CN117677028A - 印刷线路板、印刷线路板组件、通信设备 - Google Patents

印刷线路板、印刷线路板组件、通信设备 Download PDF

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CN117677028A
CN117677028A CN202211047075.6A CN202211047075A CN117677028A CN 117677028 A CN117677028 A CN 117677028A CN 202211047075 A CN202211047075 A CN 202211047075A CN 117677028 A CN117677028 A CN 117677028A
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Abstract

本公开提供了一种印刷线路板，包括板体，所述板体具有用于设置SMA接头的连接侧，在从所述连接侧指向所述板体另一侧的方向上，所述板体依次包括第一导电层、第二导电层、第三导电层；其中，所述第一导电层设有共面波导结构和用于与所述SMA接头接触的焊盘结构；所述焊盘结构与所述共面波导结构电连接，所述焊盘结构的直径大于所述共面波导结构的线宽；所述第二导电层在对应所述共面波导结构处设有波导参考地结构，且在对应所述焊盘结构处未设置导电结构；所述第三导电层在对应所述焊盘结构处设有焊盘参考地结构。本公开还提供了一种印刷线路板组件、通信设备。

Description

印刷线路板、印刷线路板组件、通信设备
技术领域
本公开涉及印刷线路板技术领域，特别涉及一种印刷线路板、印刷线路板组件、通信设备。
背景技术
A版亚微型(SMA，Sub Miniature version A)接头是一种常用形式的微波连接器。而微波的共面波导(CPW，Coplanar waveguide)可制作在印刷线路板(PCB，Print CircuitBoard)上。而在很多情况下，需要PCB上表贴连接SMA接头，以实现PCB中的共面波导与SMA接头间的信号传输。
但是，现有的PCB与SMA接头间存在阻抗失配，S参数差，信号容易反射，且通用性差。
发明内容
本公开提供一种印刷线路板、印刷线路板组件、通信设备。
第一方面，本公开实施例提供一种PCB，包括板体，所述板体具有用于设置SMA接头的连接侧，在从所述连接侧指向所述板体另一侧的方向上，所述板体依次包括第一导电层、第二导电层、第三导电层；其中，
所述第一导电层设有共面波导结构和用于与所述SMA接头接触的焊盘结构；所述焊盘结构与所述共面波导结构电连接，所述焊盘结构的直径大于所述共面波导结构的线宽；
所述第二导电层在对应所述共面波导结构处设有波导参考地结构，且在对应所述焊盘结构处未设置导电结构；
所述第三导电层在对应所述焊盘结构处设有焊盘参考地结构。
在一些实施例中，所述第一导电层还设有连接在所述共面波导结构与所述焊盘结构间的过渡结构；所述过渡结构的线宽小于所述焊盘结构的直径，且大于所述共面波导结构的线宽。
在一些实施例中，在从所述焊盘结构指向所述共面波导结构的方向上，所述过渡结构各位置的线宽相等。
在一些实施例中，所述第一导电层还设有以间隔方式围绕所述共面波导结构的主参考地结构。
在一些实施例中，所述主参考地结构与所述共面波导结构之间的间隔的宽度，大于或等于所述共面波导结构的1.5倍线宽。
在一些实施例中，所述第一导电层为所述PCB从所述连接侧起的表层；
所述第二导电层为所述PCB从所述连接侧起的第二层；
所述第二导电层为所述PCB从所述连接侧起的第四层；
所述PCB从所述连接侧起的第三层在对应所述焊盘结构处未设置导电结构。
在一些实施例中，所述波导参考地结构在对应所述焊盘结构处设有开口。
在一些实施例中，本公开实施例的PCB还包括用于与所述SMA接头连接的SMA母头；
所述SMA母头连接在所述主板的连接侧。
在一些实施例中，所述SMA接头为直式SMA接头；
所述焊盘结构用于与所述SMA接头的探针的端面接触。
第二方面，本公开实施例提供一种PCB组件，包括：
本公开实施例的任意一种PCB；
与所述PCB连接的SMA接头。
在一些实施例中，所述SMA接头为高频SMA接头。
第三方面，本公开实施例提供一种通信设备，包括：
本公开实施例的任意一种PCB。
