TW201311138A - 弱耦合結構之差模傳輸線 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種弱耦合結構之差模傳輸線。此弱耦合結構之差模傳輸線具有第一傳輸線與第二傳輸線，第一傳輸線包括第一走線部、第二走線部與第三走線部。第二傳輸線也包括第一走線部、第二走線部與第三走線部。本發明之各走線部間以連接部連接，而連接部係設計成轉折結構。藉由本發明轉折結構之特性，使得差模傳輸線之該等第二走線部之間距大於該等第一走線部或該等第三走線部之間距，藉以製造一弱耦合結構，抑制共模雜訊。

Description

弱耦合結構之差模傳輸線

本發明係關於一種差模傳輸線，特別是一種弱耦合結構之差模傳輸線。

隨著人類對電子設備的需求越來越高，擁有高速傳輸效率，以及便於攜帶的電子裝置應運而生。然而，在滿足這些需求的同時，卻也造成了許多不可預期的狀況。以印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)為例，由於訊號傳輸的頻率不斷被提高，電磁波也易隨著介質向外傳播，因此造成所謂的電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)，此電磁干擾有害於人體也可能使製作的電路佈局無法通過安規(安全規格標準認證)。

在此種情況下，差模傳輸線由於具有抵抗電磁干擾且不易受地面電壓之擾動影響，因此被廣泛使用。然而在有限的電路板佈局中，要容納複雜的電路結構。差模訊號線常必須具有轉折轉角。而此轉折轉角往往造成差模傳輸線之不等長而產生共模雜訊。以下參照圖示說明。

『第1圖』繪示為一習知之差模傳輸線之示意圖，此習知之差模傳輸線包括一第一傳輸線100以及一第二傳輸線200。其中第一傳輸線100包括一第一走線部120、一第二走線部140、以及一第三走線部160，另外第二傳輸線200包括一第一走線部220、一第二走線部240、以及一第三走線部260。另外第一傳輸線與第二傳輸線定義一第一間距D，此第一間距D在第一傳輸線與第二傳輸線之各走線處皆相等。

在『第1圖』所繪示之結構中，第一傳輸線100之第一走線部120與第二走線部140之間具有一個轉折，同樣地，第二走線部140與第三走線部160也具有一個轉折，第二傳輸線200也具有相類似的結構。轉折結構導致了傳輸線變成不等長。由『第1圖』可看出，習知之差模傳輸線在轉折時，因為幾何結構造成長度上的差異進而產生出共模雜訊。又訊號在未補償段(亦即前述傳輸線之該等第二走線部)時，共模與差模傳輸速度不同，在轉折處所造成的共模雜訊(common mode noise)在下一個轉折處仍然無法消除，進而產生電磁干擾。這樣的電磁干擾有可能會使產品無法通過安規。

鑒於以上的問題，本發明提供一種弱耦合結構之差模傳輸線，藉以解決先前技術所存在的共模雜訊問題。

本發明提供一種弱耦合結構之差模傳輸線，包括一第一傳輸線與一第二傳輸線。其中第一傳輸線包括一第一走線部、一第二走線部、一第三走線部、一第一連接部與一第二連接部。第一連接部連接第一走線部與第二走線部，第二連接部連接第二走線部與第三走線部。其中第二傳輸線包括一第一走線部、一第二走線部、一第三走線部、一第一連接部、一第二連接部。一第一連接部連接第一走線部與第二走線部，第二連接部連接第二走線部與第三走線部。又定義第一傳輸線之第一走線部與第二傳輸線之第一走線部為一第一間距，第一傳輸線之第二走線部與第二傳輸線之第二走線部為一第二間距，第一傳輸線之第三走線部與第二傳輸線之第三走線部定義為一第三間距，且第二間距大於第一間距及第三間距。

