JP2007525862A - デジタル伝送システムと共に使用するためのコンパクト電磁気結合器 - Google Patents

Abstract

デジタル伝送システムと共に使用するためのコンパクトな電磁気結合器を記載する。１つの実施例では、機器は、幾何学形状を有する部分を含む第１の伝送構造を含む。第２の伝送構造は、幾何学形状を有し、第１の伝送線路構造の幾何学形状を有する部分に近接して位置付けられ、第１の伝送構造とコンパクトな電磁気結合器を形成する。電磁気結合器の幾何学形状は、標準カードコネクタのフットプリントにおける配置を可能にする。このように形成されたコンパクト電磁気結合器は、第１の伝送構造に沿って送信された信号の論理状態及びタイミングの再構成を可能にする。

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
本発明の１つ以上の実施例は、一般的に、電磁気結合装置の分野に係る。より具体的には、本発明の１つ以上の実施例は、デジタル伝送システムと共に使用のためのコンパクト電磁気結合器に係る。

［発明の背景］
コンピュータシステムにおける装置間の通信は、一般的に、装置を相互接続するための１つ以上のバスを用いて行われる。これらのバスは、２つの装置を結合する専用バス、又は、多数のユニット及び装置（例えば、バスエージェント）によって多重化される非専用バスであり得る。更に、コンピュータシステムにおけるバスは、情報の特定経路の転送専用であり得る。例えば、カリフォルニア州サンタクララのインテル社によって開発されたＸ８６マイクロプロセッサアーキテクチャは、アドレス信号、データ信号、及び制御信号をそれぞれ転送するアドレスバス、データバス、及び制御バスを有する３バスシステムを含む。

膨大な量のリサーチ及びシステムアーキテクチャ設計が、コンピュータシステムにおけるデータスループットの増加に向けられている。長年に亘って、デジタルシステムを接続する人気の方法は、マルチドロップバスであった。マルチドロップバスでは、通常はＰＣボードである幾つかのモジュールが、配線スタブにおける送受信器を介してバスに接続する。任意の所与の時点において、１つのモジュールが伝送することが許可され、他のモジュールは傾聴する。理論的な観点から、マルチドロップバス構成は便利である。何故なら、その構成は、任意のモジュールが任意の他のモジュールと通信することを可能にするからである。

残念ながら、今日、マルチドロップバスは、高性能デジタルシステムにおいて殆ど使われていない。これは、配線スタブが、バスが動作可能な帯域幅を厳しく制限してしまうことによる。即ち、高周波クロックレートで動作する高性能システムでは、バスラインに沿っての信号は、各スタブ接続の存在によって連続的に劣化される。その結果、伝送線反射と結果として生じる符号間干渉が、高周波数で動作するときにしばしば発生する。従って、高性能デジタルシステムは一般的に、マルチドロップバスに固有の制限を回避するために装置に対しポイントツーポイント接続を使用する。

その結果、高性能デジタルシステムに取り付けられ得る多数のシステムカードの数が劇的に低減され、一般的に、例えば、メモリカードといったたった１つのカードの取付けに制限される。取付けカードは、一般的に、当業者によって、ドーターカードと呼ばれる。即ち、現在のシステムは、システム性能を犠牲にすることなくマザーボードメモリバスを非常に高速にするために利用可能なドーターカードを挿入するための接続を供給することができない。その結果、従来のシステムにおいてドーターカードを供給することは、例えば、メモリカード、Ｉ／Ｏカード、ビデオカード等を含む各取り付けられたドーターカードに対しポイントツーポイント接続を必要とする。

［詳細な説明］
本発明の様々な実施例を、例示的に且つ非制限的に添付図面に示す。

デジタル伝送システムと共に使用するためのコンパクト電磁気結合器を説明する。１つの実施例では、コンパクト電磁気結合器は、幾何学形状を有する部分を含む第１の伝送構造を含む。幾何学形状を有する第２の伝送構造は、第１の伝送線構造の幾何学形状を有する部分に近接して位置付けられ、第１の伝送線構造を有する電磁気結合器を形成し、第１の伝送構造に沿って伝送される信号の再構成を可能にする。

以下の説明において、信号及びバスの論理的な実施、サイズ、及び名前、システム構成要素のタイプ及び相互関係、及び、論理的分割／統合選択といった多数の特定の詳細を、より十分な理解を与えるために述べる。しかし、当業者によって、本発明は、そのような特定の詳細なしに実施し得ることは理解されるであろう。他の場合では、本発明を曖昧にしないために制御構造及びゲートレベル回路は詳細には示されていない。当業者は、包含する説明を用いて、必要以上の実験を必要とすることなく適当な論理回路を実施可能であろう。

