一种毛纽扣弹性连接器及微波信号垂直传输电路结构制造技术

本发明专利技术涉及一种毛纽扣弹性连接器及微波信号垂直传输电路结构，用于解决微波信号垂直传输的技术问题。垂直传输电路结构由上下两层微波电路板、毛纽扣弹性连接器、金属屏蔽壳体组成。毛纽扣弹性连接器的内导体两端均为毛纽扣弹针，下端设计四个接地柱，上端设计开缝膨胀结构。开缝膨胀结构有4片弹性簧片组成，具有一定的弹性伸缩量。毛纽扣弹性连接器垂直安装在微波电路板上，内导体和微带线弹性接触互联，开缝膨胀端和金属屏蔽壳体的圆孔过盈配合。通过上述电路结构，实现了微波信号低损耗、高可靠垂直传输。与其他垂直互联技术相比，本发明专利技术具有小型化、低损耗、宽频带、易集成、高可靠等优点。靠等优点。靠等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种毛纽扣弹性连接器及微波信号垂直传输电路结构


[0001]本专利技术属于微波毫米波电路
，具体是一种毛纽扣弹性连接器及微波信号垂直传输电路结构，可应用于瓦片式多通道T/R组件或其他高集成度3D微波组件中。

技术介绍

[0002]近年来，随着雷达技术的发展，对电子装备的要求大幅提升。电子装备正在向小型化、轻量化、高集成、高可靠性方向发展。特别是在机载、无人机载、弹载等武器平台中，要求电子装备的体积越来越小、重量越来越轻。
[0003]在有源相控阵雷达系统中，T/R组件是最关键的部件。T/R组件的电气性能、体积、重量、集成度、可靠性决定着有源相控阵雷达系统的整体性能。随着相控阵技术的发展，传统砖块式T/R组件已经无法满足小型化、多功能、高集成的两维有源相控阵雷达的设计需求。取而代之的是瓦片式T/R组件设计技术。
[0004]瓦片式T/R组件设计技术是指在二维电路的基础上向三维空间发展，形成多层立体组装电路结构的技术。与传统组装技术比较，面向三维设计的瓦片式T/R组件具有小型化、轻量化、高集成的技术优势。
[0005]瓦片式T/R组件设计技术的关键在于如何实现上下层平面电路的垂直互联。通过有效的垂直互联，可以大大减小T/R组件体积，提高模块集成度。研究微波信号垂直传输电路结构，对于提升瓦片式T/R组件的集成度和整体性能具有重要意义。
[0006]目前，在微波组件设计中采用的垂直传输电路结构主要有四类。第一类是传统的同轴连接器传输形式，如SMP，SSMP等，此类形式尺寸相对较大，不易在X波段以上的高密度微波组件中使用。第二类是多层电路板间BGA焊球传输形式，此类形式传输损耗较大，抗振动差，而且BGA焊球不易返修，维修性差。第三类是基于MEMS技术的硅通孔传输形式，此类形式工艺特殊，仅适用于MEMS硅腔多层间传输，适应性不强。第四类是基于毛纽扣的弹性传输形式，其接触形式为弹性连接，集成性和通用性好。

