CN100530815C - 传输线路装置 - Google Patents

Abstract

本发明的传输线路装置包括：具有接地导体面的基板(101)、由基板支撑并列配置的第一信号导体(102a)和第二信号导体(102b)，还包括与第一信号导体和第二信号导体连接的至少一个追加电容元件(301)，其具备与第一信号导体隔开空间配置的第一追加导体(303)、与第二信号导体隔开空间配置的第二追加导体(305)、与第一追加导体(303)和第二追加导体(305)各自的一处连接的一个第三追加导体(307)，设定沿信号传输方向定义的第三追加导体(307)的导体宽度最小值(W3a)比第一追加导体长度(L1)和第二追加导体长度(L2)的任一个都小，设定追加电容元件(301)的共振频率比传输信号的频率高。

Description

传输线路装置

技术领域

本发明涉及传输微波段以及毫米波段等的模拟(analogy)高频信号或者数字信号的传输线路装置。

背景技术

图15(a)表示作为现有的传输线路(transmission line)所使用的微带线路(micro strip line)的截面结构。在该图15(a)中，在由介电体或者半导体构成的基板101上形成信号导体102，在基板101的背面形成接地导体层105。如果向该微带线路中输入高频电力，则从信号导体102向接地导体层105的方向产生电场，并且与电力线垂直地沿着包围信号导体102的方向产生磁场，该电磁场向与信号导体102的宽度方向正交的长度方向传播高频电力。另外，在微带线路中，不一定必须在基板101的表面或者背面形成信号导体102或者接地导体层105，如果将基板101构造成多层电路基板，则也能够将其形成在电路基板的内层导体面内。

以上说明的是关于传输单端信号(single end signal)时的传输线路，而如在图15(b)中表示的截面图那样，平行配置有两条微带线路构造，通过分别施加反相的信号，也能够用作差动传输线路。在这种情况下，由于向一对信号导体102a、102b上提供并传输反相的信号，因此在一对信号导体102a、102b之间产生虚拟的接地面。由此，在原理上能够省略接地导体层105而构成差动传输线路，但是，作为实际的电路结构，大多都使用伴有接地导体层的构造来实现差动传输线路。

如图16(a)以及图16(b)所示，在模拟电路或者高速数字电路中，大多都是两条以上的信号导体102a、102b邻接并且平行、高密度地配置为传输线路，在邻接的传输线路之间产生串音(干扰(crosstalk))，因此引起隔离恶化的问题。

在专利文献1中，将串音现象的原因理解说明为是在传输线路对中由互感(inductance)产生的负极性的感应电压与由互电容(capacitance)产生的正极性的感应电压的强度差。每单位长度的传输线路对的等效电路如图17所示，由传输线路的串联电感L、接地电容C、互感M、传输线路间的互电容Cm规定。

如果在图17表示的输入端子106a上输入高频电压Vo，在信号导体102a上行进，则在邻接信号导体102b中产生起因于互感的感应电压Vi和起因于互电容的感应电压Vc。Vi与Vo符号相反，Vc与Vo符号相同。作为结果，在远端串音端子106d中产生Vc-Vi强度的远端串音电压。在高密度地配置信号导体的一般的条件下，由于Vc比Vi的强度弱，因此其结果导致远端串音电压与输入电压Vo符号相反。这样的串音问题在接近的传输线路的耦合线路长度Lcp大于等于传输信号频率中的有效波长的四分之一的情况下非常显著。

在专利文献1、2中，公开有用于抑制该串音现象的方法。在各情况下都是通过加入追加感应电压Vadd增加Vc，由此抵消Vi与Vc的强度差的原理。即，通过新设置增加传输线路之间的互电容即所谓的追加电容元件，来抑制远端串音。如图18中表示的等效电路图那样，是在图17的传输线路对的等效电路中，新添加有以Ca表示的传输线路之间的电容器。

关于实现Ca的方法，在专利文献1中具体公开有两个结构例。如图19所示，第一结构例是通过由电容器317来实现插入在第一信号导体102a与第二信号导体102b之间的Ca。第二结构例是通过分别扩大传输线路的信号导体宽度，来缩小信号导体间的间隔的例子。

另外，在专利文献2中，公开有导入作为串音抑制部件的追加部件的结构例。即，如图20中所示的立体图那样，在第一信号导体102a与第二信号导体102b的各个面上有一部分交叉的位置，在其之间设置有由导体连接的结构的串音抑制部件319。串音抑制部件319与第一、第二信号导体102a、102b在交叉区域中分别得到充分的电容，通过将其电容串联连接，得到与专利文献1同样的效果。作为专利文献2的串音抑制部件319的例子，分别公开有在图21(a)中表示上表面的矩形形状的部件，或者如在图21(b)中表示上表面那样，设计成在与第一信号导体的交叉电容区域313a和与第二信号导体的交叉电容区域313b之间设置相位超前区313c的形状的部件，在以后的说明中，分别作为专利文献2的结构例1、2。另外，还同样公开有专利文献2的等效电路，如图22所示，由电容器C1、C2的串联电路实现在专利文献1中公开的等效电路的追加电容器Ca。在专利文献2的结构例2中，在电容器C1、C2之间有意识地追加电感器Lp。

