Title:
DIFFERENZÜBERTRAGUNGSBAUGRUPPE MIT GEMEINSAMER-MODUS-UNTERDRÜCKUNG
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Eine Differenzübertragungsbaugruppe umfasst zwei Metallprismen, ein Massesubstrat und eine ohmsche Lage. Die zwei Metallprismen werden differenziell getrieben. Jedes Metallprisma erstreckt sich entlang paralleler Leitungen, wobei sich in einer gemeinsamen Richtung, die in einer ersten Ebene koplanar ist, ein Raum zwischen denselben befindet, und trägt zur Bildung eines dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes bei. Das Massesubstrat erstreckt sich in einer zu der ersten Ebene parallelen zweiten Ebene in der gemeinsamen Richtung. Die ohmsche Lage ist in einer dritten Ebene angeordnet, die dazu ausgerichtet ist, zu einer elektrischen Feldkomponente eines ersten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes im Wesentlichen senkrecht zu sein und zu einer elektrischen Feldkomponente eines zweiten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes parallel zu sein.





Inventors:
Vook, Dietrich W. (Loveland, US)
Application Number:
DE102017201415A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
01/30/2017
Assignee:
Keysight Technologies Inc. A Delaware Corporation (Calif., Santa Clara, US)
International Classes:
H01B7/30
Attorney, Agent or Firm:
Schoppe, Zimmermann, Stöckeler, Zinkler, Schenk & Partner mbB Patentanwälte, 81373, München, DE
Claims:
1. Differenzübertragungsbaugruppe, die folgende Merkmale aufweist:
zwei Metallprismen (102, 108), die differenziell getrieben werden, wobei sich jedes entlang paralleler Leitungen erstreckt, wobei sich in einer gemeinsamen Richtung, die in einer ersten Ebene koplanar ist, ein Raum zwischen denselben befindet, und von denen jedes zur Bildung eines dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes beiträgt;
ein Massesubstrat (120), das sich in einer zu der ersten Ebene parallelen zweiten Ebene in der gemeinsamen Richtung erstreckt, und
eine ohmsche Lage (110) in einer dritten Ebene, die dazu ausgerichtet ist, zu einer elektrischen Feldkomponente eines ersten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes im Wesentlichen senkrecht zu sein und zu einer elektrischen Feldkomponente eines zweiten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes parallel zu sein.

2. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß Anspruch 1, bei der die dritte Ebene im Wesentlichen parallel zu der zweiten Ebene und der ersten Ebene ist.

3. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß Anspruch 2, bei der die ohmsche Lage (110) dahin gehend platziert ist, die Kapazität der Differenzübertragungsbaugruppe aufrechtzuerhalten.

4. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der sich Ränder der ohmschen Lage (110) außerhalb einer Region erstrecken, die durch die zwei Metallprismen (102, 108) und das Massesubstrat (120) definiert ist.

5. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei der die dritte Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Ebene und der ersten Ebene ist, und
bei der die ohmsche Lage (110) in der dritten Ebene in dem Raum zwischen den zwei Metallprismen (102, 108) vorgesehen ist.

6. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß Anspruch 5, bei der die ohmsche Lage (110) zwischen den zwei Metallprismen (102, 108) mittig angeordnet ist und den Raum zwischen denselben halbiert.

7. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der spezifische Widerstand der ohmschen Lage (110) dahin gehend ausgewählt ist, eine Ausbreitung der elektrischen Feldkomponente des ersten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes aufrechtzuerhalten.

8. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die ohmsche Lage (110) einen charakteristischen Schichtwiderstand zwischen etwa 50 Ohm/Quadrat und 150 Ohm/Quadrat aufweist.

9. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß Anspruch 8, bei der die ohmsche Lage (110) einen charakteristischen Schichtwiderstand von etwa 100 Ohm/Quadrat aufweist.

10. Differenzübertragungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Differenzübertragungsbaugruppe eine gedruckte Schaltungsplatine aufweist.

Description:

In der modernen Elektronik werden Differenzsignale oft verwendet, um die Verzerrungsfreiheit eines Signals (Signal-Rausch-Verhältnis) zu verbessern. Differenzsignalisierung wird bei einer Vielzahl von Einstellungen verwendet, einschließlich der Folgenden:

  • – Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen
  • – Analog-/Funkfrequenzschaltungen
  • – Hochgeschwindigkeitsberechnungs- und -kommunikationsausrüstung
  • – Hochspannungsschaltungen

Für Berechnungs- und Kommunikationsausrüstungen wird eine Differenzsignalisierung (wie z. B. unter Verwendung eines Parallel-Serien-Umsetzers/Serien-Parallel-Umsetzers) zum Angehen eines Problems einer zeitlichen Versetzung zwischen Taktimpulsen verwendet. Bei einer Analog- und Funkfrequenzausrüstung verringert eine Differenzsignalisierung die Empfindlichkeit bezüglich elektromagnetischer Störung. Für Hochspannungsschaltungen kann die Differenzsignalisierung verwendet werden, da beide Übertragungsmechanismen elektrisch massefrei sein können und Steuersignale oder analoge Signale unabhängig von der Offset-Gleichspannung bereitgestellt werden können.

Die Differenzsignalisierung weist auch Nachteile auf und arbeitet in der Praxis nicht perfekt. Beispielsweise ist für elektromagnetische Signale üblicherweise ein Einzelmodus für eine Signalausbreitung wünschenswert, da eine Mehrfachmodus-Signalausbreitung aufgrund einer Kopplung (Interferenz) zwischen Signalkomponenten der verschiedenen Modi zu suboptionalen Ergebnissen führen kann. Der wünschenswerte Einzelmodus kann als Differenzmodus, Gegentaktmodus, erster Modus usw. bezeichnet werden, und unerwünschte Modi können als gemeinsamer Modus, Gleichtaktmodus, Modus höherer Ordnung, zweiter Modus, dritter Modus, vierter Modus usw. bezeichnet werden.

Bisher werden zum Unterdrücken der Signale unerwünschter Modi (gemeinsamer Modus, Gleichtaktmodus, Modus höherer Ordnung, zweiter/dritter/vierter Modus) an Differenzübertragungsbaugruppen (Differenzübertragungsanordnungen) selektive Filter verwendet.

Die Differenzübertragungsbaugruppen sind mit Sperrbandfiltern für die Signale unerwünschter Modi und Allpassfiltern für die Signale wünschenswerter Modi versehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Differenzübertragungsbaugruppe mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Differenzübertragungsbaugruppe gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die exemplarischen Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung am besten verständlich, wenn sie unter Betrachtung der beiliegenden Zeichnungsfiguren gelesen werden. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der Übersichtlichkeit der Erörterung halber willkürlich vergrößert oder verkleinert sein. Immer wenn es angebracht und praktisch ist, beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen exemplarischen Innenquerschnitt der Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

2 ein exemplarisches Innenprofil der Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 1, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

3 einen exemplarischen Innenquerschnitt einer weiteren Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

4 ein exemplarisches Innenprofil der Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 3, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

5 eine weitere Ansicht des exemplarisches Innenquerschnitts einer Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 1, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

6 eine weitere Ansicht des exemplarischen Innenquerschnitts einer Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 3, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

7 einen exemplarischen Innenquerschnitt einer weiteren Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;

8 einen exemplarischen Innenquerschnitt einer weiteren Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.

Bei der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zu Erläuterungs- und nicht zu Einschränkungszwecken repräsentative Ausführungsbeispiele, die spezifische Einzelheiten offenbaren, dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Lehren zu vermitteln. Beschreibungen von bekannten Systemen, Vorrichtungen, Materialien, Arbeitsweisen und Herstellungsverfahren können weggelassen sein, um eine Verzerrung der Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele zu vermeiden. Nichtdestotrotz können Systeme, Vorrichtungen, Materialien und Verfahren, die in dem Gebiet eines Fachmanns liegen, gemäß den repräsentativen Ausführungsbeispielen verwendet werden.

Es versteht sich, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele dient und keine Einschränkung darstellen soll. Die definierten Begriffe ergänzen die technische und wissenschaftliche Bedeutung der definierten Begriffe, wie sie auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Lehren üblicherweise verstanden und akzeptiert werden.

Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe erste(r, s), zweite(r, s), dritte(r, s) usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente oder Komponenten zu beschreiben, diese Elemente oder Komponenten nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden lediglich dazu verwendet, ein Element oder eine Komponente von einem anderen Element oder einer anderen Komponente zu unterscheiden.

Somit könnte ein nachstehend erörtertes erstes Element oder eine nachstehend erörterte erste Komponente auch als zweites Element oder als zweite Komponente bezeichnet werden, ohne von den Lehren des erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen.

Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsbeispiele zu beschreiben, und soll keine Einschränkung des erfindungsgemäßen Konzepts darstellen. Gemäß der Verwendung hierin sollen die Begriffe ”ein(e, er, es)” sowie ”der”, die” und ”das” auch die Pluralformen umfassen, es sei denn, der Kontext gibt eindeutig etwas anderes vor. Ferner wird man verstehen, dass die Begriffe „aufweist” und/oder „aufweisen”, wenn sie in der vorliegenden Spezifikation verwendet werden, das Vorliegen benannter Merkmale, Elemente und/oder Komponenten angeben, ohne jedoch das Vorliegen oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben von vornherein auszuschließen. Gemäß der Verwendung hierin umfasst der Begriff „und/oder” beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugeordneten aufgeführten Posten.

Es versteht sich, dass dann, wenn ein Element oder eine Komponente als mit bzw. zu einem anderen Element oder einer anderen Komponente „verbunden”, „gekoppelt” oder „benachbart” bezeichnet wird, es bzw. sie direkt mit dem anderen Element oder der anderen Komponente verbunden oder gekoppelt sein kann oder dass dazwischen liegende Elemente oder Komponenten vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind dann, wenn ein Element als „direkt verbunden mit” oder „direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Komponente bezeichnet wird, keine dazwischen liegenden Elemente oder Komponenten vorhanden.

Angesichts des Vorstehenden ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung durch eine(n, s) bzw. oder mehrere ihrer diversen Aspekte, Ausführungsbeispiele und/oder spezifischen Merkmale oder Teilkomponenten einen oder mehrere der nachstehend spezifisch erwähnten Vorteile bewirken soll. Zu Erläuterungs- und nicht zu Einschränkungszwecken sind exemplarische Ausführungsbeispiele, die spezifische Einzelheiten offenbaren, dargelegt, um ein gründliches Verständnis eines Ausführungsbeispiels gemäß den vorliegenden Lehren zu vermitteln. Jedoch bleiben andere Ausführungsbeispiele, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang stehen und von offenbarten spezifischen Einzelheiten abweichen, hier innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche. Außerdem können Beschreibungen hinreichend bekannter Vorrichtungen und Verfahren weggelassen werden, um nicht die Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele zu verzerren. Derartige Verfahren und Vorrichtungen fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.

1 ist ein exemplarischer Innenquerschnitt einer Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Ein „Differenzmodus” kann gemäß der Verwendung hierin auch als Gegentaktmodus (engl.: odd mode) bezeichnet werden, und die durch den Differenzmodus bereitgestellten Signalkomponenten können hierin als „Differenzmodussignale” bezeichnet werden. Ein „gemeinsamer Modus” (engl.: common mode), wie er hierin verwendet wird, kann beispielsweise auch als Gleichtaktmodus (engl.: even mode) bezeichnet werden, und die durch den gemeinsamen Modus bereitgestellten Signalkomponenten werden hierin als „Gemeinsamer-Modus-Signale” bezeichnet. Bei Übertragungen entlang einer Differenzübertragungsbaugruppe ist das Differenzmodussignal ein Signal, das differentiell auf zwei Leitern erscheint und das die Spannungsdifferenz zwischen den Signalkomponenten, die durch die zwei Leiter getragen werden, widerspiegelt. Das Gemeinsamer-Modus-Signal ist ein Signal, das gleichermaßen auf den zwei Leitern erscheint und das das Nichtvorhandensein jeglicher Differenz zwischen den durch die zwei Leiter getragenen Signalkomponenten bezüglich Amplitude oder Polarität widerspiegelt.

Bei den hierin bereitgestellten Beschreibungen sind die Differenzsignale die Signale, die in einer Differenzübertragungsbaugruppe beabsichtigt sind. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung sind Gemeinsamer-Modus-Signale im Wesentlichen unerwünschtes Rauschen, das zu filtern oder zu beseitigen ist. Dies mag unter anderen Umständen außerhalb der vorliegenden Offenbarung nicht gelten, da Andere die Gemeinsamer-Modus-Signale unter bestimmten Umständen, die über den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung hinausgehen, eventuell beizubehalten wünschen.

Die in 1 gezeigte Ansicht ist ein Querschnittsumriss der Differenzübertragungsbaugruppe in der in 1 gezeigten X- und Y-Richtung. In 1 sind zwei Metallprismen 102, 108 durch einen Raum vollständig voneinander getrennt, wie gezeigt ist. Jedes Metallprisma 102, 108 ist ein massives dreidimensionales Objekt, das ein Signal trägt, und zusammengenommen werden die Metallprismen 102, 108 zum Bereitstellen eines Differenzsignals verwendet. Bei den meisten hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen sind elektrische Leiter, die ein Differenzsignal tragen, als Prismen beschrieben. Jedoch müssen elektrische Leiter, die ein Differenzsignal tragen, keine Prismen sein und können entweder gar keine, eine oder mehr als eine der folgenden Charakteristika eines Prismas aufweisen:

  • • eine massive geometrische Figur
  • • mit zwei ähnlichen Endflächen
  • • mit zwei gleichen Endflächen
  • • mit zwei Endflächen, die parallele geradlinige Figuren sind
  • • mit Seiten, die Parallelogramme sind
  • • mit Querschnittsabmessungen, die durchgehend identisch sind

Beispielsweise erfordern elektrische Leiter, die ein Differenzsignal tragen, keine parallelen Endflächen, beispielsweise wenn die elektrischen Leiter Drähte sind, die sich krümmen. Außerdem weisen elektrische Leiter, die ein Differenzsignal tragen, eventuell nicht immer identische Querschnittsabmessungen auf.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 sind die Metallprismen 102, 108 positive (+) und negative (–) Leiter einer Differenzübertragungsbaugruppe in 1. Das interessierende Signal wird durch Differenzen zwischen den zwei Metallprismen 102, 108 bezüglich Spannung und Strom getragen. Zusätzlich zu dem beabsichtigten und wünschenswerten Differenzsignal des Differenzmodus wird die Differenzübertragungsbaugruppe auch von zumindest einem Signal eines unerwünschten gemeinsamen Modus (zweiten Modus, Gleichtaktmodus) sowie möglicherweise von zusätzlichen Signalen eines unerwünschten Modus einer höheren Ordnung begleitet.

Das durch die zwei Metallprismen 102, 108 bereitgestellte beabsichtigte Signal ist ein durch den Differenzmodus bereitgestelltes Differenzsignal. Die durch die Metallprismen 102, 108 getragenen Differenzmodussignale sind in 1 durch halbkreisförmige Pfeile bezeichnet.

Hierin beschriebene Metallprismen sind Leiter und können Materialien wie beispielsweise Silber, Kupfer, Gold oder Aluminium verwenden, wenn die Metallprismen in einer gedruckten Schaltungsplatine implementiert sind. Falls die Metallprismen 102, 108 in einer Dünnfilmschaltung implementiert sind, kann das für derartige Leiter verwendete Material beispielsweise Gold sein.

In 1 ist die Übertragungsrichtung für die Differenzübertragungsbaugruppe die Richtung, die aus der Schriftseite herauskommt, was die Z-Richtung ist, wie gezeigt ist. Das Signal wird durch die zwei Metallprismen 102, 108 getragen. In 1 erscheinen die Metallprismen 102, 108 symmetrisch in Bezug auf Größe, Form und Ausrichtung auf der Schriftseite. Symmetrie kann aus einer Vielzahl von Gründen nützlich sein, einschließlich der Einfachheit des Entwurfs; jedoch ist Symmetrie zwischen den zwei Metallprismen 102, 108 kein absolutes Erfordernis.

