CN106654466B - Gsg型电极和gs型电极的互易过渡方法及过渡电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法及过渡电极，涉及高速信号的电极过渡领域。过渡电极包括阻抗匹配、且参数指定设置的GSG型电极和SG型电极；GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与同层GS型电极的G极连接，GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与同层GS型电极的S极连接；GSG型电极的上G极和下G极之间，设置有至少1个共地连接桥。本发明能够降低GSG型电极和GS型电极在转换过程带来的带宽劣化和微波谐振，本发明能够显著提高GSG型电极和GS型电极的载体的整体信号质量和带宽。

Description

GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法及过渡电极

技术领域

本发明涉及高速信号的电极过渡领域，具体涉及一种用于高速信号的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法及过渡电极。

背景技术

高速集成芯片和高速印刷电路板上的高速信号传输线的电极为采用平面波导型电极，常见的平面波导型电极为GSG型电极(地信号地平面波导平面射频电极)和GS型电极(地平面波导平面射频电极)。高速集成芯片和高速印刷电路板在实际应用时，需要根据不同芯片或电路板功能区域的特点采用类型的电极，即可能在高速集成芯片或高速印刷电路板的某一部分采用GSG型电极，另外一部分采用GS型电极；，此时需要对2种不同的电极结构进行过渡和低损耗转换。

目前，将上述2种电极结构的低损耗转换方式为直接连接转换，该方式一般应用于低速领域中。将直接连接转换的转换方式应用于高速信号传输线时，会产生谐振与信号损耗较大的问题，进而使得高速芯片或高速印刷电路板的信号质量大幅度下降。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：降低GSG型电极和GS型电极在转换过程带来的带宽劣化和微波谐振，本发明能够显著提高GSG型电极和GS型电极的载体(高速集成芯片和高速印刷电路板)的整体信号质量和带宽。

为达到以上目的，本发明提供的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，该方法中的GSG型电极和GS型电极阻抗匹配，GSG型电极包括上G极、S极和下G极，GS型电极包括S极和G极，该方法包括以下步骤：

步骤A：保持GSG型电极和GS型电极的阻抗不变的情况下，将GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值调整为1～2；将GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值调整为1～2；将GSG型电极的下G极与S极的Gap(间隔)，与GS型电极的G极与S极的Gap的比值调整为1～2，转到步骤B；

步骤B：将GSG型电极和GS型电极水平放置，GSG型电极和GS型电极预留至少长度为10～200μm的过渡区域；GSG型电极的下G极的下边缘，与GS型电极的G极的下边缘平齐；在过渡区域中，放置2个与过渡区域长度相同的过渡电极：第一过渡电极和第二过渡电极；

第一过渡电极的下边缘，与GSG型电极的下G极的下边缘平齐；第一过渡电极的一侧与GSG型电极的下G极的宽度相同，另一侧与GS型电极的G极的宽度相同，将GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与GS型电极的G极连接；

第二过渡电极的下边缘、GSG型电极的S极的下边缘、以及GS型电极的S极的下边缘平齐；第二过渡电极的一侧与GSG型电极的S极的宽度相同，另一侧与GS型电极的S极的宽度相同，将GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与GS型电极连接，转到步骤C；

步骤C：在GSG型电极的上G极和下G极之间，搭建至少1个共地连接桥，共地连接桥包括导体，导体与过渡区域的距离为2～100μm，导体的两端分别与上G极、下G极连接。

本发明提供的实现上述方法的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，包括至少1层阻抗匹配的GSG型电极和SG型电极；GSG型电极包括上G极、S极和下G极，GS型电极包括S极和G极；GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值为1～2，GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值为1～2；GSG型电极的下G极与S极的Gap，与GS型电极的G极与S极的Gap的比值为1～2；

GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与同层GS型电极的G极连接，第一过渡电极的长度为10～200μm，第一过渡电极的下边缘、下G极的下边缘、以及GS型电极的G极的下边缘平齐；第一过渡电极的一侧与GSG型电极的下G极的宽度相同，另一侧与GS型电极的G极的宽度相同；

GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与同层GS型电极的S极连接，第二过渡电极的长度与第一过渡电极相同；第二过渡电极的下边缘、GSG型电极的S极的下边缘、以及GS型电极的S极的下边缘平齐；第二过渡电极的一侧与GSG型电极的S极的宽度相同，另一侧与GS型电极的S极的宽度相同；

