TWI470872B - 微帶線結構 - Google Patents

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Description

微帶線結構
本發明係為一種微帶線結構，尤其是有關於一種具有具有亞波長尺寸的周期性凹槽之的微帶線結構。
近年來，在數位系統中，隨著信號傳輸率的提升與電子的外型尺寸也愈來愈小，電子線路的設置也愈來愈密集，因此，線路間串擾的現象也愈來愈嚴重。所謂的串擾(crosstslk)起因於信號在傳輸通道傳輸時，因電磁耦合而對相鄰近之傳輸線產生影響，且在被干擾之信號上增加上耦合電壓與耦合電流。串擾過大將會影響到系統運作的效率，甚致引起電路誤觸發，進而使系統無法正常工作。此外，於主機板或高速電路中，若碰到電子線路需根據實際設計轉彎時，常以增加微帶線間的間隔或增加數位信號上升與下降來抑制串擾，但仍無法有效解決串擾問題。
鑑於傳統的方法並無有效解決線路間之串擾問題，因此亟需提出一種新穎的微帶線結構，可用於抑制串擾的發生。
本發明之一目的在於提供一微帶線結構，係用以解決高速電路中之串擾與傳輸損失之問題，並提升信號傳輸品質與縮小電路板尺寸。
本發明之另一目的在於提供一微帶線結構，具有亞波長尺寸的周期性凹槽微帶線，且凹槽的形狀與大小可根據實際設計作相對應之調整，進而以人工表面電漿極化子的模式對凹槽微帶 線上之電磁能形成高度束縛。
本發明之又一目的在於提供一微帶線結構，可根據實際電路線路彎折設計情況，用以減少彎折線路間之串擾。
本發明係關於一種微帶線結構，包括：一第一微帶線以及一第二微帶線，係平行該第一微帶線且用以傳輸一傳輸信號，該第二微帶線之二側具有以亞波長的方式，周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個凹槽，且該複數個凹槽的周期長度小於該傳輸信號之波長。
本發明係關於一種微帶線結構，包括：一第一微帶線以及一第二微帶線，係平行該第一微帶線且用以傳輸一傳輸信號，該第二微帶線之二側具有以亞波長的方式，周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個凹槽，每一個凹槽之開口處具有向該每一個凹槽中央平行延伸之二延伸部，且該複數個凹槽的周期長度小於該傳輸信號之波長。
為使 貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示範例詳細說明如後。
以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利 貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。
圖一A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之一實施例之一種微帶線結構1。此微帶線結構1係包括：一第一微帶線10以及一第二微帶線11，係平行第一微帶線10且用以傳輸一傳輸信號，第二微帶線11之二側具有以亞波長 的方式，周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個凹槽12，且該複數個凹槽12的周期長度小於該傳輸信號之波長。上述之微帶線結構1更包括一基板13，用以放置該第一與第二微帶線10,11以及一第三微帶線14，設置於該第二微帶線11之一側。需說明的是第一微帶線10具有二端口1與2、第二微帶線11具有端口3與4以及第三微帶線14具有端口5與6，且上述第一與第三微帶線亦可用於傳輸信號。如上所述，所謂亞波長周期結構係為其周期長度遠小於傳輸信號的波長，且亞波長周期結構與傳統周期結構不同地地方在於，傳統的周期結構其周期長度為傳輸信號波長的1/4，而亞波長最大的不同是周期長度遠小於1/4波長。
圖一B係顯示圖一A之微帶線結構1應用於RO4003基板之一實施例。於此實施例，第一、第二與第三微帶線10,11與13預設為銅材質，且三個微帶線的寬度W為1.2mm與厚度t為0.0175mm以及第二微帶線11上之凹槽12的深度b=0.3w，此外d表示複數個凹槽12的周期與a表示凹槽12的寬度。RO4003基板(未圖示)的介電常數ε r 為3.37與基板厚度h為0.507mm、以及分析頻寬為200MHz~12GHz。於圖一B中，具有二實線曲線分別表示傳統的微帶線結構，以端口3為饋入點的S參數，其中S43 描述電磁能直通的部分能量，而S23 則是描述由端口3耦合到端口2的串擾部分能量。如圖一B中所示，傳統微帶線結構的直通的部分能量S43 與串擾部分能量S23 在7.6GHz附近交叉，這表示7.6GHz以後有大量的能量饋入到另一條 微帶線，即對另一傳輸線產生大量串擾，這種情況將會影響電路操作，進而對電路元件造成誤觸發。而在應用本發明之後，代表直通部分能量S43 與串擾部分能量S23 之曲線不再交叉(如二虛線曲線所示)，且代表直通部分能量S43 之曲線隨著頻率下降的幅度將獲得減緩(直通的信號可維持一定的幅值)。串擾部分能量S23 ，在應用本發明之後，串擾將獲得抑制並遠小於傳統的微帶線所產生的串擾，如代串擾部分能量S23 之虛線曲線所示。
