專利名稱：具有抑制不需要模式的共平面微波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用來(lái)在共平面?zhèn)鬏斁€和電路中抑制電流傳送所不需要的模式，例如腔體、平板、表面波和微帶模式的結(jié)構(gòu)和方法。本發(fā)明特別涉及使用所定義的共平面電阻性模式，該模式將共平面?zhèn)鬏斁€和與mm波、通過(guò)倒裝片安裝的有源器件相連接的電路的帶狀導(dǎo)體的周邊相鄰放置。
共平面帶狀傳輸線結(jié)構(gòu)的多種應(yīng)用已為公知。這些處理模式抑制的在先專利詳列如下U.S.專利號(hào)發(fā)明人3,351,816Sear等4,045,750Marshall4,600,907Greliman等5,105,171Wen等5,225,796Williams等5,349,317Notani等所有這些專利示出了共平面帶狀傳輸線結(jié)構(gòu)。
在此技術(shù)中以多種形式參照共平面電路結(jié)構(gòu)。為了便于討論起見，共平面電路結(jié)構(gòu)包括共平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(CPW)和共平面槽線結(jié)構(gòu)(CSL)。CPW和CSL的特征都在于導(dǎo)電片(conducting sheet)，其具有在彼此相鄰的導(dǎo)電片的信號(hào)傳輸導(dǎo)體邊緣之間定義的縱向縫隙或槽。理論上，導(dǎo)電片形成了位于槽的任一側(cè)上的接地面(對(duì)CPW和CSL而言)，其橫向地從信號(hào)傳送槽的任一側(cè)向無(wú)窮遠(yuǎn)處延伸。
實(shí)際上，由于由這些無(wú)限延伸(infinite)或半無(wú)限延伸的導(dǎo)電片設(shè)置的寄生模式，導(dǎo)電片最好只在任一側(cè)上延伸一個(gè)足以作為一個(gè)CPW或CSL的有限的橫向距離。用于實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)目的的實(shí)際結(jié)構(gòu)更象是通過(guò)縫隙分離的平行帶狀導(dǎo)體。所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到理論概念與實(shí)際表達(dá)的等效性，因此在本文中，術(shù)語(yǔ)CPW和CSL將被理解成具有上述那些基本特征的結(jié)構(gòu)。
一個(gè)共平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(CPW)具有一個(gè)或多個(gè)緊密放置但彼此分離的縱向共平面帶狀信號(hào)導(dǎo)體，這些導(dǎo)體橫向位于兩個(gè)相鄰的縱向共平面接地導(dǎo)體之間或與兩個(gè)相鄰的縱向共平面接地導(dǎo)體分隔相應(yīng)的縫隙寬度。RF信號(hào)沿著信號(hào)的端面沿(facing edges)被傳輸?shù)浇拥貙?dǎo)體。接地導(dǎo)體可比信號(hào)到信號(hào)之間或信號(hào)到接地之間的縫隙更寬。
一個(gè)共平面槽線結(jié)構(gòu)(CSL)具有兩個(gè)具有端面沿的緊密放置的共平面縱向延伸導(dǎo)體，在導(dǎo)體之間具有一個(gè)橫向縫隙，其通常比導(dǎo)體的側(cè)寬小得多。一個(gè)FR信號(hào)沿著導(dǎo)體的端面沿傳送。
微帶模式一個(gè)基板上的共平面?zhèn)鲗?dǎo)帶能夠開發(fā)一種微帶模式，其中沿著與接地面間隔的傳導(dǎo)帶，有一個(gè)不需要的電位差，而接地面可位于基板的反面或位于基板和共平面帶的上面和/或下面。這可以參照?qǐng)D9和

圖10進(jìn)行說(shuō)明。一種典型的共平面帶傳輸線結(jié)構(gòu)(CPW)50由一個(gè)位于兩個(gè)相鄰共平面導(dǎo)體54之間、與其相隔一個(gè)縫隙距離Dg的中央信號(hào)傳導(dǎo)帶52構(gòu)成。CPW50用于與從DC到數(shù)百GHz的毫米(mm)波RF電路部件互連。這些電路部件可以是放大器、振蕩器、混合器、調(diào)諧和延遲元件等(未示出)。
在沿著CPW線的任何位置上的中斷，特別是不對(duì)稱中斷，例如粗調(diào)元件，能夠開始將能量從CPW模式耦合到微帶模式傳播。
參照?qǐng)D9和圖10，傳導(dǎo)帶52,54被定義在絕緣基板56的一側(cè)或頂面。CPW50和基板56一般被安裝在一個(gè)導(dǎo)電外殼58中。外殼58提供保護(hù)以減少輻射或電磁干擾效應(yīng)(EMI)。基板56的反面或底面一般被安裝在外殼58的一個(gè)內(nèi)表面上或附近，或被懸掛在兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)表面之間。
這樣外殼58在基板56的反面和上面形成了一個(gè)接地面60?；?6的厚度一般足夠大以使與波長(zhǎng)為λs的信號(hào)沿著CPW50傳送相關(guān)的電磁場(chǎng)相對(duì)不受接地面60的影響?？商鎿Q地，接地面60可以是一個(gè)形成在與導(dǎo)體52、54相對(duì)的基板56一側(cè)上的導(dǎo)電片，而外殼58可以由絕緣材料，如塑料制成。
縱向電流在導(dǎo)體52和54中流動(dòng)，如圖9所示，并且在圖11中示出了側(cè)片(sheet)電流密度Jc對(duì)側(cè)向距離x的曲線。與所需CPW模式相關(guān)的電流密度Jc在導(dǎo)體52和54接近與導(dǎo)體52和54之間的縫隙53相鄰的內(nèi)端面的部位為最大值。由于高度集中的相反極性電賀(用沿著導(dǎo)體52和54端面的加號(hào)和減號(hào)表示)之間的相互吸引，電流密度Jc隨著與導(dǎo)體52-54內(nèi)端面的距離而迅速下降。
在圖10中用箭頭表示的、不需要的微帶模式(MSM)電場(chǎng)，Ema(空氣中的電場(chǎng))和Ems(基板中的電場(chǎng))能夠在位于CPW50和接地面60之間的絕緣基板56中或位于CPW和外殼58之間的空氣介質(zhì)中傳導(dǎo)。不需要的具有所示電場(chǎng)Ew的空腔模式也可以在外殼58中傳導(dǎo)。來(lái)自不需要的MSM電流的電流密度分布Jc‘在圖11中以虛線表示，并且由于沿著圖9中導(dǎo)體54外邊沿的同樣的電菏彼此排斥而向著接地導(dǎo)體54的外邊沿集中。MSM返回電流在接地面60中流動(dòng)。不需要的平板和絕緣模式也具有在基板56中傳導(dǎo)的電場(chǎng)Em。
在圖1所示的U.S.專利5,225,796(‘796)中，示出了以一個(gè)損耗性電阻片22取代接地面60作為抑制流經(jīng)基板56的寄生MSM的裝置。這種方法以附加的過(guò)程提供了一些改進(jìn)，即以鎳鉻合金等涂布基板56的背面。圖2B的‘796示出了沿著一個(gè)共平面導(dǎo)體外邊沿的電阻性膜，其寬度小于導(dǎo)體的寬度并且更小于沿著共平面導(dǎo)體傳送的信號(hào)的波長(zhǎng)。窄膜28在抑制沿著基板26的底面?zhèn)魉偷谋砻婺Ｊ交蚺c作為組件24的接地面30的金屬夾頭相關(guān)的MSM波方面，并不象所希望的那樣有效。
波導(dǎo)和空腔模式但是，其它寄生模式不會(huì)通過(guò)背面的損耗性片而衰減。例如，波導(dǎo)和空腔模式還存在于位于CPW50電路圖的導(dǎo)體側(cè)或基板側(cè)上，或二者上的外殼58中?？涨换虿▽?dǎo)模式(WGM)的電場(chǎng)線如圖10中虛線Ew所示。
可通過(guò)限制外殼58的寬度和/或高度，Wa和Hw來(lái)實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)或空腔模式抑制。這確保波導(dǎo)對(duì)波長(zhǎng)λf大于2Wa或2Hw的信號(hào)為低截止(belowcutoff)。但是，對(duì)高頻操作來(lái)說(shuō)，特別在大于20GHz的頻率范圍內(nèi)，仍然沒(méi)有充分抑制高階和低階(higher-and lower-order)模式。另外，在40GHz或更高的頻率范圍內(nèi)，波導(dǎo)或腔體58所需的最小體積變得如此之小(大約0.15英寸或3.8mm)，以至其無(wú)法安插所有需要的電路。由于機(jī)器加工容許度成為波導(dǎo)尺寸Hw和Wa的重要部分，所以控制波導(dǎo)58的尺寸就更加昂貴了。
在CPW電路的電源和有效部件之間的偏壓連接上還存在MSM和WGM。任何用于將DC電源從一個(gè)點(diǎn)連接到另一個(gè)分離點(diǎn)的共平面帶可具有一種支持不需要模式的結(jié)構(gòu)。提供DC電源連接的共平面帶在不希望進(jìn)行信號(hào)傳播的電路區(qū)域中還支持CPW模式。
到目前為止，不需要模式抑制通常需要從電路的一部分到另一部分的電線、接頭或環(huán)路連接?？稍谔囟ǖ狞c(diǎn)加入分散的部件以試圖消除或極小化不需要的模式。利用這種方法的寄生模式抑制需要額外的部分和額外的勞動(dòng)來(lái)裝配高頻共平面電路。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了一種用于在一個(gè)寬頻率范圍內(nèi)抑制MSM、WGM和不需要的CPW寄生模式的方法。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了一種用于抑制模式并減少部件數(shù)目的方法。
參照?qǐng)D12，其簡(jiǎn)略示出了現(xiàn)有技術(shù)中CPW電路結(jié)構(gòu)100的透視圖。結(jié)構(gòu)100包括串聯(lián)的有效mm波部件A1,A2,A3，其通過(guò)CPW傳輸線段T1,T2,T3被連接到混合器X1的一個(gè)端子。第二組串聯(lián)部件A4,A5通過(guò)CPW傳輸線段T4,T5被連接到混合器X1的另一個(gè)端子。到X1的輸入被混頻并通過(guò)CPW段T6被輸入到一個(gè)終極IF放大器A6中。
結(jié)構(gòu)100被封裝在一個(gè)由三個(gè)部分104,106,108構(gòu)成的外殼102中，每個(gè)部分都具有一個(gè)沿著相應(yīng)CPW電路線(circuit segment)的相對(duì)長(zhǎng)、窄的區(qū)域。每個(gè)部分具有一個(gè)與CPW電路方向垂直的側(cè)面寬度Wa1和一個(gè)在高度方向上的垂直高度Hw1。這些尺寸必須嚴(yán)密遵從CPW電路布局并且必須被緊密控制以抑制寄生波導(dǎo)或空腔模式。嚴(yán)密遵從電路布局和緊密控制的限制增加了制造CPW電路的額外成本和復(fù)雜性。
與更接近正方形的長(zhǎng)寬比相比，部分104,106,108的相對(duì)長(zhǎng)而窄的長(zhǎng)寬比使結(jié)構(gòu)100具有相對(duì)較小的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此就需要額外的結(jié)構(gòu)支持來(lái)使部件102堅(jiān)固和結(jié)實(shí)。從而一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供了一種模式抑制方法和結(jié)構(gòu)，其允許制造商在尺寸Wa1和Hw1上放松要求以降低成本并提高制造靈活性。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于衰減和抑制與mm波有源器件相連的CPW和/或CSL電路中的寄生微帶模式。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于衰減和抑制與mm波有源器件相連的CPW和/或CSL電路中的寄生波導(dǎo)或空腔模式的結(jié)構(gòu)和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于衰減和抑制與mm波有源器件相連的CPW和/或CSL電路的偏壓結(jié)構(gòu)中的寄生模式的結(jié)構(gòu)和方法。