GSG型电极的上G极和下G极之间，设置有至少1个共地连接桥，共地连接桥包括导体，导体与过渡区域的距离为2～100μm，导体的两端分别与上G极、下G极连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

参见S2和S3可知，本发明有针对性的设计了阻抗匹配的GSG型电极与GS型电极的比例(G级和S级的宽度比例与间隔比例)；与此同时，参见S4和S5可知，本发明在GSG型电极与GS型电极之间增加了过渡区域，在GSG型电极增加了共地连接桥，以此降低GSG型电极和GS型电极在转换过程带来的带宽劣化和微波谐振，进而实现GSG型电极与GS型电极之间的无谐振和低损耗过渡，显著提高了GSG型电极和GS型电极的载体(高速集成芯片和高速印刷电路板)的整体信号质量和带宽。

在此基础上，本发明的过渡电极并不会增加电极体系的制造成本和复杂程度，完全兼容已有的多层和单程平面电极加工工艺，非常适于推广。

附图说明

图1本发明实施例中50欧姆阻抗匹配的GSG型电极的结构示意图；

图2为本发明实施例中50欧姆阻抗匹配的GS型电极的结构示意图；

图3为本发明实施例中用于高速信号的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极的结构示意图；

图4为本发明实施例中搭建有共地连接桥的GSG型电极的左视图；

图5为本发明实施例中搭建有共地连接桥的GSG型电极的主视图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中的用于高速信号的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，包括以下步骤：

S1：参见图1和图2所示，通过电磁场仿真分析软件，计算出需要过渡的GSG型电极和GS型电极的几何尺寸，GSG型电极和GS型电极的阻抗匹配，GSG型电极包括顺次设置的上G极(地电极)、S极(信号电极)和下G极，GS型电极包括顺次设置的S极和G极，转到S2。

S1中GSG型电极和GS型电极的阻抗匹配包括2种情形：在单端信号下，GSG型电极和GS型电极的阻抗均为50Ω，在差分信号下，GSG型电极和GS型电极的阻抗均为100Ω。

S2：保持GSG型电极和GS型电极的阻抗不变的情况下，根据GSG型电极和GS型电极的几何尺寸，调整以下3个尺寸：

(1)将GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值调整为1～2(本实施例中为1.2)；根据调整后下G极的宽度设计上G极的宽度；

(2)将GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值调整为1～2(本实施例中为2)；

(3)将GSG型电极的下G极与S极的Gap(间隔)，与GS型电极的G极与S极的Gap的比值调整为1～2(本实施例中为0.5)，转到S3。

S3：根据S1中的几何尺寸个S2中调整的宽度，制作对应的GSG型电极和GS型电极。将GSG型电极和GS型电极水平放置，GSG型电极和GS型电极预留至少长度为10～200μm的过渡区域(即图3中的过渡部分，长度优选为80μm，越小过渡信号的质量越好，在实际工程应用中可以适当的调整其长度，但应当在加工工艺条件允许的情况下尽可能的小)；GSG型电极和GS型电极的相邻侧(即GSG型电极邻近GS型电极的一侧、以及GS型电极邻近GSG型电极的一侧)均为过渡侧，GSG型电极的下G极的下边缘，与GS型电极的G极的下边缘平齐，转到S4。

S4：参见图3所示，在过渡区域中，放置2个与过渡区域长度相同的四边形过渡电极：第一过渡电极和第二过渡电极。第一过渡电极的下边缘，与GSG型电极的下G极的下边缘平齐。第一过渡电极的一侧(图3中为左侧)与GSG型电极的下G极的宽度相同，另一侧(图3中为右侧)与GS型电极的G极的宽度相同，将GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与GS型电极的G极连接。

第二过渡电极的下边缘、GSG型电极的S极的下边缘、以及GS型电极的S极的下边缘平齐。第二过渡电极的一侧(图3中为左侧)与GSG型电极的S极的宽度相同，另一侧(图3中为右侧)与GS型电极的S极的宽度相同，将GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与GS型电极连接，转到S5。

