专利名称：信号传输结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种信号传输结构，且特别是有关于一种高频信号传输结构。
背景技术：
在任何高速数字电路设计中，处理噪音和电磁干扰(EMI)都是必然的挑战。 处理音视频和通讯信号的数字信号处理(DSP)系统特别容易遭受这些干扰，如 今，最快的DSP的内部频率速率高达数GHz，而发射和接收信号的频率高达 数百MHz。这些高速开关信号将会产生大量的噪音和干扰，将影响系统性能 并产生电平很高的EMI。
在高速DSP系统中有许多潜在的开关噪声源，传输线效应引起的反射即 为其中之一。为了减低传输线效应所引起的反射进而降低信号的高频耗损，通 常需要縮短信号的电流回流路径。 一般而言，低速信号电流沿阻抗最小即最短 的路径返回源端，而高速信号则是沿电感最小的路径返回。因此，高速信号设 计目标之一就是为信号提供最小的电感回路。这可以利用电源平面和接地平面 来实现。电源平面透过形成自然的高频退耦电容将寄生电感降到最小。而地平 面形成一个屏蔽面，即众所周知的镜像平面，能够提供最短的电流回路。
现行的数字电路通常需要多个不同的电源信号来提供不同的电压，因此通 常需要使用开槽线来将电源平面切割为两块以上，以提供电路系统两个不同电 压。由于传输到系统中的任何电流必须返回信号源，当回路中存在不连续区域 时，如开槽线，因为电流必须绕过不连续区域，因而导致回流路径会增大，使 电感效应增加。而这个额外的电感效应会滤掉信号的一些高频分量，也因此造 成信号完整性的降低。
因此需要一种新的信号传输结构，能够减低信号线跨越电源平面的开槽线 所造成的高频耗损，来维持信号的完整性。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题在于提供--种信号传输结构，能够减低信 号线跨越电源平面之间隔所造成的高频耗损，来维持信号的完整性。
为了实现上述目的，依照本发明的一实施例，本发明提供一种信号传输结 构，包括两电源平面、信号线以及第一连通柱。两电源平面分别提供第一电压 以及一第二电压，此两电源平面之间具有一间隔空间。信号线位于电源平面的 一面并跨越电源平面之间的间隔空间。第一连通柱则设置于间隔空间中且位于 信号线的一侧，其中第一连通柱与电源平面以及信号线分离。
根据上述实施例，连通柱设置于信号线周围并且电性连接接地平面，因此 能够縮短信号的电流回流路径，减少信号高频损耗以维持信号的完整。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附 附图的详细说明如下
图1A是本发明一实施例的信号传输结构俯视图 图1B是本发明一实施例的信号传输结构侧视图 图1C是本发明一实施例的信号传输结构立体图 图2A是本发明一实施例的信号传输结构的S21
图2B是本发明一实施例的信号传输结构的Sll参数频域模拟结果； 图3A是本发明一实施例的信号线输出端时域模拟结果； 图3B是本发明一实施例的信号线输入端时域模拟结果。主要组件符号说明
^数频域模拟结果;
101a:电源平面
103:信号线 107:开槽线 111:接地平面 115a:距离 117:距离
201a 205a:曲线 301a 305a:曲线
101b:电源平面 105a、 105b:连通柱 109:切线 113:接地平面 115b:距离 119:距离
201b 205b:曲线 301b 305b:曲线
具体实施例方式
以—F实施例的连通柱设置于两电源平面之间的间隔中，并电性连接接地平 面，此连通柱能够縮短信号的电流回流路径，减少电感效应，降低高频耗损， 因而可维持信号的完整性。
请同时参照图1A、图1B以及图1C，其分别示出本发明一实施例的信号 传输结构俯视图、侧视图(由切线109看入)以及立体图。信号传输结构包括电 源平面101a、电源平面101b、信号线103、连通柱105a，以及连通柱105b。 两电源平面101a、 101b分别提供一第一电压以及一第二电压，此两电源平面 可由印刷电路板组成。
电源平面101a与电源平面101b之间具有间隔空间，例如开槽线107。信 号线103位于两电源平面101a、 101b的一面，并垂直跨越开槽线107来减少 信号线103的等效电感值。连通柱105a以及连通柱105b的材料为铜、铝、铂 或锡，此两连通柱均设置于开槽线107中(贯穿开槽线107)，且分别位于信号 线103的两侧并与信号线103以及电源平面101a分离，连通柱105b隔着信号 线103而与连通柱105a相对。
除此之外，图1B所示的信号传输结构还包括第一接地平面111以及第二 接地平面113(未显示于图1A中)。第二接地平面113面向电源平面101a具有 信号线103的一面;相对于信号线103，第一接地平面111则面向电源平面101a 的另一面。在此传输结构当中，连通柱105a以及连通柱105b电性连接接地平 面111以及第二接地平面113，因而使得连通柱105a以及连通柱105b的电位 等于接地电位。此外，在电路布局时，可使信号线103至连通柱105a、 105b 的距离115a、 115b，小于信号线103至第二接地平面113的距离119;或使信 号线103至连通柱105a、 105b的距离115a、 115b，小于信号线103至第一接 地平面111的距离117，其中信号线103至两接地平面111、 113的距离117 与119则可相等或不等。
由于连通柱105a、 105b的电位等于接地电位，且连通柱105a、 105b邻近 于信号线103，因此提供信号线103较短的电流回流路径，降低了高频信号的 等效电感值，减少了高频信号的衰减，使信号较为完整。