本公开实施例在PCB中为共面波导和焊盘设置了距离不同的参考地，其中焊盘与相应参考地间的距离更大，从而本公开实施例相对增大了焊盘处的特性阻抗，有效降低了SMA接头与共面波导连接处的阻抗突变，避免了阻抗失配，改善了S参数等射频指标性能，减少了信号反射，提高了信号完整性；而且，本公开实施例只要改变PCB的布图结构即可，而可采用常规的SMA接头，从而其容易实现，通用性好。
附图说明
在本公开实施例的附图中：
图1为本公开实施例提供的一种PCB的组成框图；
图2为本公开实施例提供的另一种PCB的第一导电层的局部结构示意图；
图3为本公开实施例提供的另一种PCB的第二导电层的局部结构示意图；
图4为本公开实施例提供的另一种PCB的第三层的局部结构示意图；
图5为本公开实施例提供的另一种PCB的第三导电层的局部结构示意图；
图6为本公开实施例提供的另一种PCB的局部剖面结构示意图；
图7为本公开实施例提供的另一种PCB的回波损耗测试结果示意图；
图8为本公开实施例提供的一种PCB组件的组成框图；
图9为本公开实施例提供的一种通信设备的组成框图；
其中，附图标记为：1A、焊盘结构；1B、过渡结构；1C、共面波导结构；2A、开口；GND1、主参考地结构；GND1A、焊盘参考地结构；GND1C、波导参考地结构。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开实施例提供的印刷线路板、印刷线路板组件、通信设备进行详细描述。
在下文中将参考附图更充分地描述本公开，但是所示的实施例可以以不同形式来体现，且本公开不应当被解释为限于以下阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
本公开实施例的附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与详细实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。通过参考附图对详细实施例进行描述，以上和其它特征和优点对本领域技术人员将变得更加显而易见。
本公开可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。
在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
本公开所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。如本公开所使用的单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。如本公开所使用的术语“包括”、“由……制成”，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
除非另外限定，否则本公开所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本公开明确如此限定。
本公开不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不是旨在限制性的。
A版亚微型(SMA)接头具有频带宽、体积小、连接方便可靠、性能优越、成本低廉等特点，故成为了一种常用形式的微波连接器，如可在射频链路中作为输入信号和输出信号的接头。
而微波信号可由共面波导(CPW)传输。相对于微带线、带状线电路等其它的微波传输结构，共面波导在高频段(如在20GHz及以上频段)的损耗小，工作效率高，从而更适于进行毫米波频段甚至100GHz以上频段的信号传输，可更好的实现高阶模抑制。
其中，共面波导(CPW)可制作在印刷线路板(PCB)。由此，SMA接头可与PCB表贴连接，即，SMA接头的探针与PCB中的焊盘接触，而焊盘再与PCB中的共面波导连接。
但是，微波信号(尤其高频信号)所需的线宽通常很细，而为了实现可靠的连接，PCB中焊盘的尺寸通常远大于共面波导的线宽。由此，焊盘与共面波导间存在阻抗突变，导致PCB与SMA接头连接处出现阻抗失配，S参数等射频指标变差，容易产生信号反射，到达接收端的信号衰减，信号完整性下降。
在一些相关技术中，可通过改变SMA接头的结构改善以上问题，如在SMA接头外导体加绝缘支撑，在内导体增加台阶，并通过灌注环氧树脂将外导体和内导体进行固定，或进行机械限位(因为开孔灌注环氧树脂一定程度上破坏了SMA接头整体的阻抗匹配特性)；但是，以上方式使用的是定制的特型SMA接头，而绝大多数SMA接头是常规的通用器件，导致以上方式实际应用困难，通用性差。
第一方面，参照图1至图7，本公开实施例提供一种PCB。
