CN105723475B - 用于带通信号的薄柔性传输线 - Google Patents

Abstract

信号传输线包括信号导线和谐振器的阵列。谐振器可以包括开口谐振器。谐振器的阵列可以与信号传输线的信号导线部分地重叠，在一些实施例中，信号导线的与开口环谐振器重叠的部分比信号导线的位于重叠区域外的部分宽。可以对于频率范围调谐信号传输线。例如，可以调谐信号传输线，以具有对于频率范围小于或等于1dB的s参数的绝对值。信号传输线可以具有小于或等于200微米的厚度并且也可以是柔性的。

Description

用于带通信号的薄柔性传输线

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年07月29日提交的美国临时专利申请序列号61/859,600的优先权，在此通过引用的方式将其全文并入本文中并且作为本说明书的一部分。

背景技术

传输线通常可以被设计为承载例如交流或射频信号。传输线的最常用类型之一是同轴电缆。传输线通常用于移动装置(例如电话)中，以将信号从移动电话中的控制器电路发送至一个或多个天线电路。结果，信号传输线可以被配置为发送具有宽广频率范围的信号。例如，信号传输线可以被配置为承载在各个频率下工作的蓝牙天线、Wi-Fi天线或移动通信天线的信号。尽管坚固，但同轴电缆对于用在移动装置中可能太笨重。另一类型的信号传输线是带状线信号传输线。在带状线结构中，信号线可以夹设在上部接地导线和下部接地导线之间，而在导线与信号线之间布置有绝缘材料。基板的绝缘材料可以形成电介质。信号线的宽度、基板的厚度、以及基板的相对介电常数可以确定带状线结构的特性阻抗。存在对于改进尤其是用于移动装置中的信号传输线的需求。

发明内容

在此描述了本公开的实施例的某些特征方面、优点和创新特征。应该理解的是，不必根据在此所公开的任何特定实施例而实现所有这些优点。因此，所公开的实施例可以以如此方式实施，以使得实现或选择如在此所教导的一个优点或优点群组而不必实现如在此可以教导或建议的其他优点。

在某些实施例中，信号传输线可以包括信号导线。信号传输线可以进一步包括位于与信号导线的纵向轴线交叉的x-z平面的第一侧上的开口环谐振器的第一阵列，其中x-z平面将信号导线划分为第一侧和第二侧，其中x-z平面基本上垂直于信号导线。此外，信号传输线可以包括位于与x-z平面的第一侧相对的一侧上的开口环谐振器的第二阵列。在一些实施例中，开口环谐振器的第一阵列与信号导线的第一侧部分地重叠。此外，在一些实施例中，开口环谐振器的第二阵列与信号导线的第二侧部分地重叠。开口环谐振器的第一阵列和开口环谐振器的第二阵列可以位于基本上平行于信号导线的x-y平面中。

之前段落的信号传输线可以具有以下特征的任何子组合：电介质材料，用于隔开信号导线与开口环谐振器的第一阵列和第二阵列；第一接地导线，基本上与开口环谐振器的第一阵列和第二阵列共面；第二接地导线，基本上与信号导线共面；第三接地导线，基本上平行于信号导线；多个通孔，被配置为电连接第一、第二和第三接地导线；其中开口环谐振器的第一阵列相对于x-z平面与开口环谐振器的第二阵列对称；其中信号传输线的厚度小于或等于200微米；其中信号传输线的宽度大于或等于信号传输线厚度的10倍；其中信号传输线的s参数的绝对值对于第一频率范围小于或等于1dB；其中与开口环谐振器的第一阵列重叠的信号导线的第一宽度大于与开口环谐振器的第一阵列未重叠的信号导线的第二宽度；并且其中开口环谐振器包括矩形开口环谐振器。

在某些实施例中，信号传输线可以包括开口环谐振器的阵列。信号传输线也可以包括信号导线，信号导线包括信号导线的第一侧和信号导线的第二侧，第一侧位于与开口环谐振器的阵列重叠的区域内，第二侧位于与开口环谐振器的阵列重叠的区域外。信号传输线可以进一步包括组件本体，组件本体包括为至少开口环谐振器和信号导线提供支撑结构的电介质材料。在一些实施例中，信号导线的第一侧的第一宽度大于或等于信号导线的第二侧的第二宽度的三倍。

