CN101990357B - 信号传输装置 - Google Patents

Abstract

一种信号传输装置，包括一差分信号对及彼此平行且电位相同的一第一至第三接地面，差分信号对的第一差分传输线设于第一、第三接地面之间，第二差分传输线设于第二、第三接地面之间，第一至第三接地面与信号传输方向平行且结构相同，第一、第二接地面分别包括一方形区域，第一、第二接地面的方形区域在第三接地面所在平面的投影只与第三接地面具有一共用边，差分信号对包括若干分段组，每一分段组包括分别设于两差分传输线上的两结构相同的分段，每相邻两分段组分别等效为一电容及一电感，第一及第二差分传输线的一端分别位于第一、第三接地面之间以及第二、第三接地面之间。所述信号传输装置具有较好的信号传输品质，且具有低通滤波器的功能。

Description

信号传输装置

技术领域

本发明涉及一种信号传输装置。

背景技术

随着无线传输技术在通信、网络等领域的应用，电子产品之间的数据传输逐渐摆脱了连接线缆的束缚，无线传输设备以其高传输速率、高移动性等优点占据了市场优势。无线传输技术是将信号发射端的传输信号用高频电流进行调制，形成射频信号(高频电磁波)，射频信号可在空气中传播而到达信号接收端，信号接收端通过对射频信号进行反调制将其还原成信号源的传输信号，即实现了信号发射端与信号接收端的无线传输，因此信号终端(信号接收端与信号发射端)的射频传输路径的设计在很大程度上影响着无线传输设备的工作效率，特别是对传输路径中的低通滤波器的设计，成为无线传输设备是否具有高传输品质以及低成本的关键。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种信号传输装置，可使无线传输设备具有较高的信号传输品质以及较低的成本。

一种信号传输装置，包括一差分信号对及彼此平行的一第一接地面、一第二接地面和一第三接地面，所述第一、第二及第三接地面具有相同的电位，所述差分信号对包括一第一差分传输线及一第二差分传输线，所述第一差分传输线设于所述第一、第三接地面之间，所述第二差分传输线设于所述第二、第三接地面之间，所述第一、第二、第三接地面均与所述差分信号对的信号传输方向平行，所述第一、第二接地面的结构相同，所述第一、第二接地面分别包括一方形区域，所述第一、第二接地面的方形区域在所述第三接地面所在平面的投影只与所述第三接地面具有一第一共用边，所述差分信号对包括若干分段组，每一分段组包括设于所述第一差分传输线上的一分段及设于所述第二差分传输线上的一分段，每一分段组的两个分段结构相同，每相邻两分段组可分别等效为一电容及一电感，所述第一及第二差分传输线的一端分别位于所述第一接地面与第三接地面之间以及第二接地面与第三接地面之间。

上述信号传输装置通过设计所述差分对与所述第一、第二、第三接地面之间的相对位置，以及在所述差分信号对上设置若干分段组以等效为电容或电感，使所述信号传输装置具有较好的信号传输品质，且实现了低通滤波器的功能，以为无线传输设备提供了较好的射频传输路径，且无需增加额外元件，成本较低。

附图说明

图1是本发明信号传输装置较佳实施方式的结构图。

图2是图1中的信号传输装置的俯视图。

图3是图1、图2中的差分信号对的俯视示意图。

图4是图1至图3中差分信号对的低通滤波器的等效电路图。

图5是图1至图3中差分信号对的两差分传输线的分段发生水平相对偏移时的俯视图。

图6是对图1、图2中的信号传输装置的差模输入损耗的仿真波形图。

图7是对图1、图2中的信号传输装置的共模输入损耗的仿真波形图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述。

请参考图1及图2，本发明信号传输装置1设于一印刷电路板中，其较佳实施方式包括互相平行的接地面11a、11b、21a、21b、31a、31b、一差分信号对40及四个贯孔51、52、53、54。