電磁気結合装置は、エネルギーが、相互作用する電界及び磁界を介して、システムの構成要素間で伝送されることを可能にする。これらの相互作用は、結合係数を用いて定量化される。容量性結合係数（Ｋ_Ｃ）は、２つの結合線路の単位長さ当たりの静電容量（Ｃ_Ｌ）の幾何平均に対する単位長さ当たりの結合容量（Ｃ_Ｍ）の比である。同様に、誘導性結合係数（Ｋ_Ｌ）は、２つの結合線路の単位長さ当たりのインダクタンス（Ｌ_Ｌ）の幾何平均に対する単位長さ当たりの相互インダクタンス（Ｌ_Ｍ）の比である。

当業者には周知であるように、伝送線路の任意の並列結合対は、当業者によってしばしばクロストークと称される反方向性（contradirectional）の進行波をもたらす。即ち、クロストークは、別の信号と干渉する場合もしない場合もあり得る１つの信号からの情報の転送である。

図１は、当該技術において周知である線形エッジ結合マイクロストリップ１００を示すブロック図である。この構造１００の結合パルスの幅は、線路長（Ａ−Ｂ）１１０についての伝搬速度に対する結合器の長さの比の２倍によって与えられる。結合マイクロストリップの線路幅（Ｗ）は、１インチの５千分の１（５ミル）であり、５ミルの線路間分離（Ｓ）と、２．１ミルの線路厚さ（Ｔ）と、１９６ミルの線路長Ａ−Ｂと、４ミルの厚さで４．３の誘電定数を有する誘電体１３０を有する。これらのパラメータに基づいて、マイクロストリップ１００は、表１に与えるようなパルス出力データをもたらす。この表では、２．９０秒間の１ボルトパルスと、入力刺激としての０．１ナノ秒の立ち上がり時間パルスを前提とする。

比較によって、図１Ａの伝送構造が、４．３ミルのストリップライン誘電体厚さ１８２と、３６ミル＋４．３ミル（４０．３ミル）の誘電体厚さ１７２を有し、他の全ての寸法は、前の伝送構造と同じである非対称ストリップラインシステム１５０（図１Ｂ）において実現される場合、表２に与えるような以下の性能結果が得られる。本願に記載するように、コンピュータシステムのポイント間でデータを転送するための様々な構成は、伝送構造と呼ぶ。この伝送構造は、本願に記載するように、マイクロストリップ、ストリップライン、イメージライン、シンライン（thin lines）、逆マイクロストリップ、スロットライン、トラップ逆マイクロストリップ、コプラナ導波管（ＣＰＷ）、コプラナストリップ（ＣＰＳ）ストリップライン等を含む。

表１に示すように、図１Ａのマイクロストリップ１００は、有用な結合係数（Ｋ_Ｃ）を提供する。残念ながら、出力パルス幅は、その物理的な長さとマイクロストリップ伝送構造１００において達成される低い実効誘電定数によって相当に制限される。対照的に、対応するストリップライン伝送構造は、表２に示すようにより大きい結合係数、より大きいパルス幅、及びより良好な方向性を提供する。残念ながら、従来のストリップライン伝送構造は、４層印刷回路基板スタックアップには適合できない内部金属の使用を必要とする。

従って、本発明の１つの実施例は、伝送線反射と結合エネルギー転送の結果生じる符号間干渉を最小限にしながら複数の装置間でデジタルデータの形のエネルギーを転送する信号方式スキームにおいて使用する電磁気結合器を提供する。本発明の１つの実施例は、例えば、図２Ａ及び２Ｂを参照して説明する１つの実施例に従って信号線路に沿って伝送されるデータ信号の再構成を可能にするメアンダライン結合器を説明する。

これまでの方法は、１／４波長方向性結合器をより小さい物理的長さにフィットさせる方法としてサーペンタインストリップライン構造に固有の折り曲げ部を使用する可能性を検討してきた。残念ながら、従来の技術は、特に、入力信号が時間領域パルスである場合に、メアンダライン伝送構造の性能における制限を特定することができなかった。更に、伝送構造の折り曲げられた物理的な長さが、隣接するメアンダ間の距離（Ｌ）２５２が、例えば、図２Ｂを参照して示すように、導体幅の何倍もの距離となることを可能にするこれまでの技術の好適な実施が分かっている。

これらの条件下で、これまでの技術は、隣接するメアンダセグメント間には結合がほとんどないか又はなく、また、伝送構造は、その電気長は直線にされたメアンダ曲線の長さと等しい結合器と同様に動作することを特定している。同様に、これまでの技術は、これらの条件下では、伝送構造の方向性は、折り曲げ部によって影響を受けないことを特定している。しかし、寸法２５２（Ｌ）が小さい場合、例えば、導体幅の２−５倍及び誘電体厚さの２−５倍である場合は、感知可能な結合が、ストリップライン伝送構造の場合における隣接するメアンダセクション間に発生する。容量性結合係数は有用に増加される一方で、結果として生じる誘導性結合係数の減少は、結合器の方向性に有意な低減をもたらす。