本發(fā)明還有另一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)和方法，其用于以最少的附加過(guò)程和制造步驟，在一個(gè)寬頻帶范圍內(nèi)，同時(shí)衰減和抑制與mm波有源器件相連的CPW和/或CSL電路中的寄生微帶、平板、波導(dǎo)和空腔模式。
本發(fā)明還具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是放松對(duì)波導(dǎo)或空腔的尺寸與形狀的要求，以降低成本和增加整個(gè)部件的堅(jiān)固程度，所述波導(dǎo)或空腔用于封裝與mm波有源器件相連的CPW和/或CSL電路。
與有源器件相連的共平面電路中起作用的所需正常模式是具有單獨(dú)的、分隔開的相鄰導(dǎo)體帶，這些導(dǎo)體帶具有與電流沿著和在導(dǎo)體之間導(dǎo)通相關(guān)的不同電位。
通過(guò)裝入邊帶或最外面的帶(其通常為接地參考導(dǎo)體或沿著導(dǎo)體長(zhǎng)度延伸的導(dǎo)體帶)來(lái)防止起作用的微帶模式。這就提供了一條與微帶模式電磁場(chǎng)相耦合的電阻性電氣路徑。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，通常提供一種用于抑制寄生模式的共平面電路結(jié)構(gòu)，由一條傳輸線構(gòu)成，該傳輸線包括安裝在一個(gè)基板表面上的至少第一和第二分割開的共平面導(dǎo)體，第一和第二導(dǎo)體相隔第一縫隙的距離。一個(gè)電阻性膜位于基板表面上并且與第一導(dǎo)體共平面地沿著第一導(dǎo)體在第一縫隙中的長(zhǎng)度延伸。該電阻性膜與第一導(dǎo)體耦合以衰減寄生模式。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于抑制寄生模式的共平面電路結(jié)構(gòu)，由一條傳輸線構(gòu)成，該傳輸線包括安裝在一個(gè)基板表面上的至少第一和第二分割開的共平面導(dǎo)體，第一和第二導(dǎo)體相隔第一縫隙的距離。第一電阻性膜與第一導(dǎo)體共平面地沿著第一導(dǎo)體的長(zhǎng)度延伸，第二電阻性膜與第二導(dǎo)體共平面地沿著第二導(dǎo)體的長(zhǎng)度延伸。第一和第二電阻性膜與第一和第二導(dǎo)體耦合以衰減寄生模式。
更具體地，本發(fā)明的一個(gè)CSL實(shí)施例包括一個(gè)具有一個(gè)平坦表面的絕緣基板，第一共平面導(dǎo)體被限定于其上。第一導(dǎo)體具有一個(gè)用于定義信號(hào)傳送方向的信號(hào)傳導(dǎo)沿。第二共平面導(dǎo)體也被限定在平坦表面上。第二導(dǎo)體具有與第一導(dǎo)體信號(hào)沿相對(duì)的第二信號(hào)傳導(dǎo)沿。第一沿和第二沿一般隔開一個(gè)縫隙，盡管縫隙的寬度不一定是均勻的。例如，縫隙可以逐漸變窄。
第一和第二共平面導(dǎo)體具有各自的第三邊沿，其位于第一和第二信號(hào)傳導(dǎo)沿的外面。各第三邊沿與相對(duì)的第一和第二信號(hào)傳導(dǎo)沿相隔離。各信號(hào)沿與相應(yīng)的第三邊沿的間隔可以使波長(zhǎng)為λs的信號(hào)能夠沿著第一邊沿和第二邊沿之間的縫隙傳誦，而沿著第三邊沿的電流分量基本為零。
一個(gè)預(yù)定薄膜電阻的第一和第二共平面電阻性膜被定義在平坦表面上。這些電阻性膜具有與第一和第二導(dǎo)體的相應(yīng)第三邊沿耦合的各第四邊沿。這些電阻性膜還具有與相應(yīng)第四邊沿隔離開的各個(gè)末端第五邊沿。這些電阻性膜具有一個(gè)介于第四和第五邊沿之間的寬度，其足以使沿著信號(hào)傳送方向以不需要的模式而傳送的信號(hào)通過(guò)到電阻性膜各第四邊沿的第一和第二共平面導(dǎo)體的電場(chǎng)而被衰減和抑制。本發(fā)明的共平面模式抑制電阻結(jié)構(gòu)特別適用于與在mm波區(qū)域中工作的、通過(guò)倒裝片安裝的有效部件的信號(hào)內(nèi)連和偏壓連接。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如上所述的寄生模式抑制電路結(jié)構(gòu)被定義為使各個(gè)第五邊沿與相應(yīng)的第四邊沿隔開，以便通過(guò)電阻性膜衰減試圖流入和流到電阻性膜第五邊沿附近的寄生微帶模式電流分量和駐波電壓分量。與這種電流分量相關(guān)的寄生微帶模式信號(hào)將通過(guò)與各電阻性膜耦合而被抑制。
在本發(fā)明的共平面寄生模式抑制電路結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)第五邊沿與相應(yīng)第四邊沿的間距使得關(guān)于CPW結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)或空腔體積中的寄生波導(dǎo)或空腔模式信號(hào)通過(guò)電阻性膜而被衰減。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，電阻性膜具有一個(gè)位于第四和第五邊沿之間足夠?qū)挼膶挾龋沟貌ㄩL(zhǎng)λx充分大于一個(gè)預(yù)定值、并沿著信號(hào)傳送方向傳送的不需要的共平面信號(hào)通過(guò)電流分量而衰減，該電流分量通過(guò)第一和第二共平面導(dǎo)體導(dǎo)通耦合與電阻性膜的各個(gè)第四邊沿。
電阻性膜可被定義具有一個(gè)介于大約10ohms/square到大約1000ohms/square之間的一個(gè)平均薄膜電阻。一個(gè)具有一個(gè)大約等于不需要入射波的特性阻抗的薄膜電阻的電阻性膜將在衰減或吸收這種波方面是有效的。例如，在基板的其它未用區(qū)域，和在用于封裝有源器件的基板的特定區(qū)域中，有效的薄膜電阻可以大約為50ohms/square。
薄膜電阻可選擇其它值以便衰減其它具有不同特性阻抗的模式。薄膜電阻可沿著電阻性膜而變以在不同的位置提供不同模式的衰減。
電阻性膜還可被定義為一個(gè)具有多個(gè)小孔(aperture)的導(dǎo)電片。這些小孔可以排列成規(guī)則陣列，例如形成一個(gè)電阻材料網(wǎng)格。該網(wǎng)格可被形成為周期性重復(fù)的圖形(pattern)。形成的網(wǎng)格具有一個(gè)暴露的絕緣區(qū)域與被覆蓋的電阻區(qū)域Roc的預(yù)定比值。通過(guò)適當(dāng)?shù)貙㈦娮栊阅ば纬蔀榫W(wǎng)格，對(duì)于大于幾倍圖形周期的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，具有較低固有電阻的電阻性膜可被有效地用作具有較高平均電阻的薄膜電阻。這就提供了一種無(wú)須改變電阻性膜的固有薄膜電阻而在電路上的不同點(diǎn)改變平均薄膜電阻的方法。
這些小孔也可以根據(jù)需要被排列成非周期性的、不規(guī)則的或半隨機(jī)的，以表示在不同的區(qū)域中的不同的平均薄膜電阻。一個(gè)非周期性的、半隨機(jī)的圖形可被用于衰減具有超過(guò)一個(gè)寬頻率范圍的寬范圍特性阻抗的不需要模式。
電路表面上電阻性膜的適當(dāng)有效薄膜電阻導(dǎo)致從波導(dǎo)、平板或空腔模式強(qiáng)力吸收能量，這些模式在電阻網(wǎng)格上是易于發(fā)生的。因此網(wǎng)格結(jié)構(gòu)能夠衰減和一直微帶模式和波導(dǎo)或空腔模式。
網(wǎng)格的絕緣與電阻區(qū)域之比在沿著基板的不同位置上是不同的。為了衰減和抑制在不同位置上的不同寄生模式，可以選擇區(qū)域比來(lái)表示在基板不同位置上的不同平均薄膜電阻。
網(wǎng)格可被定義為具有排列成長(zhǎng)方形柵格的開口圖形或圓孔陣列等類似圖形，而這些開口應(yīng)當(dāng)充分地小于要被抑制的寄生信號(hào)的波長(zhǎng)。
第四邊沿和第五邊沿之間的電阻性膜寬度一般大于1/4λx，其中λx是要被抑制的寄生信號(hào)的波長(zhǎng)。
通過(guò)為電阻性膜配置另外的被定義為“電阻?！?SOR)的較大區(qū)域，也可以抑制頻率非常低的模式。這就提供了一種有效的損耗性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于封裝所關(guān)心但不重要地與嚴(yán)重CPW傳輸路徑傳送的所需信號(hào)耦合的電路圖形。
為了進(jìn)一步地理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，必須結(jié)合附圖，參考后面的詳細(xì)說(shuō)明，其中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，其中圖1示出了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的、包括兩個(gè)用于與倒裝片有源器件連接的模式抑制電阻性膜的CSL結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖2示出了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的、包括兩個(gè)用于與倒裝片有源器件連接的模式抑制電阻性膜的CPW結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖3是沿著圖2中線3-3的電流密度與距離的關(guān)系圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明的、圖2所示的封裝在一個(gè)波導(dǎo)或空腔外殼中共平面模式抑制結(jié)構(gòu)沿著線3-3的剖面正視圖；圖5是一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的另一方面、具有網(wǎng)格狀電阻性膜的模式抑制CPW結(jié)構(gòu)的透視圖；圖6是用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的例示網(wǎng)格構(gòu)造的平面圖；圖7示出了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的、具有與倒裝片有源器件連接的電阻模式抑制膜的CPW電路結(jié)構(gòu)的透視圖；圖8是圖7的一個(gè)插入部分的詳細(xì)平面圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)中的CPW結(jié)構(gòu)的平面圖；圖10是圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)沿著線10-10的剖面圖；圖11是圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)CPW結(jié)構(gòu)的電流密度圖；圖12是現(xiàn)有的封裝在一個(gè)波導(dǎo)或外殼中的CPW結(jié)構(gòu)的透視圖；圖13是吸收依據(jù)本發(fā)明的CPW結(jié)構(gòu)的損耗線，信號(hào)的平面圖；圖14是圖13所示的結(jié)構(gòu)沿著線14-14的剖面圖；圖15是吸收依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的另一信號(hào)的平面圖；圖16是吸收?qǐng)D15所示結(jié)構(gòu)的信號(hào)的等效電路圖。
