特許 6429572 信号伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6429572

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】信号伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/04 20060101AFI20181119BHJP

   H05K 1/11 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/04

   H05K1/11 Z

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-204770(P2014-204770)

(22)【出願日】2014年10月3日

(65)【公開番号】特開2016-76773(P2016-76773A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2017年4月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099461

【弁理士】

【氏名又は名称】溝井 章司

(72)【発明者】

【氏名】草野 善之

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 賢玄

(72)【発明者】

【氏名】石坂 哲

【審査官】 岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−０７４１０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−０１３４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８７５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２６１２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２８９２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／００−１１／００

Ｈ０５Ｋ １／１１

Ｈ０１Ｌ ２３／１２，３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ第１伝送線路と、当該第１伝送線路よりも低い特性インピーダンスを持ち、当該第１伝送線路につながる第２伝送線路とを有する基板と、
少なくとも一部が伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ伝送線路を有する他の基板と、
前記基板の第１伝送線路の特性インピーダンスよりも高く、かつ、前記他の基板の伝送線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを持つ第３伝送線路を有し、当該第３伝送線路を介して前記基板の第２伝送線路と前記他の基板の伝送線路とを接続する接続部品と
を備え、
前記接続部品は、接地用の伝送線路が設けられていないコネクタであり、前記第３伝送線路は、前記コネクタの内部の配線であり、
前記基板の第２伝送線路と前記基板に形成され当該第２伝送線路の両側に配置される接地パターンとの間の距離が、前記基板の第１伝送線路と前記基板に形成される接地パターンとの間の距離よりも小さい信号伝送装置。

【請求項2】

伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ第１伝送線路と、当該第１伝送線路よりも低い特性インピーダンスを持ち、当該第１伝送線路につながる第２伝送線路とを有する基板と、
少なくとも一部が伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ伝送線路を有する他の基板と、
前記基板の第１伝送線路の特性インピーダンスよりも高く、かつ、前記他の基板の伝送線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを持つ第３伝送線路を有し、当該第３伝送線路を介して前記基板の第２伝送線路と前記他の基板の伝送線路とを接続する接続部品と
を備え、
前記接続部品は、接地用の伝送線路が設けられていないコネクタであり、前記第３伝送線路は、前記コネクタの内部の配線であり、
前記基板が多層基板であり、前記基板の第１伝送線路及び第２伝送線路がＸ層に形成され、
前記Ｘ層にて、前記基板の第２伝送線路から間隔を空けて接地パターンが形成され、
前記Ｘ層から当該間隔よりも長い距離離れたＺ層にて、前記基板の第１伝送線路に対応する領域に他の接地パターンが形成される信号伝送装置。

【請求項3】

伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ第１伝送線路と、当該第１伝送線路よりも低い特性インピーダンスを持ち、当該第１伝送線路につながる第２伝送線路とを有する基板と、
少なくとも一部が伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ伝送線路を有する他の基板と、
前記基板の第１伝送線路の特性インピーダンスよりも高く、かつ、前記他の基板の伝送線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを持つ第３伝送線路を有し、当該第３伝送線路を介して前記基板の第２伝送線路と前記他の基板の伝送線路とを接続する接続部品と
を備え、
前記接続部品は、接地用の伝送線路が設けられていないコネクタであり、前記第３伝送線路は、前記コネクタの内部の配線であり、
前記基板が多層基板であり、前記基板の第１伝送線路及び第２伝送線路がＸ層に形成され、
前記Ｘ層と異なるＹ層にて、前記基板の第２伝送線路に対応する領域に接地パターンが形成され、
前記Ｘ層から前記Ｙ層よりも遠くに離れたＺ層にて、前記基板の第１伝送線路に対応する領域に他の接地パターンが形成される信号伝送装置。