之前段落的信号传输线可以具有以下特征的任意子组合：其中开口环谐振器的阵列位于与信号导线不交叉的平面上；其中开口环谐振器的阵列与信号导线部分地重叠；电介质材料，用于分隔信号导线和开口环谐振器的阵列；第一接地导线，基本上与开口环谐振器的阵列共面；第二接地导线，基本上与信号导线共面；第三接地导线，基本上平行于信号导线；多个通孔，被配置为电连接第一、第二和第三接地导线；其中信号传输线的厚度小于或等于200微米；其中信号传输线的宽度大于或等于信号传输线厚度的10倍；其中信号传输线的s参数的绝对值对于包括4GHz至7GHz的频率范围小于或等于1dB。

在某些实施例中，信号传输线可以包括被配置为承载第一频率范围信号的信号导线。信号传输线也可以包括与信号导线部分地重叠的开口环谐振器的第一阵列。此外，信号传输线可以包括与信号导线部分地重叠的开口环谐振器的第二阵列。在一些实施例中，信号传输线的s参数的绝对值对于第一频率范围小于或等于1dB。

之前段落的信号传输线可以具有以下特征的任意子组合：其中第一频率范围包括大于等于4GHz并且小于等于7GHz；其中开口环谐振器的第一阵列相对于沿着信号导线的纵向轴线交叉的x-z平面与开口环谐振器的第二阵列对称；电介质材料，用于分隔信号导线与开口环谐振器的第一阵列和第二阵列；第一接地导线，基本上与开口环谐振器的第一阵列和第二阵列共面；第二接地导线，基本上与信号导线共面；第三接地导线，基本上平行于信号导线；多个通孔，被配置为电连接第一、第二和第三接地导线；并且其中信号传输线是柔性的。

附图说明

以下参照附图描述在此公开的实施例。全部附图中，重复使用附图标记以指示涉及元件之间的对应性。提供附图以说明在此所述的实施例而并非限制权利要求的范围。

图1图示了信号传输线的实施例的顶视分解图。

图2图示了图1的信号传输线的顶视图。

图3图示了图1的信号传输线的放大透视图。

图4图示了图1的信号传输线的透视图。

图5图示了如图4中所示信号传输线的放大图。

图6图示了图1的信号传输线的一部分的顶视图。

图7图示了图1的信号传输线的正视图。

图8通过绘制对于宽带信号的信号传输线的s参数而图示了在不具有开口环谐振器的情况下信号传输线的实施例的频率性能。

图9通过绘制对于宽带信号的信号传输线的s参数而图示了在具有开口环谐振器的情况下信号传输线的实施例的频率性能。

具体实施方式

本公开描述了可以用于诸如移动电话的电子装置中以将两个电路相互连接的信号传输线的实施例。例如，信号传输线可以用于将信号从移动电话中的控制器电路发送至一个或多个天线电路。结果，信号传输线可以被配置为发送具有宽广频率范围的信号。例如，信号传输线可以被配置为承载在各个频率下工作的蓝牙天线、Wi-Fi天线或移动通信天线的信号。在一些实施例中，信号传输线是柔性的和/或由包括柔性材料的材料系统制成。

在一些实施例中，信号传输线具有低插入损耗。例如，信号传输线在相关通带可以具有小于或等于约1dB的插入损耗。在一些实施例中，传输线具有恒定的特性阻抗。因此，传输线的迹线宽度可以由传输线的几何形状确定。为了改进信号传输线的柔性，电介质基板(例如信号线本体或支撑结构)的厚度可以小于或等于约200微米。传输线的迹线宽度也可以减小以用于更薄的基板，以便于维持特性阻抗。然而，减小传输线的迹线宽度可增大传输线的电阻值并且增大插入损耗。以下所述的一些实施例可以克服应用于移动通信协议中的承载了带通信号的宽带传输线的如上所述的一个或多个限制。在一些实施例中，调谐传输线，以减少小于或等于10GHz和/或大于或等于2.5GHz范围中的损耗。可以基于以下讨论的结构参数调谐传输线。

