且通过焊锡23与信号孔焊盘131连接。

优选地，信号针22焊接段的长度被配置为与电路板11的厚度成反比。

优选地，信号孔13直径比信号针22直径大0.4mm至0.6mm。

优选地，回流过孔14与信号孔13的中心间距比反焊盘16直径的一半大0.3mm至0.5mm；回流过孔14的钻孔直径为0.2mm至0.5mm。为了减少高频谐振点和高频能量损耗，在不违背制造参数的情况下，回流过孔14个数可以尽量多，例如15-25个，且均匀分布在信号孔13非出线区域的周围。

优选地，反焊盘16直径被配置为与信号针22直径成正比。

优选地，微带线18按接地共面波导设计，微带线18的两侧设有包地和包地过孔19。

优选地，电路板11除了顶层12、底层24外，中间层的数量可以灵活设计。

优选地，根据信号针22的直径和电路板板材26的相对介电常数，通过配置信号孔13直径、反焊盘16直径以及回流过孔14与信号孔13的中心间距，使在电路板11内的信号针22传输段呈现的阻抗为所需要的特性阻抗。

本发明根据信号针22的直径和电路板板材26的相对介电常数，通过配置信号孔13直径、反焊盘16直径以及回流过孔14与信号孔13的中心间距，使在电路板11内的信号针22传输段呈现的特性阻抗为所需要的特性阻抗。与此同时，信号孔13被配置为非金属通孔可以消除信号孔13的寄生电容，减少对信号传输的不利影响；而另一部分裸露在电路板11板外的信号针22在电路上相当于并联一个等效电感，针对这一问题，在信号孔焊盘131和微带线18之间设置有同轴微带过渡段15，从而减少此等效电感的不利影响；而且同轴微带过渡段15跨越了反焊盘16所形成的金属避让区域，减少了信号针22焊接段到微带线18的阻抗突变；确保了同轴连接器20、同轴连接器20与电路板11垂直连接转换处、微带线18三部分的阻抗一致，减少了信号的反射，进而极大改善同轴连接器20与电路板11上的微带线18垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大问题。此外本发明还具有结构简单、易实现，不易受电路板11厚度和不受电路板11层数的影响，不额外增加电路板11的制造成本和同轴连接器20的物料成本的优点。

实施例3：

一种同轴微带垂直转换结构，如图2-图5所示，包括电路板11和设于电路板11上的同轴连接器20；同轴连接器20的底部设有位于中心的信号针22和设有位于四周的接地针21。电路板11包括顶层12、底层24和设于顶层12、底层24之间的至少两个中间层。电路板11上设有用于连接同轴连接器20接地针21的接地孔17和设有用于连接同轴连接器20信号针22的信号孔13；所述信号孔13的外围设有反焊盘16（反焊盘16会在电路板11的各导电层上形成圆形的金属避让区域），所述反焊盘16的外围的非出线区域沿周向设有若干个信号孔13的回流过孔14。所述信号孔13的外围的电路板11的顶层12上设有信号孔焊盘131和焊锡23；所述顶层12设有同轴微带过渡段15和微带线18，所述信号孔焊盘131、焊锡23、同轴微带过渡段15和微带线18朝向位于所述信号孔13的外围的出线区域；所述微带线18两侧设有包地和包地过孔19。

优选地，如图2所示，同轴连接器20的主体位于电路板11的底层24，信号针22和接地针21通过对应的信号孔13和接地孔17垂直穿过电路板11，分别在电路板11的顶层12连接。连接接地针21的接地孔17被配置为金属化通孔(Plating Through Hole，PTH)，连接信号针22的信号孔13被配置为非金属化通孔(Non Plating Through Hole，NPTH)。

连接接地针21的接地孔17被配置为金属化通孔，接地孔17孔壁有金属，接地孔17外围在电路板11顶层12、底层24、和中间层都形成有焊盘（图中未示出），在电路板11顶层12和底层24采用焊锡23工艺使接地针21与接地孔17连接固定。优选地，接地孔17的直径一般比接地针21的直径大0.2mm-0.3mm，接地孔17的焊盘宽度一般为0.2mm-0.4mm。

优选地，信号针22在功能上分成信号针22传输段和信号针22焊接段两部分。连接同轴连接器20信号针22的信号孔13被配置为非金属通孔，信号孔13孔壁没有金属，信号孔13外围在底层24、中间层都没有焊盘，仅在电路板11顶层12设有与信号针22连接的信号孔焊盘131，从而极大减小了信号孔13的寄生电容。而且信号孔13不具有导电性且不能传输信号，信号只能通过信号针22进行传输。此时信号针22在功能上可以分成两部分：一部分位于电路板11的内部、用作信号传输，这一部分称为信号针22传输段，其长度等于电路板11的厚度；另一部分位于电路板11的外部，通过焊锡23与信号孔焊盘131连接，这一部分称为信号针22焊接段，其长度等于信号针22的长度减去电路板11的厚度。