【請求項4】

前記基板の第２伝送線路の幅が、前記基板の第１伝送線路の幅よりも広い、請求項１から３のいずれか１項に記載の信号伝送装置。

【請求項5】

前記基板の第２伝送線路が、空気よりも高い比誘電率を持つ部材で覆われている、請求項１から３のいずれか１項に記載の信号伝送装置。

【請求項6】

前記他の基板が、伝送線路として、伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ第１伝送線路を有するとともに、前記他の基板の第１伝送線路よりも低い特性インピーダンスを持ち、前記他の基板の第１伝送線路につながる第２伝送線路とを有し、
前記接続部品が、前記接続部品の第３伝送線路を介して前記基板の第２伝送線路と前記他の基板の第２伝送線路とを接続する、請求項１から５のいずれか１項に記載の信号伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号伝送装置に関するものである。本発明は、例えば、高速信号を伝送するプリント基板の設計に関するものである。

【背景技術】

【0002】

高速信号を伝送する信号伝送装置において、トランシーバである駆動回路とレシーバである負荷回路との間を接続する伝送線路の特性インピーダンスは、使用する伝送信号の規格によって規定されている。そのため、伝送線路は、特性インピーダンスが規格に準拠するように設計される。

【0003】

もし伝送線路の途中に特性インピーダンスのズレ、即ち、特性インピーダンスの不整合があると、その不整合がある部分で反射波が発生し、伝送信号が劣化する。この伝送信号の劣化は、伝送品質を示す指標の１つであるＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ジッタ成分として現れる。伝送信号の規格では、このＩＳＩジッタを含むジッタの値も規定されている。

【0004】

従来、特性インピーダンスの不整合が発生しないように、プリント基板のパターンである伝送線路の形状を調整する技術がある。例えば、伝送線路に複数の負荷回路が接続される場合、負荷回路の容量性（コンダクタンス）によって、負荷回路に接続する伝送線路の特性インピーダンスが低くなる。駆動回路に接続する伝送線路の幅を、負荷回路に接続する伝送線路の幅よりも広げることで、駆動回路に接続する伝送線路の特性インピーダンスを低くし、負荷回路に接続する伝送線路の特性インピーダンスに合わせる技術がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−２１４０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

駆動回路と負荷回路とが異なるプリント基板上に実装される場合、これらのプリント基板は、コネクタ等の接続部品によって接続される。高価な高速信号用部品は、内部に、信号伝送用の伝送線路と、その信号のリファレンスとなるＧＮＤ（接地）用の伝送線路とが設けられている。信号伝送用の伝送線路の特性インピーダンスは規格で定められた値に調整されている。したがって、接続部品に高速信号用部品を使用した場合、特性インピーダンスの不整合による伝送品質の劣化は発生しない。一方、安価な通常の接続部品では、特性インピーダンスが調整されていない。そのため、接続部品に通常の接続部品を使用した場合、特性インピーダンスの不整合により伝送品質が劣化する。また、通常の接続部品は、リファレンスとなるＧＮＤ用の伝送線路が設けられていないため、特性インピーダンスが規格で定められたものより高い値となる。さらに、通常の接続部品は、既製部品であるため、特性インピーダンスを調整することができない。

【0007】

上記の通常の接続部品のように特性インピーダンスの高い部分が伝送線路の途中にある場合、従来技術では、伝送線路の形状を調整することで、特性インピーダンスの高い部分に合わせて他の部分の特性インピーダンスを高くして、不整合を解消しようとする。しかし、特性インピーダンスを高くすると、今度は特性インピーダンスが伝送信号の規格によって定められた値と合わなくなり、やはり伝送品質が劣化する。伝送線路の長さを短くする等の対策により伝送品質を改善することもできるが、そのような対策では設計の自由度が下がってしまうという課題がある。

【0008】

本発明は、例えば、伝送線路の特性インピーダンスの不整合により発生するジッタを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一の態様に係る信号伝送装置は、
伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ第１伝送線路と、当該第１伝送線路よりも低い特性インピーダンスを持ち、当該第１伝送線路につながる第２伝送線路とを有する基板と、
少なくとも一部が伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ伝送線路を有する他の基板と、
前記基板の第１伝送線路の特性インピーダンスよりも高く、かつ、前記他の基板の伝送線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを持つ第３伝送線路を有し、当該第３伝送線路を介して前記基板の第２伝送線路と前記他の基板の伝送線路とを接続する接続部品とを備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、接続部品を用いて基板の伝送線路を接続する際に、伝送線路の特性インピーダンスの整合をとらず、伝送線路の接続部品に接続する部分の特性インピーダンスを低くする。これにより、伝送線路の特性インピーダンスの不整合により発生するジッタを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る信号伝送装置の構成を示す図。