信号传输线

图1图示了信号传输线100的实施例的顶视分解图。在一些实施例中，信号传输线100可以是分层的结构。如图1中所示，信号传输线100可以包括三个层110、130和150，这三个层包括由主要地包含电介质材料的层隔开的至少一些导电性材料。图1也图示了对应于信号传输线100的轴线。信号传输线100的纵向方向可以平行于x轴线，并且将三个层封装在一起使得三个层基本上平行的方向可以平行于z轴线。垂直于x轴线和z轴线的方向可以定义为y轴线。在一些实施例中，三个层由通孔112(或穿孔)连接。通孔112可以在结构上支撑信号传输线100的分层结构，如参照图3更详细所示。通孔也可以电连接层110、130和150。三个层可以封装在电介质本体中。因此，三个层可以由电介质材料隔开。在一些实施例中，可以由电介质材料替代通孔而提供结构支撑。电介质材料可以包括柔性热塑性树脂，诸如聚酰亚胺或液晶聚合物。在一个实施例中，传输线层130可以如图1-7中所示沿着z轴线而设置在图形化的结构层110和接地导线层150之间。在一些实施例中，如图1中所示层的设置可以使能跨越移动装置中的电路有效传输高频信号。

层110、130和150可以垂直于或基本上垂直于z轴线。在一些实施例中，层110、130和150并不交叉。此外，在一些实施例中，层110、130和150相对于x-y平面平行或基本上平行。因此，层110、130和150也可以相互平行或基本上平行。层110、130和150也可以是矩形或基本上是矩形。信号传输线100的厚度可以取决于电介质本体以及层的厚度而改变。在一些实施例中，信号传输线100沿着z轴线的厚度小于或等于200μm。在一个实施例中，信号传输线100的厚度约为50μm。在一些实施例中，信号传输线100的厚度可以在小于或等于约50微米和/或大于或等于约12微米之间。信号传输线100沿着y轴线的宽度可以是厚度的函数。信号传输线100的宽度可以例如比信号传输线100厚度大10至40倍。在一些实施例中，信号传输线100的宽度约为2mm。在一些实施例中，信号传输线100的长度大于或等于约4cm和/或小于或等于约10cm。

层110、130和150之间的间距也可以取决于信号传输线100的厚度。在一些实施例中，层被间隔开，使得层130和150之间的间距大于层130和110之间的间距。因此，传输层130可以更靠近图形化的结构层。例如，如果信号传输线100的厚度约为125微米，则层110和130之间的间距可以约为25微米，并且层130和150之间的间距可以约为100微米。在一些实施例中，可以修改传输线层130相对于图形化结构层110和接地导线层150的相对距离，以调谐信号传输线100。

传输线层

传输线层130可以包括信号导线138，其中共面接地导线134如图1中所示在两侧上侧接导线138。在一些实施例中，信号导线138的宽度可以例如约为10μm至20μm。信号导线138的纵向部分可以平行于x轴线。信号导线138可以在与图形化结构118重叠的部分之外较窄并且随后变更宽，如图1和图3中所示。在一些实施例中，信号导线138的较宽部分比信号导线138的较窄部分大三倍。通孔112可以在结构上和电气地将信号线层130与信号传输线100的其他层连接。共面接地导线可以由间隔136而与信号导线138隔开。间隔136可以由与电介质本体相同的电介质材料形成。在另一实施例中，间隔136可以包括与本体电介质不同的电介质材料。在实施例中，间隔136约为迹线138的宽度。在一些实施例中，间隔可以包括空气或真空。

信号导线138可以由具有低电阻率的金属、诸如银或铜制成。信号导线138可以承载电路之间的宽频率范围的信号。在一些实施例中，信号导线138可以承载高频信号(例如大于4GHz的频率)。信号导线138也可以由柔性材料(例如柔软的铜)制成。共面接地导线134也可以包括具有低电阻率的金属，诸如银或铜。在一些实施例中，共面接地导线134由不同于信号导线138的材料制成。