更に、寸法Ｌ２５２が比較的小さいと、伝搬が、長手方向２４２（Ｖ_１）及び横断方向２４０（Ｖ_ｔ）の両方に発生し、一方で、（Ｌ）２５２が比較的大きいと、横断モードにおいて転送される電力は、重要ではない（図２Ｂ）。しかし、デュアル伝搬モードの存在は、伝送構造が、群速度が重要であるデジタルパルスの伝送のために使用される場合に、重要である。特に、パルス歪みを最小限にするために、長手方向伝搬モードと横断方向伝搬モードとの伝搬時間差を制御する必要がある。

従って、伝搬時間定数を、以下のように定義し得る。

Ｔ（長手方向）_ＡＢＣ−Ｔ（横断方向）_ＡＣ＜＜Ｔ_ｒ （１）
ここでは、Ｔ（長手方向）ＡＢＣは、経路ＡＢＣに亘っての長手方向モードの伝搬時間であり、Ｔ（横断方向）ＡＣは、経路ＡＣに亘っての横断方向伝搬モードの伝搬遅延であり、Ｔｒは、パルス立ち上がり／立ち下がり時間である。従って、式（１）において与えられる制約は、任意のパルス立ち上がり時間についてＷ２５０及びＬ２５２の寸法比への実効制限をもたらす。従って、式（１）に適合するために、本発明の１つの実施例は、図２Ａに示すようなメアンダライン結合器２００を提供する。

図２Ａに示すように、結合器２００は、例えば、図１に示すような従来の伝送構造の単純な線形素子を、メアンダ遅波伝送構造に置き換えることによって形成される。図示するように、端子ＡＢ及びＡ’Ｂ’間の距離は、図１の線形結合器の端子間の距離と同じである。同様に、図１に示す線形結合器１００と同じ導体及び誘電体幅、厚さ、及び材料が、図２Ａ及び図２Ｂのメアンダライン結合器２００を形成するために使用される。しかし、メアンダライン結合器２００の線路は、現行の大量印刷回路基板（ＰＣＢ）製造が許可する最もきつい半径を与える２ミルのサーペンタイン形状のために内側半径２５４を達成するよう折り曲げられる。その結果、長手方向と横断方向の伝搬遅延の開き（式（１）を参照）は、抑えられる。

従って、図２Ａに示すようなマイクロストリップメアンダライン結合器を用いると、表３に示すような以下の匹敵する性能結果が達成される。結合器の性能データの比較は、結合器２００のメアンダライン伝送構造の折れ曲がり部は、結合係数Ｋ_Ｃ値を有用に増加することを示す。というのは、ラインの曲がりが、結合器間の実効相互容量における増加をもたらすからである。対応して、誘電性結合係数値Ｋ_Ｌは低減される。というのは、結合器長に沿っての隣接ループ間の結合が相互インダクタンスを減少し、実効容量性結合係数が増加されるからである。

１つの実施例では、表面マイクロストリップメアンダライン結合器について、このＫ_Ｃ及びＫ_Ｌ値の均等化における改善は、伝送構造の方向性を有意に改善する有用な効果を有する。これは、次には、信号を結合するために使用されるときバス電力効率における改善をもたらす。というのは、結合器の遠端のターミネータにおいて浪費されるエネルギーが少ないからである。更に、示すように、同じ端子間距離Ａ−Ｂ、Ａ’−Ｂ’を有する線形結合器と比較してメアンダライン結合器が供給する電圧時間積における有用な改善がある。結合パルスの電圧時間積を増加することによって、メアンダ結合器は、関連付けられる受信器の性能要件を軽減する。

従って、図２Ａは、メアンダライン結合器２００の印刷回路実施を示す。従って、図２Ａに示すように、メアンダライン結合器２００は、幾何学形状を有する部分２１６を含む第１の伝送構造（信号伝送線路）２１０を含む。図示する実施例では、この幾何学形状は、サーペンタイン又はメアンダライン幾何学形状である。従って、図示する実施例では、第１の伝送構造２１０は、例えば、非線形部分２１６を有するマザーボード信号線路である。第１の伝送構造２１０の部分２１６の付近には、メアンダライン結合器２００を形成するよう第１の伝送構造２１０と同じ幾何学形状を有する第２の伝送構造（結合線路）２２０が位置付けられる。

１つの実施例では、第２の伝送構造２２０は、点Ａ及びＢにおいてパッド２２２及び２２４を含む。１つの実施例では、点Ａ及びＢにおけるパッドは、例えば、従来のドーターカードコネクタに接続するために使用される。従って、図２Ａに示すようなメアンダライン結合器２００を使用して、第１の伝送構造２１０に沿って伝送される信号は再構築され、ドーターカードに供給される／ドーターカードから供給される。即ち、第２の伝送構造２２０の位置決めは、信号検出を可能にするために第１の伝送構造２１０の一部を有する結合器を形成する。

例えば、第１の伝送構造２１０に沿っての矩形波パルスの伝送は、第１の伝送構造２１０に沿って伝送される矩形波と同じ極性を有する、第２の伝送構造２２０に沿った三角波の形成をもたらす。第２の伝送構造２２０において形成された様々なピークの極性を用いて、線路２１０の論理的状態遷移のタイミング及び方向が決定され得る。その結果、検出されたピークのタイミング及び極性を用いて、第１の伝送構造２１０に沿って伝送された信号は再構成され得る。一旦再構成されると、信号は、例えば、ドーターカードといったコネクタを介して取り付けられた装置に供給されることが可能である。