Beim Differenzsignalisieren trägt eines der Metallprismen 102, 108 ein positives Signal, und das andere der Metallprismen 102, 108 trägt ein negatives Signal, das gleich dem positiven Signal ist, jedoch die entgegengesetzte Polarität aufweist. Das interessierende Signal in 1 wird durch Differenzen zwischen den Metallprismen 102, 108 bezüglich Spannung und Strom getragen. Die Metallprismen 102, 108 werden differenziell getrieben, und jedes trägt zur Bildung eines dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes bei.

Bei der Ansicht der 1 ist eine einzelne Vorderfläche jedes Metallprismas 102, 108 gezeigt. Jedes Metallprisma 102, 108 weist zwei Endflächen auf gegenüberliegenden Seiten auf. Deshalb weist jedes Metallprisma 102, 108 auf der gegenüberliegenden Seite der in 1 gezeigten einzelnen Vorderfläche eine (nicht gezeigte) einzelne Rückfläche auf. Die Endflächen der Metallprismen 102, 108 sind parallele geradlinige Figuren, und als solches sind die Vorder- und die Rückfläche jedes Metallprismas 102, 108 identisch und gleich. Querschnitte jedes Metallprismas 102, 108 weisen von der Vorderfläche bis zur Rückfläche im Wesentlichen dieselbe Abmessung und Form auf.

Beispiele von Schaltungen und Schaltungsanordnungen, die Differenzsignale verwenden und Differenzübertragungsbaugruppen, wie sie in 1 gezeigt sind, umfassen, sind Folgende:

  • – gedruckte Schaltungsplatinen (PCBs – printed circuit boards)
  • – Dünnfilmschaltungen
  • – integrierte Schaltungen

In 1 umfasst die Differenzübertragungsbaugruppe auch ein Massesubstrat 120. Bei der Differenzsignalisierung sind Gemeinsamer-Modus-Signale zwischen den zwei Metallprismen 102, 108 und dem unteren Massesubstrat 120 unerwünscht.

Das Massesubstrat 120 ist ein Metall, wohingegen übrige Teile eines Substrats, das das Massesubstrat umfasst, ein Dielektrikum sein können und Materialien wie beispielsweise Saphir, Aluminiumoxid, Glas, geschmolzenes Siliziumdioxid und Quarz umfassen können, wenn die Differenzübertragungsbaugruppe für eine Dünnfilmschaltung gedacht ist. Eine typische Dicke von Substraten wie beispielsweise diesen für eine Dünnfilmschaltung kann 5, 10 oder 20 Millizoll (131,7, 263,4 oder 526,8 Mikrometer) betragen. Alternativ dazu kann ein Massesubstrat für eine Dünnfilmschaltung eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC – low temperature co-fired ceramic) sein.

In 1 ist eine ohmsche (widerstandsbehaftete) Lage 110 zwischen den Metallprismen 102, 108 und dem Massesubstrat 120 platziert. Die ohmsche Lage 110 wird angewendet, um Gemeinsamer-Modus-Signale in der Differenzübertragungsbaugruppe zu dämpfen, und kann dahin gehend entworfen und platziert sein, die Kapazität der Differenzübertragungsbaugruppe aufrechtzuerhalten. Eine Dämpfung kann eine Verringerung der Amplitude der Gemeinsamer-Modus-Signale beinhalten.

Die Gemeinsamer-Modus-Signale sind in 1 bezeichnet und verlaufen durch (schneiden) die ohmsche Lage 110. Beispielsweise kann die ohmsche Lage 110 eine flache ohmsche Lage sein, die auf einem dünnen Dielektrikum und unter einem anderen Dielektrikum platziert ist.

In 1 ist die ohmsche Lage 110 derart unter den Metallprismen 102, 108 platziert, dass sie hauptsächlich „außerhalb” der Differenzfelder, jedoch innerhalb der Gemeinsamer-Modus-Felder liegt. Somit absorbiert und vermindert die ohmsche Lage 110 die Gemeinsamer-Modus-Signale. In 1 liegt die ohmsche Lage 110 relativ nahe bei der Masseebene und relativ weit von den Differenzmodussignalen entfernt, um die Gemeinsamer-Modus-Signalkomponenten zu dämpfen, ohne im Wesentlichen die Differenzmodussignalkomponenten zu dämpfen.

Die ohmsche Lage 110 kann dünn oder dick sein. Jedoch steuert der Schichtwiderstand und nicht die Dicke oder der spezifische Widerstand der ohmschen Lage 110 die Dämpfung der Gemeinsamer-Modus-Signalkomponenten aufgrund der Tatsache, dass die elektrischen Gemeinsamer-Modus-Felder vorwiegend tangential zu der ohmschen Lage 110 sind. Das heißt, das elektrische Gemeinsamer-Modus-Feld weist im Durchschnitt mehr von einer parallelen Komponente und weniger von einer senkrechten Komponente auf (in 1 mehr X, weniger Y). Der Schichtwiderstand ist für ein gegebenes Material umgekehrt proportional zur Dicke. Die Dicke der ohmschen Lage 110 wirkt sich auf den Verlust des Gegentaktmodus aus, da der Gegentaktmodus vorwiegend senkrecht zu der ohmschen Lage 110 ist. Die Signaldämpfung ist proportional zu der durch das Feld verrichteten Arbeit. Für Signalkomponenten, die zu der ohmschen Lage 110 senkrecht sind, wird wenig oder keine Arbeit geleistet, und es sollte eine minimale Signaldämpfung beobachtet werden. Für Signalkomponenten, die zu der ohmschen Lage 110 parallel (tangential) sind, gilt für einen (materialabhängigen) gegebenen spezifischen Widerstand, dass der Schichtwiderstand umso geringer ist, je dicker das Material ist. In beiden Fällen liegt ein optimaler Schichtwiderstand vor. Falls der Schichtwiderstand zu gering ist, fungiert die ohmsche Lage 110 wie ein Metall und blockiert die Durchdringung der Felder. Falls der Schichtwiderstand zu hoch ist, weist die ohmsche Lage 110 einen geringeren Einfluss auf.

Begriffe wie „im Wesentlichen senkrecht” und „im Wesentlichen parallel” können hierin dazu verwendet werden, die Beziehung zwischen Differenzmodussignalen oder Gemeinsamer-Modus-Signalen und ohmschen Lagen wie beispielsweise der ohmschen Lage 110 zu beschreiben, sollen jedoch nicht als absolut reziproke Begriffe interpretiert werden. In Bezug auf Gemeinsamer-Modus-Signale kann „im Wesentlichen parallel” bedeuten, dass manche Feldlinien der Gemeinsamer-Modus-Signale durch die ohmsche Schicht mit Komponenten, die tangential sind (in 1 X-Richtung), hindurch gelangen, so dass diese Feldlinien die ohmsche Schicht mehr schneiden als es der Fall wäre, wenn sie in einem senkrechten Winkel durch die ohmschen Schichten hindurch gelangen würden. In Bezug auf Differenzmodussignale kann „im Wesentlichen senkrecht” bedeuten, dass die Feldlinien der Differenzmodussignale mit oder nahezu mit 90-Grad-Winkeln (falls überhaupt), beispielsweise durchschnittlich mit einer Abweichung von maximal 5 oder 10 Grad, durch die ohmsche Schicht hindurch gelangen, so dass die Feldlinien die ohmsche Schicht minimal oder nahezu minimal schneiden, während sie gerade noch durch dieselbe hindurch gelangen. Andererseits kann „im Wesentlichen parallel” gemäß der Verwendung hier bedeuten, dass die Feldlinien der Gemeinsamer-Modus-Signale durchschnittlich mit einer Abweichung von maximal 45 Grad von einer echten Parallelität durch die ohmsche Schicht verlaufen.

