專利名稱：非均勻傳輸線和制造其的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種非均勻傳輸線，并且更具體地，涉及一咱可用作多功能傳輸線的非均勻傳輸線。
相關領域描述傳統(tǒng)的均勻傳輸線由導體(例如圓線)形成，其沿線長度具有均勻截面厚度(例如，直徑)。此外，這些均勻導體之間的間距沿傳輸線的長度典型地是恒定的。事實上，即使在具有絞合圓線的傳統(tǒng)線中，導體之間的間距沿該線的長度是恒定的。
當諸如數(shù)字信號或者高帶寬模擬信號的高速電信號沿該傳統(tǒng)的傳輸介質傳播時，該高速電信號的信號完整性受到電纜或者傳輸介質的電磁特性的限制。迄今為止，通過利用以特定式樣絞合的具有所限定的絕緣厚度并且同被相似規(guī)定的其他纜線捆綁在一起的圓纜線(例如，均勻傳輸線)，或者通過利用兩個導體之間具有適當電介質的同軸(例如，兩個同心的導體)構造的幾何形狀，決定了這些特性。特性阻抗(共模和差模)及其分量(串聯(lián)電阻和電感，以及分路電容和電導)、串擾、延遲、衰減和許多其他參數(shù)均由該物理構造決定。這樣，這些構造技術限制了電纜/傳輸介質的性能，并且因此限制了信號完整性性能。
而且，傳統(tǒng)的金屬數(shù)據(jù)纜線配置正設法超越由TIA/EIA Category 6規(guī)范所提出的每對250MHz的里程碑。有線電視/數(shù)字信號同軸電纜也由于其固有的屬性和構造而受到傳輸能力的限制。
當在“現(xiàn)實世界”中安裝電纜和互連接口時，該兩種類型的纜線(傳統(tǒng)的/CATV)的最大性能能力嚴重劣化。具體地，電纜和傳輸線被安裝成貫穿住宅或者商用建筑的天花板、地板和墻壁的方式引入了對于制造導體附近的機械變形。這些物理變形導致了不一致的電磁屬性，不利地影響了信號完整性。
而且，沿建筑物的傳輸線入口點到最終目標互連(并且最終到達該建筑物中的設備連接)之間的任何給定的信號路徑，通常發(fā)現(xiàn)多個連接接口。該多個連接接口導致了阻抗失配，其引起進一步的信號劣化。
此外，傳統(tǒng)的纜線連接器由具有較少一致性的傳導性材料制成，并且被安置得非常接近，而且利用多種固定形式以產生用于獲得電氣連接性和機械穩(wěn)定性的所需效果的壓力。這些傳統(tǒng)的連接器還受到幾種問題的不利的影響，其包括例如，在安裝時變化的接觸電阻，隨時間改變的接觸電阻、信號損失、腐蝕、安裝困難和在多種機械條件下斷開連接。
傳輸線(例如，纜線)的導體也由于其固有的結構和不可壓縮性而在這些問題中扮演主要的角色。必須形成實心電纜(solid cable)或者絞股電纜(stranded cable)以適當?shù)毓潭ǖ竭B接器。然而，盡管其以某種式樣形成，但是纜線仍不能獲得良好的表面接觸。
為了使該影響減到最小，用戶常常求助于熔接或者焊接以獲得可用于連接的更多的表面接觸。然而，這使得該連接是不可撤消的。此外，其他的連接也受到需要另外的熔接或焊接的問題的不利的影響。
發(fā)明概述考慮到傳統(tǒng)傳輸線的上文所述的以及其他的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種非均勻傳輸線，其可以用作例如多功能傳輸介質(例如，語音/數(shù)據(jù)線纜)。事實上本發(fā)明的傳輸線的應用是不受限制的，并且可以包括，例如，電信系統(tǒng)和信號廣播系統(tǒng)，以及常規(guī)的住宅和辦公應用。本發(fā)明的傳輸線還可以單獨使用或者與其他的傳輸介質組合使用，以用作基礎設施(例如，建筑物)的總線的一部分。
在第一方面，本發(fā)明包括一種非均勻傳輸線，其具有至少一個構圖傳導層、與(多個)構圖傳導層相鄰的電介質層以及包圍該(多個)構圖傳導層和電介質層的絕緣層。
電介質層也可以進行構圖，并且可以具有約0.00025至0.250英寸的厚度以及1至10的介電常數(shù)。此外，電介質層可以由聚合物形成并且可以包括多個電介質層。
而且，該非均勻傳輸線可以包括多個構圖傳導層，并且可以在每個構圖傳導層之間形成電介質層。例如，該多個構圖傳導層可以具有多平面配置，并且包括第一水平平面中的第一傳導層和第二水平平面中的第二傳導層。
此外，該非均勻傳輸線可以是撓性的。而且，當該非均勻傳輸線被折曲時，可以在每個構圖傳導層之間保持分隔距離。
而且，該構圖傳導層可以是導電的，并且在給定的周期中具有非均勻圖形?？梢詫⒅芷谙薅樽疃痰幕蛘咦钚〉奈ㄒ坏膸缀卧鼗蛘邌挝粏卧?，其在重復時組成了非均勻傳輸線，或者可替換地，可以限定為沿該非均勻傳輸線的長度的具有任何單位的最小非零距離T，使得沿該線的任何任意固定點x處的截面同x+/-T(例如，x加上或者減去T)處的截面相同。而且，每個構圖傳導層可以由多種導電材料形成，并且具有不大于約0.1英寸的厚度。
在另一方面，該非均勻傳輸線包括至少一個傳輸群，每個傳輸群包括至少一個構圖傳導層、與該(多個)構圖傳導層相鄰形成的電介質層，以及覆蓋該(多個)傳輸群和電介質層的絕緣層。具體地，每個傳輸群可以包括多個構圖傳導層，而電介質層形成于每個構圖傳導層之間。
而且，本發(fā)明的非線性傳輸線可以包括多個傳輸群。例如，該傳輸群可以是共面的，并且電介質層可以形成于每個傳輸群的構圖傳導層之間。
此外，該多個傳輸群可以位于分立的平面中，由此形成多平面配置。在該情況中，可以在每個傳輸群之間形成分立的絕緣層，以減小傳輸群之間的串擾。
而且，該非均勻傳輸群可以具有第一傳輸群，其帶有不同于第二傳輸群周期的周期(例如，交越頻率)。而且，可以配置該傳輸群使得傳輸群的周期不相一致。換言之，在線中的一個點處一個傳輸群可以具有交越節(jié)點，而在該線中的相同點處的另一傳輸群不具有交越節(jié)點。而且，傳輸群可以具有不同的應用。
