ES2323361T3 - Dispositivo de interconexion con elevada velocidad de datos. - Google Patents

Dispositivo de interconexion con elevada velocidad de datos. Download PDF

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ES2323361T3 ES02760546T ES02760546T ES2323361T3 ES 2323361 T3 ES2323361 T3 ES 2323361T3 ES 02760546 T ES02760546 T ES 02760546T ES 02760546 T ES02760546 T ES 02760546T ES 2323361 T3 ES2323361 T3 ES 2323361T3
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Abstract

Aparato de interconexión para conseguir una ruta de comunicación para señales de datos en una banda de frecuencia predeterminada, que comprende: a) una primera y segunda secciones de una línea de transmisión conectadas por un extremo a un primer y segundo dispositivos transceptores de datos, respectivamente; b) un interruptor, que tiene estados conductor/no conductor, para conectar/desconectar entre los otros extremos de dichas primera y segunda secciones, para proporcionar una ruta de comunicación entre dichos dispositivos transceptores mientras se encuentran en estado conductor; c) una tercera y cuarta secciones de una línea de transmisión, cada una de ellas conectada por un extremo a un contacto de dicho interruptor y por el otro extremo a un primer y segundo conectores respectivamente; y d) circuitos de compensación para compensar, dentro de dicha banda de frecuencia, los efectos parásitos provocados por dicho interruptor y/o cable, mientras dicho interruptor se encuentra en estado de conducción o bien, mientras dicho interruptor se encuentra en su estado no conductor, de manera tal que dichos circuitos de compensación compensan la influencia de los efectos parásitos introducidos a lo largo de dicha ruta de comunicación por dicho interruptor mientras se encuentra en estado no conductor y mientras un cable que tiene características predeterminadas es parte de dicha ruta de comunicación o bien, por combinación de dichas tercera y cuarta secciones y dichos conectores mientras que el interruptor se encuentra en estado conductor.

Description

Dispositivo de interconexión con elevada velocidad de datos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de los dispositivos de interconexión para la comunicación de datos. Más particularmente, la invención se refiere a un dispositivo de interconexión que forma parte de una ruta de comunicación, para permitir la transmisión de señales de datos a alta velocidad por la ruta de comunicación.
Antecedentes de la invención
Los múltiples dispositivos y sistemas capaces de intercambiar datos digitales a alta velocidad (es decir, señales de banda ancha) está creciendo con rapidez. Estos sistemas son, por ejemplo, redes de ordenadores/LAN y WAN, sistemas de telecomunicaciones y dispositivos orientados a internet. Siempre que se envía una señal de datos a alta velocidad a través de un canal (físico), se presenta un problema importante. El problema, con canales físicos originalmente diseñados para señales de datos a velocidades relativamente bajas, es que a velocidades de datos mayores (es decir, con frecuencias más elevadas), las señales de datos se distorsionan y se atenúan debido a pérdidas de energía y a efectos parásitos. Este problema resulta agudo siempre que el canal físico incluye un dispositivo de interconexión para interconectar dos dispositivos de datos. Este fenómeno es debido a discordancias de la impedancia entre los dispositivos y a interferencias por cruzamiento entre sus correspondientes líneas de transmisión, resultando ello, por ejemplo, en una mayor energía reflejada (es decir, pérdidas de energía) y en el deterioro de la calidad de las señales de datos. En el caso en el que la ruta de comunicación comprende una línea de transmisión diferencial, el equilibrado de las diferentes líneas se deteriora, por lo tanto, debido a este efecto parásito.
En la actualidad, hay varios dispositivos de interconexión que se utilizan como partes de líneas de transmisión, que han sido diseñadas para permitir que dispositivos de datos intercambien señales de datos a velocidades que corresponden a una amplitud de banda hasta 100 MHz. Usualmente, estas líneas de transmisión comportan dispositivos de interconexión que se basan en un cable que tiene un conector de entrada de clavija/jack en cada uno de sus extremos (por ejemplo, un dispositivo de interconexión estándar RJ45). Estos dispositivos de interconexión están asociados con medios de compensación para permitir que dos dispositivos de datos de alta velocidad (que operan dentro de la amplitud de banda de 100 MHz) intercambien señales de datos a través de los dispositivos de interconexión sin deteriorar sustancialmente la calidad de la señal de datos. No obstante, se han hecho intentos de utilizar interruptores como dispositivos de interconexión en amplitud de banda de frecuencia superior a 100 MHz, lo que ha resultado en un fuerte deterioro de la señal de datos que pasa por dichos interruptores dentro de esta amplitud de banda.
Sería deseable utilizar un interruptor como dispositivo de interconexión para interconectar dispositivos de datos de alta velocidad (superiores a 100 MHz), dado que un interruptor puede ser implementado en forma de microinterruptor, reduciendo de esta manera las dimensiones de la instalación. Además, un interruptor puede ser un interruptor electrónico permitiendo, por lo tanto, su funcionamiento por un controlador local o remoto.
La figura 1 (técnica anterior) muestra un dispositivo de interconexión convencional contenido en un panel de interconexión (13), para interconectar dos sistemas de datos (11 y 12). Tal como se ha descrito antes, una ruta de datos convencional comprende segmentos de línea de transmisión E y A, RJ45, cable (15) y segmentos de línea de transmisión D y F capaces de enviar señales de datos con amplitudes de banda que llegan a 100 MHz. Por otra parte, el interruptor (14) ha introducido elementos parásitos significativos que han provocado desequilibrios de impedancia, interferencias mutuas entre líneas de transmisión adyacentes (es decir, cruzamiento) y las líneas de transmisión se han desequilibrado. Como consecuencia, el interruptor (14) ha deteriorado la amplitud de banda a un valor menor de 100 MHz. Los bloques de cableado (16a y 16b) son utilizados para la fijación de conductores eléctricos en un panel de circuito impreso (PCB), de manera que cada uno de los conductores está conectado eléctricamente a su banda conductora correspondiente sobre el PCB. Esos bloques de cableado contienen una serie de contacto de desplazamiento de aislamiento (IDC), uno de cuyos lados es utilizado para aceptar un cable eléctrico individual aislado contenido, por ejemplo, en líneas de transmisión (E y F), y otro lado del mismo está soldado al PCB (estos bloques de cableado se muestran, por ejemplo, en www.siemon.com).
