專利名稱：窄阻抗變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻抗變換裝置，特別涉及可以插入疊層對線中的阻抗變換裝置。
背景技術(shù)：
日本專利申請公開JP10-224123提供了可以插入傳輸線路中的傳統(tǒng)阻抗變換裝置的實(shí)例。所公開的裝置被設(shè)計(jì)用來插入微帶線(amicrostrip line)，然而，它在垂直于插入疊層對線的線路的方向上太寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種窄得足以插入疊層對線的阻抗轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的阻抗轉(zhuǎn)換裝置包括第一、第二、第三和第四導(dǎo)體，其每個(gè)導(dǎo)體具有第一端和第二端。這些導(dǎo)體被安排成，第一和第二導(dǎo)體構(gòu)成具有第一特性阻抗的第一傳輸線，第一和第三導(dǎo)體構(gòu)成具有不同于第一特性阻抗的第二特性阻抗的第二傳輸線，第二和第四導(dǎo)體構(gòu)成具有第二特性阻抗的第三傳輸線，以及第三和第四導(dǎo)體構(gòu)成具有第一特性阻抗的第四傳輸線。
具有等于第一特性阻抗的電阻的第一電阻器連接在第二與第四導(dǎo)體的相互鄰近的第二端之間。具有等于第二特性阻抗的電阻的第二電阻器連接在第三與第四導(dǎo)體的相互鄰近的第一端之間。
四個(gè)導(dǎo)體發(fā)射在第一和第二導(dǎo)體的第一端輸入以及在第一和第三導(dǎo)體的第二端輸出的信號。第四導(dǎo)體最好具有不超過已發(fā)射信號的基本波長的四分之一的長度。
已發(fā)射信號的阻抗被有效變換，并且阻抗變換裝置在垂直于諸導(dǎo)體縱向的方向上尺寸比較小，這允許阻抗變換裝置在有限空間中形成，特別是允許插入疊層對線中。該阻抗變換裝置的使用有助于減小微電子部件的尺寸。


圖1是實(shí)施本發(fā)明的阻抗轉(zhuǎn)換裝置的透視圖；圖2是圖1的阻抗轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖；圖3是圖1中阻抗變換裝置的仰視圖；圖4是圖1中阻抗變換裝置的側(cè)視圖；圖5是經(jīng)過圖2-4中沿線V-V的剖視圖；圖6是經(jīng)過圖2-4沿線VI-VI的剖視圖；圖7是經(jīng)過圖2-4沿線VII-VII的剖視圖；圖8是在時(shí)域反射計(jì)中使用的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9是圖8中結(jié)構(gòu)的仰視圖；圖10描繪了時(shí)域反射計(jì)以及同軸電纜和與其連接的探針；圖11顯示了由使用圖8和圖9的結(jié)構(gòu)的時(shí)域反射計(jì)獲得的示范波形；圖12示意地描繪了圖1中的阻抗變換裝置，它具有連接在其輸入側(cè)的直流電源和連接在其輸出側(cè)的負(fù)載電阻器；圖13示意地描繪了圖1中的阻抗變換裝置，它具有連接在其輸入側(cè)的脈沖生成器和連接在其輸出側(cè)的負(fù)載電阻器，以及為測量輸出側(cè)的電壓而連接的示波器；圖14是時(shí)域反射計(jì)中使用的阻抗變換裝置的俯視圖；圖15是時(shí)域反射計(jì)中使用的阻抗變換裝置的仰視圖；圖16顯示了用圖13所示的測量設(shè)置獲得的示范波形；圖17顯示了用圖13所示的測量設(shè)置獲得的示范波形，該測量設(shè)置具有保持電開路的輸出側(cè)；圖18顯示了用圖13所示的測量設(shè)置獲得的示范波形，該測量設(shè)置具有延長導(dǎo)體的中間部分；圖19是時(shí)域反射計(jì)中使用的另一結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖20是圖19中的結(jié)構(gòu)的仰視圖；圖21顯示了由使用圖19和20的結(jié)構(gòu)的時(shí)域反射計(jì)獲得的示范波形；圖22是圖示相互鄰近的導(dǎo)體之間的串?dāng)_的透視圖；圖23是圖示相互鄰近的導(dǎo)體之間的串?dāng)_的剖視圖；
