一种电子产品及其形成方法

文档序号:364625 发布日期:2021-12-07 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种电子产品及其形成方法 (Electronic product and forming method thereof ) 是由 张世磊 马桂帅 于 2020-06-01 设计创作,主要内容包括:本发明涉及终端技术领域,公开了一种电子产品及其形成方法,该电子产品包括正交缺陷地共面波导平面传输线结构。而该结构包括:印刷电路板,印刷电路板包括顶面和底面;共面波导平面传输线和顶层参考地,共面波导平面传输线包括沿第一方向排列的第一端口、阻抗线段和第二端口;顶层参考地设于共面波导平面传输线周侧,且顶层参考地设有两个开口朝向共面波导平面传输线的顶层凹槽;沿第二方向,两个顶层凹槽形成对照空间,阻抗线段位于对照空间;底层参考地,底层参考地具有沿第一方向延伸的底层凹槽;共面波导平面传输线在底面的正投影覆盖底层凹槽在底面的正投影。上述电子产品可以在不增加印制板尺寸的情况下实现毫米波频段超宽带阻抗匹配。(The invention relates to the technical field of terminals, and discloses an electronic product and a forming method thereof. And the structure includes: a printed circuit board including a top surface and a bottom surface; the coplanar waveguide planar transmission line comprises a first port, an impedance line segment and a second port which are arranged along a first direction; the top layer is arranged on the periphery of the coplanar waveguide planar transmission line in a reference manner, and the top layer is provided with two top layer grooves with openings facing the coplanar waveguide planar transmission line in a reference manner; along the second direction, the two top layer grooves form a contrast space, and the impedance line segment is positioned in the contrast space; a bottom layer ground reference having a bottom layer groove extending in a first direction; the orthographic projection of the coplanar waveguide planar transmission line on the bottom surface covers the orthographic projection of the bottom layer groove on the bottom surface. The electronic product can realize millimeter wave frequency band ultra wide band impedance matching under the condition of not increasing the size of the printed board.)

一种电子产品及其形成方法

技术领域

本发明涉及终端技术领域,特别涉及一种电子产品及其形成方法。

背景技术

全球性5G标准5GNR是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础。5GNR中的FR2频段为毫米波频段,带宽多达10GHz。由于毫米波信号衰减快,要求传输线尺寸尽量短。现有电子产品一般在印刷版上形成共面波导平面传输线结构,以实现超宽带阻抗匹配。

在目前,典型的技术包括增加开路或短路微带线枝节,并通过调节枝节长度实现阻抗匹配。但这样会增加传输线和印制板的尺寸,不利于终端产品的小型化。

发明内容

本发明实施例提供了一种电子产品及其形成方法,上述电子产品在不增加印制板尺寸的情况下实现毫米波频段超宽带阻抗匹配。

为达到上述目的,本发明提供以下技术方案:

第一方面,本发明实施例提供了一种电子产品,包括正交缺陷地共面波导平面传输线结构,该正交缺陷地共面波导平面传输线结构包括:

印刷电路板,所述印刷电路板包括相对设置的顶面和底面;

设于所述顶面的共面波导平面传输线和顶层参考地,所述共面波导平面传输线包括沿第一方向排列的第一端口、阻抗线段和第二端口,所述阻抗线段与所述第一端口以及所述第二端口间均设有过渡段;所述顶层参考地设于所述共面波导平面传输线的周侧,且所述顶层参考地上设有两个开口朝向所述共面波导平面传输线的顶层凹槽;所述两个顶层凹槽沿与所述第一方向垂直的第二方相对设于所述共面波导平面传输线两侧;且沿第二方向,两个所述顶层凹槽的槽底间形成对照空间,所述阻抗线段位于所述对照空间内;

设于所述底面的底层参考地,所述底层参考地具有沿第一方向延伸的底层凹槽;所述共面波导平面传输线在所述底面的正投影覆盖所述底层凹槽在所述底面的正投影;且所述底层参考地与所述顶层参考地形成正交缺陷地结构,以使所述共面波导平面传输线的阻抗不连续点位于所述电子产品的工作频带之外。