请同时参照图2A以及图2B，其是本发明一实施例信号传输结构的HFSS 软件仿真结果，其中图2A是信号传输结构的S21参数频域模拟结果，图2B则是信号传输结构的Sll参数频域模拟结果。此一实施例是对长1英寸(inch)、 宽4密耳(mil，linch^000mils)的传输线进行模拟，传输线、电源平面以及接 地平面的厚度均为1.2密耳，且传输线结构的介电常数(Er)为4.2，损耗正切 (Loss tangen)为0.02，导电系数则为5.88e07。曲线201a、 203a、 205a分别代 表完整电源平面(未设置开槽线)、电源平面具有开槽线而未设置连通柱，以及 电源平面具有开槽线而且设置连通柱的状态下，S21参数的模拟结果；曲线 201b、 203b、 205b分别代表完整电源平面(未设置开槽线)、电源平面具有开槽 线而未设置连通柱，以及电源平面具有开槽线而且设置连通柱的状态下，Sll 参数的模拟结果
由曲线201a 205a、 201b 205b可知，在频率小于6GHz的频段，增加连 通柱(曲线205a、 205b)确实减少了信号的损耗，使得S21参数的频域响应变得 平滑，并增加信号的完整性；同时也使反射参数Sll下降，减少了信号的反射 效应。
请同时参照图3A以及图3B，其是本发明一实施例信号传输结构的 HSPICE软件仿真结果，其中图3A以及图3B分别是信号输出端以及输入端的 时域模拟结果。为了验证连通柱对于信号的改善效果，故将HFSS模拟出的 Sll、 S21参数置入HSPICE仿真软件中，并输入上升时间为50ps、电压为2V 的步阶信号进行时域仿真。
在此一时域仿真当中，曲线301a、 303a、 305a分别代表完整电源平面(未 设置开槽线)、电源平面具有开槽线而未设置连通柱，以及电源平面具有开槽 线而且设置连通柱的状态下，信号线输出端的仿真结果。由图3A可以观察到， 在稳态时(l ns)曲线305a(增加连通柱)信号损耗较少(即输出电压值较近似于原 始输入电压)，较之未增加连通柱的信号传输结构，输出端波形有41%的改善 ((971.46-969.30)/(974.58-969.30) = 2.16/5.28 = 41%)。
曲线301b、 303b、 305b则分别代表完整电源平面(未设置幵槽线)、电源 平面具有开槽线而未设置连通柱，以及电源平面具有开槽线而且设置连通柱的 状态下，信号线输入端的仿真结果。在信号传输当中， 一般均希望能够降低信 号的反射量，因为过大的反射可能会造成输入端集成电路损毁。相较于曲线 303b(未设置连通柱)，曲线305b(增加连通柱)大约减少了 30 mV的反射(信号 电压值越接近原始电压IV，代表反射越小)。若以曲线301b(完整电源平面，未设置开槽线)为目标作比较，并且以达到原始输入信号的电压值(1000mV)为 目标，曲线305b(增加连通柱)改善了约77.36%。(计算方式1000-954.68 = 45.32 mV; 1000-941.00 = 59.00 mV; 1000-907.91 = 92.09 mV。相对差异为 ((92.09-45.32)-(59.00-45争32)) / (92.09-45.32) 二 33.09/46.77 = 77.36%))。
根据上述实施例，在电源平面开槽在线设置连通柱，可以縮小信号回流路 径，因而可减少高频信号的电感效应，同时降低信号反射效应，所以可改善开 槽线所造成的高频信号耗损，维持信号的完整性。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 在本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定 的范围为准。
权利要求
1、一种信号传输结构，其特征在于，包含两电源平面，分别提供一第一电压以及一第二电压，其中所述两电源平面之间具有一间隔空间；一信号线，位于所述两电源平面的一面并跨越该间隔空间；以及一第一连通柱，设置于该间隔空间中且位于该信号线的一侧，其中该第一连通柱与所述两电源平面以及该信号线分离。
2、 根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，还包含一第一接 地平面，面向所述两电源平面的另一面并电性连接该第一连通柱。
3、 根据权利要求2所述的信号传输结构，其特征在于，还包含一第二接 地平面，面向所述两电源平面并与所述两电源平面间隔着该信号线，该第二 接地平面电性连接该第~-连通柱。
4、 根据权利要求2所述的信号传输结构，其特征在于，该信号线与该第 一连通柱的距离小于该信号线与该第一接地平面的距离。
5、 根据权利要求2所述的信号传输结构，其特征在于，还包含一第二连 通柱，电性连接该第一接地平面，该第二连通柱位于该间隔空间中且隔着该 信号线而与该第一连通柱相对。
6、 根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，该信号线垂直跨 越所述两电源平面以及该间隔空间。
7、 根据权利要求1所述的信号传输结构，其特征在于，该第一连通柱的 材料为铜、铝、铂或锡。
8、 根据权利要求l所述的信号传输结构，其特征在于，所述两电源平面 为印刷电路板。
全文摘要
本发明涉及一种信号传输结构，包括两电源平面、信号线以及第一连通柱。两电源平面分别提供第一电压以及一第二电压，此两电源平面之间具有一间隔空间。信号线跨越电源平面以及间隔空间。第一连通柱则设置于间隔空间且位于信号线的一侧，其中第一连通柱与电源平面以及信号线分离。
文档编号H05K1/02GK101626657SQ20081013354
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者朱政辉 申请人:英业达股份有限公司