圖24是圖示本發(fā)明的另一實(shí)施側(cè)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖描述實(shí)施本發(fā)明的阻抗變換裝置，其中類似部件由類似的參考字符指示。
如圖1-7所示，阻抗變換裝置包括第一、第二、第三和第四帶狀導(dǎo)體11、12、13、14，第一和第二電阻器15、16，以及電介質(zhì)層17。第一至第四導(dǎo)體11、12、13、14沿相互平行的直線延伸。
電介質(zhì)層17具有第一表面或上表面17a(圖1和圖4-圖7的最上面)和第二表面或者下表面17b。第一和第三導(dǎo)體11、13并排設(shè)置在電介質(zhì)層17的上表面17a上，在垂直于它們長度的方向上彼此隔開，并平行于電介質(zhì)層17的上表面17a和下表面17b。第二和第四導(dǎo)體12、14類似地并排設(shè)置在電介質(zhì)層17的下表面17b上。
第一導(dǎo)體11和第二導(dǎo)體12被設(shè)置在電介質(zhì)層17的相對側(cè)上，這兩個(gè)導(dǎo)體在垂直于電介質(zhì)層17的上表面17a和下表面17b的方向上彼此面對。第三導(dǎo)體13和第四導(dǎo)體14類似地設(shè)置在電介質(zhì)層17的相對側(cè)上，并彼此面對。
如圖2-4所示，阻抗變換裝置1具有輸入部分或區(qū)域1a，中間部分或區(qū)域1b，和輸出部分或區(qū)域1c。輸入?yún)^(qū)域1a是在阻抗變換裝置1的輸入端1d附近的區(qū)域；輸出區(qū)域1c是在阻抗變換裝置1的輸出端1e附近的區(qū)域。中間區(qū)域1b是輸入?yún)^(qū)域1a與輸出區(qū)域1c之間的區(qū)域。輸入?yún)^(qū)域1a、中間區(qū)域1b和輸出區(qū)域1c相互鄰接。
第一導(dǎo)體11跨過阻抗變換裝置1的輸入?yún)^(qū)域1a、中間區(qū)域1b和輸出區(qū)域1c延伸；第一導(dǎo)體11具有分別設(shè)置在輸入?yún)^(qū)域1a、中間區(qū)域1b和輸出區(qū)域1c中的輸入部分11a、中間部分11b和輸出部分11c。
第二導(dǎo)體12跨過阻抗變換裝置1的輸入?yún)^(qū)域1a和中間區(qū)域1b延伸，并且具有分別設(shè)置在輸入?yún)^(qū)域1a和中間區(qū)域1b中的輸入部分12a和中間部分12b。
第三導(dǎo)體13跨過阻抗變換裝置1的中間區(qū)域1b和輸出區(qū)域1c延伸，并且具有分別設(shè)置在中間區(qū)域1b和輸出區(qū)域1c中的中間部分13b和輸出部分13c。
第四導(dǎo)體14僅僅跨過中間區(qū)域1b延伸，并且具有設(shè)置在中間區(qū)域1b中的中間部分14b。
第一導(dǎo)體11和第二導(dǎo)體12構(gòu)成具有第一特性阻抗z1的傳輸線。
第二導(dǎo)體12和第四導(dǎo)體14構(gòu)成具有不同于第一特性阻抗z1的第二特性阻抗z2的傳輸線。
第一導(dǎo)體11和第三導(dǎo)體13構(gòu)成具有第二特性阻抗z2的傳輸線。
第三導(dǎo)體13和第四導(dǎo)體14構(gòu)成具有第一特性阻抗z1的傳輸線。
第一導(dǎo)體11被設(shè)置成，一端(輸入端)11d位于阻抗變換裝置1的輸入端1d上，另一端(輸出端)11e位于阻抗變換裝置1的輸出端上。
第二導(dǎo)體12被設(shè)置成，一端(輸入端)12d位于阻抗變換裝置1的輸入端1d上，另一端(輸出端)12e位于阻抗變換裝置1的中間區(qū)域1b與輸出區(qū)域1c之間的邊界1g上。
第三導(dǎo)體13被設(shè)置成，一端(輸入端)13d位于阻抗變換裝置1的輸入?yún)^(qū)域1a與中間區(qū)域1b之間的邊界1f上，另一端(輸出端)13e位于阻抗變換裝置1的輸出端1e上。