根據本發明之弱耦合結構之差模傳輸線，透過轉折結構的設計使得兩走線之未補償線段之相互間距大於非未補償線段之相互間距，間距較大的未補償線段所形成之弱耦合結構產生較小的耦合係數，藉以消除共模雜訊。將未補償線段改為弱耦合結構，可以讓差模與共模傳輸速度的差異降低，使第一個轉折所產生出來的共模雜訊可在第二個轉折處被盡可能地降低。特別說明的是這邊的轉折處係為實施例中定義之連接部。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照『第2圖』，係為根據本發明一實施例之弱耦合結構之差模傳輸線，主要由第一傳輸線10與第二傳輸線50。第一傳輸線10由一第一走線部13、一第二走線部16與一第三走線部19組成。此外第一傳輸線10還包括一第一連接部22以及第二連接部25，第一連接部22連接第一走線部13與第二走線部16，第二連接部25連接第二走線部16與第三走線部19。第二傳輸線50由一第一走線部53、一第二走線部56、一第三走線部59組成。此外第二傳輸線50包括第一連接部62以及第二連接部65，第一連接部62連接第一走線部53與第二走線部56，第二連接部65連接第二走線部56與第三走線部59。

第一傳輸線10之第一走線部13與第二傳輸線50之第一走線部53定義一第一間距D1，其中第一傳輸線10之第二走線部13與第二傳輸線50之第二走線部53定義一第二間距D2，第一傳輸線10之第三走線部19與第二傳輸線50之第三走線部59定義一第三間距D3，第二間距D2大於第一間距D1及第三間距D3。

請繼續參考『第2圖』，在本實施例中第一傳輸線10之第一連接部22包括一第一部分23以及一第二部分24。第二連接部25包括一第三部分26以及一第四部分27。第二傳輸線50之第一連接部62包括一第一部分63以及一第二部分64，第二連接部65包括一第三部分66以及一第四部分67。其中第一傳輸線10之第一部分23之第一端連接第一走線部13，第二端連接第二部分24。第二部分24之第一端連接第一部分23，第二端連接第二走線部16。第三部分26之第一端連接第二走線部16，第二端連接第四部分27。第四部分27之第一端連接第三部分26，第二端連接第三走線部19。第二傳輸線50之第一部分63之第一端連接第一走線部53，第二端連接第二部分64。第二部分64之第一端連接第一部分63，第二端連接第二走線部56。第三部分66之第一端連接第二走線部56，第二端連接第四部分67。第四部分67之第一端連接第三部分66，第二端連接第三走線部59。

第一傳輸線10之第一部分23與第二傳輸線50之第一部分63之間距為一第四間距D4，第四間距D4等於第一間距D1，且小於該第二間距D2，其中第一傳輸線10之第二部分24與第二傳輸線50之第二部分64之間距為一第五間距D5，第五間距D5之大小為由該第四間距D4逐漸增大為該第二間距D2。又第一傳輸線10之第三部分26與第二傳輸線50之第三部分66之間距為一第六間距D6，第六間距D6之大小為由第二間距D2逐漸縮小至一第七間距D7，其中第七間距為D7第一傳輸線10之第四部分27與第二傳輸線50之第四部分67之間距，第七間距D7等於第三間距D3。又於本實施例中，第一傳輸線10與第二傳輸線50等長，且第一傳輸線10之第一走線部13之長度小於第二傳輸線50之第二走線部53之長度，第一傳輸線10之第二走線部16之長度等於第二傳輸線50之第二走線部56之長度，第一傳輸線10之第三走線部19之長度大於第二傳輸線50之第三走線部59之長度。

在本實施例中，第一傳輸線10之第一走線部13與第三走線部19之寬度小於第二走線部16之寬度。第二傳輸線50之第一走線部53與第三走線部59之寬度小於第二走線部56之寬度，其中第一傳輸線10之第一部分23的寬度等於第一走線部13的寬度，且小於第二走線部16的寬度。第二部分24的寬度由第一部分23的寬度逐漸增大為第二走線部16的寬度，第四部分27的寬度等於第三走線部19的寬度，且小於第二走線部16的寬度。第三部分26的寬度由第二走線部16的寬度逐漸縮小為第四部分27的寬度，其中第二傳輸線50之第一部分63的寬度等於第一走線部53的寬度，且小於第二走線部56的寬度。第二部分64的寬度由第一部分63的寬度逐漸增大為第二走線部56的寬度，第四部分67的寬度等於第三走線部59的寬度，且小於第二走線部56的寬度。第三部分66的寬度由第二走線部56的寬度逐漸縮小為第四部分67的寬度。

