專利名稱：一種ipex天線連接器雙頻pcb結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電路板設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種IPEXantercormectand Packaging Electronics，電子裝配互聯(lián))天線連接器雙頻 PCB (Printed CircuitBoard，印 制電路板)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
IPEX天線連接器作為射頻電路和天線的接口，緣于體積小、價(jià)格低，廣泛應(yīng)用于 WLAN(Wireless Local Area Network，無線局域網(wǎng))相關(guān)產(chǎn)品單板上。由于IPEX天線連接 器特征阻抗為500hm(歐姆)，目前單板上IPEX天線連接器最常用的PCB處理方式為IPEX 天線連接器焊盤120直接通過500hm微帶傳輸線(微帶線由印制電路板一面的走線和另一 面的接地平板構(gòu)成)110連接到隔直電容130，如圖1所示。仿真和實(shí)際測(cè)試表明，這種常規(guī)的PCB處理方法存在一些缺點(diǎn)隨著工作頻率的 上升，IPEX天線連接器的VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，駐波比)呈上升趨勢(shì)，插入 損耗也會(huì)隨之增大。其中，VSWR用來衡量無線信號(hào)通過功率源、傳輸線、最終進(jìn)入負(fù)載的有效傳輸功 率。實(shí)際系統(tǒng)中，由于阻抗失配將會(huì)導(dǎo)致部分功率向信號(hào)源方向反射(如同一個(gè)回波)，反 射引起相消干擾，沿著傳輸線在不同時(shí)間、距離產(chǎn)生電壓波峰、波谷。VSWR用于度量這些電 壓的變化，是傳輸線上最高電壓與最低電壓之比。仿真所用的IPEX 天線連接器 HFSS (High Frequency Structure Simulator，高頻 結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)仿真器)模型如圖2所示，包括連接器信號(hào)端210、連接器接地端(包括外圍 220和底座230)和介質(zhì)240。其中，連接器信號(hào)端210和連接器接地端為金屬。下面通過結(jié)合圖1和圖2進(jìn)行仿真，觀察IPEX天線連接器常規(guī)PCB處理方法存在 的缺點(diǎn)單板層疊參考常用的層疊結(jié)構(gòu)，如表1所示。成品板厚1.0mm+/-10%。介質(zhì)材 料FR4，e r = 4. 25，損耗正切tan 8=0. 02。表1 單板層疊 圖1常規(guī)PCB處理方法的HFSS仿真模型如圖3所示，IPEX天線連接器310固定 在PCB層疊350的焊盤330上，PCB層疊350上位于IPEX天線連接器310下方設(shè)有接地過 孔320，IPEX天線連接器310的信號(hào)通過焊盤330、表層RF走線340連接到隔直電容。該 圖中進(jìn)行了局部簡(jiǎn)化，刪除了部分接地過孔，對(duì)仿真結(jié)果不構(gòu)成影響。HFSS仿真結(jié)果如圖4、5、6所示，圖4為回波損耗曲線，圖5為插入損耗曲線，圖6 為駐波曲線。從仿真結(jié)果中可以看出，現(xiàn)有單板常用的PCB處理方式下，IPEX天線連接器 插入損耗隨著頻率線性增加，頻率越高回波損耗也變差。由于WLAN產(chǎn)品應(yīng)用在兩個(gè)頻段 2G(2. 412 2. 484GHz)和5G(5. 15 5. 825GHz)。2G頻段插入損耗的仿真結(jié)果為-0. 14dB 左右，回波損耗為-17. 6dB左右；5G頻段插入損耗的仿真結(jié)果為-0. 4dB -0. 5dB,回波損 耗為-11. 1 -11. 9dB，駐波效果不甚理想，特別是5G頻段，達(dá)到了 1.7。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了 一種IPEX天線連接器雙頻PCB結(jié)構(gòu)，減小各頻段的駐波比及插 入損耗。本實(shí)用新型提供了一種IPEX天線連接器雙頻PCB結(jié)構(gòu)，用于安裝IPEX天線連接 器，該結(jié)構(gòu)包括[0014]IPEX天線連接器焊盤，在安裝IPEX天線連接器時(shí)與IPEX天線連接器焊接；高阻微帶線，將所述IPEX天線連接器焊盤與開路微帶線連接；開路微帶線，通過50歐姆微帶線連接到隔直電容。所述IPEX天線連接器信號(hào)焊盤投影下方第二層接地面設(shè)置掏空區(qū)域。所述掏空區(qū)域?yàn)榫匦?、圓形或正六邊形。