图形化结构层

图形化结构层110沿着z轴线位于传输线层130之上，使得包括图形化结构118的图形化结构层110的至少一部分可以邻近信号导线138。图形化结构层110可以包括图形化结构118以及如图1中所示的接地导线114。在一个实施例中，图形化结构118可以包括谐振器的一个或多个阵列。谐振器可以包括开口环谐振器。在一些实施例中，图形化结构118可以包括开口环谐振器的双阵列。开口环谐振器的双阵列可以被设置为覆盖在信号导线138的顶部上，使得它们如图2中所示与信号导线138偏移。例如，开口环谐振器的一个阵列可以位于x-z平面的一侧上，开口环谐振器的第二阵列可以位于x-z平面的另一侧上。在一个实施例中，x-z平面垂直于信号导线138的纵向轴线并且可以二等分信号导线138为相等的半边。因此，在信号导线138和开口环谐振器的一部分之间可以存在部分重叠。在一些实施例中，在图形化结构118和信号导线138之间没有重叠(如从顶部所见)。在一些实施例中，包括开口环谐振器的双阵列的图形化结构118相对于信号导线138的中心线而对称定位。图2图示了信号传输线100的实施例的顶视图。在一些实施例中，图形化结构118也可以部分地覆盖在共面接地导线134的顶部上，如参照图3更详细所示。图形化结构118可以通过间隔116与接地导线114隔开。如上所述，间隔116可以包括电介质本体材料。此外，间隔116也可以包括除了电介质本体之外的材料并且可以包括空气或真空。

接地导线114可以包括具有低电阻率的金属，诸如银或铜。通孔112可以将图形化结构层110的接地导线114与信号传输线110的接地导线134电连接。在一个实施例中，图形化结构减小了电磁场从信号导线138的泄漏。因此，信号传输线100中图形化结构118的位置可以相对于信号导线138而优化，以减小电磁场的泄漏。

接地导线层

接地导线层150可以包括参考导电片154。参考导电片154可以由具有低电阻率的金属、诸如铜或银制成。

通孔

图3图示了信号传输线100的实施例的放大透视图。如上所述，通孔112可以电连接信号传输线100的各层。在一些实施例中，通孔也可以在信号传输线100的各层之间提供结构完整性。如图3中所示，通孔112将接地导线层150与传输线层130连接。通孔可以包括圆柱形柱体，并且可以具有用于电连接地线层114、134和154的导电涂层。在一些实施例中，通孔112可以包括用于承载电线的中空结构。如上所述，信号传输线100可以包括电介质本体，其可以在信号传输线的各层之间形成间距。在一个实施例中，三个层之间的间距可以基本上相等。在其他实施例中，传输线层130可以比接地导线层150更靠近图形化结构层110，如图7中所示。

开口环谐振器

图4、图5和图6进一步详细示出了如上所述的图形化结构。图6图示了具有开口环谐振器610的实施例的信号传输线100的一部分的顶视图。如上所述，图形化结构118可以包括开口环谐振器610的阵列。在一些实施例中，开口环谐振器的阵列具有周期性。如图6中所示，开口环谐振器可以与信号导线138重叠并且也可以部分地与传输线层130的共面导线134重叠。开口环谐振器610可以包括外环612和内环616。外环612可以在内环616的开口618的相对侧上包括开口614。开口环谐振器可以包括如图6中所示的矩形环。在其他实施例中，开口谐振器可以是圆形、C形、S形或Ω形的。开口环谐振器的阵列可以是一维、二维或三维的。开口环谐振器可以由金属制成。开口环谐振器的参数可以改变，以优化信号传输线100中的传输。开口谐振器的阵列可以提供改进的屏蔽并且减小电磁场从信号导线138的泄漏。在一个实施例中，信号传输线100可以包括在传输线层130(替代接地导线层150)的顶部和底部上的图形化结构层110。