請繼續參考『第2圖』，在本實施例中第一傳輸線10之第一部分23與第一走線部13夾一第一角度S1，第四部分27與第三走線部19夾一第二角度S2。第二傳輸線50之第一部分62與第一走線部53夾一第一角度Q1，第四部分67與第三走線部59夾一第二角度Q2。且第一傳輸線10之第一走線部13與第二傳輸線50之第一走線部53平行，第一傳輸線10之第二走線部16與第二傳輸線50之第二走線56部平行，第一傳輸線10之第三走線部19與第二傳輸線50之第三走線部平行59。又第一傳輸線10之第一部分23與第二傳輸線50之第一部分63平行，其中第一傳輸線10之第四部分27與第二傳輸線50之第四部分67平行。且第一傳輸線10之第一部分23的長度小於第二傳輸線50之第一部分63的長度，第一傳輸線10之第四部分27的長度大於第二傳輸線50之第四部分67的長度。

特別說明的是，雖然前述的描述方式係將傳輸線的組成以細部元件方開描述，但實際在製造程序上係為一體成形，當然並不排除分別形成之情況。因此於解釋時，當可將前述元件分別解釋或者整體解釋。

透過以上連接部之轉折結構的設計，使得兩走線於未補償線段之相互間距大於補償線段之相互間距，使得未補償線段之耦合係數小於補償線段之耦合係數，此即為弱耦合結構。此弱耦合結構使得差模與共模傳輸的速度差異較傳統之差模傳輸線低，使第一個轉折所產生共模雜訊能夠在第二個轉折處被盡量降低。可有效抑制共模雜訊。

當實施本發明時，前述之傳輸線係可透過電鍍或者沈積方式形成於電路板上。當然也可使用金屬片，例如銅箔，而貼附於電路板上。因此，只要再電路設計或者電路布局上需要降低傳輸線的共模雜訊，即可應用以上的架構來解決。

以下為根據本實施例之結構所做的實際模擬圖，請繼續參考『第3圖』，此實施例分別揭露『第1圖』，以及『第2圖』之剖面圖，且『第3圖』黏附於一印刷電路板上，此印刷電路板之介電係數ε _r 為4.3，高度為7密位(mil)。各傳輸線之高度為1.7密位。由『第3圖』可知，若第一傳輸線10之二走線部16與第二傳輸線50之第二走線部56的間距為5密位，傳輸線寬度W _S 為6.5密位時。此時耦合係數K為0.243，為強耦合構。若第一傳輸線10之第二走線部16與第二傳輸線50之第二走線部56的間距為14密位，傳輸線寬度W _s,weak 為10.5密位時。此時耦合係K為0.079，為弱耦合結構。請繼續參考『第4圖』、『第5圖』與『第6圖』。『第4圖』為習知技術之差模傳輸線101與弱耦合結構之差模傳輸線102之反射損耗曲線圖，由『第4圖』可知弱耦合結構並不會讓反射雜訊有嚴重影響。『第5圖』為習知技術之差模傳輸線103與弱耦合結構之差模傳輸線104之介入損耗曲線圖，由『第5圖』可知弱耦合結構之差模傳輸線104在10GHz以內只會造成0.02dB的影響。『第6圖』為習知技術之差模傳輸線105與弱耦合結構之差模傳輸線106之共模轉差模曲線圖，由『第6圖』可知弱耦合結構之差模傳輸線所產生的共模雜訊平均是小於原始結構。接著請參考『第7圖』，『第7圖』為習知技術之差模傳輸線107與弱耦合結構之差模傳輸線108之共模雜訊曲線圖，由此圖可知弱耦合結構之差模傳輸線108可以將共模雜訊的電壓值降低40%，讓共模雜訊所帶出的輻射可以大大的減小，進而降低電磁干擾，使產品可以順利通過安規。

綜上所述，本發明由於轉折結構之設計，使得弱耦合結構之差模傳輸線之未補償線段具有較小的耦合係數，因此可以有效的抑制共模雜訊，進而降低電磁干擾。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10．．．第一傳輸線

