專利名稱：多重連接微帶導(dǎo)線及其設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種微帶導(dǎo)線結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法，尤指一種利用復(fù)數(shù)組微帶導(dǎo)線(Microstrip lines)以導(dǎo)體線段連接成為一電性導(dǎo)通的多重連接微帶導(dǎo)線(multiple-connected micro strip line)結(jié)構(gòu)，使其可 文進(jìn)許多傳統(tǒng)樣史帶導(dǎo)線的特性，但仍然保有傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線簡單的結(jié)構(gòu)，以增進(jìn)其使用效率與應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
微帶導(dǎo)線(Microstrip lines)具有寬帶的特性，被廣泛地采用為電訊的傳導(dǎo)，饋入/饋出，儲存/釋放與發(fā)射/接收的結(jié)構(gòu)已有多年，其范例不勝^M:舉。最主要的優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡單，所以容易制作與及其它結(jié)構(gòu)做連接與整合。但也易受外來的信號與鄰近的電磁結(jié)構(gòu)的干擾。參考論文如下
H. A. Wheeler, "Transmission-Line Properties of Parallel Strips Separated by aDielectric Sheet," IEEE Trans, on Microwave Theory & Techniques, Vol. 3, No. 3,March 1965, pp. 172-185;與
H. A. Wheeler, "Transmission-Line of a Strip on a Dielectric Sheet on a Plane,"IEEE Trans, on Microwave Theory & techniques, Vol. 25, No. 8, August 1977, pp.631-647。
近年來由于電訊硬件的微型化，從印刷電路PCB到集成電路IC，至于天線的設(shè)計，使微帶導(dǎo)線的應(yīng)用受到兩個因素的影響，其一是由于微型化，使鄰近的電磁結(jié)構(gòu)還接近微帶導(dǎo)線，產(chǎn)生干擾；其二是導(dǎo)體截面縮小，不但電阻增加，而且由于表面效應(yīng)(Skin Effect),阻抗隨著頻率而產(chǎn)生變化。這兩個因素直接影響到微帶導(dǎo)線的應(yīng)用領(lǐng)域。但是由于微型化的高密度，射頻集成電路的非平衡饋入(Unbalance Feeding),高Q值的集成電路電感(On-Chip Inductor),微型化天線(Electrical Small Antenna)等需求，微帶導(dǎo)線仍然是主要考慮的結(jié)構(gòu)。從下面列舉的美國專利如US 6795023 B2， US 6891462 B2等,可以見到此趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于，提供一種多重連接微帶導(dǎo)線，其是將復(fù)數(shù)組的微帶
導(dǎo)線以導(dǎo)體線段連接成為 一 電性導(dǎo)通的多重連接微帶導(dǎo)線(multiple-connectedmicro strip line)結(jié)構(gòu)，使其具有傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線結(jié)構(gòu)簡單、容易制作且容易及其它結(jié)構(gòu)做連接與整合的優(yōu)點(diǎn)，并可改進(jìn)許多傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線的特性，且避免傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線易受外來的信號與鄰近的電磁結(jié)構(gòu)的干擾的缺點(diǎn)，以增進(jìn)其使用效率與應(yīng)用范圍。
本發(fā)明再一目的在于提供一種多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，其是以一多重連接微帶導(dǎo)線來設(shè)計比傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線還容易做寬帶匹配，降低干擾，與提高Q值，具有傳導(dǎo)，饋入/饋出，儲存/釋放與發(fā)射/接收功能的組件的設(shè)計方法，供應(yīng)用在天線(Antenna)、傳導(dǎo)線(Transmission)、與電感(Inductor)的設(shè)計。
本發(fā)明另一目的在于提供一種多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，其是以一多重連接微帶導(dǎo)線來設(shè)計比傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線還容易做寬帶匹配，降低干擾，與提高Q值，具有傳導(dǎo)，饋入/饋出，儲存/釋放與發(fā)射/接收功能的組件的設(shè)計方法，供應(yīng)用在電磁能量儲存/釋放的功能的組件如電感的設(shè)計。