而且，該非均勻傳輸線可以具有若干層傳輸群。例如，該非均勻傳輸線可以包括第一傳輸群組，每個傳輸群具有位于第一水平平面中的第一構圖傳導層和位于第二水平平面中的第二構圖傳導層；第二傳輸群組，每個傳輸群具有位于第三水平平面中的第一構圖傳導層和位于第四水平平面中的第二構圖傳導層；以及形成于第一傳輸群組和第二傳輸群組之間的分立的絕緣層。在該情況中，在第一傳輸群組中的構圖傳導層之間形成了相同的電介質層，并且在第二傳輸群組中的構圖傳導層之間形成了相同的電介質層。
此外，該非均勻傳輸線可以包括單一的構圖傳導層，其包括隔開預定距離的第一和第二部分；和包圍該構圖傳導層的絕緣層。具體地，該第一和第二部分可以具有，例如，交織或者互鎖的配置。而且，該構圖傳導層可以具有0.25英寸或更大的寬度。
在另一方面，一種制造非均勻傳輸線的方法包括形成至少一個構圖傳導層，與每個構圖傳導層相鄰(例如，在其之間)形成電介質層，并且使用絕緣層覆蓋(多個)構圖傳導層和電介質層。例如，構圖傳導層可以通過沖壓或成型工藝、蝕刻工藝、屏蔽工藝或者模塑工藝形成。而且，構圖傳導層可以通過激光切割工藝、晶片切割工藝和晶片分割工藝形成。
在另一方面，捆扎的傳輸線可以包括至少一個非均勻傳輸線，其具有，至少一個構圖傳導層、與該(多個)構圖傳導層相鄰的電介質層以及包圍該(多個)構圖傳導層和電介質層的絕緣層。該捆扎的傳輸線還可以包括至少一個均勻傳輸線(例如，圓線纜)。
本發(fā)明通過其獨特的和新穎的特征，提供了革命性的、新的和獨創(chuàng)的非均勻傳輸線，其在多種多樣的應用中可以有效用地且有效率地用作高速傳輸介質。
附圖簡述通過對下文對本發(fā)明的實施例的詳細描述，結合參考附圖，將更好地理解本發(fā)明的上述和其他的目的、方面和優(yōu)點，在附圖中

圖1A說明了根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線100的頂視圖；圖1B說明了沿根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線100的截面I-I的示圖；圖1C說明了沿根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線100的截面II-II的示圖；圖1D提供了沿根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線100的截面I-I的示圖的詳細圖示；圖1E-1H說明了沿根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線100的不同的軸的示圖2說明了非均勻傳輸線100，其中構圖傳導層具有延伸的部分；圖3A-3C、4A-4C和5A-5C說明了具有帶有延伸部分的構圖傳導層的非均勻傳輸線的示例；圖6A說明了根據(jù)本發(fā)明第二方面的非均勻傳輸線200的頂視圖；圖6B說明了沿根據(jù)本發(fā)明的第二方面的非均勻傳輸線200的截面I-I的示圖；圖6C說明了沿根據(jù)本發(fā)明的第二方面的非均勻傳輸線200的截面II-II的示圖；圖6D說明了沿所述非均勻傳輸線200的長度的非均勻傳輸線200的頂視圖；圖7A-7C說明了非均勻傳輸線200，其中傳輸群的構圖傳導層具有不相一致的周期；圖8A-8D說明了非均勻傳輸線200的第三方面，其中傳輸群形成在分立的水平平面中；圖9A-9C說明了非均勻傳輸線200的第四方面，該傳輸線200具有若干層傳輸群，由此形成疊層配置；圖10A-10C說明了非均勻傳輸線，其中傳導層不是扁平的；圖11A-11G說明了具有帶有兩個部分的單一傳導層的非均勻傳輸線；圖12A-12G說明了某些參數(shù)，其可被調節(jié)以便于影響本發(fā)明的非均勻傳輸線中多種信號傳輸特性；圖13示出了參數(shù)效果矩陣，其概述述了調節(jié)某些設計參數(shù)如何影響本發(fā)明的非均勻傳輸線的性能；圖14是說明制造根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線的方法600的流程圖。
本發(fā)明的實施例詳述現(xiàn)在參考附圖，圖1A-1D說明了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的非均勻傳輸線100。
本發(fā)明實現(xiàn)了新的導電的非均勻傳輸介質以及用于擴展現(xiàn)存的信號完整性限制的構造范例。本發(fā)明的非均勻傳輸線可以是非常薄的，并且可以用作多種應用(包括，例如，電信系統(tǒng)和信號廣播系統(tǒng)，以及常規(guī)的住宅和辦公應用)中的多功能的傳輸介質。
如圖1A中所示，本發(fā)明的非均勻傳輸線100包括至少一個構圖傳導層102、104。這些傳導層可以形成傳輸群108。構圖傳導層102、104可以由多種材料形成并且具有多種圖形、尺寸和間距。例如，構圖傳導層102、104可以由諸如金屬(例如，銅、銀等)、多晶硅、陶瓷材料、碳纖維或者傳導墨水的導電材料形成。而且，構圖傳導層102、104可以非常薄。例如，構圖傳導層104可以具有約0.1英寸或者更小的厚度。
此外，如圖1A-1D所示，構圖傳導層102、104可以形成在分立的平面中。具體地，圖1A示出了形成在頂部水平平面中的構圖傳導層104和形成在底部水平平面中的構圖傳導層102。
與傳統(tǒng)的(例如均勻)傳輸線(其具有沿著線長度的均勻尺寸并且具有沿著線長度的均勻間距)中的導體不同，本發(fā)明的非均勻傳輸線中的構圖傳導層可以具有沿著線長度的非均勻特征(例如，至少一個非均勻特征)。例如，本發(fā)明的非均勻傳輸線中的構圖傳導層可以具有沿著線長度變化的尺寸(例如，寬度、厚度等等)，并且/或者該構圖傳導層可以具有沿著線長度不均勻的間距。
