CN204424416U - 一种基于毛纽扣的射频垂直转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于毛纽扣的射频垂直转换电路，包括电路片、金属结构件和类同轴连接器；所述电路片包括分别设置于金属结构件上下端，并分别与金属结构件上、下端电性接触的，结构相同的上电路片和下电路片，实现射频信号的输入和输出；所述金属结构件中嵌有类同轴连接器，实现上电路片和下电路片之间的垂直电路连接；所述类同轴连接器包括外圈绝缘层及内部垂直连接电路；所述内部垂直连接电路包括电性连接的毛纽扣端和固定帽端。与现有技术相比，本实用新型结构简单、性能优良、可靠性高、安装方便；基于毛纽扣的类同轴连接器采用与固定帽端配合的结构形式，可以保证固定帽一端不会有毛纽扣受压后溢出，从而提高了整个垂直转换电路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于毛纽扣的射频垂直转换电路，特别是涉及一种适用于微波技术领域的基于毛纽扣的射频垂直转换电路。
背景技术
随着雷达、通信等电子设备集成密度的不断提高，它们对微波组件的体积要求越来越高，微波组件正逐渐由传统的二维平面集成向三维集成方向发展。三维微波组件中关键的难点是实现二维多芯片微波电路模块之间的垂直互连，即实现层与层电路之间射频信号在垂直方向的高性能传输。
三维微波组件中常用的垂直互连方式主要基于BGA（球栅阵列）或弹性连接器。BGA是通过在电路片的表面植球的方式进行垂直互连，但这种方式的可靠性较低，而且易造成焊料堆积或空洞等缺陷，进而影响微波传输性能。基于毛纽扣的弹性连接器可以实现弹性压接式连接，但毛纽扣受挤压后变形的不确定性，有可能造成毛纽扣溢出介质支撑体，影响其微波传输性能，且装配时毛纽扣容易滑落，影响装配效率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可靠性更高的，解决三维垂直转换技术的基于毛纽扣的射频垂直转换电路。
本实用新型采用的技术方案如下：一种基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：包括电路片、金属结构件和类同轴连接器；所述电路片包括分别设置于金属结构件上、下端，并分别与金属结构件上、下端电性接触的，结构相同的上电路片和下电路片，实现射频信号的输入和输出；所述金属结构件中嵌有类同轴连接器，实现上电路片和下电路片之间的垂直电路连接；所述类同轴连接器包括外圈绝缘层及内部垂直连接电路；所述内部垂直连接电路包括电性连接的毛纽扣端和固定帽端。
作为优选，所述金属结构件的上、下端设置有凹槽，所述上电路片和下电路片分别设置在上、下端的凹槽内。
作为优选，所述电路片与金属结构件焊接或粘接在一起。
作为优选，所述电路片采用为多层基板结构，表面制作有焊盘，焊盘为类同轴结构；所述焊盘与所述类同轴连接器压接式连接。
作为优选，所述电路片的内部传输线为共面带线结构。
作为优选，所述共面带线地通过阵列通孔与与其正反面接地连接。
作为优选，所述固定帽端为台阶柱体，靠近毛纽扣端的一端横截面面积大，另外一端横截面面积小，起固定和支撑毛纽扣端的作用；所述外圈绝缘层靠近固定帽端一端的内部台阶结构与固定帽端台阶结构相配合，起到支撑固定帽端的作用。
作为优选，为保证毛纽扣与上下电路片充分接触，所述外圈绝缘层长度比固定帽端和毛纽扣端的长度之和小于毛纽扣端长度的15%到25%。
作为优选，所述金属结构件设置有通孔，将所述类同轴连接器内嵌入通孔中；所述通孔的长度与所述外圈绝缘层的长度相同。
作为优选，所述毛纽扣端为弹性连接器，由表面镀金的铜线编制而成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型结构简单、性能优良、可靠性高、安装方便，通过带状线和基于毛纽扣的类同轴连接器之间的过渡连接，实现了二维微波电路模块的三维垂直互连；基于毛纽扣的类同轴连接器采用固定帽的结构形式，可以保证固定帽一端不会有毛纽扣受压后溢出，从而提高了整个垂直转换电路的可靠性。本实用新型提出的转换电路在0~20GHz的超宽带范围内表现出了良好的传输性能，插损小于1.3dB，驻波小于1.6；并且在某宽带三维微波组件应用中，经过振动和高低温可靠性实验，验证了本实用新型提出的基于毛纽扣的超宽带射频垂直转换电路的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型其中一实施例的结构示意图。
图2为图1所示实施例中的电路片表面焊盘原理示意图。
图3为图1所示实施例中电路片剖面示意图。
图4为图1所示实施例中类同轴连接结构示意图。
图5为图1所示实施例中金属结构件示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，一种基于毛纽扣的射频垂直转换电路，包括电路片1、金属结构件3和类同轴连接器2；所述电路片1包括分别设置于金属结构件3上、下端，并分别与金属结构件3上、下端电性接触的，结构相同的上电路片和下电路片，实现射频信号的输入和输出；所述金属结构件3中内嵌有类同轴连接器2，实现上电路片和下电路片之间的垂直电路连接；如图4所示，所述类同轴连接器包括外圈绝缘层23及内部垂直连接电路；所述内部垂直连接电路包括电性连接的毛纽扣端21和固定帽端22。毛纽扣端和固定帽端作为射频信号垂直互联传输线，外圈绝缘层四周的金属结构件作为地信号的传输路径，同时起到支撑电路片的作用。四周的金属结构件作为地信号的传输路径，从而实现微波信号的高性能垂直传输。