第四導(dǎo)體14被設(shè)置成，一端(輸入端)14d位于阻抗變換裝置1的輸入?yún)^(qū)域1a與中間區(qū)域1b之間的邊界1f上，另一端(輸出端)位于阻抗變換裝置1的中間區(qū)域1b與輸出區(qū)域1c之間的邊界1g上。
第二導(dǎo)體12的輸出端12e和第四導(dǎo)體14的輸出端14e設(shè)置在電介質(zhì)層17的下表面17b上，并且相互鄰近。第三導(dǎo)體13的輸入端13d和第四導(dǎo)體14的輸入端14d被分別設(shè)置在電介質(zhì)層17的下表面17b和上表面17a上，并且相互鄰近。
第一電阻器15安裝在電介質(zhì)層17的下表面17b上。第一電阻器15互連第二導(dǎo)體12的輸出端12e和第四導(dǎo)體14的輸出端14e，并且具有等于第一特性阻抗z1的電阻R1。
第二電阻器16被構(gòu)成為，在電介質(zhì)層17上延伸。第二電阻器16互連第三導(dǎo)體13的輸入端13d和第四導(dǎo)體14的輸入端14d，并且具有等于第二特性阻抗z2的電阻R2。
第一特性阻抗z1的值(絕對值)是例如五十歐姆(50Ω)，并且第二特性阻抗z2的值(絕對值)是例如82Ω。
第一至第四導(dǎo)體11至14具有相同的截面結(jié)構(gòu)，例如厚度(圖5-圖7中的垂直尺寸)為40微米，寬度(圖5-圖7中的水平尺寸)為0.8微米。(圖中的尺寸未與實(shí)際尺寸成比例)電介質(zhì)層17具有170微米的厚度；第一導(dǎo)體11與第二導(dǎo)體12之間的距離以及第三導(dǎo)體13與第四導(dǎo)體14之間的距離等于電介質(zhì)層17的厚度。
第一導(dǎo)體11與第三導(dǎo)體13之間的距離以及第二導(dǎo)體12與第四導(dǎo)體14之間的距離都為100微米(0.1毫米)。
第一至第四導(dǎo)體在中間區(qū)域1b彼此平行，因此該區(qū)域在下文中被稱為“四平行”部分。相反，輸入?yún)^(qū)域1a和輸出區(qū)域1c可以被稱之為“二平行”部分，因?yàn)橹挥械谝缓偷诙?dǎo)體11和12在輸入?yún)^(qū)域1a中是平行的，并且只有第一和第三導(dǎo)體11和13在輸出區(qū)域1c中是平行的。
阻抗變換器的中間區(qū)域1b的長度，即導(dǎo)體14的長度(導(dǎo)體11至14延伸的縱向的長度)最好不超過發(fā)射的信號的基本波長的四分之一，并且該長度最好至少10倍于第一導(dǎo)體11相距第二導(dǎo)體12以及第一導(dǎo)體11相距第三導(dǎo)體13的兩個(gè)距離。特別是，該長度最好大于已發(fā)射信號的基礎(chǔ)波長的1/64。
當(dāng)按上述方式配置阻抗變換裝置1時(shí)，它的輸入阻抗Zin等于第一特性阻抗z1(50Ω)，并且其輸出阻抗Zout等于第二特性阻抗z2(82Ω)。阻抗變換因而發(fā)生。這通過使用TDR(時(shí)域反射計(jì))測量傳輸線阻抗來確認(rèn)。
通過發(fā)射脈沖信號并觀察測試中來自電路的脈沖的反射，實(shí)現(xiàn)TDR；TDR沿著信號的傳輸路徑檢測阻抗變化。
圖8和圖9是分別相應(yīng)于圖2和圖3的用于時(shí)域反射計(jì)的結(jié)構(gòu)的俯視圖和仰視圖。該結(jié)構(gòu)類似于圖1-7所示的阻抗變換裝置1；電介質(zhì)層117(相應(yīng)于圖1中的電介質(zhì)層17)具有安裝在其上表面117a上的第一導(dǎo)體111和第三導(dǎo)體113，以及安裝在其下表面117b上的第二導(dǎo)體112和第四導(dǎo)體114。第一至第四導(dǎo)體111至114對應(yīng)于圖1-7中的第一至第四導(dǎo)體11至14，具有與第一至第四導(dǎo)體相同的厚度和寬度。第一導(dǎo)體111和第二導(dǎo)體112夾著電介質(zhì)層117上彼此面對；第三導(dǎo)體113和第四導(dǎo)體114夾著電介質(zhì)層117上彼此面對。電阻器15和16不連接；第一至第四導(dǎo)體111至114長度相等(LT＝80毫米)。
