[0001] 本发明涉及信号传输技术领域，特别是涉及一种射频接口电路的设计方法及射频接口电路。

[0002] 射频接口电路，一般是由射频连接器(诸如接头)与平面传输线相连接而形成的电路，涉及的频段为30MHz～300GHz，射频接口电路被广泛应用于移动通信，雷达，医疗设备等领域。按照射频连接器与平面传输线轴向线的角度不同，可以将接口电路分为直通型与垂直型射频接口电路两种：1)直通型射频接口电路中射频接头的轴线方向与平面传输线的方向是平行的；2)垂直型射频接口电路的轴线方向与平面传输线的方向是垂直的。

[0003] 射频接口电路是射频模块或系统必不可少的部分：1)一个射频系统通常由多个子射频模块组成时，射频模块都具有输入或输出射频接口电路，不同子模块之间的射频信号的连接就是通过射频接口电路来完成的；2)射频模块的一个发展趋势是体积小型化，内部紧凑化，通常内部由两块或更多的PCB板上下相叠加组成时，上下PCB板之间射频信号的连接也是通过射频接口电路来进行的。

[0004] 传输线阻抗的概念。射频领域常用阻抗来分析传输线，其定义如下：

[0005]

[0006] 其中，Z指阻抗，L为分布电感，C为分布电容。当一段传输线各处的阻抗都是相同的，通过传输线的射频信号将顺利的传输，没有信号会反射回去；当该段传输线某一处的阻抗偏大或偏小时，该处附近的阻抗就不连续了，将会有信号会反射回去而产生功率损失。阻抗偏大说明分布电容L相对较大；反之阻抗偏小说明分布电容C相对较大。

[0007] 现有射频接口电路存在一个普遍的不可避免的阻抗不连续问题。阻抗不连续会阻碍射频信号的传输，会恶化射频模式与系统的性能，严重地会影响到系统的功能。所以射频接口电路的阻抗不连续性问题不是由于接头自身性能的不良，也不是由于平面传输线性能的不良，而是两者的结合而产生的。

[0008] 现有方式只解决了射频连接器自身的回波问题，没有解决射频接口电路的回波问题。

[0027] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步阐述，但本发明的实现方式不限于此。

[0028] 本发明实施例的射频接口电路的设计方法，是在原射频接口电路中引入匹配网络，所述匹配网络用于增加阻抗；

[0029] 其中，原射频接口电路可以是采用现有的任意方式设计的射频接口电路，或者可以是现有的任意的射频接口电路；

[0030] 在原射频接口电路中引入匹配网络可以包括步骤：在所述原射频接口电路中引入分布参数元件匹配网络，或者也可以包括步骤：在所述原射频接口电路中引入集组元件匹配网络，或者还可以包括步骤：在所述原射频接口电路中引入分布参数元件匹配网络和集组元件匹配网络，也就是说，在原射频接口电路中引入的匹配网络可以是分布参数元件匹配网络，也可以是集组元件匹配网络，或者是分布参数元件匹配网络和集组元件匹配网络的结合；

[0031] 根据 可知，增加阻抗，相当于增加了分布电感值，或者降低了分布电容值，本实施例引用匹配网络可以减少原射频接口电路本身多余的容性(相当于降低了分布电容值)，或者可以抵消掉原射频接口电路本身多余的容性(相当于增加了分布电感值)，这样使得原射频接口电路本身多余的容性被减少或者被抵消掉了，消除了原射频接口电路的固有的阻抗不连续性。

[0032] 需要说明的是，现有技术中并没有公开原射频接口电路的固有的阻抗不连续性是由于原射频接口电路本身容性过多造成的。

[0033] 为了有针对性的选择匹配网络，在其中一个实施例中，所述在原射频接口电路中引入匹配网络可以包括步骤：根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络。