本公开实施例的PCB中设有共面波导，且PCB可与SMA接头连接，从而该PCB可实现SMA接头与共面波导间的微波信号的传输。
应当理解，本公开实施例的PCB的具体形式和作用是多样的。
例如，PCB中还可设有用于发射和/或接收微波信号的器件，从而PCB可用于对微波信号进行处理；或者，PCB也可连接多个SMA接头，且各SMA接头间设有共面波导，从而PCB可用于实现不同SMA接头间的信号传输。
参照图1，本公开实施例的PCB包括板体，板体具有用于设置SMA接头的连接侧，在从连接侧指向板体另一侧的方向上，板体依次包括第一导电层、第二导电层、第三导电层；其中，
第一导电层设有共面波导结构1C和用于与SMA接头接触的焊盘结构1A；焊盘结构1A与共面波导结构1C电连接，焊盘结构1A的直径大于共面波导结构1C的线宽；
第二导电层在对应共面波导结构1C处设有波导参考地结构GND1C，且在对应焊盘结构1A处未设置导电结构；
第三导电层在对应焊盘结构1A处设有焊盘参考地结构GND1A。
本公开实施例的PCB中包括板体，即线路板的板状主体，而板体设有多个导电层，每个导电层中设有一些导电结构，而各导电层之间通过绝缘层间隔，故本公开实施例的PCB为多层PCB。
板体的一侧(图1、图6中的上侧)是用于设置SMA接头的连接侧，即SMA接头连接在PCB的连接侧。而板体中设有至少三个特定的导电层，从连接侧指向另一侧的方向上依次为第一导电层、第二导电层、第三导电层。由此，本公开实施例的PCB至少为三层PCB。
应当理解，以上第一导电层、第二导电层、第三导电层只表示从连接侧开始，要有三个分别具有相应结构的导电层，而不代表板体中“只有”三个导电层，也不代表该三个导电层必然分别是从连接侧开始的“第一层、第二层、第三层”，例如，第三导电层实际可以是板体从连接侧开始的“第四层”。
参照图2、图6，第一导电层中设有焊盘结构1A和共面波导结构1C，其中，焊盘结构1A是用于与SMA接头接触的，且与共面波导结构1C电连接，从而可实现SMA接头与共面波导之间的信号传输。而且，参照图2，该焊盘结构1A的直径大于共面波导结构1C的线宽。
参照图3、图6，第二导电层中设有对应共面波导结构1C的波导参考地结构GND1C。即，在平行于板体的平面中，至少在共面波导结构1C的正投影处也设有波导参考地结构GND1C的正投影；而且，波导参考地结构GND1C接地，从而可作为共面波导结构1C的参考地。
同时，参照图3、图6，第二导电层中对应焊盘结构1A处没有设置任何导电结构，故可允许电场通过。
参照图5、图6，第三导电层中设有对应焊盘结构1A的焊盘参考地结构GND1A(该结构当然接地)。如前，由于第二导电层中对应焊盘结构1A处没有导电结构，故焊盘参考地结构GND1A可作为焊盘结构1A的参考地。
由此，本公开实施例中，焊盘和共面波导的参考地是不同的，且焊盘与其参考地之间的距离，大于共面波导与其参考地之间的距离；或者说，在对应焊盘处，相当于增加了介质层厚度，减小了分布电容，也就是提高了该位置的特性阻抗。
应当理解，本公开实施例中焊盘参考地结构GND1A、波导参考地结构GND1C至少要在对应焊盘结构1A、共面波导结构1C的位置有分布，但并不代表焊盘参考地结构GND1A、波导参考地结构GND1C只能位于该位置。例如，参照图2至图5，焊盘参考地结构GND1A、波导参考地结构GND1C(包括后续的主波导结构GND1、以及第三层中的导电结构)都可以比相应位置“更大”，如基本布满整个其所在的导电层(当然可有开口2A等空缺)。
本公开实施例在PCB中为共面波导和焊盘设置了距离不同的参考地，其中焊盘与相应参考地间的距离更大，从而本公开实施例相对增大了焊盘处的特性阻抗，有效降低了SMA接头与共面波导连接处的阻抗突变，避免了阻抗失配，改善了S参数等射频指标性能，减少了信号反射，提高了信号完整性；而且，本公开实施例只要改变PCB的布图结构即可，而可采用常规的SMA接头，从而其容易实现，通用性好。
在一些实施例中，第一导电层为PCB从连接侧起的表层；
第二导电层为PCB从连接侧起的第二层；
第二导电层为PCB从连接侧起的第四层；
PCB从连接侧起的第三层在对应焊盘结构1A处未设置导电结构。
参照图6，作为本公开实施例的一种方式，从连接侧算起，第一导电层可以就是PCB的表层(Top Layer)，而第二导电层为第二层(Layer 2)，但第三导电层为第四层(Layer4)，即，第三导电层与第二导电层之间还隔了“第三层(Layer 3)”，以增大焊盘参考地结构GND1A与焊盘结构1A间的距离。
