[发明专利]水平扭绞对型平面导线结构

说明书

本申请与下列美国专利申请有关：美国申请号08/115,368(美国专利号5,389,735)、David E.Bockelman的、题为“A VerticallyTwisted-Pair Conductor Line Structare”；美国申请号08/115,176(美国专利号5,430,247)、David E.Bockelman的、题为“A Twisted-Pair Planar Conductor Line Off-Set Structure”；美国申请号08/115174的继续申请、美国申请号08/299,857(美国专利号5,459,284)、David E.Bockelman和Douglas H.Weisman的、题为“Twisted-PairWire Bond and Method Thereof”；以及美国申请号08/115,291(美国专利号5,376,902)、David E.Bockelman和Robert E.Stengel的、题为“Interconnection Structure for Crosstalk Reduction to Improve Off-Chip Selectivity”。上述的这些专利都已转让给摩托罗拉公司。

本发明涉及小型化电路，具体涉及这些小型化电路的传输线互连。

传输线通常由两个导体组成。当任何两个或多个电路利用至少一条传输线互连时，来自一个电路的一定数量的信号会耦合到一个别样的被隔离的电路中。由此产生的感应信号称为“串话”。例如，当一个信号从一个高频信号源通过两个导体传输到一个后续的电路时，例如在同一个无线电装置或收发信机中，在一条通路内将由天线接收到的射频(RF)信号从射频放大器传输到混频器时，或者在反向通路内由调制器产生的一个信号传输到发射机时，不想要的串话耦合会劣化该无线电收发信机的性能。

如果耦合这些电路所用的传输线的两条导体其中之一用以作为接地导体，则这种电路称为“单端电路”，这种传输线是单端传输线。

另一种情况是，两个不接地的导体组成一种差分传输线，用于差分电路。设定这两个导体的几何形体及其相对位置以建立一个特性阻抗，使第一差分电路与后续的差分电路的阻抗合适地相匹配。差分信号由一个差分信号产生电路施加在这两个导体上，该信号沿传输线前进到差分信号接收电路，在那里，该信号被测量作为这两条导体之间差值。换句话说，差分电路产生或接收一对相位反相关系的互补信号，这称为单一的差分信号。

用差分传输线代替单端传输线可以极大地减小串话耦合，这称为“共模阻抗耦合”。在单端(非差分)传输线中的共模差分耦合是由非零寄生阻抗(通常称之为接地回路电阻)造成的，它由两个或多个别样的隔离的电路不可预想地共享。这个公共阻抗引起了串话。为此，通过减小接地导体与非接地导体的公共阻抗或共享阻抗，能降低共模阻抗耦合。

电路之间除了公共阻抗耦合之外，如果两条导体紧密地靠在一起，则在同一传输线的两个导体之间还会存在电容性耦合(电场耦合)和电感性耦合(磁场耦合)。

在有两相邻的传输线的情况下，相对于单端传输线而言针对例如混频器与调制器之间的串话，如果这两传输线之间的距离比它们其中一个传输线的两导体的间距大得多，则该差分传输线也能降低该传输线之间的电容性耦合(电场耦合)和电感性耦合(磁场耦合)。在磁场耦合情况下，围绕着每一传输线内相邻导线的磁场是相互反向的，基本上互相抵消，从而减小了对周围环境的磁场辐射。

然而，在诸如无线电话之类的小型装置中，空间体积通常是有限的。鉴此，这些差分传输线须紧密靠在一起，这将增大磁耦合，减少了差分传输线优于单端传输线的优点。

对于同一差分传输线或者两靠近的差分传输线的两个靠近的导体，在光的(Plain)差分线上进一步减小串话可以利用扭绞两个导体以形成一种扭绞对型差分传输线来实现。这种类型的传输线一般可用两条包绝缘层的圆导线相互扭绞来实施。这种类型的传输线借助减小电感性耦合或磁场耦合来减少串话。亦即借助于减小传输线的磁环路区的面积，并借助于不断地改变沿传输线长度上磁场的取向，实现减少串话。

未扭绞对限定差分传输线的全长上一个磁场环路区或电流环路区，导线作为“矩形”环路的长边。这样的环路区限定了电流量，该电流可以是在诸如相邻导体来的一个外磁场在该对导线中感生的。