更に、記載する実施例では、ドーターカードの第２の伝送構造（結合線路）２２０のパッドへの接続は、第１の伝送構造２１０への電気的寄生をもたらさず、これは、例えば、主バス線路信号であり得る。ドーターカードを第２の伝送構造２２０のパッドに結合することによって、コネクタピンによってもたらされる任意の電気的外乱は、ドーターカード信号に限定され、バス全体のシグナルインテグリティ性能には小さな影響を有する。１つの実施例では、図２Ａ及び２Ｂに示すようなメアンダライン結合器２００が、差動信号線路において使用されてもよい。

当業者には周知であるように、差動信号方式は、１つの導体を信号で駆動し、第２の導体をその信号の論理的な補足によって駆動することによって一対の動作上で区別をつけてバイナリ信号を送信可能である技術を意味する。残念なことに、差動信号方式は、シングルエンド信号方式より多くのピンとワイヤを必要とする。しかし、増加されたピンの総数と引き替えに、差動信号方式は、幾つかの利点を提供する。例えば、幾つかのノイズソースを、それらの幾つかのノイズソースが差動受信器には共通のモードノイズとして見えるようにすることによってキャンセルする能力や、２倍のノイズマージンを与える信号スイングを供給すること、基本的に一定の直流（ＤＣ）値である帰還電流を供給すること、自己誘発電源ノイズを低減することがある。

従って、図３Ａ又は３Ｂは、結合線路（第２の伝送構造）３４０（Ａ−Ｂ）及び３１０（ＡＡ−ＢＢ）に沿ったバス信号線路（第１の伝送構造）３３０（Ａ’−Ｂ’）及び３２０（ＡＡ’−ＢＢ’）からなる差動メアンダライン結合器３００を示す。例えば、マルチポイントバス実施例では、線路３２０及び線路３３０は、マザーボードバス線路の一部を形成し、信号線路上の他の結合器と直列接続する。更に、結合線路３１０及び結合線路３４０は、パッド３１２、３１４、３４２、及び３４４におけるホールコネクタを介してドーターカードに接続され得る。或いは、パッド３１２、３１４、３４２、及び３４４は、ドーターカードへの接続を供給するよう表面実装コネクタの使用を可能にするよう別の形にされてもよい。

即ち、図２Ａと比較して、図３Ａ又は３Ｂは、差動信号線路としての第１の伝送構造（３２０及び３３０）を含む。差動信号線路に沿って、幾何学形状を有する部分が設けられる。この幾何学形状を有する部分において、差動信号線路は、そのサーペンタイン又はメアンダライン幾何学形状に従って互いをそっくり再現する（ミラーイングする）。同様に、第２の伝送構造は、第１の伝送構造の再現された部分の外側に形成される結合線路（３１０及び３４０）からなる。従って、本願にて説明するサーペンタイン又はメアンダライン結合器は、差動信号線路に沿って伝送される差動信号の論理状態及びタイミングの再構成を可能にするよう第２の伝送構造（３１０及び３４０）として結合線路を供給することによって、差動バス信号線路に沿って伝送される信号を検出するよう適応され得る。

図３Ａに示すような差動メアンダライン結合器３００の製造は、線路幅及び線路間隔に５ミル／５ミルの制限を課すＰＣＢ製造処理を前提として行われ得る。１つの実施例では、図２Ａに示す結合器２００に類似するメアンダライン結合器が、図２Ａに示す３つに対して５つのメアンダセクションを有して形成され、一方で、単一の除去されたピン列を有する１００ミル×１００ミルのコネクタピンアウトグリッド（connector pin-out grid）と適合可能な１９６ミルｘ９０ミル（５ミリメートルｘ２ミリメートル）フットポイント内の配置のためのサイズを合わせる。

１つの実施例では、結合器から得られる必要な方向性性能における幾らかの許容範囲を許可しながら、シングルバス線路のための差動メアンダライン結合器又はメアンダライン結合器の実施が与えられてもよい。１つの実施例では、結合器が、バス信号インタフェースにおいて低い反射係数を供給するよう設計される場合、メアンダライン結合器から良好な方向性性能を得ることは、上出来なバス動作に必要不可欠ではない。例えば、導体の幅は、点３３４（Ａ’）、点３２４（ＡＡ’）、点３３２（Ｂ’）、及び点３２２（ＢＢ’）を越えて延出するに従って、導体の幅は僅かに増加されてもよい。

１つの実施例では、導体幅の増加は、結合導体３１０及び３４０による追加の負荷が考慮されるときに、長さ３２０及び３３０に沿っての導体のインピーダンスが、上述した点を越えてのインピーダンスとマッチングするよう行われる。別の実施例では、これらの導体のインピーダンスがマッチングされることに関する許容度を緩和し、結合負荷ポートにおいて見受けられる波形に増加された反射が影響を与える度合いを最小限にするよう高い方向性を有するよう設計される結合器伝送構造を使用することが可能である。