所述接地面31a设于所述接地面11a、21a之间，所述接地面31b设于所述接地面11b、21b之间。所述接地面11a、11b设于所述印刷电路板的一电路层10上，所述接地面21a、21b设于所述印刷电路板的另一电路层20上。所述电路层10、20之间的介质由玻璃纤维环氧化树脂(FR4)材料组成，所述接地面31a、31b及所述差分信号对40均设于所述电路层10、20之间的FR4材料中，所述接地面31a、31b在同一平面。

所述接地面11a、11b、21a、21b均由导电材料如铜箔制成，其均大致呈U形。所述接地面31a、31b是在所述电路层10、20之间的绝缘介质中布设导电材料而成。所述接地面11a、11b、21a及21b的结构相同。

所述接地面11a包括一方形区域110a及分别沿所述方形区域110的两对边向所述接地面11b延伸出的两延伸区域120a、130a。所述接地面11b包括一方形区域及分别沿所述方形区域的两对边向所述接地面11a延伸出的两延伸区域。所述接地面21a包括一方形区域210a及分别沿所述方形区域210a的两对边向所述接地面21b延伸出的两延伸区域220a及230a。所述接地面21b包括一方形区域及分别沿所述方形区域的两对边向所述接地面21a延伸出的两延伸区域。所述接地面11a与11b在所述电路层10上互相对称，所述接地面21a与21b在所述电路层20上互相对称，所述接地面11a在所述电路层20上的投影与所述接地面21a重合，所述接地面11b在所述电路层20上的投影与所述接地面21b重合。

所述接地面31a为方形。所述接地面11a连接其延伸区域120a、130a的一边缘111a及所述接地面21a上连接所述延伸区域220a、230a的一边缘211a在所述接地面31a所在平面的投影与所述接地面31a的一边缘311a重合。所述接地面31a是自其边缘311a向所述差分信号对40的信号传输方向延伸而成(图1、图2中箭头所指的方向为差分信号对40的信号传输方向)，所述接地面31a上与所述边缘311a相对的边缘313a和所述接地面11a的延伸区域120a、130a的顶缘重合，且所述接地面11a、21a的延伸区域在所述接地面31a所在平面的投影与所述接地面31a部分重合。所述接地面31b与所述接地面31a的大小、结构均相同，所述接地面11b、21b、31b之间的位置关系与所述接地面11a、21a、31a之间的位置关系相同。

所述贯孔51垂直贯穿所述延伸区域120a、接地面31a及所述延伸区域220a，所述贯孔52垂直贯穿所述延伸区域130a、接地面31a及所述延伸区域230a，所述贯孔53垂直贯穿所述接地面11b的一延伸区域、接地面31b及所述接地面21b的一延伸区域，所述贯孔54垂直贯穿所述接地面11b的另一延伸区域、接地面31b及所述接地面21b的另一延伸区域，所述接地面11a、21a及31a通过所述贯孔51及52互相连接，所述接地面11b、21b及31b通过所述贯孔53及54互相连接，因此，所述接地面11a、21a及31a的电位相等，所述接地面11b、21b及31b的电位相等。

所述差分信号对40用以传输差分对信号，所述差分信号对40的信号传输方向(如图1及图2中的箭头方向)与所述接地面11a、11b、21a、21b、31a、31b平行。所述差分信号对40包括两差分传输线41及42，所述差分传输线41设于所述接地面31a及31b所在平面与所述电路层10之间，所述差分传输线42设于所述接地面31a及31b所在平面与所述电路层20之间，所述差分传输线41及42与所述接地面31a之间的垂直距离相等。所述差分传输线41与所述接地面11a之间的垂直距离等于所述差分传输线42与所述21a之间的垂直距离，且所述差分传输线41、42之间的垂直距离为所述差分传输线41与所述接地面11a之间的垂直距离的两倍。所述贯孔51、52、53、54与所述差分信号对40之间的水平距离相等。

请继续参考图3，所述差分信号对40包括若干分段组，所述若干分段组设于所述差分信号对40的信号输入端40a与信号输出端40b之间，每一分段组中包括设于所述差分传输线41的一分段及设于所述差分传输线42上的一分段，每一分段组中的两分段的尺寸相同，且每一差分传输线41、42上相邻两分段的线宽不同。

