DE2010098B2

DE2010098B2 - STRIPED LINE WITH EQUALLY ADAPTED WAVE RESISTANCE

Info

Publication number: DE2010098B2
Application number: DE19702010098
Authority: DE
Inventors: John Richard Endicott N.Y.(V.St.A.) Skobern
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-03-21
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US3573670A; GB1283148A; DE2010098A1; FR2035139A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Streifenleitung mit einem gleichmäßigen angepaßten Wellenwiderstand zur Übertragung hochfrequenter Signale, deren streifenförmiger Signalleiter Diskontinuitäten, vorzugsweise Verbreiterungen, aufweist und der auf der einen Oberflächenseite einer isolierenden dielektrischen, vorzugsweise kartenförmigen Trägerschicht angeordnet ist, deren andere Oberflächenseite eine als Masseleitung dienende elektrisch leitende Schicht bedeckt, deren Breite größer ist als die des Signalleiters.The invention relates to a stripline with a uniformly matched characteristic impedance for transmission high-frequency signals whose strip-shaped signal conductors have discontinuities, preferably widening, and on one surface side of an insulating dielectric, preferably card-shaped Carrier layer is arranged, the other surface side of which serves as a ground line electrically Covered conductive layer, the width of which is greater than that of the signal conductor.

Derartige Streifenleitungen, welche auch unter der Bezeichnung »Bandleitungen« bekannt sind, werden beispielsweise in Schaltungsanordnungen zur Informationsverarbeitung verwendet, und sie dienen zur möglichst wirklichkeitsgetreuen Übertragung von hochfrequenten Signalen, beispielsweise Impulsen, die eine große Flankensteilheit aufweisen. Diese Streifenieitungen sind vielfach als integrierte Bestandteile zusammen mit Transistoren oder anderen elektrischen Bauelementen oder alleine als Übertragungsleitungen in tafel-, karten- oder folienförmigen Schaltungsanordnungen enthalten, die eine meistens dünne, plattenförmige Trägerschicht aus Isoliermaterial aufweisen. Eine Streifenleitung kann aus einer Doppelleitung bestehen, von denen die eine als Signalleiter und die andere als Masseleiter bezeichnet wird. Diese beiden Leiter der Doppelleitung erstrecken sich parallel in geringem Abstand zueinander als bandförmige Leiterbahnen über die Oberfläche der Trägerplatte. Diese Anordnung bildet einen längsgestreckten Kondensator, welcher eine bestimmte Kapazität aufweist, und außerdem wirkt diese Anordnung auch als Induktivität.Such strip lines, which are also known under the designation "ribbon lines", are used used for example in circuit arrangements for information processing, and they are used for As realistic as possible transmission of high-frequency signals, for example pulses, the have a large edge steepness. These strip lines are often integrated components together with transistors or other electrical components or alone as transmission lines in Contain board, card or film-shaped circuit arrangements, which are usually thin, plate-shaped Have carrier layer made of insulating material. A stripline can consist of a double line, one of which is called the signal conductor and the other is called the ground conductor. These two heads of Double lines extend parallel at a short distance from one another as strip-shaped conductor tracks the surface of the carrier plate. This arrangement forms an elongated capacitor, which has a certain capacitance, and besides, this arrangement also acts as an inductance.

Es ist bekannt, daß bei einer Streifenleitung in der vorstehend erwähnten Ausführungsart das elektrische Feld nicht ganz auf den zwischen dem Signal- und Masseleiter liegenden Bereich begrenzt werden kann und daß bei einer solchen Streifenleitung durch Abstrahlung unerwünschte Energieverluste auftreten. Eine falsche Anpassung des Wellenwiderstandes, auch Scheinleistung oder Impedanz genannt, an das zu übertragende Frequenzband, oder Diskontinuitäten in der Streifenleitung, die sogenannte Stoß- oder Sprungstellen bilden, beeinträchtigen die Güte der Signalübertragung und bewirken Verluste, Signalverzerrungen und unerwünschte Reflexionen.It is known that in a strip line in the above-mentioned embodiment, the electrical Field cannot be completely limited to the area between the signal and ground conductors and that with such a stripline undesired energy losses occur due to radiation. An incorrect adaptation of the wave resistance, also called apparent power or impedance, to the too transmitting frequency band, or discontinuities in the stripline, the so-called shock or jump points form, affect the quality of the signal transmission and cause losses, signal distortion and unwanted reflections.

In datenverarbeitenden Anlagen bzw. Informationssystemen besteht derzeit ein Trend zur Mikrominiaturisation, zu größeren Packungsdichten der Bauelemente und zu noch schnelleren Arbeitsgeschwindigkeiten und noch kürzeren Zugriffszeiten. Dies bedingt kürzere und steile Signale, relativ kleine Signal-Schaltpegel und außerdem, daß in den Schaltkreisen auch die Leitungen an die Signale und ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit angepaßt sein missen, daß die Strahlungs- und Dämpfungsverluste auf ein Minimum begrenzt werden und daß keine Reflexionen oder große Signalverzerrungen auftreten dürfen.There is currently a trend towards microminiaturization in data processing systems and information systems, to greater packing densities of the components and to even faster working speeds and even shorter access times. This requires shorter and steep signals, relatively low signal switching levels and In addition, that in the circuits also the lines to the signals and their processing speed must be adapted so that the radiation and attenuation losses are limited to a minimum and that no reflections or large signal distortions may occur.