上述电子产品中,电子产品包括正交缺陷地共面波导平面传输线结构。而该正交缺陷地共面波导平面传输线结构包括印刷电路板、共面波导平面传输线、顶层参考地和底层参考地。具体来看,印刷电路板包括顶面和底面,二者相对设置。共面波导平面传输线设置在顶面上。从结构上来看,共面波导平面传输线包括沿第一方向排列的第一端口、阻抗线段和第二端口。在阻抗线段与第一端口和第二端口均间设有过渡段。顶层参考地也设于印刷电路板的顶面,其具体分布在共面波导平面传输线的周侧。顶层参考地具有沿第二方向设于共面波导平面传输线两侧的两个顶层凹槽,且两个顶层凹槽中的每个顶层凹槽的开口均朝向共面波导平面传输线。由于两个顶层凹槽的开口相对,则两个顶层凹槽的槽底间形成对照空间,阻抗线段位于对照空间内。换句话说,两个顶层凹槽中的一个顶层凹槽在第一方向上的两个侧边在第二方向上的延伸线与另一个顶层凹槽在第一方向上的两个侧边的在第二方向上的延伸线重合,在连接对应的侧边后,两个顶层凹槽间形成对照空间,阻抗线段位于该对照空间内。至于底层参考地,其形成在印刷电路板的底面上。该底层参考地具有沿第一方向延伸的底层凹槽,且共面波导平面传输线在底面的正投影覆盖该底层凹槽在底面的正投影。

本发明提供的电子产品中顶层参考地上形成有沿第二方向排列的两个顶层凹槽,底层参考地上形成有沿第一方向延伸的底层凹槽,即顶层参考地与底层参考地形成正交缺陷地结构。受该正交缺陷地结构的影响,共面波导平面传输线与正交缺陷地之间在耦合时,共面波导平面传输线的阻抗不连续点可以移动到工作频带之外,从而在不增加印制板尺寸的情况下实现毫米波频段超宽带阻抗匹配。

因此,上述电子产品在不增加印制板尺寸的情况下实现毫米波频段超宽带阻抗匹配。

可选地,沿第一方向,所述底层凹槽的尺寸等于所述共面波导平面传输线的尺寸。

可选地,沿所述第一方向,所述底层凹槽包括主体段以及设于所述主体段两侧的延伸段;所述主体段在第一方向上的尺寸与每个所述顶层凹槽在第一方向上的尺寸相等,且所述主体段在第二方向上的尺寸与每个所述顶层凹槽在第二方向上的尺寸相等。

可选地,沿第一方向,所述顶层凹槽在所述底面正投影的中线与所述底层凹槽在所述底面正投影中线重合。

可选地,沿第一方向,所述共面波导平面传输线与所述顶层参考地间具有间隙。

可选地,沿第二方向,所述阻抗线段的尺寸大于所述过渡段的尺寸。

可选地,所述阻抗线段为50欧姆阻抗线段。

可选地,本发明提供的电子产品还包括放大器,所述正交缺陷地共面波导平面传输线结构与所述放大器的输入端信号连接;或者,

所述正交缺陷地共面波导平面传输线结构与所述放大器的输出端信号连接。

第二方面,本发明实施例还提供了一种正交缺陷地的共面波导平面传输线结构的形成方法,包括:

确定印刷电路板顶面上的共面波导平面传输线在毫米波工作频段内的原始阻抗匹配;所述共面波导平面传输线包括沿第一方向排列的第一端口、阻抗线段和第二端口,所述阻抗线段与所述第一端口以及所述第二端口间均设有过渡段;

在顶层参考地上形成两个开口朝向所述共面波导平面传输线的顶层凹槽;所述两个顶层凹槽沿与所述第一方向垂直的第二方向相对设于所述共面波导平面传输线两侧;且沿第二方向,两个所述顶层凹槽的槽底间形成对照空间,所述阻抗线段位于所述对照空间内;