专利文献1：日本特开2001-257509号公报

专利文献2：日本特开2004-015534号公报

然而，在谋求串音抑制的现有的传输线路对中，例如存在以下表示的三个问题，不能够有效地抑制串音。

作为第一问题，在专利文献1的结构例1中，需要新的电容器这样的外装的电路部件，从而具有在部件以及安装中需要成本的问题。同样，在专利文献2中公开的串音抑制部件中也有相同的问题。另外，在发展薄形化的电路中，由于除去电路基板厚度以外还要加上芯片部件厚度，因此产生电路容积增大的问题。另外，在将上述外装芯片部件或者成为串音抑制部件的外装部件在传输高速信号的传输线路对中使用时，由于安装的分散性、芯片部件的特性分散性等，在传输特性本身中也将发生分散性。

由此，第一，在本发明的传输线路装置中，必须不使用外装部件，而使用集成在电路基板中的方法实现串音抑制方法。由于从高性能、与功能部件连接性的观点出发，传输线路优选形成在基板表面上，因此必须提供以向作为与传输线路同一个面的基板表面或基板的内层面配置能够得到串音抑制效果的追加电容元件为前提的串音抑制方法。

第二，根据专利文献1或者专利文献2的提示，如果在电路内部配置追加电容元件，则当然在理想的等效电路中改善串音特性，但是在实际的电路中存在难以改善特性的问题。由此，第二，在本发明的传输线路装置中，必须明确在专利文献1和专利文献2的原理中不完全的方面，在现实的电路中实现串音抑制效果。

第三，在专利文献1中表示的局部增大传输线路的线路宽度，增大部件之间的互电容的方法中，由于导致线路的特性阻抗的变化因此存在传输特性恶化的问题。由此，第三，在本发明的传输线路装置中必须实现使传输特性没有恶化的构造。

发明内容

本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种以不需要追加部件的方法，并且在考虑到电路元件具有的寄生成分的影响的基础上，寻求改善现实电路上的串音特性的方法，使传输特性没有恶化的传输线路装置。

本发明的传输线路装置包括：具有接地导体面的基板、由上述基板支撑并列配置的第一信号导体以及第二信号导体，还包括以不接触上述第一信号导体和上述第二信号导体的方式设置在上述第一信号导体和上述第二信号导体之间的至少一个追加电容元件，上述追加电容元件具备与上述第一信号导体隔开空间配置的第一追加导体、与上述第二信号导体隔开空间配置的第二追加导体、与上述第一追加导体以及上述第二追加导体各自的一处连接的一个第三追加导体，令沿着信号传输方向定义的上述第三追加导体的导体宽度的最小值、上述第一追加导体的长度以及上述第二追加导体的长度分别为W3a、L1以及L2，将W3a设定成比L1以及L2的每一个值都小的值，而且，将上述追加电容元件的共振频率(resonance frequency)设定成比传输信号的频率高的值。

在优选实施方式中，上述第一信号导体、上述第二信号导体以及上述追加电容元件位于同一个电路面上。

在优选实施方式中，上述第一信号导体以及上述第二信号导体配置在上述基板的表面上，上述追加电容元件位于上述基板的表面与上述接地导体面之间。

在优选实施方式中，上述追加电容元件与上述基板的表面相比较位于更接近上述接地导体面的位置。

在优选实施方式中，上述第一追加导体的长度L1与上述第二追加导体的长度L2相等，由上述第三追加导体连接上述第一追加导体的中点与上述第二追加导体的中点，上述第三追加导体与上述第一追加导体正交。

在优选实施方式中，沿着传输方向配置多个上述追加电容元件。

在优选实施方式中，将上述多个追加电容元件的间隔设定成小于等于与传输信号的频率相对应的有效波长的四分之一。

在优选实施方式中，上述第一信号导体、上述第二信号导体、上述第一追加导体以及上述第二追加导体被配置在上述基板的表面上，在上述第一信号导体与上述第一追加导体之间的空间以及上述第二信号导体与上述第二追加导体之间的空间的至少一部分中由介电常数比空气的介电常数高的介电体所充填。

在优选实施方式中，还包括与上述第一信号导体隔开空间配置的第三信号导体，上述第三信号导体与上述第一信号导体一起构成差动传输线路。

在优选实施方式中，与上述第一信号导体隔开空间配置有相对于上述差动传输线路的中央对称面与上述第一追加导体呈对称构造的第四追加导体。

在优选实施方式中，还包括与上述第二信号导体隔开空间配置的第三信号导体，上述第三信号导体与上述第二信号导体一起构成差动传输线路。

在优选实施方式中，与上述第二信号导体隔开空间配置有相对于上述差动传输线路的中央对称面与上述第二追加导体呈对称构造的第四追加导体。

在本发明的传输线路装置中，代替在现有的传输线路装置中使用不能充分发挥串音抑制效果的追加电容元件，通过采用具备降低接地电容的新构造的追加电容元件，而能够实际上有效地抑制串音。

另外，在本发明中，由于不是将追加电容元件构成为芯片部件而是构成为集成元件，因此在设计时不需要考虑芯片部件的分散性，无论在成本上、电路容量上还是特性上都能实现有利的传输线路装置。