In der US-PS 33 03 439 ist eine an den vorgegebenen Wellenwiderstandswert angepaßte Verbindung von zwei Streifenleitungen beschrieben, die in den Zwischenschichten von zwei zu einer Schaltungsanordnung zu kuppelnden Schaltungskarten angeordnet sind. Bei dieser angepaßten stoßfreien Verbindung sind die Signalleiter und Trägerplatten gekürzt, und in dem sich dadurch ergebenden Zwischenraum ist senkrecht zu den Signalleitern ein abgewinkelter Hilfs-Signalleiter eingefügt. Diese Kupplungsverbindung ist ziemlich aufwendig und insbesondere nicht zweckmäßig für Schaltungsanordnungen, die in Miniaturtechnik ausgeführt sind. In US-PS 33 03 439 is a matched to the predetermined characteristic impedance compound of two striplines described, which are in the intermediate layers of two to form a circuit arrangement are arranged to be coupled circuit cards. With this adapted seamless connection, the Signal conductor and carrier plates shortened, and in the resulting space is perpendicular to the Signal conductors an angled auxiliary signal conductor inserted. This coupling connection is quite complex and in particular not appropriate for circuit arrangements that are made in miniature technology.

Durch die US-PS 30 93 805 wurde eine flache Koaxialübertragungsleitung bekannt, welche ebenfalls eine Streifenleitung ist, bei der parallel zum zentralen Signalleiter zwei äußere Masseleiter gemeinsam aul einer Oberflächenseite einer Trägerplatte angeordnet sind. Diese Streifenleitung weist in ihrem Verlauf eine Verzweigung auf. An dieser Verzweigun^sstelle ergibi sich eine Diskontinuität des Wellenwiderstandes, die durch die Anordnung von zwei Anpassungselementen ir den beiden Abzweigwinkeln der Verzweigungsstellf weitestgehend kompensiert wird. Eine derartige Impe danz-Kompensation läßt sich jedoch nur in spezieller Fällen und vorzugsweise nur bei größeren aufgelocker ten Schaltungsanordnungen durchführen und nicht beFrom US-PS 30 93 805 a flat coaxial transmission line was known which also is a stripline, in which two outer ground conductors jointly aul parallel to the central signal conductor are arranged on a surface side of a carrier plate. This stripline has a Branch on. At this branching point you get there is a discontinuity in the wave resistance caused by the arrangement of two matching elements the two branch angles of the branch positionf is largely compensated. Such an impe However, danz compensation can only be loosened up in special cases and preferably only with larger ones perform th circuit arrangements and not be

Leitungsverbreiterung oder bei in Mikro-Miniatunechnik hergestellten Schaltungen.Line widening or in micro-miniature technology manufactured circuits.

Durch die DTPS 11 48 290 wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrowellen-Streifenleitung bekannt, bei der im Dielektrikum, das beidseitig mit einer Metallfolie versehen ist, Aussparungen vorbestimmter Form erforderlich sind. Diese Aussparungen dienen zur Aufnahme eines die elektromagnetischen Wellen stark absorbierenden Stoffes. Dieses bekannte Verfahren ist ebenfalls nur für größere Schaltungsanordnungen und nicht für miniaturisierte Streifenleiter zweckmäßig, außerdem ist dieses Verfahren aufwendig und nicht in allen rällen geeignet, wo Diskontinuitäten in einer Streifenleitung zu kompensieren sind.A method for producing a microwave stripline became known through DTPS 11 48 290, with the in the dielectric, which is provided with a metal foil on both sides, recesses of predetermined Form are required. These recesses are used to accommodate a strong electromagnetic waves absorbent material. This known method is also only for larger circuit arrangements and not suitable for miniaturized striplines, in addition, this process is expensive and not in Suitable for all cases where discontinuities in a stripline have to be compensated.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Streifenleitung der eingangs geschilderten Art so zu gestalten, daß die durch die Diskontinuitäten verursachten Ungleichheiten des Wellenwiderstandes durch spezielle Einrichtungen oder Maßnahmen eliminiert werden, daß die Streifenleitung über ihre gesamte Länge einen gleichmäßigen an den vorbestimmten Sollwert angepaßten Wellenwiderstand aufweist.It is the object of the invention to design a stripline of the type described above so that the Due to the discontinuities inequalities of the wave resistance caused by special devices or measures can be eliminated so that the stripline is uniform over its entire length has the predetermined nominal value matched characteristic impedance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der schichtförmigen Masseleitung am Ort der Diskontinuität des Signalleiters, wenigstens ein die Überschußkapazität zwischen dem verbreiterten Signalleiter und der Masseleitung kompensierender streifenförmiger Ausschnitt parallel zur Längsachse der Leiter vorgesehen ist.This object is achieved in that in the layered ground line at the location of the Discontinuity of the signal conductor, at least some of the excess capacitance between the widened signal conductor and the ground line compensating strip-shaped cutout parallel to the longitudinal axis of the Head is provided.

Diese Streifenleitung hat den Vorzug, daß die Kompensation der Überschußkapazität bzw. die Anpassung des Wellenwiderstandes sehr genau erfolgen kann und daß ein guter Abgleich möglich ist durch die wählbare Anzahl, Größe, Form und Position der Ausschnitte usw.This stripline has the advantage that the compensation of the excess capacitance or the adaptation of the wave resistance can be done very precisely and that a good adjustment is possible through the selectable number, size, shape and position of the cut-outs etc.