根据传输线的电气特性，当传输线的线宽足够窄时，其具有电感的特性；当传输线的线宽足够宽时，其具有电容的特性。由于每一传输线41、42上的每相邻两分段的线宽不同，因此，所述差分对40的若干分段组可等效为一低通滤波器，所述分段组的数量由设计的低通滤波器的规格需求决定，本实施方式中，所述差分对40包括六个分段组Z1-Z6，所述分段组Z1-Z6等效为一低通滤波器43。

请参考图4及图5，每一分段组Z1-Z6中的两分段的尺寸是由所述低通滤波器43的原型，即其等效电路45决定的，本实施方式中，所述低通滤波器43的等效电路45包括互相连接的三个电容元件C1-C3及三个电感元件L1-L3。在所述低通滤波器43中，所述分段组Z1、Z3和Z5分别等效为所述电容元件C1、C2、C3，所述分段组Z2、Z4和Z6分别等效为所述电感元件L1、L2、L3，每一分段组Z1-Z6中的两分段的线宽及线长根据其对应的等效电容或电感的参数来确定。

由于所述接地面11a、21a及31a的电位相等，所述接地面11b、21b、31b的电位相等，因此在所述差分信号对40沿其信号传输方向传输差分信号的过程中，所述差分对40的信号输入端40a会依次与所述接地面11a、21a的方形区域110a、210a及所述接地面31a相配合，以保证所述差分信号对40的特性阻抗的连续，并可抑制信号传输过程中的共模杂讯，使所述差分信号对40所传输的信号进入所述低通滤波器43之前即可具有较好的品质。

当所述差分传输线41与42之间没有水平偏移时，所述差分传输线41在所述差分传输线42上的投影与所述差分传输线42重合，通过使每一分段组Z1、Z3和Z5中的两分段在垂直于所述信号传输方向的方向具有一定的水平偏移量，可使所述差分信号对40所传输信号通过所述低通滤波器43时，每一分段组Z1、Z3和Z5中的两分段之间的互耦合电容值发生改变，以调整所述差分信号对40传输信号的频宽。

请参考图6及图7，图6是对所述差分信号对40所传输信号的差模仿真波形，图7是对所述差分信号对40所传输信号的共模仿真波形，其中曲线a1及b1表示所述差分传输线41、42之间没有水平偏移(即所述差分传输线41、42在所述接地面31a所在平面的投影互相重合，此时所述差分传输线41、42位于一初始位置)时，所述差分信号对40的仿真波形，曲线a2及b2表示每一分段组Z1、Z3和Z5中的两分段分别自所述初始位置沿垂直于所述信号传输方向水平偏移1.5mm时，所述差分信号对40的仿真波形，曲线a3及b3表示所述每一分段组Z1、Z3和Z5中的两分段分别自所述第一位置沿垂直于所述信号传输方向水平偏移3mm时，所述差分信号对40的仿真波形。其中图6中波形曲线a1-a3的纵坐标的值越小，则表示所述差分信号对40能越好的抑制共模杂讯，图7中波形曲线的纵坐标越接近于零，则表示所述差分信号对40具有越好的差模传输品质。

由图6、图7可知，所述低通滤波器43与所述接地面11a、11b、21a、21b、31a、31b可有效抑制所述差分信号对40在0-5GHZ的频段的共模杂讯，且在小于3GHZ的频段具有较好的差模模传输品质。当每一分段组Z1、Z2和Z3中的两分段分别自所述初始位置沿垂直于所述信号传输方向水平偏移3mm时，所述差分信号对40的共模输入损耗的增益在小于5GHZ的频段内均为-15dB以下，且所述差分信号对40在增益为3dB时，频宽增加了180MHZ(2.38GHZ-2.2GHZ)  。

由于所述差分信号对40经过与所述接地面11a、21a的方形区域110a、210a及所述接地面31a相配合，再经过所述低通滤波器43之后，其信号传输品质已得以有效的提升，因此也可不在所述信号传输装置1中设置所述接地面11b、21b及31b，而直接通过所述信号输出端40b输出信号，在其它实施方式中，所述差分信号对40的信号输入端40a也可作为信号输出端，所述信号输出端40也可作为信号输入端，即所述信号传输装置1也可只保留所述接地面接地面11b、21b、31b、差分信号对40及所述差分信号对40上的分段组Z1-Z6。