而且，与局部增大线路宽度，使线路之间接近的现有的传输线路装置中的串音降低方法相比较，能够得到能够降低信号的传输特性恶化的有利效果。

附图说明

图1(a)是本发明的传输线路装置的实施方式的立体模式图，(b)是其部分放大上表面图。

图2(a)、(b)、(c)是与本发明的实施方式的追加电容器不相当的电路构造的上表面图。

图3表示本发明的传输线路装置的等效电路。

图4(a)、(b)是与本发明的实施方式的追加电容器不相当的电路构造的上表面图，(c)是与本发明的实施方式的追加电容器相当的电路构造的上表面图。

图5(a)、(b)是本发明的实施方式的追加电容器的上表面图。

图6(a)、(b)是本发明的实施方式的追加电容器的上表面图。

图7(a)是本发明的实施方式的部分放大上表面图，(b)是本发明的实施方式的剖面构造图。

图8(a)是本发明的实施方式的立体模式图，(b)是本发明的实施方式的部分放大上表面图。

图9(a)是本发明的实施方式的立体模式图，(b)是本发明的实施方式的部分放大上表面图。

图10(a)是本发明的实施方式的立体模式图，(b)是本发明的实施方式的部分放大上表面图。

图11表示现有例1中的串音强度的频率依赖性。

图12表示现有例1和实施例1中的串音强度的频率依赖性。

图13(a)表示现有例3和实施例3中的差动信号向差动端子输入时的远端串音端子中的差动信号输出强度的频率依赖性，(b)是现有例3和实施例3中的差动信号向差动端子输入时的远端串音端子中的同相信号输出强度的频率依赖性。

图14表示实施例3、3A、3B中的差动信号向差动端子输入时的传输端子中的同相信号输出强度的频率依赖性。

图15表示现有传输线路的传输线路剖面构造，(a)表示单端传输的情况，(b)表示差动信号传输的情况。

图16(a)是平行配置有多条信号导体的电路的剖面构造图，(b)是平行配置有多条信号导体的电路的上表面图。

图17是传输线路对的等效电路图。

图18是在专利文献中公开的传输线路对的等效电路图。

图19是在专利文献1中用于实现Ca而公开的传输线路对的模式图。

图20是在专利文献2中公开的传输线路对的立体图。

图21表示专利文献2的串音抑制部件319的例子。

图22是在专利文献1中公开的由电容器C1、C2的串联电路实现等效电路的追加电容器Ca的位置的图。

图23(a)是在基板内部设置有追加电容元件的本发明的传输线路装置的实施方式的立体模式图，(b)是其A-B线剖面图。

符号说明

101：电路基板

102：信号导体

102a：第一信号导体

102b：第二信号导体

102c：第三信号导体

102d：由第一信号导体和第二信号导体构成的差动传输线路

105：接地导体

106a、b、c、d：测定端子

301：追加电容元件

303：第一追加导体

305：第二追加导体

307：第三追加导体

309：第一追加导体与第三追加导体的连接点

311：第二追加导体与第三追加导体的连接点

313b：串音抑制部件与第一信号导体的交叉电容区域

313b：串音抑制部件与第二信号导体的交叉电容区域

313c：相位行进区域

315：导体

317：电容器

319：串音抑制部件

321：第二介电体、追加介电体

325：信号传输方向

341：第一追加导体的开路终端

343：第二追加导体的开路终端

H：基板厚度

W：信号导体的布线宽度

W1：第一信号导体的布线宽度

W2：第二信号导体的布线宽度

W3：沿着信号传输方向定义的第三信号导体的布线宽度

W3a：W3的最小值

L1：第一信号导体沿着信号传输方向的长度

L2：第二信号导体沿着信号传中方向的长度

L3：作为与第一信号导体正交方向的长度定义的第三信号导体的长度

L1a：从开路终端341到连接点309的距离

L2a：从开路终端343到连接点311的距离

G：信号导体间的间隔宽度

D：信号导体的配置间隔

Lcp：耦合线路长度

C：接地电容

L：电感

Cm：互电容

M：互感

Ca：追加电容器

Cg：在第三追加导体中产生的接地电容

具体实施方式

在本发明的传输线路装置中，将追加电容元件插入到传输线路对之间来抑制串音。在使用追加电容元件这一点上与上述现有的传输线路装置相同，但是在本发明中，由于追加电容元件具有适于集成化的结构，因此能够利用传输线路的形成工艺而一体地对其进行制作。因此，与使用外装部件电容器的现有传输线路装置相比，能够在降低制造成本以及电路占有容积的同时，还能够解决伴随着与外装部件的连接而易于发生的线路分散性的问题。

本发明人着眼于现有技术被忽视的追加电容元件与接地导体之间产生的接地电容，而明确在现有技术中，在基板上配置有追加电容元件的情况下，不能够有效抑制串音的重要原因就是在于接地电容。在本发明中，由于能够降低该接地电容，因此能够在实际的装置中改善串音特性。另外，在本发明中，由于能够使信号导体的形状不发生变化来实现串音抑制效果，因此不产生使信号线路的信号传输特性恶化的原因。

首先，参照图1(a)以及图1(b)，对本发明的传输线路装置的第一实施方式进行说明。图1(a)是本实施方式中的传输线路装置的立体模式图，图1(b)是利用图1(a)内的虚线表示的各部位的放大上表面图。

在本实施方式中，在使用电路基板101所形成的第一传输线路与第二传输线路之间，配置有分别通过电容耦合的追加电容元件301。在最佳方式中，追加电容元件301具有H字形的形状。

