专利名称：：用于高速多通道和线路选择器开关的方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于高速多通道和线路选择器开关的方法和装置。M絲在越来越多地采用并行方式的粗波分复用(CWDM)光互连的新兴领域中，趋势是在将通道速度维持在由可用的器件和集成电路技术决定的合理程度的同时，增加每个模块中的通道数目。例如，在-种系统屮，可能要求以高达10Gb/s的速度运行48通道的模块。在这样的模块中，通道通常安排成四个12通道的组，各个组工作于不同的波长处。对具有许多高速通道的系统进行测试和评估带来了一个问题。在通常的传统力-法中，每个通道分别进行处理。对这种通常的传统方法进行扩展要求测试结构使用大量高速电缆、连接器、终端、大的评估板以及相当数量的工吋用于测试和评估。因此，希望从通常的传统方法转变到例如使用紧凑的板上元件的更加集成化的方法，能够在测量时选择通道的子集并同时使其余通道适当端接。这可以大大降低所需的高速电缆和元件的数量，降低测试结构的复杂度。这样的集成测试方法的中心是易于从多个高速通道中选择一个或多个通道的开关。一种易于进行通道选择的开关是美国专利申请No.10/627317中公开的高速通道选择器开关(HCSS)，该申请通过引用而结合于此。HCSS通常由两个单元一静止单元100和旋转单元200组成，这两个竿.元分别如图1和图2所示。高速通道焊盘120以圆形样式沿圆形125分布，高速通道电结合到每个高速通道焊盘120。旋转单元200具有与静止单元100匹配的焊盘结构，使得当旋转单元200适当地配合到静止单元100吋，旋转单元200上的外部焊盘220和静止单元100上的高速通道焊盘120—一对应。将导体球或凸出物置于静止单元100上可以得到高速连接。在旋转单元200上，各外部焊盘220除了一个以外都由较短段的传输线250端接到适当的负载或阻抗。余下的那个外部焊盘220由传输线225电结合到屮心处的焊盘240。这样可以在选择一个通道的同时将其他所有的通道适当地端接到终端阻抗275。注意旋转单元200的若干部分260保持接地。通过使旋转单元200旋转适当的量，可以选择任一高速通道。但是，HCSS开关一次只能选择一个通道，这对于某些测试应W可能是个问题。例如，在包括差动发送信号和两条线路的应用中，使用HCSS开关-次只能监视一条线路。因此，使用一个HCSS开关不能同时对两条线路进行监视。另外，HCSS要求的机械公差不容易实现。由于焊盘140和240分别位于静止单元100和旋转单元200的中心处，所以定位特征例如定位销就不能位于中心处。机械外壳通常具有几个部分，旋转部分、静止部分和夹紧部分。中心处不能用于对这些部分进行定位通常使堆叠公差以及:^除对机械外壳的锁定时允许旋转单元以固定的增量ia行旋转:为了允许大的堆叠公差就需要使用更大的焊盘140和240，但这样会因为伴随焊盘尺寸增大而来的焊盘电容增大而使高速性能降低。
发明内容根据本发明，通过引入适当的高速焊盘连通关系，取消了中心的岛速焊盘，从而消除了只能选择单-通道的限制，使得可以同时选择差动通道的两条线路并可以同时选择多个通道。此外，通过使用高速多通道线路选择器开关(HMCSS)消除了对旋转单元和静止单元中心处的卨速焊盘的需求，使旋转单元与静止单元之间的对准公差可以更小。图1^出来自现有技术的HCSS静止单元。图2示出来自现有技术的HCSS旋转单元。图3A示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS静止单元。图3B示出根据本发明的一种实施例中HMCSS静止单元的截面。图4A示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS旋转单元。图4B示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS单元的分解视图。图4C示出根据本发明的一种实施例屮的HMCSS旋转单元的截面。图5示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS静止单元。图6示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS旋转单元。图7示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS静止单元。图8示出根据本发明的一种实施例中的HMCSS旋转单元。图9示出根据本发明的一种实施例中的评估板。具鹏脏《根据本发明的实施例示于图3A中。图3A中，HMCSS450(见图4B)的HMCSS静止单元300被表示为具有九个输入通道，但是输入通道的数目可以比九个更多或更少。为了简化讨论，对根据本发明的HMCSS的说明是针对从多条输入线路中选择一条或多条线路的情况进行的，但是，HMCSS也可以反过来工作，使一条或多条输入线路通到从多条输出线路中选择的线路。