CN2735566Y

CN2735566Y - 一种子、母板间高速互联的结构

Info

Publication number: CN2735566Y
Application number: CNU2004200281134U
Authority: CN
Inventors: 翟红健
Original assignee: NANJING BRANCH OF ZTE CORP
Current assignee: NANJING BRANCH OF ZTE CORP
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2014-06-21

Abstract

本实用新型涉及一种实现两块电路板高速互联的结构，它改变了子、母板间信号直接通过接插件相联的方式。子、母板的接插件改用与背板相连的接插件，使子板与母板的信号通过系统背板相连。由于这种通过背板的方式互联子母板间的接插件，这样高速信号需要过接插件的距离与子、母板的堆叠高度无关，只是改变高速信号在背板上走线的长度。本实用新型有效克服采用直接通过接插件互联，在堆叠高度对信号完整性风险的影响。同时高速信号互联由于加工工艺及技术成熟上的优势，已经有比较多的产品可供选择，降低了所设计产品在接插件采购上的风险。

Description

一种子、母板间高速互联的结构

技术领域

本实用新型涉及一种实现两块电路板高速互联的结构，尤其涉及高端数据通讯领域的刀片式插卡上需要通过高速互联堆叠子板，以提升单板处理能力的场合，解决堆叠高度对信号完整性的影响。

背景技术

大型数据交换系统，一般都是通过背板来实现各刀片式插卡在一个机框内的互联构成交换系统，现有的按照Intel ATCA规范设计的背板互联系统一般包括机框和设置在其中的线卡，各线卡之间分别通过板间连接器与背板连接，实现各线卡之间的互联从而组成背板互联系统。

随着技术和市场竞争的不断发展，用户已普遍采用标准19英寸机架。这样数据交换系统也必须在标准的19英寸的机架内实现，使插卡的尺寸受到严格限制；同时单块插卡需要处理数据包的能力已经需要达到10～40G能力才能满足市场竞争的需要。这么高的处理能力，在按规定尺寸的单块电路板上往往很难实现。

因此，现在的刀片式线卡一般都是通过母板加子板的形式通过堆叠的方式实现，图1所示的是一块子、母板堆叠互联结构的刀片式线卡。协处理器子卡(202)通过板间连接器(203)实现与母板(201)的总线互联。这样由于增加了子板，扩大了电路板的面积，降低电路板的设计难度。同时只要子板按照约定的信号定义或技术规范，子板可以在不同的母板或系统上使用，减少了重复设计的工作量，有效节约设计开发成本。而且由于采用了子板的方式可以通过升级或配置不同的子板实现系统的灵活配置，具有降低系统升级的成本等优势。已经被业界所广泛采用。

但是随着技术以及市场需求的不断发展，需要母板与子板间的总线带宽已经达到10Gbps以上，同时由于串/并转换(SERDES)芯片技术的不断成熟，现在采用串行总线已越来越成为趋势。如：PCI Express、XAUI等总线。这样单根信号线速率已经超过3Gbps以上，需要的信号带宽超过5GHz。由于接插件的工艺结构，无法像PCB一样保证足够的信号地平面，以及接插件金属簧片的接触部分无法控制等的固有缺陷，接插件很难像PCB上一样，保证其接插件部分信号线的阻抗连续及信号衰减。这些都是造成接插件层叠高度在越高时，能够传输的信号频率高度受到限制的重要原因。以SAMTEC公司对其相同类型结构接插件，在不同高度层叠高度时的对高速信号影响的测试结果为例，当堆叠高度大于5MM时基本上无法保证2Gbps信号的正确传输。但是必要的层叠高度往往是板上器件散热和器件封装结构所决定的。一般层叠高度都需要在8MM～10MM，有时需要16MM以上。解决子板与母板的层叠高度，已是设计出有市场并具有市场竞争力产品的关键技术之一。

发明内容

本实用新型目的就是为了解决上述问题，提供一种能克服现有技术中子、母板在需要传输高速信号时堆叠高度与信号完整性存在相互影响缺陷的子、母板间高速互联的结构。

本实用新型的技术解决方案：

一种子、母板间高速互联的结构，应用于通讯系统，它包括由母板与子板通过结构件固定后组成的刀片式线卡、系统背板和接插件，其中母板为线卡的主要功能部分，子板实现线卡的部分功能，其特征在于母板和子板分别插接在与系统背板相连的若干接插件上，系统背板通过高速PCB走线电气连接各接插件信号端，实现母板和子板的板间电气连接。

