CN103904394A - 非均匀传输线和制造其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非均匀传输线，包括至少一个构图传导层（102、104）、与（多个）构图传导层（102、104）相邻的电介质层（103）和包围该（多个）构图传导层和电介质层的绝缘层（101、105）。

Description

非均匀传输线和制造其的方法

分案申请

本申请是第03817909.1号专利申请的分案申请。第03817909.1号专利申请的申请日为2003年5月28日，发明名称为“非均匀传输线和制造其的方法”

发明领域

本发明一般涉及一种非均匀传输线，并且更具体地，涉及一咱可用作多功能传输线的非均匀传输线。

相关领域描述

传统的均匀传输线由导体（例如圆线）形成，其沿线长度具有均匀截面厚度（例如，直径）。此外，这些均匀导体之间的间距沿传输线的长度典型地是恒定的。事实上，即使在具有绞合圆线的传统线中，导体之间的间距沿该线的长度是恒定的。

当诸如数字信号或者高带宽模拟信号的高速电信号沿该传统的传输介质传播时，该高速电信号的信号完整性受到电缆或者传输介质的电磁特性的限制。迄今为止，通过利用以特定式样绞合的具有所限定的绝缘厚度并且同被相似规定的其他缆线捆绑在一起的圆缆线（例如，均匀传输线），或者通过利用两个导体之间具有适当电介质的同轴（例如，两个同心的导体）构造的几何形状，决定了这些特性。特性阻抗（共模和差模）及其分量（串联电阻和电感，以及分路电容和电导）、串扰、延迟、衰减和许多其他参数均由该物理构造决定。这样，这些构造技术限制了电缆/传输介质的性能，并且因此限制了信号完整性性能。

而且，传统的金属数据缆线配置正设法超越由TIA/EIA Category6规范所提出的每对250MHz的里程碑。有线电视/数字信号同轴电缆也由于其固有的属性和构造而受到传输能力的限制。

当在“现实世界”中安装电缆和互连接口时，该两种类型的缆线（传统的/CATV）的最大性能能力严重劣化。具体地，电缆和传输线被安装成贯穿住宅或者商用建筑的天花板、地板和墙壁的方式引入了对于制造导体附近的机械变形。这些物理变形导致了不一致的电磁属性，不利地影响了信号完整性。

而且，沿建筑物的传输线入口点到最终目标互连（并且最终到达该建筑物中的设备连接）之间的任何给定的信号路径，通常发现多个连接接口。该多个连接接口导致了阻抗失配，其引起进一步的信号劣化。

此外，传统的缆线连接器由具有较少一致性的传导性材料制成，并且被安置得非常接近，而且利用多种固定形式以产生用于获得电气连接性和机械稳定性的所需效果的压力。这些传统的连接器还受到几种问题的不利的影响，其包括：例如，在安装时变化的接触电阻，随时间改变的接触电阻、信号损失、腐蚀、安装困难和在多种机械条件下断开连接。

传输线（例如，缆线）的导体也由于其固有的结构和不可压缩性而在这些问题中扮演主要的角色。必须形成实心电缆（solid cable）或者绞股电缆（stranded cable）以适当地固定到连接器。然而，尽管其以某种式样形成，但是缆线仍不能获得良好的表面接触。

为了使该影响减到最小，用户常常求助于熔接或者焊接以获得可用于连接的更多的表面接触。然而，这使得该连接是不可撤消的。此外，其他的连接也受到需要另外的熔接或焊接的问题的不利的影响。

发明概述

考虑到传统传输线的上文所述的以及其他的问题，本发明的目的在于提供一种非均匀传输线，其可以用作例如多功能传输介质（例如，语音/数据线缆）。事实上本发明的传输线的应用是不受限制的，并且可以包括，例如，电信系统和信号广播系统，以及常规的住宅和办公应用。本发明的传输线还可以单独使用或者与其他的传输介质组合使用，以用作基础设施（例如，建筑物）的总线的一部分。

在第一方面，本发明包括一种非均匀传输线，其具有：至少一个构图传导层、与（多个）构图传导层相邻的电介质层以及包围该（多个）构图传导层和电介质层的绝缘层。

电介质层也可以进行构图，并且可以具有约0.00025至0.250英寸的厚度以及1至10的介电常数。此外，电介质层可以由聚合物形成并且可以包括多个电介质层。

而且，该非均匀传输线可以包括多个构图传导层，并且可以在每个构图传导层之间形成电介质层。例如，该多个构图传导层可以具有多平面配置，并且包括第一水平平面中的第一传导层和第二水平平面中的第二传导层。

此外，该非均匀传输线可以是挠性的。而且，当该非均匀传输线被折曲时，可以在每个构图传导层之间保持分隔距离。

而且，该构图传导层可以是导电的，并且在给定的周期中具有非均匀图形。可以将周期限定为最短的或者最小的唯一的几何元素或者单位单元，其在重复时组成了非均匀传输线，或者可替换地，可以限定为沿该非均匀传输线的长度的具有任何单位的最小非零距离T，使得沿该线的任何任意固定点x处的截面同x+/-T（例如，x加上或者减去T）处的截面相同。而且，每个构图传导层可以由多种导电材料形成，并且具有不大于约0.1英寸的厚度。

在另一方面，该非均匀传输线包括至少一个传输群，每个传输群包括：至少一个构图传导层、与该（多个）构图传导层相邻形成的电介质层，以及覆盖该（多个）传输群和电介质层的绝缘层。具体地，每个传输群可以包括多个构图传导层，而电介质层形成于每个构图传导层之间。