【図2】実施の形態１に係る信号伝送装置の部分拡大図。

【図3】比較例に係る信号伝送装置の特性インピーダンスプロファイルの例を示すグラフ。

【図4】実施の形態１に係る信号伝送装置の特性インピーダンスプロファイルの例を示すグラフ。

【図5】実施の形態１に係る信号伝送装置のバンド阻止フィルタを集中定数モデルで示した図。

【図6】（ａ）伝送信号の周波数特性の例、及び、（ｂ）ＩＳＩジッタの周波数特性の例を示すグラフ。

【図7】（ａ）比較例に係る信号伝送装置の伝送線路の通過特性の例、及び、（ｂ）実施の形態１に係る信号伝送装置の伝送線路の通過特性の例を示すグラフ。

【図8】実施の形態２に係る信号伝送装置の部分拡大図。

【図9】実施の形態３に係る信号伝送装置の部分拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一又は相当する部分については、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった配置や向き等は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。装置、器具、部品等の構成について、その材質、形状、大きさ等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

【0013】

実施の形態１．
以下では、本実施の形態に係る装置の構成、本実施の形態に係る装置の動作、本実施の形態の奏する効果等について順番に説明する。

【0014】

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る信号伝送装置１０の構成を示す図である。

【0015】

図１に示すように、信号伝送装置１０は、基板１１ａ，１１ｂと、接続部品１２とを備える。

【0016】

基板１１ａは、第１伝送線路２１ａと、第２伝送線路２２ａとを有する。例えば、基板１１ａは、プリント基板であり、第１伝送線路２１ａ及び第２伝送線路２２ａは、そのプリント基板に形成されたパターンである。

【0017】

第１伝送線路２１ａは、伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスＺ１ａを持つ。第２伝送線路２２ａは、第１伝送線路２１ａよりも低い特性インピーダンスＺ２ａを持つ。第２伝送線路２２ａは、第１伝送線路２１ａにつながる。ここで、特性インピーダンスとは、個別の伝送線路に特有のインピーダンスのことをいう。また、「信号の規格に準じた特性インピーダンス」とは、ある伝送方式により信号を伝送する場合について標準団体等が規定した伝送線路の特性インピーダンスの許容範囲に収まる特性インピーダンスのことをいう。

【0018】

基板１１ｂは、基板１１ａと同様に構成される。即ち、基板１１ｂは、第１伝送線路２１ｂと、第２伝送線路２２ｂとを有する。例えば、基板１１ｂは、プリント基板であり、第１伝送線路２１ｂ及び第２伝送線路２２ｂは、そのプリント基板に形成されたパターンである。

【0019】

第１伝送線路２１ｂは、伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスＺ１ｂを持つ。第２伝送線路２２ｂは、第１伝送線路２１ｂよりも低い特性インピーダンスＺ２ｂを持つ。第２伝送線路２２ｂは、第１伝送線路２１ｂにつながる。

【0020】

接続部品１２は、第３伝送線路２３を有する。接続部品１２は、第３伝送線路２３を介して基板１１ａの第２伝送線路２２ａと基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂとを接続する。例えば、接続部品１２は、コネクタであり、第３伝送線路２３は、そのコネクタの内部の配線である。

【0021】

第３伝送線路２３は、基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンスＺ１ａよりも高く、かつ、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスＺ１ｂよりも高い特性インピーダンスＺ３を持つ。

【0022】

ここで、信号伝送装置１０の伝送線路の接続順序をまとめると、第１伝送線路２１ａ、第２伝送線路２２ａ、第３伝送線路２３、第２伝送線路２２ｂ、第１伝送線路２１ｂの順となる。信号伝送装置１０の伝送線路の特性インピーダンスの大小関係をまとめると、（基板１１ａの第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスＺ２ａ）＜（基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンスＺ１ａ）＜（第３伝送線路２３の特性インピーダンスＺ３）、かつ、（基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスＺ２ｂ）＜（基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスＺ１ｂ）＜（第３伝送線路２３の特性インピーダンスＺ３）となる。このような構成を採用することで、本実施の形態では、バンド阻止フィルタ（ＢＥＦ）が形成される。このため、伝送線路の特性インピーダンスの不整合により発生するジッタを抑制することができる。バンド阻止フィルタの詳細については、後述する。