频率特性

包括移动通信装置的许多电子装置可根据无线电通信的不同模式而要求传输宽频谱范围中的电信号。可能需要对于基带信号优化信号传输线100。图8图示了并未包括开口环谐振器的阵列的信号传输线的参考频率性能。与之对比，图9图示了具有如上所述开口环谐振器阵列的信号传输线100的实施例的频率性能。在图8和图9中，对于基带信号绘制了信号传输线100的s参数。在一些实施例中，可以对于特定的频率优化信号传输线100。如图9中所示，信号传输线100在5GHz传输附近具有减少的损耗。

术语

为了概括本公开的目的，在此已经描述了某些实施例的某些特征方面、优点和创新特征。应该理解的是，不必根据任何特定实施例实现所有这些优点。因此，实施例可以以如此方式实施，以使得实现或优化如在此所教导的一个优点或优点的群组而不必实现如在此可以教导或建议的其他优点。

如上所述实施例的各种修改将是易于明显的，并且在此限定的普通原理可以适用于其他实施例而并未脱离本公开的精神或范围。因此，本公开并非意在限定于在此所示的实施例，而是符合与在此所公开的原理和创新特征相符的最宽范围。

除了其他之外，如在此使用的条件性语言诸如“可以”、“可”、“可能”、“例如”等等，除非另外特定地陈述或者另外在所使用语境内所理解，否则通常意在传达，某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或状态。因此，该条件性语言通常并非意在暗示对于一个或多个实施例以任何方式要求特征、元件和/或状态，或者一个或多个实施例必须包括采用或不采用作者输入或提示而决定是否包括这些特征、元件和/或状态或者在任何特定实施例中将要执行。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且以开放式的方式包含地使用，并且并未排除额外的元件、特征、动作、操作等等。同样，术语“或”以其包容新的意义被使用(并非以排他性意义)，使得例如当用于连接元件的列表时，术语“或”意味着列表中元件的一个、一些或全部。此外，冠词“一”应该被解释为指“一个或多个”或“至少一个”，除非另外规定。

连接性语言诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”，除非另外特定地陈述，否则如通常所使用的语境而理解，以传达物品、项目等可以是X、Y或Z。因此，该连接线语言通常并非意在暗示某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个以及Z中的至少一个的每一个均存在。

额外地，术语诸如“之上”、“之下”、“顶部”、“底部”在说明书全文中使用。这些术语不应被解释为限定性的。相反，这些术语相对于适用的附图的方位而使用。

Claims (18)

1.一种信号传输线，包括：

信号导线，所述信号导线沿所述信号导线的长度划分为第一部分和第二部分；

开口环谐振器的第一阵列，位于与所述信号导线的纵向轴线交叉的x-z平面的第一侧上，其中所述x-z平面将所述信号导线划分为第一侧和第二侧，其中所述x-z平面基本上垂直于所述信号导线；以及

开口环谐振器的第二阵列，位于与所述x-z平面的第一侧相对的一侧上；

其中所述开口环谐振器的第一阵列与所述信号导线的第一侧部分地重叠；

其中所述开口环谐振器的第二阵列与所述信号导线的第二侧部分地重叠；

其中所述开口环谐振器的第一阵列和所述开口环谐振器的第二阵列位于基本上平行于所述信号导线的x-y平面中，并且

其中所述信号导线与所述开口环谐振器的所述第一阵列和所述第二阵列部分地重叠的所述信号导线的第一部分的第一宽度大于所述信号导线与所述开口环谐振器的所述第一阵列和所述第二阵列不重叠的所述信号导线的第二部分的第二宽度。