本發(fā)明另一目的在于提供一種多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，其是以一多重連接微帶導(dǎo)線來設(shè)計比傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線還容易做寬帶匹配，降低干擾，與提高Q值，具有傳導(dǎo)，饋入/饋出，儲存/釋放與發(fā)射/接收功能的組件的"i殳計方法，供可應(yīng)用在單層或多層介質(zhì)如集成電路、薄膜晶體管電路、低溫或高溫共燒陶瓷(LTCC/HTCC)、 PCB、 PC軟板、納米碳管等不同的金屬、半金屬與介電材料上做具有傳導(dǎo)、饋入與發(fā)射/接收功能的組件的設(shè)計與制造。
本發(fā)明是一種多重連接微帶導(dǎo)線，與以一多重連接微帶導(dǎo)線來設(shè)計比傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線還容易做寬帶匹配，降低干擾，與提高Q值，具有傳導(dǎo)，饋入/饋出，儲存/釋放與發(fā)射/接收功能的組件的設(shè)計方法，其設(shè)計方法，所述的多重連接微帶導(dǎo)線關(guān)具有現(xiàn)有微帶導(dǎo)線(Micro strip lines)結(jié)構(gòu)簡單、容易制作且容易及其它結(jié)構(gòu)做連接與整合的優(yōu)點(diǎn)，并可避免現(xiàn)有微帶導(dǎo)線易受外來的信號與鄰近的電磁結(jié)構(gòu)的干擾的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用在設(shè)計阻抗轉(zhuǎn)換器(impedance transformer)、電感(inductor)、或天線(antenna)等組件時，可改進(jìn)許多現(xiàn)有微帶導(dǎo)線的特性，但仍然保有簡單的結(jié)構(gòu)；由于一種電感電容自調(diào)的機(jī)制與有效電流面積的增加，通過本發(fā)明結(jié)構(gòu)可改進(jìn)的特性包含阻抗匹配，電感Q值，天線發(fā)射分布(radiationpatterns), 信號干擾等


圖l是現(xiàn)有的微帶導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明多重連接微帶導(dǎo)線一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線做為傳導(dǎo)線的實(shí)施例；圖4是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線饋入、饋出與接地的實(shí)施例；圖5是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線饋入與饋出的另 一實(shí)施例；圖6是現(xiàn)有的微帶導(dǎo)線做為傳導(dǎo)線的實(shí)施例；圖7是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線做為傳導(dǎo)線的實(shí)施例；圖8是現(xiàn)有微帶導(dǎo)線做為傳導(dǎo)線實(shí)施例(圖6)的S參數(shù)頻率反應(yīng)圖；圖9是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線做為傳導(dǎo)線實(shí)施例(圖7)的S參數(shù)頻率反應(yīng)圖10是現(xiàn)有的微帶導(dǎo)線做為天線的實(shí)施例；
圖U是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線做為天線的實(shí)施例；
圖12是現(xiàn)有微帶導(dǎo)線做為天線實(shí)施例(圖10)的增益頻率反應(yīng)圖13是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線做為天線實(shí)施例(圖ll)的增益頻率反應(yīng)
圖14是現(xiàn)有微帶導(dǎo)線做為天線實(shí)施例(圖10)的輻射分布圖；圖15是本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線做為天線實(shí)施例(圖ll)的輻射分布圖。附圖標(biāo)記說明101-信號導(dǎo)體；102-介電質(zhì)；103-接地導(dǎo)體；110-々資入點(diǎn)；111-饋出點(diǎn)；201-信號導(dǎo)體；202-介電質(zhì)；203 -接地導(dǎo)體；204 -(連接信號導(dǎo)體的)導(dǎo)體線段；210-(信號導(dǎo)體的)寬度；211-(信號導(dǎo)體的)高度；212-介電質(zhì)的高度；213-介電質(zhì)的長度；214-有限面積的接地導(dǎo)體的寬度；215-信號導(dǎo)線與信號導(dǎo)線之間的距離；301-信號導(dǎo)體；304 -導(dǎo)體線段；305 -(微帶導(dǎo)線)信號導(dǎo)體；401-信號導(dǎo)體；402-介電質(zhì)；403 -接地導(dǎo)體；404 -導(dǎo)體線段；410 -饋入點(diǎn)；411-饋出點(diǎn)；412-^矣地點(diǎn)；501-(微帶導(dǎo)線的)信號導(dǎo)體；502 -介電質(zhì)；503 -為接地導(dǎo)體；504 -導(dǎo)體線段；510 -饋入點(diǎn)；511-饋出點(diǎn)；702-介電質(zhì)；703 -接地導(dǎo)體；704 -導(dǎo)體線段；1101-信號導(dǎo)體；1102-介電質(zhì)；1103-接地導(dǎo)體。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作還詳細(xì)的說明
6圖l為現(xiàn)有的傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線，包含信號導(dǎo)體101,介電質(zhì)102 ,與接地導(dǎo)體
103。