【0023】

図１に示すように、信号伝送装置１０は、さらに、駆動回路１３と、負荷回路１４とを備える。

【0024】

駆動回路１３は、基板１１ａに実装される。駆動回路１３は、基板１１ａの第１伝送線路２１ａに接続される。

【0025】

負荷回路１４は、基板１１ｂに実装される。負荷回路１４は、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂに接続される。

【0026】

駆動回路１３が負荷回路１４を駆動するために送信する信号である駆動信号の伝送経路は、駆動回路１３、第１伝送線路２１ａ、第２伝送線路２２ａ、第３伝送線路２３、第２伝送線路２２ｂ、第１伝送線路２１ｂ、負荷回路１４の順となる。

【0027】

仮に、第２伝送線路２２ａ，２２ｂがなく、高い特性インピーダンスＺ３を持つ第３伝送線路２３の前後に、伝送信号の規格に準じた特性インピーダンスＺ１ａ，Ｚ１ｂを持つ第１伝送線路２１ａ，２１ｂが物理的に接続されているとする。その場合、駆動信号の伝送経路は、駆動回路１３、第１伝送線路２１ａ、第３伝送線路２３、第１伝送線路２１ｂ、負荷回路１４の順となり、特性インピーダンスの不整合により伝送品質が劣化するため、負荷回路１４が駆動信号を正常に受信できないおそれがある。一方、本実施の形態では、高い特性インピーダンスＺ３を持つ第３伝送線路２３の前後に、第１伝送線路２１ａ，２１ｂよりも低い特性インピーダンスＺ２ａ，Ｚ２ｂを持つ第２伝送線路２２ａ，２２ｂが接続される。これにより、バンド阻止フィルタが形成されるため、特性インピーダンスの高い伝送線路を持つ部品を接続部品１２に使用しても、良好な伝送品質を確保することができる。したがって、配線の設計自由度を下げることなく、高速信号の伝送を実現することが可能となる。

【0028】

本実施の形態では、特性インピーダンスを下げることができない安価な部品を接続部品１２に使用した場合であっても、むしろ接続部品１２の特性インピーダンスが変わらないという特性を活かし、接続部品１２の前後の特性インピーダンスを調整してバンド阻止フィルタを形成する。これにより、安価に高速信号の伝送を実現することができる。

【0029】

なお、本実施の形態において、基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンスＺ１ａと基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスＺ１ｂは、同じでもよいし、異なっていてもよい。また、基板１１ａの第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスＺ２ａと基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスＺ２ｂは、同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、基板１１ｂに負荷回路１４が複数実装され、これら複数の負荷回路１４が第１伝送線路２１ｂに接続されるとする。その場合、負荷回路１４の容量性によって、第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスＺ１ｂが低くなるが、前述した伝送線路の特性インピーダンスの大小関係が満たされていれば、バンド阻止フィルタが形成されるため、良好な伝送品質を確保することができる。即ち、本実施の形態では、（基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンスＺ１ａ）≠（基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスＺ１ｂ）、或いは、（基板１１ａの第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスＺ２ａ）≠（基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスＺ２ｂ）となっていても、（基板１１ａの第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスＺ２ａ）＜（基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンスＺ１ａ）＜（第３伝送線路２３の特性インピーダンスＺ３）、かつ、（基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスＺ２ｂ）＜（基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスＺ１ｂ）＜（第３伝送線路２３の特性インピーダンスＺ３）という関係が満たされていればよい。