Das heißt, eine dickere ohmsche Lage 110 dämpft einen größeren Anteil von Gemeinsamer-Modus-Signalen als eine dünnere ohmsche Lage 110, wobei alle anderen Faktoren gleich sind. Als Erläuterung dient die Tatsache, dass das Gemeinsamer-Modus-Signal umso mehr Widerstand antrifft, je größer das Volumen der dickeren ohmschen Lage ist, durch die ein Gemeinsamer-Modus-Signal verläuft. Deshalb dämpft eine dickere ohmsche Lage 110 Gemeinsamer-Modus-Feldkomponenten effektiv besser als eine dünnere ohmsche Lage 110. Gemeinsamer-Modus-Feldkomponenten werden üblicherweise am wenigsten gedämpft, wenn sie in einem senkrechten Winkel an der ohmschen Lage 110 eintreffen, da der Pfad durch die ohmsche Lage 110 das kleinstmögliche Volumen der ohmschen Lage 110 in dem senkrechten Winkel durchquert. Folglich dämpft eine dünne ohmsche Lage 110 Gemeinsamer-Modus-Signale hauptsächlich für Felder, die nicht senkrecht zu der ohmschen Lage 110 sind, wohingegen die dickere ohmsche Lage 110 einen größeren Anteil von Gemeinsamer-Modus-Signalen mit Komponenten dämpft, die ein paralleles Element umfassen (in 1 in der X-Richtung). Auf jeden Fall ist nicht beabsichtigt, dass die dünne ohmsche Lage 110 Differenzmodussignale dämpft, und jegliche derartige Dämpfung ist bei der Verwendung der Lehren der vorliegenden Offenbarung unbedeutend. Dies ist insofern in 1 gezeigt, als sich die Angaben für die Differenzmodussignale nicht mit der ohmschen Lage 110 schneiden.

Bei der vorliegenden Offenbarung kann die ohmsche Lage 110 aus einer Vielzahl von Gründen so dünn wie möglich gestaltet werden, auch wenn dies die Dämpfung für Gemeinsamer-Modus-Signale verringert, wie beispielsweise bei Feldern, die zu der ohmschen Lage 110 senkrecht sind. Die ohmsche Lage 110 kann einen charakteristischen Schichtwiderstand von ungefähr 100 Ohm/Quadrat, innerhalb einer Bandbreite von ungefähr 50 Ohm/Quadrat und 150 Ohm/Quadrat, aufweisen. Der spezifische Widerstand der ohmschen Lage wird dahin gehend ausgewählt, die Ausbreitung der elektrischen Feldkomponenten des Differenzmodus des dreidimensionalen elektromagnetischen Felds, das (teilweise) durch die Metallprismen 102, 108 gebildet wird, aufrechtzuerhalten. Die ohmsche Lage 110 kann auch so platziert werden, dass sie die Kapazität der Differenzübertragungsbaugruppe aufrechterhält.

Bei repräsentativen Ausführungsbeispielen kann die ohmsche Lage 110 kontinuierlich sein und sich entlang der Ausbreitungsrichtung der Differenzübertragungsbaugruppe in 1 erstrecken. Die Kontinuität der ohmschen Lage ist beispielsweise insofern nützlich, als die Kontinuität dazu beiträgt, die Gemeinsamer-Modus-Signalkomponenten, die die Differenzübertragungsbaugruppe begleiten, zu dämpfen. Als solches kann die ohmsche Lage 110 in der Ausbreitungsrichtung auch diskontinuierlich sein, solange der Mangel an Kontinuität beispielsweise nicht die Dämpfung der Gemeinsamer-Modus-Signalkomponenten beträchtlich verringert.

Die Differenzübertragungsbaugruppe in 1 kann einen Umriss einer beliebigen geeigneten Form aufweisen, einschließlich eines Kreises, einer Ellipse, eines Rechtecks, eines Quadrats oder einer anderen Form. Eine Differenzübertragungsbaugruppe wie in 1 oder anderen Figuren hierin kann auch andere Elemente wie beispielsweise Dielektrika umfassen. Selbstverständlich erfordert der Umriss einer hierin beschriebenen Differenzübertragungsbaugruppe keinen glatten oder üblichen Umriss der Beschaffenheit der oben erwähnten Formen; vielmehr können Elemente einer hierin beschriebenen Differenzübertragungsbaugruppe freiliegend sein, beispielsweise wenn sie auf einer gedruckten Schaltungsplatine installiert sind. Anders ausgedrückt erfordert eine hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe nicht unbedingt einen Außenmantel oder eine Abschirmung der Art, die man beispielsweise bei einem Kabel finden würde.

Die zwei Metallprismen 102, 108 können ein beliebiger geeigneter elektrischer Leiter wie beispielsweise ein Kupferdraht oder ein anderes Metall oder eine Metalllegierung sein oder können alternativ dazu ein nicht-metallischer elektrischer Leiter sein. Dielektrische Materialien oder Schichten, die für die Differenzübertragungsbaugruppe in Betracht gezogen werden, können Glasfasermaterial, Kunststoff wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), Low-k-Dielektrikum mit verringertem dielektrischem Verlustfaktor (z. B. 10–2), keramische Materialien, Flüssigkristallpolymer (LCP) und ein beliebiges sonstiges geeignetes dielektrisches Material, einschließlich Luft, und Kombinationen derselben umfassen, sind aber nicht hierauf beschränkt.

Beispiele von ohmschen Lagen, wie sie hierin beschrieben werden, umfassen Beschichtungen auf dielektrischen Materialien. Beispielsweise kann eine dünne ohmsche Lage Materialien wie z. B. TaN, WSiN, eine ohmsche Belastung aufweisendes Polyimid, Graphit, Graphen, Nickelphosphid (NiP), Übergangsmetall-Dichalkogenid (TMDC – transition metal dichalcogenide), Nickelchrom (NiCr), Nickelphosphor (NiP), Indiumoxid und Zinnoxid umfassen. Die Widerstandsmaterialien können auch standardmäßige Dünnfilmwiderstandsmaterialien wie beispielsweise Titannitrid (TiN) oder Titanwolfram (TiW) sein. Bei einer Dünnfilmschaltung können die Materialien für eine ohmsche Lage Graphit, Graphen, NiP, NiCr oder standardmäßige Dünnfilmwiderstandsmaterialien (TiN, TiW usw.) sein, wohingegen die Materialien für eine ohmsche Lage bei einer gedruckten Schaltungsplatine Graphit, Graphen, NiP, NiCr umfassen können. Für eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB) kann ein beliebiges standardmäßiges PCB-Widerstandsmaterial verwendet werden, solange die Dicke und Leitfähigkeit angemessen sind und solange es eine Dicke aufweist, die bei einem Schichtwiderstand zwischen 10 und 200 Ohm/Quadrat weniger als eine wenige Mikrometer beträgt. Ein weiteres Beispiel für ein Material für eine gedruckte Schaltungsplatine kann ein leitfähiges Polymer umfassen.

Übergangsmetalldichalkogenide (TMDCs) umfassen: HfSe2, HfS2, SnS2, ZrS2, MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, ReS2, ReSe2, SnSe2, SnTe2, TaS2, TaSe2, MoSSe, WSSe, MoWS2, MoWSe2, PbSnS2. Die Chalkogenfamilie umfasst die Elemente S, Se und Te der Gruppe VI. Eine ohmsche Lage kann einen elektrischen Schichtwiderstand zwischen 20 und 2500 Ohm/Quadrat und vorzugsweise zwischen 50 und 150 Ohm/Quadrat aufweisen.

2 zeigt ein exemplarisches Innenprofil der Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 1, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die in 2 gezeigte Ansicht ist ein Umriss der Abmessungen in den in 1 gezeigten Y- und Z-Richtungen. In 2 befinden sich die Metallprismen 202, 208 über der ohmschen Lage 210, die sich wiederum über dem Massesubstrat 220 befindet. Jedes der Elemente in 2 ist dahin gehend gezeigt, sich über dieselbe Breite zu erstrecken, die in 1 die in die Schriftseite hinein ragende Tiefe ist.