与现有技术相比，本实用新型结构简单、性能优良、可靠性高、安装方便，通过带状线和基于毛纽扣的类同轴连接器之间的过渡连接，实现了二维微波电路模块的三维垂直互连；基于毛纽扣的类同轴连接器采用固定帽的结构形式，可以保证固定帽一端不会有毛纽扣受压后溢出，从而提高了整个垂直转换电路的可靠性。
如图5所示，所述金属结构件的上、下端设置有凹槽，所述上电路片和下电路片分别设置在上、下端的凹槽内。在本具体实施例中，所述凹槽的深度大于电路片的厚度，使得电路片能完全设置于凹槽内。
所述电路片与金属结构件焊接或通过导电胶粘接在一起，使电路片表面与金属结构件充分接触，从而充分接地。在本具体实施例中，两块电路片分别焊接在金属结构件的上下两个断面对应的凹槽内。
如图3所示，所述电路片采用为多层基板结构，表面制作有焊盘，焊盘为类同轴结构，所述焊盘与所述类同轴连接器压接式连接。在本具体实施例中，所述电路片采用多层基板制作，层数为16层，单层厚度为0.094mm，第一层表面和最后一层背面为金属地；如图2所示，焊盘与基于毛纽扣的类同轴连接器实现压接式连接；多层电路片的第八层背面印刷射频传输线，为共面带线形式。通过调整焊盘下金属通孔直径、焊盘的直径以及传输线匹配段尺寸，使该垂直转换电路的超宽带射频传输性能最优化。
所述共面带线地通过阵列通孔与与其正反面接地连接。
所述固定帽端为台阶柱体，靠近毛纽扣端的一端横截面面积大，另外一端横截面面积小，起固定和支撑毛纽扣端的作用；所述外圈绝缘层靠近固定帽端一端的内部台阶结构与固定帽台阶结构相配合，起到支撑固定帽端的作用。在本具体实施例中，所述固定帽端为表面镀金的黄铜，如图4所示，为圆柱形台阶结构，上端直径大，下端直径小，与外圈绝缘层内圈中心通孔台阶结构相配合，用于固定和支撑毛纽扣端，并且易于装配。所述外圈绝缘层起到支撑固定帽端的作用，且保护毛纽扣端和固定帽端与金属结构件之间绝缘。在本具体实施例中，所述外圈绝缘层采用聚四氟乙烯材料。
为保证毛纽扣与上下电路片充分接触，所述外圈绝缘层长度比固定帽端和毛纽扣端的长度之和小于毛纽扣端长度的15%到25%。在本具体实施例中，小0.3mm。设计时，需要将类同轴连接器和电路片进行整体仿真，调节介质支撑体的直径和接触焊盘的大小，使工作频段内传输性能最佳。
所述金属结构件设置有通孔，将所述类同轴连接器内嵌入通孔中；所述通孔的长度与所述外圈绝缘层的长度相同。在本具体实施例中，所述金属结构件采用黄铜且表面镀金材料。
所述毛纽扣端为弹性连接器，由表面镀金的铜线编制而成。本具体实施例中选取的毛纽扣直径20mil，长度80mil，材料为Au/BeCu，它有20%的压缩量。
本实用新型提出的转换电路在0~20GHz的超宽带范围内表现出了良好的传输性能，插损小于1.3dB，驻波小于1.6；并且在某宽带三维微波组件应用中，经过振动和高低温可靠性实验，验证了本实用新型提出的基于毛纽扣的超宽带射频垂直转换电路的可靠性。
Claims (10)
1.一种基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：包括电路片、金属结构件和类同轴连接器；所述电路片包括分别设置于金属结构件上、下端，并分别与金属结构件上、下端电性接触的，结构相同的上电路片和下电路片，实现射频信号的输入和输出；所述金属结构件中嵌有类同轴连接器，实现上电路片和下电路片之间的垂直电路连接；所述类同轴连接器包括外圈绝缘层及内部垂直连接电路；所述内部垂直连接电路包括电性连接的毛纽扣端和固定帽端。
2.根据权利要求1所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述金属结构件的上、下端设置有凹槽，所述上电路片和下电路片分别设置在上、下端的凹槽内。
3.根据权利要求1或2所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述电路片与金属结构件焊接或粘接在一起。
4.根据权利要求3所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述电路片采用为多层基板结构，表面制作有焊盘，焊盘为类同轴结构；所述焊盘与所述类同轴连接器压接式连接。
5.根据权利要求1所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述电路片的内部传输线为共面带线结构。
6.根据权利要求5所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述共面带线地通过阵列通孔与与其正反面接地连接。
7.根据权利要求1所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述固定帽端为台阶柱体，靠近毛纽扣端的一端横截面面积大，另外一端横截面面积小，起固定和支撑毛纽扣端的作用；所述外圈绝缘层靠近固定帽端一端的内部台阶结构与固定帽端台阶结构相配合，起到支撑固定帽端的作用。
8.根据权利要求7所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：为保证毛纽扣与上下电路片充分接触，所述外圈绝缘层长度比固定帽端和毛纽扣端的长度之和小于毛纽扣端长度的15%到25%。
9.根据权利要求1所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述金属结构件设置有通孔，将所述类同轴连接器内嵌入通孔中；所述通孔的长度与所述外圈绝缘层的长度相同。
10.根据权利要求1所述的基于毛纽扣的射频垂直转换电路，其特征在于：所述毛纽扣端为弹性连接器，由表面镀金的铜线编制而成。
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