Durch die im Masseleiter eingearbeiteten Ausschnitte wird die vom Sollwert abweichende überschüssige Kapazität kompensiert, die sich beispielsweise bei einer Verbreiterung des Signalleiters ergibt und die den Wellenwiderstandswert beeinflußt. Durch diese Abgleicheinrichtung wird eine Streifenleitung geschaffen, die an einer oder mehreren Stellen im Leitungsverlauf eine odei mehrere Diskontinuitäten enthalten kann — vorzugsweise Verbreiterungen — und die dennoch über ihre gesamte Länge den gleichen Wellenwiderstandswert aufweist.Due to the cutouts in the ground conductor the excess capacity deviating from the setpoint is compensated, which is, for example, in a Widening of the signal conductor results and which affects the characteristic impedance. Through this matching device a stripline is created that runs at one or more points in the line can contain one or more discontinuities - preferably widenings - and still over their entire length has the same wave resistance value.

Bei einer Streifenleitung, die nur einen schmalen Masseleiter aufweist, kann eine Diskontinuität im Leitungszug dadurch kompensiert werden, daß an der Sprungstelle der Masseleiter entsprechend verbreitert wird, um die erforderliche Kapazität zur Erzielung eines kontinuierlichen Wellenwiderstandswertes zu erhalten.In the case of a stripline that has only a narrow ground conductor, a discontinuity in the Line tension can be compensated for by widening the ground conductor accordingly at the jump point in order to obtain the necessary capacity to achieve a continuous characteristic impedance value.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen (F i g. 1 bis 8) dargestellt und wird im folgenden ausführlich beschrieben. Es stellt darAn embodiment of the invention is shown in the drawings (F i g. 1 to 8) and is in described in detail below. It shows

F i g. 1 in stark vergrößerter und perspektivischer Abbildung zwei auf einer Schaltungskarte angeordnete Streifenleitungen, deren Signalleiter ungleiche Querschnitte aufweisen. Der breitere Signalleiter dient zur Übertragung von Signalen relativ großer Stromstärke. Der Wellenwiderstand dieser Streifenleitung ist an den Wellenwiderstand der anderen Streifenleitung, die den schwächeren Signalleiter enthält, angepaßt,F i g. 1 in a greatly enlarged and perspective illustration, two arranged on a circuit card Striplines whose signal conductors have unequal cross-sections. The wider signal conductor is used for Transmission of signals of relatively high amperage. The wave resistance of this stripline is at the Characteristic impedance of the other stripline, which contains the weaker signal conductor, adjusted,

Fig. 2 in einer stark vergrößerten und perspektivischen Abbildung ausschnittsweise eine auf einer gedruckten Schaltungskarte angeordnete Streifenleitung, deren Signalleiter mit einer verbreiterten Leiterfläche zum Anschluß von Bauelementen versehen ist und deren Wellenwiderstand durch zwei Schlitze im Masseleiter angepaßt ist,Fig. 2 in a greatly enlarged and perspective Figure excerpts from a stripline arranged on a printed circuit card, whose signal conductor is provided with a widened conductor surface for connecting components and whose wave resistance is adjusted by two slots in the ground conductor,

Fig. 3 in stark vergrößerter und perspektivischer Ansicht eine gedruckte Streifenleitung, die auf zwei s rechtwinkelig miteinander verbundenen Schaltun.jskarten angeordnet ist, wobei die Enden der beiden aneinanderstoßenden Signalleiter am Eckpunkt verbreitert sind. Der Wellenwiderstand der Streifenleitung ist durch Schlitze in der Masseleiterschicht abgeglichen,Fig. 3 in a greatly enlarged and perspective view of a printed strip line, which on two s right-angled interconnected circuit boards is arranged, the ends of the two abutting signal conductors widened at the corner point are. The wave resistance of the stripline is balanced by slots in the ground conductor layer,

ίο F i g. 4 ein verzerrtes Signal auf einer unkompensierten Streifenleitung, die eine Diskontinuität aufweist, welche eine Stoßstelle und eine Abweichung des Wellenwiderstandes vom Sollwert bewirkt,ίο F i g. 4 a distorted signal on an uncompensated one Stripline that has a discontinuity, which is an abutment point and a deviation of the Characteristic impedance caused by the nominal value,

Fig. 5 und 6 die Kurvenform eines Signals auf einer Streifenleitung, die eine Diskontinuität aufweist, deren Sprungstelle im Wellenwiderstand durch die erfindungsgemäße Einrichtung kompensiert ist,Figs. 5 and 6 show the waveform of a signal on a Stripline, which has a discontinuity, the jump point in the characteristic impedance by the inventive Facility is compensated,

Fig. 7 die Kurvenform eines Signals, speziell die Anstiegsflanke und das Dach eines Impulses von einer unkompensierten Streifenleitung, die gemäß F i g. 3 eine Ecke mit einer verbreiterten Fläche des Signalleiters aufweist,Figure 7 shows the waveform of a signal, specifically the leading edge and top of a pulse from one uncompensated stripline, which according to FIG. 3 a corner with a widened surface of the signal conductor having,

Fig.8 die Kurvenform eines Signals, speziell die Anstiegsflanke und das Dach des Impulses auf einer Streifenleitung, die gemäß Fig. 3 eine Ecke mit einer verbreiterten Fläche des Signalleiters aufweist und bei der an der Stoßstelle die Überschußkapazität durch die erfindungsgemäße Einrichtung kompensiert wurde und dadurch eine Anpassung des Wellenwiderstandes erfolgte.Fig. 8 shows the waveform of a signal, specifically the leading edge and the top of the pulse on one Stripline, according to FIG. 3, a corner with a Has widened area of the signal conductor and in the case of the excess capacitance through the at the joint Device according to the invention was compensated and thereby an adaptation of the wave resistance took place.