3 zeigt einen exemplarischen Innenquerschnitt einer weiteren Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die in 3 gezeigte Ansicht ist wiederum ein Umriss der Abmessungen in den in 3 gezeigten X- und Y-Richtungen. In 3 sind zwei Metallprismen 302, 308 wiederum durch einen Raum getrennt. Jedoch ist in 3 eine ohmsche Lage 310 in den Raum zwischen den zwei Metallprismen 302, 308 eingefügt. Um Wiederholungen zu vermeiden, sind Erläuterungen, die den obigen Erläuterungen für die 1 ähneln, weggelassen.

In 3 ist die ohmsche Lage 310 zwischen den Metallprismen 302, 308 platziert und wird wiederum angewendet, um Gemeinsamer-Modus-Signale bei einer Differenzübertragungsbaugruppe zu dämpfen. Die ohmsche Lage 310 ist wiederum so dünn wie möglich gestaltet und ist mittig zwischen den Metallprismen 302, 308 angeordnet und halbiert dieselben. Die elektrischen Felder des Differenzsignals sind im Durchschnitt im Wesentlichen senkrecht zu der ohmschen Lage 310, wenn sie die ohmsche Lage 310 schneiden. Wie oben erwähnt wurde, kann „im Wesentlichen senkrecht” gemäß der Verwendung des Begriffs hierin dahin gehend verstanden werden, dass er für Feldkomponenten eines Differenzsignals eine Abweichung von durchschnittlich maximal 10 oder sogar nur 5 Grad von senkrecht bedeutet. Die elektrischen Felder der Gemeinsamer-Modus-Signale schneiden die ohmsche Lage 310 umfassender und im Durchschnitt beträchtlich weniger senkrecht als die elektrischen Felder der Differenzmodussignale. Folglich ist die Dämpfung der Gemeinsamer-Modus-Signale seitens der ohmschen Lage 310 viel bedeutender als jegliche unbeabsichtigte Dämpfung der Differenzmodussignale.

Beispielsweise kann eine ohmsche Lage in einem Waferprozess zwischen den Metallprismen 302, 308 platziert werden, und die Metallprismen 302, 308 sind Metallbaugruppen einer endlichen Dicke. Bei einem derartigen Prozess werden konforme (konturgetreue) dielektrische Filme aufgebracht, um ein „Breadloafing” (eine Brotleibbildung) zu bewirken. Ferner ist bei dem Waferprozess ein Aufbringen auf unebene Oberflächen bekannt, ebenso wie die Verwendung von gerichteten Ätzvorgängen wie beispielsweise von reaktivem Ionenätzen (RIE – reactive ion etching), um einen Film auf den steilen Seitenwänden eines Dielektrikums zu hinterlassen. Unter Verwendung eines derartigen Aufbringungs- und Ätzvorgangs kann eine ohmsche Lage 310 platziert und anschließend durch weitere konforme oder planarisierende Dielektrikumsaufbringungen vergraben werden.

4 zeigt ein exemplarisches Innenprofil der Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 3, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die in 4 gezeigte Ansicht ist ein Umriss der Abmessungen in den in 3 gezeigten Y- und Z-Richtungen. In 4 ist das äußerste rechte Metallprisma 308 in 3 als Metallprisma 408 vor der ohmschen Lage 410 (schraffiert) gezeigt. Das äußerste linke Metallprisma 302 in 3 ist insofern nicht gezeigt, als es sich hinter der ohmschen Lage 410 befindet. Jedes der Elemente in 4 ist dahin gehend gezeigt, dass es dieselbe Breite aufweist, die in 3 die Tiefe in die Schriftseite hinein ist.

5 zeigt eine weitere Ansicht des exemplarischen Innenquerschnitts einer Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 1, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 5 sind zwei erste Ebenen 505 gezeigt, wie sie durch zwei Metallprismen 502, 508 verlaufen. Die ersten Ebenen 505 liegen in 5 in der X-Z-Ebene vor, und die zwei gezeigten veranschaulichen, dass die Metallprismen 502, 508 dreidimensionale Objekte sind, die sich in der Z-Richtung erstrecken und die in mehreren parallelen Ebenen koplanar sind.

In 5 sind zwei zweite Ebenen 525 gezeigt, wie sie durch das Massesubstrat 520 verlaufen. Die zweiten Ebenen 525 liegen in 5 in den X-Z-Richtungen vor. Die zweiten Ebenen 525 veranschaulichen, dass das Massesubstrat 520 ein dreidimensionales Objekt ist, das sich in der Z-Richtung erstreckt und das in mehreren parallelen Ebenen in den X-Z-Richtungen vorliegt.

In 5 sind zwei dritte Ebenen 515 gezeigt, wie sie durch die ohmsche Lage 510 verlaufen. Die dritten Ebenen 515 liegen in 5 in den X-Z-Richtungen vor. Die dritten Ebenen 515 veranschaulichen, dass die ohmsche Lage 510 ein dreidimensionales Objekt ist, das sich in der Z-Richtung erstreckt und das in mehreren parallelen Ebenen in den X-Z-Richtungen vorliegt.

In 5 sind sowohl die ersten Ebenen 505, die zweiten Ebenen 525 als auch die dritten Ebenen 515 alle parallel zueinander. In 5 kann jede(s) der Metallprismen 502, 508, der ohmschen Lage 510 und des Massesubstrats 520 dahin gehend betrachtet werden, sechs bedeutende Seiten aufzuweisen, einschließlich einer oberen Seite und einer unteren Seite, einer linken Seite und einer rechten Seite, der Vorderseite (gezeigt) und einer Rückseite. In 5 sind die zwei größten Seiten jedes bzw. jeder der Metallprismen 502, 508, der ohmschen Lage 510 und des Massesubstrats 520 die obere und die untere Seite. Die ersten Ebenen 505, die zweiten Ebenen 525 und die dritten Ebenen 515 sind alle parallel oder im Wesentlichen parallel zu der oberen Seite und der unteren Seite der Metallprismen 502, 508, der ohmschen Lage 510 und des Massesubstrats 520. Wie angegeben ist, ist das Massesubstrat 520 ein Metall, jedoch ist das restliche Substrat, das das Massesubstrat 520 umfasst, ein dielektrisches Trägermaterial.

6 zeigt eine weitere Ansicht des exemplarischen Innenquerschnitts einer Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in 3, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 6 sind zwei erste Ebenen 605 gezeigt, wie sie durch zwei Metallprismen 602, 608 verlaufen. Die ersten Ebenen 605 liegen in 6 in der X-Z-Ebene vor, und die zwei gezeigten veranschaulichen, dass die Metallprismen 602, 608 dreidimensionale Objekte sind, die sich in der Z-Richtung erstrecken und die in mehreren Ebenen koplanar sind.

In 6 sind zwei zweite Ebenen 625 gezeigt, wie sie durch das Massesubstrat 620 verlaufen. Die zweiten Ebenen 625 liegen in 6 in den X-Z-Richtungen vor. Die zweiten Ebenen 625 veranschaulichen, dass das Massesubstrat ein dreidimensionales Objekt ist, das sich in der Z-Richtung erstreckt und das in mehreren parallelen Ebenen in den X-Z-Richtungen vorliegt.

In 6 sind zwei dritte Ebenen 615 gezeigt, wie sie durch die ohmsche Lage 610 verlaufen. Die dritten Ebenen 615 liegen in 6 in den Y-Z-Richtungen vor. Die dritten Ebenen 615 veranschaulichen, dass die ohmsche Lage 610 ein dreidimensionales Objekt ist, das sich in der Z-Richtung erstreckt und das in mehreren parallelen Ebenen in den X-Z-Richtungen vorliegt.

In 6 sind die ersten Ebenen 605 und die zweiten Ebenen 625 alle zueinander parallel, und die dritten Ebenen 615 sind beide zueinander parallel. In 6 kann man sowohl die Metallprismen 602, 608, die ohmsche Lage 610 als auch das Massesubstrat 620 so betrachten, dass sie sechs bedeutende Seiten aufweisen, einschließlich einer oberen Seite und einer unteren Seite, einer linken Seite und einer rechten Seite, der Vorderseite (gezeigt) und einer Rückseite. In 6 sind die zwei größten Seiten sowohl der Metallprismen 602, 608, der ohmschen Lage 610 als auch des Massesubstrats 620 die obere Seite und die untere Seite. Die ersten Ebenen 605 und die zweiten Ebenen 625 sind parallel oder im Wesentlichen parallel zu der oberen Seite und der unteren Seite der Metallprismen 602, 608 und des Massesubstrats 620. Die dritten Ebenen 615 sind parallel oder im Wesentlichen parallel zu der oberen Seite und der unteren Seite der ohmschen Lage 610.

