本發(fā)明涉及毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線垂直穿墻互連領(lǐng)域。更具體地，涉及一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置。

背景技術(shù)：

在毫米波收發(fā)系統(tǒng)中，需要利用多種毫米波傳輸線連接各個模塊或功能器件。常見的毫米波傳輸線有同軸傳輸線、波導(dǎo)、微帶線、帶狀線等。其中，同軸傳輸線具有一定的柔性，本身具有較好的屏蔽性能，成為毫米波模塊間連接的首選傳輸線。微帶線結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，便于采用印刷電路工藝加工，在毫米波功能模塊和器件內(nèi)部運(yùn)用廣泛。

傳統(tǒng)的毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線連接轉(zhuǎn)換方案有兩種。一種平行連接方案是將同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體與微帶線平行焊接，同軸外導(dǎo)體與微帶線地(或外殼地)焊接。另一種垂直連接方案或稱穿墻連接方案是在微帶電路板上鉆孔，將同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過孔與頂層微帶焊接，同軸外導(dǎo)體與微帶地(或外殼地)焊接。該方案適用于毫米波微帶板層數(shù)較少、厚度較薄的情況，若電路板較厚如采用復(fù)合印制工藝的多層電路板，毫米波傳輸在電路板處產(chǎn)生明顯空氣段，造成不連續(xù)性，因此產(chǎn)生嚴(yán)重的失配。在毫米波接頭處增加絕緣子有助于解決這一問題。絕緣子本身有一定的高度，可以避免電路板中間空氣段的產(chǎn)生。引入玻璃絕緣子雖然在一定程度上可以解決厚板的穿墻連接問題。然而玻璃絕緣子可選高度有限，若電路板與絕緣子高度不匹配，定制生產(chǎn)絕緣子費(fèi)用較高，因此實(shí)際使用中也受到限制。

因此，需要提供一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置，在無需玻璃絕緣子的情況下解決厚板垂直穿墻同軸傳輸線與微帶傳輸線互連問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置，以實(shí)現(xiàn)在無需玻璃絕緣子的情況下同軸傳輸線與微帶傳輸線在厚板中垂直穿墻互連。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置，其特征在于，所述裝置包括：

毫米波電路板；

微帶傳輸線，位于所述毫米波電路板的頂層平面內(nèi)，不與所述頂層的金屬地接觸；

同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體，垂直穿入所述毫米波電路板與所述微帶傳輸線電連接；

同軸傳輸線接頭，貼合于所述毫米波電路板底層的地，包裹所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體；

多個金屬化通孔，圍繞于所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體和所述微帶傳輸線外側(cè)，自所述毫米波電路板頂層內(nèi)側(cè)垂直貫穿至所述同軸傳輸線接頭。

優(yōu)選地，所述毫米波電路板為多層毫米波電路板。

優(yōu)選地，所述毫米波電路板包括毫米波電路板頂層、毫米波電路板中間層和毫米波電路板底層。

優(yōu)選地，所述毫米波電路板中間層包括信號層和/或接地層。

優(yōu)選地，所述同軸傳輸線接頭的外殼、毫米波電路板頂層的地、毫米波電路板底層的地和毫米波電路板中間層中的接地層連通。

優(yōu)選地，所述多個金屬化通孔分為以所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體為圓心環(huán)形陣列和分布于所述微帶傳輸線兩側(cè)的兩排陣列。

優(yōu)選地，所述環(huán)形陣列的半徑為

其中，r為同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體的半徑，εr為毫米波電路板中介質(zhì)的相對介電常數(shù)，Z₀為微帶傳輸線的特征阻抗。

優(yōu)選地，所述多個金屬化通孔用于等效所述同軸傳輸線圓柱形外導(dǎo)體殼。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明能夠在不使用玻璃絕緣子的情況下實(shí)現(xiàn)同軸傳輸線與微帶傳輸線在厚板中垂直穿墻互連，且該裝置工作頻帶寬、性能穩(wěn)定、便于批量加工。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出本發(fā)明一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置的剖面圖。

圖2示出本發(fā)明一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置的俯視圖。

圖3示出本發(fā)明一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置具體實(shí)施例的駐波比。

圖4示出本發(fā)明一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置具體實(shí)施例的插入損耗。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了一種毫米波同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直穿墻互連裝置，所述裝置包括：毫米波電路板、微帶傳輸線、同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體、同軸傳輸線接頭和多個金屬化通孔。

所述毫米波電路板優(yōu)選為多層毫米波電路板，可包括毫米波電路板頂層、毫米波電路板中間層和毫米波電路板底層，所述毫米波電路板中間層可包括信號層或接地層。所述同軸傳輸線接頭的外殼、毫米波電路板頂層地、毫米波電路板底層地和毫米波電路板中間層中的接地層連通。

所述微帶傳輸線位于所述毫米波電路板的頂層平面內(nèi)，不與所述頂層的金屬地接觸；

所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體垂直穿入所述毫米波電路板與所述微帶傳輸線電連接；

所述同軸傳輸線接頭貼合于所述毫米波電路板底層，包裹所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體，用于將所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體延伸至毫米波電路板外側(cè)，可用于毫米波收發(fā)系統(tǒng)中毫米波模塊間的連接。

所述多個金屬化通孔圍繞于所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體外側(cè)，自所述毫米波電路板頂層內(nèi)側(cè)垂直貫穿至所述同軸傳輸線接頭。所述多個金屬化通孔可分為以所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體為圓心環(huán)形陣列和分布于所述微帶傳輸線兩側(cè)的兩排陣列。所述環(huán)形陣列的半徑為

其中，r為同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體的半徑，εr為毫米波電路板中介質(zhì)的相對介電常數(shù)，Z₀為微帶傳輸線的特征阻抗。

本實(shí)施例中毫米波電路板的厚度為5mm，毫米波電路板中介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr為4.4，同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體半徑r為0.15mm，從而得出50Ω微帶傳輸線對應(yīng)的環(huán)形陣列的半徑R＝0.86mm。本實(shí)用例采用11個金屬化通孔模擬同軸傳輸線外導(dǎo)體殼，如圖3和圖4所示，通過實(shí)驗(yàn)得到所述裝置在22GHz～32GHz范圍內(nèi)駐波比(VSWR)小于1.5，插入損耗小于0.9dB。

綜上所述，本發(fā)明中通過采用所述多個金屬化通孔圍繞在所述同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體周圍，優(yōu)先的以同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體為圓心形成環(huán)形陣列，當(dāng)所述多個金屬化通孔排列足夠緊密時，可等效為所述同軸傳輸線的圓柱形外導(dǎo)體殼，從而實(shí)現(xiàn)在不采用玻璃絕緣子的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)同軸傳輸線與微帶傳輸線的垂直相互轉(zhuǎn)換，同時避免失配現(xiàn)象的發(fā)生，不必定制生產(chǎn)絕緣子，降低了生產(chǎn)成本和制作工藝的復(fù)雜度，便于批量生產(chǎn)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該裝置工作頻帶寬，性能穩(wěn)定，具有很高的準(zhǔn)確性和很強(qiáng)的實(shí)用性。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。