CN202772566U - 射频端口电路的防护装置和pcb - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种射频端口电路的防护装置和PCB。本实用新型在射频信号线与地之间设置了相互并联的微带线和电容；其中，微带线能够提供可将静电导入至地的低阻抗直流通路，而且，微带线还能够与电容谐振而确保特定频段的射频信号能够在射频信号线传输。因此，本实用新型既能够实现对射频端口电路的静电防护，还能够确保射频端口电路的正常工作。

Description

射频端口电路的防护装置和PCB

技术领域

本实用新型涉及射频端口电路的防护技术，特别涉及一种射频端口电路的防护装置、以及一种PCB（Printed Circuit Board印制线路板）。

背景技术

图1为现有技术中的射频端口电路的结构示意图。如图1所示，在现有的射频端口电路中，通常包括装设于PCB 100的一侧外表面的射频器件11和射频端口12，以及形成于PCB 100的该侧外表面、并在射频器件11和射频端口12之间延伸的射频信号线10。

其中，由于射频器件11的ESD（Electro-Static Discharge，静电）防护等级不高，因而为了防止从射频端口12进入到射频端口电路的静电损伤射频器件11，通常需要为射频端口电路增设相应的防护装置。

图2为现有技术中的射频端口电路及其使用的一种防护装置的结构示意图。图3为如图2所示结构的等效电路示意图。

参见图2，该防护装置包括：形成于射频器件11、射频端口12以及射频信号线10所在的PCB 100一侧外表面，且长度为四分之一波长的微带线20。其中，该微带线20的一端位于射频信号线10、并以此实现与射频信号线10的电连接，该微带线20的另一端通过一过孔200与设于PCB 100的接地覆铜电连接、并以此实现与地的电连接。

参见图2并结合图3，由于射频信号线10通过长度为四分之一波长的微带线20接地，且长度为四分之一波长的微带线20对静电所在频点呈短路、对射频信号所在频点呈开路，因而：

从射频端口12进入、并在射频信号线10中传输的静电，能够被呈现短路的长度为四分之一波长的微带线20导入至地；

从射频端口12进入、并在射频信号线10中传输的射频信号，会由于长度为四分之一波长的微带线20所呈现的开路而继续通过射频信号线10向射频器件传输。

图4为现有技术中的射频端口电路及其使用的另一种防护装置的结构示意图。图5为如图4所示结构的等效电路示意图。

参见图4，该防护装置包括：装设于射频器件11、射频端口12以及射频信号线10所在的PCB 100一侧外表面的电容41和电感42。其中，电容41的一端位于射频信号线10、并以此实现与射频信号线10的电连接，电容41的另一端通过一过孔400与设于PCB 100的接地覆铜电连接、并以此实现与地的电连接；同样地，电感42的一端位于射频信号线10、并以此实现与射频信号线10的电连接，电感42的另一端通过一过孔400与设于PCB 100的接地覆铜电连接、并以此实现与地的电连接。

参见图4并结合图5，由于射频信号线10通过相互并联的电容41和电感42接地，且电容41和电感42并联产生的谐振频率对静电所在频点呈低阻抗、对射频信号所在频点呈高阻抗，因而：

从射频端口12进入、并在射频信号线10中传输的静电，能够被电容41和电感42谐振形成的低阻抗直流通路导入至地；

从射频端口12进入、并在射频信号线10中传输的射频信号，会由于电容41和电感42谐振形成的高阻抗而继续通过射频信号线10向射频器件传输。

如上所述的两种防护装置均能够实现对射频端口电路的静电防护，但是，采用四分之波长的微带线20的防护装置需要在PCB 10占用较大的布线面积，而采用电容41与电感42并联的另一种防护装置则会产生较高的成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种射频端口电路的防护装置和一种PCB。

本实用新型提供的一种射频端口电路的防护装置，应用该防护装置的射频端口电路包括：装设于PCB的一侧外表面的射频器件和射频端口，以及形成于PCB的该侧外表面、并在射频器件和射频端口之间延伸的射频信号线；

该防护装置包括：焊接于PCB的该侧外表面的电容、以及在PCB的该侧外表面形成的微带线；

电容的一端焊盘与射频信号线电连接、另一端焊盘与地电连接；

微带线在电容的两端焊盘之间延伸、用以形成射频信号线与地之间的直流通路并与电容谐振。

优选地，电容与射频信号线电连接的一端焊盘位于射频信号线中；电容与地电连接的另一端焊盘位于PCB所开设的过孔的端面边缘处、并通过过孔与设于PCB的接地覆铜导通。

优选地，接地覆铜设于PCB的另一侧外表面。

优选地，微带线在电容的两端焊盘之间呈直线延伸。

优选地，微带线在电容的两端焊盘之间呈折弯状延伸。

优选地，微带线与电容谐振产生的谐振频率满足如下条件：

$F=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{a}C}},$ $L_a=\frac{Z_0\tan \left(\mathrm{\βd}\right)}{\mathrm{\ω}},$ $\mathrm{\β}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}};$