再次參考圖1A，非均勻傳輸線100可以包括構圖傳導層102、104，其具有沿著線長度變化的寬度和間距。例如，構圖傳導層102、104在截面I-I處的寬度可以大于在截面II-II處的寬度。此外，在構圖傳導層102、104之間的間距在截面I-I可以大于截面II-II處的間距。
應當注意，構圖傳導層102、104之間的間距可以具有水平分量和垂直分量。例如，如圖1A所示，在層之間可以存在水平間距107。該間距通常被稱為偏移距離。此外，如圖1B-1D所示，在層之間可以存在垂直間距。該垂直間距可以認為是隔開層102、104的電介質層103的厚度。
而且，如圖1A-1D所示，構圖傳導層102、104之間的水平間距(例如，偏移距離)可以以循環(huán)的形式(例如，周期性的配置)變化。換言之，構圖傳導層之間的間距在該非均勻傳輸線的長度上可以具有有規(guī)律的循環(huán)值。
例如，圖1A示出了在沿著線100的長度上的點106處(例如，交越節(jié)點106)交越構圖傳導層104的構圖傳導層102。例如，該間距配置的周期可由交越節(jié)點106之間的距離T給出?？商鎿Q地，該圖形可以通過構圖傳導層的交越頻率(例如，每單位長度中的交越點的數(shù)目)的形式來描述。
換言之，該非均勻傳輸線可以具有被限定為最短或者最小唯一幾何元素或者單位單元的周期，其在重復時組成了非均勻傳輸線，或者可替換地，可以限定為沿該非均勻傳輸線的長度具有任何單位的最小非零距離T，使得沿該線的任何任意固定點x處的截面同x+/-T(例如，x加上或者減去T)處的截面相同。
而且，該周期在非均勻傳輸線100的長度上可以是非均勻(例如，不是恒定的)。例如，在非均勻傳輸線100的第一部分上，間距周期可以大于或者小于該線長度的第二部分上的間距周期。換言之，第一和第二交越節(jié)點之間的距離可以大于或者小于第二和第三交越節(jié)點之間的距離，等等。而且，可以選擇該非均勻傳輸線的周期性，由此提供了非均勻傳輸線100的所需的電磁特性。
而且，構圖傳導層102、104可以形成為多種圖形。例如，如圖1A所示，傳導層102、104可以具有波形圖形。
而且，如圖1A-1D所示，電介質層103可以形成在每個構圖傳導層附近(例如，在其之間)。本發(fā)明的非均勻傳輸線100中的電介質層103可以由多種材料形成。例如，電介質層103可以包括聚合材料(例如，聚丙烯膜、聚酯膜、聚乙烯膜等)。而且，電介質層103可以具有例如，在0.00025至0.250英寸范圍中的厚度。此外，在構圖傳導層102、104之間可以形成多個電介質層103。
而且，電介質層103可以具有寬的介電常數(shù)范圍。例如，電介質層103可以具有在1至10范圍中的介電常數(shù)。還可以對電介質層103進行構圖，以影響電介質層103的形狀。例如，電介質層103可以具有在非均勻傳輸線100的長度上的非均勻(例如，不是恒定的)的特性(例如，厚度)。而且，可以選擇電介質層103的特性(例如，材料、厚度、圖形等)，由此提供了非均勻傳輸線100的所需的電磁特性。該電介質層還可以具有0.1至0.000001的耗散因數(shù)。
如圖1B-1D所示，本發(fā)明的非均勻傳輸線100還包括絕緣層101、105，其覆蓋了構圖傳導層102、104和電介質層103。類似于電介質層103，絕緣層101、105可以具有寬的厚度范圍，并且可以由多種材料形成。例如，絕緣層101、105可以由傳統(tǒng)的絕緣材料(例如，聚丙烯、聚酯、聚乙烯等)形成。絕緣層101、105還可被構圖。例如，絕緣層101、105可以具有在非均勻傳輸線100的長度上的非均勻(例如，不是恒定的)的特性(例如，厚度)。
應當理解，附圖(例如，圖1B-1D)示出了在非均勻傳輸線100的橫向側隔開的絕緣層101、105(例如，圖1B-1D的頂部和底部)。然而，這僅是用于說明的目的。事實上，在非均勻傳輸線100的橫向側上的絕緣層101、105可以通過例如塑料焊接件或者接合粘合劑而接合在一起(在適當時，連同電介質層103一起接合)。
此外，絕緣層101、105的側壁可以錐形式遞減，用以允許本發(fā)明的非均勻傳輸線100容易地融合到該線所安裝的表面中。例如，該錐形式遞減可有助于使非均勻傳輸線100在黏著到墻壁并涂色或者貼墻紙時實際上是不明顯的。
而且，絕緣層101、105的特性可以取決于應用而變化。例如，可以根據(jù)由本發(fā)明的非均勻傳輸線100所傳送的信號的類型，并且根據(jù)意圖使用非均勻傳輸線100的環(huán)境，選擇絕緣層101、105的材料和厚度。
而且，圖1E-1H說明了本發(fā)明的非均勻傳輸線100的不同的示圖。例如，圖1E示出了自Z軸觀察的該非均勻傳輸線的示圖(例如，頂視圖)。圖1F示出了該非均勻傳輸線的三維示圖。而且，圖1G和1H分別示出了自X軸和Y軸觀察的該非均勻傳輸線的示圖。
圖2提供了可用于本發(fā)明的非均勻傳輸線100的傳導層的另一圖形形狀的示例。如圖2中所示，傳導層102、104可以形成在分立的水平平面中，并且由電介質層103隔開。而且，該示例中的每個傳導層均具有包括延伸部分109、110的圖形，該延伸部分109、110周期性的出現(xiàn)在纜線100的長度上，并且延伸到另一傳導層上面/下面。此外，在圖2中，非均勻傳輸線100具有周期T。
具體地，延伸部分109、110可以提供類似于圖1A中示出的本發(fā)明的非均勻傳輸線中的交越點的功能。例如，類似于交越點，延伸部分109、110可有助于周期性地沿該非均勻傳輸線的長度提供層102、104之間的耦合(例如，容性耦合)。
而且，圖3A-3C、4A-4C和5A-5C說明了，例如在增加或者減小傳導層之間的間距時，構圖傳導層的延伸部分109、110是如何協(xié)助維持電磁屬性的。
