传输线结构的制作方法

本发明涉及一种传输线结构，特别是涉及一种用于传输无线电(wireless radio)信号的传输线结构。

背景技术：

在进行电路布局时，为了达到较佳的面积利用率，需要交叉穿越各种无线电的信号线。举例而言，上述信号线可用来传输射频、中频、直流等各种无线电信号。为了避免交叉穿越各种信号线时可能导致短路的问题，通常使用镑线或是背板线路来进行信号线的交叉穿越。然而，如果使用镑线会导致成本的增加，并且会造成寄生、耦合等高频效应而影响电路的效能。此外，使用背板线路虽然不会增加成本，但是背板线路仍然会造成高频效应而导致电路特性的恶化。举例而言，当挖槽配置信号线时，此挖槽将破坏接地层的连续性。此外，不同信号线之间的走线也会造成无线电信号的干扰问题。因此，需要一种传输线结构能够在不增加成本的情况下，降低高频效应而不影响电路的效能。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种用于传输无线电信号的传输线结构，能够降低高频效应并且避免电路特性的恶化。本发明所提出的传输线结构是结合单线架构与共面波导的多线架构。上述传输线结构能够将传输线本身的上下方向的电场导引成左右方向的电场，而降低与其他传输线之间的干扰。此外，通过调整传输线的线宽以及间距，能够增进阻抗匹配以及降低辐射效应，并且避免电路特性的恶化。

本发明的一实施例提供了一种用于传输无线电信号的传输线结构，包括一第一传输线、一第一接地区以及一第二传输线。第一传输线配置于一电路板的一第一层。第一传输线包括一第一信号线以及一第二信号线。第一信号线的第一端连接于第二信号线的第一端，第一信号线的相对于第一端的第二 端连接于第二信号线的相对于第一端的第二端。第一接地区配置于第一信号线与第二信号线之间，并且第一信号线与第二信号线并未接触第一接地区。第二传输线配置于电路板的一第二层，其中第二层不同于第一层。第二传输线并未接触第一传输线，并且第二传输线交错于第一信号线、第二信号线以及第一接地区。。

在一个实施例中，第一信号线与第一接地区间隔一第一间距，第二信号线与第一接地区间隔第一间距，并且第一传输线的阻抗值关联于第一间距以及第一信号线与第二信号线的线宽。此外，传输线结构还包括配置于第一层的一第二接地区以及一第三接地区。第一信号线配置于第一接地区与第二接地区之间，第二信号线配置于第一接地区与第三接地区之间，第一信号线与第二接地区间隔一第二间距，第二信号线与第三接地区间隔一第三间距。此外，第一间距相等于第二间距以及第三间距，并且第一传输线的阻抗值关联于第一间距、第二间距、第三间距以及第一信号线与第二信号线的线宽。

在另一个实施例中，第一接地区的宽度大于或等于第一信号线以及第二信号线的线宽的三倍，第二接地区与第一信号线相邻的区域的宽度大于或等于第一信号线的线宽的三倍，第三接地区与第二信号线相邻的区域的宽度大于或等于第二信号线的线宽的三倍。举例而言，第一传输线为一共面波导(Coplanar Waveguide)。此外，第一传输线垂直于第二传输线，并且第一信号线、第二信号线以及第一接地区的长度大于或等于第二传输线的宽度。

在另一实施例中，第一传输线还包括一第一单线区以及一第二单线区，其中第一单线区连接于第一信号线与第二信号线的第一端，第二单线区连接于第一信号线与第二信号线的相对于第一端的一第二端，并且第二传输线并未交错于第一单线区以及第二单线区。此外，第一单线区的阻抗值相等于第一信号线与第二信号线的一等效阻抗值，第一信号线与第二信号线的等效阻抗值相等于第二单线区的阻抗值。

本发明的另一实施例提供了一种用于传输无线电信号的传输线结构，包括一第一传输线以及一第二传输线。第一传输线配置于一电路板的一第一层。第一传输线包括至少三条信号线，传输线结构包括至少两个接地区，并且至少两个接地区的每一接地区配置于至少三条信号线的每两条相邻的信号线之间。第二传输线配置于电路板的一第二层，并且第二层不同于第一层。第二传输线并未接触第一传输线，并且第二传输线交错于至少三条信号线以 及至少两个接地区。

附图说明

图1A为本发明一实施例所述的传输线结构的俯视图；

图1B为本发明一实施例所述的传输线结构的仰视图；

图2为本发明另一实施例所述的传输线结构的俯视图。

符号说明

10～传输线结构；

100A～第一层；

100B～第二层；

120～第一传输线；

122、123、124～信号线；

126、128～单线区；

130、131、132、134、136～接地区；

130V、131V、132V、134V～介层孔；

160～槽孔；

162～第二传输线；

L130～长度；

W122、W123、W124～线宽；

W130、W132、W134、W160～宽度；

X1、X2、X3、X4、X5、X6～间距；

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，应理解下列实施例可经由软件、硬件、固体、或上述任意组合来实现。