所述掏空區(qū)域大于所述IPEX天線連接器焊盤。所述IPEX天線連接器焊盤中心到掏空區(qū)域邊緣的長(zhǎng)度大于所述IPEX天線連接器 焊盤中心到所述IPEX天線連接器焊盤邊緣的長(zhǎng)度。所述開路微帶線沿所述高阻微帶線或50歐姆微帶線對(duì)稱分布。所述高阻微帶線和50歐姆微帶線的水平中心線位于同一水平線上。所述開路微帶線和所述50歐姆微帶線設(shè)置在IPEX天線連接器外框頂端一側(cè)，所 述高阻微帶線從所述IPEX天線連接器焊盤延水平方向引出，與所述開路微帶線連接。所述開路微帶線和所述50歐姆微帶線設(shè)置在IPEX天線連接器外框向上側(cè)，所述 高阻微帶線從IPEX天線連接器焊盤延垂直方向向上引出，與開路微帶線連接；或所述開路微帶線和所述50歐姆微帶線設(shè)置在IPEX天線連接器外框向下側(cè)，所述 高阻微帶線從IPEX天線連接器焊盤延垂直方向向下引出，與開路微帶線連接。所述50歐姆微帶線寬為18mil ；所述高阻微帶線寬為5mil，IPEX天線連接器焊盤中心到所述開路微帶線邊緣的 線長(zhǎng)為80mil ；所述開路微帶線寬為25mil，長(zhǎng)為65mil。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型中，大大改善WLAN雙頻工作下IPEX天線連接器的性能指標(biāo)，2G頻段回 波損耗能改善10dB以上，5G頻段能改善20dB，保證雙頻工作下駐波均小于1. 1。另外，插入 損耗也得到一定程度的改善，特別的5G頻段，優(yōu)化后插入損耗減小了一半；另外本實(shí)用新 型PCB電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，值得推廣應(yīng)用。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中IPEX天線連接器常規(guī)PCB處理方法示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中IPEX天線連接器HFSS結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中IPEX天線連接器常規(guī)PCB處理模型示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中IPEX天線連接器常規(guī)PCB處理下回波損耗示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中IPEX天線連接器常規(guī)PCB處理下插入損耗示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)中IPEX天線連接器常規(guī)PCB處理下駐波示意 0037]圖7是實(shí)用新型中IPEX天線連接器雙頻PCB優(yōu)化方案示意圖；圖8是實(shí)用新型中IPEX天線連接器雙頻PCB優(yōu)化方案模型示意圖；圖9是實(shí)用新型中IPEX天線連接器雙頻PCB優(yōu)化后回波損耗示意圖；圖10是實(shí)用新型中IPEX天線連接器雙頻PCB優(yōu)化后插入損耗示意圖；圖11是實(shí)用新型中IPEX天線連接器雙頻PCB優(yōu)化后駐波示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型中，針對(duì)IPEX天線連接器在WLAN雙頻(802. llb/g和802. 11a)下的 應(yīng)用，對(duì)IPEX天線連接器現(xiàn)有的常規(guī)PCB處理方法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使得IPEX天線連接器 雙頻工作下的駐波比都小于1. 1，有效解決原先802. 11a頻段下駐波比過大，性能不佳的問 題，同時(shí)減小插入損耗，進(jìn)而提高雙頻段射頻指標(biāo)。本實(shí)用新型提供了一種IPEX天線連接器雙頻PCB結(jié)構(gòu)，用于安裝IPEX天線連接 器，該結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括IPEX天線連接器焊盤710，在安裝IPEX天線連接器時(shí)與IPEX 天線連接器焊接；高阻微帶線720，將IPEX天線連接器焊盤710與開路微帶線730連接；開 路微帶線730，通過50歐姆微帶線740連接到隔直電容750。其中，PCB的表層布設(shè)傳輸線 并設(shè)置焊盤，第二層平面接GND (地)，過孔均接GND，第三層和第四層平面同樣接GND。