优选地，信号针22焊接段的长度被配置为与电路板11的厚度成反比。信号针22焊接段由于裸露在电路板11外，在电路上相当于一个并联等效电感。电路板11厚度越大，信号针22焊接段的长度越短，信号针22焊接段呈现的等效电感越小，对信号传输的不利影响越小；电路板11厚度越小，信号针22焊接段的长度越长，信号针22焊接段呈现的等效电感越大，对信号针22传输段的不利影响越大。由于这个等效电感的存在，信号针22焊接段的长度不宜过长或者说电路板11的厚度不宜太小，以免对信号传输造成严重的不利影响。通常做法是人为地对信号针22焊接段进行剪短处理，但剪短处理会增加人力成本且易对同轴连接器20的信号针22造成损伤。针对这一问题，在信号针22焊盘和微带线18之间设有同轴微带过渡段15，可以抵消一部分信号针22焊接段的等效电感，从而减少因信号针22焊接段过长带来的不利影响。

如图3和图4所示，信号孔13被配置为非金属化通孔，信号孔13孔壁无金属、信号孔13外围在电路板11的底层24、中间层都没有焊盘，因此信号孔13的寄生电容容值几乎为零，从而消除了信号孔13的寄生电容对信号针22传输段的影响，进而拓展了信号传输的最高频率。而另一部分裸露在电路板11板外的信号针22焊接段相当于一个并联等效电感，针对这一问题，在信号孔焊盘131和微带线18之间设有同轴微带过渡段15，可以改善此并联等效电感的不利影响；而且同轴微带过渡段15跨越了反焊盘16所形成的金属避让区域，能够减少信号针22焊接段到微带线18的阻抗突变。从而确保了同轴连接器20、同轴连接器20与电路板11垂直连接转换处、微带线18这三部分的阻抗一致，减少了信号的反射，因此极大改善同轴连接器20与电路板11上的微带线18垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大的问题。

优选地，同轴微带过渡段15呈等腰梯形。如图3所示，同轴微带过渡段15的一端与信号孔焊盘131连接，另一端与微带线18连接，且同轴微带过渡段15大部分位于反焊盘16内，小部分位于反焊盘16外。此时同轴微带过渡段15有两个作用，一是大面积的同轴微带过渡段15相当于引入一等效电容，可以抵消一部分信号针22焊接段的等效电感，从而减小因信号针22焊接段过长带来的不利影响；二是同轴微带过渡段15跨越了反焊盘16所形成的金属避让区域，从而减少了信号针22焊接段到微带线18的阻抗突变，进而确保同轴连接器20与电路板11垂直连接转换时的阻抗连续。

优选地，等腰梯形长底边的长度被配置为等于信号孔焊盘131的外直径，等腰梯形短底边的长度被配置为等于微带线18的宽度，等腰梯形的高度被配置为比信号孔13的反焊盘16直径的一半大0.1mm至0.4mm。

优选地，信号孔焊盘131和同轴微带过渡段15完全重合。如图6所示，信号孔焊盘131与同轴微带过渡段15完全重合，成为同轴微带过渡段15的一部分。同轴微带过渡段15呈矩形和等腰梯形的混合体。

优选地，微带线18按接地共面波导设计，微带线18的两侧设有包地和包地过孔19。

优选地，电路板11除了顶层12、底层24外，中间层的数量可以灵活设计。由于信号孔13被配置为非金属化通孔，中间层的增加不会增大信号孔13的寄生电容，从而不会增加对信号传输的不利影响。

优选地，同轴电缆的特性阻抗计算公式为：Ｚ0＝（60/√εr）×Ln（D/d）[欧]；

其中，D为同轴电缆外导体铜网内径；

d为同轴电缆芯线外径；

εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。

如图5所示，信号针22位于信号孔13的正中心，信号针22的外围依次是空气25、电路板板材26、反焊盘16所形成的金属避让区域外的圆形金属和多个回流过孔14。当信号孔13被配置为非金属化通孔时，这种结构跟同轴电缆非常类似，信号针22相当于同轴电缆中的内导体，圆形金属和多个回流过孔14相当于同轴电缆的外导体，空气25和电路板板材26相当于同轴电缆中的绝缘介质，所以在电路板11内的信号针22传输段所呈现的特性阻抗可以参考同轴电缆的特性阻抗计算公式来计算。信号针22直径被配置为等同于同轴电缆的特性阻抗计算公式中的d，信号孔13的反焊盘16直径被配置为等同于同轴电缆的特性阻抗计算公式中的D，空气25和电路板板材26的等效相对介电常数被配置为等同于同轴电缆的特性阻抗计算公式中的εr。而空气25和电路板板材26的等效相对介电常数除与空气25相对介电常数和电路板板材26相对介电常数有关外，还与反焊盘16内的空气25和电路板板材26所占比例有关。