例如，在圖3A-3C中說明的非均勻傳輸線100中，傳導層102具有延伸部分109，其延伸到傳導層104上面，并且傳導層104的延伸部分110延伸到傳導層102下面。具體的，在圖3A-3C中，延伸部分109、110具有矩形形狀的(或者方形的)部分(盡管其形狀不限于此)，其向上/向下延伸到另一傳導層。而且，當構圖傳導層之間的間距變得大于或者小于設計(例如，原始設計或者意圖設計)時，構圖傳導層的延伸部分的基本量保持在另一構圖傳導層上面/下面。例如，在通過諸如環(huán)境壓力(例如，彎曲和路線安排)而使傳導層分離或者擠壓在一起時，這可以發(fā)生。
具體地，圖3A示出了具有這樣的設計(例如，原始設計)的傳導層102、104，其中傳導層102、104之間的額定間距是0.15英寸，并且在圖3B-3C中，傳導層102、104之間的間距分別增加了0.015英寸和減小了0.015英寸。然而，如上文所解釋的，當傳導層之間的距離增加或減小時，延伸部分109、110的基本部分(例如，表面區(qū)域)保持在另一傳導層上面/下面。因此，維持了傳導層102、104的電磁屬性(例如，容性耦合)。
圖4A-4C示出了與圖3A-3C中所示相似的非均勻傳輸線100。然而，在圖4A中，傳導層102、104之間的額定間距是0.07英寸，并且在圖4B-4C中，傳導層102、104之間的間距分別增加了0.015英寸和減小了0.015英寸。然而，如上文所解釋的，當傳導層之間的距離增加或減小時，延伸部分109、110的基本部分(例如，表面區(qū)域)保持在另一傳導層上面/下面。因此，維持了傳導層102、104的電磁屬性(例如，容性耦合)。
而且，在圖5A-5C中示出的非均勻傳輸線100中，延伸部分109、110的延伸到另一傳導層上面/下面的部分具有三角形的形狀。在構圖傳導層102、104之間的間距增加或者減小的情況下，該三角形的形狀可以有助于維持傳導層的容性耦合。例如，圖5A示出了具有這樣的設計(例如，原始設計)的傳導層102、104，其中傳導層102、104之間的額定間距是0.1英寸，并且在圖5B-5C中，傳導層102、104之間的額定間距分別增加了0.015英寸和減小了0.015英寸。
然而，如圖5B-5C中所示，在傳導層之間的距離增加或減小的情況下，延伸部分109、110的基本部分保持在另一傳導層上面/下面。因此，維持了傳導層102、104的電磁屬性(例如，容性耦合)。
應當注意，上文所討論的圖形僅是示例，并且不應被認為是針對本申請的限制。而且，術語“構圖”并不意欲限制以任何方式形成傳導層的方法，其目的僅是意圖指傳導層的形狀或者間距。而且，可以選擇除了構圖傳導層之間的間距以外的構圖傳導層的特性(例如，材料、寬度、厚度、圖形等)，由此提供了非均勻傳輸線100的所需的電磁特性。
本發(fā)明的非均勻傳輸線的重要特征在于，可以在彎曲和路線安排的“真實世界”環(huán)境中控制和維持構圖傳導層之間的幾何關系。具體地，可以設計構圖傳導層和電介質層(例如，材料、厚度、圖形等)，由此維持了幾何關系。換言之，可以選擇該非均勻傳輸線的特性(例如，材料、圖形、厚度等)，使得彎曲和折曲該非均勻傳輸線不會改變組成部分的幾何關系。
本發(fā)明的非均勻傳輸線還形成為用于機械魯棒性的較大封裝的一部分。例如，可以使用護套或類似物來捆扎多個非均勻傳輸線。
而且，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以用于經由獨特的適配器連接現(xiàn)存的(傳統(tǒng)的)互連設備。這將允許傳統(tǒng)的設備連接到該非均勻傳輸線而不需進行修改。
而且，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以提供高效的傳輸介質。例如，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以具有低的阻抗。另一方面，通過控制傳輸線的物理特性(例如，圖形、偏移距離、介電厚度)，可以容易地控制傳輸效率，用以提供小于100％的傳輸效率，使得該非均勻傳輸線可以用作周期性泄漏輻射源(periodic leaky emitter)(例如，沿其長度均勻地分布信號)。相反，輻射度可以是沿著線長度周期性地分段的。
此外，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以具有高的噪聲抵抗力(例如，高的信噪比)。而且，通過調節(jié)非均勻傳輸線的特性(例如，構圖傳導層的圖形)，可以調節(jié)該噪聲抵抗力。
再次參考附圖，圖6A-6D說明了根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線200的第二方面。如圖6A所示，非均勻傳輸線200可以具有至少一個(例如，多個)傳輸群208A-208D，每個傳輸群包括至少一個(例如，多個)構圖傳導層202、204。
具體地，圖6A說明了非均勻傳輸線200的頂視圖，圖6B說明了沿非均勻傳輸線200的截面I-I的示圖，而圖6C說明了沿非均勻傳輸線200的截面II-II的示圖。而且，圖6D說明了非均勻傳輸線200的長度的頂視圖。
如圖6A所示，傳輸群205A-D可以是平行的和共面的。換言之，每個傳輸群208A-D的第一傳導層202可以位于相同的水平平面中，并且每個傳輸群208A-D的第二傳導層204可以位于不同的水平平面中。因此，在每個傳輸群205A-D的第一傳導層202和第二傳導層204之間可以形成相同的(例如，連續(xù)的)電介質層203。
盡管圖6A-6D示出了具有四個傳輸群208A-D的非均勻傳輸線200，但是這顯然不是作為限制。換言之，非均勻傳輸線200可以具有任何范圍的傳輸群。例如，傳輸群的數(shù)目可以根據(jù)非均勻傳輸線200的應用而變化。