Wie die Fig. 1 zeigt, sind auf einer Schaltungskarte 10, deren Trägerplatte aus einem isolierenden dielektrischen Material besteht, in gedruckter Schaltungstechnik auf der einen Oberflächenseite zwei streifenförmige Signalleiter 12 und 13 und auf der anderen Oberflächenseite eine Schicht 11 aus elektrisch leitendem Material aufgebracht, wobei letztere als Masseschicht 11 bzw. als Masseleiter dient. Die beiden Signalleiter 12 und 13 sind als gedruckte Flach- oder Streifenleiter ausgeführt, deren Querschnitt von der Art, der Stromstärke und dem Taktverhältnis der zu übertragenden Signale abhängt.As FIG. 1 shows, are on a circuit card 10, the carrier plate of which is made of an insulating dielectric Material consists, in printed circuit technology, two strip-shaped on one surface side Signal conductors 12 and 13 and on the other surface side a layer 11 of electrically conductive material applied, the latter as a mass layer 11 or as Ground conductor is used. The two signal conductors 12 and 13 are designed as printed flat or strip conductors, their cross-section on the type, the current strength and the pulse ratio of the signals to be transmitted depends.

Die Schaltungskarte 10 kann aus einem einheitlichen dielektrischen Material oder aus mehreren übereinanderliegenden isolierenden Schichten verschiedener Materialien bestehen, z. B. aus Polystyrol, Phenolharz, Keramik oder au:s einem Glasfasergewebe, das mit Epoxydharz getränkt ist. Die Dicke der Schaltungskarte 10 als Träger ist abhängig von der Dielektrizitätskonstanten des Materials oder den Materialien, aus denen die Karte 10 besteht und außerdem von der Frequenz der Signale, die über die Signalleiter 12,13 verzerrungsfrei übertragen werden sollen.The circuit card 10 can consist of a single dielectric material or of several superposed dielectric material insulating layers consist of different materials, e.g. B. made of polystyrene, phenolic resin, Ceramic or made of a glass fiber fabric impregnated with epoxy resin. The thickness of the circuit board 10 as a carrier depends on the dielectric constant of the material or the materials from which The card 10 consists and also of the frequency of the signals transmitted via the signal conductors 12, 13 without distortion should be transferred.

In der Fig. 1 bilden der schmale Signalleiter 12 und die Masseplatte 11 zusammen eine erste Streifenleitung, die eine einheitliche Charakteristik und einen gleichen Wellenwiderstandswert, beispielsweise 50 Ω, über die gesamte Leitungslange aufweist. Dieser Sollwert des Wellenwiderstandes von 50 Ω ergibt sich durch die verschiedenen Parameter der Streifenleitung. Diese Parameter sind die Dicke des dielektrischen Materials der Schaltungskarte 10, der Querschnitt des Signalleiters 12 und die Frequenz der Signale, welche zu übertragen sind. Durch entsprechende Kombination derIn Fig. 1 form the narrow signal conductor 12 and the ground plate 11 together a first stripline, which have a uniform characteristic and the same wave resistance value, for example 50 Ω, over the Has the entire length of the line. This nominal value of the characteristic impedance of 50 Ω results from the different parameters of the stripline. These parameters are the thickness of the dielectric material of the circuit board 10, the cross section of the signal conductor 12 and the frequency of the signals, which to are transferred. By combining the

<>5 einzelnen Parameter ist es für einen Fachmann möglich, je nach den vorliegenden Erfordernissen einen anderen Wert des Wellenwiderstandes für eine Streifenleitung zu erhalten.<> 5 individual parameters it is possible for a person skilled in the art, depending on the requirements at hand, another one Value of the characteristic impedance for a stripline.

Der andere Signalleiter 13 auf der Schaltkarte 10, der eine größere Breite aufweist als der benachbarte Signalleiter 12, bildet zusammen mit der Masseplatte 11 eine zweite Streifenleitung für Signale relativ großer Stromstärke. Diese Streifenleitung hat aufgrund der größeren Breite und des größeren Querschnittes des Signalleiters 13 einen anderen Wellenwiderstand als die benachbarte Streifenleitung. Um auch bei dieser Streifenleitung mit dem breiten Signalleiter 13 den gleichen Wellenwiderstandswert zu erhalten, ist in der plattenförmigen Masseschicht 11 direkt an der Stelle, die unter dem Signalleiter 13 liegt bzw. unter der Längsachse des Signalleiters 13 verlaufend, ein sich über die gesamte Leitungslänge erstreckender Schlitz bzw. Ausschnitt 14 vorbestimmter Abmessungen vorgesehen.The other signal conductor 13 on the circuit board 10, which has a greater width than the adjacent one Signal conductor 12, forms together with the ground plate 11 a second stripline for signals of relatively high amperage. This stripline has due to the larger width and the larger cross section of the signal conductor 13 has a different characteristic impedance than that adjacent stripline. To also with this stripline with the wide signal conductor 13 den To obtain the same wave resistance value is in the plate-shaped ground layer 11 directly at the point which lies under the signal conductor 13 or extends under the longitudinal axis of the signal conductor 13, a over the entire length of the line extending slot or cutout 14 of predetermined dimensions is provided.

