信号传输装置

技术领域

本发明是关于一种信号传输装置，特别是关于一种射频信号的传输装置。

背景技术

插入损失(insertion loss)为射频信号传输质量的重要参数之一，当传输的路径上具有不同的传导物时，需要在路径上做适当的阻抗匹配，以减少插入损失。尤其是当射频信号的频率升高时，插入损失随着频率升高而升高。因此，要如何有效地减少射频信号传输时的插入损失已成为本领域重要的议题。

发明内容

本发明公开一种信号处理器，用以传输由芯片输出的射频信号，其包含基板及连接器。基板耦接芯片。基板包含波导，波导用以将射频信号沿第一方向传输。连接器耦接基板，用以从基板将射频信号导出并沿第二方向传输。第二方向垂直于基板。

本发明公开一种信号传输装置，用以传输由芯片输出的射频信号，其包含微带线、基板及连接器。微带线耦接芯片，用以接收射频信号。基板耦接微带线，用以沿第一方向传输射频信号于横向电场模态。连接器用以从基板将射频信号沿第二方向导出。第二方向与第一方向垂直。

本发明的信号传输装置利用基板与基板上的通孔构成波导来传输射频信号，并在基板上垂直地将射频信号导出。相较于现有技术，本发明的信号传输装置具有较佳的阻抗匹配与较佳的传输效率。

附图说明

在阅读了下文实施方式以及附图时，能够最佳地理解本申请的多种态样。应注意到，根据本领域的标准作业习惯，图中的各种特征并未依比例绘制。事实上，为了能够清楚地进行描述，可能会刻意地放大或缩小某些特征的尺寸。

图1为本发明一些实施例中，信号传输装置的示意图。

图2为本发明一些实施例中，导电层与微带线的示意图。

图3、图4及图5为本发明一些实施例中，信号传输装置的截面示意图。

【符号说明】

10:信号传输装置

20:芯片

21:接脚

100:基板

110:导电层

110a:内部

110b:外部

111:环形镂空图案

120:导电层

130:介电层

200:微带线

300:连接器

310:内导体

320:外导体

330:绝缘层

A:距离

Ag:距离

C1:通孔行

D1:直径

D2:直径

D3:直径

h:距离

L1:距离

L2:距离

P:距离

R1:通孔列

R2:通孔列

S:射频信号

VG:通孔

VP:导通孔

VS:通孔

W1:长度

W2:长度

X:方向

Y:方向

Z:方向

具体实施方式

图1为本发明的信号传输装置10的实施例在X-Z平面的示意图。信号传输装置10用来传输由芯片20输出的射频信号S。信号传输装置10包含基板100、微带线200与连接器300。基板100为具有导电层110与导电层120的双层板结构，且中间由介电层130隔开并相距h。芯片20设置于基板100上，并藉由芯片20的接脚21将射频信号S传输至微带线200。微带线200耦接于接脚21与导电层110之间，用以将射频信号S传输至导电层110。连接器300设置于基板100上，用以从基板100将射频信号S导出。

在一些实施例中，基板100为双层印刷电路板，微带线200与导电层110为双层印刷电路板其中一面的一单体导电结构，换句话说，针对图1中设置于介电层130的上方的该单体导电结构进行图案化可得到微带线200与导电层110。导电层120为双层印刷电路板另一面(即介电层130的下方)的单体导电结构形成的接地层。在一些实施例中，介电层130包含Megtron系列的介电材料，例如Megtron 6。芯片20、微带线200与导电层110设置于基板100的同一侧。芯片20更通过导通孔VP耦接至导电层120来接地。

在射频信号S的传输路径上，射频信号S在微带线200与基板100上沿X方向传输，及在连接器300上沿Z方向传输。因为传输介质的形状、材料与传输方向的不同，微带线200、基板100与连接器300的设计需要响应射频信号S的频率与模态来做阻抗匹配，以维持传输质量，其细节如下。

图2绘示基板100的导电层110与微带线200在X-Y平面的示意图。在X-Y平面上，微带线200呈梯形，具有长度为W1的短边与长度为W2且邻接导电层110的长边，其中长边与短边相距L1。在一实施例中，射频信号S以横向电磁模式(trasnverse electromagneticmode，TEM mode)传输在微带线200中传输。