參照?qǐng)D1，其中示出了依據(jù)本發(fā)明的共平面寄生模式衰減和抑制結(jié)構(gòu)200的第一實(shí)施例。結(jié)構(gòu)200如圖所示為一個(gè)共平面槽線結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)200包括一個(gè)絕緣基板202，由低損耗絕緣材料，如玻璃布特氟龍、硅、礬土、氧化鈹、氮化鋁、石英、玻璃和半絕緣的砷化鎵等制成?；?02具有一個(gè)平坦表面204，其上定義了一個(gè)縱向延伸的第一導(dǎo)體206。導(dǎo)體206定義了第一信號(hào)傳導(dǎo)沿208。第二導(dǎo)體210位于表面204上，與導(dǎo)體206共平面。導(dǎo)體210定義了一個(gè)第二信號(hào)傳導(dǎo)沿212，其與第一信號(hào)傳導(dǎo)沿208間隔寬度為Wg的第一縫隙214。
導(dǎo)體206、210中的至少一個(gè)被連接到一個(gè)安裝在基板表面204上的倒裝片有源器件(未示出)的一個(gè)端子上。下面將說(shuō)明本發(fā)明的共平面寄生模式抑制結(jié)構(gòu)與倒裝片有源器件的互連。
導(dǎo)體206和210在與離開縫隙214的方向相反的方向上橫向延伸。導(dǎo)體210定義了第三導(dǎo)體邊沿，其與第二導(dǎo)體邊沿212間隔距離Wc2。
第一電阻性膜220位于平面204上，與導(dǎo)體206和210共平面。共平面電阻性膜220定義了與第三導(dǎo)體邊沿216平行并與第三導(dǎo)體邊沿216間隔的第一電阻邊沿222。膜220還定義了與第一電阻邊沿222間隔距離Wr的第三電阻邊沿224。
選擇寬度Wc2和間距Wg以允許波長(zhǎng)為λs的共平面毫米波信號(hào)在信號(hào)頻率fs沿著與導(dǎo)體邊沿208和212相對(duì)的內(nèi)側(cè)傳送。對(duì)于信號(hào)在毫米波長(zhǎng)、例如頻率fs在大約20到40GHz之間的寬帶傳輸來(lái)說(shuō)，Wc1應(yīng)當(dāng)大約為0.125mm(.005英寸)，而Wg應(yīng)當(dāng)大約為0.025mm(.001英寸)。
不需要模式的衰減程度取決于基板202的尺寸和絕緣常數(shù)、不需要模式的波長(zhǎng)、縱向?qū)w206,210和耦合的電阻性膜220的長(zhǎng)度Lr以及電阻性膜220的寬度Wr。為了依據(jù)本發(fā)明有效地衰減和抑制波長(zhǎng)為λx的不需要MSM，電阻性膜220的寬度Wr應(yīng)選為大約λx/4或大約1.125mm(0.045英寸)，或大于大約一個(gè)波長(zhǎng)或4.5mm(0.18英寸)的長(zhǎng)度或大于大約40GHz的頻率。
我們希望由于電阻性膜的寬度Wr減少，縱向?qū)w206,210和耦合的電阻性膜220,220‘的長(zhǎng)度Lr必須增加以達(dá)到所需的對(duì)寄生模式的衰減。用于一給定衰減的Wr和Lr之間的關(guān)系取決于共平面?zhèn)鬏斁€的類型、基板材料的類型和厚度、寄生模式的類型、電阻性膜的薄膜電阻和該模式的波長(zhǎng)。
電阻性膜邊沿222與導(dǎo)體邊沿216間隔寬度為Wg2的第二縫隙223。電阻性膜邊沿222和導(dǎo)體邊沿216應(yīng)足夠接近以進(jìn)行電磁耦合或重疊接觸以進(jìn)行導(dǎo)通耦合。
圖1還示出了模式抑制結(jié)構(gòu)200的另一種配置。共平面導(dǎo)體206包括第四導(dǎo)體邊沿216‘，其與第一導(dǎo)體邊沿208的間隔距離為Wc1。第二共平面電阻性膜220‘與導(dǎo)體206相鄰放置。第二電阻性膜220’定義了一個(gè)第二電阻邊沿225，其與導(dǎo)體邊沿216‘平行并與導(dǎo)體邊沿216’間隔寬度為Wg2的第三縫隙223‘。第二電阻性膜220’還定義了一個(gè)第四電阻性膜邊沿224‘，其與第二電阻性膜邊沿225平行并與第二電阻性膜邊沿225的間隔距離為Wr’。
通過(guò)選擇寬度Wc1和Wc2相等，使兩個(gè)導(dǎo)體206,210關(guān)于邊沿208,212橫向?qū)ΨQ。兩個(gè)電阻性膜220,220‘關(guān)于共平面導(dǎo)體206,210對(duì)稱放置，以使不需要的傳播模式的初始最小化。
電阻性膜220,220‘的邊沿224,224‘可以側(cè)向放置，與導(dǎo)體206,210相距一個(gè)充分大于Wr的距離，使得電阻性膜220,220’覆蓋基板表面204上的未用部分(未示出)，從而提供了一個(gè)大面積的電阻性膜(SOR)，以便吸收不需要的模式，例如平板、空腔、波導(dǎo)、微帶等。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，一個(gè)至少具有兩個(gè)端子的倒裝片有源器件(未示出)可被固定在基板204上。一個(gè)或多個(gè)設(shè)備端(未示出)可被連接到第一和第二信號(hào)導(dǎo)體210,210中的至少一個(gè)上。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的有源器件進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D2，其中示出了另一種依據(jù)本發(fā)明的CPW寄生模式衰減和抑制結(jié)構(gòu)231。CPW結(jié)構(gòu)231依據(jù)本發(fā)明與一個(gè)通過(guò)倒裝片固定的設(shè)備(未示出)相連。結(jié)構(gòu)231包括功能和附圖標(biāo)記與圖1中元件的功能和標(biāo)記相同的元件以及這里所述的其它元件。第三導(dǎo)體230被定義在基板202的表面204上，與導(dǎo)體206和210共平面。導(dǎo)體230具有一個(gè)內(nèi)側(cè)邊沿232，其與第一共平面導(dǎo)體206的另一個(gè)邊沿相對(duì)，并與其間隔，形成一個(gè)縫隙233。邊沿232和234形成共平面的邊沿，用于沿著作為CPW的一部分或耦合的槽線波導(dǎo)231的邊沿208,212傳送波長(zhǎng)為λs的RF信號(hào)。
導(dǎo)體230具有一個(gè)與內(nèi)側(cè)邊沿232間隔Wc2‘的外側(cè)邊沿236，用以形成與導(dǎo)體210、縫隙214和導(dǎo)體206相關(guān)的共平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的另一部分。第二損耗電阻性膜238具有一個(gè)與導(dǎo)體230的外側(cè)邊沿236導(dǎo)通重疊的第一邊沿240。電阻性膜238的外側(cè)邊沿242與第一邊沿間隔一個(gè)距離Wr’。
結(jié)構(gòu)231在所需的頻帶內(nèi)能夠有效地衰減寄生MSM傳播，而且重要的是不會(huì)衰減所需的CPW模式信號(hào)。對(duì)于另一種具有一個(gè)多個(gè)波長(zhǎng)的縱向尺寸的CPW模式抑制傳輸線來(lái)說(shuō)，寬度Wr可以大大小于1/4λx，并且仍然是有效的?？梢灶A(yù)見由于寬度Wr減小，依據(jù)本發(fā)明的模式抑制傳輸線將需要一個(gè)沿著信號(hào)導(dǎo)體206和210的較大長(zhǎng)度以用于一個(gè)給定數(shù)量的衰減。
參照?qǐng)D2，電阻性膜220,238可以是一個(gè)“電阻?！保@隱含了電阻性膜可以在基板204上延伸到一個(gè)很大的區(qū)域而不覆蓋電路圖形。以電阻性膜220,238的延伸來(lái)覆蓋基板204的擴(kuò)展區(qū)域進(jìn)一步增強(qiáng)了寄生模式的衰減和抑制q在涂布和鋪砌基板204的制造工藝中實(shí)現(xiàn)了不增加額外的成本。這對(duì)于已經(jīng)利用共平面電阻性膜來(lái)將分散或分布式的電阻定義為例如終端、衰減器、偏壓元件等的制造工藝來(lái)說(shuō)，是特別真實(shí)(true)的。
再參照?qǐng)D2，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，電阻性膜的邊沿222和240不必與相應(yīng)的導(dǎo)體邊沿216和236重合，而是可以間隔開(未示出)。這是通過(guò)將電阻性膜220和238的其它邊沿222‘和240’(用虛線表示)以縫隙237和241與導(dǎo)體邊沿216和236間隔開來(lái)表示的，從而使得電阻性膜220和238與導(dǎo)體210和230不導(dǎo)通但進(jìn)行電磁耦合。邊沿216,222‘和236,240’的分離在縫隙237和241中產(chǎn)生了附加的場(chǎng)，其可以將來(lái)自不需要的寄生模式中的附加能量耦合到電阻性膜220和238中。
MSM波的抑制參照與圖11相對(duì)照的圖3，其中示出了與現(xiàn)有的CPW結(jié)構(gòu)的電流分布相比較的電流分布Jc和Jc”，(沿著圖2所示的共平面模式抑制電阻結(jié)構(gòu)231的線3-3)。通過(guò)不會(huì)影響中央導(dǎo)體帶206和帶210與230的內(nèi)側(cè)邊沿212和232中的CPW模式的電流分布Jc的、電阻帶220和238相對(duì)邊沿中的電流密度Jc”，位于導(dǎo)體帶210和230的外側(cè)邊沿的電流密度Jc”的最大值被衰減(與圖11中Jc’的幅度相比)。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，電阻性膜220和238可以通過(guò)各自的縫隙237和241與各自相鄰的導(dǎo)體邊沿216和236分離。對(duì)于一個(gè)給定的基板制造工藝來(lái)說(shuō)，縫隙237和241的寬度一般應(yīng)盡可能地小。縫隙237和241能夠提供由在邊沿222和240上的MSM表面電流引起的寄生模式的附加衰減。
選擇Wr和Wr’來(lái)向MSM電磁場(chǎng)提供有效的裝載，該電磁場(chǎng)將沿著基板202傳播。參照?qǐng)D4，其中示出了了圖2所示的共平面?zhèn)鬏斁€231沿著線3-3的剖面正視圖，其中傳輸線231位于一個(gè)空腔外殼248之中。箭頭Em可以幫助我們看到裝載MSM電磁場(chǎng)的有效性。箭頭Em表示由CPW導(dǎo)體206,210和230作為一個(gè)整體支持的不需要的MSM的電場(chǎng)分布。不需要的MSM具有一個(gè)電場(chǎng)分量Em，它與基板表面相切(未示出)。
再返回圖2，具有足夠?qū)挾?Wr和Wr’)的電阻性膜220和238衰減與MSM波相關(guān)的電流，所述MSM波在重合的邊沿216,222和236,240上或其附近流動(dòng)。與電阻性膜220和238相切的電場(chǎng)分量也將被衰減。如果寬度Wr和Wr’大約為1/4λx或更大，其中λx為相關(guān)寄生模式的波長(zhǎng)，那么具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的MSM波將被圖2所示的電阻性膜220和238更為有效地衰減。較大尺寸的Wr和Wr’對(duì)較低的頻率來(lái)說(shuō)更加有效。
在象Wr和Wr’變得非常大一樣的限制中，MSM波的衰減對(duì)非常低的頻率是有效的，這個(gè)非常低的頻率完全在所考慮的帶寬之外。由于Wr和Wr’變大，對(duì)于非常低的頻率來(lái)說(shuō)，電阻性膜220,238以分散的電阻形式出現(xiàn)并且可以被方便地連接到電路接地點(diǎn)(未示出)，在該位置變化影響RF信號(hào)沿著CPW線206,210,230傳播。
在圖4中，指向上和下的箭頭Em代表MSM的電場(chǎng)矢量。高階模式(higher order)，如平板模式將被更為有效地抑制，因?yàn)樗鼈兊牟ㄩL(zhǎng)比相關(guān)與整個(gè)尺寸Wa的基本模式的波長(zhǎng)更短并且電阻性膜的寬度Wr和Wr’是λx/4，寄生模式的1/4波長(zhǎng)的更大倍數(shù)。