El utilizar un interruptor convencional (es decir, velocidad de datos relativamente baja) a frecuencias más elevadas, deteriora las características del sistema equilibrado, dado que un interruptor convencional tiene características de concentración solamente en casos en los que están involucradas señales de datos de baja velocidad, por el contrario, introduce una característica de impedancia al azar debido a sus capacitancias y/o inductancias parásitas a frecuencias más elevadas. Como consecuencia, la condición necesaria de "líneas compensadas" no existirá siempre que se utilicen interruptores convencionales para la conmutación de señales de datos de alta velocidad.
Todos los métodos descritos en lo anterior no han proporcionado todavía soluciones satisfactorias al problema de utilizar un interruptor, tanto si es un dispositivo único o en combinación con un dispositivo de interconexión de cable, para enviar señales de datos de alta velocidad.
Un objetivo de la presente invención es dar a conocer un dispositivo de interconexión para transferir señales de datos de alta velocidad que utiliza un interruptor, originalmente diseñado para frecuencias relativamente bajas.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo de interconexión para transferir señales de datos de alta velocidad que utiliza un interruptor, originalmente diseñado para frecuencias relativamente bajas, que funcione en combinación con un cable de conexión.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo de interconexión que permite minimizar los desequilibrios de impedancia, provocados por dicho interruptor de baja frecuencia.
Otro objetivo adicional de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo de interconexión que permite minimizar la interferencia por cruzamiento provocada entre una serie de líneas de transmisión dispuestas con gran proximidad entre sí.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo de interconexión que permite el equilibrado de líneas de transmisión diferenciales que se utilizan para enviar señales de datos a alta velocidad.
Otros objetivos y ventajas de la invención quedarán evidentes en la descripción siguiente.
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Resumen de la invención
La presente invención está dirigida a un aparato de interconexión destinado a proporcionar una ruta de comunicación para señales de datos en una banda de frecuencia predeterminada. El aparato comprende:
a) Una primera y segunda secciones de una línea de transmisión, conectadas por un extremo a un primer y segundo dispositivos transceptores de datos, respectivamente;
b) Un interruptor, tal como un interruptor mecánico, electromecánico, electrónico, electromagnético y electroóptico que tiene estados conductor/no conductor, para conectar/desconectar entre los otros extremos de dichas primera y segunda secciones, para proporcionar una ruta de comunicación de datos entre los dispositivos transceptores de datos mientras se encuentra en estado de conducción;
c) Una tercera y cuarta secciones de una línea de transmisión, cada una de las cuales está conectada por un extremo a un contacto del interruptor y por el otro extremo a un primer y segundo conectores, respectivamente; y
d) Un conjunto de circuitos de compensación para compensar, dentro de la banda de frecuencia, efectos parásitos provocados por el interruptor y/o cable, mientras el interruptor se encuentra en estado conductor o mientras el interruptor se encuentra en estado no conductor y mientras se proporciona una conexión entre el primer y segundo conectores por un cable que tiene características predeterminadas, de manera tal que los circuitos de compensación compensan la influencia de efectos parásitos introducidos a lo largo de la ruta de comunicación por el interruptor, mientras se encuentran en estado no conductor y mientras el cable forma parte de la ruta de comunicación o bien, por la combinación de la tercera y cuarta secciones y los conectores mientras el interruptor se encuentra en estado de conducción.
Preferentemente, el cable está conectado entre los conectores siempre que el interruptor se encuentre en estado no conductor.
Los circuitos de compensación pueden ser implementados por elementos concentrados/semiconcentrados que tienen esencialmente características eléctricas reactivas, segmentos de línea de transmisión de tipo continuo/no continuo y dígitos intermedios ("Inter Digits"). La ruta de comunicación puede incluir líneas de transmisión que pueden ser implementadas con o sin planos de masa, tales como Microstripline, estripline coplanar, estripline suspendida, líneas apareadas y líneas coaxiales.
Preferentemente, se realiza compensación para el desequilibrio de impedancia a lo largo de la ruta, interferencia entre líneas de transmisión o segmentos de las mismas y desequilibrio de líneas de transmisión diferencial. La compensación puede ser llevada a cabo dividiendo la línea de transmisión en subsecciones e incluyendo elementos de reacción/conexiones situados en puntos a lo largo de la línea de transmisión. Cada una de las subsecciones y/o elementos reactivos tiene una situación espacial y propiedades geométricas que están predeterminadas de acuerdo con la gama de frecuencia y/o tipo de línea de transmisión.
La compensación puede ser llevada a cabo generando acoplamientos entre líneas de transmisión, cuya localización espacial y geometría están determinadas de acuerdo con la gama de frecuencia y/o el tipo de línea de transmisión, generando de esta manera interferencia de ondas destructiva/constructiva que esencialmente compensa interferencia no deseada de ondas. Los circuitos de compensación pueden ser implementados utilizando un PCB de capas múltiples. Las señales de datos pueden encontrarse dentro de una banda de frecuencia como mínimo de 250 MHz.
Preferentemente, la longitud de cada una de las secciones puede ser menor de 0,25 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia. La longitud de cada conexión puede ser más corta que 0,125 \lambda. La longitud de cada subsección puede ser más corta que 0,25 \lambda. La distancia entre líneas de transmisión acopladas es más corta que 0,01 \lambda. Los conductores de líneas apareadas pueden ser implementados en diferentes capas del PCB, de manera tal que esencialmente se solapan. La anchura del conductor utilizado para implementar cada sección es más estrecha que 0,01 \lambda. La anchura del conductor utilizado para implementar cada conexión puede ser más estrecha que 0,01 \lambda. La anchura del conductor utilizado para implementar cada subsección puede ser más estrecha que 0,01 \lambda. La distancia entre componentes de compensación a lo largo de una línea de transmisión puede ser más corta que
0,25 \lambda.