通过S4可知，过渡电极需要匹配两侧电极的宽度，当两侧电极的宽度不相等时，过渡电极呈不规则四边形，当两侧电极的宽度相等时，过渡电极呈长方形。

S5：参见图3、图4和图5所示，在GSG型电极的上G极和下G极之间，搭建至少1个共地连接桥(共地连接桥的数量越多，过渡信号的质量越好)，以抑制谐振的产生。

参见图3、图4和图5所示，当需要过渡的GSG型电极和SG型电极为多层平面电极体系时(即载体有多层芯片和印刷电路板，每层芯片或印刷电路板上均设置有GSG型电极和SG型电极)，共地连接桥选用任意导体。定义需要搭建共地连接桥的GSG型电极的所在的过渡层为A层，共地连接桥的连接层为B层，A层与B层邻近或不邻近(B越接近A，整体过渡信号的质量越好)；将导体与上G极垂直后，将导体的一端与A层的上G极之间的通孔连接，另一端与A层的下G极之间的通孔连接。

当需要过渡的GSG型电极和SG型电极为单层平面电极体系时，共地连接桥选用连接线，将连接线与上G极垂直后，将连接线的两端通过打线机，分别与GSG型电极的上G极、下G极连接。

共地连接桥(导体或连接线)与过渡区域的距离为2～100μm(本实施例中为5μm，共地连接桥距离过渡区域较远会导致过渡信号的质量下降)。

参见图3所示，本发明实施例中实现上述方法的用于高速信号的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，包括至少1层阻抗匹配(单端信号下阻抗均为50Ω，差分信号下阻抗均为100Ω)的GSG型电极和SG型电极；参见图1所示，GSG型电极包括顺次设置的上G极、S极和下G极，参见图2所示，GS型电极包括顺次设置的S极和G极。

参见图3所示，GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值为1～2(本实施例中为1.2)，GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值为1～2(本实施例中为2)；GSG型电极的下G极与S极的Gap，与GS型电极的G极与S极的Gap的比值为1～2(本实施例中为0.5)。

参见图3所示，GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与同层GS型电极的G极连接，第一过渡电极的长度为10～200μm(优选为80μm)。第一过渡电极的下边缘、下G极的下边缘、以及GS型电极的G极的下边缘平齐；第一过渡电极的一侧(图3中为左侧)与GSG型电极的下G极的宽度相同，另一侧(图3中为右侧)与GS型电极的G极的宽度相同。

参见图3所示，GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与同层GS型电极的S极连接，第二过渡电极的长度与第一过渡电极相同。第二过渡电极的下边缘、GSG型电极的S极的下边缘、以及GS型电极的S极的下边缘平齐；第二过渡电极的一侧(图3中为左侧)与GSG型电极的S极的宽度相同，另一侧(图3中为右侧)与GS型电极的S极的宽度相同。

参见图3、图4和图5所示，在GSG型电极的上G极和下G极之间，设置有至少1个共地连接桥，本实施例中的GSG型电极和SG型电极为多层(3层)平面电极体系，在此基础上，共地连接桥包括与GSG型电极的上G极垂直的导体(若不垂直可能导致过渡信号质量下降)，导体与过渡区域的距离为2～100μm(本实施例中为5μm)。定义设置有共地连接桥的GSG型电极的所在的过渡层为A层，共地连接桥的连接层为B层，A层与B层邻近或不邻近(B越接近A，整体过渡信号的质量越好)；导体的一端与A层的上G极之间的通孔连接，另一端与A层的下G极之间的通孔连接。

在实际应用中，若GSG型电极和SG型电极为单层平面电极体系，共地连接桥包括与上G极垂直的连接线，连接线的两端分别与GSG型电极的上G极和下G极连接。

进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，该方法中的GSG型电极和GS型电极阻抗匹配，GSG型电极包括上G极、S极和下G极，GS型电极包括S极和G极，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤A：保持GSG型电极和GS型电极的阻抗不变的情况下，将GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值调整为1～2；将GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值调整为1～2；将GSG型电极的下G极与S极的间隔，与GS型电极的G极与S极的间隔的比值调整为1～2，转到步骤B；

步骤B：将GSG型电极和GS型电极水平放置，GSG型电极和GS型电极预留至少长度为10～200μm的过渡区域；GSG型电极的下G极的下边缘，与GS型电极的G极的下边缘平齐；在过渡区域中，放置2个与过渡区域长度相同的过渡电极：第一过渡电极和第二过渡电极；

第一过渡电极的下边缘，与GSG型电极的下G极的下边缘平齐；第一过渡电极的一侧与GSG型电极的下G极的宽度相同，另一侧与GS型电极的G极的宽度相同，将GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与GS型电极的G极连接；

