CN2563884Y - 高频电路板中信号传输线的设计结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种高频电路板中信号传输线的设计结构，特别是通过对该电路板结构的局部设计，提高了该传输线的品质因素、降低传导损失。本实用新型应用于电路板中具有中频信号传输线以及高频信号传输线的设计布线中。利用本实用新型的实施，将在一多层电路板中的相对应于该中频传输线位置下方的若干层电路板的铜箔面予以去除，使得该中频传输线对参考地面的距离加大，以得到一预先设计的阻抗值，并且使射频信号的阻抗值仍得以保持。

Description

高频电路板中信号传输线的设计结构

(1)技术领域

本实用新型涉及一种高频电路板中信号传输线的设计结构，特别是通过对该电路板结构的局部设计，提了高电路板中的中频信号传输线以及高频信号传输线的品质因素、降低传导损失，可应用于多层印刷电路板中。

(2)背景技术

在一般高频无线通讯所使用的印刷电路板中，由于所使用频率极高，故通常对于在电路板中的各组件的配置以及相关电路布线的设计均需严格设计与布置，以避免电路产生高频效应或其它不良效应的产生，而影响到整个电路的电气特性，尤其是目前流行的个人数字助理器(Personal Digital Assistant；PDA)以及非常普遍的移动电话，对于讯号的传输效能要求更高。

请参阅图1，为一高频无线通讯的印刷电路板的简单示意图。其中该印刷电路板1上的电路总成以一高频电路10代表的，而该高频电路10包括有一射频信号传输线100以及中频信号传输线，该中频信号传输线可分成I(In-phase)与Q(Quadrature)两条次中频信号传输线101、102，其中有关该射频信号传输线100或中频信号传输线101、102的各项布线设计因子，例如是传输线的长度、宽度等均会影响该电路的传输效能与电路整体效果。其中该射频信号传输线100以及中频信号传输线101、102的间有一距离B，由于阻抗匹配的关系，该距离B的设计考虑射频信号传输线100以及中频信号传输线101、102不会互相干扰彼此的传输特性，各传输线100、101、102的宽度若改变时，则会影响该信号传输线的特性阻抗，并且连带的影响到其它传输线，譬如当射频信号传输线100的宽度改变时，不仅本身特性阻抗会随的改变，亦会影响到中频信号传输线101、102的设计以及特性表现。

请参阅图2，为一信号传输线与电路板的剖面示意图。如图所示，W为该信号传输线11的宽度，H为印刷电路板1的高度，H亦为该传输线11对参考地面(ground)13的距离，T表示该传输线11的厚度，则该传输线11的阻抗(Z)可以Z＝k·H/W简单表示的，其中k表示与该传输线11的内部电容以及该电路板1的平面物质有关的一系数。

请参阅图3，为现有的一个六层电路板的立体示意图。如图3所示，一射频信号传输线100以及一对中频信号传输线101、102，布线于一个具六层结构、高度为1mm的印刷电路板1上，并且系同样具有一个对参考地面的高度为H1，该参考地面即位第二层电路板结构L2，依据前述对传输线阻抗的描述，则射频信号传输线100的阻抗Z＝K·H1/W1，以及对中频信号传输线101、102的阻抗Z＝k·H1/W2，则该射频信号传输线100的阻抗与中频信号传输线101、102阻抗并不相同，并且中频信号传输线101、102的阻抗系大于射频信号传输线100的阻抗。并且，因为避免讯号的相互干扰，射频信号传输线100以及中频信号传输线101间需至少要有一距离为B的宽度以隔开两信号传输线的噪声，其中如上述因为阻抗匹配的关系，使射频信号传输线的阻抗具有一特定值，而中频信号传输线的阻抗具有另一特定值，使射频信号传输线100的线宽远宽于中频信号传输线101、102，这在高频电路布线的设计中会造成布线的困扰，使得整个电路的设计显得复杂与困难。

(3)实用新型内容

本实用新型为解决上述现有技术的缺点所作的进一步改良设计。本实用新型的主要目的，设计一种提高传输线(trace)的品质因素、降低传导损失的电路板结构，以使讯号的传输效能达到最高。

本实用新型的另一目的，是利用本实用新型在多层印刷电路板上的实施，尤其是在高频的电路应用中，提出介于射频信号传输线与中频信号传输线的布线与设计的一种良好的结构。

本实用新型的又一目的，是利用本实用新型的设计，将一多层电路板中的其中若干层，且相对应于该传输线的特定范围的铜箔予以去除，而达成本实用新型的目的。

为达到上述目的，本实用新型设计一种提高传输线(trace)的品质因素、降低传导损失的结构，是可应用于使用信号传输线的无线通讯印刷电路板中。一种高频电路板中信号传输线的设计结构，包括电路板和传输线，其中：所述的传输线应用于一电路板中的具有特定宽度的一第一信号传输线以及一第二信号传输线，该第一信号传输线以及该第二信号传输线之间具有一特定的距离并具有阻抗匹配关系，其中在该特定距离不予改变以及对该第二信号传输线预先设计在一阻抗值下，通过该第二信号传输线对一参考地面的距离加大，使该电路板结构中相对该第二信号传输线的至少一层的一特定范围的可导电物质予以去除，使该第一信号传输线在不改变其宽度下具有一特定阻抗值，并符合与该第二信号传输线的阻抗匹配关系。第二信号传输线可再分出两条具90°相位差的差动信号I(in-phase)以及Q(quadrature)的信号传输线。第一信号传输线系可传送射频信号。第二信号传输线为可传送中频信号。