Die F i g. 2 zeigt eine auf den Oberflächen einer dielektrischen Schaltungskarte 10 angeordnete Streifenleitung, die aus dem Signalleiter 12 und der Masseplatte 11 besteht. Der Signalleiter 12 ist als flache Leitungsbahn gestaltet und weist in seinem Verlauf eine plane Anschlußfläche 15 auf, die wesentlich breiter ist als die normale Leiterbreite. Diese Anschlußfläche 15 ist vorgesehen, um den Anschluß von elektrischen Bauelementen (z. B. Dioden, Transistoren, Widerständen u. a.) an den Signalleiter 12 zu ermöglichen. Je nach den Erfordernissen können eine oder mehrere Anschlußflächen 15 für Verbindungszwecke in einer Streifenleitung vorgesehen sein.The F i g. 2 shows a strip line arranged on the surfaces of a dielectric circuit card 10; which consists of the signal conductor 12 and the ground plane 11. The signal conductor 12 is as flat Conducted track designed and has a flat connection surface 15 in its course, which is much wider than the normal ladder width. This pad 15 is provided for the connection of electrical Components (e.g. diodes, transistors, resistors, etc.) to the signal conductor 12 to enable. Depending on The requirements can have one or more pads 15 for connection purposes in one Stripline may be provided.

Durch die breite Anschlußfläche 15 im Signalleiter 12 ergibt sich in der Streifenleitung eine Diskontinuität, welche eine Überschußkapazität erzeugt, die eine Abweichung des Wellenwiderstandes vom Sollwert verursacht. Diese Diskontinuität im Signalleiter 12 wirkt als sogenannte Sprung- oder Stoßstelle und bewirkt Reflexionen, die die Güte der Streifenleitung ungünstig beeinflussen.The wide connection surface 15 in the signal conductor 12 results in a discontinuity in the stripline, which generates an excess capacity, which causes a deviation of the characteristic impedance from the nominal value caused. This discontinuity in the signal conductor 12 acts as a so-called jump or junction point and causes Reflections that adversely affect the quality of the stripline.

Um einen optimalen Transport elektrischer Energie durch die Streifenleitung zu bekommen, ist es erforderlich, daß diese über ihre gesamte Länge einen möglichst gleichen Wellenwiderstand aufweist. Demzufolge ist der Wellenwiderstand auch im Bereich der Anschlußfläche 15 an den vorbestimmten Sollwert des Wellenwiderstandes der Streifenleitung anzupassen. Diese Anpassung geschieht dadurch, daß die größere Kapazität an der Anschlußfläche 15 eliminiert wird, wodurch eine Kompensation der Abweichung des Wellenwiderstandes erfolgt. Die Anpassung des Wellenwiderstandes im Bereich der Anschlußfläche 15 an den vorbestimmten Wellenwiderstand der Streifenleitung wird dadurch erreicht, daß unter der Anschlußfläehe 15 in der Masseplatte 11 zwei Schlitze bzw. Ausschnitte 16 vorbestimmter Größe symmetrisch zur Längsachse vorgesehen werden, durch die die überschüssige Kapazität im Bereich der Diskontinuität beseitigt wird.To get an optimal transport of electrical energy through the stripline, it is It is necessary that this has the same wave resistance as possible over its entire length. As a result the wave resistance is also in the area of the connection surface 15 to the predetermined setpoint des Adjust the characteristic impedance of the stripline. This adjustment happens because the larger Capacitance at the pad 15 is eliminated, thereby compensating for the deviation of the Characteristic impedance takes place. The adaptation of the wave resistance in the area of the connection surface 15 to the predetermined characteristic impedance of the stripline is achieved in that under the connection surface 15 in the ground plate 11 two slots or cutouts 16 of a predetermined size symmetrically to Longitudinal axis should be provided through which the excess capacity in the area of the discontinuity is eliminated.

Die Größe, Anzahl und Form der Abmessungen dieser Schlitze oder Ausschnitte 16 kann entweder durch Versuche und/oder durch Berechnung bestimmt werden. Bei einem Anschlußflächenelement 15 als Diskontinuität im Signalleiter 12 nach Fig.2 sind zweckmäßigerweise zwei symmetrische Ausschnitte 16 in der Masseplatte U anzubringen, und zwar so, daß jeweils ein Ausschnitt 16 unter einem seitlichen Flächenbezirk der Anschlußfläche 15 liegt. Diese Anordnung der Schlitze bzw. der Ausschnitte 16 in der Masseplatte 11 unter der Ansch!ußfJ?.che 15 bewirktThe size, number and shape of the dimensions of these slots or cutouts 16 can either can be determined by tests and / or by calculation. When a pad element 15 as Discontinuity in the signal conductor 12 according to FIG. 2 is expediently two symmetrical cutouts 16 to be attached in the ground plate U, in such a way that each a cutout 16 under a lateral Area of the pad 15 is located. This arrangement of the slots or the cutouts 16 in the Ground plate 11 under the connection surface 15 causes

