Estructura de transición de dos líneas de transmisión de señal en PCB.

Estructura de transición de dos líneas de transmisión de señal en PCB.

La presente invención proporciona una estructura de transición entre líneas de transmisión de señales distintas en una PCB

, o placa de circuito impreso. Más concretamente, la estructura de transición comprende: una línea planar metalizada e integrada en la PCB, una línea multicapa, que se puede comportar como una línea coaxial, y un puente de transición entre la línea planar y la línea multicapa.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201530408.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: BORIA ESBERT,Vicente Enrique, BELENGUER MARTÍNEZ,Ángel, LUCAS BORJA,Alejandro, ESTEBAN GONZÁLEZ,Héctor.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > GUIAS DE ONDAS; RESONADORES, LINEAS, U OTROS DISPOSITIVOS... > Dispositivos de acoplamiento del tipo guía de ondas > H01P5/08 (destinados al acoplamiento de   líneas o dispositivos diferentes (H01P 1/16, H01P 5/04   tienen prioridad; acoplamiento de líneas del mismo tipo pero de dimensiones diferentes H01P 5/02))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > GUIAS DE ONDAS; RESONADORES, LINEAS, U OTROS DISPOSITIVOS... > Guía de ondas; Líneas de transmisión del tipo... > H01P3/123 (que presentan una sección compleja o en forma de escalón, p. ej. guías de ondas estriadas o ranuradas (H01P 3/14 tiene prioridad))
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Estructura de transición de dos líneas de transmisión de señal en PCB.

Fragmento de la descripción:

OBJETO DE LA INVENCiÓN

La presente invención se incluye en el campo de los dispositivos que vinculan distintos tipos de líneas, guías o vías de transmisión de señales entre ellas.

El objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de transición entre líneas de transmisión de señales distintas en una pes, o placa de circuito impreso.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Actualmente, son conocidas dos grandes clasificaciones de líneas de transmisión de señales, en función de su geometría, las de tipo planar y las de tipo no planar.

De forma general las líneas planares, es decir cuya forma es plana y espesor pequeño,

se integran en una placa de circuitos impresos, o pes. Dicha pes consiste en una serie de capas conductoras separadas por una serie de capas de sustrato dieléctrico, sobre las que se montan y vinculan componentes de circuitería.

Más concretamente, en la actualidad existen diversas líneas plana res tal como la línea de transmisión tipo microstrip. La línea microstrip es una línea de transmisión de señal formada por dos conductores eléctricos separados mediante un sustrato dieléctrico. Otro tipo de línea de transmisión planar es la línea coplanar. Esta línea de transmisión está compuesta por una línea central conductora y dos líneas laterales conectadas a masa. Todas estas líneas se encuentran implementadas en la cara superior de una capa de sustrato dieléctrico. Adicionalmente, ésta configuración puede tener en la cara inferior del sustrato dieléctrico un plano conectado a masa, siendo en este caso conocida como coplanar con masa.

Adicionalmente, también son conocidas, la línea de transmisión tipo stripline. Este tipo de línea de transmisión incluye una línea central insertada en la capa de dieléctrico y dos planos de masa, uno situado en la capa superior y otro en la capa inferior del sustrato dieléctrico.

A pesar de que estas líneas planares son de fácil integración en la PCS y bajo coste de producción, de un modo general presentan amplios problemas en cuanto a perdidas por radiación y limitación del ancho de banda.

Por otro lado las líneas no planares son aquellas cuya forma no es plana y por tanto no son fácilmente integrables en la PCS. Las más conocidas son la línea coaxial y la guía rectangular. Más concretamente, la línea coaxial es conocida por su uso en transmisión de señal de televisión. La línea coaxial está compuesta por un conductor central de cobre rodeado por una malla metálica. El espacio entre el conductor y la malla lo ocupa un material dieléctrico que mantiene las propiedades eléctricas de la señal. Mientras que la malla está cubierta por un asilamiento de protección para reducir las emisiones eléctricas. Estas líneas son no dispersivas e inmunes a las interferencias pero muy complicadas de integrar en una PCS al ser no planar.