而且，非均勻傳輸線200中的傳輸群208A-D可以用于不同的目的。例如，傳輸群208A可以用作語音/數(shù)據(jù)線，傳輸群208B可以用作有線電視線，等等。
換言之，具有不同應用的傳輸群可以捆扎在相同的非均勻傳輸線中，由此本發(fā)明的非均勻傳輸線可以包括，例如，形成在單一的本發(fā)明的非均勻傳輸線中的語音/數(shù)據(jù)纜線、有線電視纜線等。因此，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以提供住戶(住宅)、辦公室或者建筑物總線，其能夠例如傳輸用于多種應用的數(shù)據(jù)信號、廣播信號等。
此外，傳輸群208A-D可以具有不同的屬性(例如，圖形)。例如，傳輸線208A可以具有不同于傳輸群208B的周期(例如，交越頻率)或偏移距離。具體地，一個傳輸群中的構圖傳導層202、204的周期可以不同于另一傳輸群中的構圖傳導層202、204的周期，以便于減小傳輸群之間的串擾。
而且，如圖7A-7C所示，非均勻傳輸線250可以包括具有相同的周期的傳輸群258A-D，但是該傳輸群258A-D具有的構圖傳導層202、204具有不相一致的特征。換言之，在沿非均勻傳輸線250的長度的一點處，一個傳輸群可以具有交越節(jié)點，而另一個群可以不具有交越節(jié)點。這可以有助于防止非均勻傳輸線中的傳輸群之間的串擾。
再次參考附圖，圖8A-8D說明了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的非均勻傳輸線300。在該方面，本發(fā)明的非均勻傳輸線300包括多個形成為疊層(例如，傳輸群形成在分立的水平平面中)的傳輸群(例如，具有第一構圖傳導層302和第二構圖傳導層304的傳輸群)。
更具體地，圖8A說明了非均勻傳輸線300的頂視圖，圖8B說明了沿非均勻傳輸線300的截面I-I的示圖，而圖8C說明了沿非均勻傳輸線300的截面II-II的示圖。而且，圖8D提供了非均勻傳輸線300的截面I-I的詳細示圖。
如圖8A-8D所示，在該方面，本發(fā)明的非均勻傳輸線300包括由第一構圖傳導層302和第二構圖傳導層304形成的(多個)電介質層303。非均勻傳輸線300在每個傳輸群308A-D之間還包括分立的絕緣層306(例如，垂直間隔層)。分立的絕緣層306可以由類似于絕緣層301、305的材料形成，并且可以具有一定的厚度范圍。分立的絕緣層306可以有助于抑制不同水平平面中的傳輸群之間的串擾。
而且，如本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的非均勻傳輸線300中的傳輸群305A-D(例如，參看圖8B-8C)可以具有不同的應用。例如，例如，傳輸群308A可以用作語音/數(shù)據(jù)纜線，傳輸群308B可以用作有線電視纜線，等等。
再次參考附圖，圖9A-9D說明了根據(jù)本發(fā)明的第四方面的非均勻傳輸線400。在該方面，(例如，參看圖9B-9C)本發(fā)明的非均勻傳輸線400包括至少一個傳輸群408(例如，每個傳輸群具有第一構圖傳導層402和第二構圖傳導層404)的疊層410A-D(例如，多個疊層)。
更具體地，圖9B說明了沿非均勻傳輸線400的截面I-I的示圖，而圖9C說明了沿非均勻傳輸線400的截面II-II的示圖。如圖9B-9C所示，在該方面，本發(fā)明的非均勻傳輸線400包括每個構圖傳導層402、404之間的(多個)電介質層403。非均勻傳輸線400在每個傳輸群408之間還包括分立的絕緣層406。分立的絕緣層406可以由類似于絕緣層401、405的材料形成，并且可以具有一定的厚度范圍。
而且，盡管圖9A-9C示出了四個傳輸群疊層，并且每個疊層有四個傳輸群，但是這顯然不是作為限制。換言之，本發(fā)明的非均勻傳輸線400可以具有任何數(shù)目的疊層，并且在每個疊層中可以具有任何數(shù)目的傳輸對。
此外，如第二方面和第三方面，在該方面，構圖傳導層402、404可以具有事實上不受限制的圖形數(shù)目。而且，構圖傳導層402、404可以具有不同的周期，或者可以具有沿非均勻傳輸線400的長度不一致的特征。
而且，傳輸群408可以具有彼此不同的應用。而且，在該方面，疊層410A-D可以具有彼此不同的應用。即，疊層中的每個傳輸群可專用于相同的應用，而疊層具有不同的應用。例如，疊層410A可以具有若干傳輸群405，每個傳輸群405可以用作語音/數(shù)據(jù)纜線，而疊層410B中的每個傳輸群405可以用作有線電視纜線，等等。
再次參考附圖，圖10A-10C說明了根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線的另一方面。如圖10A中所示，非均勻傳輸線500可以具有至少一個構圖傳導層502、504，其可以包括，例如，具有除了扁平狀以外的形狀的傳導層(例如，圓形)。換言之，在該方面，傳導層502、504的截面可以具有除了矩形以外的形狀(例如，圓形)。
具體地，圖10A說明了非均勻傳輸線500的頂視圖，圖10B說明了沿非均勻傳輸線500的截面I-I的示圖，而圖10C說明了沿非均勻傳輸線500的截面II-II的示圖。
本發(fā)明的非均勻傳輸線500可以具有上文討論的關于其他方面的特征。例如，構圖傳導層502、504可以具有不受限制的圖形數(shù)目。而且，可以在傳導層502、504之間形成電介質層503。此外，絕緣層(未示出)可以形成為圍繞傳導層502、504和電介質層503。
再次參考附圖，圖11A-11C說明了本發(fā)明的另一方面。如圖11A-11G中所示，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以由單一的傳導層形成。該單一的傳導層也可以由類似于上文討論的絕緣層的絕緣層所包圍。