"""üiirch diese Kompensation kann somit eine Streifenieitung entwickelt und gefertigt werden, die im wesentlichen einen gleichen Wellenwiderstand über ihre gesamte Länge aufweist, unabhängig von der Zahl der im Signalleiter 12 enthaltenen Anschlußflächen 15. Im Leitungszug des Signalleiters 12 einer Streifenleitung können auch mehrere Anschlußflächen 15 unterschiedlicher Flächengröße angeordnet sein, wobei die Streifenleitung über ihren gesamten Verlauf innerhalb gewisser Toleranzgrenzen einen gleichen Wellenwiderstand aufweist. Um diesen einheitlichen Wellenwiderstandswert über den gesamten Verlauf der Streifenleitung zu erhalten, ist es erforderlich, daß in Abhängigkeit von der Größe der jeweiligen Anschlußflächen 15 entsprechend große Schlitze oder Aussparungen 16 in unmittelbarer Nachbarschaft unter den Anschlußflächen 15 in der Masseplatte 11 eingearbeitet werden bzw. vorgesehen sind, zwecks Kompensation des durch die Anschlußflächen 15 vom Sollwert abweichenden Wellenwiderstandes. This compensation can therefore be a strip line are developed and manufactured that have essentially the same wave impedance over their has entire length, regardless of the number of pads contained in the signal conductor 12 15. Im The line run of the signal conductor 12 of a stripline can also have several connection surfaces 15 of different types Be arranged area size, with the stripline over its entire course within certain Tolerance limits has the same wave resistance. About this uniform wave resistance value To get over the entire course of the stripline, it is necessary that depending on the Size of the respective connection surfaces 15 correspondingly large slots or recesses 16 in the immediate vicinity Neighborhood under the pads 15 are incorporated or provided in the ground plate 11 are, for the purpose of compensating for the characteristic impedance which deviates from the nominal value due to the connection surfaces 15.

Durch die kapazitive Kopplung von elektrischen Bauelementen, z. B. Transistoren o. a, ergibt sich ebenfalls ein unerwünschter Effekt, der nachteilig die Charakteristik der Streifenleitung beeinflußt. Dieser Kopplungseffekt wirkt auch wie eine Diskontinuität bzw. als Stoßstelle und verursacht eine Abweichung des Wellenwiderstandes der Streifenleitung von dem geforderten Sollwert, wodurch sich wiederum unerwünschte Reflexionen und Signalverzerrungen ergeben. Die nachteiligen Auswirkungen solcher unerwünschter kapazitiver Kopplungseffekte auf einer Streifenleitung können dadurch vermieden werden, daß in die Masseplatte 11 der Schaltungstafel 10 in Abhängigkeit von der Abweichung entsprechend angepaßte Schlitze oder Ausschnitte vorgesehen werden, die eine Kompensation des Kopplungseffektes bewirken.Due to the capacitive coupling of electrical components, e.g. B. transistors o. A, results also an undesirable effect which adversely affects the characteristics of the strip line. This Coupling effect also acts like a discontinuity or as a joint and causes a deviation of the Characteristic impedance of the strip line from the required target value, which in turn is undesirable Reflections and signal distortion result. The adverse effects of such undesirable capacitive coupling effects on a stripline can be avoided that in the Ground plate 11 of the circuit board 10 depending on the deviation correspondingly adapted slots or cutouts are provided which compensate for the coupling effect.

In F i g. 3 ist eine auf einer dielektrischen Schaltungskarte 10 angeordnete Streifenleitung dargestellt, deren Signalleiter 12 auf der einen Oberflächenseite und die Masseplatte 11 auf der entgegengesetzten Oberflächenseite befestigt sind. Zum erleichterten Anschluß von Brücken- oder Zwischenverbindungen sind die Signalleiter 12 an ihren einander benachbarten Ender verbreitert und mit Anschlußfahnen 17 versehen. Durch die Anschlußfahnen 17 am Signalleiter 12 wird wiederum die Charakteristik der Streifenleitung beeinträchtigt, und es entsteht eine Stoßstelle, welche Signalreflexionen verursacht Um die vorbestimmten Übertragungseigenschafften der Streifenleitung zu erhalten, ist eine Kompensation des vom Sollwen abweichenden Wellenwiderstandes auch an der Verbindungsstelle mit den Anschlußfahnen 17 erforderlich Diese Abweichung vom Sollwert des Wellenwiderstandes kann wiederum durch die Anbringung von Schlitzer oder Ausschnitten 16 in der Masseplatte 11 dei Schaltungskarte 10 kompensiert werden. Dieser Korn pensationseffekt, der auf der Eliminierung der über schüssigen Kapazität an der Diskontinuität beruht, ist je nach den gegebenen Verhältnissen erreichbar durch die Anordnung von einem oder mehreren Schlitzen bzw Ausschnitten 16 in der Masseplatte 11 unter der Anschlußfahnen 17.In Fig. 3 shows a strip line arranged on a dielectric circuit card 10, the Signal conductor 12 on one surface side and the ground plane 11 on the opposite surface side are attached. The signal conductors are used to facilitate the connection of bridges or intermediate connections 12 widened at their adjacent ends and provided with connecting lugs 17. By the connecting lugs 17 on the signal conductor 12 will in turn impair the characteristics of the stripline, and a joint is created which causes signal reflections by the predetermined Maintaining the transmission properties of the stripline is a compensation for that of the target different wave resistance also required at the connection point with the terminal lugs 17 This deviation from the nominal value of the wave resistance can in turn be caused by the attachment of Schlitzer or cutouts 16 in the ground plane 11 of the circuit board 10 are compensated. This grain compensation effect based on the elimination of the over Loss capacity based on the discontinuity is achievable by the depending on the given circumstances Arrangement of one or more slots or cutouts 16 in the ground plate 11 under the Terminal lugs 17.