由和導(dǎo)體相同材料構(gòu)成的條狀導(dǎo)線121至124被安裝在第一至第四導(dǎo)體111至114的端部111h至114h(圖8和圖9的左端)；連接片131至134被安裝在導(dǎo)線121至124的端部。導(dǎo)線121至124的長度LL為12毫米。
測量由導(dǎo)體111和導(dǎo)體112、導(dǎo)體112和導(dǎo)體114、導(dǎo)體113和導(dǎo)體114以及導(dǎo)體111和導(dǎo)體113構(gòu)成的每條傳輸線的阻抗。如圖10所示，TDR設(shè)備51具有同軸電纜52，該同軸電纜端接探針53a和53b，用于發(fā)射信號脈沖并接收反射波；探針53a和53b接觸導(dǎo)體構(gòu)成傳輸線，所以可以輸入信號和接收它們的反射。
特別是，為了測量由導(dǎo)體111和導(dǎo)體112構(gòu)成的傳輸線的阻抗，導(dǎo)體111和導(dǎo)體112的連接片131和132被探針53a和53b接觸；為了測量由導(dǎo)體113和導(dǎo)體114構(gòu)成的傳輸線的阻抗，導(dǎo)體113和導(dǎo)體114的連接片133和134被探針53a和53b接觸；為了測量由導(dǎo)體111和導(dǎo)體113構(gòu)成的傳輸線的阻抗，導(dǎo)體111和導(dǎo)體113的其它端111i和113i被探針53a和53b接觸；以及為了測量由導(dǎo)體112和導(dǎo)體114構(gòu)成的傳輸線的阻抗，導(dǎo)體112和導(dǎo)體114的其它端112i和114i被探針53a和53b接觸。
圖11顯示了顯現(xiàn)在TDR設(shè)備51的顯示器上的示范波形。在圖11中，曲線B5a和B5b、B5c及B5d指示當(dāng)導(dǎo)體111和導(dǎo)體112、導(dǎo)體113和導(dǎo)體114、導(dǎo)體111和導(dǎo)體113以及導(dǎo)體112和114分別被探針53a和53b接觸時(shí)獲得的波形；不同波形的零電平相互明顯偏移地表示。
這些曲線的最左區(qū)域RXa至RXd指示同軸電纜52的阻抗(50Ω)；鄰近右邊的區(qū)域RXa至RXd的區(qū)域?qū)?yīng)于探針53a和54b接觸連接片131至134或者導(dǎo)體111至114的端部111i至114i；中間區(qū)域RPa至RPd指示導(dǎo)體111至114的阻抗(包括導(dǎo)體111和112的傳輸線的阻抗；包括導(dǎo)體113和114的傳輸線的阻抗；包括導(dǎo)體111和113的傳輸線的阻抗；以及包括導(dǎo)體112和114的傳輸線的阻抗)；以及最右區(qū)域ROa至ROd指示電開路端的阻抗。曲線B5a和B5b的區(qū)域RLa和RLb位于對應(yīng)于探針53a和53b的接觸部的中間區(qū)域RPa和RPb與區(qū)域RCa至RCd之間，該區(qū)域PLa和RLb指示導(dǎo)線121至124的阻抗；曲線B5c和B5d的區(qū)域RLc和RLd位于對應(yīng)于電開路端的中間區(qū)域RPc和RPd與區(qū)域ROc和ROd之間，該區(qū)域RLc和RLd指示導(dǎo)線121至124的阻抗。
表1所示值可以作為每對導(dǎo)體的阻抗從所測量波形中讀出。
表1

下面研究各種條件下的新阻抗變換裝置1的阻抗變換效率和波形失真。
在第一情況研究中，具有等于第二特性阻抗z2(82Ω)的值的負(fù)載電阻器18被連接在阻抗變換裝置1的輸出端之間，即導(dǎo)體11和13的輸出端11e與13e之間，如圖12所示。在圖12中，導(dǎo)體11至14被顯示為共面的，以簡化它們的電連接關(guān)系的描繪，并且還簡化了電阻器15和16的描繪。
當(dāng)直流電壓Vin從直流電源60供應(yīng)給圖1-7中的阻抗變換裝置1的輸入端時(shí)，即供應(yīng)給如圖12所示的導(dǎo)體11和12的輸入端11d和12d時(shí)，(在此情況下，可以忽略導(dǎo)體11至14中的電磁耦合)，經(jīng)由輸出端11e和13e出現(xiàn)的電壓Vout由下式給出Vout＝Vin×{R2/(2×R2+R1+Rin)}其中Rin是直流電源60的內(nèi)阻。