第一传输线路由第一信号导体102a和接地导体105构成，第二传输线路由第二信号导体102b和接地导体105构成。在本实施方式中，两个传输线路的接地导体由一片导体层所共有。在图示的例子中，接地导体105形成在电路基板101的背面，此外，接地导体105也可以从位于电路基板101的内部的内层面形成。

以下，更详细地说明本实施方式的传输线路装置的结构。

如图1(b)所示，追加电容元件301包括：最接近第一传输线路102a的第一追加导体303、以及最接近第二传输线路102b的第二追加导体305。第一追加导体303和第二追加导体305通过第三追加导体307连接。第三追加导体307具有相对于信号传输方向325正交的长度。如果将第三追加导体307的布线宽度W3定义为是沿着上述信号传输方向325的导体的宽度，则W3的最小值W3a被取为：比第一追加导体303的平行于信号传输方向325的长度L1和第二追加导体305的平行于信号传输方向325的长度L2的每一个值都小的值。即，是W3a＜L1、L2。

在没有加入以上条件的情况下，追加电容元件301可以具有图2(a)～(c)所示的并不理想的形状。

平行配置第一追加导体303和第二导体305，而且，在假设L1≠L2(L1＜L2)的情况下，并不理想的追加电容元件中的第三追加导体307的形状如图2(a)所示，W3a＝L1，形成为以第一追加导体为上边，以第二追加导体为下边的梯形形状。

另外，在假设L1＝L2的情况下，如图2(b)所示，W3a＝L1＝L2，并不理想的追加电容元件中的第三追加导体307的形状形成为，以第一追加导体303为上边，并且以第二追加导体305为下边的平行四边形。

而且，在假设L1＝L2，并且第一追加导体303与第二追加导体305处于沿着与信号传输方向325正交的方向相互平行移动的关系的情况下，如图2(c)所示，并不优选的追加电容元件中的第三追加导体307的形状成为以第一追加导体303和第二追加导体305为相对边的长方形形状。然而，这些形状的追加电容元件并不能有效地发现本发明或者专利文献1、2作为目的的远端串音降低效果。这是因为，在图18表示的对专利文献1或者专利文献2的结构例1公开的等效电路图中，没有正确地表示第三追加导体起到的作用，或者第三追加导体具有的寄生电路参数。

图3表示的等效电路是本实施方式中的传输线路对的每单位长度的等效电路。在传输线路102a、102b之间电磁插入的追加电容元件301与在专利文献1、2中公开的追加电容元件相同，起到由电容器将传输线路之间连接的电路的作用。即，起到生成Vi与Vc的差信号和反相位的信号Vadd的作用，使得抵消在通常的传输线路中产生的感应性串音电压Vi与电容性的串音电压Vc的差。

如果更详细地进行说明，则上述电容器是将两个电容器C1、C2串联连接的电容器。C1是在第一传输线路102a与第一追加导体303之间发生的电容，C2是在第二传输线路102b与第二追加导体305之间发生的电容。此外，在图3中，如用虚线所示的那样，在将两条传输线路之间连接起来的C1、C2之间，新添加并没有在专利文献1、2中公开的接地电容Cg。接地电容Cg是在追加电容元件中，特别是发生在第三追加导体部位中的寄生成分。该接地电容Cg起到相对于通过第三追加导体在第一追加导体与第二追加导体之间移动的信号使其相位翻转的作用。

另外，在现有的等效电路图(图22)中表示的通常传输线路具有的每单位长度的电感L、每单位长度的接地电容C、互感M、互电容Cm，在图3中为了简化而将其省略。

当前，作为添加电容元件的电路成分，仅考虑第一电容C1、第二电容器C2，认为由此能够实现串音强度的降低。即，认为通过在追加电容元件上新产生与通常的传输线路上存在的串音信号反相的信号，来抵消串音。

例如，在专利文献2中公开有使用等效电路所进行的仿真(simulation)结果，此外，在其等效电路中完全没有考虑接地电容Cg。实际上，不能发现根据未考虑接地电容Cg状态下的等效电路仿真得到的串音抑制效果。这是因为由于存在接地电容Cg，因此Vadd不能与Vi和Vc的差信号维持反相的关系。

在专利文献1中，虽然没有明示电路特性是否是用电路仿真导出的，但完全没有涉及到接地电容Cg。另外，在图22表示的专利文献2的结构例2的等效电路中，作为寄生电路参数，虽然在与第三追加导体相当的位置假定电感，然而由于其与接地电容Cg完全不同，因此不能发现与本发明同样的效果。

在本发明中，根据上述原理，采用具备降低接地电容Cg的结构的追加电容元件。

第一追加导体303和第二追加导体305起到的作用与现有的追加电容元件中的作用相同。这是因为在等效电路上所必要的C1、C2的值与现有的追加电容元件的情况相比较没有变化。由此，第一追加导体303的长度L1和第二追加导体305的长度L2与现有的传输线路对相比较不能缩短。由此，为了在追加电容元件中降低接地电容Cg，而需要通过优化第三追加导体307的结构，来降低与接地导体105相对的面积。

在没有设置追加电容元件的情况下，在具有接地电容Cg对追加电容元件301的特性产生恶劣影响的结构时，加大追加电容元件的导入效果。接地电容Cg由于是在接地导体105与第三追加导体307之间发生的电容，因此接地导体105与第三追加导体307的距离越近，越不能忽视接地电容Cg。反之，在从追加电容元件301到接地导体105的距离比从第一信号导体102a到接地导体105的距离长的结构中，接地电容Cg相对减小。从而，如果与这种结构相比较，则在第一信号导体102a以及追加电容元件301配置在同一个电路面内的结构，或者从追加电容元件301到接地导体105的距离比从第一信号导体102a到接地导体105的距离短的结构中，能够显著出现本发明的效果。