在一些实施例中，距离L1为射频信号S在基板100上传输的波长的大约0.5倍至大约1倍之间。例如，当射频信号S的频率为60GHz时，距离L1可为2mm。在此实施例中，长度W1约为0.2mm，长度W2约为0.67mm。

基板100包含多个通孔VG与多个通孔VS，其中通孔VG与通孔VS的直径为D。从图2可以看到该些通孔VG在导电层110上沿X方向设置成通孔列R1与R2，及该些通孔VS在导电层110上沿Y方向设置成通孔行C1。在通孔列R1及R2上分别具有相等数量的通孔VG，且在通孔列R1及R2上两个相邻的通孔VG的圆心相距P。通孔列R1上的通孔VG的圆心位置与通孔列R2上对应的通孔VG的圆心位置的距离为A。换言之，通孔列R1与通孔列R2相距A。通孔列R1上的通孔VG的边缘与通孔列R2上对应的通孔VG的边缘的最短距离为Ag。基板100通过通孔列R1、R2与通孔行C1围绕出来的区域做为一波导，用来传输射频信号S。在一些实施例中，基板100亦称为基板整合波导(substrate integrated waveguide，SIW)。

在一些实施例中，射频信号S以横向电场模态(transverse electric mode，TMmode)在波导中传输，例如以TM

其中f

在一些实施例中，介电层130的介电常数约为3.6，直径D约为0.2mm，距离P约为0.3mm，及距离A约为1.99mm。

在一些实施例中，距离Ag与长度W2具有下列方程式(3)的关系。

W2≈0.4×Ag(3)

请同时参考图3与图4。图3绘示以经过通孔列R1的各通孔VG的圆心的截面线得到的基板100在X-Z平面上的截面图。图4绘示以经过通孔行C1的各通孔VS的圆心的截面线得到的基板100在Y-Z平面上的截面图。通孔VG及通孔VS为介电层130中的空心结构。该些通孔VG及通孔VS从导电层110沿着Z方向贯穿介电层130至导电层120。

回到图2，导电层110包含环形镂空图案111。环形镂空图案111将导电层110分隔为相互绝缘的内部110a与外部110b，而环形镂空图案111的圆心位置与通孔行C1相距L2。在一些实施例中，环形镂空图案111的外边界的直径D2约为0.7mm，及形镂空图案111的内边界的直径D3约为0.5mm。

在一些实施例中，排列成通孔行C1的该些通孔VS亦称为短路墙，其与环形镂空图案111的圆心位置的距离L2用以调整从基板100到转接器300之间的阻抗匹配。更确切的说，排列成通孔行C1的该些通孔VS用以降低射频信号S从基板100传输至连接器300的反射损失(return loss)与插入损失，而距离L2为射频信号S在基板100传输的波长的大约0.35倍时可获得较佳的反射损失与插入损失。在此实施例中，距离L2为大约0.4mm。

在一些实施例中，基板100到转接器300之间的阻抗匹配与环形镂空图案111的圆心位置到微带线200的距离无关。

请同时参考图5。图5绘示以经过环形镂空图案111的圆心位置并平行于通孔列R1及R2的截面线得到的基板100在X-Z平面上的截面图。为了易于理解，图5仅绘示基板100与微带线200的部分结构。基板100还包含导通孔VC，其从导电层110沿着Z方向贯穿介电层130至导电层120。导通孔VC包含导电材料，用以将导电层110的内部110a电性耦接至导电层120。

连接器300大致设置于导电层110的环形镂空图案111之上。连接器300包含内导体310、外导体320及绝缘层330。绝缘层330用以将内导体310与外导体320相互隔开的，使内导体310与外导体320电性绝缘。内导体310电性耦接导电层110在环形镂空图案111之内的内部110a，使得内导体310亦与导通孔VC及导电层120电性耦接。外导体320电性耦接导电层110在环形镂空图案111之外的外部110b。连接器300用以将原本在基板100上以X方向传输的射频信号S以Z方向垂直导出。

上文的叙述简要地提出了本发明某些实施例的特征，而使得本发明所属技术领域具有通常知识者能够更全面地理解本申请内容的多种态样。本发明所属技术领域具有通常知识者当可明了，其可轻易地利用本发明内容作为基础，来设计或改变其他制程与结构，以实现与此处该实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本发明所属技术领域具有通常知识者应当明白，这些均等的实施方式仍属于本发明内容的精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更动，而不会悖离本发明内容的精神与范围。