內(nèi)阻Rin通常被做成等于輸入阻抗R1；當(dāng)Rin＝R1時(shí)，上式變成Vout＝Vin×{R2/(2×R2+2×R1}}...(1)如果R1＝50Ω和R2＝82Ω，則Vout＝Vin×{82/(2×50+2×82)}＝Vin×(82/264) ...(2)
如果Vin的值為500毫伏(500mV)，則Vout＝500×82/264＝155mV...(3)如圖13所示，利用示波器65現(xiàn)看，從脈沖生成器61向圖1-7的阻抗變換裝置1的輸入端施加電壓脈沖串時(shí)出現(xiàn)在輸出端的電壓。在圖13中，導(dǎo)體11至14被顯示為共面的，并且以圖12的相同簡化方式描繪電阻器15和16。
在該測量中使用圖14和15所示的實(shí)驗(yàn)阻抗變換裝置1。圖14和15所示的實(shí)驗(yàn)裝置1基本上與圖1-7所示的阻抗變換裝置1相同，但是具有設(shè)置在導(dǎo)體11和12的輸入端11d和12d上的導(dǎo)線121和122，以及設(shè)置在導(dǎo)線121和122端部的連接片131和132，類似于圖8和圖9所示的結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)層17比圖1-圖7擴(kuò)展得更遠(yuǎn)。
通過連接圖13所示的電阻器15和16，以參考圖1-圖7描述的相同方式進(jìn)行測量；具有等于第二特性阻抗z2(82Ω)的電阻(RL)的負(fù)載電阻器18連接在導(dǎo)體11和13的輸出端(負(fù)載端)11e和13e上。導(dǎo)體11、12、13、14的中間部分11b、12b、13b、14b具有2毫米(2mm)的長度。
脈沖生成器61具有等于第一阻抗z1(50Ω)的內(nèi)阻Rin并且被使用。脈沖生成器61的探針63a和63b與輸入側(cè)的連接片131和132接觸。具有高阻抗差動(dòng)探針66a和66b的示波器65被使用。所測量的波形被顯示在圖16中。
在圖16中，曲線B6a、B6b、B6c、B6d和B6e指示當(dāng)提供的脈沖的振幅為500mV并且脈沖串的頻率分別為100MHz、500MHz、1GHz、2GHz和3GHz時(shí)獲得的波形。
從已測量波形確定的波高值和上升時(shí)間(電壓電平從波高的20％增加到80％所需的時(shí)間)被顯示在表2中。
表2

實(shí)驗(yàn)獲得的波高值與從式(3)獲得的值之差(當(dāng)施加直流時(shí)輸出電壓的值)歸因于傳輸線中的電磁耦合。
例如，當(dāng)頻率為500MHz時(shí)，測量的波高為255.1mV。該值與從公式(3)獲得的值之差(255.1mV-155mV＝100.1mV)代表電磁耦合所感應(yīng)的電壓分量，并且指示已經(jīng)有效執(zhí)行阻抗變換。
然后，利用阻抗變換裝置1的輸出端，特別是利用保持電開路的導(dǎo)體11和13的輸出端11e和13e進(jìn)行類似測量。除了保持輸出端11e和13e電開路，負(fù)載電阻器18被省略之外，測量條件與上述的相同。所測量的波形被顯示在圖17中。從測量波形確定的波高值被顯示在表3中。

如圖17和表3所示，在輸出端11e和13e保持電開路時(shí)，電壓電平變高。即使當(dāng)輸出端保持電開路，使電路沒有直流連接時(shí)，也向?qū)w11和13的輸出端發(fā)送足夠的能量。當(dāng)沒有直流連接時(shí)，盡管僅僅通過電磁耦合發(fā)送能量，全反射也會發(fā)生在負(fù)載端11e和13e上，所以獲得兩倍的電壓，并且阻抗變換造成的能量損失實(shí)際上可視地為零。
當(dāng)抗變換裝置1的輸出端11e和13e連接到CMOS電路柵極時(shí)，它們幾乎處于與保持電開路時(shí)相同的狀態(tài)，所以結(jié)果估計(jì)將幾乎與圖17和表3所示的相同。