而且，本发明的非线性传输线可以包括多个传输群。例如，该传输群可以是共面的，并且电介质层可以形成于每个传输群的构图传导层之间。

此外，该多个传输群可以位于分立的平面中，由此形成多平面配置。在该情况中，可以在每个传输群之间形成分立的绝缘层，以减小传输群之间的串扰。

而且，该非均匀传输群可以具有第一传输群，其带有不同于第二传输群周期的周期（例如，交越频率）。而且，可以配置该传输群使得传输群的周期不相一致。换言之，在线中的一个点处一个传输群可以具有交越节点，而在该线中的相同点处的另一传输群不具有交越节点。而且，传输群可以具有不同的应用。

而且，该非均匀传输线可以具有若干层传输群。例如，该非均匀传输线可以包括：第一传输群组，每个传输群具有位于第一水平平面中的第一构图传导层和位于第二水平平面中的第二构图传导层；第二传输群组，每个传输群具有位于第三水平平面中的第一构图传导层和位于第四水平平面中的第二构图传导层；以及形成于第一传输群组和第二传输群组之间的分立的绝缘层。在该情况中，在第一传输群组中的构图传导层之间形成了相同的电介质层，并且在第二传输群组中的构图传导层之间形成了相同的电介质层。

此外，该非均匀传输线可以包括：单一的构图传导层，其包括隔开预定距离的第一和第二部分；和包围该构图传导层的绝缘层。具体地，该第一和第二部分可以具有，例如，交织或者互锁的配置。而且，该构图传导层可以具有0.25英寸或更大的宽度。

在另一方面，一种制造非均匀传输线的方法包括：形成至少一个构图传导层，与每个构图传导层相邻（例如，在其之间）形成电介质层，并且使用绝缘层覆盖（多个）构图传导层和电介质层。例如，构图传导层可以通过冲压或成型工艺、蚀刻工艺、屏蔽工艺或者模塑工艺形成。而且，构图传导层可以通过激光切割工艺、晶片切割工艺和晶片分割工艺形成。

在另一方面，捆扎的传输线可以包括至少一个非均匀传输线，其具有，至少一个构图传导层、与该（多个）构图传导层相邻的电介质层以及包围该（多个）构图传导层和电介质层的绝缘层。该捆扎的传输线还可以包括至少一个均匀传输线（例如，圆线缆）。

本发明通过其独特的和新颖的特征，提供了革命性的、新的和独创的非均匀传输线，其在多种多样的应用中可以有效用地且有效率地用作高速传输介质。

附图简述

通过对下文对本发明的实施例的详细描述，结合参考附图，将更好地理解本发明的上述和其他的目的、方面和优点，在附图中：

图1A说明了根据本发明的非均匀传输线100的顶视图；

图1B说明了沿根据本发明的非均匀传输线100的截面I-I的示图；

图1C说明了沿根据本发明的非均匀传输线100的截面II-II的示图；

图1D提供了沿根据本发明的非均匀传输线100的截面I-I的示图的详细图示；

图1E-1H说明了沿根据本发明的非均匀传输线100的不同的轴的示图；

图2说明了非均匀传输线100，其中构图传导层具有延伸的部分；

图3A-3C、4A-4C和5A-5C说明了具有带有延伸部分的构图传导层的非均匀传输线的示例；

图6A说明了根据本发明第二方面的非均匀传输线200的顶视图；

图6B说明了沿根据本发明的第二方面的非均匀传输线200的截面I-I的示图；

图6C说明了沿根据本发明的第二方面的非均匀传输线200的截面II-II的示图；

图6D说明了沿所述非均匀传输线200的长度的非均匀传输线200的顶视图；

图7A-7C说明了非均匀传输线200，其中传输群的构图传导层具有不相一致的周期；

图8A-8D说明了非均匀传输线200的第三方面，其中传输群形成在分立的水平平面中；

图9A-9C说明了非均匀传输线200的第四方面，该传输线200具有若干层传输群，由此形成叠层配置；

图10A-10C说明了非均匀传输线，其中传导层不是扁平的；

图11A-11G说明了具有带有两个部分的单一传导层的非均匀传输线；

图12A-12G说明了某些参数，其可被调节以便于影响本发明的非均匀传输线中多种信号传输特性；

图13示出了参数效果矩阵，其概述述了调节某些设计参数如何影响本发明的非均匀传输线的性能；

图14是说明制造根据本发明的非均匀传输线的方法600的流程图。

本发明的实施例详述

现在参考附图，图1A-1D说明了根据本发明的第一方面的非均匀传输线100。

本发明实现了新的导电的非均匀传输介质以及用于扩展现存的信号完整性限制的构造范例。本发明的非均匀传输线可以是非常薄的，并且可以用作多种应用（包括，例如，电信系统和信号广播系统，以及常规的住宅和办公应用）中的多功能的传输介质。

如图1A中所示，本发明的非均匀传输线100包括至少一个构图传导层102、104。这些传导层可以形成传输群108。构图传导层102、104可以由多种材料形成并且具有多种图形、尺寸和间距。例如，构图传导层102、104可以由诸如金属（例如，铜、银等）、多晶硅、陶瓷材料、碳纤维或者传导墨水的导电材料形成。而且，构图传导层102、104可以非常薄。例如，构图传导层104可以具有约0.1英寸或者更小的厚度。