図３Ｂは、図３Ａに示すような差動メアンダライン結合器３００の実施のための１つの実施例を示す。図示するこの実施例では、様々なサイズ構成を、インチで示し、従って、図示するメアンダライン結合器の構成に基づいて、メアンダライン結合器は、例えば、メモリモジュールに使用されるダブルデータレート（ＤＤＲ）又はＲＩＭＭコネクタといった標準カードコネクタのフットプリントのもとでドーターカードの結合を可能にするフットプリントを有する。

１つの実施例では、図３Ａを参照して説明した差動メアンダライン結合器は、追加の差動メアンダライン結合器と並列に形成されてもよい。この追加の差動メアンダライン結合器は、例えば、図４に示すように、対にされた導体長３６０、３７０、３８０、及び３９０から構成される。図３Ａに示すように、対にされる導体長３１０及び３２０及び３３０及び３４０における対称性を用いて、差動対を含む導体間の伝搬スキュー時間を最小限にし、バス信号線路３２０及び３３０が、隣接して且つ比較的良好に結合されて配置されることを可能にし、それにより、線路間クロストーク及び放射の潜在性を低減する。

更に、図４を参照して説明するに、点Ｃに到着する信号によって発生される電流（Ｉ_Ｓ）３５２は、結合電流３５４（Ｉ_Ｃ）をもたらし、これは、レンツの法則に従って、電流Ｉ_Ｓに対して逆の意味にあり、誘導性クロストーク係数によってスケーリングされる。従って、点ＡＡ及びＡＢにおいて導体に結合する結果として得られる磁場は、線路３７０及び３８０が、結合線路２６０及び３９０の外側にルーティングされるメアンダライン構造と比較して（１−Ｋ_Ｌ）倍で縮小される。同様の検討事項から、電界結合は、１−Ｋ_Ｃ倍で縮小される。従って、１つの実施例では、図３Ａ及び３Ｂ、及び４に示すこの差動伝送構造は、従って、他の可能な構成よりも優れていると考えられる。

図５は、本発明の１つの実施例による差動メアンダライン結合器４００の製造のための１つの実施例を示す。図示するように、図３Ａ及び３Ｂに示すような差動メアンダライン結合器３００が、誘電体４２０上に形成される。誘電体は、接地面４１０を含む。１つの実施例では、結合器４００の様々な伝送構造が、例えば、銅トレースとして線路の製造を介して誘電体４２０上に形成される。即ち、マザーボードに沿って形成される一般的に線形トレースである差動信号線路３２０及び３３０は、サーペンタイン又はメアンダ幾何学形状を有する部分によって置き換えられる。

１つの実施例では、これらのメアンダライン幾何学形状の付近に、その近端部及び遠端部においてパッドを含む結合線路３１０及び３４０としての導電性トレースが形成される。一旦、結合器４００の伝送構造が誘電体４２０上に形成されると、誘電体４２０は、はんだマスク４３０の保護層で被覆されてもよい。１つの実施例では、はんだマスク４３０は、エポキシ又は同様の材料から構成され、０．２乃至４ミルの厚さを有し得る。１つの実施例では、結合器４００の設計は、はんだマスク４３０によって改善される。更に、更なる実施例では、図５に示すように、結合器４００内の結合を高めるための材料からなる追加のシルクスクリーンアップリケパッチ４４０を追加することも可能である。

１つの実施例では、パッチ４４０を形成するために使用される材料は、エポキシといった好適な誘電体、又は、フェライト粉末が盛り込まれたエポキシ或いは二酸化チタンが盛り込まれたエポキシといった複合材料、又は、結合器領域の誘電定数及び透過性を高めるよう使用される他の同様の材料から構成される。１つの実施例では、例えば、誘電定数（ＥＲ）＝３．８を有する０．７ミリメートルの厚さのエポキシアップリケパッチが、差動伝送構造４００に適用されると、約１７％だけ容量性結合係数を増加する。

図６は、例えば、スルーホールコネクタピンフィールドを用いて、サーペンタイン又はメアンダライン幾何学形状を有する結合器の伝送構造の配置のための１つの実施例を示す。伝送構造の配置は、スルーホールコネクタピンフィールドに対して垂直方向ではなく斜め方向に行われる。斜め方向の配置は、コネクタピンの一部を少なくすることによって容易にされ、それにより、伝送構造が、カードコネクタのフットプリント下にフィットすることを可能にする。しかし、図６で示す設計では、結合導体のコネクタ長さを等しくするために更なる修正を必要とし得る。従って、図６に示す実施例を用いて、表面装着されたコネクタが、関連付けられる電気寄生における有利な低減と共に同様に使用され得る。

