專利名稱：一種信號(hào)分路器及信號(hào)傳輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分路器技術(shù)，尤其涉及一種信號(hào)分路器及信號(hào)傳輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
分路器是一種很常見的器件，在現(xiàn)有技術(shù)中，利用分立電阻來實(shí)現(xiàn)信號(hào) 分路是電路設(shè)計(jì)的常用方法，其原理可參見圖l所示。在圖l中，示出了一種
由三個(gè)分立電阻組成的無源信號(hào)分路器網(wǎng)絡(luò)。其中，三個(gè)分立電阻R1、 R2、 R3的阻值均為50歐姆的三分之一，即16.7歐姆，這樣使得當(dāng)信號(hào)分路器的三 個(gè)端口 (端口l,端口2，端口3)中，任意兩個(gè)端口端連4妄有50歐姆的標(biāo)準(zhǔn)負(fù) 載時(shí)，從第三個(gè)端口看上去的其阻抗都是50歐姆，這樣就實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配， 使信號(hào)傳輸處于最佳狀態(tài)。在圖l中，電阻R1、 R2、 R3為構(gòu)成信號(hào)分路器的 三個(gè)電阻，電阻R4、 R5、 R6是分路器端接的匹配電阻，假設(shè)信號(hào)從端口l饋 入，端口2和端口3接匹配負(fù)載電阻R4和R5，此時(shí)端口1不接電阻R6;則從端 口l看進(jìn)去的該分路器的輸入阻抗為16.7+ (16.7+50) 〃 ( 16.7+50) = 50歐 姆。由于從端口1到端口2和到端口3兩路電路是完全對(duì)稱的，這樣就可以將從 端口 l輸出的信號(hào)完全等分為兩部分后從端口 2和端口 3輸出。由于三個(gè)端口完 全對(duì)稱，因此，這種信號(hào)分配器是個(gè)互易網(wǎng)絡(luò)，任意一路信號(hào)輸入都可以等 分為兩路信號(hào)輸出。上迷示出的是一種等分的分路器，如果使電阻R1、 R2、 R3中的阻值不完全相同，則可以形成非等分的信號(hào)分路器。
由于信號(hào)分路器原理筒單，實(shí)現(xiàn)方便，在故很多電路中都有應(yīng)用，常見 的實(shí)現(xiàn)方式如圖2、圖3所示。在這兩個(gè)圖中，均是將三個(gè)分立電阻R1、 R2、 R3用傳輸線連接起來，并形成三個(gè)端口。圖2和圖3的區(qū)別主要在于R1到R2和 R3的距離不同，即傳輸線的長(zhǎng)度不同?？紤]到傳輸線的影響，圖1可以變形為圖4所示的結(jié)構(gòu)。
在一些應(yīng)用中，在傳送高頻信號(hào)時(shí)，也需要應(yīng)用到信號(hào)分路器。但是， 由于高速信號(hào)是寬帶數(shù)字信號(hào)，其信號(hào)頻謙很寬，利用上述的圖2或圖3的結(jié) 構(gòu)應(yīng)用在高速信號(hào)傳輸時(shí)，由于傳輸線效應(yīng)的影響，如果電阻之間的傳輸線 太長(zhǎng)，則會(huì)引起很大的反射和損耗，導(dǎo)致輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量變差。其中， 傳輸線效應(yīng)主要指諸如信號(hào)波長(zhǎng)與傳輸線的長(zhǎng)度可比擬時(shí)所發(fā)生的反射散射 等現(xiàn)象。為說明該傳輸線效應(yīng)，可參見圖5中的信號(hào)仿真的眼圖。
針對(duì)例如圖2中的布局方式，當(dāng)Rl到R2和R3之間的傳輸線長(zhǎng)度不同時(shí)， 可得到不同的仿真結(jié)果，圖5示出了在總傳輸線相同時(shí)，而R1到R2和R3之間4 種不同的線長(zhǎng)(20mil、 100mil、 200mil、 500mil)的收端眼圖。從中不難看出， 傳輸線越長(zhǎng)信號(hào)質(zhì)量越差，故現(xiàn)有的信號(hào)分路器的性能與PCB設(shè)計(jì)中的傳輸線 的長(zhǎng)度有密切的關(guān)系。
另外，在現(xiàn)有的分路器中，各分立器件的寄生參數(shù)對(duì)分路器性能有非常 明顯的影響。分立器件的寄生參數(shù)是其封裝引入的，是器件本身的屬性，只 能減小不能消除。在高速電路設(shè)計(jì)中需要考慮到器件寄生參數(shù)對(duì)整個(gè)電路性 能的影響。利用分立器件設(shè)計(jì)的高速信號(hào)分路器同樣會(huì)受到電阻寄生參數(shù)的 影響。利用現(xiàn)有的高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件(如，HFSS)對(duì)分立電阻進(jìn)行建模，用 這個(gè)模型來仿真信號(hào)分路器，可以得到如圖6所示所示的結(jié)果，其中左側(cè)的眼 圖為沒有寄生參數(shù)的仿真結(jié)果，右邊的眼圖則是考慮了分立電阻寄生參數(shù)的 眼圖。不難看出，電阻的寄生參數(shù)對(duì)高速信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量影響比較明顯。
而且，在現(xiàn)有的信號(hào)系統(tǒng)分路器中，需要對(duì)構(gòu)成分路器的各分立器件進(jìn) 行焊接，組裝等多道工序，這樣會(huì)降低電路的不可靠性，且裝配成本較高同 時(shí)降低了電路的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