而且，該單一的傳導層可以形成為具有兩個共面的部分。例如，通過在接近傳導層中線的傳導層中創(chuàng)建空間(例如，間隙)，可以形成這兩個部分。這兩個部分可以形成傳輸群。
例如，圖11A說明了非均勻傳輸線1100，其具有約為0.250英寸寬度的傳導層1110。而且，可以沿傳導層1110的中線1130繪制正弦線。可以沿該正弦線形成間隙1120(例如，空間)，由此形成了沿非均勻傳輸線1100的長度的傳導層的兩個部分1111、1112。因此，線1100具有如圖11A中所示的周期T。而且，兩個部分1111、1112可以形成傳輸群1108。
應當理解，可以調節(jié)這兩個部分之間的間隙(例如，空間)的寬度，用以獲得非均勻傳輸線1100的所需的阻抗(Z)。而且，該間隙的寬度可以沿非均勻傳輸線1100的長度是均勻或者不是均勻(例如，恒定的)。而且，傳導層1110的兩個部分1111、1112之間的間隙可以填充有空氣或者其他的電介質材料(例如，如上文所討論的電介質材料)。這樣，可以選擇性地改變間隙中的間隙寬度或者填充物(例如，空氣)，由此影響了非均勻傳輸線1100的電磁屬性。
而且，盡管在圖11A中說明了正弦圖形，但是這僅是示例性的，并且不應被認為是任何方式的限制。例如，圖11B-11F提供了可用于非均勻傳輸線1100中的圖形的示例。換言之，可用于本發(fā)明的非均勻傳輸線的圖形的數(shù)目和類型(例如，正弦、拋物線、鋸齒、方切、T形、L形等)事實上是沒有限制的。
而且，圖11G提供了非均勻傳輸線1100中的傳導層1110的兩個部分1111、1112之間的界面的示例的詳細圖示。如圖11G所示，這兩個部分1111、1112可以形成為使得在兩個部分1111、1112之間的間隙(例如，空間)通過諸如彎曲或者路線安排而應變得大于或者小于設計(例如，原始設計)時可以維持了該兩個部分1111、1112之間的容性耦合。這允許本發(fā)明的非均勻傳輸線1100即使在改變間隙寬度(例如，間距)時仍可維持電磁屬性。
而且，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以用作基礎設施纜線，其容易地且有效地提供用于任何數(shù)量應用的傳輸介質。例如，可以捆扎本發(fā)明的非均勻傳輸線(例如，封裝)，由此形成了能夠處理多種和多樣的應用的捆扎線。例如，捆扎線可以包括，用于在萬維網(wǎng)(例如，互聯(lián)網(wǎng))上傳輸信號(例如，語音/數(shù)據(jù)信號)的非均勻傳輸線。該捆扎線還可以包括專用于信號廣播系統(tǒng)或者電信系統(tǒng)的非均勻傳輸線。而且，該捆扎線除了包括均勻傳輸線(例如，圓纜線)以外還可以包括非均勻傳輸線。換言之，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以用作用于需要多種電信號的多種應用的建筑物總線。
而且，通過實現(xiàn)適當?shù)膫鲗?絕緣層的圖形，可以實現(xiàn)本發(fā)明的非均勻傳輸線的性能(例如，本發(fā)明的非均勻傳輸線的任何方面)。例如，按照特定的間距(例如，交越頻率)安置該圖形，并且調節(jié)導體平面(例如，傳導層)厚度和電介質平面(例如，電介質層)厚度，可以允許具有高度信號完整性的傳輸。這些導體/絕緣體圖形可能需要沿它們長度的均勻或者非均勻截面。
簡而言之，例如，通過傳導層圖形、圖形交越的頻率(例如，周期)、沿非均勻傳輸線限定的特征、傳導層厚度、電介質層厚度和其他幾何特征，可以確定在非均勻傳輸線的整個長度上的電磁特性，包括阻抗、介電特性和最終的信號完整性。
此外，構圖傳導層和電介質層可以具有任何截面形狀，但是應控制在它們各自的平面中，用以從信號完整性角度提供必要的的電磁特性?？梢愿淖儶毩⒌膱D形中的特征，用以提供從位于一個平面上的一個傳導層/絕緣層到位于相同平面中或不同平面中的另一傳導層/絕緣層的電氣關系。
由于任何這些物理參數(shù)或者全部物理參數(shù)的處理影響電磁特性和/或機械特性，因此在本發(fā)明的非均勻傳輸線中許多不同的配置是可行的。例如，每個非均勻傳輸線中可以存在多于兩個平面。此外，若干非均勻傳輸線(例如，具有不同的應用)可以形成在捆扎線中，并且以這樣的式樣隔開或者錯開，即有可能提供比在典型的安裝條件(諸如，彎曲、下垂或者其他路線安排影響)下獲得的性能級別更高的性能級別。而且，本發(fā)明的非均勻傳輸線的先進的幾何特征和性能允許節(jié)點之間的直接互連(例如，總線互連)。
此外，本發(fā)明的非均勻傳輸線可由提供適當?shù)牟僮鳁l件(例如，電磁特性和信號完整性特性)的材料形成，并且可以變化以增強這些特性。例如，具有特定厚度和公差的電介質層(例如，絕緣層)對產生所需的電磁特性和機械特性有貢獻。而且，可以設計非均勻傳輸線以提供適當?shù)慕^緣特性和特殊的需要或構造，用以提供強度、噪聲抵抗力、捆扎線完整性以及所需要的關于特定環(huán)境條件的其他要求。
而且，本發(fā)明的非均勻傳輸線具有非常好的魯棒性，并且具有對不利條件高度抵御能力。這允許該非均勻傳輸線用于許多其他應用。例如，該非均勻傳輸線可用于汽車、飛機、火車等，其中需要高效率和高效用的傳輸線。
而且，本發(fā)明的非均勻傳輸線可以提供比任何傳統(tǒng)介質快很多的傳輸介質。例如，本發(fā)明的導體可以包括許多傳輸群，每個傳導層傳輸一數(shù)據(jù)比特，由此可以同時傳輸許多數(shù)據(jù)比特。
再次參考附圖，圖12A-12G說明了某些參數(shù)，其可被調節(jié)以便于影響本發(fā)明的非均勻傳輸線的性能。具體地，該參數(shù)可以包括偏移距離(圖12A)、容性面積(例如，形成容性關系的傳導層的面積)(圖12B)、周期長度(圖12C)、傳導層厚度、電介質層厚度和絕緣層厚度(例如，覆蓋層厚度)(圖12D)、相鄰的周期長度(例如，與所檢查的傳輸群相鄰的傳輸群的周期)(圖12E)、對線間距(例如，兩個傳輸群之間的水平間距)(圖12F)、以及垂直間隔層厚度(例如，兩個傳輸群之間的垂直空間)(圖12G)。