【0030】

また、本実施の形態では、基板１１ａの第２伝送線路２２ａと基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂとのうちいずれか一方がなくてもよい。即ち、基板１１ａが第１伝送線路２１ａと第２伝送線路２２ａとを有しているのであれば、他の基板１１ｂは、少なくとも一部が伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ伝送線路を有していればよい。例えば、基板１１ａが第１伝送線路２１ａと第２伝送線路２２ａとを有し、基板１１ｂが第１伝送線路２１ｂを有しているが第２伝送線路２２ｂを有していないとする。この場合、接続部品１２は、第３伝送線路２３を介して基板１１ａの第２伝送線路２２ａと他の基板１１ｂの伝送線路である第１伝送線路２１ｂとを接続する。逆に、基板１１ｂが第１伝送線路２１ｂと第２伝送線路２２ｂとを有しているのであれば、他の基板１１ａは、少なくとも一部が伝送する信号の規格に準じた特性インピーダンスを持つ伝送線路を有していればよい。例えば、基板１１ｂが第１伝送線路２１ｂと第２伝送線路２２ｂとを有し、基板１１ａが第１伝送線路２１ａを有しているが第２伝送線路２２ａを有していないとする。この場合、接続部品１２は、第３伝送線路２３を介して基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂと他の基板１１ａの伝送線路である第１伝送線路２１ａとを接続する。いずれの場合にも、バンド阻止フィルタが形成されるため、良好な伝送品質を確保することができる。

【0031】

図２は、信号伝送装置１０の部分拡大図である。図２は、駆動回路１３が実装された基板１１ａにおける、第１伝送線路２１ａの途中から第２伝送線路２２ａが接続部品１２の第３伝送線路２３に接続する箇所までを平面視で示している。また、図２は、接続部品１２における、第３伝送線路２３が第２伝送線路２２ａに接続する部分と当該部分から屈曲して上方に延びる部分とを断面視で示している。

【0032】

図２に示すように、基板１１ａの第２伝送線路２２ａの幅Ｗ２は、基板１１ａの第１伝送線路２１ａの幅Ｗ１よりも広い。このように、第２伝送線路２２ａの配線幅を広げることで、第２伝送線路２２ａの容量性が上がり、第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスが低く調整される。

【0033】

図１に示したように、基板１１ｂは、基板１１ａと同様に構成される。即ち、基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂの幅は、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの幅よりも広い。よって、第２伝送線路２２ｂの容量性が上がり、第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスが低く調整される。

【0034】

なお、基板１１ａにおいて、第２伝送線路２２ａの配線幅を広げる方法とは別の方法を用いて、或いは、第２伝送線路２２ａの配線幅を広げる方法と別の方法とを併用して、第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスを低く調整してもよい。「別の方法」の例については、他の実施の形態として後述する。

【0035】

同様に、基板１１ｂにおいて、第２伝送線路２２ｂの配線幅を広げる方法とは別の方法を用いて、或いは、第２伝送線路２２ｂの配線幅を広げる方法と別の方法とを併用して、第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスを低く調整してもよい。また、基板１１ａと基板１１ｂとで互いに異なる方法又は異なる方法の組み合わせを用いて、第２伝送線路２２ａ，２２ｂの特性インピーダンスを低く調整してもよい。

【0036】

＊＊＊動作の説明＊＊＊
本実施の形態に係る信号伝送装置１０では、駆動回路１３が、基板１１ａの第１伝送線路２１ａ、基板１１ａの第２伝送線路２２ａ、接続部品１２の第３伝送線路２３、基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂ、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂを順番に介して、負荷回路１４へ駆動信号を送信する。負荷回路１４は、駆動信号の値に応じた動作を行う。

【0037】

以下では、比較例として、第２伝送線路２２ａ，２２ｂがない信号伝送装置を考える。比較例に係る信号伝送装置では、駆動回路１３が、基板１１ａの第１伝送線路２１ａ、接続部品１２の第３伝送線路２３、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂを順番に介して、負荷回路１４へ駆動信号を送信するものとする。

【0038】

図３は、比較例に係る信号伝送装置の特性インピーダンスプロファイルの例を示すグラフである。図４は、本実施の形態に係る信号伝送装置１０の特性インピーダンスプロファイルの例を示すグラフである。

【0039】

図３の例では、基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンス、及び、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンスを５０Ω（オーム）、接続部品１２の第３伝送線路２３の特性インピーダンスを８０Ωとしている。

【0040】

図４の例では、基板１１ａの第１伝送線路２１ａの特性インピーダンス、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂの特性インピーダンス、及び、接続部品１２の第３伝送線路２３の特性インピーダンスについては、図３の例と同じとし、基板１１ａの第２伝送線路２２ａの特性インピーダンス、及び、基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスを４０Ωとしている。