第二过渡电极的下边缘、GSG型电极的S极的下边缘、以及GS型电极的S极的下边缘平齐；第二过渡电极的一侧与GSG型电极的S极的宽度相同，另一侧与GS型电极的S极的宽度相同，将GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与GS型电极的S极连接，转到步骤C；

步骤C：在GSG型电极的上G极和下G极之间，搭建至少1个共地连接桥，共地连接桥包括导体，导体与过渡区域的距离为2～100μm，导体的两端分别与上G极、下G极连接。

2.如权利要求1所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，其特征在于：步骤A中所述GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值为1.2，所述GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值为2，所述GSG型电极的下G极与S极的间隔，与GS型电极的G极与S极的间隔的比值为0.5。

3.如权利要求1所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，其特征在于：步骤B中所述过渡区域的长度为80μm，步骤B中所述导体与过渡区域的距离为5μm。

4.如权利要求1所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，其特征在于：步骤C中所述GSG型电极的载体有多层，每层载体上均设置有GSG型电极和SG型电极；每层GSG型电极的上G极之间和下G极之间，均通过通孔与导体相连；在此基础上，所述在GSG型电极的上G极和下G极之间搭建共地连接桥的流程为：将所述导***于与GSG型电极邻近或不邻近的载体上，导体与所述上G极垂直；定义需要搭建共地连接桥的GSG型电极的所在层为A层，导***于B层；将导体的一端与A层的上G极之间的通孔连接，另一端与A层的下G极之间的通孔连接。

5.如权利要求1至4任一项所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡方法，其特征在于：所述GSG型电极和GS型电极阻抗匹配包括2种情形：在单端信号下，GSG型电极和GS型电极的阻抗均为50Ω；在差分信号下，GSG型电极和GS型电极的阻抗均为100Ω。

6.一种实现权利要求1至5任一项所述方法的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，其特征在于：该过渡电极包括至少1层阻抗匹配的GSG型电极和SG型电极；GSG型电极包括上G极、S极和下G极，GS型电极包括S极和G极；GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值为1～2，GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值为1～2；GSG型电极的下G极与S极的间隔，与GS型电极的G极与S极的间隔的比值为1～2；

GSG型电极的下G极，通过第一过渡电极与同层GS型电极的G极连接，第一过渡电极的长度为10～200μm，第一过渡电极的下边缘、下G极的下边缘、以及GS型电极的G极的下边缘平齐；第一过渡电极的一侧与GSG型电极的下G极的宽度相同，另一侧与GS型电极的G极的宽度相同；

GSG型电极的S极，通过第二过渡电极与同层GS型电极的S极连接，第二过渡电极的长度与第一过渡电极相同；第二过渡电极的下边缘、GSG型电极的S极的下边缘、以及GS型电极的S极的下边缘平齐；第二过渡电极的一侧与GSG型电极的S极的宽度相同，另一侧与GS型电极的S极的宽度相同；

GSG型电极的上G极和下G极之间，设置有至少1个共地连接桥，共地连接桥包括导体，导体与过渡区域的距离为2～100μm，导体的两端分别与上G极、下G极连接。

7.如权利要求6所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，其特征在于：所述GSG型电极的下G极的宽度，与GS型电极的G极的宽度的比值为1.2，GSG型电极的S极的宽度，与GS型电极的S极的宽度的比值为1.2；GSG型电极的下G极与S极的间隔，与GS型电极的G极与S极的间隔的比值为0.5。

8.如权利要求6所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，其特征在于：所述过渡电极包括至少3层GSG型电极，每层GSG型电极的上G极之间和下G极之间，均通过通孔与导体相连；所述导***于与GSG型电极邻近或不邻近的其他层的GSG型电极的载体上，导体与上G极垂直；定义设置有共地连接桥的GSG型电极的所在层为A层，导***于B层；将导体的一端与A层的上G极之间的通孔连接，另一端与A层的下G极之间的通孔连接。

9.如权利要求6所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，其特征在于：第一过渡电极的长度为80μm，所述导体与过渡区域的距离为5μm。

10.如权利要求6至9任一项所述的GSG型电极和GS型电极的互易过渡电极，其特征在于：所述GSG型电极和GS型电极阻抗匹配包括2种情形：在单端信号下，GSG型电极和GS型电极的阻抗均为50Ω；在差分信号下，GSG型电极和GS型电极的阻抗均为100Ω。