7 zeigt einen exemplarischen Innenquerschnitt einer Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die in 7 gezeigte Ansicht ist ein Umriss der Abmessungen in den in 7 gezeigten X- und Y-Richtungen. In 7 sind zwei Metallprismen 702, 708 durch einen Raum vollständig getrennt, wie gezeigt ist. Jedes Metallprisma 702, 708 ist ein dreidimensionales Objekt, das ein Signal trägt, und zusammengenommen werden die Metallprismen 702, 708 dazu verwendet, ein Differenzsignal bereitzustellen.

Beim Differenzsignalisieren trägt eines der Metallprismen 702, 708 ein positives Signal, und das andere der Metallprismen 702, 708 trägt ein negatives Signal, das gleich dem positiven Signal ist, jedoch die entgegengesetzte Polarität aufweist. Das Signal, das in 7 von Interesse ist, wird durch Differenzen zwischen den Metallprismen 702, 708 bezüglich Spannung und Strom getragen. Die Metallprismen 702, 708 werden differenziell getrieben und tragen jeweils zur Bildung eines dreidimensionalen elektromagnetischen Felds bei.

In der Ansicht der 7 ist eine einzelne Vorderfläche jedes Metallprismas 702, 708 gezeigt. Jedes Metallprisma 702, 708 ist ein massives Objekt mit zwei ähnlichen Endflächen an gegenüberliegenden Enden. Deshalb weist jedes Metallprisma 702, 708 eine (nicht gezeigte) einzelne Rückfläche auf der gegenüberliegenden Seite der in 7 gezeigten Vorderfläche auf. Die Endflächen der zwei Metallprismen 702, 708 sind gleich. Die Endflächen der Metallprismen 702, 708 sind ferner parallele geradlinige Figuren. Querschnitte jedes Metallprismas 702, 708 weisen von der Vorderfläche bis zur Rückfläche im Wesentlichen dieselbe Abmessung und Form auf.

Beispiele von Schaltungen und Schaltungsanordnungen, die Differenzsignalisierung verwenden, wie sie in 7 gezeigt ist, umfassen:

  • – gedruckte Schaltungsplatinen (PCBs)
  • – Dünnfilmschaltungen
  • – integrierte Schaltungen

In 7 umfasst die Differenzübertragungsbaugruppe auch ein Massesubstrat 720. Wie in Bezug auf 1 und andere Ausführungsbeispiele hierin angemerkt wurde, können beim Differenzsignalisieren Signale, die gemeinsam zwischen den zwei Metallprismen 702, 708 und dem unteren Massesubstrat 720 sind, unerwünscht sein.

In 7 ist eine ohmsche Lage 710a zwischen den Metallprismen 702, 708 und dem Massesubstrat 720 platziert. Die ohmsche Lage 710a wird auf ein Gemeinsamer-Modus-Signal in der Differenzübertragungsbaugruppe angewendet. Die Gemeinsamer-Modus-Signale in 7 sind ähnlich den Gemeinsamer-Modus-Signalen in den 1 und 3 und schneiden die ohmsche Lage 710a im Durchschnitt viel stärker als Differenzmodussignale. Als Beispiel kann eine ohmsche Lage 710a eine flache ohmsche Lage sein, die auf einem dünnen Dielektrikum und unter einem anderen Dielektrikum platziert ist.

In 7 ist die ohmsche Lage 710a unter den Metallprismen 702, 708 derart platziert, dass sie hauptsächlich „außerhalb” der Differenzfelder, jedoch innerhalb der Gemeinsamer-Modus-Felder liegt. Somit absorbiert und vermindert die ohmsche Lage 710a die Gemeinsamer-Modus-Signale. In 7 liegt die ohmsche Lage 710a relativ nahe bei der Masseebene und ist relativ weit von den Differenzmodussignalen entfernt.

Die ohmsche Lage 710a kann dünn oder dick sein. Eine dickere ohmsche Lage 710 dämpft mehr Gemeinsamer-Modus-Signale als eine dünne ohmsche Lage 710a. Jedenfalls ist nicht beabsichtigt, dass die dünne ohmsche Lage 710a Differenzmodussignale dämpft, und jegliche derartige Dämpfung ist bei der Verwendung der Lehren der vorliegenden Offenbarung unbedeutend. Dies ist in 7 insofern gezeigt, als sich die Angaben für die Differenzmodussignale nicht mit der ohmschen Lage 710a schneiden.

Bei der vorliegenden Offenbarung kann die ohmsche Lage 710a aus einer Vielzahl von Gründen so dünn wie möglich gestaltet werden, auch wenn dies die Dämpfung für Gemeinsamer-Modus-Signale verringert. Die ohmsche Lage 710a weist einen charakteristischen Schichtwiderstand von ungefähr 100 Ohm/Quadrat auf, innerhalb einer Bandbreite von ungefähr 50 Ohm/Quadrat und 150 Ohm/Quadrat. Der spezifische Widerstand der ohmschen Lage ist dahin gehend ausgewählt, die Ausbreitung der elektrischen Feldkomponenten des Differenzmodus des dreidimensionalen elektrischen Feldes, das (teilweise) durch die Metallprismen 702, 708 gebildet wird, aufrechtzuerhalten. Die ohmsche Lage 710a kann auch so platziert werden, dass sie die Kapazität der Differenzübertragungsbaugruppe aufrechterhält.

In 7 ist die ohmsche Lage 710b in den Raum zwischen den zwei Metallprismen 702, 708 eingefügt. Um Wiederholungen zu vermeiden, sind Erläuterungen, die den obigen Erläuterungen für die 3 ähneln, weggelassen.

In 7 ist die ohmsche Lage 710b zwischen den Metallprismen 702, 708 platziert und wird wiederum angewendet, um Gemeinsamer-Modus-Signale in einer Differenzübertragungsbaugruppe zu dämpfen. Die ohmsche Lage 710b ist wiederum so dünn wie möglich gestaltet und ist mittig zwischen den Metallprismen 702, 708 angeordnet und halbiert dieselben. An Schnittpunkten sind die elektrischen Felder des Differenzmodussignals hauptsächlich senkrecht zu der ohmschen Lage 710b. Die elektrischen Felder der Gemeinsamer-Modus-Signale schneiden die ohmsche Lage 710b durchschnittlich viel stärker als die Differenzmodussignale. Folglich ist die Dämpfung der Gemeinsamer-Modus-Signale durch die ohmsche Lage 710b viel bedeutender als jegliche unbeabsichtigte Dämpfung der Differenzsignale.

Bei einem Beispiel können die hierin beschriebenen Differenzübertragungsbaugruppen bei einer Vorrichtung wie beispielsweise einem Computersystem mit einem Prozessor und Speicher verwendet werden. Beispielsweise kann eine Differenzübertragungsbaugruppe dazu verwendet werden, einen Mikroprozessor mit einem Speicher zu verbinden. Ein Computersystem, das die hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe umfasst, kann ein alleinstehendes Gerät sein oder kann beispielsweise unter Verwendung eines Netzwerks mit anderen Computersystemen oder Peripheriegeräten verbunden sein. Ein derartiges Computersystem kann als verschiedene Vorrichtungen implementiert oder in diese integriert sein, beispielsweise einen ortsfesten Computer, einen mobilen Computer, einen Personal-Computer (PC), einen Laptop-Computer, einen Tablet-Computer, ein drahtloses Smartphone, eine Set-Top-Box (STB), einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), eine Vorrichtung eines Satellitenortungssystems (GPS-Vorrichtung), eine Kommunikationsvorrichtung, ein Steuersystem, eine Kamera, eine Web-Appliance, einen Netzwerk-Router, einen Schalter oder eine Brücke oder eine beliebige sonstige Maschine.