13．．．第一傳輸線之第一走線部

16．．．第一傳輸線之第二走線部

19．．．第一傳輸線之第三走線部

22．．．第一傳輸線之第一連接部

23．．．第一傳輸線之第一部分

24．．．第一傳輸線之第二部分

25．．．第一傳輸線之第二連接部

26．．．第一傳輸線之第三部分

27．．．第一傳輸線之第四部分

50．．．第二傳輸線

53．．．第二傳輸線之第一走線部

56．．．第二傳輸線之第二走線部

59．．．第二傳輸線之第三走線部

62．．．第二傳輸線之第一連接部

63．．．第二傳輸線之第一部分

64．．．第二傳輸線之第二部分

65．．．第二傳輸線之第二連接部

66．．．第二傳輸線之第三部分

67．．．第二傳輸線之第四部分

100．．．習知技術之第一傳輸線

120．．．習知技術之第一傳輸線之第一走線部

140．．．習知技術之第一傳輸線之第二走線部

160．．．習知技術之第一傳輸線之第三走線部

200．．．習知技術之第二傳輸線

220．．．習知技術之第二傳輸線之第一走線部

240．．．習知技術之第二傳輸線之第二走線部

260．．．習知技術之第二傳輸線之第三走線部

D1．．．第一距離

D2．．．第二距離

D3．．．第三距離

D4．．．第四距離

D5．．．第五距離

D6．．．第六距離

D7．．．第七距離

S1．．．第一傳輸線之第一角度

S2．．．第一傳輸線之第二角度

Q1．．．第二傳輸線之第一角度

Q2．．．第二傳輸線之第二角度

第1圖為習知技術之差模傳輸線。

第2圖為弱耦合結構之差模傳輸線。

第3圖為習知技術與弱耦合結構之差模傳輸線之剖面圖。

第4圖為反射損耗曲線圖。

第5圖為介入損耗曲線圖。

第6圖為差模轉共模曲線圖。

第7圖為習知技術與弱耦合結構之差模傳輸線之共模雜訊時域比較曲線圖。

10．．．第一傳輸線

13．．．第一傳輸線之第一走線部

16．．．第一傳輸線之第二走線部

19．．．第一傳輸線之第三走線部

22．．．第一傳輸線之第一連接部

23．．．第一傳輸線之第一部分

24．．．第一傳輸線之第二部分

25．．．第一傳輸線之第二連接部

26．．．第一傳輸線之第三部分

27．．．第一傳輸線之第四部分

50．．．第二傳輸線

53．．．第二傳輸線之第一走線部

56．．．第二傳輸線之第二走線部

59．．．第二傳輸線之第三走線部

62．．．第二傳輸線之第一連接部

63．．．第二傳輸線之第一部分

64．．．第二傳輸線之第二部分

65．．．第二傳輸線之第二連接部

66．．．第二傳輸線之第三部分

67．．．第二傳輸線之第四部分

D1．．．第一距離

D2．．．第二距離

D3．．．第三距離

D4．．．第四距離

D5．．．第五距離

D6．．．第六距離

D7．．．第七距離

S1．．．第一傳輸線之第一角度

S2．．．第一傳輸線之第二角度

θ₁．．．第二傳輸線之第一角度

θ₂．．．第二傳輸線之第二角度

Claims (12)