圖2為本發(fā)明的多重連接微帶導(dǎo)線，包含信號導(dǎo)體201、介電質(zhì)202、接 地導(dǎo)體203、連接信號導(dǎo)體201的導(dǎo)體線段204,以及信號導(dǎo)體201的寬度210 與高度211 ，介電質(zhì)的高度212與長度213。有限面積的接地導(dǎo)體的寬度214。 多重連接微帶導(dǎo)線有兩條或兩條以上的信號導(dǎo)線。信號導(dǎo)線與信號導(dǎo)線之間的 距離215，此即為連接信號導(dǎo)體的導(dǎo)體線段的寬度。個別信號導(dǎo)體201之間的 距離與寬度并不一定要相同。所有導(dǎo)體線段204的長度、寬度與高度也不一定 要相同。此圖顯示復(fù)數(shù)組之導(dǎo)體線段204在不同連接點(diǎn)連接連接信號導(dǎo)體201。 由于連接點(diǎn)的不同，長度、高度及寬度的不同，及介電質(zhì)特性的不同，因此多 重連接微帶導(dǎo)線電磁特性，包括電阻、電容及電感值，會隨著頻率產(chǎn)生變化， 因此會產(chǎn)生不同的S參數(shù)值(散射參數(shù))、Q值(quality,品質(zhì)值)、增益值及 輻射分布值。 一個復(fù)數(shù)組之連接點(diǎn)連接成的多重連接微帶導(dǎo)線形成一種多重連 接微帶導(dǎo)線連接方式。
圖3例舉一種多重連接微帶導(dǎo)線為信號傳導(dǎo)線的設(shè)計實(shí)施例。此設(shè)計中， 多重連接微帶導(dǎo)線包含三條信號導(dǎo)體，靠外側(cè)兩條信號導(dǎo)體301寬度較細(xì)，相 對的阻抗較高，中間一條微帶導(dǎo)線信號導(dǎo)體305阻抗較低。信號導(dǎo)體305與 301由導(dǎo)體線段304連接?？客鈧?cè)兩條信號導(dǎo)體301可以減少對通過中間微 帶導(dǎo)線信號導(dǎo)體305的信號的干擾。
一般非平衡(unbalanced)饋入方式，有以同軸纜線(Coaxial Cable)將信號接到 現(xiàn)有微帶導(dǎo)線(圖l)的信號導(dǎo)體101。而同軸纜線接地線與微帶導(dǎo)線的接地導(dǎo)體 103相接。圖4例舉一種同軸纜線將信號由饋入點(diǎn)410饋入多重連接微帶導(dǎo)線 的信號導(dǎo)體401，并由導(dǎo)體線段404所連接的另一信號導(dǎo)體401經(jīng)由饋出點(diǎn) 411饋出。這些饋入/饋出設(shè)計不限制在這一種形式。信號導(dǎo)體401也可以在接 地點(diǎn)412以金屬導(dǎo)體與半金屬導(dǎo)體經(jīng)介電質(zhì)402與接地導(dǎo)體403連接。圖5 例舉另一種同軸纜線將信號由饋入點(diǎn)510饋入多重連接微帶導(dǎo)線的信號導(dǎo)體 501,并由由導(dǎo)體線段504所連接的另一信號導(dǎo)體501經(jīng)由饋出點(diǎn)511饋出。 圖中502為介電質(zhì)，503為接地導(dǎo)體。
另一實(shí)施例為以多重連接微帶導(dǎo)線傳導(dǎo)信號時，對于頻率反應(yīng)的改進(jìn)。圖6 以現(xiàn)有微帶導(dǎo)線加上饋入點(diǎn)110與饋出點(diǎn)lll。圖7為多重連接微帶導(dǎo)線包含 三條微帶導(dǎo)線。其信號導(dǎo)體701與導(dǎo)體線段704所組成的為多重連接微帶導(dǎo)線與介電質(zhì)702與接地導(dǎo)體703與圖6現(xiàn)有微帶導(dǎo)線有相同長、寬、與高度。 信號由饋入點(diǎn)710饋入與饋出點(diǎn)711饋出。圖8與圖9分別顯示圖6與7 的S參數(shù)(Scattering Parameters,散射參數(shù))。由圖可看出多重連接微帶導(dǎo)線由于 加入新的可調(diào)變形狀參數(shù)，可以在需求的信號特性，設(shè)計出比現(xiàn)有微帶導(dǎo)線有 還好的頻率反應(yīng)與共振Q值。
另一實(shí)施例為以多重連接微帶導(dǎo)線設(shè)計天線時，對于增益頻率反應(yīng)與輻射 分布的改進(jìn)。圖10以現(xiàn)有微帶導(dǎo)線設(shè)計的天線。接地導(dǎo)體103部分蓋住介電 質(zhì)。圖11為由兩條信號導(dǎo)體1101組成的多重連接微帶導(dǎo)線的天線。重連接 微帶導(dǎo)線的天線除兩條信號導(dǎo)體1101中間之間隙外，其它參數(shù)，如介電質(zhì) 1102 ,接地導(dǎo)體1103，與信號饋入等的長、寬、與高度，與圖10現(xiàn)有的微 帶導(dǎo)線天線上都相同。圖12與13分別顯示圖10與11天線的增益頻率反 應(yīng)圖。圖14與15分別顯示圖10與11的輻射分布(Radiation Pattern)圖。 由圖可看出多重連接微帶導(dǎo)線所設(shè)計的天線，由于加入新的可調(diào)變形狀參數(shù)， 可以設(shè)計出比以現(xiàn)有微帶導(dǎo)線所設(shè)計的天線，有還好的頻率增益與輻射分布。
以上實(shí)施例中，圖7顯示多重連接微帶導(dǎo)線包含三條微帶導(dǎo)線及圖ll顯 示由兩條信號導(dǎo)體組成的多重連接微帶導(dǎo)線的天線代表兩種不同的多重連接 微帶導(dǎo)線的連接方式。