相比較常規(guī)設(shè)計(jì)，此次優(yōu)化改進(jìn)體現(xiàn)在兩部分一部分是在PCB表層部分增加了 高阻微帶線720和開路微帶線730，高阻微帶線720的作用相當(dāng)于電感，開路微帶線730的 作用相當(dāng)于電容，因此，高阻微帶線720和開路微帶線730可以組成諧振電路，增加諧振點(diǎn)， 使5G點(diǎn)向下移。其中，微帶線指只有一邊存在參考平面的傳輸線，也就是指走在PCB頂層 或者PCB底層的信號(hào)線。另一部分是在IPEX天線連接器焊盤投影下方第二層接地平面設(shè)置掏空區(qū)域760， 以減小IPEX天線連接器焊盤容性，使回波損耗整體下移。改進(jìn)后設(shè)置的具體數(shù)值如下，50歐姆微帶線740寬為18mil，高阻微帶線720線 寬5mil，高阻微帶線720線長(zhǎng)(指IPEX天線連接器焊盤中心到開路微帶線730邊緣的距 離)80mil，開路微帶線730尺寸為65(長(zhǎng))X25(寬)mil。開路微帶線730沿高阻微帶線 720 (或50歐姆微帶線740)對(duì)稱分布，即開路微帶線730的水平中心線與高阻微帶線720 的水平中心線位于同一水平線上，或開路微帶線730的水平中心線與50歐姆微帶線740的 水平中心線位于同一水平線上。另外，在設(shè)計(jì)中需要保證IPEX天線連接器焊盤中心到第 二層接地平面的掏空區(qū)域邊緣的長(zhǎng)度大于所述IPEX天線連接器焊盤中心到所述IPEX天線 連接器焊盤邊緣的長(zhǎng)度，例如，IPEX天線連接器焊盤為42(寬)X 43 (長(zhǎng))mil，第二層接地 平面的掏空區(qū)域即為64(寬)X65 (長(zhǎng))mil時(shí)(設(shè)IPEX天線連接器焊盤與掏空區(qū)域中心 點(diǎn)一致)，IPEX天線連接器焊盤中心到第二層接地平面的掏空區(qū)域邊緣的長(zhǎng)度比所述IPEX 天線連接器焊盤中心到所述IPEX天線連接器焊盤邊緣的長(zhǎng)度長(zhǎng)llmil。另外，本實(shí)施例中 掏空區(qū)域?yàn)榫匦?，?shí)際設(shè)計(jì)中，只要保證掏空區(qū)域包含全部焊盤區(qū)域，也可以設(shè)計(jì)為其他形 狀，例如圓形、六邊形等。本實(shí)用新型圖7中，高阻微帶線720的水平中心線、50歐姆微帶線740的水平中心 線位于同一水平線上。但實(shí)際設(shè)計(jì)中高阻微帶線720的水平中心線和50歐姆微帶線740 的水平中心線也可以不位于同一條水平線上，例如高阻微帶線720的水平中心線高于50歐 姆微帶線740的水平中心線，或50歐姆微帶線740的水平中心線高于高阻微帶線720的水 平中心線。本實(shí)用新型圖7中，開路微帶線730和50歐姆微帶線740設(shè)置在IPEX天線連接 器外框頂端一側(cè)(IPEX天線連接器外框頂端為距離焊盤近的一端)，高阻微帶線720從焊盤 延水平方向引出，與開路微帶線730連接。實(shí)際設(shè)計(jì)中，也可以將開路微帶線730和50歐 姆微帶線740設(shè)置在IPEX天線連接器外框兩側(cè)當(dāng)開路微帶線730和50歐姆微帶線740設(shè)置在IPEX天線連接器外框兩側(cè)的向上側(cè)，高阻微帶線720從IPEX天線連接器焊盤延垂 直方向向上引出，與開路微帶線730連接；當(dāng)開路微帶線730和50歐姆微帶線740設(shè)置在 IPEX天線連接器外框兩側(cè)的向下側(cè)，高阻微帶線720從IPEX天線連接器焊盤延垂直方向向 下引出，與開路微帶線730連接。本實(shí)用新型雙頻PCB優(yōu)化方案的HFSS仿真模型如圖8所示，IPEX天線連接器810 通過焊盤820連接到PCB的焊盤上，PCB的焊盤周圍是掏空區(qū)域830，PCB的焊盤通過高阻 微帶線840連接到開路微帶線850，開路微帶線850通過50ohm微帶線860連接到隔直電 容。該圖中同樣進(jìn)行了局部簡(jiǎn)化，刪除了部分接地過孔，對(duì)仿真結(jié)果不構(gòu)成影響。HFSS仿真結(jié)果如圖9、10、11所示，圖9為回波損耗曲線，圖10為插入損耗曲線，圖 11為駐波曲線。從仿真結(jié)果中可以看出，IPEX天線連接器插入損耗和回波損耗都得到很大 改善，特別是5G頻段。插入損耗不再隨頻率一直線性增大，而是在6. 5GHz之前，斜率較小， 6. 5GHz后面斜率較大，這樣使得雙頻工作下插入損耗都較??；回波損耗曲線由于出現(xiàn)諧振 點(diǎn)，使得回波損耗曲線下降再上升，5G頻段回波損耗得到很大改善。2G頻段插入損耗的維 持在-0. 095dB左右，回波損耗為_28dB左右，駐波比為1. 08 ；而5G頻段插入損耗的仿真結(jié) 果為-0. 21dB -0. 25dB,回波損耗為-32. 8 -33. 4dB，駐波比為1. 04。