此外，如图1A-1D所示，构图传导层102、104可以形成在分立的平面中。具体地，图1A示出了形成在顶部水平平面中的构图传导层104和形成在底部水平平面中的构图传导层102。

与传统的（例如均匀）传输线（其具有沿着线长度的均匀尺寸并且具有沿着线长度的均匀间距）中的导体不同，本发明的非均匀传输线中的构图传导层可以具有沿着线长度的非均匀特征（例如，至少一个非均匀特征）。例如，本发明的非均匀传输线中的构图传导层可以具有沿着线长度变化的尺寸（例如，宽度、厚度等等），并且/或者该构图传导层可以具有沿着线长度不均匀的间距。

再次参考图1A，非均匀传输线100可以包括构图传导层102、104，其具有沿着线长度变化的宽度和间距。例如，构图传导层102、104在截面I-I处的宽度可以大于在截面II-II处的宽度。此外，在构图传导层102、104之间的间距在截面I-I可以大于截面II-II处的间距。

应当注意，构图传导层102、104之间的间距可以具有水平分量和垂直分量。例如，如图1A所示，在层之间可以存在水平间距107。该间距通常被称为偏移距离。此外，如图1B-1D所示，在层之间可以存在垂直间距。该垂直间距可以认为是隔开层102、104的电介质层103的厚度。

而且，如图1A-1D所示，构图传导层102、104之间的水平间距（例如，偏移距离）可以以循环的形式（例如，周期性的配置）变化。换言之，构图传导层之间的间距在该非均匀传输线的长度上可以具有有规律的循环值。

例如，图1A示出了在沿着线100的长度上的点106处（例如，交越节点106）交越构图传导层104的构图传导层102。例如，该间距配置的周期可由交越节点106之间的距离T给出。可替换地，该图形可以通过构图传导层的交越频率（例如，每单位长度中的交越点的数目）的形式来描述。

换言之，该非均匀传输线可以具有被限定为最短或者最小唯一几何元素或者单位单元的周期，其在重复时组成了非均匀传输线，或者可替换地，可以限定为沿该非均匀传输线的长度具有任何单位的最小非零距离T，使得沿该线的任何任意固定点x处的截面同x+/-T（例如，x加上或者减去T）处的截面相同。

而且，该周期在非均匀传输线100的长度上可以是非均匀（例如，不是恒定的）。例如，在非均匀传输线100的第一部分上，间距周期可以大于或者小于该线长度的第二部分上的间距周期。换言之，第一和第二交越节点之间的距离可以大于或者小于第二和第三交越节点之间的距离，等等。而且，可以选择该非均匀传输线的周期性，由此提供了非均匀传输线100的所需的电磁特性。

而且，构图传导层102、104可以形成为多种图形。例如，如图1A所示，传导层102、104可以具有波形图形。

而且，如图1A-1D所示，电介质层103可以形成在每个构图传导层附近（例如，在其之间）。本发明的非均匀传输线100中的电介质层103可以由多种材料形成。例如，电介质层103可以包括聚合材料（例如，聚丙烯膜、聚酯膜、聚乙烯膜等）。而且，电介质层103可以具有例如，在0.00025至0.250英寸范围中的厚度。此外，在构图传导层102、104之间可以形成多个电介质层103。

而且，电介质层103可以具有宽的介电常数范围。例如，电介质层103可以具有在1至10范围中的介电常数。还可以对电介质层103进行构图，以影响电介质层103的形状。例如，电介质层103可以具有在非均匀传输线100的长度上的非均匀（例如，不是恒定的）的特性（例如，厚度）。而且，可以选择电介质层103的特性（例如，材料、厚度、图形等），由此提供了非均匀传输线100的所需的电磁特性。该电介质层还可以具有0.1至0.000001的耗散因数。

如图1B-1D所示，本发明的非均匀传输线100还包括绝缘层101、105，其覆盖了构图传导层102、104和电介质层103。类似于电介质层103，绝缘层101、105可以具有宽的厚度范围，并且可以由多种材料形成。例如，绝缘层101、105可以由传统的绝缘材料（例如，聚丙烯、聚酯、聚乙烯等）形成。绝缘层101、105还可被构图。例如，绝缘层101、105可以具有在非均匀传输线100的长度上的非均匀（例如，不是恒定的）的特性（例如，厚度）。

应当理解，附图（例如，图1B-1D）示出了在非均匀传输线100的横向侧隔开的绝缘层101、105（例如，图1B-1D的顶部和底部）。然而，这仅是用于说明的目的。事实上，在非均匀传输线100的横向侧上的绝缘层101、105可以通过例如塑料焊接件或者接合粘合剂而接合在一起（在适当时，连同电介质层103一起接合）。

此外，绝缘层101、105的侧壁可以锥形式递减，用以允许本发明的非均匀传输线100容易地融合到该线所安装的表面中。例如，该锥形式递减可有助于使非均匀传输线100在黏着到墙壁并涂色或者贴墙纸时实际上是不明显的。

而且，绝缘层101、105的特性可以取决于应用而变化。例如，可以根据由本发明的非均匀传输线100所传送的信号的类型，并且根据意图使用非均匀传输线100的环境，选择绝缘层101、105的材料和厚度。

而且，图1E-1H说明了本发明的非均匀传输线100的不同的示图。例如，图1E示出了自Z轴观察的该非均匀传输线的示图（例如，顶视图）。图1F示出了该非均匀传输线的三维示图。而且，图1G和1H分别示出了自X轴和Y轴观察的该非均匀传输线的示图。