其中，F为谐振频率；C为电容的电容值；L_a为微带线在预设的角频率为ω下于电容的两端焊盘之间产生的等效电感；Z0为微带线的特征阻抗；d为微带线在电容的两端焊盘之间的走线长度；β为预设的相位常数；λ为射频波长。

本实用新型提供的一种PCB，该PCB具有射频端口电路，该射频端口电路包括：装设于该PCB的一侧外表面的射频器件和射频端口，以及形成于该PCB的该侧外表面、并在射频器件和射频端口之间延伸的射频信号线；该PCB还具有如上所述的防护装置。

由此可见，本实用新型在射频信号线与地之间设置了相互并联的微带线和电容；其中，微带线能够提供可将静电导入至地的低阻抗直流通路，而且，微带线还能够与电容谐振而确保特定频段的射频信号能够在射频信号线传输。因此，本实用新型既能够实现对射频端口电路的静电防护，还能够确保射频端口电路的正常工作。

相比于现有技术中采用四分之波长的微带线的方式，本实用新型中在电容的两端焊点之间延伸的微带线的长度显然小于四分之波长，因而能够减少在PCB所占用的布线面积；

相比于现有技术中采用电容与电感并联的方式，本实用新型以微带线替代了电感，因而能够降低用于实现静电防护的成本。

附图说明

图1为现有技术中的射频端口电路的结构示意图；

图2为现有技术中的射频端口电路及其使用的一种防护装置的结构示意图；

图3为如图2所示结构的等效电路示意图；

图4为现有技术中的射频端口电路及其使用的另一种防护装置的结构示意图；

图5为如图4所示结构的等效电路示意图；

图6为本实用新型实施例中的防护装置及应用其的射频端口电路的结构示意图；

图7为如图6所示结构中的防护装置的局部示意图；

图8为如图6所示结构的等效电路示意图；

图9为图6所示出的防护装置产生的带通特性的波形实例示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

图6为本实用新型实施例中的防护装置及应用其的射频端口电路的结构示意图。图7为如图6所示结构中的防护装置的局部示意图。图8为如图6所示结构的等效电路示意图。

参见图6和图7，本实施例中的防护装置包括：焊接于射频器件11、射频端口12以及射频信号线10所在的PCB 100一侧外表面的电容61，以及，在射频器件11、射频端口12以及射频信号线10所在的PCB 100一侧外表面形成的微带线62。

其中，由于微带线62位于电容61的下方、并被电容61遮挡，因此，为了便于观看微带线62与电容61之间的位置关系，图6中通过虚线表示电容61来体现电容61的透视效果、图7中则以虚线表示微带线62被电容61遮挡的部分。

电容61的一端焊盘61a位于射频信号线10中（即被射频信号线10贯穿）、并以此实现与射频信号线10的电连接，电容61的另一端焊盘61b位于一过孔600（实际应用中过孔600可以是一个或多个）的端面边缘处并通过该过孔600与设于PCB 100的接地覆铜（接地覆铜可以位于PCB 100的另一侧外表面或位于PCB 100的内层）导通、并以此实现与地的电连接；

微带线62在电容61的两端焊盘61a和61b之间延伸、用以形成射频信号线10与地之间的直流通路并与电容61谐振。

参见图6和图7并结合图8，由于射频信号线10通过相互并联的电容61和微带线62接地，且微带线62能够提供低阻抗的直流通路、并与电容61谐振而对射频信号所在频段呈高阻抗，因而：

从射频端口12进入、并在射频信号线10中传输的静电，能够被微带线62提供的低阻抗的直流通路导入至地；

从射频端口12进入、并在射频信号线10中传输的射频信号，会由于微带线62与电容61谐振形成的高阻抗而继续通过射频信号线10向射频器件传输。

图9为图6所示出的防护装置产生的带通特性的波形实例示意图。

参见图9，当采用如图6和图7中示出的防护装置时，在射频端口电路中的射频器件11测量得到的驻波波形如图9中的虚线所示、通带响应波形如图9中的实线所示。

通过图9中示出的驻波波形和通带响应波形可见，通过防护装置所包括的电容61和微带线62产生的谐振，不但能够使射频端口电路中的射频信号线10形成低频段和一部分高频段的射频通路，而且还能够高频段形成较强的抑制零点。

这样，电容61和微带线62产生的谐振不但能够确保特定频段的射频信号在射频信号线10中的正常传输，还能够通过调节抑制零点所针对的频点而去除射频信号中处于该频点的噪声信号。

另需要说明的是，本实施例为了实现电容61的一端焊盘61a与射频信号线10的电连接而将该端焊盘61a设置在射频信号线10中，是为了避免在相互并联的电容61和微带线62与射频信号线10之间增加额外的导通路径；同理，本实施例为了实现电容61的另一端焊盘61b通过前述的过孔600实现与地的电连接而将该端焊盘61b设置在过孔600的端面边缘处，是为了避免在相互并联的电容61和微带线62与地之间增加额外的导通路径。