图1A显示根据本发明一实施例所述的传输线结构10的俯视图，而图1B显示根据本发明一实施例所述的传输线结构10的仰视图。传输线结构10用以传送至少一无线电信号，例如射频(RF)信号、中频(IF)信号、以及直流信号等。在一实施例中，传输线结构10包括第一传输线120、接地区130(第 一接地区)以及第二传输线162。第一传输线120与第二传输线162分别传输不同的无线电信号。举例而言，第一传输线120传输射频信号，第二传输线162传输直流信号。如图1A所示，第一传输线120与接地区130配置于一电路板的第一层100A；如图1B所示，第二传输线162配置于电路板的第二层100B。详细而言，电路板的第二层100B具有槽孔160以及接地区136，而第二传输线162配置于槽孔160之中。上述第二层100B不同于第一层100A，并且第一传输线120不会接触第二传输线162以避免发生短路。举例而言，上述电路板为一印刷电路板(PCB)，其中第一层100A与第二层100B分别位于电路板的正板与背板。在另一实施例中，第一层100A与第二层100B都位于电路板的正板或是背板，但是由不同的制作工艺条件或步骤所制作而成，本发明并不加以限定。

在图1A所示的实施例中，第一传输线120包括一信号线122(第一信号线)以及信号线124(第二信号线)。接地区130(第一接地区)配置于该信号线122与124之间，并且信号线122与124并未接触接地区130以避免短路。接地区130可具有至少一个介层孔130V，以电连接至第二层100B的接地区。此外，第二传输线162交错于信号线122、信号线124以及接地区130。举例而言，信号线122、信号线124以及接地区130垂直于第二传输线162，使得电路板上的配线较有效率，提高电路板的面积使用率。值得注意的是，信号线122与接地区130之间间隔一间距X1，信号线124与接地区130之间间隔一间距X2。举例而言，间距X1相等于间距X2(亦即第一间距)。此外，信号线122与124分别具有线宽W122与W124。第一传输线120的阻抗值关联于第一间距以及信号线122与124的线宽W122与W124。举例而言，当线宽W122与W124的数值为固定时，第一间距越大则第一传输线120的阻抗值越大。当第一间距的数值为固定时，线宽W122与W124的数值越大则第一传输线120的阻抗值越小。

详细而言，包括信号线122、信号线124以及接地区130的第一传输线120为一共面波导(Coplanar Waveguide)，能够将第一传输线120本身的上下方向的电场导引且转变为左右方向的平面电场。相较于现有技术所使用的一般传输线，此共面波导的第一传输线120产生比较少的上下方向的电场，因而能够降低其他传输线(例如第二传输线162)的挖槽与走线效应所造成的干扰。此时当无线电信号的电场穿过其他传输线的挖槽或走线时，可大幅降低 其电场不连续的影响。

在一实施例中，第一传输线120还包括单线区126(第一单线区)以及单线区128(第二单线区)，其中单线区126连接于信号线122与124的第一端，单线区128连接于信号线122与124的相对于第一端的一第二端，并且第二传输线162并未交错于单线区126与128。值得注意的是，信号线122与124、以及接地区130的长度L130大于或等于槽孔160的宽度W160。由此可知，第一传输线120包括单线区126与128、以及由信号线122、124所构成的双线区。第二传输线162交叉穿越信号线122、124与接地区130所构成的双线区以降低信号辐射效应，并且此双线区的长度L130大于或等于槽孔160的宽度W160。在另一实施例中，双线区的长度L130也可定义为接地区130的两个介层孔130V之间的距离，本发明并不限定于此。

由于第一传输线120包括单线区126与128、以及由信号线122、124与接地区130所构成的双线区，为了达成阻抗匹配以降低信号传输的损耗，可搭配调整间距X1与X2以及线宽W122与W124以得到理想的信号线122与124的阻抗值。在一实施例中，单线区126的阻抗值相等于该信号线122与124的等效阻抗值，并且信号线122与124的等效阻抗值相等于单线区128的阻抗值。举例而言，单线区126与128的阻抗值都为50欧姆，而信号线122与124的阻抗值都为100欧姆。并联两条信号线122与124所得到的等效阻抗值也为50欧姆，相等于单线区126与128的阻抗值。因此，在第一传输线126传输无线电信号的过程中，因为阻抗匹配的缘故，能够降低无线电信号传输的损耗。举例而言，在20.6GHz的射频频带使用本发明所提供的传输线结构10时，信号的插入损耗(insertion loss)约为-0.6dB，而使用传统背板走线的信号的插入损耗约为-1.9dB。由此可知，由于第一传输线126阻抗匹配的缘故，因而能提供较小的插入损耗，提升信号传输的准确度和可靠度。