图2提供了可用于本发明的非均匀传输线100的传导层的另一图形形状的示例。如图2中所示，传导层102、104可以形成在分立的水平平面中，并且由电介质层103隔开。而且，该示例中的每个传导层均具有包括延伸部分109、110的图形，该延伸部分109、110周期性的出现在缆线100的长度上，并且延伸到另一传导层上面/下面。此外，在图2中，非均匀传输线100具有周期T。

具体地，延伸部分109、110可以提供类似于图1A中示出的本发明的非均匀传输线中的交越点的功能。例如，类似于交越点，延伸部分109、110可有助于周期性地沿该非均匀传输线的长度提供层102、104之间的耦合（例如，容性耦合）。

而且，图3A-3C、4A-4C和5A-5C说明了，例如在增加或者减小传导层之间的间距时，构图传导层的延伸部分109、110是如何协助维持电磁属性的。

例如，在图3A-3C中说明的非均匀传输线100中，传导层102具有延伸部分109，其延伸到传导层104上面，并且传导层104的延伸部分110延伸到传导层102下面。具体的，在图3A-3C中，延伸部分109、110具有矩形形状的（或者方形的）部分（尽管其形状不限于此），其向上/向下延伸到另一传导层。而且，当构图传导层之间的间距变得大于或者小于设计（例如，原始设计或者意图设计）时，构图传导层的延伸部分的基本量保持在另一构图传导层上面/下面。例如，在通过诸如环境压力（例如，弯曲和路线安排）而使传导层分离或者挤压在一起时，这可以发生。

具体地，图3A示出了具有这样的设计（例如，原始设计）的传导层102、104，其中传导层102、104之间的额定间距是0.15英寸，并且在图3B-3C中，传导层102、104之间的间距分别增加了0.015英寸和减小了0.015英寸。然而，如上文所解释的，当传导层之间的距离增加或减小时，延伸部分109、110的基本部分（例如，表面区域）保持在另一传导层上面/下面。因此，维持了传导层102、104的电磁属性（例如，容性耦合）。

图4A-4C示出了与图3A-3C中所示相似的非均匀传输线100。然而，在图4A中，传导层102、104之间的额定间距是0.07英寸，并且在图4B-4C中，传导层102、104之间的间距分别增加了0.015英寸和减小了0.015英寸。然而，如上文所解释的，当传导层之间的距离增加或减小时，延伸部分109、110的基本部分（例如，表面区域）保持在另一传导层上面/下面。因此，维持了传导层102、104的电磁属性（例如，容性耦合）。

而且，在图5A-5C中示出的非均匀传输线100中，延伸部分109、110的延伸到另一传导层上面/下面的部分具有三角形的形状。在构图传导层102、104之间的间距增加或者减小的情况下，该三角形的形状可以有助于维持传导层的容性耦合。例如，图5A示出了具有这样的设计（例如，原始设计）的传导层102、104，其中传导层102、104之间的额定间距是0.1英寸，并且在图5B-5C中，传导层102、104之间的额定间距分别增加了0.015英寸和减小了0.015英寸。

然而，如图5B-5C中所示，在传导层之间的距离增加或减小的情况下，延伸部分109、110的基本部分保持在另一传导层上面/下面。因此，维持了传导层102、104的电磁属性（例如，容性耦合）。

应当注意，上文所讨论的图形仅是示例，并且不应被认为是针对本申请的限制。而且，术语“构图”并不意欲限制以任何方式形成传导层的方法，其目的仅是意图指传导层的形状或者间距。而且，可以选择除了构图传导层之间的间距以外的构图传导层的特性（例如，材料、宽度、厚度、图形等），由此提供了非均匀传输线100的所需的电磁特性。

本发明的非均匀传输线的重要特征在于，可以在弯曲和路线安排的“真实世界”环境中控制和维持构图传导层之间的几何关系。具体地，可以设计构图传导层和电介质层（例如，材料、厚度、图形等），由此维持了几何关系。换言之，可以选择该非均匀传输线的特性（例如，材料、图形、厚度等），使得弯曲和折曲该非均匀传输线不会改变组成部分的几何关系。

本发明的非均匀传输线还形成为用于机械鲁棒性的较大封装的一部分。例如，可以使用护套或类似物来捆扎多个非均匀传输线。

而且，本发明的非均匀传输线可以用于经由独特的适配器连接现存的（传统的）互连设备。这将允许传统的设备连接到该非均匀传输线而不需进行修改。

而且，本发明的非均匀传输线可以提供高效的传输介质。例如，本发明的非均匀传输线可以具有低的阻抗。另一方面，通过控制传输线的物理特性（例如，图形、偏移距离、介电厚度），可以容易地控制传输效率，用以提供小于100%的传输效率，使得该非均匀传输线可以用作周期性泄漏辐射源（periodic leaky emitter）（例如，沿其长度均匀地分布信号）。相反，辐射度可以是沿着线长度周期性地分段的。

此外，本发明的非均匀传输线可以具有高的噪声抵抗力（例如，高的信噪比）。而且，通过调节非均匀传输线的特性（例如，构图传导层的图形），可以调节该噪声抵抗力。

再次参考附图，图6A-6D说明了根据本发明的非均匀传输线200的第二方面。如图6A所示，非均匀传输线200可以具有至少一个（例如，多个）传输群208A-208D，每个传输群包括至少一个（例如，多个）构图传导层202、204。