以上所迷僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而并 非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)， 可對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于其包含復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線的信號導(dǎo)體；一電性導(dǎo)通的接地導(dǎo)體；與一介電質(zhì)隔開所述的復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線的信號導(dǎo)體與接地導(dǎo)體；其中，所述的復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線的信號導(dǎo)體利用導(dǎo)體線段連接成為一個電性導(dǎo)通的導(dǎo)體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線具有不同的寬度，高度,長度，所述的介電質(zhì)具有不同的寬度,高度，與長度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線以導(dǎo)體線段連接時，利用不同的連接點(diǎn)與不同的連接方式，以產(chǎn)生不同的多重連接微帶導(dǎo)線電磁特性。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的接地導(dǎo)體有不同的形狀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的介電質(zhì)具有不同的形狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線的材料包含不同的金屬導(dǎo)體與半金屬導(dǎo)體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的復(fù)數(shù)組的導(dǎo)線線段的材料包含不同的金屬導(dǎo)體與半金屬導(dǎo)體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的接地導(dǎo)體的材料包含不同的金屬導(dǎo)體與半金屬導(dǎo)體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的介電質(zhì)材料包含不同的介電質(zhì)材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于所述的多重連接微帶導(dǎo)線包含復(fù)數(shù)組的信號導(dǎo)體層，介電質(zhì)層，與接地導(dǎo)體層。
11、 一種多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，用以實(shí)現(xiàn)上述的多重連接微帶導(dǎo)線，其特征在于其包含以下步驟決定組件的特性，選擇自信號傳導(dǎo)組件、儲存/釋放組件或發(fā)射/接收組件的組群中至少一項組合；依照前步驟所選擇的組件的電磁性能需求，決定介電質(zhì)的參數(shù)；決定信號導(dǎo)線的數(shù)目；決定信號導(dǎo)線間的距離；決定信號導(dǎo)線的長度、寬度、與高度；決定信號導(dǎo)線間的導(dǎo)體線段的長度、寬度、與高度與連接點(diǎn)；決定饋入與饋出的接點(diǎn)；決定接地點(diǎn)；與重復(fù)以上各步驟或其中部分步驟，以符合組件的電磁規(guī)格，包括S參數(shù)值、Q值、增益值及輻射分布值的限定范圍。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，其特征在于以多重連接微帶導(dǎo)線傳輸信號時，復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線有復(fù)數(shù)組的信號饋入點(diǎn)與復(fù)數(shù)組的信號饋出點(diǎn)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，其特征在于以多重連接微帶導(dǎo)線儲存/釋放信號能量時，復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線有復(fù)數(shù)組的信號饋入點(diǎn)與復(fù)數(shù)組的信號饋出點(diǎn)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的多重連接微帶導(dǎo)線的設(shè)計方法，其特征在于以多重連接微帶導(dǎo)線發(fā)射或接收電磁信號時，復(fù)數(shù)組的微帶導(dǎo)線有復(fù)數(shù)組的信號饋入點(diǎn)與接地點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明為一種多重連接微帶導(dǎo)線及其設(shè)計方法，利用復(fù)數(shù)組微帶導(dǎo)線以導(dǎo)體線段連接成為電性導(dǎo)通的多重連接微帶導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，改進(jìn)許多傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線的特性，避免傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線易受外來的信號與鄰近的電磁結(jié)構(gòu)的干擾的缺點(diǎn)；本發(fā)明提供以多重連接微帶導(dǎo)線來設(shè)計比傳統(tǒng)微帶導(dǎo)線還容易做寬帶匹配，降低干擾，與提高Q值，具有傳導(dǎo)、饋入/饋出、儲存/釋放與發(fā)射/接收功能的組件的設(shè)計方法，供應(yīng)用在天線、傳導(dǎo)線、具有電磁能量儲存/釋放功能的組件如電感，以及單層或多層介質(zhì)如集成電路、薄膜晶體管電路、低溫或高溫共燒陶瓷、印刷線路板、PC軟板、納米碳管等不同的金屬、半金屬與介電材料上做具有傳導(dǎo)、饋入/饋出與發(fā)射/接收功能的組件的設(shè)計與制造。
文檔編號H01Q13/08GK101527381SQ20081000838
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者倪其良 申請人:倪其良