圖二A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之另一實施例之一微帶線結構2。於此實施例，微帶線架構與圖一A近似且第一與第二微帶線20,21係可設置於一基板23上，其與圖一A之微帶線結構1相異之處在於第二微帶線21之凹槽22的尺寸與周期，且第一微帶線20之二側具有端口3與4以及第二微帶線21之二側具有端口1與2。圖二B係顯示圖二A之微帶線結構2應用於FR4電路板之一實施例。預設第一與第二微帶線20,21為銅材質，且微帶線的寬度w為0.75mm、厚度t為0.035mm以及第二微帶線的凹槽深度b=0.3w與寬度a=0.5d。FR4基板(未圖示)之厚度為0.4mm。當選擇二周期d=0.5mm與d=0.25mm時，可有效抑制能量流入另一條傳統微帶線的串擾S41 。於圖二B所示，當選擇的周期d越小時，越能夠抑制串擾的發生，也就表示具有亞波長凹槽結構的微帶線對電磁能的約束越強。當然，隨著凹槽形狀的不同，抑制串擾的效果也不同。
圖三A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之另一實施例之一種微帶線結構3。此微帶線結構3包括：一第一微 帶線30以及一第二微帶線31，係平行第一微帶線30且用以傳輸一傳輸信號，第二微帶線31之二側具有以亞波長的方式，周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個凹槽32，每一個凹槽32之開口處a’具有向該每一個凹槽32中央平行延伸之二延伸部33,34，且該複數個凹槽32的周期長度小於該傳輸信號之波長。上述之微帶線結構3更包括一基板35，用以放置該第一與第二微帶線30,31以及一第三微帶線(未圖示)，設置於該第二微帶線31之一側。需說明的是第一、第二與第三微帶線個別具有二端口，且上述第一與第三微帶線亦可用於傳輸信號。於本實施例，第一微帶線30具有二端口3與4以及第二微帶線31具有端口1與2。
圖三B係顯示根據圖三A之微帶線結構3應用於RO4003基板之一實施例。如圖三B所示，實線曲線表示傳統微帶線間的耦合，而點虛線與虛線則分別表示具有亞波長周期的微帶線與相鄰傳統微帶線間的串擾，且由圖三B可知，應用本發明之微帶線結構，其線路間的串擾S41 將可受到進一步的抑制。
需說明的是，在實際高速電路中的傳輸線(或微帶線)通常需根據實際的需求與設計將其彎折，因此，亦可應用本發明來減少線路間的串擾。圖四A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之一實施例之微帶線結構4。此微帶線結構4係包括：一第一微帶線40，係為一彎折的曲線以及一第二微帶線41，係平行且對應第一微帶線40且用以傳輸一傳輸信號，第二微帶線41之二側具有以亞波長的方式， 周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個凹槽42，且該複數個凹槽42的周期長度小於傳輸信號之波長。上述之微帶線結構4更包括一基板43，用以放置該第一與第二微帶線40,41以及一第三微帶線(未圖示)，設置於該第二微帶線31之一側。需說明的是第一、第二與第三微帶線個別具有二端口。於本實施例，第一微帶線40具有二端口3與4以及第二微帶線41具有端口1與2。圖四B係顯示圖三A之微帶線結構4之一應用實施例。於此實施例，選擇二周期d=1.0mm與d=0.5mm，且第二微帶線的凹槽深度為0.3W，W為微帶線的寬度。如圖三B所示，實線曲線表示傳統微帶線間的串擾，而點虛線與虛線則分別表示具有亞波長周期的微帶線與相鄰傳統微帶線間的串擾，且於此彎曲的微帶線結構，仍本發明亦可有效抑制彎曲線路間的串擾。
根據上述實施例，熟悉此技藝之人士可知本發明之微帶線結構除了亞波長周期結構外，僅需根據實際的設計需求，用以調整凹槽尺寸便可適用於不同的基板與電路設計，以抑制串擾之問題。此外，在實際應用本發明之微帶線結構來傳輸信號時，係另須考慮阻抗匹配的問題。因此，可在微帶線或本發明之具有亞波長周期的微帶線之一端加入一阻抗漸變區(未圖示)，以有效的抑制在上述二微帶線間，因阻抗不匹配而造成大量信號的反射，進而降低上述反射對傳輸信號的影響，且上述之阻抗漸變區之結構係為於其二側具有一或多個的凹槽，且此一或多個的凹槽，可根據二微帶線間之阻抗不匹配的強弱，以亞波長周期的方式，調整這些凹槽的尺寸，例如凹槽深度，以和緩因信號 或頻率反射落差過大，而造成傳輸信號失真或電路元件損毀等問題。再者，存在這樣的阻抗漸變區，也可以使的具有亞波長周期的微帶線上隨頻率抖動的現象獲得減緩。