【0041】

なお、図３及び図４に示した特性インピーダンスの値は例であり、本実施の形態における特性インピーダンスの値を限定するものではない。

【0042】

図３の例では、第１伝送線路２１ａ，２２ｂと第３伝送線路２３との間の特性インピーダンスの差が３０Ωあるため、第３伝送線路２３で駆動信号の反射波が発生し、駆動信号が劣化する。この駆動信号の劣化は、前述したＩＳＩジッタ成分として現れる。一方、図４の例では、第３伝送線路２３の前後の特性インピーダンスが第１伝送線路２１ａ，２２ｂの特性インピーダンスよりも１０Ω低く調整されているため、ＩＳＩジッタ成分を抑制するバンド阻止フィルタが形成される。

【0043】

以下では、信号伝送装置１０においてバンド阻止フィルタが形成される原理を説明する。

【0044】

図５は、信号伝送装置１０のバンド阻止フィルタを集中定数モデルで示した図である。

【0045】

図５に示すように、信号伝送装置１０では、駆動回路１３であるＮｏｄｅ１に、第１伝送線路２１ａである、コンデンサＣ１及びインダクタＬ１の並列回路、第３伝送線路２３である、コンデンサＣ３及びインダクタＬ３の並列回路、第１伝送線路２１ｂである、コンデンサＣ５及びインダクタＬ５の並列回路、負荷回路１４であるＮｏｄｅ２が順番に直列接続されていると考えることができる。また、コンデンサＣ１及びインダクタＬ１の並列回路とコンデンサＣ３及びインダクタＬ３の並列回路との接続点に、第２伝送線路２２ａである、インダクタＬ２及びコンデンサＣ２の直列回路が接続され、コンデンサＣ３及びインダクタＬ３の並列回路とコンデンサＣ５及びインダクタＬ５の並列回路との接続点に、第２伝送線路２２ｂである、インダクタＬ４及びコンデンサＣ４の直列回路が接続されていると考えることができる。

【0046】

コンデンサＣ３及びインダクタＬ３の並列回路は、接続部品１２の第３伝送線路２３に該当するため、Ｌ（インダクタンス）成分が大きく、特性インピーダンスが高い。インダクタＬ２及びコンデンサＣ２の直列回路と、インダクタＬ４及びコンデンサＣ４の直列回路は、それぞれ第２伝送線路２２ａ，２２ｂに該当するため、容量性が大きく、特性インピーダンスが低い。インダクタＬ２及びコンデンサＣ２の直列回路と、インダクタＬ４及びコンデンサＣ４の直列回路は、例えばプリント基板のパターンのような伝送線路であり、分布定数回路となる。そのため、インダクタＬ２及びコンデンサＣ２の直列回路と、インダクタＬ４及びコンデンサＣ４の直列回路は、複数の周波数帯域を抑制するバンド阻止フィルタとなる。

【0047】

図６の（ａ）は、伝送信号の周波数特性の例を示すグラフである。図６の（ｂ）は、ＩＳＩジッタの周波数特性の例を示すグラフである。図６において、縦軸は電圧を示し、横軸は周波数を示している。電圧の単位はＶ（ボルト）、周波数の単位はＧＨｚ（ギガヘルツ）である。

【0048】

図６の例では、伝送信号の伝送レートを８Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）としている。そのため、基本波の周波数である基本周波数は４ＧＨｚとなる。基本波の２倍波の周波数は８ＧＨｚとなる。

【0049】

図６の（ａ）から、伝送したい高速信号の周波数成分が、基本周波数の奇数倍の高調波を持ったプロファイルであることが確認できる。また、基本波の２倍波の周波数の整数倍が、伝送信号に不要な周波数成分であることも確認できる。一方、図６の（ｂ）から、特性インピーダンスの不整合によって発生するＩＳＩジッタの周波数成分が、基本周波数の整数倍の全てで高調波を持ったプロファイルとなることが確認できる。

【0050】

図６の（ａ）に示した伝送信号の周波数特性と、図６の（ｂ）に示したＩＳＩジッタの周波数特性とから、ＩＳＩジッタの周波数成分であり、かつ、伝送信号に不要な周波数成分である「基本波の２倍波の周波数の整数倍」を抑制することで、伝送信号へ影響を与えることなく、ＩＳＩジッタの影響を抑制できることがわかる。