图23表示在电路基板101的内部(电路内层面)形成有追加电容元件301的传输线路装置。图23(a)是传输线路装置的立体透过图，图23(b)表示在图23(a)的虚线AB切断的剖面。

为了电路小型化，不仅在电路基板101的表面，在电路基板101的内部也形成有布线构造。在电路基板101的内部形成布线构造的情况下，利用用于形成其布线构造的制造工艺，而能够形成追加电容元件301。因此，如图23所示，能够不导入特殊的制造加工而容易地实现在基板的内层面上配置追加电容元件。

一般地，在传输线路装置中，为了传输高速信号而优选使传输线路的有效介电常数降低，第一信号导体102a和第二信号导体102b分别形成在电路基板101的表面上是现实的。另外，还为了容易进行与功能元件的电连接，第一信号导体102a和第二信号导体102b优选形成在电路基板101的表面上。从以上的理由出发，第一信号导体102a或者第二信号导体102b比追加电容元件更接近接地导体105的结构(专利文献2)并不现实。

在本发明的优选实施方式中，将追加电容元件配置在第一信号导体102a以及第二信号导体102b所配置的电路基板101的表面上或者配置在电路的内层面(电路基板的内部)上。通过采用这种结构，由于相对加大接地电容Cg，因此本发明的效果显著。

另外，第三追加导体307的条数仅限于1条。即，在第一追加导体303和第二追加导体305的两个导体上分别连接的导体的条数仅限于1条。如图4(a)所示，在第一追加导体303和第二追加导体305上共同连接的导体315的条数是两条的情况下，不能充分地实现本发明的目的。这是因为第一追加导体303和第二追加导体305与导体315形成的闭路环有可能与沿着第一或者第二传输线路传输的高频信号的磁场强烈耦合。

另外，在本发明中也没有采用图4(b)所示那种形状的导体。即，在图4(b)表示的例子中，连接第一追加导体303和第二追加导体305的导体315在中途分开，相对于第二追加导体305在两个位置连接。其结果，在由追加导体形成闭路环这一点上与图4(a)的结构例没有改变，不能充分地实现本发明的目的。

另一方面，图4(c)所示那种形状的导体构造能够在本发明中采用。即，与第一追加导体303以及第二追加导体305的两个追加导体各在一个点连接的第三追加导体307在图4(c)的构造内仅包括一个。导体315(为了方便而称为“第四追加导体”。)虽然与第二追加导体305连接，然而由于与第一追加导体303不连接，因此在导体构造内部没有实现闭路环，不会阻碍本发明的追加电容元件起到的功能。然而，在本发明中并不存在第三追加导体307以外的导体(例如导体315)导入到本发明的追加电容元件中的积极的效果。相反，是通过追加导体315，使追加电容元件具有的共振频率降低，产生本发明的传输线路装置的使用频带的限制效果，因此如图5所示，优选采用第三追加导体307以外的导体没有连接到第一追加导体303或者第二追加导体305上的追加电容元件。

本发明的追加电容元件的尺寸设定为使得在传输频带不会产生共振。在共振状态下，与沿着第一传输线路、第二传输线路传输的高频信号中的共振频率一致的频率信号成分有可能经过追加电容元件向空间引起无用的辐射，从而并不优选。

另外，还谋求避免经过共振状态中的追加电容元件的传输线路之间的串音特性恶化。在图5(a)表示的例子中，将从第一追加导体303的开路终端点341经由第一追加导体303与第三追加导体307的连接点309、第三追加导体307以及第三追加导体307与第二追加导体305的连接点311，到达第二追加导体305的开路终端点343的长度记为Lres。Lres用以下的公式表示：

Lres＝L1a+L3+L2a

这里，L1a是从第一追加导体303的开路终端点341沿着第一追加导体303到第一追加导体303与第三追加导体307的连接点309的距离。同样，L2a是从第二追加导体305的开路终端点343沿着第二追加导体305到第二追加导体305与第三追加导体307的连接点311的距离。

在长度Lres相当于有效波长的二分之一时，发生二分之一波长共振。例如，如果假定L3的长度与有效波长相比较充分短，则L1a与L2a之和相当于共振器长度。共振器长度必须设定为小于二分之一波长。将追加电容元件的形状设定成使得在传输频带内不发生上述共振现象。

通常，在第一追加导体303中可以存在两个位置的开路终端点，而以下的关系成立：

L1a≥0.5×L1

在连接点309位于第一追加导体303的中点的情况下，上式中等号成立。如图5(a)的例子那样，在连接点309没有位于第一追加导体303的中点的情况下，以距离连接点309远一侧的开路终端点341为基准定义L1a。第二追加导体305与L2a的关系也相同，下述的关系成立：

L2a≥0.5×L2

如从上述所明确的那样，连接点309设定在第一追加导体的中点使L1a最短。同样，如果将连接点311设定在第二追加导体的中点，则能够使L1b也最短。由此，当将连接点309设定在第一追加导体303的中点，而且，将连接点311设定在第二追加导体305的中点时，可以得到最低的共振频率。