在图1A所示的实施例中，传输线结构10还包括配置于第一层100A的接地区132(第二接地区)以及接地区134(第三接地区)。接地区132与134分别具有至少一个介层孔132V与134V以电连接第二层100B的接地区136。信号线122配置于两个接地区130与132之间，信号线124配置于两个接地区130与134之间。信号线122与接地区132之间间隔一间距X3(第二间距)，信号线124与接地区134之间间隔一间距X4(第三间距)。举例而言，间距X1、X2、X3与X4的数值是相同的，亦即第一间距相等于第二间距以及第 三间距。在另一实施例中，间距X3与X4的数值是不同的，亦即第二间距不等于第三间距。此外，第一传输线120的阻抗值关联于间距X1、X2、X3与X4、以及信号线122与124的线宽W122与W124。举例而言，当线宽W122与W124的数值为固定时，X1、X2、X3与X4等间距越大则信号线122与124的阻抗值越大。当X1、X2、X3与X4等间距的数值为固定时，线宽W122与W124的数值越大则信号线122与124的阻抗值越小。使用者可搭配调整X1、X2、X3与X4等间距、以及线宽W122与W124，以得到理想的信号线122与124的阻抗值。

值得注意的是，在一实施例中，接地区310的宽度W310大于或等于信号线122与124的线宽W122与W124的三倍。接地区132与信号线122相邻的区域的宽度W132大于或等于信号线122的线宽W122的三倍，接地区134与信号线124相邻的区域的宽度W134大于或等于信号线124的线宽W124的三倍。换句话说，本发明并不限制接地区132未与信号线122相邻的区域的宽度，也不限制接地区134未与信号线124相邻的区域的宽度。上述接地区132与134未与信号线122与124相邻的区域，可以依据电路设计的需要而配置为任意形状或尺寸。要注意的是，对于信号线122或124而言，其左右相邻两侧的两个接地区的宽度都大于或等于其本身线宽的三倍。因此，当信号线122或124传输无线电信号时，左右两侧的三倍宽度以上的接地区能够锁住其左右方向的电场。如此一来，可进一步减少信号线122或124的上下方向的电场，而改善第一传输线120与第二传输线162之间因为挖槽或走线所造成的干扰效应。举例而言，在20.6GHz的射频频带使用本发明所提供的传输线结构10时，信号的最小隔离度(isolation)约为-20.3dB，而使用传统背板走线的信号的最小隔离度约为-10.2dB。由此可知，由于传输线结构10将电场转变为水平方向的电场，因而能提供较佳的隔离度，有效隔绝配置于上下方向的其他传输线所造成的干扰效应。

图2显示根据本发明另一实施例所述的传输线结构10的俯视图。传输线结构10包括第一传输线120以及第二传输线162。第一传输线120配置于一电路板的第一层100A，而第二传输线162配置于电路板的第二层100B(未显示)，因此第二传输线162并未接触第一传输线120以避免短路。值得注意的是，第一传输线120为一共面波导。如图2所示，第一传输线120包括至少三条信号线122、123与124、以及至少两个接地区130与131，第二传 输线162交错于至少三条信号线122、123与124以及至少两个接地区130与131。在一实施例中，至少两个接地区130与131的每一接地区配置于该至少三条信号线122、123与124的每两条相邻的信号线之间。举例而言，接地区130位于信号线122与123之间，接地区131位于信号线123与124之间。此外，至少两个接地区130与131的每一个接地区的宽度大于或等于至少三条信号线122、123与124的每一条信号线的线宽的三倍。换言之，接地区130与131的宽度W130与W131都大于或等于信号线122、123与124的线宽W122、W123与W124的三倍。

此外，如图2所示，传输线结构10还包括配置于第一层100A的接地区132(第二接地区)以及接地区134(第三接地区)，其中接地区132与134分别配置于第一传输线120的左右两侧。接地区132、信号线122、接地区130、信号线123、接地区131、信号线124以及接地区134之间的间距分别为X5、X2、X1、X3、X4与X6。在一实施例中，接地区132与至少三条信号线122、123与124相邻的区域的宽度W132大于或等于该至少三条信号线122、123与124的每一条信号线的线宽W122、W123与W124的三倍，接地区134与至少三条信号线122、123与124相邻的区域的宽度W132大于或等于该至少三条信号线122、123与124的每一条信号线的线宽W122、W123与W124的三倍。在另一实施例中，第一传输线120垂直交错于第二传输线162，并且至少三条信号线122、123与124的每一条信号线的长度L130大于或等于槽孔160的宽度W160，至少两个接地区130与131的每一个接地区的长度L130大于或等于第二传输线的宽度W160。长度L130也可定义为接地区130的两个介层孔130V之间的距离，但本发明并不限定于此。

在图2所示的实施例中，由于第一传输线120为共面波导，并且其每一条信号线122、123或124的线宽W122、W123或W124大幅小于其左右两侧的接地区的宽度。因此，第一传输线120本身的上下方向的电场转变为左右方向的电场。因为第一传输线120本身的上下方向的电场大幅减少，使得第一传输线120与第二传输线162之间的高频耦合效应或干扰效应等也大幅减少。上述信号线122、123或124以及接地区130、131、132与134的数量仅作为说明之用，而非用以限制本发明。此外，在不脱离本发明的范畴的情况下，使用者可依据电路设计的需要，调整上述信号线以及接地区的数量、间距以及线宽，以达成阻抗匹配并且降低信号传输的损耗，提升信号传输的 准确度和可靠度。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。本发明说明书中「耦接」一词泛指各种直接或间接的电连接方式。本发明虽以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。