図７は、結合スキームのために必要とされる導体ピンの数が少なくされる別のマルチドロップ実施を示す図である。図示するように、結合器は、連続的にまた信号線路に下方に直列に配置される。しかし、複数の負荷が、本願に説明するメアンダライン結合器を用いて信号線路上に伝送された信号の結合器による解釈が信号を破壊することなく行われる結果、信号線路上に配置される。上述した実施例では、結合線路３１０及び３４０の遠端（点３１２、３２２、３３２、及び３４２）（図３）及び結合線路３１０及び３４０の近端（点３１４、３２４、３３４、及び３４４）の両方が、例えば、コネクタ又はパッドを介してドーターカードに接続される。その結果、結合器によって生成される遠端電圧は、ドーターカード上に配置される終端ネットワークか又は抵抗器によって終端される。

対照的に、図７に示す実施例では、結合器の各バンクからの遠端電圧は、例えば、マザーボード５６０上に取り付けられた抵抗器によって終端される。１つの実施例では、終端抵抗器５７０は、ドーターカードによって供給される論理基準電圧を基準とする。その結果、ドーターカードとの結合に必要なピンの数は、約半分少なくされ、フリーのピンが、電力又は接地分配といった他の目的に使用されることを可能にする。

即ち、図７を参照して説明するように、所定のサーペンタイン又はメアンダライン幾何学形状を有する伝送構造からなる結合器は、例えば、約基準電圧又は適切な基準電圧で終端され得る表面実装抵抗器終端を用いて終端される。従って、図示する実施例では、８ビットバスは、そのバス信号線路に沿って本発明の実施例による様々なメアンダライン結合器を含み、一方で、伝送線路反射、また、結果としての符号間干渉を最小限にする。この符号間干渉は、クロストークの形で結合から一般的に発生する。

本願の実施例において説明するようなメアンダライン結合器の性能は、比較的等しいＫ_Ｃ及びＫ_Ｌ値によって、導体の幅、厚さにおける変動、及び誘電体厚さ及び誘電定数における変動に対して比較的安定している。例えば、１つの実施例では、公称、最強、及び最弱の結合の事例の機械的特性の表を、表４に示す。従って、表４に示す結合の事例に基づいて、各結合の事例に対して計算された電気的性能の変動を、表５を参照して示す。

図示するように、幾何学形状を有する伝送構造を含むメアンダライン結合器のストリップラインバージョンは、方向性における減少とバス電力転送効率における結果としての僅かな損失が許容可能であることを前提として、同様の有用な伝搬特性を有する。従って、本願に記載するシングルエンド線路及び差動メアンダライン結合器は、メアンダラインマイクロストリップ伝送構造及びメアンダラインストリップ伝送構造に組み込まれ得る。

図８は、例えば、メアンダラインマイクロストリップ結合器、メアンダラインストリップライン結合器、又は、本発明の実施例による他の同様の伝送構造を含むコンピュータシステム６００のブロック図を示す。図示するように、マザーボード６１０は、差動バス信号線路６１０、６２０、及び６３０を含む。差動信号線路の形成時に、差動信号線路の一部分が選択され置き換えられるか、又は幾何学形状に従って最初から製造される。説明する実施例では、幾何学形状は、メアンダ又はサーペンタイン幾何学形状である。

サーペンタイン幾何学形状の部分については、第２の伝送構造が設けられ、これは、結合線路６１２、６１４、６２２、６２４、６３２、及び６３４を含み、これらは、幾何学形状を有する差動バス線路の部分に近接して位置付けられる。図示するように、結合線路は、その近端部分及び遠端部分においてパッドを含み、これらは、コネクタ６４０及びコネクタ内に挿入されるドーターカード６５０の結合を可能にする。従って、メアンダライン結合器は、デジタルパルス伝送と、メアンダライン結合器の小さなフットプリント（Ｗ）がドーターカードといった従来のコネクタのコネクタ寸法との機械的適合性を与えるようスルーホール又は表面実装コネクタの組み合わせを可能にする。

従って、本発明の実施例による幾何学形状を有する伝送構造を含む結合器は、伝送線路反射及びエネルギー転送の結果もたらされる符号間干渉を最小限にしながら複数の装置間で信号データの形のエネルギーを転送する電磁気結合構造を使用する信号方式スキームにおいて使用され得る。本願に記載する結合器は、そのような信号方式スキームにおいて使用されるべき幾つかの電気的制約を満足する。記載した結合器伝送構造は、転送された信号振幅が、受信装置によって信頼度が高く認識されるのに十分であることを確実にするのに十分である導体間の結合を供給する。

更に、そのような結合器における結合パルスの幅は、受信器が、入力信号に十分に応答し、入力信号を再構築することを可能にするのに十分である。同様に、本願に記載する結合器伝送構造は、データ帯域幅に亘って有用な方向性性能を示す。更に、本願に記載する結合器伝送構造は、低費用パーソナルコンピュータマザーボードに使用される４層金属／誘電体スタックアップに適合可能である。従って、本願に記載するメアンダライン結合器は、結合器構造の高められた方向性において追加の利点を与えるコンパクトな空間効率的なフォームファクタを使用しながら最小結合長要件を満たすことを可能にする幾何学形状を有するマイクロストリップ又はストリップライン結合器伝送構造において具現化され得る。