可改變以調節(jié)本發(fā)明的非均勻傳輸線的特性的其他參數(shù)包括，例如，電介質層的介電常數(shù)、電介質層的耗散因數(shù)、傳導層的傳導率、絕緣層的介電常數(shù)(例如，覆蓋層的介電常數(shù))、絕緣層的耗散因數(shù)和垂直間隔層的介電常數(shù)?？梢愿淖內魏紊衔奶峒暗膮?shù)中的單獨一個或者組合，以便于提供關于所需應用的最優(yōu)化性能。
更具體地，圖13提供了參數(shù)效果矩陣，其示出了在本發(fā)明的非均勻傳輸線的成功設計中，在某些設計參數(shù)中進行小的增量變化而得到的一般效果。圖13示出了多種設計參數(shù)的增加如何影響本發(fā)明的非均勻傳輸線中的阻抗、衰減、高頻限制、串擾、傳播延遲和總的信號完整性。
應當注意，在圖13中提供的效果可以認為是簡要的規(guī)則，但是其在所有的情況中可能不都是正確的，并且其不應被認作任何方式的本發(fā)明的限制。例如，大的變化或者變化的組合和/或某些材料的變化可以具有不同于圖表中所略述的效果。通過仔細地實現(xiàn)和處理所有的基礎設計參數(shù)，可以獲得整體特定效果。
而且，如圖13所示，在某些情況中，當改變參數(shù)(例如增加)時，對本發(fā)明的非均勻傳輸線的特性的影響可取決于其他的因素(例如，正在傳輸?shù)男盘?、所使用的材料(例如，傳導層、電介質層、絕緣層、垂直間隔層等中使用的材料)或者參數(shù)(例如，容性面積、周期長度等)。例如，如圖13所示，當增加偏移距離時，取決于非均勻傳輸線中使用的材料，衰減可以增加或者減小。
再次參考附圖，圖14是說明制造根據(jù)本發(fā)明的非均勻傳輸線的方法1400的流程圖。如圖14所示，本發(fā)明的方法1400包括，形成至少一個構圖傳導層(1410)，與每個構圖傳導層相鄰地形成電介質層(1420)，和使用絕緣層覆蓋至少一個構圖傳導層和電介質層(1430)。
可以通過多種方法執(zhí)行至少一個構圖傳導層的形成(1410)。例如，可以使用連續(xù)的工藝或者非連續(xù)的工藝形成構圖傳導層。更具體地，可以通過使傳導材料層經歷沖壓(例如，沖切/沖壓)、蝕刻、屏蔽、印刷或者模塑工藝，形成構圖傳導層。而且，構圖傳導層可以通過激光切割工藝、晶片切割工藝或者晶片分割工藝形成。
本發(fā)明通過其獨特和新穎的特征，提供了革命性的、新的和獨創(chuàng)的非均勻傳輸線，其在多種多樣的應用中可以有效用地且有效率地用于提供高速傳輸介質。
盡管根據(jù)優(yōu)選實施例已經描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應認識到，本發(fā)明可以通過根據(jù)所附權利要求的精神和范圍內進行修改來實踐。具體地，此處給出的尺寸(例如，厚度、介電常數(shù)等)應被認為是示例，而不應理解為任何形式的本發(fā)明的限制。而且，應當注意，盡管此處在許多地方描述了扁平的傳導層，但是顯然也可以使用其他的傳導層形狀。例如，可以使用具有圓形截面的傳導層。在該情況中，例如，通過在所需的節(jié)點位置沖壓圓線纜，可以形成交越節(jié)點。
權利要求
1.一種非均勻傳輸線，包括至少一個構圖傳導層；與所述至少一個構圖傳導層相鄰的電介質層；和包圍所述至少一個構圖傳導層和所述電介質層的絕緣層，由此形成所述非均勻傳輸線。
2.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層之間的間距沿所述非均勻傳輸線的長度是非均勻的。
3.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層沿所述非均勻傳輸線的長度是非均勻的。
4.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層包括多個構圖傳導層，并且其中所述電介質層形成在所述構圖傳導層之間。
5.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述電介質層包括多個電介質層。
6.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層包括具有多平面配置的多個構圖傳導層，并且其包括在第一水平平面中的第一傳導層；和在第二水平平面中的第二傳導層。
7.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述非均勻傳輸線包括撓性的非均勻傳輸線。
8.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層包括多個構圖傳導層，并且其中在折曲所述非均勻傳輸線時保持了所述構圖傳導層之間的分隔距離。
9.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述電介質層具有0.00025至0.250英寸的厚度。
10.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述電介質層具有1.0至10.0的介電常數(shù)和0.1至0.000001的耗散因數(shù)。
11.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述電介質層包括聚合物。
12.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述電介質層包括聚丙烯、聚酯和聚乙烯中的一個。