在底层参考地上形成沿第一方向延伸的底层凹槽,所述共面波导平面传输线在所述底面的正投影覆盖所述底层凹槽在所述底面的正投影;所述底层参考地与所述顶层参考地形成正交缺陷地结构,以使所述共面波导平面传输线的阻抗不连续点位于所述电子产品的工作频带之外。

可选地,所述方法还包括:

调节所述顶层参考地与所述底层参考地形成的正交缺陷地的形状,进行所述正交缺陷地与所述共面波导平面传输线的阻抗匹配。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电子产品的结构图;

图2为图1中的正交缺陷地共面波导平面传输线的正面结构图;

图3为图1中的正交缺陷地共面波导平面传输线的又一正面结构图;

图4为图1中的正交缺陷地共面波导平面传输线的背面结构图;

图5为图1中的正交缺陷地共面波导平面传输线的结构图;

图6为本发明实施例提供的电子产品的形成方法流程图;

图7至图10为图1中的正交缺陷地共面波导平面传输线的一组模拟图;

图11至图14为图1中的正交缺陷地共面波导平面传输线的又一组模拟图。

图标:001-电子产品;01-正交缺陷地共面波导平面传输线结构;02-放大器;1-印刷电路板;2-共面波导平面传输线;21-第一端口;22-阻抗线段;23-第二端口;3-顶层参考地;31-顶层凹槽;4-底层参考地;41-底层凹槽;411-主体段;412-延伸段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种电子产品001,该电子产品001可为手机,具体如图1中所示。具体来看,该电子产品001包括正交缺陷地共面波导平面传输线结构01和放大器02。而该正交缺陷地共面波导平面传输线结构01与放大器02的输入端或者输出端信号连接。

现以该正交缺陷地共面波导平面传输线结构01与放大器02的输入端信号连接为例进行电子产品001结构的具体说明:

请参考图2、图3以及图4,本发明提供的电子产品001中的正交缺陷地共面波导平面传输线结构01包括:

印刷电路板1,印刷电路板1包括相对设置的顶面和底面;

设于顶面的共面波导平面传输线2和顶层参考地3,共面波导平面传输线2包括沿第一方向(图3中a方向)排列的第一端口21、阻抗线段22(为了便于表示在图3中以虚线进行分隔)和第二端口23,阻抗线段22与第一端口21以及第二端口23间均设有过渡段;顶层参考地3设于共面波导平面传输线2的周侧,且顶层参考地3上设有两个开口朝向共面波导平面传输线2的顶层凹槽31;两个顶层凹槽31沿与第一方向垂直的第二方相对设于共面波导平面传输线2两侧;且沿第二方向(图3中b方向),两个顶层凹槽31的槽底间形成如图3中示出的对照空间A,阻抗线段22位于对照空间A内;

请参考图4,设于底面的底层参考地4,底层参考地4具有沿第一方向延伸的底层凹槽41;共面波导平面传输线2在底面的正投影覆盖底层凹槽41在底面的正投影;且底层参考地4与顶层参考地3形成正交缺陷地结构,以使共面波导平面传输线2的阻抗不连续点位于电子产品001的工作频带之外。

上述电子产品001中,电子产品001包括正交缺陷地共面波导平面传输线结构01。该正交缺陷地共面波导平面传输线结构01包括印刷电路板1、共面波导平面传输线2、顶层参考地3和底层参考地4。具体来看,印刷电路板1包括顶面和底面,二者相对设置。共面波导平面传输线2设置在顶面上。如图2和图3所示,从结构上来看,共面波导平面传输线2包括沿第一方向排列的第一端口21、阻抗线段22和第二端口23。在阻抗线段22与第一端口21和第二端口23均间设有过渡段。顶层参考地3也设于印刷电路板1的顶面,其具体分布在共面波导平面传输线2的周侧。顶层参考地3具有沿第二方向设于共面波导平面传输线2两侧的两个顶层凹槽31,且两个顶层凹槽31中的每个顶层凹槽31的开口均朝向共面波导平面传输线2。由于两个顶层凹槽31的开口相对,则两个顶层凹槽31的槽底间形成对照空间A,阻抗线段22位于对照空间A内。换句话说,两个顶层凹槽31中的一个顶层凹槽31在第一方向上的两个侧边在第二方向上的延伸线与另一个顶层凹槽31在第一方向上的两个侧边的在第二方向上的延伸线重合,在连接对应的侧边后,两个顶层凹槽31间形成对照空间,阻抗线段22位于该对照空间内。至于底层参考地4,其形成在印刷电路板1的底面上。该底层参考地4具有沿第一方向延伸的底层凹槽41,且共面波导平面传输线2在底面的正投影覆盖该底层凹槽41在底面的正投影。