Zur Feststellung der Wirksamkeit der Kompensator für die vom Sollwert abweichende Impedanz bzw. der Wellenwiderstand wurden die nachstehend genannter verschiedenen Testmessungen mit unterschiedlich ge stalteten Streifenlcitun'*?*! sus^sführt:
"'?i- e^s^S^-'enieiturig zanziLjj*^.λ s 2_: derer Signaiieiter tz eine breite Anschlußfläche 1!To determine the effectiveness of the compensator for the impedance deviating from the nominal value or the characteristic impedance, the various test measurements mentioned below were carried out with differently designed strips. sus ^ s leads:
"'? i- e ^ s ^ S ^ -' enieiturig zanziLjj * ^. λ s 2 _: whose signal line tz a wide contact surface 1!

aufweist:having:

a) In einer ersten Ausführungsart ohne Kompensationseinrichtung für die Überschuß-Impedanz, a) In a first embodiment without a compensation device for the excess impedance,

b) in einer zweiten Ausführungsart mit Kompensationsschlitzen bzw. Ausschnitten 16 in der plattenförmigen Masse-Leiterschicht 11 auf der Unterseite der Schaltungskarte 10;b) in a second embodiment with compensation slots or cutouts 16 in the plate-shaped ground conductor layer 11 on the underside of the circuit board 10;

2. mit einer Streifenleitung, die auf zwei senkrecht aufeinanderstehenden miteinander verbundenen Schaltungskarten 10 nach Fig. 3 angeordnet war und deren beide Signalleiter 12 am Eckpunkt verbreiterte Anschlußfahneri 17 aufweisen, die durch ein rechtwinkelig abgebogenes Brückenglied miteinander verbunden sind. Auch bei diesem Test wurde die Untersuchung2. with a stripline that is connected to each other on two perpendicular to each other Circuit cards 10 according to FIG. 3 was arranged and both signal conductors 12 at the corner point have widened connecting flags 17, which by a right-angled bent bridge member are connected to each other. The investigation was also carried out for this test

a) ohne Kompensationsschlitze bzw. Ausschnitte im Masseleiterunda) without compensation slots or cutouts in the ground conductor and

b) mit die Überschußimpedanz kompensierenden Ausschnitten 16 in der Masse-Leiterschicht 11 durchgeführt.b) with cutouts 16 in the ground conductor layer 11 that compensate for the excess impedance carried out.

Zur Ermittlung der charakteristischen Eigenschaften der jeweils getesteten Streifenleitung bei den verschiedenen Ausführungszuständen »ohne« und »mit« Ausschnitten 16 wurden der Wellenwiderstand bzw. die Impedanz der Streifenleitung, der Verlauf der Signalflanken, die Geschwindigkeit der Signalausbreitung und die Reflexionen auf der Streifenleitung beobachtet. Aus den Testergebnissen, die durch die Oszillogramme F i g. 4 bis 8 dargestellt sind, ist die vorteilhafte Wirkung der Kompensationsschlitze bzw. -ausschnitte 16 auf die Streifenleitungen, welche Diskontinuitäten aufweisen, zu ersehen.To determine the characteristic properties of the strip line tested in each case for the various Execution states "without" and "with" sections 16 became the wave resistance and the Impedance of the stripline, the course of the signal edges, the speed of signal propagation and observed the reflections on the stripline. From the test results obtained by the oscillograms F i g. 4 to 8 are shown, the advantageous effect of the compensation slots or sections 16 on the Striplines showing discontinuities can be seen.

Die F i g. 4 zeigt die Kurvenform eines impulsförmigen Signals auf einer Streifenleitung nach F i g. 2, wo in dem streifenförmigen Signalleiter 12 eine verbreiterte Anschlußfläche 15 angeordnet ist und ansonsten in der Streifenleitung keine besonderen Maßnahmen zur Eliminierung der durch die Anschlußfläche 15 geschaffenen Stoßstelle ergriffen wurden. Der Verlauf der Kurve vom Punkt 20 in der Fig.4 zeigt und läßt darauf schließen, daß die Streifenleitung eine große kapazitive Diskontinuität enthält, die durch die breite Anschlußfläche 15 im Streifenleiter 12 geschaffen wurde. Bei der in der F i g. 4 dargestellten Signalkurve ist auch die am Ende des Signals mit 21 bezeichnete Flanke des Signals beachtenswert.The F i g. 4 shows the waveform of a pulse-shaped signal on a strip line according to FIG. 2 where in the strip-shaped signal conductor 12 is a widened pad 15 is arranged and otherwise in the Stripline does not take any special measures to eliminate those created by the pad 15 Butt joint were taken. The course of the curve from point 20 in FIG. 4 shows and leaves it conclude that the stripline contains a large capacitive discontinuity created by the wide pad 15 in the strip conductor 12 was created. In the case of the FIG. 4 is also the signal curve shown on The edge of the signal marked 21 at the end of the signal is noteworthy.

In der Fig. 5 ist die Kurve eines impulsförmigen Signals der gleichen Streifenleitung, wie in Fig.4 dargestellt, jedoch ist in diesem Falle die Streifenleitung s mit Kompensation versehen, d.h., die Masseplatte 11 enthält unmittelbar an der Stelle, die sich unter der Anschlußfläche 15 befindet, längliche Schlitze oder Ausschnitte 16 in einer noch nicht ausreichenden Größe, um die Überschußkapazität voll zu eliminieren und die ίο Stoßstelle zu verhindern. Die Kurvi nflanke 22 in der Fig. 5 zeigt, daß die Überschußkapazität bei dieser Testanordnung gegenüber der F i g. 4 beachtlich verringert, jedoch noch nicht voll beseitigt wurde und daß diese Streifenleitung noch keinen gleichmäßig angepaßten Wellenwiderstand in ihrem Verlauf aufweist.In Fig. 5 is the curve of a pulse-shaped signal of the same strip line as in Fig. 4 but in this case the strip line s is provided with compensation, i.e. the ground plane 11 contains elongated slots or directly at the point which is located under the connection surface 15 Cutouts 16 in a not yet sufficient size to fully eliminate the excess capacity and the ίο to prevent joint. The Kurvi nflanke 22 in the FIG. 5 shows that the excess capacity in this test arrangement compared to FIG. 4 considerably reduced, however, it has not yet been fully eliminated and that this stripline has not yet been uniformly matched Has wave resistance in its course.