1. 一種弱耦合結構之差模傳輸線，包括：一第一傳輸線，包括：一第一走線部、一第二走線部、一第三走線部、一第一連接部以及一第二連接部，該第一連接部連接該第一走線部與該第二走線部，該第二連接部，連接該第二走線部與該第三走線部；以及一第二傳輸線，包括：一第一走線部、一第二走線部、一第三走線部、一第一連接部以及一第二連接部，該第一連接部連接該第一走線部與該第二走線部，該第二連接部連接該第二走線部與該第三走線部；其中該第一傳輸線之該第一走線部與該第二傳輸線之該第一走線部定義一第一間距，其中該第一傳輸線之該第二走線部與該第二傳輸線之該第二走線部定義一第二間距，該第一傳輸線之該第三走線部與該第二傳輸線之該第三走線部定義一第三間距，該第二間距大於該第一間距及該第三間距。
2. 如請求項1所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一連接部包括一第一部分以及一第二部分，該第二連接部包括一第三部分以及一第四部分，其中該第一傳輸線之該第一部分之第一端連接該第一走線部，第二端連接該第二部分，該第二部分之第一端連接該第一部分，第二端連接該第二走線部，該第三部分之第一端連接該第二走線部，第二端連接該第四部分，該第四部分之第一端連接該第三部分，第二端連接該第三走線部。
3. 如請求項2所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一走線部與該第三走線部之寬度小於該第二走線部之寬度，其中該第一傳輸線之該第一連接部之該第一部分的寬度等於該第一走線部的寬度，且小於該第二走線部的寬度，該第一傳輸線之該第一連接部之該第二部分的寬度由該第一部分的寬度逐漸增大為該第二走線部的寬度，該第一傳輸線之該第二連接部之該第四部分的寬度等於該第三走線部的寬度，且小於該第二走線部的寬度，該第一傳輸線之該第二連接部之該第三部分的寬度由該第二走線部的寬度逐漸縮小為該第四部分的寬度。
4. 如請求項3所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第二傳輸線之該第一連接部包括一第一部分以及一第二部分，該第二連接部包括一第三部分以及一第四部分，其中該第二傳輸線之該第一部分之第一端連接該第一走線部，第二端連接該第二部分，該第二部分之第一端連接該第一部分，第二端連接該第二走線部，該第三部分之第一端連接該第二走線部，第二端連接該第四部分，該第四部分之第一端連接該第三部分，第二端連接該第三走線部。
5. 如請求項2所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第二傳輸線之該第一走線部與該第三走線部之寬度小於該第二走線部之寬度，其中該第二傳輸線之該第一部分的寬度等於該第一走線部的寬度，且小於該第二走線部的寬度，該第二傳輸線之該第一連接部之該第二部分的寬度由該第一部分的寬度逐漸增大為該第二走線部的寬度，該第二傳輸線之該第二連接部之第四部分的寬度等於該第三走線部的寬度，且小於該第二走線部的寬度，該第二傳輸線之該第二連接部之該第三部分的寬度由該第二走線部的寬度逐漸縮小為該第四部分的寬度。
6. 如請求項5所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一連接部之該第一部分與該第一走線部夾一第一角度，該第四部分與該第三走線部夾一第二角度，該第二傳輸線之該第一連接部之該第一部分與該第一走線部夾一第一角度，該第四部分與該第三走線部夾一第二角度。
7. 如請求項5所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一走線部與該第二傳輸線之該第一走線部平行，該第一傳輸線之該第二走線部與該第二傳輸線之該第二走線部平行，該第一傳輸線之該第三走線部與該第二傳輸線之該第三走線部平行。
8. 如請求項5所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一連接部之該第一部分與該第二傳輸線之該第一連接部之該第一部分平行，其中該第一傳輸線之該第二連接部之該第四部分與該第二傳輸線之該第二連接部之該第四部分平行。
9. 如請求項5所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一連接部之該第一部分的長度小於該第二傳輸線之該第一連接部之該第一部分的長度，該第一傳輸線之該第二連接部之該第四部分的長度大於該第二傳輸線之該第二連接部之該第四部分的長度。
10. 如請求項5所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第一連接部之該第一部分與該第二傳輸線之該第一連接部之該第一部分之間距為一第四間距，該第四間距等於該第一間距，且小於該第二間距，其中該第一傳輸線之該第一連接部之該第二部分與該第二傳輸線之該第一連接部之該第二部分之間距為一第五間距，該第五間距之大小為由該第四間距逐漸增大為該第二間距。
11. 如請求項10所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線之該第二連接部之該第三部分與該第二傳輸線之該第二連接部之該第三部分之間距為一第六間距，該第六間距之大小為由該第二間距逐漸縮小至一第七間距，其中該第七間距為該第一傳輸線之該第二連接部之該第四部分與該第二傳輸線之該第二連接部之該第四部分之間距，該第七間距等於該第三間距。
12. 如請求項11所述之弱耦合結構之差模傳輸線，其中該第一傳輸線與該第二傳輸線等長，且該第一傳輸線之該第一走線部之長度小於該第二傳輸線之該第二走線部之長度，該第一傳輸線之該第二走線部之長度等於該第二傳輸線之該第二走線部之長度，該第一傳輸線之該第三走線部之長度大於該第二傳輸線之該第三走線部之長度。