本发明提供的电子产品001中顶层参考地3上形成有沿第二方向排列的两个顶层凹槽31,底层参考地4上形成有沿第一方向延伸的底层凹槽41,即顶层参考地3与底层参考地4形成正交缺陷地结构。受该正交缺陷地结构的影响,共面波导平面传输线2与正交缺陷地之间在耦合时,共面波导平面传输线2的阻抗不连续点可以移动到工作频带之外,从而在不增加印制板尺寸的情况下实现毫米波频段超宽带阻抗匹配。

因此,上述电子产品001可在不增加印制板尺寸的情况下实现毫米波频段超宽带阻抗匹配。

需要说明的是,为了使本发明提供的电子产品001内的共面波导平面传输线2与正交缺陷地间正常耦合,沿第一方向,共面波导平面传输线2与顶层参考地3间具有如图2中所示出的间隙S;阻抗线段22可以选用50欧姆阻抗线段22。

在上述技术方案的基础上,现提供一种具体的电子产品001的具体结构,具体结构如下:

请参考图2至图4,沿第一方向,底层凹槽41的尺寸等于共面波导平面传输线2的尺寸。且请继续参考图4,沿第一方向,底层凹槽41包括主体段411以及设于主体段411两侧的延伸段412。需要说明的是,此处为了便于描述,在图4中以虚线进行示意分隔,应理解具体结构并不限于此。

具体来说,主体段411在第一方向上的尺寸与每个顶层凹槽31在第一方向上的尺寸相等,且主体段411在第二方向上的尺寸与每个顶层凹槽31在第二方向上的尺寸相等。依旧是在第一方向上,顶层凹槽31在底面正投影的中线与底层凹槽41在底面正投影中线重合。

且在上述技术方案中,如图3所示,沿第二方向,阻抗线段22的尺寸大于过渡段的尺寸,当然阻抗线段22在第二方向上的尺寸还可以设为其它值,在此不再赘述。

请参考图5中的结构,该图中示出的结构为本发明提供一种正交缺陷地共面波导平面传输线结构01实际应用结构图。

本发明还提供一种电子产品001的形成方法,该电子产品001包括正交缺陷地共面波导平面传输线结构01,上述方法如图6所示,包括:

步骤S101:确定印刷电路板1顶面上的共面波导平面传输线2在毫米波工作频段内的原始阻抗匹配;如图2至图3所示出的,共面波导平面传输线2包括沿第一方向排列的第一端口21、阻抗线段22和第二端口23,阻抗线段22与第一端口21以及第二端口23间均设有过渡段;

步骤S102:在顶层参考地3上形成两个开口朝向共面波导平面传输线2的顶层凹槽31,如图2至图3所示,两个顶层凹槽31沿与第一方向垂直的第二方向相对设于共面波导平面传输线2两侧;且沿第二方向,两个顶层凹槽31的槽底间形成对照空间,阻抗线段22位于对照空间内;

步骤S103:在底层参考地4上形成沿第一方向延伸的底层凹槽41,具体如图4所示,共面波导平面传输线2在底面的正投影覆盖底层凹槽41在底面的正投影;底层参考地4与顶层参考地3形成正交缺陷地结构,以使共面波导平面传输线2的阻抗不连续点位于电子产品001的工作频带之外。

需要说明的是,上述制备方法中,需要先确定形成在印刷电路板1顶面上的共面波导平面传输线2的原始阻抗,之后构建由两个顶层凹槽31与底层凹槽41形成的正交缺陷形状,以形成可将共面波导平面传输线2的原始阻抗中的不连续点移动至工作频带之外的正交缺陷地结构。