本实用新型为改变了子、母板间信号直接通过接插件相联的方式。子、母板的接插件改用与背板相连的接插件。使子板与母板的信号通过系统背板相连。由于这种通过背板的方式互联子母板间的接插件，这样高速信号需要过接插件的距离与子、母板的堆叠高度无关。只是改变高速信号在背板上走线的长度。业界很多芯片和接插件厂家对高速信号在背板上传输都有了比较成熟的技术和产品。实现单根信号高达6Gbps的高速信号通过背板互联已有成熟的技术和产品。本实用新型有效克服了现有技术采用直接通过接插件互联，堆叠高度对信号完整性的影响。同时高速信号互联由于加工工艺及技术成熟上的优势，已经有比较多的产品可供选择，降低了所设计产品在接插件采购上的风险。

附图说明

图1是现有的采用层叠结构的子、母板互联结构图；

图2是本实用新型的子、母板互联结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型包括有由母板402与子板403通过结构件405固定后组成的刀片式线卡(未标号)，其中母板402为线卡的主要功能部分；子板403实现线卡的部分功能，一般为增强线卡整体功能而设计；刀片式线卡中的母板402和子板403分别插接在两个与系统背板401相连的高速背板接插件404上，系统背板401用来连接系统各线卡间信号，实现线卡间的互联；结构件405起固定子板403、母板402的作用，使子板403和母板402在结构上成为一个整体，同时传递与系统背板401的插拔力；高速背板接插件404用来分别实现系统背板401与母板402以及系统背板401与子板403的板间电气连接。

由于本实用新型的母板402与子板403通过结构件405固定后组成的刀片式线卡，插到背板401上。这样子板403与母板402间的高速信号，首先通过高速背板接插件404分别传送到背板401，然后通过设置在背板401上的高速PCB走线，完成子、母板间信号的互联。这样的结构互联在现在成熟的背板互联技术条件下，子板与母板间在传输6GBPS的高速信号速率下可以达到0.5米以上(这种距离是满足线卡与线卡的传输距离)。完全克服了子板与母板的互联高度对信号完整性的影响问题。

按照以上的结构设计，如通过XAUI总线实现具有双向10G带宽的子、母板互联结构(XAUI总线是采用4对3.125G的串行总线)，需要以下几个设计步骤：

首先按照系统设计的具体要求，确定子、母与背板的结构尺寸以及相互之间的位置，选择合适的接插件尺寸和需要连接的接插件针数。如选择Molex公司的VHDM-HSD系列高速接插件，单对插针支持5Gbps的速率，并且有不同的结构尺寸型号可供选择(用户也可以按照需要，在低速信号部分延用传统的的方式通过其它直接子、母板堆叠的接插件实现互联)。这种接插件一般都有特征阻抗值，符合设计要求，同时信号线间有接地面，以隔离信号线间的相互干扰和阻抗的连续性。

其次设计结构件：结构件使子、母板固定在一起组成一块刀片式线卡，同时保证该子、母板组成的线卡在插入机框时，子、母板上的接插件插头同时插入背板上的接插件插座。这样子板板上的插拔力需要由可靠的接插件来传递和保证。

最后电气连接：按照设计要求的子、母板连接关系，按照高速PCB信号线的设计要求(一般需要控制走线阻抗，信号线之间的串扰，接地面的连续等)，通过背板上的高速PCB走线将对应子、母板接插件插座的信号实现连接。

子板向母板发送数据时，通过连接子板与背板的接插件传送信号到背板，通过背板上的高速PCB走线传送信号到连接母板与背板的接插件，通过该接插件传送信号到母板。反之母板向子板发送数据包时，通过连接母板与背板的接插件传送信号到背板，通过背板上的高速PCB走线传送信号到连接子板与背板的接插件，通过该接插件传送信号到子板，实现子板与母板的高速互联。

Claims

1、一种子、母板间高速互联的结构，应用于通讯系统，它包括由母板与子板通过结构件固定后组成的刀片式线卡、系统背板和接插件，其中母板为线卡的主要功能部分，子板实现线卡的部分功能，其特征在于母板和子板分别插接在与系统背板相连的若干接插件上，系统背板通过高速PCB走线电气连接各接插件信号端，实现母板和子板的板间电气连接。

2、按权利要求1所述的一种子、母板间高速互联的结构，其特征在于所述接插件采用具备特征阻抗值的高速背板接插件。