其中，参照图6，PCB从连接侧起的第三层在对应焊盘结构1A的位置也没有导电结构分布(如其中的导电结构也有开口2A)，以实现焊盘参考地结构GND1A与焊盘结构1A间的感应。
而第三层中其它结构的具体形式可以是多样的，例如，可参照图3、图4，第三层中的导电结构与第二层(第二导电层)中的导电结构形式相同，都是基本布满整层，但在对应焊盘结构1A处有开口2A。
应当理解，以上第一导电层、第二导电层、第三导电层所对应的层只是本公开实施例的一种具体形式，而不是要求它们必须为板体中的相应层。
应当理解，本公开实施例的板体中还可具有更多的层，如第五层(Layer 5)、第六层(Layer 6)，各层中可分别设有其它的导电结构，在此不再详细描述。
在一些实施例中，第一导电层还设有连接在共面波导结构1C与焊盘结构1A间的过渡结构1B；过渡结构1B的线宽小于焊盘结构1A的直径，且大于共面波导结构1C的线宽。
参照图2，作为本公开实施例的一种方式，可通过尺寸介于共面波导结构1C与焊盘结构1A之间的过渡结构1B，将共面波导结构1C与焊盘结构1A连接，从而进一步降低阻抗突变的程度。
应当理解，本公开实施例中，共面波导结构1C需要对应波导参考地结构GND1C，焊盘结构1A需要对应焊盘参考地结构GND1A，而位于二者间的过渡结构1B，可以是对应波导参考地结构GND1C的，也可以是对应焊盘参考地结构GND1A的，也可以是过渡结构1B的一部分对应波导参考地结构GND1C，另一部分对应焊盘参考地结构GND1A。
在一些实施例中，在从焊盘结构1A指向共面波导结构1C的方向上，过渡结构1B各位置的线宽相等。
参照图2，作为本公开实施例的一种方式，过渡结构1B的各位置可以是“等宽”的。
在一些相关技术中，也可在焊盘与共面波导间设置线宽逐渐降低的“渐变线”，以防止阻抗“突变”，但采用以上方式时，由于渐变线中的阻抗一直在变化，反而会导致S21性能明显变差，S参数的改善并不明显。而本公开实施例中“等宽”的过渡结构1B可避免以上问题。
在一些实施例中，第一导电层还设有以间隔方式围绕共面波导结构1C的主参考地结构GND1。
作为本公开实施例的一种方式，在第一导电层中也可设有参考地(主参考地结构GND1)，该主参考地结构GND1围绕共面波导结构1C，但与共面波导结构1C间隔(当然主参考地结构GND1也可围绕过渡结构1B和焊盘结构1A，且与过渡结构1B和焊盘结构1A间隔)。
在一些实施例中，主参考地结构GND1与共面波导结构1C之间的间隔的宽度，大于或等于共面波导结构1C的1.5倍线宽。
参照图2，主参考地结构GND1与共面波导结构1C之间的间隔，应大于共面波导结构1C的线宽w的1.5倍，即大于1.5w。
在一些实施例中，波导参考地结构GND1C在对应焊盘结构1A处设有开口2A。
作为本公开实施例的一种方式，参照图3、图6，在第二导电层中，可以是大部分位置均设有波导参考地结构GND1C，从而波导参考地结构GND1C需要在对应焊盘结构1A处进行挖空处理，设置开口2A。
应当理解，若第二导电层中的波导参考地结构GND1C仅位于对应共面波导结构1C处及其附近位置，而在对应焊盘结构1A处及其附近位置本就没有共面波导结构，也是可行的。
在一些实施例中，本公开实施例的PCB还包括用于与SMA接头连接的SMA母头；
SMA母头连接在主板的连接侧。
作为本公开实施例的一种方式，可以通过表贴等方式，在主板的连接侧设置SMA母头，以供其与SMA接头(公头)固定连接，使SMA接头可与焊盘结构1A接触。
应当理解，本公开实施例的PCB中还可具有其它的结构，如用于供SMA母头的插脚通过的开口等(图2至5中围绕焊盘结构1A位置的多个圆圈)。
在一些实施例中，SMA接头为直式SMA接头；
焊盘结构1A用于与SMA接头的探针的端面接触。
作为本公开实施例的一种方式，参照图6，本公开实施例的PCB可以是用于与直式SMA接头连接的，即焊盘结构1A的上表面与SMA接头的探针(PIN)的下端面接触。
在一些相关技术中，PCB也可与侧插式SMA接头配合(即焊盘与SMA接头的探针的端部的侧面接触)，但是侧插式SMA接头难以用于射频通路较多的PCB，因为其板边没有足够的空间放置。而在一些相关技术中，直式SMA接头由于所需焊盘尺寸较大，故通常仅用于较低频段(如10GHz以下的频段)。而根据本公开实施例，由于其有效降低了焊盘处的阻抗突变，故其既可采用直式SMA接头，也可采用高频(如20GHz以上，甚至100GHz以上)的SMA接头。
示例性的，本公开实施例一种具体PCB中，第一导电层为结构参照图2的表层(TopLayer)，而第二导电层、第三导电层分别为结构参照图3和图5的第二层(Layer 2)、第四层(Layer 4)，第三层(Layer 3)的结构参照图4。