在上述技术方案的基础上,一种可选的实施方式,可以建立顶层参考地3与底层参考地4形成的正交缺陷地拓扑结构,来调节顶层参考地3与底层参考地4形成的正交缺陷地的形状。

在上述技术方案的基础上,具体而言,建立顶层参考地3与底层参考地4形成的正交缺陷地拓扑结构的方法包括:

以共面波导平面传输线2的第一端口21和第二端口23的S参数内的插入损耗S21和反射系数S11为优化目标,设置插入损耗S21目标要求小于第一阈值,反射系数S11目标要求小于第二阈值;

设定底层凹槽41的主体段411在第一方向上的尺寸与每个顶层凹槽31在第一方向上的尺寸相等;

从底层凹槽41在第一方向上的尺寸为第一预设值开始,以第一设定间隔步进递减;

从主体段411在第二方向上的尺寸、延伸段412在第二方向上的尺寸以及顶层凹槽31在第二方向上的尺寸为第二预设值开始,以第二设定间隔步进递增;

通过遍历各尺寸寻找最优解。

现提供一个形成电子产品001结构的具体示例说明:

在印刷电路板1的顶面上形成共面波导平面传输线2,使其工作频段为5G NR的FR2Band n257和Band n258,频率覆盖24250MHz~29500MHz。如下图2和图4所示,其中:印刷电路板1的板体高度H=0.508mm,介电常数εr=2.2;共面波导平面传输线2在第一方向上的尺寸L1=4.57mm,50欧姆阻抗线宽度在第二方向上的尺寸为W1=1.2mm,且其与表层参考地在第二方向上的间距S=0.16mm。

第一步,计算图2中共面波导平面传输线2的原始阻抗匹配,比如用市面上通用的仿真软件计算的S参数结果如图7至图10所示。其中,图7中的回波损耗S11表示第二端口23匹配时,第一端口21的反射系数;图8中的插入损耗S12表示第一端口21匹配时,第二端口23到第一端口21的反向传输系数;图9中的插入损耗S21表示第二端口23匹配时,第一端口21到第二端口23的反向传输系数;图10中的回波损耗S22表示第一端口21匹配时,第二端口23的反射系数。由图7至图10可知:在27.5GHz频点存在明显的阻抗失配,反射系数S11为-5dB,插入损耗S21为-6.5dB。

第二步,构建正交缺陷地拓扑结构,顶层参考地3和底层参考地4共同组成正交缺陷地。其中,如图2和图4所示,底层参考地4在第一方向上的尺寸等于共面波导平面传输线2在第一方向上的尺寸L1,底层凹槽41的主体段411在第一方向上的尺寸L2=1.9mm,底层凹槽41的主体段411在第二方向上的尺寸W2=0.75mm,底层凹槽41的延伸段412在第二方向上的尺寸W3=0.25mm;顶层凹槽31在第一方向上的尺寸L3=1.9mm,在第二方向上的尺寸W4=0.75mm。

第三步,通过电磁场仿真软件反复优化正交缺陷地的关键尺寸,实现预期的阻抗匹配。以共面波导平面传输线2的第一端口21和第二端口23这两个端口的S参数(参数S21和参数S11)为优化目标,设置插入损耗S21目标要求小于-1dB(即第一阈值为-1dB),反射系数S11目标要求小于-10dB(即第二阈值为-10dB)。

设置L2和L3相等,并从L1以第一预设值为0.1mm步进递减;W2、W3和W4分别从0.1mm(即第二预设值为0.1mm)开始以0.05mm(即第二设定间隔为0.05mm)步进递增,通过遍历各尺寸寻找最优解。经过计算得到一组最优解为L2=L3=1.9mm,W3=0.25mm,W2=W4=0.75mm,仿真模拟图如图11至图14所示,由图11至图14可知引入正交缺陷地结构后,在24GHz~30GHz频段内的反射系数S11小于-10dB,插入损耗S21小于-1dB,实现了宽度阻抗匹配。

显然,本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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