記載する実施例では、説明した結合器伝送構造は、例えば、メモリモジュールに使用されるＤＤＲ又はＲＡＭコネクタの標準ドーターカードコネクタのフットプリントの下にある空間内にフィットするよう構成される。これらのコネクタ上のピンは、一般的に、０．１インチ（ピン間の実効距離が０．０５インチであるよう２つのグリッドが重なり合う矩形グリッド）で配置されるが、例えば、図３Ｂにおいて説明したような結合器伝送構造の構成は、従来のコネクタのフットプリント下での配置を可能にする。即ち、記載した伝送構造結合器は、一般的に、結合器の適切な向きと不必要なコネクタピンの除去を有する一般的に５ミリメートル×２ミリメートル（１９６ミル×９０ミル）の小さいフットプリントを有するコネクタの下にフィットする。結合器は、一体のコネクタを介してドーターカードに信号を転送するよう使用することができる。

代替の実施例
結合バス線路上で伝送される信号の再構成を与える伝送構造の１つの実施の幾つかの面を記載した。しかし、伝送構造の様々な実施は、上述した特徴を含む、補完する、補足する及び／又は交換する多数の特徴を提供する。特徴は、メモリの一部として、又は、任意のＩ／Ｏの一部として、又は様々な実施例におけるハードウェアバスとして実施可能である。更に、説明のための上述の記載、及び特定の専門用語は、本発明の実施例の完全な理解のために使用した。しかし、当業者には、この特定の詳細は、本発明の実施例を実施するために必要ではないことが明らかであろう。

更に、本願に記載した実施例は、伝送構造に関連するが、当業者は、本発明の実施例は、他のシステムに適用可能であることは明らかであろう。実際に、上述した伝送構造を用いたマルチドロップバスのためのシステムは、請求項において定義するように本発明の実施例内に含まれる。上述した実施例は、本発明の実施例の原理及びその実用的な適用を最良に説明するために選択且つ説明された。これらの実施例は、当業者が本発明を活用することができるよう選択され、様々な変更を有する様々な実施例が、考えられる特定の使用に適する。

本発明の様々な実施例の多数の特徴及び利点を、本発明の様々な実施例の構造及び機能の詳細と共に上述の記載に示したが、この開示内容は説明するためのものに過ぎない。一部の場合では、特定のサブアセンブリが、１つのそのような実施例を用いて詳細に説明される。しかしながら、そのようなアセンブリは、本発明の他の実施例にも用いてもよいことを認識すべきであり且つそう意図する。特に、本発明の実施例の原理内の構造の部分及び部品の管理に関する変更を、請求項に用いる用語の広い一般的な意味によって示され得る最大の第まで詳細に行い得る。

例示的な実施例、及び最良のモードを開示したが、請求項によって定義される本発明の実施例の範囲に依然としてありながら、修正、及び変更を開示した実施例に対して行い得る。

当該技術において周知の従来のマイクロストリップを示すブロック図である。 当該技術において周知の従来のストリップラインを示すブロック図である。 本発明の１つの実施例によるメアンダライン結合器を示すブロック図である。 本発明の１つの実施例によるメアンダライン結合器を示すブロック図である。 本発明の更なる実施例による差動信号メアンダライン結合器を示すブロック図である。 本発明の更なる実施例による差動信号メアンダライン結合器を示すブロック図である。 本発明の更なる実施例による並列差動信号メアンダライン結合器の形成のための１つの実施例を示す図である。 本発明の１つの実施例による差動メアンダライン結合器の形成を示すブロック図である。 本発明の１つの実施例による隣接メアンダライン結合器の製造を示すブロック図である。 本発明の更なる実施例によって終端されるマルチドロップにおけるメアンダライン結合器を示すブロック図である。 本発明の１つの実施例によるメアンダライン結合器を含むコンピュータシステムを示すブロック図である。

Claims (30)