波導(dǎo)或空腔模式的抑制參照?qǐng)D4，其中示出了依據(jù)本發(fā)明的共平面微波電路的波導(dǎo)或空腔模式抑制的實(shí)施例。CPW傳輸線231被封裝在一個(gè)具有高度Hw和寬度Wa的導(dǎo)電外殼248中。從而外殼248是一個(gè)波導(dǎo)或空腔并且能夠支持上述被截?cái)嗟睦绂藊＜2Wa的、不需要的電磁波導(dǎo)或空腔模式波。虛線箭頭Ew代表外殼248中不但或空腔模式的電場(chǎng)。在本發(fā)明中，電阻性膜220和238從中途截?cái)嗖▽?dǎo)或空腔模式的電力線或磁力線，從而抑制和衰減它們。電阻性膜220和238的寬度Wr,Wr’被選擇大于一個(gè)用于抑制不需要的波導(dǎo)、平板或空腔模式的最小值。一個(gè)寬度Wr和Wr’大于等于λx/4的電阻性膜220,238提供了每波導(dǎo)或空腔模式的單位長(zhǎng)度的充足衰減以便有效抑制這種模式在波導(dǎo)或空腔248中傳播。
再參照?qǐng)D2，盡管沒(méi)有示出，邊沿236和240可以與它們之間的絕緣層重疊以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通隔離，但在導(dǎo)體230和電阻性膜238之間具有電磁耦合。
一般地，本發(fā)明的每電阻性膜結(jié)構(gòu)(SOR)單位長(zhǎng)度的衰減將取決于被抑制的信號(hào)的模式和波長(zhǎng)、電阻性膜的薄膜電阻、電阻性膜的寬度和電阻性膜與相應(yīng)相鄰的共平面導(dǎo)體帶的相對(duì)邊沿的配置。在具體電路中用以實(shí)現(xiàn)對(duì)不需要的模式的所需抑制的全部衰減將取決于包括在電路和電路設(shè)計(jì)中的有效元件的增益。
參照?qǐng)D5，其中示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例用于從圖2延伸出的波導(dǎo)或空腔模式抑制。在圖5中，與圖2相同的元件用相同的標(biāo)記表示。圖5所示的CPW模式抑制結(jié)構(gòu)具有共平面電阻性膜220’和238’，其取代了圖2中電阻性膜220和238。正如前面圖2所示，電阻性膜220’和238’一個(gè)具有均勻電阻值的固態(tài)薄膜。
參照?qǐng)D5和圖6，電阻性膜220’和238’被鋪砌(pattern)形成一個(gè)網(wǎng)格或格式結(jié)構(gòu)250，這是從一個(gè)具有固有薄膜電阻Rs的電阻性膜形成的。鋪砌成的網(wǎng)格250具有一個(gè)預(yù)定的暴露的絕緣面積與被覆蓋的電阻面積之比Roc。也可將電阻性膜220’和238’定義成一個(gè)其中具有多個(gè)小孔252的薄膜。小孔252可按照規(guī)則陣列排列，例如形成電阻材料的網(wǎng)格250。
適當(dāng)?shù)貙㈦娮栊阅?gòu)成一個(gè)周期性的網(wǎng)格，對(duì)于波長(zhǎng)大于圖形周期的幾倍的模式來(lái)說(shuō)，具有較低固有電阻的電阻性膜能夠有效地作為平均電阻較高的薄膜。這就提供了一種用于改變電路不同點(diǎn)上的平均薄膜電阻而不改變電阻性膜的故意薄膜電阻的方法。
網(wǎng)格250的特征在于一個(gè)側(cè)向尺寸Wm，其基本上形成了尺寸為Wo的零導(dǎo)通孔252。選擇格式結(jié)構(gòu)250和開口252的尺寸Wo和Wm，使得超過(guò)重復(fù)周期Wm+Wo幾倍的電阻性膜220’和238’的平均薄膜電阻Ravg高于材料250的固有薄膜電阻Rs?？赏ㄟ^(guò)利用一種光致抗蝕劑對(duì)一個(gè)連續(xù)的薄膜進(jìn)行蝕刻，通過(guò)沖壓或通過(guò)涂覆交叉的電阻帶來(lái)形成網(wǎng)格250。
典型地，保護(hù)層網(wǎng)格(resist mesh)250將從一個(gè)沉積在基板表面204上的沉積膜被蝕刻而成，該沉積膜例如為鎳鉻合金、氮化鉭或類似物。可從一個(gè)用以形成一個(gè)柵格的、具有開口252的電阻性膜形成網(wǎng)格250，或通過(guò)按照在一個(gè)粘合在基板上的薄膜中蝕刻或沖壓出的適當(dāng)間隔排列的孔而形成網(wǎng)格250。
用于一個(gè)沉積電阻性膜250的最佳固有薄膜電阻Rs大約為50ohms/square。電阻性膜220’和238’可具有開口252的面積與網(wǎng)格250的面積之比以產(chǎn)生一個(gè)較高的平均薄膜電阻，從而提供與在膜250上易于發(fā)生的波導(dǎo)或空腔模式的特性阻抗更為接近的匹配。依據(jù)本發(fā)明的電阻性膜的網(wǎng)格配置在抑制寄生微帶、波導(dǎo)、平板和/或空腔模式上都是有效的。
開口252也可根據(jù)需要被排列成非周期性的、不規(guī)則的或半隨機(jī)的(未示出)，以表示在不同區(qū)域中的不同平均薄膜電阻。一個(gè)非周期性的、半隨機(jī)的圖形可被用于衰減一個(gè)范圍內(nèi)的不需要模式，這些不需要的模式具有超過(guò)一個(gè)寬頻率范圍的特性阻抗范圍。
在需要平均薄膜電阻低于電阻材料的固有薄膜電阻的區(qū)域中，可通過(guò)使固有薄膜與導(dǎo)體圖形重疊來(lái)形成網(wǎng)格，其中日所形成的開口被導(dǎo)體材料取代，并且?guī)?50由一個(gè)電阻性膜制成。調(diào)整開口和帶的相對(duì)大小Wo和Wm以達(dá)到所需的平均薄膜電阻。
參照?qǐng)D7，其中示出了依據(jù)本發(fā)明的幾種CPW寄生模式抑制電路結(jié)構(gòu)的實(shí)施例300的部分切剖透視圖。結(jié)構(gòu)300被固定在位于一個(gè)外殼302中的絕緣基板表面301上。結(jié)構(gòu)300包括固定在基板平面301上的、通過(guò)倒裝片固定的、串聯(lián)的mm波有效部件304、306、308。有效部件結(jié)構(gòu)304,306,308可包括倒裝片式放大器、振蕩器、濾波器等。每種部件具有一個(gè)或多個(gè)通過(guò)倒裝片固定的輸入連接和一個(gè)或多個(gè)通過(guò)倒裝片固定的輸出連接。部件304,306和308還包括混合或集成電路類型的多部件子裝配。
通過(guò)各模式抑制CPW傳輸線段314,316,318的相反端，部件結(jié)構(gòu)304,306,308被從各自通過(guò)倒裝片固定的輸出連接串聯(lián)到各自通過(guò)倒裝片固定的輸入連接(未示出)。依據(jù)本發(fā)明，模式抑制CPW傳輸線段314,316,318被定義在基板301上。依據(jù)上述參照?qǐng)D1到圖6的模式抑制原理而構(gòu)造CPW傳輸線段314,316,318。
參照?qǐng)D8，其中示出了一個(gè)連接在縱向信號(hào)輸入CPW傳輸線314和縱向輸出CPW傳輸線316之間的被插入到圖7中的、通過(guò)倒裝片固定的有源器件306的放大圖。輸入CPW傳輸線314包括介于平行的接地帶314c和314d中央的信號(hào)段314e。輸出CPW傳輸線316包括介于共平面接地帶316c和316d中央的信號(hào)段316a。
共平面接地帶314c和314d與導(dǎo)體的外側(cè)邊沿314e間隔一個(gè)寬度為Wg的絕緣縫隙。接地帶314c和314d與側(cè)向相對(duì)的共平面電阻性膜330和332間隔開并與其進(jìn)行電磁耦合。電阻性膜330和332定義了各自的電阻性膜邊沿330a和332a，其與接地導(dǎo)體314c和314d的各外側(cè)邊沿間隔一個(gè)寬度為Wg2的縫隙314a和314b。通過(guò)在接地帶314c,314d和相鄰的電阻性膜330,332之間進(jìn)行耦合來(lái)抑制沿著導(dǎo)體314e,314c和314d的不需要寄生模式。
電阻性膜邊沿330a和332a沿著導(dǎo)體314c和314d接近延伸。電阻性膜邊沿330a和332a被側(cè)向偏移，向內(nèi)接近輸入端306a，以形成與各共平面接地導(dǎo)體帶316c和316d的外側(cè)邊沿的導(dǎo)通耦合。電阻性膜邊沿330b與導(dǎo)體邊沿316c的外側(cè)邊沿導(dǎo)通重合，并延伸到下一個(gè)設(shè)備308。電阻性膜邊沿332b’與導(dǎo)體邊沿316d’的外側(cè)邊沿導(dǎo)通重合，并延伸到下一個(gè)設(shè)備308。電阻性膜邊沿332b與導(dǎo)體邊沿316d的外側(cè)邊沿導(dǎo)通重合，并延伸到一個(gè)T形連接器，該連接器是由接地導(dǎo)體316c,316d和信號(hào)導(dǎo)體316a與接地導(dǎo)體316d’和信號(hào)導(dǎo)體316a’形成的。導(dǎo)體316c,316a和316a是設(shè)備306的輸出。導(dǎo)體316c,316a和316d’是設(shè)備308的輸入。導(dǎo)體316d,316a’和316d’是到元件336的CPW連接(圖7所示)。元件336可以是下面所述的調(diào)諧元件或偏壓輸入元件。
通過(guò)在接地導(dǎo)體316c,d,d’和各個(gè)電阻性膜邊沿330b,332b,b’之間進(jìn)行導(dǎo)通耦合，抑制沿著導(dǎo)體316a,c,d,a’和d’的不需要寄生模式。
倒裝片306具有一個(gè)固定在輸入線314e上的倒裝片輸入點(diǎn)(bump)306a,固定在輸出線316a上并與公用接地側(cè)向?qū)α⒌牡寡b片輸出點(diǎn)306b,固定在各接地帶314c,316c和314d,316d的連接端上的倒裝片點(diǎn)306c和306d。
位于輸入306a和輸出306b之間的共平面接地導(dǎo)體317將連接端314c,316c連接到導(dǎo)體314d,316d的連接端。
CPW段318被輸入到混合器324的一個(gè)輸入端口。固定在基板上的第二組串聯(lián)部件310,312分別通過(guò)定義在基板301上的CPW傳輸線段320,322的反端被連接到混合器324的另一個(gè)輸入端。依據(jù)本發(fā)明，CPW傳輸線段320,322被定義在基板301上?；祛l器324對(duì)來(lái)自傳輸線段318和320的輸入進(jìn)行混頻并將輸出信號(hào)通過(guò)模式抑制CPW段328從混頻器324輸出到一個(gè)放大器326。放大器326通過(guò)一個(gè)最終模式抑制CPW共平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)334被連接到一個(gè)輸出設(shè)備(未示出)。
無(wú)源(passive)偏壓和匹配電路元件(未示出)也可以以相似的模式抑制布局技術(shù)連接到CPW段314-318。
共平面電阻性膜330和332側(cè)向位于CPW傳輸線段314,316,318,320,322的反面。電阻性膜330,332在基板301上側(cè)向向外延伸到一個(gè)足夠大的寬度，以便抑制出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)300中的微帶模式和波導(dǎo)或空腔模式等。共平面電阻性膜330和332可以橫向地延伸以形成在基板301的其它未用部分上延伸的SOR吸收膜。
結(jié)構(gòu)300可被封裝在一個(gè)以側(cè)寬W’、長(zhǎng)度Lh和高度Hw1’為特征的長(zhǎng)方形外殼302中。不限制必須嚴(yán)密控制外殼302的Lh、W’、Hw1’和包含在外殼中的基板301，以便抑制微帶和波導(dǎo)或空腔模式?；?01和外殼302的長(zhǎng)方形形狀比現(xiàn)有的基板和外殼更加便宜和堅(jiān)固，現(xiàn)有的基板和外殼必須與CPW電路布局充分一致并且必須被嚴(yán)密控制以抑制寄生波導(dǎo)或空腔模式。