具体地，图6A说明了非均匀传输线200的顶视图，图6B说明了沿非均匀传输线200的截面I-I的示图，而图6C说明了沿非均匀传输线200的截面II-II的示图。而且，图6D说明了非均匀传输线200的长度的顶视图。

如图6A所示，传输群205A-D可以是平行的和共面的。换言之，每个传输群208A-D的第一传导层202可以位于相同的水平平面中，并且每个传输群208A-D的第二传导层204可以位于不同的水平平面中。因此，在每个传输群205A-D的第一传导层202和第二传导层204之间可以形成相同的（例如，连续的）电介质层203。

尽管图6A-6D示出了具有四个传输群208A-D的非均匀传输线200，但是这显然不是作为限制。换言之，非均匀传输线200可以具有任何范围的传输群。例如，传输群的数目可以根据非均匀传输线200的应用而变化。

而且，非均匀传输线200中的传输群208A-D可以用于不同的目的。例如，传输群208A可以用作语音/数据线，传输群208B可以用作有线电视线，等等。

换言之，具有不同应用的传输群可以捆扎在相同的非均匀传输线中，由此本发明的非均匀传输线可以包括，例如，形成在单一的本发明的非均匀传输线中的语音/数据缆线、有线电视缆线等。因此，本发明的非均匀传输线可以提供住户（住宅）、办公室或者建筑物总线，其能够例如传输用于多种应用的数据信号、广播信号等。

此外，传输群208A-D可以具有不同的属性（例如，图形）。例如，传输线208A可以具有不同于传输群208B的周期（例如，交越频率）或偏移距离。具体地，一个传输群中的构图传导层202、204的周期可以不同于另一传输群中的构图传导层202、204的周期，以便于减小传输群之间的串扰。

而且，如图7A-7C所示，非均匀传输线250可以包括具有相同的周期的传输群258A-D，但是该传输群258A-D具有的构图传导层202、204具有不相一致的特征。换言之，在沿非均匀传输线250的长度的一点处，一个传输群可以具有交越节点，而另一个群可以不具有交越节点。这可以有助于防止非均匀传输线中的传输群之间的串扰。

再次参考附图，图8A-8D说明了根据本发明的第三方面的非均匀传输线300。在该方面，本发明的非均匀传输线300包括多个形成为叠层（例如，传输群形成在分立的水平平面中）的传输群（例如，具有第一构图传导层302和第二构图传导层304的传输群）。

更具体地，图8A说明了非均匀传输线300的顶视图，图8B说明了沿非均匀传输线300的截面I-I的示图，而图8C说明了沿非均匀传输线300的截面II-II的示图。而且，图8D提供了非均匀传输线300的截面I-I的详细示图。

如图8A-8D所示，在该方面，本发明的非均匀传输线300包括由第一构图传导层302和第二构图传导层304形成的（多个）电介质层303。非均匀传输线300在每个传输群308A-D之间还包括分立的绝缘层306（例如，垂直间隔层）。分立的绝缘层306可以由类似于绝缘层301、305的材料形成，并且可以具有一定的厚度范围。分立的绝缘层306可以有助于抑制不同水平平面中的传输群之间的串扰。

而且，如本发明的第二方面，本发明的非均匀传输线300中的传输群305A-D（例如，参看图8B-8C）可以具有不同的应用。例如，例如，传输群308A可以用作语音/数据缆线，传输群308B可以用作有线电视缆线，等等。

再次参考附图，图9A-9D说明了根据本发明的第四方面的非均匀传输线400。在该方面，（例如，参看图9B-9C）本发明的非均匀传输线400包括至少一个传输群408（例如，每个传输群具有第一构图传导层402和第二构图传导层404）的叠层410A-D（例如，多个叠层）。

更具体地，图9B说明了沿非均匀传输线400的截面I-I的示图，而图9C说明了沿非均匀传输线400的截面II-II的示图。如图9B-9C所示，在该方面，本发明的非均匀传输线400包括每个构图传导层402、404之间的（多个）电介质层403。非均匀传输线400在每个传输群408之间还包括分立的绝缘层406。分立的绝缘层406可以由类似于绝缘层401、405的材料形成，并且可以具有一定的厚度范围。

而且，尽管图9A-9C示出了四个传输群叠层，并且每个叠层有四个传输群，但是这显然不是作为限制。换言之，本发明的非均匀传输线400可以具有任何数目的叠层，并且在每个叠层中可以具有任何数目的传输对。

此外，如第二方面和第三方面，在该方面，构图传导层402、404可以具有事实上不受限制的图形数目。而且，构图传导层402、404可以具有不同的周期，或者可以具有沿非均匀传输线400的长度不一致的特征。

而且，传输群408可以具有彼此不同的应用。而且，在该方面，叠层410A-D可以具有彼此不同的应用。即，叠层中的每个传输群可专用于相同的应用，而叠层具有不同的应用。例如，叠层410A可以具有若干传输群405，每个传输群405可以用作语音/数据缆线，而叠层410B中的每个传输群405可以用作有线电视缆线，等等。

再次参考附图，图10A-10C说明了根据本发明的非均匀传输线的另一方面。如图10A中所示，非均匀传输线500可以具有至少一个构图传导层502、504，其可以包括，例如，具有除了扁平状以外的形状的传导层（例如，圆形）。换言之，在该方面，传导层502、504的截面可以具有除了矩形以外的形状（例如，圆形）。

