CN208284668U - 一种多路标频信号硬连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路标频信号硬连接结构，包括单元板印制板、母板印制板、后面板印制板、BNC印制板式射频插座、96芯印制板矩形连接器，BNC印制板式射频插座设置在后面板印制板上，用于与外部的用频设备连接，母板印制板内层设置有带状线，带状线的两端与96芯印制板矩形连接器连接，单元板印制板与母板印制板之间通过96芯印制板矩形连接器连接，后面板印制板与母板印制板之间通过96芯印制板矩形连接器连接。本实用新型的多路标频信号硬连接结构，能减少设备生产的装配工作量，避免传统方式错插、漏插等风险，降低了生产、调试和维护的成本和难度，也提高了设备的可靠性和可生产性，设备整体变得更加整洁、可靠。

Description

一种多路标频信号硬连接结构

技术领域

本实用新型涉及专用通信行业，是一种用于时频分配设备中框单元与后面板单元多路标频信号硬连接的实现方式，具有很好的可靠性和可生产性，让整机外观简洁美观，让设备各具有更优的快速拆卸维护性能。

背景技术

目前多种专用通信系统都是采用模块化设计方式来实现的，各种单元模块均采用独立单板和自屏蔽设计，具有完整的功能特性和完善的电磁兼容措施。模块间通过低频板间连接器实现低频信号链路的互联和通信，射频信号一般采用50Ω低损耗射频线缆组件连接，整机有效的将高低频信号进行空间隔离，降低了信号间传导和辐射的干扰影响，具有较优的射频指标性能。在射频信号数量不多的情况下，互联关系比较简单，采用射频线缆组件互联，能够满足生产和维护要求。但在射频信号互联数量较多的设备中，采用该方式时，会极大的增加生产和维护成本。由于每根线缆的长度都有可能不一样，所以需要对多种长度的线缆进行单独定制加工，并需要做好线缆标记，否则在整机互联时，很难准确的实现线缆识别和插接，后期调试、维护时，也会比较繁琐、复杂，还容易在插拔射频线缆组件时，造成设备的二次损伤。

除采用射频线缆组件互联之外，还有采用射频信号硬连接的互联方式，通常选用具有一定浮动能力的射频连接器插接，其可以在信号互联的径向和轴向提供一定的浮动量来进行配合，确保插头和插座间的信号有效接触，抵消板卡间的一部分尺寸配合公差。这种方式能够确保结构适配的同时，也保证了射频信号的指标性能。但由于可浮动射频连接器成本高、插拔寿命短、占用空间大等缺点，在射频信号互联较多的设备中很少采用。

发明内容

发明目的：本实用新型的一种多路标频信号的硬连接结构，用以实现标频信号的单元间硬连接，保证标频信号的阻抗连续性和多路标频信号间的最大隔离，降低传输损耗。

技术方案：一种多路标频信号硬连接结构，包括单元板印制板、母板印制板、后面板印制板、BNC印制板式射频插座、96芯印制板矩形连接器，所述BNC印制板式射频插座设置在后面板印制板上，用于与外部的用频设备连接，所述母板印制板内层设置有带状线，带状线的两端与96芯印制板矩形连接器连接，所述单元板印制板与母板印制板之间通过96芯印制板矩形连接器连接，所述后面板印制板与母板印制板之间通过96 芯印制板矩形连接器连接。

进一步地，所述96芯印制板矩形连接器包括第一96芯印制板矩形连接器、第二96芯印制板矩形连接器、第三96芯印制板矩形连接器和第四96芯印制板矩形连接器，所述各96芯印制板矩形连接器包括96芯矩形弯式插头和对应的96芯矩形直式插座，第一96芯矩形弯式插头设置在单元板印制板上，与设置在母板上的第一96芯矩形直式插座用于标频信号及地回路的互联，第二96芯矩形弯式插头设置在单元板印制板上，与设置在母板上的第二96芯矩形直式插座用于电源和低频通信等信号互联，第三96芯矩形弯式插头设置在母板印制板上，与设置在后面板印制板上的第三96芯矩形直式插座用于标频信号的互联，第四96芯矩形弯式插头设置在母板印制板上，与设置在后面板印制板上的第四96芯矩形直式插座用于电源和低频通信信号的互联。