2.根据权利要求1所述的信号传输线，进一步包括：

电介质材料，用于隔开所述信号导线与所述开口环谐振器的第一阵列和第二阵列；

第一接地导线，基本上与所述开口环谐振器的第一阵列和第二阵列共面；

第二接地导线，基本上与所述信号导线共面；

第三接地导线，基本上平行于所述信号导线；以及

多个通孔，被配置为电连接所述第一接地导线、所述第二接地导线和所述第三接地导线。

3.根据权利要求1所述的信号传输线，其中所述开口环谐振器的第一阵列相对于所述x-z平面与所述开口环谐振器的第二阵列对称。

4.根据权利要求1所述的信号传输线，其中所述信号传输线的厚度小于或等于200微米。

5.根据权利要求1所述的信号传输线，其中所述信号传输线的宽度大于或等于所述信号传输线的厚度的10倍。

6.根据权利要求1所述的信号传输线，其中所述信号传输线的s参数的绝对值对于包括4GHz至7GHz的范围的第一频率范围小于或等于1dB。

7.根据权利要求1所述的信号传输线，其中与所述开口环谐振器的第一阵列重叠的所述信号导线的第一宽度大于与所述开口环谐振器的第一阵列不重叠的所述信号导线的第二宽度。

8.根据权利要求1所述的信号传输线，其中所述开口环谐振器包括矩形开口环谐振器。

9.一种信号传输线，包括：

开口环谐振器的阵列；

信号导线，包括所述信号导线的第一侧和所述信号导线的第二侧，所述第一侧位于与所述开口环谐振器的阵列重叠的区域内，所述第二侧位于与所述开口环谐振器的阵列重叠的区域外；以及

组件本体，包括为至少所述开口环谐振器和所述信号导线提供支撑结构的电介质材料；

其中所述信号导线的与所述开口环谐振器的阵列重叠的所述第一侧的第一宽度大于或等于所述信号导线的所述第二侧的第二宽度的三倍。

10.根据权利要求9所述的信号传输线，其中所述开口环谐振器的阵列位于与所述信号导线不交叉的平面上。

11.根据权利要求9所述的信号传输线，其中所述开口环谐振器的阵列与所述信号导线部分地重叠。

12.根据权利要求9所述的信号传输线，进一步包括：

电介质材料，用于隔开所述信号导线和所述开口环谐振器的阵列；

第一接地导线，基本上与所述开口环谐振器的阵列共面；

第二接地导线，基本上与所述信号导线共面；

第三接地导线，基本上平行于所述信号导线；并且

多个通孔，被配置为电连接所述第一接地导线、所述第二接地导线和所述第三接地导线。

13.根据权利要求9所述的信号传输线，其中所述信号传输线的厚度小于或等于200微米。

14.根据权利要求9所述的信号传输线，其中所述信号传输线的宽度大于或等于所述信号传输线的厚度的10倍。

15.根据权利要求9所述的信号传输线，其中所述信号传输线的s参数的绝对值对于包括4GHz至7GHz的范围的频率范围小于或等于1dB。

16.一种信号传输线，包括：

信号导线，被配置为承载包括4GHz至7GHz的范围的第一频率范围的信号；

开口环谐振器的第一阵列，与所述信号导线部分地重叠；

开口环谐振器的第二阵列，与所述信号导线部分地重叠；以及

第二接地导线，基本上与所述信号导线共面；

间隔，配置为将所述信号导线与所述第二接地导线绝缘，

其中所述信号传输线的s参数的绝对值对于所述第一频率范围小于或等于1dB，

所述信号导线与所述开口环谐振器的所述第一阵列和所述第二阵列部分地重叠的所述信号导线的第一部分的第一宽度大于所述信号导线与所述开口环谐振器的所述第一阵列和所述第二阵列不重叠的所述信号导线的第二部分的第二宽度，以及

其中所述开口环谐振器的第一阵列相对于沿着所述信号导线的纵向轴线交叉的x-z平面与所述开口环谐振器的第二阵列对称。

17.根据权利要求16所述的信号传输线，

其中所述信号传输线进一步包括：

电介质材料，用于隔开所述信号导线与所述开口环谐振器的第一阵列和第二阵列；

第一接地导线，基本上与所述开口环谐振器的第一阵列和第二阵列共面；

第三接地导线，基本上平行于所述信号导线；以及

多个通孔，被配置为电连接所述第一接地导线、所述第二接地导线和所述第三接地导线。

18.根据权利要求16所述的信号传输线，其中所述信号传输线是柔性的。