5有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種信號(hào)分路 器及高速信號(hào)傳輸設(shè)備，可消除傳輸線、分立器件的寄生參數(shù)對(duì)信號(hào)分路器 性能的影響，并且電路可靠性高。
一種信號(hào)分路器，設(shè)置在PCB板中，該信號(hào)分路器包括設(shè)置在PCB板內(nèi) 部的分路傳輸線，所述分路傳輸線具有三個(gè)端部及一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)端部 與所述節(jié)點(diǎn)之間的距離不為零，且所述三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB板的表 面。
一種信號(hào)傳輸設(shè)備，包括PCB板，設(shè)置在所述PCB板上的信號(hào)分路器， 其中，所述信號(hào)分路器包括設(shè)置在PCB板內(nèi)部的分路傳輸線，所述分路傳輸 線具有三個(gè)端部及一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)端部與所述節(jié)點(diǎn)之間的距離不為零， 且所述三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB板的表面。
本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)分路器及信號(hào)傳輸設(shè)備，由于采用埋設(shè)在PCB板內(nèi)部 的傳輸線來代替分立器件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)分路的功能，減少甚至消除分立器件的 寄生參數(shù)的影響，能明顯改善電氣特性，并提高電路的可靠性和降低電路成 本。


圖i是現(xiàn)有技術(shù)中一種由分立元件組成的無源分路器結(jié)構(gòu)原理示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)中 一種信號(hào)分路器的布局示意圖3是現(xiàn)有^f支術(shù)中另 一種信號(hào)分^^器的布局示意圖4是圖1中加入傳輸線的結(jié)構(gòu)示意圖5是現(xiàn)有技術(shù)中一種信號(hào)分路器的一種布局的信號(hào)仿真眼圖6是現(xiàn)有技術(shù)中 一種信號(hào)分路器中分立器件的信號(hào)仿真眼圖7是本發(fā)明信號(hào)分路器的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖8是圖7中A-A剖面^L圖9是現(xiàn)有技術(shù)中一種彎折形埋阻示意6圖IO是本發(fā)明信號(hào)分路器的另 一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖以優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖7所示，是本發(fā)明信號(hào)分路器的一個(gè)實(shí)施例中的俯視圖，并結(jié)合圖8 中的剖面圖；從中可以看出，該信號(hào)分路器1設(shè)置在一層PCB板2的內(nèi)部， 該信號(hào)分路器1包括設(shè)置在PCB板內(nèi)部的分路傳輸線14，所述分路傳輸線14 具有三個(gè)端部IO及一個(gè)節(jié)點(diǎn)12，該每個(gè)端部IO與節(jié)點(diǎn)12之間的距離均不為 零，如可以具有一定距離，該三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB寺反1的表面，其 中該信號(hào)分路器1在PCB板2內(nèi)部的部分在圖中以虛線表示，在PCB板2表 面的部4分以實(shí)線表示。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該構(gòu)成信號(hào)分路器1的傳輸線可以采用埋阻 來實(shí)現(xiàn)，故有必要在要描述本發(fā)明的這些實(shí)施例之前，對(duì)埋阻技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要 說明。
埋阻，又稱平面電阻(Planar Resistor)或薄膜電阻(Thin Film Resistor)。 其是將電阻以薄膜的形式制作于印制電路板(PCB板)的內(nèi)層，用來替代實(shí)現(xiàn) 分立電阻的功能。
常用埋阻形狀有條形(BAR)和彎折形(MEANDER),在一些情形下 也會(huì)用到環(huán)形電阻。其中，條形和彎折形的電阻穩(wěn)定性較環(huán)形電阻更好。