電路結(jié)構(gòu)300的不同區(qū)域可具有依所需的模式抑制結(jié)構(gòu)而不同的SOR結(jié)構(gòu)。如上所述，與CPW段314相鄰的電阻性膜330和332可與段314的反面分別間隔一個(gè)平行的縫隙314a和314b。反之，與CPW段316,318,320和322相鄰的電阻性膜330和332與相應(yīng)段的反面是連續(xù)的并且具有一個(gè)足以衰減不需要模式的側(cè)向?qū)挾萕r。
縫隙314a和314b具有一個(gè)可調(diào)整的寬度Wg2以便在電阻性膜330,332和導(dǎo)通段314c,d之間提供所需程度的電磁耦合。在大約為20到40GHz的頻率范圍內(nèi)，縫隙寬度Wg2可大約為0.025mm到0.05mm(1-2密爾)并且可嚴(yán)重傳輸線段延伸幾個(gè)波長(zhǎng)。
元件336被共平面電阻性膜或網(wǎng)格338和340包圍，同時(shí)定義一個(gè)邊沿342。膜338是膜332的延伸。
在一個(gè)需要更低損耗的例子中，邊沿342與元件336側(cè)向間隔一個(gè)在網(wǎng)格338中定義的絕緣孔344。邊沿342與元件336間隔足夠遠(yuǎn)以防止網(wǎng)格338明顯衰減所需的信號(hào)。
網(wǎng)狀膜338,340的材料具有同于膜330,332的材料的固有薄膜電阻，但可以在一個(gè)工藝步驟中成形以提供一個(gè)由帶250和孔252構(gòu)成的網(wǎng)格(如圖6所示)。網(wǎng)狀膜338,340可被定義為具有帶250的寬度和孔252的尺寸，以便體現(xiàn)出網(wǎng)格區(qū)域中適于衰減不需要的波導(dǎo)或空腔、平板和表面波模式的所需平均薄膜電阻。僅結(jié)合同一成形工藝步驟中的不同圖形而選擇不同的帶250寬度和孔252尺寸以提供不同電路區(qū)域中的不同平均薄膜電阻。
也可以構(gòu)造結(jié)合具有CSL連接的電路的實(shí)施例。參照?qǐng)D7和圖8,可通過(guò)省略有源器件304和設(shè)備306之間的接地導(dǎo)體314，省略設(shè)備306和設(shè)備308之間的接地導(dǎo)體316c并對(duì)電阻性膜邊沿330a,b和332a,b進(jìn)行重新定位來(lái)構(gòu)造一個(gè)CSL結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)CSL實(shí)施例中，對(duì)電阻性膜邊沿330a和332a重新定位使它們與相應(yīng)的外側(cè)邊沿314c和314e間隔相等的距離。
對(duì)電阻性膜邊沿330b和332b重新定位，使它們基本上與相應(yīng)的導(dǎo)體外側(cè)邊沿316a和316d鄰接。在這種情況下，設(shè)備306的輸入被連接到一個(gè)由導(dǎo)體的相對(duì)邊沿314e和314c構(gòu)成的CSL上。設(shè)備306的輸出被連接到由導(dǎo)體邊沿316a和316d構(gòu)成的CSL上。通過(guò)與相應(yīng)的導(dǎo)體外側(cè)邊沿314c,316e和316a,316d耦合，重新定位后的電阻性膜邊沿330a,b和332a,b抑制了不需要的寄生模式。
在有源器件的一個(gè)輸入和一個(gè)輸出之間延伸的連續(xù)共平面電阻性膜可能在輸入和輸出之間引入了不需要的耦合。利用電阻性膜去耦合槽可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中能夠抑制有源器件與共平面電阻性膜連接的組合特性的附加寄生模式。關(guān)于本發(fā)明的電阻性膜去耦合槽的一個(gè)例子如圖7中的設(shè)備326和部件304,306和308所示。
形成電阻性膜338和340以定義一個(gè)位于設(shè)備326與部件304,306和308之間的去耦合槽346。槽346用于提供一個(gè)絕緣的電間斷或電阻性膜338和340之間沿著表面301的縫隙。槽346的電間斷配置通過(guò)設(shè)備326的相應(yīng)輸出與部件304,306,308的相應(yīng)輸入之間的電阻性膜338和340，從基本上制止或抑制了不需要的寄生信號(hào)的傳輸或通信。
網(wǎng)狀膜338和340通過(guò)在兩個(gè)方向相反的開口端346a和346b之間延伸的去耦合槽或開口346而完全分離。端346a位于兩個(gè)設(shè)備306和326的一側(cè)。相反端346b位于兩個(gè)設(shè)備306和326的另一側(cè)。電阻性膜338和340之間的去耦合槽346提供了對(duì)不需要信號(hào)的附加抑制，不需要的信號(hào)可能通過(guò)電阻性膜從放大器326的輸出耦合到部件304,306和308之一的一個(gè)輸入端中。可根據(jù)需要將槽346配置為一個(gè)直線型開口，一個(gè)具有均勻或漸細(xì)寬度的半圓弧、彎曲或蛇形的開口或一個(gè)不規(guī)則的開口。
膜347定義了一個(gè)附加的去耦合槽，其長(zhǎng)度為介于開口端348a到閉合端348b之間的距離。去耦合槽348被插入到部件310,312的輸入端與放大器326的輸出端之間。調(diào)整膜347中的槽348的位置和長(zhǎng)度，使膜347中部件310,312的輸入端與放大器326的輸出端之間的不需要信號(hào)模式基本上被去耦合。開口端348a在位于部件310,312和326一側(cè)的膜347的一個(gè)邊沿上截止，而閉合端348b在部件組310,312和326的對(duì)側(cè)附近的電阻性膜347中截止。
可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定用于一個(gè)特定電路布局的電阻性膜去耦合槽的形狀、大小和位置，即在一個(gè)實(shí)際電路的電阻性膜中通過(guò)刮刻(scratching)、刻劃(scoring)、切削(cutting)、磨削(grinding)、開槽(grooving)或其它磨蝕方法形成開口?？商鎿Q地，可通過(guò)模擬來(lái)確定去耦合槽為了抑制從電路的一部分到另一部分的不需要耦合而需要延伸到的位置。
其它的去耦合槽可被插入到模式抑制膜上的不同位置。另一個(gè)共平面模式抑制電阻性膜347位于介于部件310,312和放大器326之間的基板301上。電阻性膜347抑制了不需要模式沿著CPW傳輸線320和322的傳播。
可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)圖和腐蝕工藝形成去耦合槽346,348，也可以通過(guò)磨蝕、切削、刮刻或其它去除一部分電阻性膜338,340,347的方法形成去耦合槽。
圖7還示出了另一種依據(jù)本發(fā)明的模式抑制結(jié)構(gòu)。一個(gè)損耗型偏壓CPW電阻性膜模式抑制結(jié)構(gòu)350位于基板301上。耗損偏壓結(jié)構(gòu)350包括一個(gè)縱向偏壓導(dǎo)體帶356，該導(dǎo)體帶具有形成于基板301上的相對(duì)側(cè)和相對(duì)端。兩個(gè)焊盤352,354與偏壓導(dǎo)體帶356的各端連接。352,354中的至少一個(gè)連接構(gòu)成了與一個(gè)倒裝片有源器件(例如設(shè)備326)通過(guò)電線焊接或共平面連接(未示出)的連接。而另一個(gè)連接構(gòu)成了與一個(gè)外部電源的連接。
在導(dǎo)體帶356的相對(duì)側(cè)面上，有兩個(gè)側(cè)向相對(duì)且縱向延伸的共平面電阻性膜帶358和360，它們與導(dǎo)體帶356的相應(yīng)側(cè)面平行且接觸鄰接。電阻帶358和360一般與導(dǎo)體帶356平行且在縱向上沿著導(dǎo)體帶延伸一個(gè)距離Lrb，在導(dǎo)體帶的側(cè)向上延伸一個(gè)距離Wrb。
具有預(yù)定長(zhǎng)度和寬度以及相對(duì)內(nèi)、外邊沿的第二對(duì)側(cè)向相對(duì)的電阻帶362,364位于基板301上。電阻帶362,364的內(nèi)邊沿相互平行且通過(guò)相應(yīng)的寬度為Wgb的絕緣縫366,368與電阻帶358,360隔離。兩個(gè)側(cè)向相對(duì)的接地導(dǎo)體370,372與第二電阻帶362,364的相對(duì)的相應(yīng)外邊沿連接。
偏壓，例如一個(gè)DC電壓可連接到(未示出)焊盤352上，以便使焊盤354通過(guò)電線焊接或其它方式與電路300的一個(gè)或多個(gè)部件連接。偏壓導(dǎo)體356提供一個(gè)低DC電阻，以便將DC或低頻分量從一個(gè)外部電源(未示出)有效地傳送到電路部件，同時(shí)吸收或衰減在導(dǎo)體帶356的兩端352,354之間傳送的高頻信號(hào)。選擇相應(yīng)導(dǎo)體帶356、電阻帶358-364以及縫隙366,358的長(zhǎng)度Lrb和寬度Wrb,Wgb以提供對(duì)從共平面電路的一部分移動(dòng)到另一部分的mm波信號(hào)的所需衰減。
可增加附加的串聯(lián)和分流元件，如扼流器和濾波器電容(未示出)來(lái)進(jìn)行額外的濾波，這對(duì)所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。損耗性偏壓結(jié)構(gòu)350的優(yōu)點(diǎn)就在于利用構(gòu)造本發(fā)明的其它CPW部件和電阻模式衰減結(jié)構(gòu)的工藝就可以容易地得到。
偏壓導(dǎo)體帶356和相鄰的電阻帶358,360可形成除具有均勻截面的簡(jiǎn)單直線以外的其它共平面結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體帶356可以是漸細(xì)的、均勻的或?qū)?shù)性的，或者可以被分成多個(gè)具有并排排列的電阻帶358,360的端對(duì)端連接的直線子部分。導(dǎo)體帶356也可以制成多種形狀的縱向?qū)w，例如單一增加的線性錐度，一個(gè)對(duì)數(shù)或指數(shù)錐度。導(dǎo)體帶356也可以與多個(gè)相鄰的共平面電阻性膜元件進(jìn)行曲線連接或耦合，例如一個(gè)共平面的寬度均勻的螺旋形或逐漸變細(xì)的螺旋形等。
在本發(fā)明的具有表面布局與圖7相同的單片半導(dǎo)體集成電路實(shí)施例中，希望平面表面301是一個(gè)諸如GaAs之類的單片體半導(dǎo)體380的表面，所述單片體半導(dǎo)體具有通過(guò)集成電路技術(shù)定義于其中的有源(和/或無(wú)源)器件304,306,308,324,312,310,326，所述集成電路技術(shù)例如為膜沉積、光刻、植入和擴(kuò)散工藝步驟。導(dǎo)體314c,d,e和316a,c,d和電阻性膜330,332在集成電路制造工藝中的一個(gè)工藝步驟被定義和連接到有源器件上。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中可使用其它絕緣和半絕緣基板。諸如半絕緣的GaAs、磷化銦、高阻硅、金剛石和金剛砂之類的材料被希望用作本發(fā)明的倒裝片實(shí)施例的基板。還希望同樣這些材料也適用于其中配置有有源器件的單片集成電路實(shí)施例。
參照?qǐng)D13，其中示出了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的、與一個(gè)共平面的倒裝片安裝有源器件402連接的交指狀電阻性共平面模式抑制結(jié)構(gòu)400。共平面的交指狀電阻模式抑制結(jié)構(gòu)400和倒裝片402被固定在一個(gè)絕緣基板表面404上。結(jié)構(gòu)400被構(gòu)造為連接一個(gè)來(lái)自沿著一端406a到第二端406b的低電阻導(dǎo)體帶406的輸入設(shè)備(未示出)的低頻信號(hào)或緩慢變化的偏壓Si。導(dǎo)體帶406可以是一個(gè)例如用于啟動(dòng)一個(gè)mm波部件的信號(hào)或偏壓輸入。第二端406b通過(guò)一個(gè)部件410和連接410a與倒裝片402的一個(gè)輸入408連接。部件410可以是一個(gè)作為部分所述電阻結(jié)構(gòu)的共平面電阻，或是一個(gè)諸如倒裝片電阻之類的集總部件。連接410a可以是一個(gè)共平面連接、電線焊接或類似的到共平面圖形411的連接以接收連接到輸入408的倒裝片塊(flip-chip bump)440。