当在以上论述中忽略的第三追加导体307与第一追加导体303以及第二追加导体305正交而且以最短距离连接时，使共振频率最低。这时的追加电容元件如图5(b)所示，具有大写字母H的形状。

根据以上的说明可知，如果连接点309或者连接点311分别设定在第一、第二追加导体303、305的开路终端位置，则导致共振频率的降低。例如，在图6(a)表示的例子中，通过将追加电容元件设定成片假名的U字形，由于成为L1a＝L1，L2a＝L2，因此限制使用频带。另外，在图6(b)表示的例子中，由于与图6(a)的例子相比较，共振频率还产生相当第三追加导体307的电气长度部分的降低，因此如果与图5(b)方式的追加电容元件相比较则成为并不理想的方式。为了提高共振频率，扩大使用频带，优选采用字母H字形的形状。

追加电容元件也可以沿着传输方向设置有多个。沿着信号传输方向连续配置的多个追加电容元件的形状也可以相互不同。然而，由于各追加电容元件最优选的形状如图5(b)所示是H字形，因此最优选排列H字形的追加电容元件。

追加电容元件之间的距离被设定为小于传输频带的信号频率中的有效波长的四分之一。通过满足该条件，能够有效地降低在单位长度中产生的串音信号。

另外，例如在基板表面形成所有第一信号导体102a或者追加电容元件的一般结构的情况下，也能够将第一信号导体102a与第一追加导体305之间的空间从空气置换成介电体。

图7(a)是本发明其它实施方式的上表面模式图，图7(b)表示图7(a)中的线段AB中的剖面构造图。如图7中以虚线表示的那样，通过由具有介电常数比1高的值的介电体321置换第一信号导体102a与第一追加导体303、第二信号导体102b与第二追加导体305之间的通常由介电常数是1的空气所充填的空间，由于能够增大追加电容元件的C1、C2，因此是优选的。在印刷基板的布线工艺中，为了防止实际安装指定位置以外的导通，将环氧树脂等树脂作为保护层材料，能够容易地形成在基板表面上。另外，在半导体工艺中，也在制造工艺过程内频繁地使用聚酰亚胺等树脂材料。作为介电体321，通过使用这些材料，能够使C1、C2很容易地增大。

以上，对于本发明的传输线路装置说明了传输单端信号的实施方式，而在传输差动信号的系统中也能够适用本发明。依据本发明，也可以如图8(a)以及图8(b)所示，在第一信号导体102a的附近设置有第三信号导体102c，由第一信号导体102a和第三信号导体102c构成差动传输线路102d。在这种情况下，根据追加电容元件301的作用，而能够抑制差动传输线路102d与第二信号导体102b(其它的传输线路)之间的串音。

如图8(b)所示，在构成差动传输线路102d的两条信号导体102a、102c中最接近第二信号导体102b的是第一信号导体102a，从而，在第一信号导体102a与第二信号导体102b之间配置追加电容元件301。由于三条信号导体102a、102b、102c中最接近的传输线路之间的串音限制差动传输线路之间的串音特性，因此如果在接近的传输线路之间配置追加电容元件301，则能够改善差动传输线路102d与单端传输线路(第二信号导体102b)之间的串音特性。

与单端信号传输系统的实施方式相同，追加电容元件301具备第一追加导体303以及第二追加导体305、和与第一追加导体303以及第二追加导体305各自的一个位置连接的一个第三追加导体307。

另外，在图8(b)表示的例子中，差动传输线路102d被配置在接近第一追加导体303的一侧，此外，也可以通过将第三信号导体102c形成在第二信号导体102b的附近，而将由第三信号导体102c和第二信号导体102b构成的差动传输线路102d配置在接近第二追加导体305的一侧。另外，也可以使用四条信号导体形成第一以及第二差动传输线路，在第一差动传输线路与第二差动传输线路之间配置上述追加电容元件。

图9(a)表示本实施方式的传输线路装置的又一个结构例。差动传输线路由于是通过使用两条完全对称的线路才能够充分发挥其特性的传输方式，因此如果在两条线路中存在非对称性，则输入的差动信号被变换成同相信号，成为噪声或者无用辐射的原因。因此，在图9表示的传输线路装置中，不仅在第一差动传输线路102d与第二信号导体102b之间配置第一追加电容元件301，还配置有相对于第一差动传输线路102d与第二追加电容元件301处于镜面对称的配置关系的第三追加电容元件301a，抑制向同相模式的无用的变换。更详细地讲，追加电容元件301a由相对于第一差动传输线路102d与第一追加导体303处于镜面对称关系的第一追加导体303a、相对于第一差动传输线路102d与第二追加导体305处于镜面对称关系的第二追加导体305a、以及相对于第一差动传输线路102d与第三追加导体307处于镜面对称关系的第三追加导体307a所构成。

另外，如图10所示，即使去除第二追加电容元件301a的一部分，本发明的传输线路装置中的差动传输线路对也能够发现同相模式降低效果。在追加电容元件301a中，最接近第一差动传输线路102d的是第一追加导体303a。由此，要构筑相对于第一差动传输线路102d与追加电容元件301镜面对称配置关系的追加电容元件301a的最低限度的构造是相对于第一差动传输线路102d与第一追加导体303镜面对称的构造。这里，与现有的追加电容元件相比较，本发明的追加电容元件301再次发挥第三追加导体307中的降低接地电容的优越性。即，在本发明的传输线路装置中，由于用第三追加导体307预先减少接地电容，因此难以在从第一信号导体102a面对的追加电容元件301的特性中反映第三追加导体307部分的特性。由此，即使从追加电容元件301a、301b减去与第三追加导体307相对应的镜面对称构造，与现有的追加电容元件的情况相比较，也难以发生同相模式。