参考图3A，每个输入通道由输入线路351电结合到HMCSS静止单元300的高速焊盘311-319之。高速焊盘311-319通常以圆形样式均匀分布在内圆321上。高速焊盘301-309通常以圆形样式均匀分布在外岡331上。外部高速焊盘301-309之一，例如高速焊盘301，由输出线路352电结合到输出通道，而其余的外部高速焊盘，例如高速焊盘302-309适当地端接到输出线路353上的负载。根据本发明的实施例，内部高速焊盘31N319中任意一个都可以通到高速焊盘301，同时内部高速焊盘311-319中其余的焊盘通到外部高速焊盘302-309中其余的焊盘之一。图3B示出HMCSS静止单元300的截面399。介质层374和375夹在金属化的接地面371和372之间。焊盘311和301分别经山各个过孔391和381电结合到输入线路351和输出线路352。注意焊盘311和301是与接地面371电绝缘的。图4A示出HMCSS旋转单元400的两组高速煤盘401-409和411-419，它们通常以圆形样式分别均匀地分布在外圆431和内圆421上。兰'iHMCSS静止单元300和HMCSS旋转单元400适当对准并配合时，对于HMCSS450(见图4B)，HMCSS静止单元300上的焊盘301-309和311-319与HMCSS旋转单元400上的焊盘401-409和411-419之间存在--对应关系。根据本发明，如果HMCSS450(见图4B)的HMCSS旋转单元400的内部高速焊盘411-419电结合到HMCSS旋转单元400的外部高速焊盘401-409，如图4A所示，即可通过HMCSS旋转单元400的旋转而在HMCSS静止单元300上获得选择性的导通。为了实现这种情况，内圆421与外圆431之间所需的电结合示于图4A。内部高速焊盘4U、413、415、417和419分别电结合到外部高速焊盘401、402、403、404、405，同时内部高速焊盘412、414、416、418分别电结合到外部高速焊盘406、407、408、409。所需的电连接可以通过使用例如多层电路板来实现。电路板上的层数通常取决于所使用的传输线类型。对于带状传输线，最少的层数通常是5，而对于共面波导，最少的层数通常是2。电路板通常由玻璃陶瓷、陶瓷、PTFE、聚酰亚胺、FR4环氧树脂或类似材料制成。HMCSS旋转单元400安装到HMCSS静止单元300以使所冇的焊盘都配合。HMCSS旋转单元400的起始位置或0度位置定义为卨速焊盘311与高速焊盘411对准且高速焊盘301与高速焊盘401对准的位置。在起始位置，选择高速焊盘311上的输入通道并将其通到高速焊盘301上的输出通道。从0度位置将HMCSS旋转单元400顺时针旋转40度的增量选择通到高速焊盘301处的输出通道的相应的下一个输入通道。下面的表1示出了选择方案表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>例如，进行240度的顺时针旋转，贝ijHMCSS静止单元300的焊盘317与HMCSS旋转单元400的高速焊盘414对准，HMCSS静止单元的高速焊盘301与HMCSS旋转单元400的高速焊盘407对准，使得高速燥盘317与高速焊盘301之间建立电连接。尽管HMCSS旋转单元400的每次40度顺时针增量旋转都在内部高速焊盘311-319之一与外部卨速焊盘301之间建立连接，但也在内圆321剩余的高速焊盘与外圆331上剩余的高速焊盘之间建立了电连接。因为外部高速焊盘302-309端接到负载或阻抗，所以剩余的输入通道得到了适当的终端连接。因为HMCSS静止单元300和HMCSS旋转单元400在中心处都没有高速悍盘，所以可以如图4B所示在中心处设置定位销445。定位公差由定位销孔446和HMCSS旋转单元400的定位销孔(未示出)的尺寸和位赏公差确定。通常使用传统技术例如钻孔或刻蚀来制造定位销孔可以实现不到焊盘尺寸10%的公差。图4C示出HMCSS旋转单元400的截面499。介质层474和475夹在金属化的接地面471和472之间，同时介质层476和477夹在金厲化的接地面472和473之间。焊盘411和401分别由过孔491和482电结合到连接线路420。注意焊盘411和401是与接地面471电绝缘的。连接线路422、424位于介质层475上，同时连接线路429、427位于介质层477上，使得连接线路422可以跨越连接线路429并且连接线路424可以跨越连接线路427。根据本发明，图4A屮交叉的任意连接线路都在不同的介质层中。此外，由于没有高速焊盘设在HMCSS静止单元300和HMCSS旋转单元400的中心处，所以可以实现差动通道开关结构。图5示出差动HMCSS静止单元500，图6示出差动HMCSS旋转单元600，其中HMCSS静止单元300和HMCSS旋转单元400上的每个高速焊盘都由一对焊盘取代了。