CN104349578A - 一种多路传输的高频电路板 - Google Patents

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王向飞
周健
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Abstract

本发明公开了一种多路传输的高频电路板，采用多路传输线，每一路均采用三级的传输线进行连接，包括，第一级GCPW传输线、第一级与第二级的过渡结构、第二级GCPW传输线、第二级与第三级的过渡结构、第三级CPW传输线；高频信号依次经过这三级传输线和过渡结构后输出。本发明的有益效果是，通过2级GCPW结构和1级CPW结构实现50欧姆的传输线的渐变，避免了较大的反射，从而达到良好的传输特性，并通过适当的排布多路传输线实现高传输速率，并满足每路之间的时延小于2ps的特性。这一结构既能满足稳定的性能传输同时也达到了小型化的要求。

Description

一种多路传输的高频电路板
技术领域
    本发明涉及光通讯模块中的高频电路领域，尤其涉及一种多路传输的高频电路板。
背景技术
为满足当前迅猛增长的光通讯网络的容量需求，对光通讯的传输速率的要求越来越高，高的传输速率的光通讯产品也应运而生。在高速的高通讯模块的开发中，对高频电路的要求也会相应的提高，除了要满足速率的传输要求，对结构的尺寸限制也是非常苛刻，都希望能寻求到更为小型，性能更稳定，更经济的解决方案。
一般的设计方案是采用微带线的传输结构来设计，这种结构较为简单，但是也有其相应的弊端。首先同一种材料情况下，介电常数和厚度确定之后，50欧姆的微带线只有一种尺寸，因此没有办法进行渐变结构的设计。其次，随着频率的升高，微带线的色散特性越严重，会使得反射系数变大，传输效果变差。再次，采用微带线的结构在尺寸上很难与所应用的芯片的高频输出端进行良好的匹配，这样势必会使反射增大。最后，在要求小型化的情况下，微带线的尺寸难以满足IPC的贴片标准。这种种原因都不利于小型化及性能稳定性的发展。
发明内容
本发明提供一种多路传输的高频电路板，实现在有限的空间中通过2级GCPW结构和1级CPW结构实现50欧姆的传输线的渐变，避免了较大的反射，从而达到良好的传输特性，克服了上述技术中存在的问题，以满足小型化、传输性能稳定的高频传输结构的需求。
本发明采用以下技术方案来实现：一种多路传输的高频电路板，采用多路传输线，每一路均采用三级的传输结构进行连接，包括，第一级GCPW传输线、第一级与第二级的过渡结构、第二级GCPW传输线、第二级与第三级的过渡结构、第三级CPW传输线；高频信号依次经过这三级传输线和过渡结构后输出。
优选的，每路传输线的时延小于2ps。
优选的，每路传输线的信号传输相位一致，等效长度相同。
进一步的，所述每一路传输线的第一级GCPW传输线和第二级GCPW传输线都采用共面波导GCPW结构，第二级GCPW传输线的尺寸大于第一级GCPW传输线。
更进一步的，所述第三级CPW传输线上设有贴装电容结构。
更进一步的，所述第一级GCPW传输线与外接的芯片输出端连接，第一级GCPW传输线的结构与芯片的高频输出尺寸相匹配。
更进一步的，每一路传输线之间设有接地孔。
更进一步的，电路板材质为氧化铝陶瓷。
本发明的有益效果是，通过2级GCPW结构和1级CPW结构实现50欧姆的传输线的渐变，避免了较大的反射，从而达到良好的传输特性，并满足每路之间的时延小于2ps的特性。这一结构既能满足稳定的性能传输同时也达到了小型化的要求。
附图说明
图1为本发明的具体实施例的结构示意图；
   附图标号说明：1、第一级GCPW传输线；11、第一级与第二级的过渡结构；2、第二级GCPW传输线；21、第二级与第三级的过渡结构； 3、第三级CPW传输线；31、接地孔；32、贴装电容结构；4、第一路传输线；5、第二路传输线；6、第三路传输线；7、第四路传输线。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，以4路传输线实现100Gbps的传输速率为例，进行说明。一种多路传输的高频电路板，选用高介电常数，低损耗的氧化铝陶瓷。在结构上，采用4路传输线，每一路均采用三级的传输线进行连接，包括，第一级GCPW传输线1（黑色弧线以下部分）、第一级与第二级的过渡结构11、第二级GCPW传输线2（直线与弧线之间的部分）、第二级与第三级的过渡结构21、第三级CPW传输线3（直线以上部分）。每一路传输线由这三级结构及两个过渡结构组成，达到25GHz的传输带宽。第一路传输线4、第二路传输线5、第三路传输线6和第四路传输线7经过适当的排列，并通过线路间分布接地孔31实现低串扰，最终实现100Gbps的传输速率。