另外，在上述实施方式中，抑制了差动传输线路与单端传输线路之间的串音，而依据本发明，也能够抑制差动传输线路之间的串音。

(实施例)

作为实施例，将介电常数为3、总厚度为150微米(micron)的介电体基板的表面作为电路基板，制作出与本发明的实施例以及现有例相当的传输线路构造。背面整体用厚度为40微米(micron)的铜布线而将整个面构成导体，以作为接地导体。另外，基板表面也用厚度为40微米的铜布线而将整个面构成导体以后，通过湿蚀刻(wet etching)部分地去除导体，从而形成图形。

作为特性阻抗与50Ω相当的条件，并列配置两条信号导体的线路宽度为350微米的微带线路，分别作为单端信号传输系统的第一传输线路和第二传输线路，在至30GHz的频带测定出传输线路之间的串音特性。

在耦合线路长度Lcp是1cm，4端子的高频测定下评价特性。制作有无追加电容元件、追加电容元件的参数不同的实施例和比较例，并进行了特性比较。线路间隔G设定为线路宽度2倍的700微米。在现有例1中没有配置一切追加电容元件。

另一方面，制作出将图2(c)表示的形状的矩形追加电容元件导入到两条线路之间的现有例2。将线路的边缘与追加电容元件之间的间隔取为80微米。追加电容元件从第一追加导体到第二追加导体的总导体宽度是580微米，信号传输方向的导体长度L1＝L2是1.9毫米(milli)。追加电容元件以2毫米(milli)周期，沿着长度方向并列配置有5个。追加电容元件之间的间距设定为100微米。

图11表示现有例1中的串音特性的频率依赖性。确认出频率越高，串音特性越单调恶化。另外，在现有例2中，尽管在现有例1的构造中新导入有追加电容元件，但是几乎不能得到串音改善效果。例如，在10GHz中，现有例1的串音强度是-22.7dB，现有例2的串音强度是-22.4dB，特性恶化0.3dB。在所测定的整个频带中，现有例2的特性与现有例1的特性的差异在±0.5dB以内。

另一方面，图12表示在以现有例1为比较对象的实施例1中的串音强度的抑制量的频率依赖性。实施例1是将现有例2中的追加电容元件置换成图5(b)所示的H字形的传输线路装置。第三追加导体307将第一追加导体303和第二追加导体305的各个中点之间相互连接。第三追加导体的线路宽度W3取为80微米。第一追加导体的线路宽度W1、第二追加导体的线路宽度W2也同样取为80微米。实施例1在所测定的整个频带中表现出比现有例1良好的隔离(isolation)特性，显示出本发明的有利的效果。例如，10GHz中的实施例1的串音强度是-29.4dB，比现有例1得到6.7dB的特性改善。另外，在更高的频段中进行测定的结果，确认出在本实施例中采用的追加电容元件的共振频率是37.5GHz。

其次，制作出将实施例1中的追加电容元件中的W3的值变更成500微米、1000微米、1500微米的实施例1A到1C。在表1中汇总表示出实施例1和实施例1A、1B、1C在10GHz下相对于现有例1的串音抑制强度的比较。

【表1】

	W3(微米)	串音改善量
			实施例1	80	6.7dB
实施例1A	500	3.1dB
			实施例1B	1000	1.4dB
实施例1C	1500	0.7dB

明确表示出，在10GHz下的串音特性强度，实施例1A是-25.8dB，实施例1B是-24.1dB，实施例1C是-23.4dB，通过Cg的降低而改善串音特性。

其次，制作出变更实施例1中的追加电容元件的形状的实施例2A到2B。追加电容元件全部以导体宽度80微米形成。在实施例2A中将追加电容元件的形状取为字母N字形，在实施例2B中将追加电容元件的形状取为片假名的U字形(参照图6(a))。表2汇总表示出实施例1和实施例2A、2B在10GHz下相对于现有例1的串音抑制强度和共振频率的比较。

【表2】

	形状	串音改善量	共振频率
				实施例1	H字型	6.7dB	37.5GHz
实施例2A	N字型	6.5dB	20.1GHz
				实施例2B	U字型	6.8dB	21.2GHz

在第三追加导体中，减去接地电容的实施例2A、2B的每一个都实现良好的串音抑制，显示出本发明的效果。另外，从共振频率的比较出发，可知H字形的追加电容元件是最有效的构造。

其次，使用与现有例1或者实施例1相同的电路基板，制作出具有两对差动传输线路的现有例3和实施例3，测定出差动传输线路对之间的串音特性。耦合线路长度Lcp取为1cm。差动传输线路以线路宽度200微米，线路之间间隔120微米宽度的平行耦合线实现。差动传输线路对之间的距离设定为信号导体线路宽度2倍的400微米。将没有设定一切追加电容元件的状态的电路作为现有例3。另外，在现有例3的差动传输线路对之间配置有与实施例1相同形状的H字形的追加电容元件。与线路之间间隔700微米的实施例1相比较，由于实施例3的线路之间间隔减少到400微米，因此实施例3中的追加电容元件与实施例1的追加电容元件相比较，第一追加导体和第二追加导体成为接近300微米的配置。实施例3的追加电容元件也与实施例1的追加电容元件相同，以2mm周期配置有5个。