La guía rectangular consiste en un tubo, metálico y hueco, generalmente simétrico y relleno de aire o material dieléctrico, en el cual se propaga una señal. Esta línea de transmisión, comparada con el resto de líneas, es muy pesada y de gran tamaño, es muy difícil de integrar en una PCS al no ser planar, es fuertemente dispersiva y su ancho de banda esta limitado a una octava. A pesar de esto, debido a sus pocas perdidas y su alta frecuencia de transmisión es habitual encontrarla en sistemas embarcados en satélites o radares.

Actualmente, son conocidos conectores de tipo coaxial que pueden ser montados en la superficie de una PCS, a través de éstos conectores se puede conectar una línea de transmisión planar con una línea coaxial, tal y como se muestra en el documento US20040119557. En éste documento se describe un dispositivo electrónico insertado en una PCS, que incluye un una línea de transmisión de microstrip o coplanar que se acopla a un conector hembra de tipo coaxial al cual se puede conectar un cable externo.

También se conocen experimentos en donde se realiza la integración de guías rectangulares en peB, mediante su conexión por SMT (tecnología de montado en superficie) . A pesar de esto, los resultados obtenidos en cuanto a la transmisión de señales a alta frecuencia muestran altas pérdidas y por tanto no es utilizable en dispositivos de alta calidad o aplicaciones críticas.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

La presente invención proporciona una estructura de transición de dos líneas de transmisión de señal en una peB.

La peB está formada por al menos una lámina de sustrato dieléctrico con una pluralidad de líneas planares de transmisión de señal.

La estructura de transición en peB comprende: una línea planar metalizada e integrada en la peB, una línea multicapa, y un puente de transición entre la línea planar y la línea multicapa.

La línea multicapa se comporta como una línea no planar coaxial y comprende la superposición de una pluralidad de elementos planos a modo de capas o tapas, siendo, por orden de superposición, los siguientes: una tapa posterior, una capa posterior, una capa central, una capa anterior y una tapa anterior.

La capa central, integrada en la peB, está dotada de un núcleo metalizado, y de un hueco superior e inferior separados entre sí por el núcleo, y delimitados por un marco central, en donde éste núcleo se encuentra unido con la línea planar por el puente de transición.

La capa anterior, situada sobre la capa central, está dotada de un marco anterior y una abertura central anterior en correspondencia con los huecos y el núcleo de la capa central.

La capa posterior, situada debajo de la capa central, está dotada de un marco posterior y una abertura central posterior en correspondencia con los huecos y el núcleo de la capa central.

La tapa anterior está situada sobre la capa anterior cubriendo la abertura de la capa anterior.

La tapa posterior está situada sobre la capa posterior cubriendo la abertura de la capa posterior.

Mientras que el puente de transición está formado por una conexión central que conecta la línea planar con el núcleo metalizado, envuelta por sustrato dieléctrico.

Cabe destacar que la capa anterior y la capa posterior de la línea multicapa comprenden al menos una lámina de sustrato dieléctrico.

Más concretamente, la cara superior del marco central se encuentra parcialmente metalizada, dejando expuesto el sustrato dieléctrico, de la pes, en el contorno lateral de unión con la conexión central. Mientras que la cara inferior del marco central se encuentra totalmente metalizada para evitar la propagación de cualquier señal en el interior del sustrato de la PCS.

En cuanto a la cara superior del marco anterior, ésta también se encuentra totalmente metalizada para evitar la propagación de cualquier señal en el interior del sustrato de la capa anterior. Mientras que la cara inferior del marco anterior se encuentra parcialmente metalizada, dejando expuesto la lámina de sustrato dieléctrico en el contorno de unión superior con la conexión central.

Tanto la cara superior como inferior del marco posterior se encuentran totalmente metalizadas para evitar la propagación de cualquier señal en el interior del sustrato de la capa posterior.

La tapa anterior y la tapa posterior de la línea multicapa comprenden respectivamente una lámina metálica para mantener la rigidez mecánica.

Adicionalmente, la tapa anterior y la tapa posterior de la línea multicapa comprenden respectivamente una lámina de sustrato dieléctrico que cubre una de sus láminas metálicas.