技术实现思路

[0007]要解决的技术问题
[0008]本专利技术针对瓦片式多通道T/R组件微波信号垂直传输的技术问题，设计一种毛纽扣弹性连接器及小型化、低插损、宽频带、高可靠的微波垂直传输电路结构，同时在垂直传输结构的上下层微波电路板上设计匹配电路，从而实现瓦片式T/R组件内上下层射频信号的垂直传输。
[0009]技术方案
[0010]一种毛纽扣弹性连接器，其特征在于包括内导体和外导体，所述的内导体为毛纽扣金属弹性体；所述的外导体包括上端、中部和下端，其中上端为开缝膨胀结构，中部为基座，其直径大于上端的直径，下端设有接地柱。
[0011]优选地：所述的开缝膨胀结构由4片弹性簧片构成，4片弹性簧片在涨口状态下和
圆孔过盈配合状态下直径差为0.1mm。
[0012]优选地：所述的毛纽扣弹性连接器的外导体为铜合金材料。
[0013]优选地：所述的接地柱个数为4。
[0014]一种微波信号垂直传输电路结构，其特征在于包括毛纽扣弹性连接器、上下两层微波电路板和金属屏蔽框；所述的金属屏蔽框墙中设有穿毛纽扣弹性连接器的通孔，其中通孔为上细下粗结构，细孔与毛纽扣弹性连接器外导体的开缝膨胀端过盈配合，粗孔与毛纽扣弹性连接器外导体的中部基座间隙配合；毛纽扣弹性连接器内导体两端分别与上下两层微波电路板连接。
[0015]优选地：所述的毛纽扣弹性连接器内导体两端分别与上下两层微波电路板采用点接触方式。
[0016]优选地：所述的上层微带电路板上设计“类同轴”通孔结构以及圆盘匹配结构。
[0017]优选地：所述的下层微带电路板上设有微带匹配枝节。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术设计的毛纽扣弹性连接器上端膨胀结构和金属屏蔽壳体的通孔紧密配合，可保证微波信号可靠有效传输。结合毛纽扣弹性连接器设计的垂直传输电路结构，实现了微波信号在上下两层电路板间小型化、低损耗、宽频带、高可靠垂直传输。而且垂直传输电路结构易集成、易组装、易维修、通用性好。同时为了匹配微带
‑
同轴
‑
微带传输转换带来的信号不连续性，在下层波电路板上设计微带匹配电路，在上层微波电路板上设计“类同轴”电路和微带匹配电路，用于匹配微波信号垂直传输转换时产生的寄生参数，从而实现低损耗有效传输。
[0020]本专利技术相比现有技术，具有以下优点：
[0021]1)小型化。垂直传输电路结构的同轴截面直径为2.4mm，高度为4.5mm。相对于SMP垂直连接(直径3.7mm，对接高度7.2mm)和SSMP垂直连接(直径3.2mm，对接高度5.2mm)尺寸小，非常适用于高频段瓦片式多通道T/R组件或其他高密度组件中微波信号的垂直传输。
[0022]2)低插损。垂直传输电路结构采用开缝膨胀结构的方式形成的4片弹性簧片和金属屏蔽壳体通孔紧密配合，有效解决了垂直传输中的信号地连续问题，降低了传输损耗，提高了垂直互联结构的微波传输性能。垂直传输电路结构的传输损耗在X波段小于0.2dB。相对于对BGA焊球传输形式，其传输损耗性能更优。
[0023]3)接地良好。毛纽扣弹性连接器外导体的开缝膨胀端与金属屏蔽框通孔的细孔过盈配合，使得毛纽扣弹性连接器与金属屏蔽框的地连为一体，以及金属屏蔽框与上层微带电路板的地紧密接触，三者的地融为一体。毛纽扣弹性连接器外导体的中部基座间隙配合与金属屏蔽框的粗孔间隙配合，易于插拔，安装方便。
[0024]4)宽频带。垂直传输电路结构在上层和下层印制板上设计匹配电路，提高了高频微波信号在微带电路
→
毛纽扣同轴电路
→
印制板“类同轴”电路
→
微带电路传输过程中的匹配度，有效解决了垂直传输中的匹配问题，扩展了工作频率带宽。垂直传输电路结构的工作带宽在X波段大于4GHz，相对带宽大于40％。相对于对BGA焊球传输形式，其工作带宽性能更优。此电路结构也可以用在S、C、Ku、Ka等微波毫米波频段。
[0025]5)高可靠。垂直传输电路结构的弹性连接器一端垂直焊接固定在印制板上，另一端开缝膨胀结构和金属屏蔽壳体通孔过盈配合，结构稳固可靠。相比于BGA焊球结构形式，
可靠性和抗振动性更好。
[0026]6)易集成、易组装、易维修、通用性好。垂直传输电路结构采用弹性接触方式易于和微带电路集成，组装和拆卸简单，易于返修。相对于BGA焊球或MEMS硅通孔，此电路结构集成性、组装性、维修性和通用性更好。非常适合在瓦片式T/R组件中电路板间叠层信号互联。
附图说明
[0027]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0028]图1本专利技术微波信号垂直传输电路结构示意图；
[0029]1‑
下层微波电路板、2
‑
上层微波电路板、3
‑
毛纽扣弹性连接器、4
‑
金属屏蔽框；
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毛纽扣弹性连接器，其特征在于包括内导体和外导体，所述的内导体为毛纽扣金属弹性体；所述的外导体包括上端、中部和下端，其中上端为开缝膨胀结构，中部为基座，其直径大于上端的直径，下端设有接地柱。2.根据权利要求1所述的一种毛纽扣弹性连接器，其特征在于所述的开缝膨胀结构由4片弹性簧片构成，4片弹性簧片在涨口状态下和圆孔过盈配合状态下直径差为0.1mm。3.根据权利要求1所述的一种毛纽扣弹性连接器，其特征在于所述的毛纽扣弹性连接器的外导体为铜合金材料。4.根据权利要求1所述的一种毛纽扣弹性连接器，其特征在于所述的接地柱个数为4。5.一种微波信号垂直传输电路结构，其特征在于包括毛纽扣弹性连接器、上下两层微波电路板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张生春，廖原，康颖，李宁，唐恒恒，雷国忠，武华锋，崔敏，王洁，华根瑞，侯涛，张国强，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：