En un aspecto, la invención está dirigida a un dispositivo de interconexión que comprende un panel de circuito impreso (PCB) que incluyen líneas de transmisión que tienen elementos de compensación, lo que permite la interconexión de hasta cuatro pares de dispositivos de datos de alta velocidad con intermedio de una ruta de comunicación que incluye un interruptor, que es derivado opcionalmente por un cable de interconexión, mientras se encuentra en estado no conductor. De acuerdo con un aspecto de la invención, el PCB de interconexión permite que los sistemas de datos intercambien señales de datos a velocidades significativamente más elevadas de lo que resulta posible cuando se utiliza un interruptor como dispositivo de interconexión de manera convencional, sin comprometer la calidad de las señales de datos enviadas. Utilizando el PCB de interconexión que se da a conocer en la presente invención se posibilita utilizar interruptores, que alternativamente pueden ser derivados por cables de interconexión, para intercambiar señales de datos a una amplitud de banda que es suficiente para señales hasta 250 MHz.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, las líneas de transmisión (dispuestas, por ejemplo, en grupos de cuatro pares) impresas sobre un PCB están dispuestas de manera exclusiva, a efectos de minimizar de manera significativa tres tipos de interferencia parásita que son introducidas por un interruptor mientras se encuentra en su posición conductora/no conductora: (1) desequilibrios de impedancia a lo largo de la ruta de comunicación que conecta los dispositivos de datos de alta velocidad; (2) interferencia entre líneas de transmisión y (3) mantenimiento de cada línea de transmisión diferencial equilibrada. La terminología "dispuesto de manera exclusiva" se refiere, por ejemplo, al posicionado espacial y a la geometría coplanaria de las líneas de banda, de las que están formadas las líneas de transmisión, y se refiere en particular a la anchura y longitud de cada subsección incluida en cada línea de transmisión y a las distancias espaciales entre las líneas de banda. De manera adicional, se utiliza un PCB de capas múltiples, para permitir la impresión de líneas de banda sobre diferentes capas del PCB, poseyendo cada una de las capas su grosor y constante dieléctrica específicos, a efectos de obtener la compensación requerida para los efectos parásitos antes mencionados.
Se utiliza un PCB de interconexión que tiene dos medios de interconexión, tales como un interruptor y un cable, acoplados a una línea de transmisión, para conectar dos dispositivos de datos en dos rutas alternativas. Siempre que los dos dispositivos de datos son conectados entre sí por el interruptor (es decir, que el interruptor se encuentra en estado de conducción), las propiedades eléctricas de los segmentos no utilizados conectados a los extremos del cable, son utilizadas como parte de los circuitos de compensación para compensar efectos parásitos introducidos por el interruptor y/o dichos segmentos no utilizados, mientras el cable no está conectado, así como las propiedades eléctricas del interruptor mientras se encuentra en estado de conducción. Siempre que los dos dispositivos de datos son conectados entre sí por el cable (es decir, el interruptor se encuentra en estado no conductor), las características eléctricas del interruptor no conductor son utilizadas también como parte de los circuitos de compensación para compensar efectos parásitos introducidos por el interruptor y/o el cable conectado. De esta manera, los efectos parásitos introducidos por cualesquiera medios son minimizados significativamente y el PCB de interconexión en su conjunto permanece equilibrado a la línea de transmisión y a los dispositivos de datos conectados a la misma.
La técnica utilizada por la presente invención utiliza técnicas de línea de transmisión conocidas como línea de microbanda ("Microstrip Line" (MSL)), estructuras coplanarias, tales como líneas de banda coplanarias ("Coplanar Striplines" (CSL)), líneas de banda apareadas y líneas de banda suspendidas (SSL), con o sin plano de masa físico. De acuerdo con la técnica MSL, las líneas de transmisión conductivas son formadas sobre una sustancia dieléctrica con un plano de masa por debajo del sustrato.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se han colocado conexiones adicionales entre líneas de transmisión adyacentes, que son utilizadas para generar acoplamiento entre los campos electromagnéticos de las líneas de transmisión adyacentes. Estos acoplamientos diseñados permiten la compensación de las interferencias de ondas no deseadas (es decir, cruzamiento) al generar interferencias de onda adicionales constructivas/destructivas.
Las líneas de transmisión diferenciales pueden ser mantenidas equilibradas dado que son fabricadas asegurando que una primera línea de banda conductora de cada línea de transmisión pasa esencialmente por encima y se solapa con la correspondiente segunda línea de banda conductora de la misma línea de transmisión. Al solapar líneas de banda de la misma línea de trasmisión se consigue un efecto similar al efecto de cable de "par torsionado" ("twisted-pair"), es decir, una considerable inmunidad a interferencia externa.
Se debe observar que la situación, geometría y dimensiones de cada línea de banda y conexión, así como la separación coplanaria y espacial, entre líneas de banda y conexiones y la constante dieléctrica de diferentes partes del PCB de capas múltiples, afectan cada uno de los factores parásitos con respecto a cada uno de los pares de líneas de transmisión, es decir desequilibrios de impedancia, interferencia de cruzamiento y equilibrado de las líneas de transmisión.
Breve descripción de los dibujos
Las anteriores y otras características y ventajas de la invención se comprenderán mejor mediante la siguiente descripción ilustrativa y no limitativa detallada de realizaciones preferentes de la misma, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 (técnica anterior) muestra esquemáticamente la conexión de dos sistemas con velocidades de datos bajas por medio de un módulo de interconexión convencional;
- La figura 2 muestra esquemáticamente dos sistemas de datos acoplados a un módulo de interconexión, de acuerdo a una realización preferente de la presente invención;
- La figura 3A muestra un diseño a título de ejemplo de un panel de circuito impreso (PCB), de acuerdo con una realización preferente de la siguiente invención;
- La figura 3B (técnica anterior) muestra el principio utilizado para diseñar el PCB mostrado en la figura 3A;
- La figura 4A muestra una primera capa para la implementación de un panel de circuito impreso (PCB) para compensación de desequilibrios de impedancia y para reducir significativamente la influencia de la interferencia por cruzamiento entre líneas de transmisión, de acuerdo con una realización preferente de la siguiente invención;