其中，共面波导结构1C的线宽w按照其自身阻抗为50欧姆计算确定，而共面波导结构1C与主参考地GND1间的距离为1.5w；焊盘结构1A的尺寸根据SMA接头的探针(PIN)尺寸设定，为通用的固定值；而过渡结构1B的线宽和线长根据焊盘结构1A、共面波导结构1C的尺寸仿真计算得到。
其中，焊盘结构1A的尺寸(直径)比共面波导结构1C的尺寸(线宽w)大得多，故其本身的阻抗明显小于50欧姆，故计算(使用Shortcut to Si9000软件中Ssurface CoplanerWaveguide With Ground 1B模型计算)其对应的焊盘参考地结构GND1A(第三导电层)的距离，从而确定第三导电层为第四层。
进而，将直式SMA接头连接在以上PCB上，测试其在20GHz～30GHz频段内的回波损耗，结果参照图7。
可见，本公开实施例的PCB可大幅降低损耗。
第二方面，参照图8，本公开实施例提供一种PCB组件，包括：
本公开实施例的任意一种PCB；
与PCB连接的SMA接头。
作为本公开实施例的一种方式，可将以上的PCB与一个或多个SMA接头相连，组成包括SMA接头的PCB组件。
在一些实施例中，SMA接头为高频SMA接头。
作为本公开实施例的一种方式，以上PCB组件中的SMA接头可为高频SMA接头，如用于传输频率在20GHz以上，甚至100GHz以上的高频信号的SMA接头。
应当理解，本公开实施例的PCB组件也不限于使用高频SMA接头。
第三方面，参照图9，本公开实施例提供一种通信设备，包括：
本公开实施例的任意一种PCB。
作为本公开实施例的一种方式，可将以上的PCB与其它器件一起组成能实现一定功能的通信设备。
应当理解，本公开实施例的通信设备可设有用于使SMA接头连接在PCB上的接口，也可以是直接包括一个或多个连接在PCB上的SMA接头。
应当理解，本公开实施例通信设备的具体形式是多样的。
本公开已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (12)

1.一种印刷线路板PCB，包括板体，所述板体具有用于设置A版亚微型SMA接头的连接侧，在从所述连接侧指向所述板体另一侧的方向上，所述板体依次包括第一导电层、第二导电层、第三导电层；其中，
所述第一导电层设有共面波导结构和用于与所述SMA接头接触的焊盘结构；所述焊盘结构与所述共面波导结构电连接，所述焊盘结构的直径大于所述共面波导结构的线宽；
所述第二导电层在对应所述共面波导结构处设有波导参考地结构，且在对应所述焊盘结构处未设置导电结构；
所述第三导电层在对应所述焊盘结构处设有焊盘参考地结构。
2.根据权利要求1所述的PCB，其中，
所述第一导电层还设有连接在所述共面波导结构与所述焊盘结构间的过渡结构；所述过渡结构的线宽小于所述焊盘结构的直径，且大于所述共面波导结构的线宽。
3.根据权利要求2所述的PCB，其中，
在从所述焊盘结构指向所述共面波导结构的方向上，所述过渡结构各位置的线宽相等。
4.根据权利要求1所述的PCB，其中，
所述第一导电层还设有以间隔方式围绕所述共面波导结构的主参考地结构。
5.根据权利要求4所述的PCB，其中，
所述主参考地结构与所述共面波导结构之间的间隔的宽度，大于或等于所述共面波导结构的1.5倍线宽。
6.根据权利要求1所述的PCB，其中，
所述第一导电层为所述PCB从所述连接侧起的表层；
所述第二导电层为所述PCB从所述连接侧起的第二层；
所述第二导电层为所述PCB从所述连接侧起的第四层；
所述PCB从所述连接侧起的第三层在对应所述焊盘结构处未设置导电结构。
7.根据权利要求1所述的PCB，其中，
所述波导参考地结构在对应所述焊盘结构处设有开口。
8.根据权利要求1所述的PCB，其中，还包括用于与所述SMA接头连接的SMA母头；
所述SMA母头连接在所述主板的连接侧。
9.根据权利要求1所述的PCB，其中，
所述SMA接头为直式SMA接头；
所述焊盘结构用于与所述SMA接头的探针的端面接触。
10.一种PCB组件，包括：
根据权利要求1至9中任意一项所述的PCB；
与所述PCB连接的SMA接头。
11.根据权利要求10所述的PCB组件，其中，
所述SMA接头为高频SMA接头。
12.一种通信设备，包括：
根据权利要求1至9中任意一项所述的PCB。
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