信號(hào)導(dǎo)體406被構(gòu)造成一個(gè)在兩端406a和406b之間延伸一個(gè)長(zhǎng)度Lrb的縱向帶。相對(duì)的第一和第二共平面電阻結(jié)構(gòu)412和414位于帶406的任一側(cè)上，第一和第二共平面電阻結(jié)構(gòu)各自具有多個(gè)分隔開的、共平面梳狀電阻性膜指412a和414a。每個(gè)電阻性膜指412a和414a具有一個(gè)鄰近于導(dǎo)體帶406的各相對(duì)側(cè)的內(nèi)面端。每個(gè)相應(yīng)電阻性膜指412a和414a的另一端末端位于從導(dǎo)體帶406的相應(yīng)側(cè)向外的端面上。
多個(gè)第一和第二共平面電阻性膜帶416橫越導(dǎo)體帶406。電阻帶416的相對(duì)末端從導(dǎo)體帶406的兩側(cè)垂直伸出。第二電阻帶416的排列使得每個(gè)電阻帶416的一個(gè)末端位于一對(duì)相鄰的、向內(nèi)面對(duì)的電阻性膜指412a之間并與其部分交叉。每個(gè)電阻帶416的另一末端位于相應(yīng)反向排列的一對(duì)相鄰的、向內(nèi)面對(duì)的電阻性膜指414a之間并與其部分交叉。電阻帶416與電阻性膜指412a和414a間隔一個(gè)寬度Wgb，從而在它們之間形成了相應(yīng)的彎曲絕緣縫418,420。
一對(duì)共平面的導(dǎo)地帶426,428位于基板404上，末端與電阻性膜指412a和414a的相應(yīng)反向末端相鄰并與其電耦合。導(dǎo)地帶426和428最好與412a和414a的末端電連接，但也可以彼此間隔而進(jìn)行電磁耦合。
共平面導(dǎo)地帶426,428的一端與器件402相鄰。在共平面導(dǎo)體426，428的相鄰端與器件402的相應(yīng)倒裝片接地端434,436之間提供共平面的電連接430,432。位于輸入和輸出端408,438之間的一個(gè)共平面公用接地帶435連接公用接地端434,436。一個(gè)共平面輸出連接439將輸出端438連接到一個(gè)輸出結(jié)構(gòu)(未示出)。
電阻性膜指412a,412a與電阻帶416通過(guò)縫隙418,420而分隔。因此，電阻性膜指412a和電阻帶416也可被描述為縱向位于導(dǎo)體426和406的長(zhǎng)度上。信號(hào)或偏壓導(dǎo)體406和接地導(dǎo)體426,428與電阻帶414,412和416組合在一起，形成了一個(gè)損耗性傳輸線，其在衰減沿著導(dǎo)體帶406傳播的mm波信號(hào)方面非常有效，而在衰減沿著導(dǎo)體帶406傳導(dǎo)的DC電源，或者低頻信號(hào)方面是不重要的。
表1 Ls=8mil,Lf=7mil,Wgb=lmil,Ws=Wf=1mil,Lrb=260mil頻率，GHz損耗，S21dB損耗，S21dB圖7圖1310 2 820 6 2230 12＞3940 19＞3850 28＞38電阻帶416和電阻性膜指412a,414a具有相應(yīng)的長(zhǎng)度Ls,Lf和寬度Ws,Wf以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)特定頻率的所需衰減。依據(jù)本發(fā)明的電阻率大約為50ohm/square的典型共平面衰減結(jié)構(gòu)400的衰減具有表1所示的參考尺寸。表1的數(shù)據(jù)來(lái)自一個(gè)具有金導(dǎo)體和50ohm/square的電阻性膜、安裝在一個(gè)大約厚為0.63mm(25mil)的BeO基板上的結(jié)構(gòu)400。為了進(jìn)行比較，圖7所示的具有相同長(zhǎng)度和可比寬度與間隔尺寸的直線電阻結(jié)構(gòu)350對(duì)同一電路區(qū)域來(lái)說(shuō)不太有效。
可替換地，電阻結(jié)構(gòu)400和倒裝片402可以位于兩個(gè)分離的基板上來(lái)取代一個(gè)單獨(dú)的基板404。損耗性CPW模式抑制結(jié)構(gòu)400可作為用于探察高頻器件的微探頭結(jié)構(gòu)上的輸入線?？赏ㄟ^(guò)可移動(dòng)的連接探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)從結(jié)構(gòu)400到器件408的連接410,430,432，而在同一基板上，由探頭取代共平面導(dǎo)體來(lái)提供連接410,430和432。結(jié)構(gòu)400也可用于向一個(gè)mm波共平面電路中的有源器件提供DC電或偏離電壓。
參照?qǐng)D14，其中示出了結(jié)合一個(gè)倒裝片有源器件的模式抑制結(jié)構(gòu)400的最佳共平面配置沿著圖13中的線14-14的剖面圖。導(dǎo)體426,428，端子408,434,436和電阻帶412a,414a形成了沿著表面404的共平面元件。通過(guò)連接在器件402上的相應(yīng)導(dǎo)電圖(未示出)與端子408,434,436之間的倒裝片凸起440示出了有源器件402的倒裝片安裝。
參照?qǐng)D15和16，其中示出了依據(jù)本發(fā)明的另一種用于向mm波電路提供偏壓，同時(shí)吸收寄生的mm波信號(hào)的損耗性偏壓電阻結(jié)構(gòu)500。圖16是信號(hào)吸收電阻結(jié)構(gòu)500的等效電路簡(jiǎn)略圖。
兩個(gè)縱向放置的寬度為Wg的共平面接地導(dǎo)體帶502和504被定義在基板404上。導(dǎo)體帶502和504相互平行并彼此分離，具有近端和末端502a,b和504a,b以及內(nèi)面邊沿502c和504c。每個(gè)導(dǎo)體帶的一端502a,504a被連接到相應(yīng)的器件接地導(dǎo)體316d和316d’上(圖8所示)。另一端502b,504b沿著接地導(dǎo)體316d和316d’的側(cè)向延伸。
一般用標(biāo)號(hào)506表示的一個(gè)共平面信號(hào)導(dǎo)體帶被定義在基板404上的內(nèi)面邊沿502c和504c之間。信號(hào)帶506為一個(gè)彎曲的慢波傳輸線，由連續(xù)相接的共平面導(dǎo)電段構(gòu)成。信號(hào)帶506包括多個(gè)第一縱向?qū)щ姸?08和多個(gè)第二橫向?qū)щ姸?10。每個(gè)導(dǎo)電段508和510的相對(duì)側(cè)面之間具有相同的寬度Ws1。信號(hào)帶506在與共平面信號(hào)導(dǎo)體316a’相連的近端506a和位于接地導(dǎo)體末端502b,504b附近的末端506b之間延伸一個(gè)距離Lrb。近端和末端506a,506b充分接近兩個(gè)接地導(dǎo)體的相應(yīng)近端與末端，以體現(xiàn)用于共平面線506的適當(dāng)電阻和傳輸特性，這在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。每一對(duì)相鄰的橫向段510和相連接的縱向段508組合起來(lái)構(gòu)成了一個(gè)U形環(huán)，橫向開口朝著相關(guān)的接地導(dǎo)體帶502或504。
多個(gè)第二橫向段510中的每一個(gè)在第一端和橫向相對(duì)的第二端之間都具有相等的長(zhǎng)度Lc2并且垂直地位于接地導(dǎo)體502和504之間。橫向段510的第一端和相對(duì)端分別與相應(yīng)接地導(dǎo)體502,504的相應(yīng)內(nèi)面邊沿502c,504c間隔一個(gè)縫隙Dg。
第一個(gè)橫向段510鄰近信號(hào)帶的近端506a。第二個(gè)橫向段510與第一個(gè)橫向段501相距縱向段508的長(zhǎng)度Lc1。每個(gè)后續(xù)的橫向段510與前一個(gè)橫向段之間都相距一個(gè)縱向段508的長(zhǎng)度Lc1，從而形成了具有各自相鄰的第一端和相對(duì)端的等間距橫向段對(duì)。
每個(gè)第一縱向段508的近端和末端之間都具有相等的長(zhǎng)度Lc1，并且平行地朝向接地導(dǎo)體502,504。第一個(gè)縱向段508位于第一和第二橫向段510之間。第一個(gè)縱向段508具有與第一個(gè)橫向段510的第一端相連的近端和與第二個(gè)橫向段510的相鄰第一端相連的末端。第二個(gè)縱向段508具有與第二個(gè)橫向段510的相對(duì)端相連的近端和與第三個(gè)橫向段510的相鄰相對(duì)端相連的末端。
每個(gè)后續(xù)的縱向段508都具有與前一個(gè)橫向段的橫向端相連的近端，前一個(gè)橫向段的橫向端與和前一個(gè)縱向段的末端相連的橫向端相對(duì)。后續(xù)的縱向段508的末端與后續(xù)的橫向段510的橫向相鄰端相連。從而每個(gè)后續(xù)縱向段與相對(duì)的接地導(dǎo)體帶502,504相鄰。每個(gè)縱向段508具有一個(gè)與相應(yīng)的接地導(dǎo)體帶相距縫隙距離Dg的外面邊沿。
如下所述，通過(guò)來(lái)自與信號(hào)線506耦合的共平面電阻性膜的衰減來(lái)吸收從末端506b引入的、沿著結(jié)構(gòu)500流向近端506a毫米波信號(hào)。相反，來(lái)自導(dǎo)體316a’，沿著信號(hào)線506流向末端506b的mm波信號(hào)將被吸收。這就阻止了流入或來(lái)自電源以及其后來(lái)自或流入共用基板404上其它有源電路的RF信號(hào)的耦合。
多個(gè)第一共平面橫向電阻帶516被定義在基板404上。每個(gè)電阻帶516的內(nèi)面邊沿與相對(duì)的外面邊沿之間具有一個(gè)橫向長(zhǎng)度Y1，該長(zhǎng)度與接地導(dǎo)體502,504正交垂直。每個(gè)橫向電阻帶516的與相對(duì)的內(nèi)面邊沿和外面邊沿相連接的相對(duì)橫向側(cè)面之間具有一個(gè)縱向?qū)挾萖1。每個(gè)后續(xù)的電阻帶516的內(nèi)面邊沿和外面邊沿分別相對(duì)地朝向前一個(gè)和后一個(gè)電阻帶516的內(nèi)面邊沿和外面邊沿。
第一個(gè)電阻帶516位于相鄰的第一和第二橫向?qū)w段510之間。電阻帶516的每個(gè)側(cè)面與相應(yīng)的導(dǎo)體段510間隔一個(gè)縫隙距離Dg。電阻帶516的內(nèi)面端直接面向位于相鄰的第一和第二橫向段510之間的相應(yīng)第一縱向段508。第一電阻帶516的外面端與和所連接的第一縱向段508相對(duì)的接地導(dǎo)體504的內(nèi)面邊沿相連。每個(gè)電阻帶516形成了一個(gè)沿著與每個(gè)相鄰橫向段510的第一部分512相鄰的任一側(cè)的損耗性接地導(dǎo)體。在常規(guī)的慢波傳輸線結(jié)構(gòu)中，電阻帶516是一個(gè)高導(dǎo)電性的導(dǎo)體。
第二電阻帶516位于相鄰的第二和第三橫向?qū)w段510之間。第二電阻帶516與相應(yīng)的橫向段510間隔一個(gè)縫隙距離Dg。第二電阻帶516的內(nèi)面端直接面向連接在相鄰的第二和第三橫向段510的相對(duì)端之間的相應(yīng)第二縱向段508。第一端知道516的外面端與和所連接的第二縱向段508相對(duì)的接地導(dǎo)體502的內(nèi)面邊沿相連接。每個(gè)電阻帶516形成了一個(gè)沿著與每個(gè)相鄰的第二和第三橫向段510的相應(yīng)第一部分512相鄰的任一側(cè)的損耗性接地導(dǎo)體。
