形成在多层基板上的集总元件传输线制造技术

本发明专利技术提供一种形成在多层基板上的集总元件传输线。所述形成在多层基板上的集总元件传输线包括一第一电感；一第二电感，以其一端电串联于所述第一电感，其中所述第一电感与所述第二电感的形状为螺旋形，以及所述第一电感与所述第二电感的螺旋旋转前进方向相同，因而使得所述第一电感与所述第二电感间的互感为正值且相等于一第一预定值；以及一第一电容，其中所述第一电容的第一端电连接于地电位以及所述第一电容的第二端电连接于所述第二电感用以连接所述第一电感的一端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种集总元件传输线，尤指一种形成在多层基板上的集总元件传输线。
技术介绍
在设计射频电路和微波电路时，传输线是非常广泛被应用的一种元件。举例来说，四分之一波长的传输线常被用来转换阻抗，或是在射频电路中形成等效开路电路或短路电路。然而，这些传输线电路的物理长度通常过长，特别当应用在较低频的电路时，这些传输线电路往往占去相当大的电路面积。在常见技术中，通常使用曲折线路结构(meander line structure)来缩减传输线的大小。请参阅图1。图1是传统的使用曲折线路结构的传输线的示意图。P11和P12是图1的传输线的二个端子。虽然利用曲折线路结构可缩短传输线的长度，但长度缩短后的传输线所占据的电路面积，对于现在的无线手持电子装置来说，仍然太过庞大。除了利用曲折线路结构以缩减传输线的长度，另一常用的传统技术是使用集总元件(lumped element)来实现传输线。请参阅图2和图3。图2是传统的传输线的T型等效电路(T-equivalent circuit)的示意图，图3则是传统的传输线的π型等效电路(π-equivalent circuit)的示意图。L21、L22和L31是电感；而C21、C31和C32是电容。P21、P22、P31和P32是图2与图3中的传输线的端子。图2与图3中的集总元件传输线是使用集总元件来分别实现传输线的T型等效电路与π型等效电路，以缩小所需的电路面积。图4是一传统的传输线T型等效电路或π型等效电路以及一理想传输线的频率响应图。在图4中，横轴代表操作频率，纵轴代表以dB为单位的频率响应的振幅。S11A与S21A分别是一理想传输线的反射系数和穿透系数，S11B4和S21B4则分别代表传统传输线的T型等效电路或π型等效电路的典型反射系数和穿透系数。如图4所示，这些等效电路模型只在中心频率f0附近非常窄的频段中可被视为与理想的传输线相等；而在与中心频率f0相差较大的频率上，这些等效电路的反射系数和穿透系数与理想的传输线的反射系数和穿透系数都有着相当大的差距。举例来说，在图4的频率响应图上可看出，在频率f1处，S21A与S21B4的差距为d4；另外，T型等效电路与π型等效电路的典型穿透系数S21B4在频率高于中心频率f0之后即快速减小。这些不符合理想传输线的特性限制了这些传输线等效电路的应用而使其只适用于特定窄频的应用电路。然而，现在大部分的通信系统的射频电路都为宽频的应用电路，而其所采用的也必须是宽频电路元件以在整个应用频带上保持所需的电路效能。尤有甚者，对于多频带的射频电路来说，甚至要求所采用的传输线等效电路也可操作于多频带上。很明显，如前所述的传统的传输线等效电路是无法符合这些宽频电路甚至多频带电路的要求的。
技术实现思路
因此本专利技术的主要目的在于提供一种形成在多层基板上的集总元件传输线，利用两电感间的互感使得该集总元件传输线能提供一更接近理想传输线的频率响应，以改善上述问题。根据本专利技术的权利要求，公开了一种形成在多层基板上的集总元件传输线，其包括一第一电感；一第二电感，以其一端电串联于所述第一电感，其中所述第一电感与所述第二电感的形状为螺旋形，以及所述第一电感与所述第二电感的螺旋旋转前进方向相同，因而使得所述第一电感与所述第二电感间的互感为正值且相等于一第一预定值；以及一第一电容，其中所述第一电容的第一端电连接于地电位以及所述第一电容的第二端电连接于所述第二电感用以连接所述第一电感之一端。附图说明图1为传统的使用曲折线路结构的传输线的示意图。图2为传统的传输线的T型等效电路的示意图。图3为传统的传输线的π型等效电路的示意图。图4为传统的传输线的T型等效电路与π型等效电路的频率响应图。