亦可理解为，根据信号针22的直径和电路板板材26的相对介电常数，通过配置信号孔13直径、反焊盘16直径以及回流过孔14与信号孔13的中心间距，使在电路板11内的信号针22传输段呈现的特性阻抗为所需要的特性阻抗。

优选地，若同轴连接器20的特性阻抗为50Ω，则应使在电路板11内的信号针22传输段呈现的特性阻抗为50Ω。50Ω同轴连接器20的信号针22直径为1.27mm，电路板11的相对介电常数为3.66，信号孔13的直径为1.8mm，反焊盘16直径为4.4mm，信号孔13的回流过孔14与信号孔13的中心间距为2.6mm，回流过孔14的钻孔直径为0.5mm，回流过孔14的数量为17个。

优选地，信号孔焊盘131一般取⅓至½圆环，圆环宽度为0.35mm至0.55mm。如图3和图4所示，信号孔13仅在顶层12设有信号孔焊盘131，信号孔焊盘131一端通过焊锡23与信号针22焊接段连接，另一端与同轴微带过渡段15连接。为了减少信号孔焊盘131的寄生电容对信号传输的不利影响，故信号孔焊盘131一般取⅓至½圆环，圆环宽度为0.35mm至0.55mm。优选地，信号孔焊盘131为½圆环，圆环宽度为0.5mm。

优选地，信号孔13直径比信号针22直径大0.4mm至0.6mm。信号孔13直径大小会决定反焊盘16内空气25和电路板板材26的等效相对介电常数，信号孔13直径越大，意味着空气25所占比例越大、电路板板材26所占比例越小，等效相对介电常数越小，信号针22传输段在电路板11内所呈现的特性阻抗越大；信号孔13直径越小，意味着反焊盘16内空气25所占比例越小、电路板板材26所占比例越大，等效相对介电常数越大，信号针22传输段在电路板11内所呈现的特性阻抗越小。为了使信号孔焊盘131与信号针22焊接段的连接更容易，同时兼顾反焊盘16直径取值合理，故信号孔13直径比信号针22直径大0.4mm至0.6mm。

优选地，回流过孔14是信号针22在电路板11内的主要回流路径，回流过孔14本身是存在寄生电感的，回流过孔14的钻孔直径越大，其寄生电感越小；回流过孔14的数量越多，总的回流寄生电感越小。因此，回流过孔14与信号孔13的中心间距比反焊盘16直径的一半大0.3mm至0.5mm；回流过孔14的钻孔直径为0.2mm至0.5mm。优选地，为了减少高频谐振点和高频能量损耗，在不违背制造参数的情况下，回流过孔14的个数可以尽量多，例如15-25个，且均匀分布在信号孔13非出线区域的周围。

优选地，反焊盘16直径被配置为与信号针22直径成正比。从图3和图4可以看出，反焊盘16在顶层12、底层24和中间层都形成了圆形的金属避让区域。信号针22直径越大，信号针22传输段在电路板11内所呈现的特性阻抗越小，为了保持信号针22传输段在电路板11内的特性阻抗50欧姆不变，反焊盘16直径需相应增大；信号针22直径越小，信号针22传输段在电路板11内所呈现的特性阻抗越大，为了保持信号针22传输段在电路板11内的特性阻抗50欧姆不变，反焊盘16直径需相应减小。

实施例4：

一种同轴微带垂直转换结构，如图2所示，包括电路板11和设于电路板11上的同轴连接器20；同轴连接器20的底部设有位于中心的信号针22和设有位于四周的接地针21。电路板11包括顶层12、底层24和设于顶层12、底层24之间的至少两个中间层。电路板11上设有用于连接同轴连接器20接地针21的接地孔17和设有用于连接同轴连接器20信号针22的信号孔13，所述信号孔13为非金属化孔，所述接地孔17为金属化孔。所述信号孔13的外围设有反焊盘16（反焊盘16会在电路板11的各导电层上形成圆形的金属避让区域），所述反焊盘16的外围的非出线区域沿周向设有若干个信号孔13的回流过孔14。所述信号孔13的外围的顶层12上设有信号孔焊盘131和焊锡23；所述顶层12设有同轴微带过渡段15和微带线18，所述信号孔焊盘131、焊锡23、同轴微带过渡段15和微带线18朝向位于所述信号孔13的外围的出线区域；所述微带线18两侧设有包地和包地过孔19。