盡管在導(dǎo)體13和14之間連接的電阻器16(R2＝50Ω)造成失配反射，并且該反射具有頻率依賴，但是如果沒有失配，則波形將是平滑的。下面將參照圖21解釋失配的原因。
在上述實(shí)例(圖16和圖17)中，中間部分具有2毫米長度；圖18顯示了另一實(shí)驗(yàn)裝置的已測量波形，其中中間部分具有20毫米的長度。在圖18中，分別獲得具有100MHz、500MHz、12GHz、2GHz和3GHz脈沖串頻率的波形B8a、B8b、B8c和B8e。表4顯示了從已測量波形確定的波高值。
表4

圖18和表4顯示了電壓的降低和波形失真的增加。其原因被認(rèn)為是邊界1f與1g之間的長距離，這造成從一個(gè)邊界反射到另一邊界反射的比較長的時(shí)間消逝，導(dǎo)致扭曲波形的多反射。
如上所述，二平行部分1a和1c的特性阻抗和四平行部分1b的特性阻抗略微不同。因此發(fā)生多反射。為了避免多反射諧振，四平行部分應(yīng)當(dāng)具有不超過發(fā)射的信號的基本波長四分之一的長度。如果傳輸線的相對介電常數(shù)為4，則電磁波速度為1.5×108m/s，并且如果從脈沖生成器61提供的脈沖串的頻率為3GHz，則必然是，波長為50毫米，波長的四分之一為12.5毫米。
四平行部分1b的長度只需滿足再整形平行導(dǎo)體之間的電磁空間的電磁波。電磁波在垂直于它們傳播方向的方向上的傳播造成導(dǎo)體之間的干擾，并且傳播速度與電磁波沿傳輸線傳播的速度相同。如果電磁波可以在導(dǎo)體之間來回傳播約五次，則電磁空間的再整形是可能的；對應(yīng)于延遲時(shí)間的長度為隔開導(dǎo)體的兩個(gè)距離(第一導(dǎo)體11與第二導(dǎo)體12之間的距離(170微米)和第一導(dǎo)體11與第三導(dǎo)體13之間的距離(100微米或0.1毫米)中較大的)中較大一個(gè)的10倍的長度。因此，如果導(dǎo)體之間的兩個(gè)距離較大的一個(gè)為170微米，則該長度的十倍為1.7毫米；如果長度等于或者大于該值，則四平行結(jié)構(gòu)是有效的。
利用時(shí)域反射計(jì)，四平行部分1b的特性阻抗和二平行部分1a和1c的特性阻抗被確定為不同。圖19和20顯示在時(shí)域反射計(jì)試驗(yàn)中使用的結(jié)構(gòu)。通過刪除第三導(dǎo)體113和第四導(dǎo)體114的端部113i和114i附近的部分，進(jìn)一步修改圖8和圖9所示的結(jié)構(gòu)。已刪除部分的長度LS為25毫米；具有已刪除部分的段構(gòu)成二平行部分。剩余段(沒有刪除部分的段)具有55毫米的長度LD，它構(gòu)成四平行部分。該結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)體111和第二導(dǎo)體112的連接片131和132通過TDR設(shè)備51的探針53a和53b接觸。圖21中顯示了已測量的波形。較之圖11，圖21中的縱軸被放大。
在圖21中，區(qū)域RXa對應(yīng)于同軸電纜52的段，區(qū)域RCa對應(yīng)于導(dǎo)線121和122，區(qū)域RPa1對應(yīng)于四平行部分(長度LD)，區(qū)域RPa2對應(yīng)于二平行部分(長度LS)，以及區(qū)域ROa對應(yīng)于電開路端。
圖21所示的四平行部分(長度LD)的阻抗為48Ω，二平行部分(長度LS)的右側(cè)區(qū)域RPa22(不包括鄰近對應(yīng)于四平行部分的區(qū)域RPa1的區(qū)域RPa21)為51.2Ω；反射出現(xiàn)歸因于該差異。設(shè)置上述的四平行部分1b長度的上限，以便避免反射重復(fù)出現(xiàn)導(dǎo)致的多反射。
在對應(yīng)于二平行部分的區(qū)域RPa2中，特性阻抗在鄰近對應(yīng)于四平行部分的區(qū)域RPa1的區(qū)域RPa21逐漸改變。該部分對應(yīng)于125微微秒時(shí)間，它是TDR設(shè)備51的階躍波形的上升時(shí)間造成的跌落(35微微秒，與接觸段RCa和電開路端ROa上的跌落相同)和檢測變化所用時(shí)間之和；這些因素不能精確分離，但是在監(jiān)測期間操作的物理現(xiàn)象類似于上述的電磁空間的再整形。