高频信号依次经过这三级传输线和过渡结构后输出。第一级GCPW传输线1是与芯片的高频输出端连接的，第一级GCPW传输线1的结构与芯片的高频输出尺寸相匹配。高速信号从芯片传到第一级GCPW传输线1，然后第二级GCPW传输线2，最后第三级CPW传输线3，并从第三级CPW传输线3输出。第一级GCPW传输线1的排列位置与芯片的高频输出端的位置是一一对应的，尺寸与芯片的高频pad相当，并且都是50欧姆，这样使得反射较小，传输性能较好。第一级与第二级的过渡结构11的尺寸、第二级与第三级结构的过渡结构21的尺寸都通过软件仿真确定，避免较大的反射。每一路传输线的第一级GCPW传输线1和第二级GCPW传输线2都采用共面波导GCPW结构，第一级GCPW传输线1的尺寸较小，第二级GCPW传输线2的尺寸较大。第三级CPW传输线3根据贴装电容结构32上的隔直流电容的封装和选用的氧化铝材料的厚度和介电常数来确定。第三级CPW传输线3上设有贴装电容结构32，其尺寸要满足隔直流电容的封装，也要符合IPC电子贴装标准避免装配的不稳定性。贴电容的目的是隔直流，通交流，避免直流信号的干扰。通过这些结构的组合使得单路的传输带宽满足25GHz的要求。
四路传输线的信号的输出的相对位置是固定的，并且与芯片所在的位置也是相对固定的，因此确定了这4路传输线的输出位置。
为了降低传输线的损耗，第二级GCPW传输线的长度要尽可能短，并且保证第一路传输线4、第二路传输线5、第三路传输线6和第四路传输线7这4路传输线的信号从第一级进入到第三级输出的相位尽可能一致，即等效长度相同，满足时延小于2ps的要求。所述的类似于接地孔的位置对各路信号之间的串扰的降低起至关重要的作用，使各路的串扰最小，才不至于影响了传输特性，才能达到100Gbps的传输速率。
同理，本发明还适用于2路传输线实现50Gbps的传输速率、8路传输线实现200Gbps的传输速率等等，多路传输实现高频传输速率的电路板结构。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多路传输的高频电路板，其特征在于，采用多路传输线，每一路均采用三级的传输结构进行连接，包括，第一级GCPW传输线、第一级与第二级的过渡结构、第二级GCPW传输线、第二级与第三级的过渡结构、第三级CPW传输线；高频信号依次经过这三级传输线和过渡结构后输出。
2.如权利要求1所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，每路传输线的时延小于2ps。
3.如权利要求2所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，每路传输线的信号传输相位一致，等效长度相同。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，所述每一路传输线的第一级GCPW传输线和第二级GCPW传输线都采用共面波导GCPW结构，第二级GCPW传输线的尺寸较大。
5.如权利要求4所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，所述第三级CPW传输线上都设有贴装电容结构。
6.如权利要求5所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，所述第一级GCPW传输线与外接的芯片输出端连接，第一级GCPW传输线的结构与芯片的输出端尺寸相匹配。
7.如权利要求6所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，每一路传输线之间设有接地孔。
8.如权利要求7所述的一种多路传输的高频电路板，其特征在于，所述电路板材质为氧化铝陶瓷。
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