13.權利要求1的非均勻傳輸線，其中對所述電介質層進行構圖。
14.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述電介質層包括多個電介質層。
15.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層在給定的周期中具有非均勻圖形。
16.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層具有不大于約0.1英寸的厚度。
17.權利要求1的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層包括導電層。
18.權利要求17的非均勻傳輸線，其中所述導電層包括金屬、多晶硅、陶瓷、碳纖維和傳導墨水中的至少一個。
19.一種非均勻傳輸線，包括包含至少一個構圖傳導層至少一個傳輸群；與所述至少一個構圖傳導層相鄰形成的電介質層；和覆蓋所述至少一個傳輸群和所述電介質層的絕緣層，由此形成所述非均勻傳輸線。
20.權利要求19的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層包括多個構圖傳導層，并且其中傳輸群中的所述構圖傳導層之間的空間沿所述非均勻傳輸線的長度是非均勻的。
21.權利要求19的非均勻傳輸線，其中所述至少一個構圖傳導層包括多個構圖傳導層。
22.權利要求21的非均勻傳輸線，其中所述電介質層形成在所述構圖傳導層之間。
23.權利要求19的非均勻傳輸線，其中所述至少一個傳輸群包括多個傳輸群。
24.權利要求23的非均勻傳輸線，其中所述多個傳輸群是共面的，并且其中在每個傳輸群的構圖傳導層之間形成相同的電介質層。
25.權利要求23的非均勻傳輸線，其中所述多個傳輸群位于分立的平面中，由此形成了多平面配置，并且其中在每個傳輸群之間形成了分立的絕緣層。
26.權利要求23的非均勻傳輸線，其中所述多個傳輸群包括2至25個范圍的傳輸群。
27.權利要求23的非均勻傳輸線，其中第一傳輸群具有不同于第二傳輸群的交越頻率的交越頻率。
28.權利要求23的非均勻傳輸線，其中所述多個傳輸群包括具有第一應用的第一傳輸群和具有不同于所述第一應用的第二應用的第二傳輸群。
29.權利要求23的非均勻傳輸線，其中所述多個傳輸群包括第一傳輸群組，其具有位于第一水平平面中的第一構圖傳導層和位于第二水平平面中的第二構圖傳導層；第二傳輸群組，其具有位于第三水平平面中的第一構圖傳導層和位于第四水平平面中的第二構圖傳導層；和分隔絕緣層，其形成在所述第一和第二傳輸群組之間，其中在所述第一傳輸群組中的構圖傳導層之間形成相同的電介質層，并且在所述第二傳輸群組中的構圖傳導層之間形成相同的電介質層。
30.一種非均勻傳輸線，包括多個形成為疊層的傳輸群，該傳輸群包括第一和第二構圖傳導層；形成在所述第一和第二構圖傳導層之間的電介質層；形成在所述傳輸群之間的分隔絕緣層；和覆蓋所述多個傳輸群、所述電介質層和所述分隔絕緣層的外絕緣層，由此形成所述非均勻傳輸線。
31.權利要求30的非均勻傳輸線，其中所述疊層包括多個疊層，該多個疊層包括多個形成在分立的水平平面中的傳輸群。
32.權利要求31的非均勻傳輸線，其中所述多個疊層包括具有第一應用的第一傳輸群疊層，和具有不同于所述第一應用的第二應用的第二傳輸群疊層。
33.一種非均勻傳輸線，包括構圖傳導層，其包括隔開預定距離的第一和第二部分；和包圍所述構圖傳導層的絕緣層，由此形成所述非均勻傳輸線。
34.權利要求33的非均勻傳輸線，其中所述構圖傳導層的所述第一和第二部分沿所述非均勻傳輸線的長度具有非均勻的寬度。
35.權利要求33的非均勻傳輸線，其中所述第一和第二部分具有交織的配置。
36.權利要求33的非均勻傳輸線，其中所述第一和第二部分具有互鎖的配置。
37.權利要求33的非均勻傳輸線，其中所述構圖傳導層具有0.25英寸或者更大的寬度。
38.一種制造非均勻傳輸線的方法，包括形成至少一個構圖傳導層；與所述至少一個構圖傳導層相鄰形成電介質層；和使用絕緣層覆蓋所述至少一個構圖傳導層和所述電介質層，由此形成非均勻傳輸線。
39.權利要求38的方法，其中所述形成至少一個構圖傳導層包括沖壓工藝、蝕刻工藝、屏蔽工藝和模塑工藝中的一個。
40.權利要求38的方法，其中所述形成至少一個構圖傳導層包括激光切割工藝、晶片切割工藝或者晶片分割工藝中的一個。
41.一種捆扎傳輸線，包括至少一個非均勻傳輸線，其包括至少一個構圖傳導層；與所述至少一個構圖傳導層相鄰形成的電介質層；和包圍所述至少一個構圖傳導層和所述電介質層的絕緣層，由此形成所述非均勻傳輸線。
42.權利要求41的捆扎傳輸線，進一步包括同所述非均勻傳輸線捆扎在一起的至少一個均勻傳輸線。
43.一種信號廣播系統(tǒng)，其包括至少一個根據(jù)權利要求1的非均勻傳輸線。
44.一種電信系統(tǒng)，其包括至少一個根據(jù)權利要求1的非均勻傳輸線。
45.一種基礎設施總線系統(tǒng)，其包括至少一個根據(jù)權利要求1的非均勻傳輸線。
46.權利要求23的非均勻傳輸線，其中一個傳輸群的周期與另一傳輸群的周期不相一致。
全文摘要
一種非均勻傳輸線包括至少一個構圖傳導層(102、104)、與(多個)構圖傳導層(102、104)相鄰的電介質層(103)和包圍該(多個)構圖傳導層和電介質層的絕緣層(101、105)。
文檔編號H01P3/02GK1672287SQ03817909
公開日2005年9月21日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權日2002年5月28日
發(fā)明者羅伯特·J·塞克斯頓, 邁克爾·W·麥柯迪, 大衛(wèi)·默里, 詹姆士·M·波特, 琳達·休·沃林 申請人:迪科普美國公司