1. 幾何学形状を有する部分を含む第１の伝送構造と、
   幾何学形状を有し、前記第１の伝送構造の前記部分と電磁気結合器を形成するよう前記第１の伝送構造の前記幾何学形状を有する部分に近接して位置付けられる第２の伝送構造と、
   を含み、
   前記電磁気結合器の幾何学形状は、標準カードコネクタのフットプリント内での配置を可能にする、機器。
2. 前記第１の伝送構造は、バス信号伝送線路である請求項１記載の機器。
3. 前記幾何学形状は、サーペンタインである請求項１記載の機器。
4. 前記第２の伝送構造と、前記第１の伝送構造の前記部分は、メアンダラインマイクロストリップ結合器を構成する請求項１記載の機器。
5. 前記第２の伝送構造と、前記第１の伝送構造の前記部分は、メアンダラインストリップライン結合器を構成する請求項１記載の機器。
6. 前記第２の伝送構造は、
   前記第２の伝送構造の遠端に結合される第１のパッドと、
   前記第２の伝送構造の近端に結合される第２のパッドと、
   を含む請求項１記載の機器。
7. 前記第２の伝送構造は、
   前記第２の伝送構造の近端に結合されるパッドと、
   前記第２の伝送構造の遠端に結合される終端抵抗器と、
   を含む請求項１記載の機器。
8. 前記第１の伝送構造は、幾何学形状を有する部分を含む差動信号対を含み、
   前記差動信号対の前記部分は、互いにミラーイングされる前記幾何学形状を有する請求項１記載の機器。
9. 前記第２の伝送構造は、前記差動信号対の前記ミラーイングされた部分の外側に形成される結合線路を含む請求項８記載の機器。
10. 前記第２の伝送構造の近端及び遠端におけるパッドに結合されるドーターカードコネクタを更に含む請求項１記載の機器。
11. 回路基板と、
    幾何学形状を有する部分を含む、前記回路基板上の第１の導電性トレースと、
    幾何学形状を有し、前記第１の導電性トレースの前記部分と電磁気結合器を形成するよう前記第１の導電性トレースの前記部分と近接して前記回路基板上に位置付けられる第２の導電性トレースと、
    を含み、
    前記電磁気結合器の幾何学形状は、標準カードコネクタのフットプリント内での配置を可能にする、機器。
12. 前記導電性トレース及び前記回路基板上に形成される誘電体マスクと、
    前記第１の導電性トレース及び前記第２の導電性トレース上に形成される誘電体パッチと、
    を更に含む請求項１１記載の機器。
13. 前記誘電体マスクは、エポキシから構成されるはんだマスクである請求項１２記載の機器。
14. 前記誘電体パッチは、前記第１の導電性トレースと前記第２の導電性トレースとの結合を高めるためのシルクスクリーンアップリケパッチである請求項１１記載の機器。
15. 前記幾何学形状は、サーペンタインである請求項１１記載の機器。
16. 前記第２の導電性トレースと、前記第１の導電性トレースの前記部分は、メアンダラインマイクロストリップ結合器及びメアンダラインストリップライン結合器のうち１つを構成する請求項１１記載の機器。
17. 前記第２の導電性トレースは、
    前記第２の導電性トレースの近端に結合されるパッドと、
    前記第２の導電性トレースの遠端に結合される終端抵抗器と、
    を含む請求項１１記載の機器。
18. 前記第１の導電性トレースは、幾何学形状を有する部分を含む差動導電性トレース対を含み、
    前記差動導電性トレース対の前記部分は、互いにミラーイングされる前記幾何学形状を有する請求項１１記載の機器。
19. 前記第２の伝送構造は、前記差動導電性トレース対の前記ミラーイングされた部分の外側に形成される結合導電性トレースを含む請求項１８記載の機器。
20. 前記第２の導電性トレースの近端及び遠端におけるパッドに結合されるドーターカードコネクタを更に含み、
    前記第１の導電性トレースは、バス信号伝送線路である請求項１１記載の機器。
21. 幾何学形状を有する部分を含む第１の伝送構造と、
    幾何学形状を有し、前記第１の伝送構造と電磁気結合器を形成するよう前記第１の伝送構造の前記部分に近接して位置付けられる第２の伝送構造と、
    再構成信号を受信するよう前記第２の伝送構造の少なくとも１つのパッドに結合されるカードコネクタと、
    前記カードコネクタに結合されるメモリカードと、
    を含み、
    前記電磁気結合器の幾何学形状は、標準カードコネクタのフットプリント内での配置を可能にする、システム。
22. 前記第１の伝送構造は、バス信号伝送線路である請求項２１記載のシステム。
23. 前記幾何学形状は、サーペンタイン幾何学形状である請求項２１記載のシステム。
24. 前記第２の伝送構造と、前記第１の伝送構造の前記部分は、メアンダラインマイクロストリップ結合器を構成する請求項２１記載のシステム。
25. 前記第２の伝送構造と、前記第１の伝送構造の前記部分は、メアンダラインストリップライン結合器を構成する請求項２１記載のシステム。
26. 前記第２の伝送構造は、
    前記第２の伝送構造の遠端に結合される第１のパッドと、
    前記第２の伝送構造の近端に結合される第２のパッドと、
    を含む請求項２１記載のシステム。
27. 前記第２の伝送線路構造は、
    前記第２の伝送線路構造の近端に結合されるパッドと、
    前記第２の伝送構造の遠端に結合される終端抵抗器と、
    を含む請求項２１記載のシステム。
28. 前記第１の伝送構造は、幾何学形状を有する部分を含む差動信号対を含み、
    前記差動信号対の前記部分は、互いにミラーイングされる前記幾何学形状を有する請求項２１記載のシステム。
29. 前記第２の伝送構造は、前記差動信号対の前記ミラーイングされた部分の外側に形成される結合線路を含む請求項２８記載のシステム。
30. 前記カードコネクタは、前記第２の伝送構造の近端及び遠端におけるパッドに結合されるドーターカードコネクタである請求項２１記載のシステム。

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