在图5的HMCSS静止单元500上，高速焊盘对501a、501b-509a、50%分别取代了高速焊盘301-309，而高速焊盘对511a、511b-519a、519b分别取代了高速焊盘311-319。在图6的HMCSS旋转单元600上，高速焊盘对601a、601b-609a、609b分别取代了高速焊盘401-409，而高速焊盘对611a、611b-619a、619b分别取代了高速焊盘411-419。在上述讨论中，HMCSS开关中只有一个外部高速焊盘电结合到输出通道，而剩余的外部高速焊盘都端接到负载或阻抗。但是，不必将剩余的外部高速焊盘端接到阻抗。根据本发明的一个实施例，可以选择多个输入通道。可以将多个外部高速焊盘电结合到多个内部高速焊盘而将剩余的高速焊盘端接。对于根据本发明的一个实施例，表2参考图3A和图4A^出如何可以同时选择两个输入通道的例子。表2顺时针旋转(度)焊盘连通关系0311—411—401—301312—412—406—30680313—415—403—301314—416—408—306160315—419—405—301316—411—401—306240317—414—407—301318—415—403—306320319—418—409—301311—419—407—306400312—413—402—301313—414—407—306480314—417—404—301315—418—409—306560316—412—406—3019<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表2所示，高速外部焊盘301和306电结合到输出通道。通过使旋转单元400以80度的增量旋转可以选择输入通道。根据本发明的一个实施例，表3示出一次选择三个输入通道的连通关系。在这种实施例中，高速外部焊盘301、306和302电结合到输出通道。通过使旋转单元400以120度的增量旋转可以选择3个输入通道。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在上述根据本发明的实施例中，输入通道已经分别电结合到HMCSS静止单元300或500的内圆321或521上的高速焊盘，而HMCSS静止单元300或500的外圆331或531上的一个或多个高速焊盘分别电结合到输出通道。但是，根据本发明，HMCSS开关可以设置为使得输入通遒电结合到图7的静止单元700的外圆731上的高速焊盘，而输出通道电结合到静止单元700的内圆721上的高速焊盘。图8示出具有所需连通关系的HMCSS旋转单元800。高速焊盘801、803、805、807和809分别电结合到高速焯盘811、812、813、814和815。高速焊盘802、804、806和808分别电结合到高速焊盘816、817、818和819。下面的表4示出用于一次选择一个输入通道的连通关系。高速焊盘711电结合到输出通道。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>尽管到目前为止的讨论集中在9个通道的具体情况以说明根据本发明的实施例，但是根据本发明的实施例可以具有2N+1个通道，其中N=l、2、3...。对于旋转单元，例如其中N-4的旋转单元400，(2N+1)对焊盘均匀分布在不同半径的两个圆例如圆421和431上。一对中的两个"速炸盘，例如高速焊盘401和411，可以处于从旋转单元例如旋转单元400的定位销孔出发的半径线上，但是根据本发明，只要高速焊盘均匀分布在不同半径的两个圆上，则每对高速焊盘之间可以有固定的周向偏移。静止单元例如静止单元300具有2N+1对匹配的高速焊盘。注意对于静止单元300和旋转单元400，N=4。对于2N+1对高速焊盘所需的连通关系可以如下确定。将外部高速焊盘和内部高速焊盘都按照逆时针方向从1到2N+1连续标记，设j为外部高速焊盘的编号，k为内部高速焊盘的编号。则根据本发明，当k=(2j-l)对(2N+1)的模数时，任意外部焊盘j唯-'地电结合到内部高速焊盘k，或者当j=(2k-l)对(2N+1)的模数时，任何内部高速焊盘k唯一地电结合到外部高速焊盘j。对于图4A中的例子，分別令高速焊盘401...409的j=1...9，令高速焊盘411."419的k=1...9因此，在图4A中，取j=2，它对应于高速焊盘402，则高速'席盘402电结合到k=3，它对应于高速焊盘413。操作HMCSS所需的用度表示的固定的旋转增量是360/(2N+l)度的整数倍。随着2N+1增大，HMCSS的尺寸也增大以适应更多的电连接。HMCSS需要的尺寸可以根据板的布局和公差因素来确定。根据本发明，如果需要偶数个通道，则增加一个额外通道以使通道总数为奇数，额外通道不被使用。