进一步地，所述母板内层设置有标频信号带状线，所述标频信号带状线包括22芯标频信号和地信号，即RF1～RF22和GND，所述各引脚在自上而下的L1层、S1层、 S2层、L2层中，所述S1层和S2层为信号层，所述L1层和L2层为地层，所述标频信号设置在S1层和S2层，各标频信号之间通过地信号间隔设置。

进一步地，所述标频信号带状线相邻标频信号引脚走线在不同的信号层，22路标频信号和地信号的分布层如下表：

进一步地，所述96芯印制板连接器引脚号分三行排列，第一行依次分别为a1～a32，第二行依次分别为b1～b32，第三行依次分别为c1～c32，各引脚与标频信号和地信号的连接关系如下表所示：

有益效果：本实用新型的一种多路标频信号硬连接结构可以替代传统的多根射频线缆组件互联的方法，能减少设备生产的装配工作量，避免传统方式错插、漏插等风险，降低了生产、调试和维护的成本和难度，也提高了设备的可靠性和可生产性，设备整体变得更加整洁、可靠，同时也保证了标频信号的指标性能，设备使用中基本不需要进行标频信号互联的维护，也基本不会出现任何故障，同时设备各单元调试、维修时更加方便、快捷，能极大的提高生产和维修效率。

附图说明

图1为多路标频信号硬连接结构示意图；

图2为单元板示意图；

图3为母板标频信号互联示意图；

图4为后面板标频信号互联示意图；

图5为96芯印制板连接器引脚号分布图；

图6为1.6mm厚度板卡叠层设计示意图；

图7为1.6mm厚度板卡带状线阻抗计算示意图；

图8为2.0mm厚度板卡叠层设计示意图；

图9为2.0mm厚度板卡带状线阻抗计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

图1是一种多路标频信号硬连接结构示意图，包括单元板印制板1、第一96芯矩形弯式插头2、第二96芯矩形弯式插头3、母板印制板4、第一96芯矩形直式插座5、第二96芯矩形直式插座6、第三96芯矩形弯式插头7、第四96芯矩形弯式插头8、母板内层的标频信号带状线9、后面板印制板10、标频信号用的BNC印制板式射频插座11、第三用96芯矩形直式插座12、第四96芯矩形直式插座13、后面板内层的标频信号带状线14。

第一96芯矩形弯式插头2设置在单元板印制板上，与设置在母板上的第一96芯矩形直式插座5用于标频信号及地回路的互联，第二96芯矩形弯式插头3设置在单元板印制板上，与设置在母板上的第二96芯矩形直式插座6用于电源和低频通信等信号互联，第三96芯矩形弯式插头7设置在母板印制板上，与设置在后面板印制板上的第三 96芯矩形直式插座12用于标频信号的互联，第四96芯矩形弯式插头8设置在母板印制板上，与设置在后面板印制板上的第四96芯矩形直式插座13用于电源和低频通信信号的互联，交直流供电电源也从该连接器输入给设备，彻底实现了无线式硬连接方式。单元板标频信号通过96芯印制板矩形连接器弯式插头输入或输出，母板将由标频等单元板输入的信号通过印制板带状线，输出到与后面板连接的96芯印制板矩形连接器弯式插头。后面板再将母板输入的标频信号通过印制板带状线，输出到BNC印制板焊接式插座。BNC印制板式射频插座11设置在后面板印制板10上，用于与外部的用频设备连接，特性阻抗为50Ω，母板印制板4内层设置有带状线，带状线的两端与96芯印制板矩形连接器连接。

印制板之间通过96芯印制板矩形连接器实现标频信号互联，没有任何线缆，能够达到硬连接的要求。将标频信号与其他信号隔离，分别通过不同的96芯印制板矩形连接器与母板间进行互联，减少了标频信号与其他信号之间的串扰。