Más concretamente la conexión central del puente de transición disminuye su sección en el contomo de unión con el núcleo de la capa central, de modo...

 


Reivindicaciones:

1. Estructura de transición (1) de dos líneas de transmisión de señal en pes (4) con al

menos un sustrato dieléctrico caracterizado porque comprende: una línea planarmetalizada integrada en la pes (4) , una línea multicapa (3) , y un puente de transición (11 ) entre la linea planar y la línea multicapa (3) ,

en el que la línea multicapa (3) se comporta como una línea no planar coaxial y comprende:

una capa central (6) , integrada en la pes (4) , dotada de un núcleo metalizado (8) , y de un hueco superior (14) e inferior (15) separados entre sí por el núcleo (8) y delimitados por un marco central (16) , en donde este núcleo (8) se encuentra unido con la línea planar por el puente de transición (11 ) ,

una capa anterior (5) situada sobre la capa central (6) dotada de un marco anterior (18) y una abertura central anterior (19) en correspondencia con los huecos (14, 15) Y el núcleo (8) ,

una capa posterior (7) situada debajo de la capa central (6) dotada de un marco posterior (20) y una abertura central posterior (21 ) en correspondencia con los huecos (14, 15) Y el núcleo (8) ,

una tapa anterior (12) situada sobre la capa anterior (5) cubriendo la abertura (19) , y una tapa posterior (13) situada sobre la capa posterior (7) cubriendo la abertura (21 ) , en el que el puente de transición (11) está formado por una conexión central (17) que conecta la línea planar con el núcleo (8) , y que está envuelta por sustrato dieléctrico de la peB (4) .

2. Estructura de transición (1 ) según la reivindicación 1, caracterizada porque la capa anterior (5) y la capa posterior (7) de la línea multicapa (3) comprenden al menos una lámina de sustrato dieléctrico.

3. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la cara superior del marco central (16) se encuentra parcialmente metalizada, dejando expuesto el sustrato dieléctrico, de la PCS (4) , en el contomo lateral de unión de la conexión central (17) con el núcleo (8) .

4. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la cara inferior del marco central (16) se encuentra totalmente metalizada para evitar la propagación de cualquier señal en el interior del sustrato dieléctrico de la PCS (4) .

5. Estructura de transición (1) según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la cara superior del marco anterior (18) se encuentra totalmente metalizada para evitar la propagación de cualquier señal en el interior del sustrato dieléctrico de la capa anterior (5) .

6. Estructura de transición (1) según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque la cara inferior del marco anterior (18) se encuentra parcialmente metalizada, dejando expuesto la lámina de sustrato dieléctrico en el contomo de unión superior con la conexión central (17) .

7. Estructura de transición (1) según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque tanto la cara superior como inferior del marco posterior (20) se encuentran totalmente metalizadas para evitar la propagación de cualquier señal en el interior del sustrato de la capa posterior (7) .

8. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la tapa anterior (12) y la tapa posterior (13) de la línea multicapa (3) comprenden respectivamente una lámina metálica.

9. Estructura de transición (1) según la reivindicación 8, caracterizada porque adicionalmente la tapa anterior (12) y la tapa posterior (13) comprenden una lámina de sustrato dieléctrico que cubre dicha lámina metálica.

10. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la conexión central (17) del puente de transición (11 ) disminuye su sección en el contorno de unión con el núcleo (8) de la capa central (6) , de modo que el área expuesta de sustrato dieléctrico de la PCB (4) aumenta.

11. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la línea planar es una línea coplanar (2) .

12. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la línea planar se encuentra acompañada hasta el puente de transición (11 ) por una línea de seguridad (9) insertada en ambas caras de la PCS (4) .

13. Estructura de transición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque el núcleo metálico (8) se encuentra envuelto por una línea de seguridad (9) insertada en ambas caras del marco central (16) y del marco superior (18) .

14. Estructura de transición (1) según las reivindicaciones 12 y 13, caracterizada 15 porque la línea de seguridad (9) comprende una pluralidad de vías metálicas.