图9是根据本发明，用于对待测器件进行测试的评估板900的俯视图，所述待测器件例如高度并行的光电模块950如接收器或发送器。HMCSS单元901、902、903和904用输入线路910电结合到光电模块950。一条或多条输出线路971a-971(n)、972a-972(n)、973a-973(n)和974a-974(n)分别从HMCSS单元901、902、903和904向评估设备940提供一个或多个通道。根据本发明，可以由评估设备940从每个HMCSS单元对多个通道同时进行采样，同时使通道结构之间可以进行快速切换。尽管已结合具体实施例对本发明进行了说明，但是很明显，对本领域技术人员来说，根据前述说明显然有许多选择、更改和变化。因此，本发明意在包括落在权利要求精神和范围之内的所有这些选择、更改和变化。权利要求1.一种高速多通道和线路选择器开关(450)，包括第一单元(300、500)，包括多个第一触点(311-319)，所述多个第一触点(311-319)能够电结合到来自待测器件的多条第一输入线路(351)，所述第一单元还包括多个第二触点(301-309)，所述多个第二触点(301-309)能够电结合到多条第二输出线路(352)；第二单元(400、600)，所述第二单元(400、600)能够选择性地将从所述多个第一触点(311-319)中选择的一些触点电结合到从所述多个第二触点(301-309)中选择的一些触点，并且将所述多个第一触点(311-319)中未选择的那些触点电结合到多个相应的终端阻抗，使从所述多条第一输入线路(351)中选择的一些输入线路结合到从所述多条第二输出线路(352)中选择的一些输出线路，且所述未选择的输入数据线路电结合到所述多个终端阻抗。2.根据权利要求1所述的高速多通道和线路选择器开关，其中，所述第二单元(400、600)是能够相对亍所述第一单元(300)旋转的旋转爭-元。3.根据权利要求1所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，其中，所述多个第一触点(311-319)设置为第一圆形图样，所述多个第二触点(301-309)设置为第二圆形图样，使得所述第一圆形图样和所述第二圆形图样共心。4.根据权利要求3所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，其中，所述第一圆形图样和所述第二圆形图样的中心具有容纳定位销(445)的孔(446)。5.根据权利要求2所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，茛:中，所述旋转单元能够以固定的增量旋转，从而将从所述多个第一触点(311-319)中选择的一些触点电结合到从所述第二组触点(301-309)^选择的一些触点，并且将所述多个第一触点(311-319)中未选择的那些触点电结合到多个相应的终端阻抗，使从所述多条第一输入线路(351)中选择的一些输入线路结合到从所述输出线路(352)中选择的--些输出线路，且所述未选择的输入数据线路电结合到所述多个终端阻抗。6.根据权利要求1所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，其中，所述多个第一触点(511a、511b-519a、519b)和所述多个第二触点(501a、501b-509a、509b)成对排列，使得所述高速多通道和线路选择器开关能够用作差动通道开关。7.根据权利要求3所述的高速多通道和线路选择器丌关(450)，其中，所述第一圆形图样的半径大于所述第二圆形图样的半径。8.根据权利要求2所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，其中，所述旋转单元(400、600)由多层电路板构成。9.根据权利要求2所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，其中，所述旋转单元(400、600)包括以第三圆形图样布置的2N+1个触点和以第四圆形图样布置的2N+1个触点，使得所述第三圆形图样和所述第四圆形图样共心。10.根据权利要求9所述的高速多通道和线路选择器开关(450)，其中，所述第三圆形图样的所述2N+1个触点到所述第四圆形图样的所述2N+1个触点的电连通关系由等式j-k对2N+1的模数确定，其中，j和k分别是用于所述第三圆形图样和所述第四圆形图样的2N+1个触点的整数标号。全文摘要一种高速多通道和线路选择器开关，通过引入适当的高速焊焊盘连通关系，使得可以同时选择差动通道的两条线路并可以同时选择多个通道。文档编号H04L12/28GK101262977SQ200580001366公开日2008年9月10日申请日期2005年2月24日优先权日2004年4月30日发明者穆罕默德·艾尔沙德·阿里申请人:安捷伦科技有限公司