Die F i g. 6 hingegen zeigt die Kurve eines impulsförmigen Signals einer gut abgeglichenen Streifenleitung, die durch eine entsprechende Gestaltung der Kompensationsschlitze bzw. Ausschnitte 16 in der Masseplatte ->o 11 der Schaltkarte 10 geschaffen wurde. Die geringen Schwankungen im Verlauf der Signalkurve sind vernachlässigbar, da sie innerhalb des Toleranzbereichesliegen. The F i g. 6, on the other hand, shows the curve of a pulse-shaped signal from a well-balanced stripline, by appropriately designing the compensation slots or cutouts 16 in the ground plane -> o 11 of the circuit board 10 was created. The small fluctuations in the course of the signal curve are negligible because they are within the tolerance range.

Die Fig. 7 zeigt als Signalkurve die Anstiegsflanke und das Dach eines Impulses von einer auf einer Schaltungskarte 10 angeordneten Streifenleitung, deren Signalleiter 12 mit verbreiterten Anschlußfahnen 17 an den Enden versehen sind (ähnlich der F i g. 3). Diese Streifenleitung enthält jedoch keine Kompensationseinrichtung. Bei der dargestellten Signalkurve ist die relativ flache Anstiegsflanke 25 und der unstete Verlauf des Signaldaches 26 beachtenswert.Fig. 7 shows as a signal curve the leading edge and the top of a pulse from one to one Circuit card 10 arranged stripline, the signal conductor 12 with widened terminal lugs 17 on the ends are provided (similar to FIG. 3). However, this stripline does not contain a compensation device. In the signal curve shown, the relatively flat rising edge is 25 and the unsteady course of the Signal roofs 26 noteworthy.

Die Fig.8 hingegen zeigt als Signalkurve in ihrem Verlauf die Anstiegsflanke und das Dach eines Impulses einer gut abgestimmten Streifenleitung nach F i g. 3, bei der unter den Anschlußfahnen 17 in der Masseplatte 11 jeweils zwei angepaßte Ausschnitte 16 eingearbeitet sind, die die durch die Anschlußfahnen 17 hervorgerufene Überkapazität eliminieren, so daß die Übertragungsleitung stoßfrei ist und über ihrem gesamten Verlauf einen gleichen Wellenwiderstandswert aufweist. Ein Vergleich der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Signalkurven zeigt, daß das in der Fig. 8 abgebildete Signal eine beachtlich steilere Anstiegsflanke 27 hat und daß auch im Signaldach keine durch Reflexionen verursachten Schwingungen vorhanden sind.The Figure 8, however, shows as a signal curve in their Course of the leading edge and the roof of a pulse of a well-tuned stripline according to FIG. 3, at the one under the terminal lugs 17 in the ground plate 11 two adapted cutouts 16 are incorporated, which are caused by the terminal lugs 17 Eliminate overcapacitance so that the transmission line is bumpless and throughout its course has the same characteristic impedance. A comparison of those shown in Figs Signal curves shows that that shown in FIG Signal has a considerably steeper rising edge 27 and that also in the signal roof none due to reflections caused vibrations are present.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

70BbIH/1 nt70BbIH / 1 nt

Claims

Patent claims:

1. Strip line with a uniformly adapted characteristic impedance for high-frequency transmission Signals whose strip-shaped signal conductor has discontinuities, preferably widening, and on one surface side of an insulating dielectric, preferably card-shaped carrier layer is arranged, the other surface side of which is used as a ground line serving electrically conductive layer, the width of which is greater than that of the signal conductor, thereby characterized in that in the layered ground line (11) at the location of the discontinuity (13,15, 17) of the signal conductor (12) at least one the excess capacitance between the widened Signal conductor and the ground line (11) compensating strip-shaped cutout (16) parallel to the Longitudinal axis of the conductor (12,13) is provided.

2. Stripline, the SignalJeiter of which has at least one symmetrical widening of the conductor cross-section Contains terminal surface (15) as a discontinuity, according to claim 1, characterized in that in the ground conductor (11) under the connection surface (15) symmetrically to the central axis of the signal conductor (12) two cutouts (16) are provided.

3. Stripline, which has a right-angled bend in its course with two perpendicular flat signal conductors (12) arranged in relation to one another, which at the corner point into wide connecting lugs (17) pass, which are connected to one another by a bridge piece, according to claim 1, characterized characterized in that in the ground conductor (i 1) under each terminal lug (17) symmetrically to the central axis of the Signal conductor (12) two cutouts (16) are provided.

4. Strip line on a circuit card provided with at least one second strip line (10), wherein the signal conductor (13) of the first stripline has a wider cross-section than the Signal conductor (12) of the second strip line and the characteristic impedance of the first strip line to which the second is adapted according to claim 1, characterized in that the conductive ground layer (11) below the longitudinal axis of the wide signal conductor (13) a slot or cutout (14) has over the length of this wider signal conductor (13).

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