8 zeigt einen exemplarischen Innenquerschnitt einer weiteren Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 8 umfasst die Differenzübertragungsbaugruppe drei ohmsche Lagen 810a, 810b und 810c. Zwei ohmsche Lagen 810a und 810c sind in einer Ebene ausgerichtet, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu der zweiten Ebene bzw. zu den zweiten Ebenen ist, durch die das Massesubstrat 820 verläuft, und parallel oder im Wesentlichen parallel zu der ersten Ebene ist, durch die die Metallprismen 802, 808 verlaufen. Ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 7 ist eine weitere ohmsche Lage 810b zwischen den zwei Metallprismen 802, 808 platziert, um dieselben oder ähnliche Ergebnisse wie die ohmsche Lage 710b in 7 zu erzielen.

In 8 sind die zwei ohmschen Lagen 810a und 810c beabstandet, um die Kapazität der Differenzübertragungsbaugruppe aufrechtzuerhalten. Das heißt, die ohmschen Lagen 810a und 810c dämpfen Gemeinsamer-Modus-Signalkomponenten, jedoch ermöglicht es die Beabstandung zwischen den ohmschen Lagen 810a und 810c, das die Gesamtbaugruppe die Kapazität besser aufrechterhält.

In 8 sind zwei ohmsche Lagen 810a und 810c derart beabstandet und koplanar gezeigt, dass ein Zwischenraum unter den Metallprismen 802, 808 und der restlichen ohmschen Lage 810b übrigbleibt. Jedoch können die Anzahl derartiger koplanarer ohmscherLagen und die relative Beabstandung zwischen zwei oder mehreren derartiger ohmscher Lagen variieren. Beispielsweise kann unter der ohmschen Lage 810b eine zusätzliche ohmsche Lage platziert werden, was den Vorteil hat, die Dämpfung von Gemeinsamer-Modus-Signalen zu verbessern, jedoch den Nachteil einer komplexeren Herstellung und eines gewissen zusätzlichen Kapazitätsverlustes der Differenzübertragungsbaugruppe aufweist.

Die vorliegende Offenbarung beschreibt ohmsche Lagen, die angewendet werden, um einen gemeinsamen Modus und Modi höherer Ordnung zu unterdrücken. Diese Anwendung von ohmschen Lagen wird verwendet, um Gemeinsamer-Modus-Signale in einer Differenzübertragungsbaugruppe zu unterdrücken. Als Kontext erscheint eine Querschnittsansicht einer Differenzübertragungsbaugruppe auf einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB) oder Dünnfilmschaltung als zwei horizontale Metallsegmente, die horizontal mit einem Raum zwischen denselben ausgerichtet sind. Das interessierende Signal wird durch Differenzen zwischen den zwei Metallsegmenten bezüglich Spannung und Strom getragen. Signale, die zwischen diesen Segmenten gemeinsam sind, und ein unteres Massesignal sind bei der vorliegenden Offenbarung von Interesse, da diese Signale unerwünscht sein können. Eine Verwendung von ohmschen Lagen, wie sie hierin beschrieben sind, vermeidet einen komplizierten Entwurf gedruckter Schaltungsplatinen oder von Dünnfilmen und verleiht einer Differenzübertragungsbaugruppe keine beträchtliche Sperrigkeit und ist nicht auf spezifische (schmale) Frequenzbänder beschränkt.

Demgemäß ermöglicht eine Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung, dass ein einfacher Mechanismus Gemeinsamer-Modus-Signale unterdrückt. Die hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe ist in manchen oder möglicherweise allen Fällen einfacher als eine Verwendung von Resonatoren. Das heißt, unter Verwendung der hierin beschriebenen Differenzübertragungsbaugruppe können Gemeinsamer-Modus-Signale auf geeignete Weise gedämpft werden, ohne dass Differenzmodussignalen inakzeptable Verluste auferlegt werden. Die hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe kann dann wiederum eine größere Bandbreite bereitstellen als dies andernfalls möglich wäre.

Zusätzlich ist die hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe breitbandig. Dies ist sinnvoller als eine Lösung, die eine Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung über einen schmalen Frequenzbereich hinweg bietet.

Überdies ist die hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe auf eine große Vielzahl von Differenzsignalstrukturen anwendbar. Die hierin beschriebene Differenzübertragungsbaugruppe ist auf gedruckte Schaltungsplatinen (PCBs), Dünnfilmschaltungen, Hybridschaltungen und auf analoge und digitale integrierte Schaltungen (ICs) anwendbar.

Es gibt viele Anwendungen für eine Differenzübertragungsbaugruppe, beispielsweise bei einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB) oder einer integrierten Schaltung. Derartige Anwendungen können Folgende umfassen:

  • • Verdrahtete lokale Netzwerke (LANs) wie beispielsweise Gigabit-Ethernet. Derartige verdrahtete lokale Netzwerke können zahlreiche Drahtpaare verwenden, um Differenzsignale laufen zu lassen. Der „Gemeinsamer-Modus”-Filteraspekt der vorliegenden Offenbarung kann an jedem Ende der Drahtpaare oder an irgendeiner Stelle verwendet werden, bevor die Signale in einen Analog/Digital-Wandler (ADC, analog-to-digital converter) einlaufen, bevor sie durch einen digitalen Signalprozessor (DSP) verarbeitet werden, der speziell dafür vorgesehen ist, die Signale zu extrahieren.
  • • Leitungen von einer Differenzantenne zu einem Empfänger. Derartige Leitungen können dahin gehend angepasst sein, eine Differenzübertragungsbaugruppe als (relativ) kleine Schaltung an einem Ende zu umfassen, um jegliches Gemeinsamer-Modus-Signal zu unterdrücken.
  • • Ein Hochfrequenz(HF)-Instrument. Derartige Instrumente werden üblicherweise auf einer gedruckten Schaltungsplatine konstruiert, können jedoch unter Verwendung einer Mikrowellen-„Dünnfilmschaltung” auf einem Dünnfilmsubstrat wie beispielsweise Saphir, Aluminiumoxid oder geschmolzenem Siliziumdioxid implementiert werden. Eine Differenzübertragungsbaugruppe kann dazu verwendet werden, die Signale durch Verwendung eines „Baluns” (d. h. eines zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal verwendeten Transformators) zu „reinigen”. Eine Differenzübertragungsbaugruppe, wie sie hierin beschrieben ist, kann als Teil eines Baluns verwendet werden, um das Signal zu „reinigen” und die restlichen Gemeinsamer-Modus-Signalkomponenten zu eliminieren oder einen Balun mit einer größeren Bandbreite herzustellen.
  • • Für digitale Kommunikationen zwischen Teilen eines Computersystems wie beispielsweise standardmäßiges PCI Express. Jede „Lane” von PCI Express sendet „Pakete” auf eine Weise, die Ethernet (oben beschrieben) sehr ähnlich ist, an Differenzpaaren entlang nach unten.
  • • Für Signale auf einer Dünnfilmschaltung als Mikrostreifen kann eine Differenzübertragungsbaugruppe dazu ausgelegt sein, Differenzsignale zu tragen. Diese Implementierung erscheint einer oder mehreren der in 1-8 gezeigten Anordnungen sehr ähnlich. Signale in Mikrostreifen können auch unsymmetrisch sein, wobei lediglich eine Metallleitung und eine Masseebene unter der einen Metallleitung vorliegen.
  • • Für Signale auf einer Dünnfilm-Streifenleitung kann eine Differenzübertragungsbaugruppe mit einer Masselage über und unter einem mittleren Leiter angeordnet sein. Eine zusätzliche dielektrische Schicht könnte über den zwei in 18 gezeigten Leitern hinzugefügt werden, und über einer derartigen dielektrischen Schicht könnte ein geerdetes Metallblech (eine geerdete Metallschicht) vorgesehen sein.

Obwohl eine Differenzübertragungsbaugruppe mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung unter Bezugnahme auf mehrere exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Worte, die verwendet wurden, Worte der Beschreibung und Veranschaulichung und nicht Worte der Einschränkung sind. Innerhalb des Gebiets der angehängten Ansprüche, wie sie derzeit angegeben und geändert sind, können Änderungen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzumfang und der Wesensart von Differenzübertragungsbaugruppen mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl Differenzübertragungsbaugruppen mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung unter Bezugnahme auf bestimmte Einrichtungen, Materialien und Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen Differenzübertragungsbaugruppen mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung nicht auf die offenbarten Einzelheiten beschränkt sein; vielmehr erstrecken sich Differenzübertragungsbaugruppen mit Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie beispielsweise innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche liegen.