图5为示出电感间的互感的集总元件传输线的示意图。图6为本专利技术的集总元件传输线的频率响应图。图7为本专利技术的形成在多层基板上的集总元件传输线的第一实施例的示意图。图8为图7的电路的侧视图。图9为本专利技术的形成在多层基板上的集总元件传输线的第二实施例的示意图。图10为图9的电路的侧视图。图11为本专利技术的形成在多层基板上的集总元件传输线的第三实施例的示意图。图12为本专利技术的形成在多层基板上的集总元件传输线的第四实施例的示意图。附图的符号说明P11，P12，P21，P22，P31，P32，P51，P52， 埠P71，P72，P91，P92，P111，P112，P121，P122L21，L22，L31，L51，L52，L71，L72，L91，L92， 电感L111，L112，L121，L122LM5，LM7，LM9 互感C21，C31，C32，C51，C71，C91，C911，C912， 电容C111，C121，C1211，C1212G71，G91，G92，G111，G121，G122地电位平板Via71，Via72，Via91，Via92，Via93，Via111，金属连通柱Via112，Via121，Via12具体实施方式请参阅图5。图5是示出电感间的互感的传输线T型等效电路模型的示意图。图5中示出了二个端子P51和P52，二个电感L51和L52，一个电容C51，以及二个电感L51与L52间的互感(mutual inductance)LM5。众所周知，互感的存在是一种自然物理现象，而且也出现在传统集总元件传输线等效电路的实现中。互感会影响整个电路的频率响应，因此在传统技术中，总是尽量避免互感的产生。然而，本专利技术却主动地利用一正互感来增进集总元件传输线的频率响应。图6是本专利技术的集总元件传输线与传统传输线T型等效电路以及一理想传输线的频率响应图，其中在该传统传输线T型等效电路中不具有互感。在图6中，横轴代表操作频率，纵轴代表以dB为单位的频率响应的振幅。S11A与S21A分别是一理想传输线的反射系数和穿透系数，S11B4与S21B4分别为传统传输线的T型等效电路或π型等效电路的典型反射系数与穿透系数，而S11B6与S21B6则分别代表本专利技术的集总元件传输线的反射系数与穿透系数。本专利技术的传输线保留了互感且设计为一正值，而如图6所示，与传统的传输线的T型等效电路或π型等效电路相比，本专利技术的传输线的频率响应在一相当宽的频率范围内都较接近理想传输线的频率响应。举例来说，在图6的频率响应图上可看出，在频率f1处，S21A与S21B6的差距为d6，大大小于S21A与S21B4的差距d4；另外，本专利技术的传输线的传输系数S21B6在频率高于中心频率f0之处，并未如同传统的T型等效电路或π型等效电路的典型传输系数S21B4那样快速减小。采用集总元件传输线的主要原因是为了减小电路面积，而本专利技术利用互感则帮助了加宽集总元件传输线的应用频率范围。互感与两电感的相对距离以及电感的形状相关。因此，本专利技术非常适合以一立体的结构来实现，例如在一多层基板(multi-layered substrate)上实现。请参阅图7。图7为本专利技术的形成在多层基板上的集总元件传输线的第一实施例的示意图。G71为一地电位平板；P71与P72为二个端子；L71与L72为二个电感，分别与端子P71和端子P72相连；C71为一电容；Via71与Via72则为二个穿透基板而连接不同层的金属连通柱(metal via)；以及LM7为电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成在多层基板上的集总元件传输线，其包含：一第一电感；一第二电感，以其一端电串联于所述第一电感，其中所述第一电感与所述第二电感的形状为螺旋形，以及所述第一电感与所述第二电感的螺旋旋转方向相同，因而使得所述第一电感与所述第 二电感间的互感为正值且相等于一第一预定值；以及一第一电容，其中所述第一电容的第一端电连接于地电位且所述第一电容的第二端电连接于所述第二电感用以连接所述第一电感的一端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林佑生，黎克迈，
申请(专利权)人：奇美通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]