- La figura 4B muestra una segunda capa de un panel de circuito impreso (PCB) implementado para compensación de desequilibrios de impedancia y para reducir significativamente la influencia de la interferencia por cruzamiento entre líneas de transmisión, de acuerdo con una realización preferente de la presente invención;
- La figura 4C muestra una tercera capa de un panel de circuito impreso (PCB) implementado para compensación de desequilibrios de impedancia y para reducir significativamente la influencia de la interferencia por cruzamiento entre líneas de transmisión, de acuerdo con una realización preferente de la presente invención;
- La figura 4D muestra una cuarta capa de un panel de circuito impreso (PCB) implementado para compensación de desequilibrios de impedancia y para reducir significativamente la influencia de la interferencia por cruzamiento entre líneas de transmisión, de acuerdo con una realización preferente de la presente invención;
- La figura 5 es una ruta a título de ejemplo de una de las líneas de transmisión mostradas en las figuras 4A - 4D; y
- La figura 6 muestra una vista parcial de una capa en la que se han utilizado conexiones con diferentes formas y orientaciones para disminuir de manera efectiva la influencia de efectos parásitos, de acuerdo con una realización preferente de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones preferentes
La figura 2 muestra la utilización del módulo de interconexión de la técnica anterior mostrada en la figura 1, para conectar dos sistemas de datos de alta velocidad (21 y 22). Suponiendo un flujo de datos de alta velocidad desde el servidor (21) al usuario (22), un caso óptimo consistiría en tener la impedancia de la línea de transmisión (23) igual a la impedancia del módulo de interconexión (13), es decir Z_{0}=Z_{01} (figura 1), en cuyo caso no se requerirían disposiciones de compensación (A'_{i}, B'_{i}, C'_{i} y D'_{i})(figura 2). No obstante, tal como se ha descrito en lo anterior, el módulo de interconexión (13) (figura 1) introduce impedancia que difiere significativamente de Z_{0} (es decir, Z_{01}<<Z_{0}) siempre que estén involucradas señales de datos de alta velocidad. Este desequilibrio de impedancia depende de la frecuencia y pasa a ser más agudo al ser más elevada la frecuencia de la señal de datos que se ha enviado, debido a crecientes reflexiones de energía provocadas por la impedancia "impropia" (es decir, que se desvía del valor característico) introducida por el módulo de interconexión (13) (figura 1). Como consecuencia, la señal resulta más distorsionada al propagarse hacia su destino. De manera adicional, dado que el panel (13) (figura 1) es utilizado para interconectar una serie de sistemas de datos similares a los sistemas (21 y 22) (mediante, por ejemplo, líneas de transmisión (E_{1}, F_{1)} y (E_{2}, F_{2}), figura 2), existe interferencia por cruzamiento, por ejemplo, entre las líneas (28a y 28b) y entre las líneas (29a y 29b), lo que deteriora el rendimiento del módulo de interconexión en su conjunto.
La solución al problema de equilibrado de impedancia antes mencionado y de interferencia por cruzamiento es implementada añadiendo elementos de compensación para minimizar esencialmente cualesquiera desequilibrios de impedancia introducidos por el módulo de interconexión (13) (figura 1) e interferencia por cruzamiento entre líneas de trasmisión adyacentes contenidas dentro del módulo (13) (figura 1). Una solución específica (es decir, para la aplicación/anchura de banda requeridas) debe ser satisfactoria en tres aspectos: (1) debe permitir el envío de señales de datos bidireccionales; (2) debe permitir la utilización alternativa del interruptor (14) o del cable de conexión (es decir, puente) (15) (figura 1), sin comprometer la calidad de la señal de datos enviada y (3) debe minimizar esencialmente cualquier interferencia de cruzamiento entre dos líneas de transmisión cualesquiera. De acuerdo con la invención, se utilizan disposiciones de compensación (A'_{i}, B'_{i}, C'_{i} y D'_{i}) para cumplimentar los tres criterios antes mencionados. Por ejemplo, siempre que (SW1 y SW2) se encuentren en estado no conductor (y el cable de conexión (15) conectado), las secciones (B'_{1} y C'_{1}) (figura 2) están diseñadas a efectos de permitir su utilización como conexiones de compensación para una línea de transmisión que comprende los bloques de cableado (16a y 16b), elementos de compensación (A'_{1} y D'_{1}), líneas de banda (28a, 28b) y (29a, 29b), conexiones hembra (25 y 26) RJ45 y cable de conexión (15). Las conexiones de compensación de (B'_{1} y C'_{1}) se utilizan junto con los elementos de compensación (A'_{1} y D'_{1}) para el equilibrado de impedancia de interconexión (20) a la impedancia de transmisión de las líneas (23 y 24), es decir Z'_{01}\congZ_{0'} y para minimizar la interferencia por cruzamiento, por ejemplo entre la primera línea de transmisión que comprende (SW1), o bien (de forma alternativa) el cable de conexión (15), y una segunda línea de transmisión que comprende (SW2), o (alternativamente) un conductor correspondiente del cable de conexión (15).
Siempre que (SW1 y SW2) se encuentren en estado de conducción (y el cable de conexión desconectado), las secciones (A'_{1} y D'_{1}) (figura 2) son utilizadas como conexiones de compensación para una línea de transmisión que comprende las líneas (23 y 24), bloques de cableado (16a y 16b), elementos de compensación (B'_{1} y C'_{1}) y (SW1). Las conexiones de compensación (A'_{1} y D'_{1}) son utilizadas en esta situación junto con los elementos de compensación (B'_{1} y C'_{1}), para el equilibrado de la impedancia del módulo de interconexión (20) con la impedancia de las líneas de transmisión (23 y 24), es decir Z'_{01}\congZ_{0'} y para minimizar la interferencia de cruzamiento, por ejemplo, entre una primera línea de transmisión que comprende (SW1), o bien (de manera alternativa) el cable de conexión (15) y una segunda línea de transmisión que comprende (SW2), o (alternativamente) conductores correspondientes o cable de conexión (15).
De acuerdo con la invención, la interferencia por cruzamiento, por ejemplo entre dos líneas de transmisión mencionadas en el ejemplo anterior, se minimiza al diseñar la geometría de los elementos conductores en secciones (B'_{1} y B'_{2}), lo que comporta usualmente la creación de una combinación de acoplamientos capacitivos e inductivos, para crear interferencia de onda contractiva y/o destructiva a efectos de compensar interferencia de ondas no deseada. De manera adicional, o alternativa, otras partes de las dos líneas de transmisión pueden ser acopladas entre sí para afectar la interferencia de ondas constructiva/destructiva resultante. Por ejemplo, se puede implementar acoplamiento adicional entre las líneas de transmisión acoplando la sección (C'_{1} a C'_{2}).