[0034] 据此，依据上述实施例的方案，由于在原射频接口电路中引入了匹配网络，而该匹配网络使所述原射频接口电路的阻抗增加，这样，可以减少原射频接口电路本身多余的容性，或者抵消掉原射频接口电路本身多余的容性，以消除原射频接口电路的固有的阻抗不连续性，回波损耗低。

[0035] 根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络的主要过程包括：确定原射频接口电路的构造类型，根据确定的构造类型选择匹配网络，将选择出的匹配网络应用到原射频接口电路。

[0036] 如前所述，可以根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络，以满足不同的原射频接口电路消除其固有的阻抗不连续的需要，据此实现对各种构造类型的原射频接口电路的设计。以下结合其中的几种原射频接口电路的设计方式进行详细阐述。

[0037] 在其中一个实施例中，是以构造类型为第一直通型，对应该第一直通型的射频接口电路为五脚插件射频接头与双层PCB(Printed circuit board，印刷电路板)板构成的第一直通型射频接口电路为例进行说明。

[0038] 如图1～图3所示，第一直通型射频接口电路包括第一接头信号脚焊盘105、第一传输线107、第一铺地108，为了清楚的表示第一直通型射频接口电路的结构，在图1～图3所示中还示出了第一直通型射频接口电路的四个射频接头接地焊盘101～104、PCB板介质109，且图1～图3中是以第一传输线107在顶层为例；

[0039] 上述的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：拉大第一铺地108与第一接头信号脚焊盘105之间的距离d1、或者/和在第一接头信号脚焊盘105与第一传输线107之间引入的第一匹配段106，其中，第一匹配段106成感性。

[0040] 其中，在图1中示出的是既采用拉大第一铺地108与第一接头信号脚焊盘105之间的距离d1，又采用在第一接头信号脚焊盘105与第一传输线107之间引入的第一匹配段106的方式，拉大第一铺地108与第一接头信号脚焊盘105之间的距离d1，可以减小第一直通型的射频接口电路多余的容性，在第一接头信号脚焊盘105与第一传输线107之间引入的第一匹配段106，第一匹配段106的宽度一般需要明显小于第一传输线107的宽度，由于第一匹配段106成感性，可以进一步抵消掉第一直通型的射频接口电路多余的容性。

[0041] 在图2中示出的是只采用拉大第一铺地108与第一接头信号脚焊盘105之间的距离d1的方式，可以减小第一直通型的射频接口电路多余的容性。

[0042] 在图3中示出的是只采用在第一接头信号脚焊盘105与第一传输线107之间引入的第一匹配段106的方式，可以抵消掉第一直通型的射频接口电路多余的容性。

[0043] 上述的拉大第一铺地108与第一接头信号脚焊盘105之间的距离d1相当于在第一直通型射频接口电路引用的是分布参数元件匹配网络，上述的在第一接头信号脚焊盘105与第一传输线107之间引入的第一匹配段106相当于在第一直通型射频接口电路引用的是集总元件匹配网络。

[0044] 此外，第一传输线107在底层或者多层板的中间层时的技术特征与实现方式与第一传输线107在顶层时的技术特征与实现方式相类似，在此不予赘述。

[0045] 在其中一个实施例中，构造类型可以为第二直通型，对应该第二直通型的射频接口电路为三脚插件射频接头与双层PCB板构成的第二直通型射频接口电路，所述第二直通型射频接口电路包括第二接头信号脚焊盘、第二传输线、第二铺地；

[0046] 所述根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：拉大所述第二铺地与所述第二接头信号脚焊盘之间的距离、或者/和在所述第二接头信号脚焊盘与所述第二传输线之间引入第二匹配段，其中，所述第二匹配段成感性，第二匹配段的宽度明显小于第二传输线的宽度；

[0047] 本实施例中的拉大所述第二铺地与所述第二接头信号脚焊盘之间的距离、在所述第二接头信号脚焊盘与所述第二传输线之间引入第二匹配段均与构造类型为第一直通型的实施例中的引用匹配网络的实现方式相类似，在此不予赘述。