下面將參考圖22和23描述導(dǎo)體之間的電磁耦合，即串?dāng)_。
如圖22所示，輸入給平行導(dǎo)體11至14之一的脈沖能量造成鄰近導(dǎo)體干擾的不同組合；最佳狀態(tài)最終是通過如圖23所示在最近的導(dǎo)體中感應(yīng)反轉(zhuǎn)能量的電磁干擾的狀態(tài)，串?dāng)_能量對應(yīng)于電磁散布能量。這位于正向波中。盡管還可能感應(yīng)反向波，但在此予以省略。輸入感應(yīng)垂直耦合(圖1中的垂直相鄰導(dǎo)體11與12之間的耦合)，所以左上導(dǎo)體變成相鄰垂直耦合的輸出。然而由于水平耦合(圖1中的水平相鄰導(dǎo)體之間的耦合)，能量變成一側(cè)的原始能量和遠(yuǎn)端合成波(右上)能量之和；通過試驗(yàn)獲得，大于155mV的分直流電壓的250mV電壓。差異代表阻抗變換效率的改進(jìn)。如果對應(yīng)于圖22和23所示的關(guān)系甚至瞬間(在干擾以光速發(fā)生期間的時(shí)間)被形成，則實(shí)現(xiàn)平行導(dǎo)體之間的能量狀態(tài)，最小長度因而是上述的長度。
盡管在圖1-7中，導(dǎo)體被設(shè)置在電介質(zhì)層的上表面和下表面上，但是如圖24所示的在電介質(zhì)材料21中嵌入導(dǎo)體11至14的結(jié)構(gòu)(剖視圖類似于圖6)也是可能的。可以以形成兩對疊層對導(dǎo)體的相同方式形成第一至第四導(dǎo)體11至14。
在上述實(shí)施方式中，第一至第三導(dǎo)體11至13具有輸入部分11a和12a和輸出部分11c和13c，以及中間部分11b、12b和13b，但是阻抗變換裝置可以僅僅包括中間部分；輸入部分11a和12a以及輸出部分11c和13c可以被省略。
盡管在上述實(shí)施例中，第一至第四導(dǎo)體11至14在直線上延伸，但是它們可以是彎曲的。第一至第四導(dǎo)體11至14的截面形狀和尺寸不需要都是相同的；某些可以不同于其它。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)進(jìn)一步的變形是可能的。
權(quán)利要求
1.一種阻抗變換裝置，包括第一導(dǎo)體，具有第一端和第二端；第二導(dǎo)體，具有第一端和第二端，該第二導(dǎo)體相對于第一導(dǎo)體設(shè)置，使第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體構(gòu)成具有第一特性阻抗的第一傳輸線；第三導(dǎo)體，具有第一端和第二端，該第三導(dǎo)體相對于第一導(dǎo)體設(shè)置，使第一導(dǎo)體和第三導(dǎo)體構(gòu)成具有不同于第一特性阻抗的第二特性阻抗的第二傳輸線；第四導(dǎo)體，具有第一端和第二端，該第四導(dǎo)體相對于第二導(dǎo)體設(shè)置，使第二導(dǎo)體和第四導(dǎo)體構(gòu)成具有第二特性阻抗的第三傳輸線，并且第四導(dǎo)體相對于第三導(dǎo)體設(shè)置，使第三導(dǎo)體和第四導(dǎo)體構(gòu)成具有第一特性阻抗的第四傳輸線；第一電阻器，具有等于第一特性阻抗的電阻，具有連接第二導(dǎo)體的第二端的第一端和連接第四導(dǎo)體的第二端的第二端；以及第二電阻器，具有等于第二特性阻抗的電阻，具有連接第三導(dǎo)體的第一端的第一端和連接第四導(dǎo)體的第一端的第二端；其中第二和第四導(dǎo)體的第二端相互接近；和第三和第四導(dǎo)體的第一端相互接近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗變換裝置，其中第一導(dǎo)體具有輸入部分、中間部分和輸出部分；第二導(dǎo)體與第一導(dǎo)體的輸入部分和中間部分構(gòu)成所述的第一傳輸線；第三