母板内层的标频信号带状线9走线均在内层，且设计最优的50欧姆阻抗传输特性，相邻的标频信号设计分别设计在不同的信号层内，保持相邻标频信号最大的物理间距，在有限的板层和空间内实现最优的隔离度指标，同时表层全部铺铜接地，实现最优的屏蔽隔离性能。

母板内层设置有标频信号带状线9，标频信号带状线9包括22芯标频信号和地信号，即RF1～RF22和GND，各引脚在自上而下的L1层、S1层、S2层、L2层中，S1层和 S2层为信号层，L1层和L2层为地层，标频信号设置在S1层和S2层，各标频信号之间通过地信号间隔设置。

标频信号带状线9相邻标频信号引脚走线在不同的信号层，22路标频信号和地信号的分布层如下表：

图2是单元板的示意图，单元板印制板G，ND是有源器件、无源器件和信号互联载体；设备的各种主要功能均由单元板实现，也是标频信号的输入或输出端。

图3是母板的示意图，由于其面积较大，为了增强结构强度，厚度设计为2.0mm；母板是所有单元信号间互联的通道，在专用时频分配设备中，其包含了交直流输入电源、单元供电信号、单元间通信信号、单元间标频等信号，设计中需要对不同的信号，采用不同的处理方式，达到最优的性能。

图4是后面板的示意图，所有射频连接器和航插均选用印制板焊接式，直接焊接在印制板上，不需要任何线缆连接；后面板是整机对外所有输入输出接口的载体，在专用时频分配设备中，其包含了交直流输入电源输入接口、标频输入输出接口、时码输入输出接口、网络监控接口、调试接口等。后面板内层的标频信号带状线14，和母板采用相同的带状线设计。

图5是96芯印制板连接器引脚号分布图，分三行排列，第一行依次分别为a1～a32，第二行依次分别为b1～b32，第三行依次分别为c1～c32。

图6是1.6mm厚度板卡叠层设计示意图，单元板的印制板厚度为1.6mm左右，主要有S11、S12、S13三个信号层、一个PWR电源层和两个GND地层共六层组成，标频信号全部从S2信号层走线，特性阻抗参考层为L5地层，用Si9000软件对该层带状线进行阻抗计算，如图7输入已知的各项参数，可以计算出50Ω带状线的线宽，能够有效控制标频信号的阻抗匹配特性，保证各项指标性能。

图8是2.0mm厚度板卡叠层设计示意图，母板的印制板厚度为2.0mm左右，后面板的印制板厚度和叠层设计与母板采用相同的设计。主要有S1、S2两个信号层和两个 GND地层共四层组成，标频信号全部从S1、S2信号层走线，特性阻抗参考层为L1、 L4地层，用Si9000软件对该层带状线进行阻抗计算，如图9输入已知的各项参数，可以计算出50Ω带状线的线宽，相邻的标频带状线分别从S1和S2层走线，减少标频信号间的辐射，保证了标频信号间的隔离度要求。采用标频信号带状线设计，由于印制板表层均为大面积地层覆铜，可以对标频信号实现有效屏蔽，降低信号对外的辐射；相邻标频带状线不同层设计，将相邻的标频信号设计分别设计在不同的信号层，减少标频信号间的辐射，保证了标频信号间的隔离度要求。

母板和后面板多路标频信号线，基于2.0mm板厚、四个信号层要求，为了保证多路表现信号的最优传输性能，将标频信号分布于内部两个信号层内，按照带状线阻抗计算模型，已知的板材介电常数和阻抗，如板材介电常数为4.2，阻抗为50欧姆，可以计算出介质厚度和线宽要求，提高标频信号的传输完整性，保证标频信号的阻抗连续性和多路标频信号间的最大隔离，降低传输损耗。