所述信号传输装置1可用于无线传输设备，如无线网卡、(无线)访问接入点(AccessPoint，AP)等，以为无线传输设备提供较好的信号传输品质，当所述信号传输装置1用于有线传输设备中时，同样可以提高有线传输设备的信号传输品质。

Claims (8)

1.一种信号传输装置，包括一差分信号对及彼此平行的一第一接地面、一第二接地面和一第三接地面，所述第一、第二及第三接地面具有相同的电位，所述差分信号对包括一第一差分传输线及一第二差分传输线，所述第一差分传输线设于所述第一、第三接地面之间，所述第二差分传输线设于所述第二、第三接地面之间，所述第一、第二、第三接地面均与所述差分信号对的信号传输方向平行，所述第一、第二接地面的结构相同，所述第一、第二接地面分别包括一方形区域，所述第一、第二接地面的方形区域在所述第三接地面所在平面的投影只与所述第三接地面具有一第一共用边，所述差分信号对包括若干分段组，每一分段组包括设于所述第一差分传输线上的一分段及设于所述第二差分传输线上的一分段，每一分段组的两个分段结构相同，每相邻两分段组可分别等效为一电容及一电感，所述第一及第二差分传输线的一端分别位于所述第一接地面与第三接地面之间以及第二接地面与第三接地面之间，所述第一、第二接地面与所述第三接地面之间的垂直距离相等，所述第一、第二差分传输线与所述第三接地面之间的垂直距离相等，所述第一、第二差分传输线之间的垂直距离为所述第一差分传输线与所述第一接地面之间的垂直距离的两倍，所述第三接地面为沿所述第一共用边向所述信号传输方向延伸出的一方形接地面。

2.如权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：每一等效为电容的分段组中的两个分段在所述差分信号对的传输方向的垂直方向上具有一水平相对偏移。

3.如权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于：所述水平相对偏移是将每一等效为电容的分段组中的两个分段分别自一初始位置沿所述信号传输方向的垂直方向做水平偏移而成，所述初始位置为所述两差分传输线在所述第三接地面所在平面的投影互相重合时，每一等效为电容的分段组中的两个分段所处的位置。

4.如权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：所述第一、第二接地面还分别包括沿所述方形区域的两边分别向所述差分信号对的信号传输方向延伸出的一第一延伸区域及第二延伸区域，所述第一延伸区域及第二延伸区域在第三接地面上的投影与所述第三接地面部分重合。

5.如权利要求4所述的信号传输装置，其特征在于：所述第一、第二及第三接地面通过一第一贯孔及一第二贯孔电连接，所述第一贯孔垂直贯穿所述第一接地面的第一延伸区域、所述第三接地面及所述第二接地面的第一延伸区域，所述第二贯孔垂直贯穿所述第一接地面的第二延伸区域、所述第三接地面及所述第二接地面的第二延伸区域。

6.如权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：所述第一、第二接地面分别设于一印刷电路板的一第一及一第二电路层上，所述第一、第二电路层之间设有玻璃纤维环氧树脂材料，所述第三接地面及所述差分信号对设于所述第一、第二电路层之间的玻璃纤维环氧树脂材料中。

7.如权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：所述第一接地面所在的平面上还具有一第四接地面，所述第二接地面所在的平面上还具有一第五接地面，所述第一、第二差分传输线之间还设有一第六接地面，所述第六接地面与所述第三接地面在同一平面且结构相同，所述第四、第五接地面与所述第一、第二接地面的结构相同，所述第四、第五接地面分别包括一方形区域，所述第四、第五接地面具有相同的电位，所述第四、第五接地面的方形区域在所述第六接地面所在平面的投影只与所述第六接地面具有一第二共用边，所述第六接地面为沿所述第二共用边向所述信号传输方向的反方向延伸出的一方形接地面。

8.如权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于：所述第一及第二差分传输线的另一端分别位于所述第四接地面与第六接地面之间以及第五接地面与第六接地面之间。

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