唯以上所述者，僅為本發明之範例實施態樣爾，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內。
1、2、3、4‧‧‧微帶線結構
10、14、20、30、40‧‧‧微帶線
11、21、31、41‧‧‧具有亞波長周期之微帶線
12、22、32、42‧‧‧凹槽
13、23、35、43‧‧‧基板
33、34‧‧‧延伸部
圖一A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之一實施例之一種微帶線結構1。
圖一B係顯示圖一A之微帶線結構1應用於RO4003基板之一實施例
圖二A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之另一實施例之一微帶線結構2。
圖二B係顯示圖二A之微帶線結構2應用於FR4電路板之一實施例。
圖三A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之另一實施例之一種微帶線結構3。
圖三B係顯示圖三A之微帶線結構3之一應用實施例。
圖四A之俯視圖與側視圖係顯示根據本發明之一實施例之微帶線結構4。
圖四B係顯示圖四A之微帶線結構4之一應用實施例。
1‧‧‧微帶線結構
10、14‧‧‧微帶線
11‧‧‧具有亞波長周期之微帶線
12‧‧‧凹槽
13‧‧‧基板

Claims (10)

  1. 一種微帶線結構，包括：一第一微帶線；一第二微帶線，係平行該第一微帶線且用以傳輸一傳輸信號，該第二微帶線之二側具有以亞波長的方式，周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個矩形凹槽，且該複數個矩形凹槽的周期長度小於該傳輸信號之波長；以及一阻抗漸變區，係耦接於該第一微帶線或該第二微帶線之一端，且該阻抗漸變區包括複數個具有不同尺寸的矩形凹槽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微帶線結構，更包括一基板，用以放置該第一與第二微帶線與一第三微帶線，設置於該第二微帶線之一側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微帶線結構，其中該第一微帶線係為一直線與一彎折曲線之其中之一，且該第二微帶線係對應於該第一微帶線為一直線或一彎折曲線。
  4. 如申請專利範圍第4項所述之微帶線結構，其中該第一、第二與第三微帶線個別具有二端口。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之微帶線結構，其中該第一微帶線係為一彎折的曲線，該第二微帶線係平行且對應該第一微帶線且用以傳輸該傳輸信號。
  6. 一種微帶線結構，包括：一第一微帶線；一第二微帶線，係平行該第一微帶線且用以傳輸一傳 輸信號，該第二微帶線之二側具有以亞波長的方式，周期地排列於該第二微帶線之二側之複數個凹槽，每一個凹槽之開口處具有向該每一個凹槽中央平行延伸之二延伸部，且該複數個凹槽的周期長度小於該傳輸信號之波長；以及一阻抗漸變區，係耦接於該第一微帶線或該第二微帶線之一端，且該阻抗漸變區包括複數個具有不同尺寸的凹槽。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之微帶線結構，更包括一基板，用以放置該第一與第二微帶線與一第三微帶線，設置於該第二微帶線之一側。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之微帶線結構，其中該第一微帶線係為一直線與一彎折曲線之其中之一，且該第二微帶線係對應於該第一微帶線為一直線或一彎折曲線。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之微帶線結構，其中該第一、第二與第三微帶線個別具有二端口。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之微帶線結構，其中該第一微帶線係為一彎折的曲線，該第二微帶線係平行且對應該第一微帶線且用以傳輸該傳輸信號。
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