[0048] 在其中一个实施例中，是以构造类型为第一垂直型，对应该第一垂直型的射频接口电路为五脚插件射频接头与双层PCB(Printed circuit board，印刷电路板)板构成的第一垂直型射频接口电路为例进行说明。

[0049] 参见图4所示，为在第一垂直型射频接口电路中引入匹配网络的示意图。如图4所示，第一垂直型射频接口电路包括第三接头信号脚焊盘205、第三传输线207，为了清楚的表示第一垂直型射频接口电路的结构，如图4所示，图4还示出了第一垂直型射频接口电路的四个射频接头接地焊盘201～204、第三铺地208；

[0050] 上述的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：在与第三接头信号脚焊盘205的距离d2为(2n+1)×(λ1/2)的第三传输线207上引入第三匹配段206，其中，第三匹配段206成感性，第三匹配段206的宽度一般需要明显小于第三传输线207的宽度，第三匹配段206可以抵消第一垂直型射频接口电路多余的容性，λ1为第三传输线207所通过信号的波长，n＝0，1，2，3，4......，因此，对于不同波长的信号，第三匹配段206的位置是不同的，本实施例是一个窄带的方案。

[0051] 在其中一个实施例中，是以构造类型为第二垂直型，对应所述第二垂直型的射频接口电路为三脚插件射频接头与双层PCB板构成的第二垂直型射频接口电路为例进行说明。

[0052] 其中，第二垂直型射频接口电路包括第四接头信号脚焊盘、第四传输线；

[0053] 所述根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络包括：在与所述第四接头信号脚焊盘的距离为(2n+1)×(λ2/2)的所述第四传输线上引入第四匹配段，其中，所述第四匹配段成感性，且第四匹配段的宽度明显小于第四传输线的宽度，λ2为所述第四传输线所通过信号的波长，n＝0，1，2，3，4......。

[0054] 本实施例中的在与所述第四接头信号脚焊盘的距离为(2n+1)×(λ2/2)的所述第四传输线上引入第四匹配段与构造类型为第一垂直型的实施例中的引用匹配网络的方式相类似，在此不予赘述。

[0055] 在其中一个实施例中，是以构造类型为第三直通型，对应该第三直通型的射频接口电路为贴片型射频接头与双层PCB板构成的第三直通型射频接口电路为例进行说明。

[0056] 需要说明的，上述各铺地可以是顶层铺地、中间层铺地、或者底层铺地，具体是那一层铺地，与传输线在那一层有关。

[0057] 如图5所示，第三直通型射频接口电路包括第五接头信号脚焊盘305、第五传输线307、第一底层铺地310、第一结构底座311，为了清楚的表示第三直通型射频接口电路的结构，如图5所示，图5还示出了第一直通型射频接口电路的两个射频接头接地焊盘301、302、顶层铺地308、PCB板介质309；

[0058] 上述实施例中的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：去除第五接头信号脚焊盘305下方的第一底层铺地310的部分区域，并在该部分区域下对第一结构底座311进行开槽，得到第一结构底座开槽312，这样使得第五接头信号脚焊盘305的参考地变成了第一结构底座开槽312的底部，距离变大，容性变小，达到了消除多余容性的目的。

[0059] 当PCB板为多层板式，中间层铺地的处理方式与图5中底层铺地的处理方式相同。

[0060] 在其中一个实施例中，仍是以构造类型为第三直通型，对应该第三直通型的射频接口电路为贴片型射频接头与双层PCB板构成的第三直通型射频接口电路为例进行说明。

[0061] 参见图6所示，上述实施例中的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：在第五接头信号脚焊盘305与第五传输线307之间引入第五匹配段3061，其中，第五匹配段3061成感性，一般要求第五匹配段3061的宽度明显小于第五传输线307的宽度，可以抵消第三直通型射频接口电路多余的容性。