圖9示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種彎折形(MEANDER)的埋阻的示意圖。其 包括多個(gè)拐角電阻和方塊電阻，其中，拐角電阻的兩個(gè)相仿的側(cè)面分別與不 同的方塊電阻結(jié)合，從而形成不同形狀的彎折形的埋阻。這種彎折形的埋阻 的阻值計(jì)算公式為R=(0.559M+N) x RS ,其中，M為拐角電阻數(shù)量；N為 方塊電阻數(shù)量；Rs為材料的方阻值。每一塊拐角電阻的阻值是每塊方塊電阻 的0.559倍。這樣，給定電阻阻值，根據(jù)上面的公式就可以計(jì)算出M、 N的值， 從而設(shè)計(jì)出具體的彎折形埋阻的大小和形狀。。如圖IO所示，是本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖，其中示出了采用三個(gè)埋 阻來實(shí)現(xiàn)信號(hào)分路器的結(jié)構(gòu)。為便于理解，請(qǐng)一并結(jié)合前述的圖7與圖8。
本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)分路器，其分路傳輸線14包括三個(gè)埋設(shè)在所迷PCB 板2內(nèi)部的埋阻(Rl、 R2和R3),該三個(gè)埋阻均有一端在節(jié)點(diǎn)處直接電氣相 連，該三個(gè)埋阻的另一端(端口l、端口及端口3)形成信號(hào)分路器的端部IO， 其中，包括一個(gè)輸入端及兩個(gè)輸出端，例如，在一個(gè)具體實(shí)例中，信號(hào)可以 從端口l輸出，從端口2和端口3輸出，在其他的實(shí)施中，信號(hào)也可能從端口2 輸入，從端口1和端口3輸出；或者從端口3輸入，從端口1和端口2輸出。示出 了本發(fā)明信號(hào)分路器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該信號(hào)分路器l包括三個(gè)埋 阻，該三個(gè)埋阻埋設(shè)在一PCB板2的內(nèi)部；所述三個(gè)埋阻均有一端直接電氣相 連，所述三個(gè)埋阻的另一端形成所述信號(hào)分路器的三個(gè)端口IO,其中包括一 個(gè)輸入端及兩個(gè)輸出端，該三個(gè)端口端部10引出并延伸至該P(yáng)CB板2表面，在 該P(yáng)CB板2的表面上與銅皮層電連接。在其他的實(shí)施例中，該P(yáng)CB板可以是多 層PCB板，該分路器1埋設(shè)在其中一層PCB中，例如可以埋設(shè)在該多層PCB板 的第一層或最后一層；所述三個(gè)端口10引出并延伸到該P(yáng)CB板的該層的表面 (如，該P(yáng)CB板中第一層或最后一層中鋪有銅皮的一面)。
上述三個(gè)電阻均為彎折形埋阻，其形狀和大小可根據(jù)上述提到的公式結(jié) 合設(shè)計(jì)要求的阻值通過計(jì)算獲得。通過對(duì)該三個(gè)埋阻的形狀(如長(zhǎng)度)進(jìn)行 改變，可以很容易地改變埋阻的阻值，從而設(shè)計(jì)出不同信號(hào)分路器，諸如等 分信號(hào)分路器，不等分信號(hào)分路器(如4: 9比例的輸出功率)，適合不同信 號(hào)匹配及功率分配的信號(hào)分路器等。
圖10中僅以彎折形埋阻為例進(jìn)行說明，在其他的實(shí)施例中亦采用其他形 狀的埋阻(如條形或環(huán)形等)來構(gòu)成本發(fā)明的信號(hào)分路器。
本發(fā)明實(shí)施例中的分路器可以應(yīng)用在多種涉及高速信號(hào)傳輸?shù)念I(lǐng)域。本 發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可以提供一種信號(hào)傳輸設(shè)備，其包括PCB板，設(shè)置在所述 PCB板上的信號(hào)分路器，其中，該信號(hào)分路器包括設(shè)置在PCB板內(nèi)部的分路傳
8輸線，該分路傳輸線具有三個(gè)端部及一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)端部與所述節(jié)點(diǎn)之間的
距離不為零(如，具有一定距離)，且三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB板的表面。 在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，該分路傳輸線包括三個(gè)埋設(shè)在該P(yáng)CB板內(nèi)部的埋阻，該三個(gè)埋 阻均有一端在節(jié)點(diǎn)處直^^妻電氣相連，該三個(gè)埋阻的另一端形成該信號(hào)分路器
的端部，包括一個(gè)輸入端及兩個(gè)輸出端。更多細(xì)節(jié)，可參見上述對(duì)分路器的 介紹。在一些實(shí)際的應(yīng)用中，該信號(hào)傳輸設(shè)備可以諸如是高端光模塊單板設(shè) 備，例如其光電、電光信號(hào)轉(zhuǎn)換速率在10Gbps或者40Gbps以上的光;f莫塊產(chǎn)品。 在其他的對(duì)10Gbps及其以上速率的信號(hào)進(jìn)行功率分配的設(shè)備中，采用本發(fā)明 實(shí)例的實(shí)現(xiàn)信號(hào)分路器的方案會(huì)明顯優(yōu)于采用分立電阻來實(shí)現(xiàn)信號(hào)分路器的 方案。上述提到的應(yīng)用場(chǎng)合僅為一個(gè)舉例，本發(fā)明包括但不僅限于此。本發(fā) 明的實(shí)施例同樣可以為其他電路的PCB設(shè)計(jì)中，采用埋阻來代替分立電阻。
綜上，可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提出的信號(hào)分路器和信號(hào)傳輸設(shè)備，與 采用分立器件所實(shí)現(xiàn)的分路器或相應(yīng)設(shè)備相比有如下優(yōu)點(diǎn)