具体地，图10A说明了非均匀传输线500的顶视图，图10B说明了沿非均匀传输线500的截面I-I的示图，而图10C说明了沿非均匀传输线500的截面II-II的示图。

本发明的非均匀传输线500可以具有上文讨论的关于其他方面的特征。例如，构图传导层502、504可以具有不受限制的图形数目。而且，可以在传导层502、504之间形成电介质层503。此外，绝缘层（未示出）可以形成为围绕传导层502、504和电介质层503。

再次参考附图，图11A-11C说明了本发明的另一方面。如图11A-11G中所示，本发明的非均匀传输线可以由单一的传导层形成。该单一的传导层也可以由类似于上文讨论的绝缘层的绝缘层所包围。

而且，该单一的传导层可以形成为具有两个共面的部分。例如，通过在接近传导层中线的传导层中创建空间（例如，间隙），可以形成这两个部分。这两个部分可以形成传输群。

例如，图11A说明了非均匀传输线1100，其具有约为0.250英寸宽度的传导层1110。而且，可以沿传导层1110的中线1130绘制正弦线。可以沿该正弦线形成间隙1120（例如，空间），由此形成了沿非均匀传输线1100的长度的传导层的两个部分1111、1112。因此，线1100具有如图11A中所示的周期T。而且，两个部分1111、1112可以形成传输群1108。

应当理解，可以调节这两个部分之间的间隙（例如，空间）的宽度，用以获得非均匀传输线1100的所需的阻抗（Z）。而且，该间隙的宽度可以沿非均匀传输线1100的长度是均匀或者不是均匀（例如，恒定的）。而且，传导层1110的两个部分1111、1112之间的间隙可以填充有空气或者其他的电介质材料（例如，如上文所讨论的电介质材料）。这样，可以选择性地改变间隙中的间隙宽度或者填充物（例如，空气），由此影响了非均匀传输线1100的电磁属性。

而且，尽管在图11A中说明了正弦图形，但是这仅是示例性的，并且不应被认为是任何方式的限制。例如，图11B-11F提供了可用于非均匀传输线1100中的图形的示例。换言之，可用于本发明的非均匀传输线的图形的数目和类型（例如，正弦、抛物线、锯齿、方切、T形、L形等）事实上是没有限制的。

而且，图11G提供了非均匀传输线1100中的传导层1110的两个部分1111、1112之间的界面的示例的详细图示。如图11G所示，这两个部分1111、1112可以形成为使得在两个部分1111、1112之间的间隙（例如，空间）通过诸如弯曲或者路线安排而应变得大于或者小于设计（例如，原始设计）时可以维持了该两个部分1111、1112之间的容性耦合。这允许本发明的非均匀传输线1100即使在改变间隙宽度（例如，间距）时仍可维持电磁属性。

而且，本发明的非均匀传输线可以用作基础设施缆线，其容易地且有效地提供用于任何数量应用的传输介质。例如，可以捆扎本发明的非均匀传输线（例如，封装），由此形成了能够处理多种和多样的应用的捆扎线。例如，捆扎线可以包括，用于在万维网（例如，互联网）上传输信号（例如，语音/数据信号）的非均匀传输线。该捆扎线还可以包括专用于信号广播系统或者电信系统的非均匀传输线。而且，该捆扎线除了包括均匀传输线（例如，圆缆线）以外还可以包括非均匀传输线。换言之，本发明的非均匀传输线可以用作用于需要多种电信号的多种应用的建筑物总线。

而且，通过实现适当的传导层/绝缘层的图形，可以实现本发明的非均匀传输线的性能（例如，本发明的非均匀传输线的任何方面）。例如，按照特定的间距（例如，交越频率）安置该图形，并且调节导体平面（例如，传导层）厚度和电介质平面（例如，电介质层）厚度，可以允许具有高度信号完整性的传输。这些导体/绝缘体图形可能需要沿它们长度的均匀或者非均匀截面。

简而言之，例如，通过传导层图形、图形交越的频率（例如，周期）、沿非均匀传输线限定的特征、传导层厚度、电介质层厚度和其他几何特征，可以确定在非均匀传输线的整个长度上的电磁特性，包括阻抗、介电特性和最终的信号完整性。

此外，构图传导层和电介质层可以具有任何截面形状，但是应控制在它们各自的平面中，用以从信号完整性角度提供必要的的电磁特性。可以改变独立的图形中的特征，用以提供从位于一个平面上的一个传导层/绝缘层到位于相同平面中或不同平面中的另一传导层/绝缘层的电气关系。

由于任何这些物理参数或者全部物理参数的处理影响电磁特性和/或机械特性，因此在本发明的非均匀传输线中许多不同的配置是可行的。例如，每个非均匀传输线中可以存在多于两个平面。此外，若干非均匀传输线（例如，具有不同的应用）可以形成在捆扎线中，并且以这样的式样隔开或者错开，即有可能提供比在典型的安装条件（诸如，弯曲、下垂或者其他路线安排影响）下获得的性能级别更高的性能级别。而且，本发明的非均匀传输线的先进的几何特征和性能允许节点之间的直接互连（例如，总线互连）。

此外，本发明的非均匀传输线可由提供适当的操作条件（例如，电磁特性和信号完整性特性）的材料形成，并且可以变化以增强这些特性。例如，具有特定厚度和公差的电介质层（例如，绝缘层）对产生所需的电磁特性和机械特性有贡献。而且，可以设计非均匀传输线以提供适当的绝缘特性和特殊的需要或构造，用以提供强度、噪声抵抗力、捆扎线完整性以及所需要的关于特定环境条件的其他要求。