图13中表示实施例3和现有例3的特性比较。在差动传输线路对中，与单端传输系统不同，在远端串音中也必须改善两种规范(spec)。图13(a)表示的结果是在差动端子上输入差动信号时，在远端串音差动端子中输出差动串音信号的强度，图13(b)表示的结果是在差动端子上输入差动信号时，在远端串音差动端子上输出同相串音信号的强度。每一种情况下实施例3都比现有例3明确地产生良好的串音改善效果。例如，在10GHz下差动串音信号强度从-37.7dB改善为-66.2dB，同相串音信号强度从-30.6dB改善为-37.7dB。另外，关于将实施例3中的追加串音元件取为矩形时的现有例4，是与现有例3同等的特性。

其次，制作出在实施例3中将仅在差动传输线路之间配置的追加电容元件群以相对于两条差动传输线路呈镜面对称的关系，在两条差动传输线路的左右配置成对称的实施例3A、在实施例3中将仅在差动传输线路之间配置的追加电容元件群中仅相对于各差动传输线路最接近的追加导体以相对于两条线差动传输线路呈镜面对称的关系，在两条差动传输线路的左右配置成对称的实施例3B。实施例3A和实施例3B的串音特性与图13表示的实施例3的特性相同。另一方面，图14表示在差动端子上输入差动信号时，在传输端子中输出的同相信号的强度(同相模式变换强度)。电路对称性最高的实施例3A表示出最低的同相模式变换强度。另外，虽然电路对称性没有实施例3A那样高，然而通过比实施例3提高电路对称性，而可以得到实施例3B中同相模式变换的抑制效果。另外，现有例1的同相模式变换强度与实施例3A的特性几乎相同。

产业可利用性

本发明的传输线路装置能够降低线路之间的串音强度，以较低损失来传输信号。因此，在具备本发明的传输线路装置的高频电路中，能够实现基于密布线的电路面积缩小、当前由于信号泄漏的原因难以实现的电路的高速动作、电路的省电动作。另外，不仅能够应用于数据传输领域中，而且还能够广泛应用在微波器、天线、移相器、开关、振荡器等通信领域的用途中，也能够在使用电力传输或者ID标签等无线技术的各领域中运用。

Claims (12)

1.一种传输线路装置，其特征在于，包括：

具有接地导体面的基板、由所述基板支撑并列配置的第一信号导体以及第二信号导体，

还包括以不接触所述第一信号导体和所述第二信号导体的方式设置在所述第一信号导体和所述第二信号导体之间的至少一个追加电容元件，

所述追加电容元件包括：

与所述第一信号导体隔开空间配置的第一追加导体；

与所述第二信号导体隔开空间配置的第二追加导体；和

在所述第一追加导体以及所述第二追加导体上各在一处连接的一个第三追加导体，

令沿着信号传输方向定义的所述第三追加导体的导体宽度的最小值、所述第一追加导体的长度以及所述第二追加导体的长度分别为W3a、L1以及L2，将W3a设定为比L1以及L2的每一个值都小的值，而且，

将所述追加电容元件的共振频率设定成比传输信号的频率高的值。

2.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

所述第一信号导体、所述第二信号导体以及所述追加电容元件位于同一个电路面上。

3.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

所述第一信号导体以及所述第二信号导体被配置在所述基板的表面上，

所述追加电容元件位于所述基板的表面与所述接地导体面之间。

4.根据权利要求3所述的传输线路装置，其特征在于：

所述追加电容元件被设置在与所述基板的表面相比更接近所述接地导体面的位置。

5.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

所述第一追加导体的长度L1与所述第二追加导体的长度L2相等，

由所述第三追加导体连接所述第一追加导体的中点与所述第二追加导体的中点，

所述第三追加导体与所述第一追加导体正交。

6.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

沿着传输方向配置多个所述追加电容元件。

7.根据权利要求6所述的传输线路装置，其特征在于：

所述多个追加电容元件的间隔被设定成小于等于与传输信号的频率相对应的有效波长的四分之一。

8.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

所述第一信号导体、所述第二信号导体、所述第一追加导体以及所述第二追加导体被配置在所述基板的表面上，

在所述第一信号导体与所述第一追加导体之间的空间、以及所述第二信号导体与所述第二追加导体之间的空间的至少一部分由介电常数比空气的介电常数高的介电体所充填。

9.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

还包括与所述第一信号导体隔开空间配置的第三信号导体，

所述第三信号导体与所述第一信号导体一起构成差动传输线路。

10.根据权利要求9所述的传输线路装置，其特征在于：

与所述第一信号导体隔开空间配置有相对于所述差动传输线路的中央对称面与所述第一追加导体呈对称构造的第四追加导体。

11.根据权利要求1所述的传输线路装置，其特征在于：

还包括与所述第二信号导体隔开空间配置的第三信号导体，

所述第三信号导体与所述第二信号导体一起构成差动传输线路。

12.根据权利要求11所述的传输线路装置，其特征在于：

与所述第二信号导体隔开空间配置有相对于所述差动传输线路的中央对称面与所述第二追加导体呈对称构造的第四追加导体。

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