采用埋設(shè)PCB板中的分路傳輸線(埋阻)的設(shè)計(jì)，可以明顯改善電氣特性， 由于沒有分立器件，寄生電感值小，減少了表面EMI污染；
三個(gè)電氣相連的埋阻電阻直接連接，其縮短或去掉了三者之間的傳輸線 長(zhǎng)度，進(jìn)一步可提高分路器的信號(hào)質(zhì)量；
三個(gè)埋阻總共引出三個(gè)端部至PCB板表面，減少了其上的焊點(diǎn)數(shù)量，可提 高抗震抗沖擊性；同時(shí)，節(jié)省PCB單板表層面積，提高單板集成度；
電阻埋于PCB板內(nèi)，減少了受污染的機(jī)會(huì)，從而提高了電路的可靠性；并 減少了裝配工序，降低了PCB加工復(fù)雜度，從而可以降低PCB成本。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種信號(hào)分路器，設(shè)置在PCB板中，其特征在于，所述信號(hào)分路器包括設(shè)置在PCB板內(nèi)部的分路傳輸線，所述分路傳輸線具有三個(gè)端部及一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)端部與所述節(jié)點(diǎn)之間的距離不為零，且所述三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB板的表面。
2、 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)分路器，其特征在于，所述分路傳輸線包括 三個(gè)埋設(shè)在所述PCB板內(nèi)部的埋阻，所述三個(gè)埋阻均有一端在節(jié)點(diǎn)處直接電 氣相連，所述三個(gè)埋阻的另一端形成所述信號(hào)分路器的端部，包括一個(gè)輸入 端及兩個(gè)輸出端。
3、 如權(quán)利要求2所述的信號(hào)分路器，其特征在于，所述信號(hào)分路器的三 個(gè)端部引出延伸至該P(yáng)CB板表面，與所述PCB板表面的銅皮電連接。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的信號(hào)分路器，其特征在于，所述埋阻為條形、 彎折形或環(huán)形。
5、 一種信號(hào)傳輸設(shè)備，包括PCB板，設(shè)置在所述PCB板上的信號(hào)分路 器，其特征在于，所述信號(hào)分路器包括設(shè)置在PCB板內(nèi)部的分路傳輸線，所述分路傳輸線 具有三個(gè)端部及一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)端部與所述節(jié)點(diǎn)之間的距離不為零，且 所述三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB板的表面。
6、 如權(quán)利要求5所述的信號(hào)傳輸設(shè)備器，其特征在于，所述分路傳輸線 包括三個(gè)埋設(shè)在所述PCB板內(nèi)部的埋阻，所述三個(gè)埋阻均有一端在節(jié)點(diǎn)處直 接電氣相連，所述三個(gè)埋阻的另一端形成所述信號(hào)分i 各器的端部，包括一個(gè)輸入端及兩個(gè)輸出端。
7、 如權(quán)利要求6所述的信號(hào)傳輸設(shè)備器，其特征在于，所述信號(hào)分路器 的三個(gè)端部引出延伸至該P(yáng)CB板表面，與所述PCB板表面的銅皮電連接。
8、 如權(quán)利要求7所述的信號(hào)傳輸設(shè)備，其特征在于，所述PCB板為多層 PCB板，所述分路器的埋阻埋設(shè)在所述多層PCB板的第一層或最后一層中。
9、 如權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的信號(hào)傳輸設(shè)備，其特征在于，所述埋 阻為條形、彎折形或環(huán)形。
10、 如權(quán)利要求9所述的信號(hào)傳輸設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)傳輸設(shè) 備為光模塊單板設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種信號(hào)分路器，設(shè)置在PCB板中，所述信號(hào)分路器包括設(shè)置在PCB板內(nèi)部的分路傳輸線，所述分路傳輸線具有三個(gè)端部及一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)端部與所述節(jié)點(diǎn)之間的距離不為零，且所述三個(gè)端部引出并延伸至該P(yáng)CB板的表面。相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種信號(hào)傳輸設(shè)備。能明顯改善電氣特性，并提高電路的可靠性和降低電路成本。
文檔編號(hào)H05K1/02GK101460006SQ20071003245
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者程詩平, 袁振華, 黃文強(qiáng) 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司