而且，本发明的非均匀传输线具有非常好的鲁棒性，并且具有对不利条件高度抵御能力。这允许该非均匀传输线用于许多其他应用。例如，该非均匀传输线可用于汽车、飞机、火车等，其中需要高效率和高效用的传输线。

而且，本发明的非均匀传输线可以提供比任何传统介质快很多的传输介质。例如，本发明的导体可以包括许多传输群，每个传导层传输一数据比特，由此可以同时传输许多数据比特。

再次参考附图，图12A-12G说明了某些参数，其可被调节以便于影响本发明的非均匀传输线的性能。具体地，该参数可以包括：偏移距离（图12A）、容性面积（例如，形成容性关系的传导层的面积）（图12B）、周期长度（图12C）、传导层厚度、电介质层厚度和绝缘层厚度（例如，覆盖层厚度）（图12D）、相邻的周期长度（例如，与所检查的传输群相邻的传输群的周期）（图12E）、对线间距（例如，两个传输群之间的水平间距）（图12F）、以及垂直间隔层厚度（例如，两个传输群之间的垂直空间）（图12G）。

可改变以调节本发明的非均匀传输线的特性的其他参数包括，例如，电介质层的介电常数、电介质层的耗散因数、传导层的传导率、绝缘层的介电常数（例如，覆盖层的介电常数）、绝缘层的耗散因数和垂直间隔层的介电常数。可以改变任何上文提及的参数中的单独一个或者组合，以便于提供关于所需应用的最优化性能。

更具体地，图13提供了参数效果矩阵，其示出了在本发明的非均匀传输线的成功设计中，在某些设计参数中进行小的增量变化而得到的一般效果。图13示出了多种设计参数的增加如何影响本发明的非均匀传输线中的阻抗、衰减、高频限制、串扰、传播延迟和总的信号完整性。

应当注意，在图13中提供的效果可以认为是简要的规则，但是其在所有的情况中可能不都是正确的，并且其不应被认作任何方式的本发明的限制。例如，大的变化或者变化的组合和/或某些材料的变化可以具有不同于图表中所略述的效果。通过仔细地实现和处理所有的基础设计参数，可以获得整体特定效果。

而且，如图13所示，在某些情况中，当改变参数（例如增加）时，对本发明的非均匀传输线的特性的影响可取决于其他的因素（例如，正在传输的信号）、所使用的材料（例如，传导层、电介质层、绝缘层、垂直间隔层等中使用的材料）或者参数（例如，容性面积、周期长度等）。例如，如图13所示，当增加偏移距离时，取决于非均匀传输线中使用的材料，衰减可以增加或者减小。

再次参考附图，图14是说明制造根据本发明的非均匀传输线的方法1400的流程图。如图14所示，本发明的方法1400包括，形成至少一个构图传导层（1410），与每个构图传导层相邻地形成电介质层（1420），和使用绝缘层覆盖至少一个构图传导层和电介质层（1430）。

可以通过多种方法执行至少一个构图传导层的形成（1410）。例如，可以使用连续的工艺或者非连续的工艺形成构图传导层。更具体地，可以通过使传导材料层经历冲压（例如，冲切/冲压）、蚀刻、屏蔽、印刷或者模塑工艺，形成构图传导层。而且，构图传导层可以通过激光切割工艺、晶片切割工艺或者晶片分割工艺形成。

本发明通过其独特和新颖的特征，提供了革命性的、新的和独创的非均匀传输线，其在多种多样的应用中可以有效用地且有效率地用于提供高速传输介质。

尽管根据优选实施例已经描述了本发明，但是本领域的技术人员应认识到，本发明可以通过根据所附权利要求的精神和范围内进行修改来实践。具体地，此处给出的尺寸（例如，厚度、介电常数等）应被认为是示例，而不应理解为任何形式的本发明的限制。而且，应当注意，尽管此处在许多地方描述了扁平的传导层，但是显然也可以使用其他的传导层形状。例如，可以使用具有圆形截面的传导层。在该情况中，例如通过在所需的节点位置冲压圆线缆，可以形成交越节点。

Claims (53)

1.一种非均匀传输线，包括：

至少一个构图传导层；

与所述至少一个构图传导层相邻的电介质层；和

包围所述至少一个构图传导层和所述电介质层的绝缘层，由此形成所述非均匀传输线。

2.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层之间的间距沿所述非均匀传输线的长度是非均匀的。

3.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层沿所述非均匀传输线的长度是非均匀的。

4.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括多个构图传导层，并且其中所述电介质层形成在所述构图传导层之间。

5.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述电介质层包括多个电介质层。

6.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括具有多平面配置的多个构图传导层，并且其包括：

在第一水平平面中的第一传导层；和

在第二水平平面中的第二传导层。

7.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述非均匀传输线包括挠性的非均匀传输线。

8.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括多个构图传导层，并且其中在折曲所述非均匀传输线时保持了所述构图传导层之间的分隔距离。

9.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述电介质层具有0.00025至0.250英寸的厚度。

10.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述电介质层具有1.0至10.0的介电常数和0.1至0.000001的耗散因数。