橫向電阻帶516的每一隨后的電阻帶都被相似地安置在對(duì)應(yīng)的前一和隨后相鄰的橫向段510之間并與之隔開。每一隨后電阻帶516的每一側(cè)都與相應(yīng)的前一和隨后的橫向段510分隔開一個(gè)間隙距離Dg。每一隨后的電阻帶516的內(nèi)面端都指向連接在相應(yīng)的前一和隨后相鄰的橫向段510的的相對(duì)端之間的對(duì)應(yīng)縱向段508。每一隨后的電阻帶516的外面端被連接到與相應(yīng)連接縱向段508相對(duì)的接地導(dǎo)體的內(nèi)面沿。每一個(gè)隨后的電阻帶516形成一個(gè)與每一前一和隨后相鄰的橫向段510的對(duì)應(yīng)都能第一個(gè)部分512相鄰的，沿每一個(gè)邊沿的有損耗的接地導(dǎo)體。
多個(gè)第二共平面電阻帶518被定義在基板404上。每個(gè)電阻帶518的周邊為第一U形部分518b，其與每個(gè)相應(yīng)的縱向段508和每個(gè)相應(yīng)連接的相鄰橫向段510的內(nèi)面邊沿相重合。周邊518a形成了與相應(yīng)電阻帶516的內(nèi)面端相對(duì)的縱向邊沿。因此，每個(gè)電阻帶518和橫向相鄰的電阻帶516被認(rèn)為位于導(dǎo)體510和相應(yīng)的接地導(dǎo)體502或504的橫向相鄰長(zhǎng)度上?？v向邊沿518a與516的相應(yīng)內(nèi)面端間隔縫隙距離Dg。每個(gè)電阻帶518在相應(yīng)縱向?qū)w帶508與相應(yīng)周邊518a之間沿著相鄰的橫向帶510的514部分定義了一個(gè)橫向長(zhǎng)度Y2。
偏壓結(jié)構(gòu)500的總橫行長(zhǎng)度為2*Wg+Y1+2*Dg+Y2+Ws1偏壓結(jié)構(gòu)500的總縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)rb，不包括與相對(duì)端506a和506b的連接。
在結(jié)構(gòu)500的另一個(gè)實(shí)施例中，段508和510的寬度以及段508和510的長(zhǎng)度可以是不相等的。接地導(dǎo)體502和504之間的段508和510的位置也可以是不統(tǒng)一的。例如，段位置、長(zhǎng)度和寬度可以隨著關(guān)于導(dǎo)體506、502和504的長(zhǎng)度的對(duì)數(shù)周期函數(shù)而變。共平面結(jié)構(gòu)500的布局在沿著導(dǎo)體506,502和504的長(zhǎng)度方向上也可以是曲線形的，例如螺旋形或半圓形等。
圖16示出了彎曲的損耗性偏壓結(jié)構(gòu)500的等效電路簡(jiǎn)略圖。接地導(dǎo)體502,504的電感部件用集總電感L2表示。電阻性膜帶516用電阻Rf表示。電容C表示電阻性膜帶516的側(cè)邊與相鄰橫向段510的橫向部分512之間的電容耦合。電阻Rs代表與電感部件L1耦合的電阻性膜帶518的電阻部件，并與電感部件L3串聯(lián)，其中L1由縱向段508與相鄰橫向段510的514部分的串聯(lián)連接提供，而L3由位于相鄰的514部分之間的橫向段510提供。
對(duì)于達(dá)到最佳吸收效果來(lái)說(shuō)，兩個(gè)電阻都是重要的。如果電阻性膜帶518太長(zhǎng)，電阻性膜帶516就會(huì)太短而不能作為用于帶傳輸線段510的損耗性接地。如果電阻性膜帶518太短，將不會(huì)有與傳輸線部分514耦合的充足損耗。
結(jié)構(gòu)500的功率吸收效率以測(cè)量一個(gè)給定單位長(zhǎng)度Lrb下被吸收的功率百分比為特征。將連接506b看作一個(gè)輸入而將506a看作一個(gè)輸出，Pa為Pa=(100-Pr-Pt)％其中Pr是在輸入506b的反射功率百分比，而Pt是在輸出506a的發(fā)射功率百分比，將在輸入506b的入射功率Pi看成一個(gè)百分之百。
在30GHz模擬一個(gè)Be0基板上具有50ohm/square的電阻516,518的功率吸收結(jié)構(gòu)。68.5％的入射功率被吸收。該模型的相關(guān)尺寸如表2所列。
表2Lrb20milWg 4milDg 1milWs11milX1 1milY1 11milX2 3milY2 8mil
對(duì)具有可比尺寸的偏壓結(jié)構(gòu)350(圖13所示)的功率吸收百分比的模擬結(jié)果為50.8％。顯然彎曲的偏壓結(jié)構(gòu)500是更為有效的功率吸收結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)500的尺寸選擇受限于幾個(gè)因素1)可用面積，例如可允許的最大高度和寬度；2)光刻工藝限定(例如用于給定工藝的最小線寬和間距)。對(duì)一個(gè)給定工藝來(lái)說(shuō)，最小線寬和縫隙間距確定了W,Dg和Ws1。而X2被限定為X1+2*Dg。利用給定的結(jié)構(gòu)高度，選擇其它的參數(shù)Wg,Y2和Y1。給定對(duì)Wg的實(shí)際最小限定為大約3mil，則被選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)只能是按比例分配長(zhǎng)度Y2和Y1。利用一個(gè)商用電磁模擬軟件包，例如加拿大Zeland軟件公司的“IE3D”和紐約Sonnet軟件公司的“EM”等進(jìn)行模擬，可以優(yōu)化這種分配。
在詳細(xì)描述了依據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解上面的描述只是為了進(jìn)行說(shuō)明而不應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。修改本發(fā)明中各種元件的尺寸、形狀、制造設(shè)備和方法以包含或排除在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)的各種元件是可能的。通過(guò)改變相鄰的共平面電阻性膜和/或?qū)w的構(gòu)圖而生成不同的寄生模式抑制結(jié)構(gòu)是可能的。本發(fā)明的導(dǎo)體和電阻構(gòu)圖可位于不統(tǒng)一的平面布局上，例如螺旋形、圓形、對(duì)數(shù)周期的、指數(shù)的、彎曲的、蛇形的、半圓的弧段等。從而本方面只受限于下述權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．一種用于抑制寄生模式的共平面電路結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)具有平面表面(204)的絕緣基板(202)；一個(gè)傳輸線，至少包括安裝在基板表面上的分離的第一和第二共平面導(dǎo)體(206,210)，第一和第二導(dǎo)體間隔一個(gè)第一縫隙(214)；位于基板表面上的第一電阻性膜(220)，與第一導(dǎo)體共平面和相鄰地沿著其長(zhǎng)度延伸，電阻性膜與第一導(dǎo)體耦合以衰減寄生模式。
2．如權(quán)利要求1所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括位于基板表面上并與第二導(dǎo)體(206)共平面和相鄰地沿著其長(zhǎng)度延伸的第二電阻性膜(220’)，第一和第二電阻性膜(220,220’)與第一和第二導(dǎo)體(206,210)耦合以衰減寄生模式。
3．如權(quán)利要求2所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一導(dǎo)體(206)具有第一信號(hào)導(dǎo)通沿(208)，第二導(dǎo)體(210)具有第二信號(hào)導(dǎo)通沿(212)，其與第一導(dǎo)通沿(208)間隔第一縫隙(214)，第一和第二導(dǎo)體(206,210)分別在遠(yuǎn)離第一縫隙(214)的相對(duì)方向上延伸，第二導(dǎo)體(210)定義了一個(gè)與第二導(dǎo)通沿(212)間隔的第三導(dǎo)通沿(216)，第一導(dǎo)體(206)定義了一個(gè)與第一導(dǎo)通沿(208)分離的第四導(dǎo)通沿(216’)，第一電阻性膜(220)定義了與第三導(dǎo)通沿(216)耦合的第一電阻沿(222)，第二電阻性膜(220’)定義了與第四導(dǎo)通沿(216’)耦合的第二電阻沿(225)，從而通過(guò)耦合電阻性膜(220,220’)和導(dǎo)體(206,210)來(lái)衰減寄生模式。
4．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)至少具有兩個(gè)安裝在基板表面(204)上的端子(306a,306b,306c,306d)的倒裝片有源器件(306)，并且第一和第二導(dǎo)體(206,210)中的至少一個(gè)與倒裝片器件的至少一個(gè)端子連接。
5．如權(quán)利要求4所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括位于基板表面上的第三共平面導(dǎo)體(314d)，第三導(dǎo)體與第二共平面電阻性膜(330,332)耦合；安裝在第三導(dǎo)體(314d)上的第二倒裝片有源器件(326)連接；以及其中一個(gè)電阻性膜(332)定義了一個(gè)具有第一端和第二端以及二端之間長(zhǎng)度的去耦合槽(346)，該槽插在一個(gè)第一器件連接和第二倒裝片有源器件連接之間，第一端(346a)橫向位于第一和第二連接的一側(cè)，第二端(346b)橫向位于第一和第二連接的另一側(cè)，該槽足夠長(zhǎng)以去除第一和第二連接中不需要的信號(hào)。
6．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)第三共平面導(dǎo)體(206)，其與第一和第二共平面導(dǎo)體(210,230)分離并位于它們之間，從而形成了一個(gè)共平面波導(dǎo)傳輸線。
7．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第二導(dǎo)體(206和210)以及第一和第二電阻性膜(220,220’)的兩個(gè)相對(duì)端之間具有一個(gè)共同的長(zhǎng)度Lr；第一電阻性膜(220)具有一個(gè)與第一電阻沿(222’)間隔至少一個(gè)距離Wr的第三電阻沿(224)；以及第二電阻性膜(220’)具有一個(gè)與第二電阻沿(225)間隔至少一個(gè)距離Wr’的第四電阻沿(224’)，并且選擇寬度Wr和Wr’來(lái)衰減寄生模式。
8．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一電阻沿(222)和第三導(dǎo)通沿(216)間隔一個(gè)具有預(yù)定寬度的第二縫隙(223)。
9．如權(quán)利要求3所述的的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括與第一電阻沿(222)間隔一個(gè)預(yù)定寬度的第一電阻性膜(220)的第三電阻沿(224)。
10．如權(quán)利要求9所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括與第二電阻沿(225)間隔一個(gè)相同預(yù)定寬度的第二電阻性膜(220’)的第四電阻沿(224’)。
11．如權(quán)利要求9所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一電阻性膜(220)的第三電阻沿(224)與第一電阻沿(222)間隔大約λx/4或更大距離，其中λx為寄生模式的波長(zhǎng)。