所述信号针22穿过电路板11的焊接段通过焊锡23与信号焊盘连接，所述信号焊盘与同轴微带过渡段15完全重合连接，所述同轴微带过渡段15为等腰梯形。根据信号针22的直径和电路板板材26的相对介电常数，通过配置信号孔13直径、反焊盘16直径以及回流过孔14与信号孔13的中心间距，使在电路板11内的信号针22传输段呈现的特性阻抗为所需要的特性阻抗。

所述同轴连接器20的特性阻抗为50Ω，同轴连接器20的信号针22直径为1.27mm，同轴连接器20的信号针22长度为3mm，电路板11的材质为Rogers4350B，电路板11的厚度为2.7mm，信号孔13的直径为1.8mm，反焊盘16直径为4.4mm，回流过孔14到信号孔13的中心距离为2.6mm，回流过孔14的钻孔直径为0.5mm，回流过孔14数量为17个，等腰梯形长底边长度为2.8mm，等腰梯形的高度为2.6mm，微带线18的宽度为0.5mm，微带线18到参考层的高度为0.25mm，微带线18对应的特性阻抗为50Ω。

如图7所示，下方的曲线是本发明实施例的输入回波损耗实测结果，上方的曲线是现有技术的输入回波损耗仿真结果，对比结果如表1所示。本发明实施例提供的同轴微带垂直转换结构，在0~11GHz频段内具有优异地输入回波损耗，在11GHz~14GHz频段内具有较好的输入回波损耗，从而极大改善同轴连接器20与电路板11上的微带线18垂直连接转换时存在的阻抗不连续问题和回波损耗较大的问题，也拓展了信号传输的最高频率。

表1

频段	0~4GHz	4~8GHz	8~11GHz	11GHz~14Hz
					现有技术输入回波损耗典型值	-25dB	-15dB	-10dB	-8dB
本发明输入回波损耗典型值	-40dB	-30dB	-30dB	-18dB

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，包括电路板（11）和设于电路板（11）上的同轴连接器（20），所述同轴连接器（20）包括信号针（22）以及设置在信号针（22）四周的若干个接地针（21），所述电路板（11）上对应设置有信号孔（13）和接地孔（17），所述信号孔（13）为非金属化通孔；所述信号孔（13）的外围设置有反焊盘（16），所述反焊盘（16）的外围的非出线区域沿周向设有若干个回流过孔（14）；所述电路板（11）的顶层（12）上设置有信号孔焊盘（131）和焊锡（23），且电路板（11）的顶层（12）依非出线区域至出线区域的方向依次设置有同轴微带过渡段（15）、微带线（18），所述信号针（22）的端部穿过电路板（11）并通过焊锡（23）与信号孔焊盘（131）的一端连接，所述信号孔焊盘（131）的另一端和同轴微带过渡段（15）的一端连接，所述同轴微带过渡段（15）位于反焊盘（16）上，且同轴微带过渡段（15）的另一端跨越反焊盘（16）并与微带线（18）连接。

2.根据权利要求1所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述信号孔焊盘（131）和同轴微带过渡段（15）重合连接，所述信号孔焊盘（131）的连接面积小于或者等于同轴微带过渡段（15）的连接面积。

3.根据权利要求2所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述同轴微带过渡段（15）呈等腰梯形，所述同轴微带过渡段（15）的长底边的长度等于信号孔焊盘（131）的外直径，且短底边的长度等于微带线（18）的宽度，且高度比反焊盘（16）直径的一半大0.1mm至0.4mm。

4.根据权利要求1所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述信号针（22）包括位于电路板（11）内部的传输段以及位于电路板（11）外部的且与信号孔焊盘（131）连接的焊接段。

5.根据权利要求4所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述同轴连接器（20）的特性阻抗为50Ω，所述信号针（22）的直径为1.27mm；电路板（11）的相对介电常数为3.66，信号孔（13）的直径为1.8mm，反焊盘（16）直径为4.4mm；回流过孔（14）到信号孔（13）的中心距离为2.6mm，回流过孔（14）的钻孔直径为0.5mm，回流过孔（14）数量为17个。

6.根据权利要求1所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述信号孔焊盘（131）为⅓至½的圆环状，且圆环宽度为0.35mm至0.55mm。

7.根据权利要求6所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述信号孔焊盘（131）为½圆环状，且圆环宽度为0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述信号孔（13）直径比信号针（22）直径大0.4mm至0.6mm。

9.根据权利要求1所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，回流过孔（14）与信号孔（13）的中心间距比反焊盘（16）直径的一半大0.3mm至0.5mm；回流过孔（14）的钻孔直径为0.2mm至0.5mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种同轴微带垂直转换结构，其特征在于，所述反焊盘（16）直径与信号针（22）直径成正比；所述信号针（22）穿出电路板（11）的焊接段的长度与电路板（11）的厚度成反比。

Images