La figura 3A muestra un diseño a título de ejemplo de un panel de circuito impreso (PCB). Dos sistemas de datos de alta velocidad (21 y 22) están conectados por las líneas de transmisión (23 y 24) respectivamente, al módulo de interconexión (20) con intermedio de contactos correspondientes contenidos en los bloques de cableado (16a y 16b). Esta figura muestra varias subsecciones, por ejemplo la subsección (31 a 35). Cada una de estas subsecciones está diseñada para que tenga impedancia característica requerida (distinta). No obstante, el efecto acumulativo de estas impedancias características se refleja por el hecho de que eventualmente Z'_{01}\congZ_{0'} y Z'_{02}\congZ_{0'}, de manera independiente de si se utiliza un interruptor (por ejemplo, (SW1)) o un cable de conexión (por ejemplo, el cable de conexión (15)) para conexión entre dos sistemas de datos (por ejemplo, sistemas de datos (21 y 22)). Por ejemplo, siempre que se intercambian señales de datos, por ejemplo, entre dos sistemas de datos (21 y 22) con intermedio de (SW1) (es decir, (SW1) se encuentra en estado conductor), las subsecciones (32 a 35) junto con la conexión hembra (25) de RJ45, conforman una primera "conexión" de compensación. De manera adicional, la sección (39) forma una segunda "conexión" de compensación. Estas primera y segunda conexiones de compensación son utilizadas para compensar los desequilibrios de impedancia provocados por (SW1). Por otra parte, siempre que se intercambian señales de datos, por ejemplo entre sistemas de datos (21 y 22) con intermedio del cable de conexión (15), subsecciones (36a y 36b) junto con (SW1) abierto (es decir, no conductor) forman una "conexión" de compensación, para compensar los desequilibrios de impedancia provocados por el cable de conexión (15).
Haciendo referencia adicionalmente a la figura 3A, a efectos de minimizar el cruzamiento entre líneas de transmisión adyacentes, se han añadido al PCB líneas de banda específicas (es decir, conexiones). Por ejemplo, la geometría de las líneas de banda (37a y 37b) ha sido meticulosamente diseñada para crear una interferencia de onda entre la línea de transmisión que interconecta los sistemas de datos (21 y 22) y una línea de transmisión de la que una parte es la sección (30), que contrarrestará la interferencia de onda existente (es decir, original), resultando ello en un cruzamiento mínimo. Adicionalmente, o de forma alternativa, se podrían utilizar líneas de banda para minimizar la interferencia por cruzamiento, por ejemplo las líneas de banda (38a y 38b). La determinación de la geometría de las subsecciones (por ejemplo, subsecciones (32 a 35)) es llevada a cabo de acuerdo con una técnica conocida como línea de transmisión de microbanda ("Microstrip Transmission Line" (MTL)), de acuerdo con la cual, la geometría de cada subsección es determinada de acuerdo con la impedancia característica deseada.
La figura 3B muestra una parte a título de ejemplo de un PCB, en el que la impedancia característica deseable es conseguida mediante una línea de banda de acuerdo con la técnica MTL. Un circuito conductor (A2) está impreso en la parte superior del sustrato dieléctrico (A3) teniendo una constante dieléctrica (relativa) \varepsilon_{r}. En realidad, existen varios sustratos con diferentes constantes dieléctricas \varepsilon_{r} de la que se puede escoger un sustrato preferente (por ejemplo, \varepsilon_{r}) para captar la impedancia deseable. Por debajo del sustrato (A3) está impreso un plano de masa (A1).
No obstante, la utilización de (A1) como plano de masa es solo una opción, puesto que podría ser utilizado conjuntamente con (A2), como línea de transmisión diferencial, de acuerdo con una técnica conocida como "bandas apareadas" ("paired strips"). La impedancia total Z_{0A}, tal como se aprecia por la dirección ("A"), es la impedancia ponderada de la impedancia de las subsecciones a lo largo del circuito conductor (A2), es decir la impedancia de las subsecciones a-d, que es básicamente una función de tres factores:
Z_{0} = f\{t, w, \varepsilon_{r}\}.
Las figuras 4A - 4D muestran un PCB de cuatro capas (es decir, (40/A) hasta (40/D)) de la solución que se adapta a la técnica de compensación descrita en lo anterior. Las líneas de transmisión en este PCB son implementadas utilizando dos técnicas, bandas apareadas y bandas coplanarias. En las secciones (A) y (D) (figura 1), las líneas de transmisión (1-3, 3-6, 4-5 y 7-8) (la numeración cumple con la norma RJ45, IEC-60603-7), que son implementadas por la técnica de las bandas apareadas, conectan el conector hembra de RJ45 (figura 1) a un bloque de cableado, tal como se ha descrito antes, en la ruta espacial más corta. De acuerdo con la técnica de bandas apareadas, una parte de una línea de transmisión está formada por dos líneas de banda mantenidas aparte una de otra por una capa de sustrato no conductor. Las líneas de transmisión (4-5) están separadas de otras líneas de transmisión un mínimo de 0,5 cm a efectos de disminuir la interferencia por cruzamiento. Los conductores de cada par son fabricados cada uno de ellos sobre una capa distinta del PCB, de manera que esencialmente se solapan y el sustrato dieléctrico de la capa del PCB tiene un grosor de 1,6 mm y un \varepsilon_{r} de 4,6. Las líneas/bandas de transmisión tienen en diferentes partes/secciones una anchura de 10 milésimas de pulgada y 12 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha que 0,01 \lambda), y separan una de otra a efectos de mantener la impedancia (requerida) de 100[\Omega].
El ejemplo que se ha descrito puede ser implementado de manera efectiva hasta 250 MHz utilizando las siguientes dimensiones físicas (para cada sección):
- anchura de la línea: 4 a 20 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda)
- longitud de la línea de transmisión: 0 a 3 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda)
- grosor del sustrato: 1,2 a 1,9 mm
- constante dieléctrica del sustrato: 4,2 a 4,8
En las secciones (B) y (C) (figura 1), las líneas de transmisión (1-3, 3-6 y 4-5), que están implementadas por la técnica de las bandas apareadas, conectan el bloque de cableado (16a y 16b) (figura 1) al interruptor correspondiente en la ruta espacial más corta. Las líneas de transmisión (7-8), que están implementadas por la técnica de las bandas apareadas conectan los conectores RJ45 (figura 1) al interruptor correspondiente en la ruta espacial más corta. Las líneas de transmisión están separadas entre sí como mínimo 0,5 cm a efectos de disminuir la interferencia por cruzamiento. Las líneas/bandas de transmisión tienen en diferentes zonas una anchura de 8 milésimas de pulgada y 10 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda), y un sustrato dieléctrico cuyo grosor es de 0,72 mm y \varepsilon_{r}=4,6, que las separa una de otra a efectos de mantener una impedancia de 100[\Omega].