12．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第二導(dǎo)通沿(212)和第三導(dǎo)通沿(216)之間的間距足夠大，使得波長(zhǎng)為λs的共平面模式信號(hào)能夠沿著第一導(dǎo)通沿(208)和第二導(dǎo)通沿(212)傳輸，而第三導(dǎo)通沿(216)上基本為零電流。
13．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一電阻性膜(220’)為網(wǎng)格形式。
14．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一電阻沿(222)和第三電阻沿(224)之間的第一電阻性膜(220)的寬度大于1/4λx，其中λx為要抑制的寄生信號(hào)的波長(zhǎng)。
15．如權(quán)利要求3所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一電阻性膜(220)的第一電阻沿(222)與第二導(dǎo)體(210)的第三導(dǎo)通沿(216)分離并通過(guò)第二絕緣縫(223)進(jìn)行電磁耦合。
16．如權(quán)利要求2所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第二電阻性膜(412,416)沿著第一和第二導(dǎo)體(406,426)的縱向長(zhǎng)度延伸。
17．如權(quán)利要求2所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于將第一和第二電阻性膜(412,416)以及第一和第二導(dǎo)體(406,426)設(shè)置成一個(gè)連續(xù)的、彎曲的縫隙(418)。
18．如權(quán)利要求2所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第二電阻性膜(412,416)分別為第一和第二指(412a,416)，其分別從第一和第二導(dǎo)體(406,426)向第二和第一導(dǎo)體(426,406)延伸。
19．如權(quán)利要求18所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一和第二指(412a,416)沿著第一和第二導(dǎo)體(406,426)的縱向長(zhǎng)度延伸。
20．如權(quán)利要求19所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于將第一和第二指(412a,416)以及第一和第二導(dǎo)體(406,426)設(shè)置成一個(gè)連續(xù)的、彎曲的縫隙(418)。
21．如權(quán)利要求20所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于指(412a,416)的近端與相應(yīng)導(dǎo)體相鄰，而伸出的末端彼此相鄰。
22．如權(quán)利要求20所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于有多個(gè)縱向分離的第一和第二指(412a,416)，第一指(412a)與第二指(416)相互交叉。
23．如權(quán)利要求22所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括第三導(dǎo)體(428)，第一導(dǎo)體(406)與第二和第三導(dǎo)體(426,428)平行延伸并位于它們之間，多個(gè)從第一導(dǎo)體(406)向第三導(dǎo)體(428)延伸的分離第三指(416)以及多個(gè)從第三導(dǎo)體(428)向第一導(dǎo)體(406)延伸的分離第四指(414a)，第三和第四指(416,414a)相互交叉。
24．如權(quán)利要求23所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第三指(416,416)沿著第一導(dǎo)體(406)排列。
25．如權(quán)利要求24所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第三指(416,416)形成了一個(gè)覆蓋第一導(dǎo)體(406)的整體電阻性膜(416)。
26．如權(quán)利要求25所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一導(dǎo)體(406)是一個(gè)在第一端(406a)和第二端(406b)之間縱向延伸的第一導(dǎo)體帶(406)，而第二和第三導(dǎo)體(426,428)是一對(duì)共平面的接地導(dǎo)體帶，其位置相對(duì)地位于基板(404)上，末端與多個(gè)相互交叉的電阻指(412a,414a)的相應(yīng)末端相鄰并與之電耦合，從而該電路結(jié)構(gòu)為一個(gè)損耗性偏壓電路結(jié)構(gòu)。
27．如權(quán)利要求26所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)安裝在基板表面(404)上的、具有一個(gè)輸入端(408)，一個(gè)輸出端(438)和至少一個(gè)接地端(434)的有源器件(402)；與有源器件(402)的至少一個(gè)端子(408)進(jìn)行電連接的第一導(dǎo)體帶(406)的第二端(406b)；與有源器件(402)的一個(gè)接地端(434)電連接的至少一個(gè)接地帶(426,428)的一端。
28．如權(quán)利要求18所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第二指(518,516)以及第一和第二導(dǎo)體(510,502)被設(shè)置成一個(gè)連續(xù)的彎曲的縫隙。
29．如權(quán)利要求28所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一導(dǎo)體(510)包括一個(gè)從第二導(dǎo)體502橫向伸出的一個(gè)U形環(huán)部分，第一和第二指(518,516)位于該環(huán)中。
30．如權(quán)利要求29所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一指(518)與位于環(huán)的三個(gè)側(cè)面上的第一導(dǎo)體(510)接觸。
31．如權(quán)利要求30所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第二指(516)從第二導(dǎo)體(502)伸入到環(huán)中并與第一導(dǎo)體(510)和第一指(518)間隔。
32．如權(quán)利要求31所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一導(dǎo)體(510)具有由多個(gè)U形環(huán)構(gòu)成的彎形，并在環(huán)中具有多個(gè)相應(yīng)排列的第一和第二指(518,516)，導(dǎo)體和指定義了第一彎曲縫。
33．如權(quán)利要求32所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括與第二導(dǎo)體(502)平行延伸的第三導(dǎo)體(504)，第一導(dǎo)體(510)位于第二和第三導(dǎo)體之間并形成多個(gè)開口交替朝向第二和第三導(dǎo)體的U形環(huán)，多個(gè)分離的第三和第四電阻指(518,516)，其中每個(gè)第三指(518)在每個(gè)開口朝向第三導(dǎo)體(504)的環(huán)的三面上與第一導(dǎo)體(510)接觸，每個(gè)第四指(516)從第三導(dǎo)體延伸到每個(gè)開口朝向第三導(dǎo)體的環(huán)中，并與第一導(dǎo)體和相關(guān)的第三指(518)分離，第一和第三導(dǎo)體以及第三和第四指定義了一個(gè)第二彎曲縫。
34．如權(quán)利要求1所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一電阻性膜(358)排列在第一縫隙(214)中。
35．如權(quán)利要求34所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，還包括位于基板表面上并與第一縫隙中的第二導(dǎo)體(370)共平面相鄰、沿著第二導(dǎo)體的長(zhǎng)度延伸的第二電阻性膜(362)。
36．如權(quán)利要求35所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第二電阻性膜(358,362)沿著第一和第二導(dǎo)體(356,370)的橫向相鄰長(zhǎng)度延伸。
37．如權(quán)利要求36所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一和第二電阻性膜(358,362)間隔第二縫隙(366)。
38．如權(quán)利要求37所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于第一導(dǎo)體(356)具有相對(duì)的側(cè)面和相對(duì)端，每個(gè)相對(duì)端都具有相應(yīng)的連接(352,354)，還包括第三導(dǎo)體(372)以及第三和第四電阻性膜(360,364)，第一和第三電阻性膜(358,360)與第一導(dǎo)體(356)的相應(yīng)相對(duì)面接觸連接，而第二電阻性膜(362)與第二導(dǎo)體(370)接觸連接，第四電阻性膜(364)與第三電阻性膜(360)相鄰并間隔一個(gè)第三縫隙(368)，第四電阻性膜(364)與第三導(dǎo)體(372)接觸連接，從而第一導(dǎo)體(356)可被連接以提供一個(gè)低DC阻抗，用于將DC或低頻功率從一個(gè)外部電源有效傳輸?shù)揭粋€(gè)有源器件(326)，同時(shí)吸收或衰減第一導(dǎo)體(356)各端之間的高頻信號(hào)傳輸。
39．如權(quán)利要求38所述的共平面電路結(jié)構(gòu)，其特征在于至少一個(gè)連接(354)用于與一個(gè)倒裝片有源器件(326)連接，而另一個(gè)連接(352)用于與一個(gè)外部電源連接。
全文摘要
損耗電阻性膜(220,220’)與一個(gè)射頻傳輸線的縱向延伸共平面導(dǎo)體(206,210)被定義在絕緣基板(202)的平面上。電阻性膜(220,220’)可放置在平行導(dǎo)體(206,210)之間的空隙中或空隙之外。共平面導(dǎo)體可以被配置成一個(gè)兩導(dǎo)體共平面槽線(206,210)或三導(dǎo)體共平面波導(dǎo)(206,210,230)的一部分。電阻性膜(338)也可以在基板上不用的部分(電阻海)上延伸。而另一個(gè)實(shí)施例提供一個(gè)信號(hào)衰減共平面電阻性結(jié)構(gòu)(350),其介于一個(gè)共平面信號(hào)導(dǎo)體(356)與一個(gè)共平面接地導(dǎo)體(370)之間。此共平面電阻性結(jié)構(gòu)(400,500)可以包含一個(gè)彎曲的,或蜿蜒導(dǎo)體(510)或交指式梳狀的電阻性膜(412a,416)。
文檔編號(hào)H01P1/16GK1299524SQ98814132
公開日2001年6月13日 申請(qǐng)日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月24日
發(fā)明者M·V·福爾克納, E·B·斯通哈姆, C·A·莫文克爾, M·J·沃格漢 申請(qǐng)人:恩德威夫公司