對(duì)比優(yōu)化前后的仿真結(jié)果可以得到本實(shí)用新型能大大改善WLAN雙頻工作下 IPEX天線連接器的性能指標(biāo)，2G頻段回波損耗能改善10dB以上，5G頻段能改善20dB，保證 雙頻工作下駐波均小于1. 1。插入損耗方面也得到一定程度的改善，特別在5G頻段，優(yōu)化后 插入損耗減小了一半。另外本實(shí)用新型PCB電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，值得推廣應(yīng)用。以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于此， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種IPEX天線連接器雙頻PCB結(jié)構(gòu)，用于安裝IPEX天線連接器，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括IPEX天線連接器焊盤，在安裝IPEX天線連接器時(shí)與IPEX天線連接器焊接；高阻微帶線，將所述IPEX天線連接器焊盤與開路微帶線連接；開路微帶線，通過50歐姆微帶線連接到隔直電容。
2.如權(quán)利要求1所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述IPEX天線連接器信號(hào)焊盤投 影下方第二層接地面設(shè)置掏空區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述掏空區(qū)域?yàn)榫匦巍A形或正六 邊形。
4.如權(quán)利要求2所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述掏空區(qū)域大于所述IPEX天線 連接器焊盤。
5.如權(quán)利要求4所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述IPEX天線連接器焊盤中心到 掏空區(qū)域邊緣的長(zhǎng)度大于所述IPEX天線連接器焊盤中心到所述IPEX天線連接器焊盤邊緣 的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開路微帶線沿所述高阻微帶線或50歐姆微帶線對(duì)稱分布。
7.如權(quán)利要求1所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述高阻微帶線的水平中心線和所 述50歐姆微帶線的水平中心線位于同一水平線上。
8.如權(quán)利要求1所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開路微帶線和所述50歐姆微帶線設(shè)置在IPEX天線連接器外框頂端一側(cè)，所述高 阻微帶線從所述IPEX天線連接器焊盤延水平方向引出，與所述開路微帶線連接。
9.如權(quán)利要求1所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開路微帶線和所述50歐姆微帶線設(shè)置在IPEX天線連接器外框向上側(cè)，所述高阻 微帶線從IPEX天線連接器焊盤延垂直方向向上引出，與所述開路微帶線連接；或所述開路微帶線和所述50歐姆微帶線設(shè)置在IPEX天線連接器外框向下側(cè)，所述高阻 微帶線從IPEX天線連接器焊盤延垂直方向向下引出，與所述開路微帶線連接。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的雙頻PCB結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述50歐姆微帶線寬為ISmil ；所述高阻微帶線寬為5mil，IPEX天線連接器焊盤中心到所述開路微帶線邊緣的線長(zhǎng) 為 80mil ；所述開路微帶線寬為25mil，長(zhǎng)為65mil。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種IPEX天線連接器雙頻PCB結(jié)構(gòu)，用于安裝IPEX天線連接器，該結(jié)構(gòu)包括IPEX天線連接器焊盤，在安裝IPEX天線連接器時(shí)與IPEX天線連接器焊接；高阻微帶線，將所述IPEX天線連接器焊盤與開路微帶線連接；開路微帶線，通過50歐姆微帶線連接到隔直電容。本實(shí)用新型中，改善WLAN雙頻工作下IPEX天線連接器的性能指標(biāo)。
文檔編號(hào)H01Q1/50GK201601224SQ20092022006
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者楊偉 申請(qǐng)人:杭州華三通信技術(shù)有限公司