El ejemplo que se ha descrito puede ser implementado de manera efectiva hasta 250 MHz utilizando las siguientes dimensiones físicas (para cada sección):
- anchura de la línea: 4 a 20 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda)
- longitud de la línea de transmisión: 0 a 3 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda)
- grosor del sustrato: 0,6 a 0,9 mm
- constante dieléctrica del sustrato: 4,2 a 4,8
En las secciones (A) y (D) (figura 1), las líneas de transmisión (1-2, 3-6, 4-5 y 7-8), que están implementadas por la técnica de las bandas apareadas, conectan el conector RJ45 (figura 1) al bloque de cableado correspondiente en la ruta espacial más corta. Las líneas de transmisión están separadas entre sí como mínimo 0,5 cm a efectos de disminuir la interferencia por cruzamiento. Las líneas/bandas de transmisión tienen en diferentes zonas una anchura de 10 milésimas de pulgada y 12 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda), y un sustrato dieléctrico cuyo grosor es de 1,6 mm y \varepsilon_{r}=4,6, que las separa una de otra a efectos de mantener una impedancia de 100[\Omega]. Este último ejemplo, puede ser implementado de manera efectiva hasta 250 MHz utilizando las siguientes dimensiones físicas (para cada sección):
- anchura de la línea: 4 a 20 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda)
- longitud de la línea de transmisión: 0 a 3 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda)
- grosor del sustrato: 1,2 a 1,9 mm
- constante dieléctrica del sustrato: 4,2 a 4,8
La construcción interna del interruptor se considera para determinar la disposición de las líneas de transmisión conectadas al interruptor, a efectos de reducir interferencia por cruzamiento. La construcción interna del interruptor es utilizada también, si bien no forma parte de la ruta de comunicación, es decir, siempre que el interruptor se encuentra en situación no conductiva, como dispositivo equivalente de "conexión de compensación" siempre que un cable conecte los conectores RJ45.
La compensación del cruzamiento, compensación de impedancia y mecanismo de equilibrado para cada línea de transmisión son llevados a cabo por implementación de un acoplamiento "inductivo-capacitivo" entre las medidas de transmisión en áreas específicas en el PCB, tal como se ha mostrado en las figuras (4A-4D). El acoplamiento se obtiene implementando conexiones como bandas coplanarias, que son líneas de transmisión impresas sobre la misma capa del PCB. Las conexiones son bandas conductoras con una anchura de 8 milésimas de pulgadas (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda), más cortas de 5 cm (es decir, más cortas de 0,25 \lambda) y con una separación de 8 milésimas de pulgada (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda). Además las conexiones de acoplamiento tienen una longitud más corta de 0,125 \lambda. No obstante, el acoplamiento puede ser implementado utilizando, por ejemplo, condensadores de Tecnología de Montaje Superficial (SMT), condensadores de placas, dígitos intermedios ("Inter Digits") (la tecnología Inter Digits se da a conocer, por ejemplo, en el documento US 5.295.869). La figura 4B muestra un primer sistema de datos a título de ejemplo (21) conectado a los contactos (43A), y un sistema de datos (22) conectado a los contactos (43B). Se puede establecer una conexión entre los sistemas de datos (21 y 22) utilizando los interruptores (14/7 y 14/8) o cables correspondientes en el cable que conecta los conectores RJ45, de los que (en este ejemplo) el lado hembra está soldado a los conjuntos de contactos (41 y 42). De manera similar, otros tres pares adicionales de sistemas de datos pueden estar conectados al PCB (40), conectando uno de cada par de sistemas de datos a los contactos (44A, 45A y 46A), respectivamente, y sus sistemas de datos correspondientes a los contactos (44B, 45B y 46B), respectivamente. Por ejemplo, un sistema de datos conectado a (44A) puede efectuar intercambio de datos con un sistema de datos correspondiente conectado a (44B), etc.
La descripción de una ruta completa típica entre dos sistemas de datos tales como sistemas de datos (21 y 22) es la siguiente: el sistema de datos (21) está conectado a las terminales (A7/1 y A8/1) y el sistema de datos (22) a las terminales (B7/1 y B8/1). El terminal (A8/1) está conectado mediante una línea de banda conductora a contacto (A8/2) sobre la capa (40/A) (figura 4A), que está conectada además (a través de una capa distinta) a un contacto conductor correspondiente (A8/2) sobre la capa (40/C) (figura 4C). El contacto (A8/2) (es decir en la capa (40/C)) está conectado mediante una línea de banda conductora (47B) al contacto conductor (8) en la fila (A) en el bloque de conmutación (14) que está conectado, siempre que el interruptor (14/8) se encuentre en estado conductor, al contacto (8) de la fila (B), que es común a todas las capas del PCB y está conectado al correspondiente terminal de (B8/2) sobre la capa (40/B) (figura 4B) que está conectada al terminal (B8/2) sobre la capa (40/A) con intermedio de la línea de banda (48A). (B8/2), que es también común para todas las capas, está conectado además a (B8/1), completando por lo tanto la ruta desde el terminal (A8/1) a (B8/1) en la capa (40/A) (figura 4A). Una ruta que conecta las terminales a (A7/1 y B7/1) (figura 4A), se establece de manera similar. Como consecuencia, los sistemas de datos (21 y 22) pueden intercambiar datos solamente si los interruptores (14/7 y 14/8) se encuentran simultáneamente en su estado conductor, o, de manera alternativa, si los cables correspondientes de un conductor que conecta los conectores RJ45 (puente (15) de las figuras 1 y 5) están conectados entre los terminales (41 y 42) (figura 4B). La ruta antes descrita se ha mostrado en la figura 5.
Es bien conocido en el campo de las técnicas de implementación de líneas de transmisión que a efectos de obtener reactancias capacitivas, los ajustes compensaciones pueden ser incrementados en partes de una línea de transmisión ("conexiones" o "subsección") que tienen una longitud que es más corta que una cuarta parte de la longitud de onda \lambda/4 a la frecuencia operativa (es decir, dentro de la banda de frecuencia deseable) de la señal de datos enviada. Estas reactancias capacitivas son utilizadas para ajustar la impedancia y para compensar la obtención de un equilibrio mejorado y para reducir los efectos de cruzamiento. También se pueden añadir conexiones a una línea de transmisión, a efectos de permitir flexibilidad adicional en la manipulación de la impedancia global resultante de la línea de transmisión.