在专用时频分配设备中采用本实用新型将标频和授时单元的22路10MHz标频信号通过母板与后面板射频连接器互联，实现后实测的信号链路总插损小于0.3dB，相邻标频信号之间隔离度大于80dB，输入信号驻波小于1.8，最大线性输入信号功率大于20dB，不仅技术指标满足了整机的要求，而且设计定型后，生产一致性极好，工艺实现简单，可靠性高基本免维护，让整机外观简洁美观，为设备各单元快速拆卸维护提供了可能。单元板、母板和后面板印制板信号走线，设计最优的50欧姆阻抗传输特性，提高标频信号链路的最优匹配性能，降低通路插损和回波。

为了让标频信号在低频连接器中能有最好的射频指标性能，对连接器的标频信号定义作了最优的设计，所述96芯矩形弯式插头的引脚，按照标频信号最优传输特性，将 22路标频信号，即RF1～RF22，最大间距的均匀分布到96芯内，其中22芯为标频信号，剩余的74芯为地信号，即GND信号，用地信号将相邻标频信号进行隔离和屏蔽，同时也作为标频信号的最小传输回路，保证标频信号的最小传输损耗和最大的隔离指标性能。在96芯印制板矩形连接器上，设计最优的信号和地的定义，减少相邻标频信号间的耦合，提高隔离度，增加地信号屏蔽性能，各引脚与标频信号和地信号的连接关系如表1所示：

表1

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多路标频信号硬连接结构，其特征在于：包括单元板印制板(1)、母板印制板(4)、后面板印制板(10)、BNC印制板式射频插座(11)、96芯印制板矩形连接器，所述BNC印制板式射频插座(11)设置在后面板印制板(10)上，用于与外部的用频设备连接，所述母板印制板(4)内层设置有带状线，带状线的两端与96芯印制板矩形连接器连接，所述单元板印制板(1)与母板印制板(4)之间通过96芯印制板矩形连接器连接，所述后面板印制板(10)与母板印制板(4)之间通过96芯印制板矩形连接器连接。

2.根据权利要求1所述的一种多路标频信号硬连接结构，其特征在于，所述96芯印制板矩形连接器包括第一96芯印制板矩形连接器、第二96芯印制板矩形连接器、第三96芯印制板矩形连接器和第四96芯印制板矩形连接器，所述各96芯印制板矩形连接器包括96芯矩形弯式插头和对应的96芯矩形直式插座，第一96芯矩形弯式插头(2)设置在单元板印制板上，与设置在母板上的第一96芯矩形直式插座(5)用于标频信号及地回路的互联，第二96芯矩形弯式插头(3)设置在单元板印制板上，与设置在母板上的第二96芯矩形直式插座(6)用于电源和低频通信等信号互联，第三96芯矩形弯式插头(7)设置在母板印制板上，与设置在后面板印制板上的第三96芯矩形直式插座(12)用于标频信号的互联，第四96芯矩形弯式插头(8)设置在母板印制板上，与设置在后面板印制板上的第四96芯矩形直式插座(13)用于电源和低频通信信号的互联。

3.根据权利要求1所述的一种多路标频信号硬连接结构，其特征在于：所述母板内层设置有标频信号带状线(9)，所述标频信号带状线(9)包括22芯标频信号和地信号，即RF1～RF22和GND，各路标频信号和地信号在自上而下的L1层、S1层、S2层、L2层中，所述S1层和S2层为信号层，所述L1层和L2层为地层，所述标频信号设置在S1层和S2层，各标频信号之间通过地信号间隔设置。

4.根据权利要求3所述的一种多路标频信号硬连接结构，其特征在于：所述标频信号带状线(9)相邻标频信号引脚走线在不同的信号层，22路标频信号和地信号的分布层如下表：

5.根据权利要求4所述的一种多路标频信号硬连接结构，其特征在于：所述96芯印制板连接器引脚号分三行排列，第一行依次分别为a1～a32，第二行依次分别为b1～b32，第三行依次分别为c1～c32，各引脚与标频信号和地信号的连接关系如下表所示：