11.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述电介质层包括聚合物。

12.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述电介质层包括聚丙烯、聚酯和聚乙烯中的一个。

13.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中对所述电介质层进行构图。

14.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述电介质层包括多个电介质层。

15.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层在给定的周期中具有非均匀图形。

16.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层具有不大于约0.1英寸的厚度。

17.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括导电层。

18.根据权利要求17所述的非均匀传输线，其中所述导电层包括金属、多晶硅、陶瓷、碳纤维和传导墨水中的至少一个。

19.一种非均匀传输线，包括：

包含至少一个构图传导层至少一个传输群；

与所述至少一个构图传导层相邻形成的电介质层；和

覆盖所述至少一个传输群和所述电介质层的绝缘层，由此形成所述非均匀传输线。

20.根据权利要求19所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括多个构图传导层，并且其中传输群中的所述构图传导层之间的空间沿所述非均匀传输线的长度是非均匀的。

21.根据权利要求19所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括多个构图传导层。

22.根据权利要求21所述的非均匀传输线，其中所述电介质层形成在所述构图传导层之间。

23.根据权利要求19所述的非均匀传输线，其中所述至少一个传输群包括多个传输群。

24.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中所述多个传输群是共面的，并且其中在每个传输群的构图传导层之间形成相同的电介质层。

25.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中所述多个传输群位于分立的平面中，由此形成了多平面配置，并且其中在每个传输群之间形成了分立的绝缘层。

26.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中所述多个传输群包括2至25个范围的传输群。

27.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中第一传输群具有不同于第二传输群的交越频率的交越频率。

28.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中所述多个传输群包括具有第一应用的第一传输群和具有不同于所述第一应用的第二应用的第二传输群。

29.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中所述多个传输群包括：

第一传输群组，其具有位于第一水平平面中的第一构图传导层和位于第二水平平面中的第二构图传导层；

第二传输群组，其具有位于第三水平平面中的第一构图传导层和位于第四水平平面中的第二构图传导层；和

分隔绝缘层，其形成在所述第一和第二传输群组之间，

其中在所述第一传输群组中的构图传导层之间形成相同的电介质层，并且在所述第二传输群组中的构图传导层之间形成相同的电介质层。

30.一种非均匀传输线，包括：

多个形成为叠层的传输群，该传输群包括第一和第二构图传导层；

形成在所述第一和第二构图传导层之间的电介质层；

形成在所述传输群之间的分隔绝缘层；和

覆盖所述多个传输群、所述电介质层和所述分隔绝缘层的外绝缘层，由此形成所述非均匀传输线。

31.根据权利要求30所述的非均匀传输线，其中所述叠层包括多个叠层，该多个叠层包括多个形成在分立的水平平面中的传输群。

32.根据权利要求31所述的非均匀传输线，其中所述多个叠层包括具有第一应用的第一传输群叠层，和具有不同于所述第一应用的第二应用的第二传输群叠层。

33.一种非均匀传输线，包括：

构图传导层，其包括隔开预定距离的第一和第二部分；和

包围所述构图传导层的绝缘层，由此形成所述非均匀传输线。

34.根据权利要求33所述的非均匀传输线，其中所述构图传导层的所述第一和第二部分沿所述非均匀传输线的长度具有非均匀的宽度。

35.根据权利要求33所述的非均匀传输线，其中所述第一和第二部分具有交织的配置。

36.根据权利要求33所述的非均匀传输线，其中所述第一和第二部分具有互锁的配置。

37.根据权利要求33所述的非均匀传输线，其中所述构图传导层具有0.25英寸或者更大的宽度。

38.一种制造非均匀传输线的方法，包括：

形成至少一个构图传导层；

与所述至少一个构图传导层相邻形成电介质层；和

使用绝缘层覆盖所述至少一个构图传导层和所述电介质层，由此形成非均匀传输线。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述形成至少一个构图传导层包括冲压工艺、蚀刻工艺、屏蔽工艺和模塑工艺中的一个。

40.根据权利要求38所述的方法，其中所述形成至少一个构图传导层包括激光切割工艺、晶片切割工艺或者晶片分割工艺中的一个。

41.一种捆扎传输线，包括：

至少一个非均匀传输线，其包括：

至少一个构图传导层；

与所述至少一个构图传导层相邻形成的电介质层；和

包围所述至少一个构图传导层和所述电介质层的绝缘层，由此形成所述非均匀传输线。

42.根据权利要求41所述的捆扎传输线，进一步包括：

同所述非均匀传输线捆扎在一起的至少一个均匀传输线。

43.一种信号广播系统，其包括至少一个根据权利要求1的非均匀传输线。

44.一种电信系统，其包括至少一个根据权利要求1的非均匀传输线。

45.一种基础设施总线系统，其包括至少一个根据权利要求1的非均匀传输线。

46.根据权利要求23所述的非均匀传输线，其中一个传输群的周期与另一传输群的周期不相一致。

47.根据权利要求1所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括弯曲的部分。

48.根据权利要求47所述的非均匀传输线，其中所述弯曲的部分包括弯曲的边缘部分。

49.根据权利要求47所述的非均匀传输线，其中所述弯曲形状的部分包括波形的部分。

50.根据权利要求47所述的非均匀传输线，其中所述至少一个构图传导层包括具有交替的弯曲部分和直的部分的边缘。

51.根据权利要求47所述的非均匀传输线，其中所述构图传导层包括具有非均匀宽度的直的部分。

52.根据权利要求47所述的非均匀传输线，其中所述绝缘层包括锥形式递减的侧壁。

53.根据权利要求47所述的非均匀传输线，其中所述非均匀传输线包括可表面安装的非均匀传输线。

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