Obwohl die vorliegende Spezifikation Komponenten und Funktionen beschreibt, die bei bestimmten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf bestimmte Standards und Protokolle implementiert werden können, ist die Offenbarung nicht auf diese Standards und Protokolle beschränkt. Diese Standards werden in periodischen Abständen durch effizientere Äquivalente ersetzt, die im Wesentlichen dieselben Funktionen aufweisen. Demgemäß werden Ersatzstandards und -protokolle, die dieselben oder ähnliche Funktionen aufweisen, als Äquivalente derselben angesehen.

Die Veranschaulichungen der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen ein allgemeines Verständnis der Struktur der verschiedenen Ausführungsbeispiele vermitteln. Die Veranschaulichungen sollen nicht als vollständige Beschreibung aller Elemente und Merkmale der hierin beschriebenen Offenbarung dienen. Fachleuten können nach Durchsicht der Offenbarung viele andere Ausführungsbeispiele einleuchten. Andere Ausführungsbeispiele können verwendet werden und von der Offenbarung abgeleitet werden, beispielsweise dass strukturelle und logische Substitutionen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Außerdem sind die Veranschaulichungen lediglich repräsentativ und sind eventuell nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Bestimmte Proportionen in den Veranschaulichungen können übertrieben dargestellt sein, während andere Proportionen kleiner dargestellt sein können. Demgemäß sollen die Offenbarung und die Figuren als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen werden.

Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der Offenbarung können hierin lediglich der Zweckmäßigkeit halber und ohne Absicht, den Schutzumfang dieser Anmeldung auf irgendeine bestimmte Erfindung oder irgendein bestimmtes erfindungsgemäßes Konzept freiwillig zu beschränken, individuell und/oder kollektiv mit dem Begriff „Erfindung” bezeichnet werden. Obwohl außerdem spezifische Ausführungsbeispiele hierin veranschaulicht und beschrieben wurden, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass jegliche nachfolgende Anordnung, die dahin gehend entworfen ist, denselben oder einen ähnlichen Zweck zu erfüllen, die gezeigten spezifischen Ausführungsbeispiele ersetzen kann. Die vorliegende Offenbarung soll jegliche und alle nachfolgenden Adaptionen oder Variationen verschiedener Ausführungsbeispiele abdecken. Kombinationen der obigen Ausführungsbeispiele und anderer Ausführungsbeispiele, die hierin nicht speziell beschrieben sind, werden Fachleuten nach Durchsicht der Beschreibung einleuchten.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Differenzübertragungsbaugruppe zwei Metallprismen, die differenziell getrieben werden. Jedes Metallprisma erstreckt sich in einer gemeinsamen Richtung entlang paralleler Leitungen. Die zwei Metallprismen sind voneinander beabstandet. Die parallelen Leitungen sind in einer (ersten) Ebene koplanar. Die zwei Metallprismen tragen jeweils zur Bildung eines dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes bei. Die Differenzübertragungsbaugruppe umfasst ferner ein Massesubstrat, das sich in einer (zweiten) Ebene, die zu der (ersten) Ebene parallel ist, in der gemeinsamen Richtung erstreckt. Die Differenzübertragungsbaugruppe umfasst ferner eine ohmsche Lage in einer (dritten) Ebene, die dahin gehend ausgerichtet ist, im Wesentlichen senkrecht zu einer elektrischen Feldkomponente eines ersten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes zu sein. Die ohmsche Lage ist ferner dahin gehend ausgerichtet, zu einer elektrischen Feldkomponente eines zweiten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes parallel zu sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die dritte Ebene im Wesentlichen parallel zu der zweiten Ebene und der ersten Ebene.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die ohmsche Lage dahin gehend platziert, die Kapazität der Differenzübertragungsbaugruppe aufrechtzuerhalten.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung erstrecken sich Ränder der ohmschen Lage außerhalb einer Region, die durch die zwei Metallprismen und das Massesubstrat definiert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die dritte Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Ebene und der ersten Ebene. Die ohmsche Lage ist in der dritten Ebene in dem Raum zwischen den zwei Metallprismen vorgesehen.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die ohmsche Lage zwischen den zwei Metallprismen mittig angeordnet und halbiert den Raum zwischen denselben.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der spezifische Widerstand der ohmschen Lage dahin gehend ausgewählt, eine Ausbreitung der elektrischen Feldkomponente des ersten Modus des dreidimensionalen elektromagnetischen Feldes aufrechtzuerhalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die ohmsche Lage einen charakteristischen Schichtwiderstand zwischen etwa 50 Ohm/Quadrat und 150 Ohm/Quadrat auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die ohmsche Lage einen charakteristischen Schichtwiderstand von etwa 100 Ohm/Quadrat auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Differenzübertragungsbaugruppe eine gedruckte Schaltungsplatine auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Differenzübertragungsbaugruppe eine integrierte Schaltung auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein elektrisches Feld eines Differenzsignals, das durch die Differenzübertragungsbaugruppe getragen wird, vorwiegend senkrecht zu der dritten Ebene. Eine elektrische Feldkomponente eines durch die Differenzübertragungsbaugruppe getragenen Gemeinsamer-Modus-Signals ist vorwiegend parallel zu der dritten Ebene.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung reduziert die ohmsche Lage Amplituden des Gemeinsamer-Modus-Signals.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Differenzübertragungsbaugruppe in einem Mikrostreifen implementiert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Differenzübertragungsbaugruppe in einer Streifenleitung implementiert.

Gemäß einem wieder anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Differenzübertragungsbaugruppe in einem Filter implementiert. Beispielsweise kann ein Mikrostreifen-Symmetrie- zu Asymmetrie-Entwurf ein Filter umfassen, das die Breitband-Bandbreite verbessert und gleichzeitig auch die Gemeinsamer-Modus-Unterdrückung unter Verwendung der hierin beschriebenen Differenzübertragungsbaugruppen verbessert.

Die Zusammenfassung ist dahin gehend vorgesehen, 37 C. F. R. §1.72(b) zu erfüllen, und wird unter der Voraussetzung unterbreitet, dass sie nicht dazu verwendet wird, den Schutzumfang oder die Bedeutung der Patentansprüche zu interpretieren oder einzuschränken. Außerdem können in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammengenommen oder bei einem einzigen Ausführungsbeispiel beschrieben werden, um die Offenbarung zu straffen. Die vorliegende Offenbarung soll nicht dahin gehend interpretiert werden, eine Absicht widerzuspiegeln, dass die beanspruchten Ausführungsbeispiele mehr Merkmale erfordern als in jedem Patentanspruch ausdrücklich angegeben ist. Vielmehr kann, wie die folgenden Patentansprüche wiedergeben, der erfindungsgemäße Gegenstand auf weniger als alle Merkmale jeglicher der offenbarten Ausführungsbeispiele gerichtet sein Somit werden die folgenden Patentansprüche in die ausführliche Beschreibung integriert, wobei jeder Patentanspruch für sich alleine steht und einen separat beanspruchten Gegenstand definiert.

Die vorstehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um Fachleute zu befähigen, die vorliegende Offenbarung umzusetzen oder zu verwenden. Als solches ist der oben offenbarte Gegenstand als veranschaulichend und nicht einschränkend anzusehen, und die angehängten Patentansprüche sollen alle derartigen Modifikationen, Verbesserungen und andere Ausführungsbeispiele, die innerhalb der wahren Wesensart und des wahren Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung liegen, abdecken. Somit soll in dem größtmöglichen durch das Gesetz erlaubten Ausmaß der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung durch die breitest zulässige Interpretation der folgenden Patentansprüche und ihrer Äquivalente bestimmt werden und soll nicht durch die vorstehende ausführliche Beschreibung eingeschränkt oder begrenzt werden.