Haciendo referencia nuevamente a las figuras 4A-4D, cada una de las subsecciones conductoras impresas sobre cada una de las capas del PCB (40) tiene una longitud l < 5 cm (es decir más corta de 0,25 \lambda) para anchuras de banda hasta 250 MHz. Dado que la anchura de banda específica/requerida a la que se dirige la solución de la presente invención es aproximadamente 250 MHz, el cuarto de longitud de onda más corto \lambda/4 es aproximadamente de
14 cm. Por lo tanto, la condición anteriormente mencionada (es decir, l < \frac{1}{4}\lambda) para conseguir ajustes/compensaciones se cumple.
Tal como se ha descrito en lo anterior, cada línea de transmisión se mantiene equilibrada utilizando líneas de transmisión diferencial y asegurando que una primera línea de banda conductora de una línea de transmisión pasa esencialmente por encima y se solapa con la segunda línea de banda conductora de la misma línea de transmisión. Haciendo referencia a las figuras 4B y 4C, el equilibrado, por ejemplo de la transmisión (7-8) es llevado a cabo permitiendo que las secciones (47A y 48A) (figura 4B) de la línea de transmisión (7-8) se solapen con las secciones correspondientes (47B y 48B) (figura 4C) de la misma línea de transmisión.
La figura 5 muestra de manera más simple las rutas desde los terminales (A7/A8) hasta los terminales (B7/B8) que se han descrito en lo anterior. La línea de transmisión (es decir, (A7/1 y A8/1) hacia/desde (B7/1 y B8/1)) comprende varias subsecciones, cada una de las cuales tiene esencialmente una impedancia característica distinta provocada al tener una línea de banda con diferente anchura. En la figura 5, las subsecciones (A8/1) \rightarrow (A8/2) (capa (40/A)) y (B8/2) \rightarrow (B8/1) (capa (40/A)) consiste en líneas de banda de 12 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda). Las subsecciones (A8/2) \rightarrow contacto (8) en la fila (A) del módulo de conexión (14) (capa (C)) y contacto (8) en la fila (B) del módulo de conmutación (14) \rightarrow (B8/2) (capa (B)) consisten en líneas de banda de (8) milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,01 \lambda). De manera similar, la ruta desde el terminal (A7/1) a (B7/1) consiste en subsecciones con una anchura de 12 y 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,02 \lambda).
La figura 6 muestra la vista parcial de la capa (A), en la que se han utilizado conexiones que tienen diferentes formas y orientaciones para disminuir de manera efectiva el efecto de cruzamiento y desequilibrio entre las líneas de transmisión y también los desequilibrios de impedancia. Por ejemplo, a efectos de disminuir de manera efectiva la interferencia por cruzamiento entre las líneas de transmisión <A1/1, A2/1> y <A7/1, A8/1>, las conexiones (63) y (64) crean un acoplamiento correspondiente que disminuye la interferencia mutua (es decir, cruzamiento). La situación de las conexiones (63) y (64) a lo largo de la línea de transmisión queda determinada de acuerdo con el nivel de cruzamiento a compensar y, en este ejemplo, están situadas al inicio de las líneas de transmisión. Siempre que los interruptores (14/7) y (14/8) se encuentren en estado conductivo, la línea de banda (65) es utilizada como "conexión" de compensación.
En este ejemplo, las conexiones (68, 69, 80 y 81) (están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <3,5> del conector RJ45) tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más cortas de 0,125 \lambda), separadas 8 milésimas de pulgada entre sí (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible a los contactos de los conectores RJ45. Las conexiones (82 y 83) (en la figura 4D), que están situados a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <4,6> del conector RJ45, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más cortas de 0,125 \lambda), separadas 8 milésimas de pulgada entre sí (es decir, una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más próximas posible a los contactos de los conectores RJ45. Las conexiones (74 y 75) (en la figura 6), que están situadas a lo largo de los conductores conectados a los contactos <3,4> del bloque de cableado, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más cortas de 0,25 \lambda), separadas entre sí 8 milésimas de pulgada (es decir, una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos de los conectores RJ45. Las conexiones (70 y 71) (en la figura 6) que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a contactos <3,8> del conector RJ45, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,07 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más cortas de 0,25 \lambda), separadas 8 milésimas de pulgada entre sí (es decir, una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos de los conectores RJ45. Las conexiones (84 y 85) (en la figura 4D), que están situadas a lo largo de los conductores conectados a los contactos <6,8> del conector RJ45, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más cortas de 0,25 \lambda), separadas entre sí 8 milésimas de pulgada (es decir, una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos de los conectores RJ45. Las conexiones (78 y 79) (en la figura 6), que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <3,7> de la fila (B) en el módulo de conmutación, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,02 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda), separadas 8 milésimas de pulgada entre sí (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del interruptor. Las conexiones (90 y 91) (en la figura 4D), que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <3,8> de la fila (A) en el módulo de conmutación, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrechas de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda), separadas entre sí 8 milésimas de pulgada (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del interruptor. Las conexiones (88 y 89) (en la figura 4D), que están situadas a lo largo de los conductores conectando los contactos <5,6> de la fila (A) en el módulo de conmutación, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda) y puede tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda), separadas entre sí 8 milésimas de pulgada (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del interruptor. Las conexiones (61 y 62) (en la figura 6), que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <5,8> en el conector RJ45, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda), separadas 8 milésimas de pulgada entre sí (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del conector RJ45. Las conexiones (86 y 87) (en la figura 4D), que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <4,7> en el conector RJ45, tiene una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda) y puede tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda) separadas 8 milésimas de pulgadas entre sí (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del conector RJ45. Las conexiones (66 y 67) (en la figura 6), que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <1,3> en el conector RJ45 tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda), separadas 8 milésimas de pulgada entre sí (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del conector RJ45. Las conexiones (72 y 73) (en la figura 6), que están situadas a lo largo de los conectores que están conectados a los contactos <2,6> en el conector RJ45, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,25 \lambda), separadas entre sí 8 milésimas de pulgada (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca de posible de los contactos del conector RJ45. Las conexiones (76a, 76b, 77a y 77b) (en la figura 6), que están situadas a lo largo de los conductores que están conectados a los contactos <2,4> de las filas (A) y (B), respectivamente, del módulo de conmutación, tienen una anchura de 8 milésimas de pulgada (es decir, más estrecha de 0,01 \lambda) y pueden tener una longitud de 0 a 5 cm (es decir, más corta de 0,2 \lambda), separadas entre sí 8 milésimas de pulgada (es decir, a una distancia menor de 0,01 \lambda) y situadas lo más cerca posible de los contactos del módulo de conmutación.