在一电路板为六层构造的较佳实施例中，在一预先设计的传输线下方的若干层电路板的铜箔面予以去除，但在最下层的铜箔予以保留。如此设计的特点是在计算该传输线的阻抗时，使得该中频传输线对参考地面的距离加大，以使得相对中频信号传输线的宽度不需改变，并且也进而使得中频信号传输线的阻抗不会改变，并使得该传输线的传导损失下降并使品质因素提高。

为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细的描述。

(4)附图说明

图1为一高频无线通讯的印刷电路板的简单示意图。

图2为对如图1的传输线与电路板的剖面示意图。

图3为现有技术的一六层电路板与信号传输线的立体示意图。

图4A为本实用新型应用于一六层电路板的较佳实施例立体图。

图4B为图4A剖面图。

(5)具体实施方式

本实用新型设计一种高频电路板中信号传输线的设计结构，是利用PCB的压合方式，以提高高频电路板中的中频信号传输线(trace)的品质因素、降低传导损失的电路板结构，应用于多层结构的印刷电路板中，尤其是在无线通讯印刷电路板中，利用本实用新型的实施，以使高频讯号的传输效能获得改善。本实用新型是应用在具有特定宽度的中频信号传输线以及射频信号传输线，并且在该信号传输线之间具有一特定的距离并具有阻抗匹配关系中实现的，其中在该特定距离不予改变以及对该射频信号传输线预先设计在一阻抗值下(例如是50Ω)，通过改变该中频信号传输线对该电路板中的一参考地面的距离加大，使该电路板结构中相对该中频信号传输线下方的至少一层的一特定范围的可导电物质予以去除，使该射频信号传输线在不改变其宽度下仍具有原来阻抗值并符合与该射频信号传输线的阻抗匹配关系。

其中通过改变中频信号传输线对参考地面的距离，以使该中频信号传输线的宽度相对改变，使相对应于该传输线下方的一定范围的电路板作局部的设计，即如同上述将该多层电路板中的若干层的可导电物质(譬如铜箔)予以去除。

其中所需去除的范围与该传输线的位置与构造有极大相关。通常在一多层电路板的构造中，传输线会设计于该多层电路板上的最上层，因此可对位于该传输线位置的下方的特定范围的若干层铜箔面予以去除，或者是在设计与布线该电路板时即对该预设位置与层数予以保留以不形成铜箔。而在该若干层不具铜箔面的下方仍至少有一层具铜箔面。如此该传输线对地面的参考距离，即为该传输线与该层具铜箔面的距离。所需去除范围的长度是与该传输线的长度相同，而所需去除范围的宽度与该传输线的宽度是可成倍数关系。

请参阅图4A与图4B，为本实用新型应用于六层电路板的较佳实施例立体图。如图4A所示，该电路板为六层构造，在一预先设计好的一中频信号传输线201、202的下方的第二层L2、第三层L3以及第四层L4中的铜箔予以去除，但在第五、六层的铜箔予以保留。如此设计的目的，是在计算传输线的阻抗Z＝k·H/W时，使得需计算的该中频信号传输线201、202对参考地面的距离为L1至L5的距离，而要在维持该传输线201、202阻抗为100Ω的条件下，无须相对加大该射频信号传输线200的宽度，而使得射频信号传输线200可维持在50Ω。若未使用本较佳实施例的方法，则必须像图3所示将射频信号传输线100的宽度设计得很大。

亦即是在维持射频信号传输线200的阻抗为50Ω下，通过提高中频信号传输线所需计算的参考地面距离，使得射频信号传输线以及中频信号传输线除了获得阻抗匹配外亦不会彼此有噪声影响。若在未改变中频传输线对参考地面距离情况下，则会使传输线的阻抗不能维持在50Ω，并使传输线的传导损失加大。

较佳的情况，如同图4较佳实施例中所述，中频信号传输线的阻抗值是可设计为200Ω。

当然在实际实施本实用新型时，上述的位于该中频信号传输线下方的所需去除铜箔的电路板层数，并不以第二层、第三层以及第四层为限制，而应当视所使用电路板的高度与该电路板的层数，以及每层的厚度，甚至是该电路板各层所使用的材质而有所不同，而在相关条件考虑之下，其设计总是以维持该传输线的良好效能为目的。

因此我们可预见，凡为提高该电路传输的品质因素、降低传导损失的目的，而对该信号传输线所附着、涂布或布线于其中的电路板中，相对应于该传输线位置下方的电路板结构或组成有所设计均应当被视为是在本说明书的设计下所指引，当然亦应被本实用新型所涵盖。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种高频电路板中信号传输线的设计结构，包括电路板和传输线，其特征在于：所述的传输线具有特定宽度的一第一信号传输线以及一第二信号传输线，该第一信号传输线以及该第二信号传输线之间具有一特定的距离并具有阻抗匹配关系，其中在该特定距离不予改变以及对该第二信号传输线预先设计在一阻抗值下，通过该第二信号传输线对一参考地面的距离加大，使所述的电路板结构中相对该第二信号传输线的至少一层的一特定范围的可导电物质予以去除，使该第一信号传输线在不改变其宽度下具有一特定阻抗值，并符合与该第二信号传输线的阻抗匹配关系。

2.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的第二信号传输线可再分出两条具90°相位差的差动信号I(in-phase)以及Q(quadrature)的信号传输线。

3.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的第一信号传输线为可传送射频信号。

4.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的第二信号传输线为可传送中频信号。

5.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的第一信号传输线阻抗的特定值为50Ω。

6.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的第二信号传输线阻抗的特定值为100Ω。

7.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的第二信号传输线阻抗的特定值为200Ω。

8.如权利要求1项所述的高频电路板中信号传输线的设计结构，其特征在于所述的可导电物质为铜箔。

Images