導(dǎo)體與第一導(dǎo)體的中間部分和輸出部分構(gòu)成所述第二傳輸線；以及第四導(dǎo)體與面對第一導(dǎo)體的中間部分的第二導(dǎo)體的一部分構(gòu)成所述第三傳輸線，并且與面對第一導(dǎo)體的中間部分的第三導(dǎo)體的一部分構(gòu)成所述第四傳輸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗變換裝置，其中第一、第二、第三和第四導(dǎo)體相互平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗變換裝置，其中第一導(dǎo)體的輸入部分、中間部分和輸出部分相互鄰接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗變換裝置，其中第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體在第一方向相互隔開；第三導(dǎo)體和第二導(dǎo)體在第一方向相互隔開；第一導(dǎo)體和第三導(dǎo)體在垂直于第一方向的第二方向相互隔開；以及第二導(dǎo)體和第四導(dǎo)體在第二方向相互隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗變換裝置，其中第一、第二、第三和第四導(dǎo)體的每一個(gè)都具有矩形橫截面，該橫截面具有沿第一方向延伸的第一側(cè)和沿第二方向延伸的第二側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗變換裝置，其中第一和第二導(dǎo)體相互隔開第一距離，第一和第三導(dǎo)體相互隔開第二距離，第四導(dǎo)體的長度至少是第一距離的十倍并且至少也是第二距離的十倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻抗變換裝置，其中第一、第二、第三和第四導(dǎo)體發(fā)射具有基本波長的信號，并且第四導(dǎo)體具有不超過所述基本波長的四分之一的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗變換裝置，其中第一、第二、第三和第四導(dǎo)體發(fā)射具有基本波長的信號，并且第四導(dǎo)體具有不超過所述基本波長的四分之一的長度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗變換裝置，還包括具有兩個(gè)主表面的電介質(zhì)部件，第一和第三導(dǎo)體被設(shè)置在所述主表面的一個(gè)主表面上，第二和第四導(dǎo)體被設(shè)置在所述主表面的另一主表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗變換裝置，還包括嵌入第一、第二、第三和第四導(dǎo)體的電介質(zhì)部件。
全文摘要
本發(fā)明的阻抗變換裝置具有四個(gè)導(dǎo)體，這些導(dǎo)體被安排成，第一和第二導(dǎo)體構(gòu)成具有第一特性阻抗的傳輸線，第三和第四導(dǎo)體構(gòu)成具有第一特性阻抗的傳輸線，第一和第三導(dǎo)體構(gòu)成具有第二特性阻抗的傳輸線，以及第二和第四導(dǎo)體構(gòu)成具有第二特性阻抗的第三傳輸線。第二和第四導(dǎo)體經(jīng)由等于第一特性阻抗的電阻在接近端互連。第三和第四導(dǎo)體經(jīng)由等于第二特性阻抗的電阻在接近端互連。阻抗變換裝置的側(cè)邊尺寸小得足以允許插入疊層對線。
文檔編號H01P3/08GK101013767SQ20071000791
公開日2007年8月8日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者大塚寬治, 宇佐美保, 秋山豐 申請人:大塚寬治, 宇佐美保, 秋山豐, 沖電氣工業(yè)株式會社, 株式會社東芝, 富士通株式會社, 株式會社瑞薩科技, 京瓷株式會社, 富士施樂株式會社