[0062] 在其中一个实施例中，还是以构造类型为第三直通型，对应该第三直通型的射频接口电路为贴片型射频接头与双层PCB板构成的第三直通型射频接口电路为例进行说明。

[0063] 参见图7所示，上述实施例中的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：在与第五接头信号脚焊盘305的距离d3为(2n+1)×(λ3/2)的第五传输线307上引入第六匹配段3062，其中，第六匹配段3062成感性，第六匹配段3062的引入，可以消除第三直通型射频接口电路多余的容性，λ3为所述第五传输线所通过信号的波长，n＝0，1，2，3，4......，所以对于不同波长的信号，第六匹配段3062的位置是不同的，本实施方式是一个窄带的方案。

[0064] 当第五传输线307在底层，或者第五传输线307在多层板的中间层，其设计方法与图7中所示的方式相同，在此不予赘述。

[0065] 在其中一个实施例中，是以构造类型为第三垂直型，对应该第三垂直型的射频接口电路为贴片型射频接头与双层PCB板构成的第三垂直型射频接口电路为例进行说明。

[0066] 如图8所示，第三垂直型射频接口电路包括第六接头信号脚焊盘405、第六传输线407，为了清楚的表示第三垂直型射频接口电路的结构，如图8所示，图8还示出了第一垂直型射频接口电路的两个射频接头接地焊盘401、402、铺地408、PCB板介质409；

[0067] 上述实施例中的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：在第六接头信号脚焊盘405与第六传输线407引入第七匹配段4061，其中，第七匹配段4061成感性，一般要求第七匹配段4061的宽度明显小于第六传输线407的宽度，可以抵消第三直通型射频接口电路多余的容性。

[0068] 在其中一个实施例中，仍是以构造类型为第三垂直型，对应该第三垂直型的射频接口电路为贴片型射频接头与双层PCB板构成的第三垂直型射频接口电路为例进行说明。

[0069] 参见图9所示，上述实施例中的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：在与第六接头信号脚焊盘405的距离d4为(2n+1)×(λ4/2)的第六传输线407上引入第八匹配段4062，其中，第八匹配段4062成感性，第八匹配段4062的引入可以消除第三直通型射频接口电路多余的容性，λ4为所述第六传输线所通过信号的波长，n＝0，1，2，3，4......，所以对于不同波长的信号，第八匹配段4062的位置是不同的，本实施方式是一个窄带的方案。

[0070] 当第六传输线407在底层，或者第六传输线407在多层板的中间层，其设计方法与图9中所示的方式相同，在此不予赘述。

[0071] 在其中一个实施例中，还是以构造类型为第三垂直型，对应该第三垂直型的射频接口电路为贴片型射频接头与双层PCB板构成的第三垂直型射频接口电路为例进行说明。

[0072] 如图10所示，第三垂直型射频接口电路包括第六接头信号脚焊盘405、第六传输线407、第二底层铺地410、第二结构底座411，为了清楚的表示第三垂直型射频接口电路的结构，如图8所示，图8还示出了第一垂直型射频接口电路的两个射频接头接地焊盘401、402、顶层铺地408、PCB板介质409。

[0073] 上述实施例中的根据所述原射频接口电路的构造类型在所述原射频接口电路中引入匹配网络可以包括：去除第六接头信号脚焊盘405下方的所述第二底层铺地的部分区域，并在该部分区域下对第二结构底座411进行开槽得到第二结构底座开槽412，这样使得第六接头信号脚焊盘405的参考地变成了第二结构底座开槽412的底部，距离变大，容性变小，达到了消除多余容性的目的。

[0074] 需要说明的是，上述的第一匹配段106、第二匹配段、第三匹配段206、第四匹配段、第五匹配段3061、第六匹配段3062、第七匹配段4061、第八匹配段4062是分别与对应的传输线串联的。

