ES2323361T3 - Dispositivo de interconexion con elevada velocidad de datos. - Google Patents
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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.
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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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.
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.
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.
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.
\newpage
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.
\newpage
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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