由此，当相互并联的电容61和微带线62与射频信号线10之间、以及与地之间均不存在额外的导通路径时，即可通过电容61的电容值C和微带线62的走线长度d来控制电容61和微带线62的谐振频率F。

此时，谐振频率F即可表示为如下的公式（1）~公式（3）：

$F=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{a}C}}$ 公式（1）

$L_a=\frac{Z_0\tan \left(\mathrm{\βd}\right)}{\mathrm{\ω}}$ 公式（2）

$\mathrm{\β}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}$ 公式（3）

其中，公式（1）中的C为电容61的电容值；公式（1）和公式（2）中的L_a为微带线62在预定角频率为ω下，于电容61的两端焊盘61a和61b之间产生的等效电感；公式（2）中的Z0为微带线62的特征阻抗；公式（2）中的d为微带线62在电容61的两端焊盘61a和61b之间的走线长度；公式（2）和公式（3）中的β为相位常数；公式（3）中的λ为射频波长。

基于上述公式（1）~公式（3）可知，在实际应用中为了得到特定的谐振频率F：

若需要选用电容值C较小的电容61，则可以相应地增长微带线62在电容61的两端焊盘61a和61b之间的走线长度d，例如，像图6中所示的那样使微带线62在电容61的两端焊盘61a和61b之间呈折弯状延伸；

若需要选用电容值C较大的电容61，则可以相应地缩短微带线62在电容61的两端焊盘61a和61b之间的走线长度d，例如，使微带线62在电容61的两端焊盘61a和61b之间呈直线延伸。

如此可见，当相互并联的电容61和微带线62与射频信号线10之间、以及与地之间均不存在额外的导通路径时，通过电容61的电容值C和微带线62的走线长度d能够控制电容61和微带线62的谐振频率F。

当然，若电容61的一端焊盘61a与射频信号线10之间具有一定的距离、和/或电容61的另一端焊盘61b与过孔600的端面边缘之间具有一定的距离，则会使相互并联的电容61和微带线62与射频信号线10之间、和/或与地之间增加了额外的导通路径，此时，本领域技术人员为了得到特定的谐振频率需要进一步考虑其他参数的取值，本实施例对此不再赘述。

此外，电容61的另一端焊盘61b与地之间的电连接并不是必需通过上述的过孔600来实现，本领域技术人员能够根据实际情况来选择其他的接地方式，本实施例对此不再一一列举。

本实施例除了提供上述的防护装置之外，还提供了一种PCB，该PCB具有如图1所示的射频端口电路，以及，上述的防护装置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种射频端口电路的防护装置，应用该防护装置的射频端口电路包括：装设于PCB的一侧外表面的射频器件和射频端口，以及形成于PCB的该侧外表面、并在射频器件和射频端口之间延伸的射频信号线；

其特征在于，该防护装置包括：焊接于PCB的该侧外表面的电容、以及在PCB的该侧外表面形成的微带线；

电容的一端焊盘与射频信号线电连接、另一端焊盘与地电连接；

微带线在电容的两端焊盘之间延伸、用以形成射频信号线与地之间的直流通路并与电容谐振。

2.根据权利要求1所述的防护装置，其特征在于，电容与射频信号线电连接的一端焊盘位于射频信号线中；电容与地电连接的另一端焊盘位于PCB所开设的过孔的端面边缘处、并通过过孔与设于PCB的接地覆铜导通。

3.根据权利要求2所述的防护装置，其特征在于，接地覆铜设于PCB的另一侧外表面。

4.根据权利要求2所述的防护装置，其特征在于，微带线在电容的两端焊盘之间呈直线延伸。

5.根据权利要求2所述的防护装置，其特征在于，微带线在电容的两端焊盘之间呈折弯状延伸。

6.根据权利要求2所述的防护装置，其特征在于，微带线与电容谐振产生的谐振频率满足如下条件：

$F=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{a}C}},$ $L_a=\frac{Z_0\tan \left(\mathrm{\βd}\right)}{\mathrm{\ω}},$ $\mathrm{\β}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}};$

其中，F为谐振频率；C为电容的电容值；L_a为微带线在预设的角频率为ω下于电容的两端焊盘之间产生的等效电感；Z0为微带线的特征阻抗；d为微带线在电容的两端焊盘之间的走线长度；β为预设的相位常数；λ为射频波长。

7.一种PCB，该PCB具有射频端口电路，该射频端口电路包括：装设于该PCB的一侧外表面的射频器件和射频端口，以及形成于该PCB的该侧外表面、并在射频器件和射频端口之间延伸的射频信号线；

其特征在于，该PCB还具有如权利要求1至6中任一项所述的防护装置。

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