[0075] 在本发明的描述中，需要理解的是，上述实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

[0076] 上述实施例中的各匹配段的具体实现形式可以是多种多样的，如图11所示，除了在上述实施例中所示的基本型匹配段外，还可以包括单边渐变匹配段501、单边阶梯匹配段502、双边渐变匹配段503、双边阶梯匹配段504、或者集总元件匹配505，其中，基本型匹配段、单边渐变匹配段501、单边阶梯匹配段502、双边渐变匹配段503、双边阶梯匹配段504是以匹配段的俯视图或者剖面图的形状定义的，例如，基本型匹配段是指俯视图为图1中所示的形状的匹配段，双边渐变匹配段503是指俯视图为类似于正梯形的形状的匹配段，上述实施例中的第一匹配段106、第二匹配段、第三匹配段206、第四匹配段、第五匹配段
3061、第六匹配段3062、第七匹配段4061、第八匹配段4062均可以是基本型匹配段、501、单边阶梯匹配段502、双边渐变匹配段503、双边阶梯匹配段504、或者集总元件匹配505之中的任意一种，其中，集总元件匹配505是指用集总电感元件串联在对应的传输线上，所以，集总元件匹配505较适宜应用于PCB的底层或者顶层，但不能表明不能应用于中间层。

[0077] 根据上述本发明实施例的射频接口电路的设计方法，本发明还提供一种射频接口电路，该射频接口电路采用上述实施例中所述的射频接口电路的设计方法获得，该射频接口电路除包括原射频接口电路已有的元件外，还包括匹配网络，例如，如图3所示，在第一直通型的射频接口电路采用上述实施例中所述的射频接口电路的设计方法获得的射频接口电路不但包括第一接头信号脚焊盘105、第一传输线107、第一铺地108等器件，还包括第一匹配段106，在此不一一对各本发明的射频接口电路进行赘述。

[0078] 以下对其中两个在实际示例中采用本发明的设计方法的所带来的效果进行阐述。

[0079] 本发明效果举例1，采用30mil厚度RO4350B板材与插件型接头MAFI6251B5-004，称之为射频接口电路1。产品对该接口电路的要求时0GHz～3GHz内的回波损耗(该指标越小越好)小于-20dB；原始的设计效果为0GHz～3GHz内的回波损耗最差为-9.7dB，远无法满足产品的设计要求，参见图12所示，采用本发明的设计方法后，0GHz～3GHz内回波损耗最差为-30dB，比产品的设计要求要求好10dB。更高的频段0GHz～4GHz内回波损耗都到了-20dB，采用本发明的设计方法进行更精细的设计，可以将频率范围进一步拓展，直到射频接头自身的频率限制。

[0080] 本发明效果举例2，采用31mil厚度DICLAD880板材与插件型接头MCX-KHD1，称之为射频接口电路2。产品对该接口电路的要求时0GHz～3GHz内的回波损耗(该指标越小越好)小于-20dB；原始的设计效果为0GHz～3GHz内的回波损耗最差为-11.3dB，远无法满足产品的设计要求，参见图12所示，采用本发明的设计方法后，0GHz～3GHz内回波损耗最差为-26dB，比产品的设计要求要好6dB。更高的频段0GHz～5GHz内回波损耗都到了-20dB，采用本发明的设计方法进行更精细的设计，可以将频率范围进一步拓展，直到射频接头自身的频率限制。

[0081] 在上述本发明实施例中阐述了多类原射频接口电路实例及其设计方法，有针对性地引入匹配网络，消除其中固有的阻抗不连续，可以实现较好的回波损耗性能；与原有原射频接口电路相比，本发明介绍的原射频接口电路没有增加额外的物料成本与加工成本；本发明实施例介绍了多种采用分布式匹配网络的原射频接口电路，性能效果的一致性较好；本发明实施例系统性地介绍了射频接口电路的设计方法，形成了一个新的技术点。

[0082] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。