【0051】

なお、ここで示した伝送レート及び基本周波数等の値は例であり、本実施の形態における伝送レート及び基本周波数等の値を限定するものではない。

【0052】

図７の（ａ）は、比較例に係る信号伝送装置の伝送線路の通過特性の例である。図７の（ｂ）は、信号伝送装置１０の伝送線路の通過特性の例を示すグラフである。図７において、縦軸はゲインを示し、横軸は周波数を示している。ゲインの単位はｄＢ、周波数の単位はＧＨｚである。

【0053】

図７の（ｂ）に示すように、本実施の形態では、特定の周波数にノッチがかかった特性が得られる。即ち、本実施の形態では、第２伝送線路２２ａ，２２ｂがあることで、特定の周波数成分が抑制される。この例では、８ＧＨｚ、２４ＧＨｚ及び４０ＧＨｚの成分の通過が抑制されている。したがって、伝送レートが８Ｇｂｐｓの信号について、ＩＳＩジッタを抑制した伝送が可能となる。

【0054】

＊＊＊効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、接続部品１２を用いて基板１１ａ，１１ｂの伝送線路を接続する際に、伝送線路の特性インピーダンスの整合をとらず、伝送線路の接続部品１２に接続する部分である第２伝送線路２２ａ，２２ｂの特性インピーダンスＺ２ａ，Ｚ２ｂを低くする。これにより、バンド阻止フィルタが形成されるため、伝送線路の特性インピーダンスの不整合により発生するジッタを抑制することができる。したがって、伝送品質を劣化させることなく所望の高速信号伝送を実現することが可能となる。

【0055】

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

【0056】

図８は、本実施の形態に信号伝送装置１０の部分拡大図である。図８は、図２と同様に、駆動回路１３が実装された基板１１ａにおける、第１伝送線路２１ａの途中から第２伝送線路２２ａが接続部品１２の第３伝送線路２３に接続する箇所までを平面視で示している。また、図８は、接続部品１２における、第３伝送線路２３が第２伝送線路２２ａに接続する部分と当該部分から屈曲して上方に延びる部分とを断面視で示している。

【0057】

図８に示すように、基板１１ａには、ＧＮＤパターン３１（接地パターン）が形成される。基板１１ａの第２伝送線路２２ａとＧＮＤパターン３１との間の間隔Ｄ２は、基板１１ａの第１伝送線路２１ａとＧＮＤパターン３１との間の間隔Ｄ１よりも狭い。このように、ＧＮＤパターン３１を第２伝送線路２２ａの近くに配置することでも、実施の形態１と同様に、第２伝送線路２２ａの容量性が上がり、第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスが低く調整される。なお、図８に示したように、ＧＮＤパターン３１を第２伝送線路２２ａの両側に配置することは必須ではなく、例えば、ＧＮＤパターン３１を第２伝送線路２２ａの片側のみに配置してもよいし、基板１１ａが多層基板であれば、ＧＮＤパターン３１を第２伝送線路２２ａの下層に配置してもよい。

【0058】

図示していないが、通常、基板１１ａには、ＧＮＤパターン３１以外のＧＮＤパターン（以下、「他のＧＮＤパターン」という）も形成される。基板１１ａの第２伝送線路２２ａとＧＮＤパターン３１との間の間隔Ｄ２は、基板１１ａの第１伝送線路２１ａと他のＧＮＤパターンとの間の間隔よりも狭いものとする。基板１１ａが多層基板であれば、例えば、Ｘ層に第１伝送線路２１ａ及び第２伝送線路２２ａを形成し、同じＸ層にて、第２伝送線路２２ａから間隔Ｄ２を空けてＧＮＤパターン３１を形成し、Ｘ層から間隔Ｄ２よりも長い距離離れたＺ層にて、第１伝送線路２１ａに対応する領域に他のＧＮＤパターンを形成することが考えられる。或いは、例えば、Ｘ層に第１伝送線路２１ａ及び第２伝送線路２２ａを形成し、Ｘ層と異なるＹ層にて、第２伝送線路２２ａに対応する領域にＧＮＤパターン３１を形成し、Ｘ層からＹ層よりも遠くに離れたＺ層にて、第１伝送線路２１ａに対応する領域に他のＧＮＤパターンを形成することが考えられる。ここで、「対応する領域」とは、基板１１ａの積層方向を上下方向としたとき、真上又は真下に位置する領域のことである。例えば、Ｚ層の第１伝送線路２１ａに対応する領域は、Ｘ層の第１伝送線路２１ａの真上又は真下に位置する領域である。