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Haciendo referencia a continuación al aspecto de compensación de impedancia, la impedancia típica de la línea de transmisión es, por ejemplo, 100[\Omega]. Un módulo convencional de interconexión, tal como se ha descrito anteriormente, puede tener, por ejemplo, impedancia compleja Z = 32 + j15[\Omega] (es decir, una frecuencia de 250 MHz). Si el módulo de interconexión está conectado directamente a la línea de transmisión, la descompensación significativa de impedancia puede tener como resultado una fuerte atenuación y distorsión de la señal de datos de alta velocidad que pasa por el módulo de interconexión. No obstante, después de utilizar conexiones de compensación, se puede obtener una impedancia significativamente mejorada diseñada de acuerdo con la presente invención, por ejemplo Z = (95 \div 105) + j(2 \div 5)[\Omega].
Los ejemplos y descripción anteriores se han facilitado evidentemente solo con el objetivo de ilustración, y no están destinados a limitar la invención en modo alguno. Tal como es apreciada por los técnicos en la materia, la invención puede ser llevada a cabo en una amplia variedad de formas, utilizando más de una técnica de las que se han descrito en lo anterior, tal como la compensación de los efectos parásitos en frecuencias superiores a 250 MHz, todo ello sin salir del ámbito de la invención.

Claims (20)

1. Aparato de interconexión para conseguir una ruta de comunicación para señales de datos en una banda de frecuencia predeterminada, que comprende:
a) una primera y segunda secciones de una línea de transmisión conectadas por un extremo a un primer y segundo dispositivos transceptores de datos, respectivamente;
b) un interruptor, que tiene estados conductor/no conductor, para conectar/desconectar entre los otros extremos de dichas primera y segunda secciones, para proporcionar una ruta de comunicación entre dichos dispositivos transceptores mientras se encuentran en estado conductor;
c) una tercera y cuarta secciones de una línea de transmisión, cada una de ellas conectada por un extremo a un contacto de dicho interruptor y por el otro extremo a un primer y segundo conectores respectivamente; y
d) circuitos de compensación para compensar, dentro de dicha banda de frecuencia, los efectos parásitos provocados por dicho interruptor y/o cable, mientras dicho interruptor se encuentra en estado de conducción o bien, mientras dicho interruptor se encuentra en su estado no conductor, de manera tal que dichos circuitos de compensación compensan la influencia de los efectos parásitos introducidos a lo largo de dicha ruta de comunicación por dicho interruptor mientras se encuentra en estado no conductor y mientras un cable que tiene características predeterminadas es parte de dicha ruta de comunicación o bien, por combinación de dichas tercera y cuarta secciones y dichos conectores mientras que el interruptor se encuentra en estado conductor.
2. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que el cable está conectado entre los conectores siempre que el interruptor se encuentra en estado no conductor.
3. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que los circuitos de compensación son implementados utilizando componentes seleccionados del siguiente grupo:
- elementos concentrados/semiconcentrados que tienen características eléctricas esencialmente reactivas.
- segmentos de línea de transmisión continuos/no continuos;
- "Inter Digits";
4. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que la ruta de comunicación comprende líneas de transmisión seleccionadas entre el siguiente grupo:
- Microlínea de banda ("Microstripline");
- Línea de banda coplanaria;
- Línea de banda suspendida;
- Líneas apareadas; y
- Líneas coaxiales.
5. Aparato de interconexión según la reivindicación 4, en el que las líneas de transmisión son implementadas con o sin planos de masa.
6. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que los circuitos de compensación compensan el efecto de los siguientes efectos parásitos:
- descompensación de la impedancia a lo largo de la ruta;
- cruzamiento entre líneas de transmisión o segmentos de las mismas;
- desequilibrio de líneas de transmisión diferencial.
7. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que la compensación es llevada a cabo dividiendo la línea de transmisión en subsecciones e incluyendo elementos/conexiones reactivos situados en puntos a lo largo de dicha línea de transmisión, teniendo cada una de dichas subsecciones y/o elementos reactivos una localización espacial y características geométricas que están predeterminadas de acuerdo con el intervalo de frecuencia y/o el tipo de línea de transmisión.
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8. Aparato de interconexión según las reivindicaciones 1 y 3, en el que la compensación es llevada a cabo por generación de acoplamiento entre líneas de transmisión, cuya localización espacial y geometría están determinadas de acuerdo con el intervalo de frecuencia y/o el tipo de transmisión, generando de esta manera interferencia de onda destructiva/constructiva que compensa esencialmente la interferencia de ondas no deseada.
9. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que el interruptor es seleccionado entre el siguiente grupo de interruptores:
- Interruptor mecánico;
- Interruptor electromecánico;
- Interruptor electrónico;
- Interruptor electromagnético;
- Interruptor electroóptico.
10. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que los circuitos de compensación son implementados utilizando un PCB de capas múltiples.
11. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que las señales de datos se encuentran dentro de una banda de frecuencia mínima de 250 MHz.
12. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que la longitud de cada sección es más corta de 0,25 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda en la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
13. Aparato de interconexión según la reivindicación 7, en el que la longitud de cada conexión es menor de 0,125 \lambda siendo \lambda la longitud de onda en la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
14. Aparato de interconexión según la reivindicación 7, en el que la longitud de cada subsección es menor de 0,25 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
15. Aparato de interconexión según la reivindicación 8, en el que la distancia entre líneas de transmisión acopladas es menor de 0,01 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
16. Aparato de interconexión según las reivindicaciones 5 y 10, en el que conductores de líneas apareadas son implementados en diferentes capas del PCB, de manera tal que se solapan esencialmente.
17. Aparato de interconexión según la reivindicación 1, en el que la anchura del conductor utilizado para constituir cada sección es más estrecha de 0,07 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
18. Aparato de interconexión según la reivindicación 5, en el que la anchura del conductor utilizado para la realización de cada conexión es más estrecha de 0,01 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
19. Aparato de interconexión según la reivindicación 5, en el que la anchura del conductor utilizado para realizar cada subsección es más estrecha de 0,01 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
20. Aparato de interconexión según la reivindicación 3, en el que la distancia entre componentes compensadores a lo largo de una línea de transmisión es menor de 0,25 \lambda, siendo \lambda la longitud de onda a la frecuencia operativa dentro de la banda de frecuencia.
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