【0059】

図示していないが、基板１１ｂは、基板１１ａと同様に構成される。即ち、基板１１ｂには、ＧＮＤパターンが形成される。基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂと基板１１ｂに形成されるＧＮＤパターンとの間の間隔は、基板１１ｂの第１伝送線路２１ｂと基板１１ｂに形成されるＧＮＤパターンとの間の間隔よりも狭い。よって、第２伝送線路２２ｂの容量性が上がり、第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスが低く調整される。

【0060】

なお、基板１１ａにおいて、ＧＮＤパターン３１を第２伝送線路２２ａの近くに配置する方法と別の方法とを併用して、第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスを低く調整してもよい。例えば、「別の方法」として、実施の形態１と同様に第２伝送線路２２ａの配線幅を広げる方法を用いることができる。

【0061】

同様に、基板１１ｂにおいて、ＧＮＤパターンを第２伝送線路２２ｂの近くに配置する方法と別の方法とを併用して、第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスを低く調整してもよい。また、基板１１ａと基板１１ｂとで互いに異なる方法又は異なる方法の組み合わせを用いて、第２伝送線路２２ａ，２２ｂの特性インピーダンスを低く調整してもよい。

【0062】

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

【0063】

実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

【0064】

図９は、本実施の形態に信号伝送装置１０の部分拡大図である。図９は、図２と同様に、駆動回路１３が実装された基板１１ａにおける、第１伝送線路２１ａの途中から第２伝送線路２２ａが接続部品１２の第３伝送線路２３に接続する箇所までを平面視で示している。また、図９は、接続部品１２における、第３伝送線路２３が第２伝送線路２２ａに接続する部分と当該部分から屈曲して上方に延びる部分とを断面視で示している。

【0065】

図９に示すように、基板１１ａの第２伝送線路２２ａは、空気よりも高い比誘電率を持つ部材であるレジスト４１で覆われている。このように、第２伝送線路２２ａの周囲に比誘電率の高い材料を使用することでも、実施の形態１と同様に、第２伝送線路２２ａの容量性が上がり、第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスが低く調整される。

【0066】

図示していないが、基板１１ｂは、基板１１ａと同様に構成される。即ち、基板１１ｂの第２伝送線路２２ｂは、空気よりも高い比誘電率を持つ部材であるレジストで覆われている。よって、第２伝送線路２２ｂの容量性が上がり、第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスが低く調整される。

【0067】

なお、基板１１ａにおいて、第２伝送線路２２ａの周囲に比誘電率の高い材料を使用する方法と別の方法とを併用して、第２伝送線路２２ａの特性インピーダンスを低く調整してもよい。例えば、「別の方法」として、実施の形態１と同様に第２伝送線路２２ａの配線幅を広げる方法と、実施の形態２と同様にＧＮＤパターンを第２伝送線路２２ａの近くに配置する方法とのうち少なくとも一方を用いることができる。

【0068】

同様に、基板１１ｂにおいて、第２伝送線路２２ｂの周囲に比誘電率の高い材料を使用する方法と別の方法とを併用して、第２伝送線路２２ｂの特性インピーダンスを低く調整してもよい。また、基板１１ａと基板１１ｂとで互いに異なる方法又は異なる方法の組み合わせを用いて、第２伝送線路２２ａ，２２ｂの特性インピーダンスを低く調整してもよい。

【0069】

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

【0070】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、いくつかを組み合わせて実施しても構わない。或いは、これらの実施の形態のうち、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施しても構わない。例えば、これらの実施の形態の説明において「部」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組み合わせを採用してもよい。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0071】

１０ 信号伝送装置、１１ａ 基板、１１ｂ 基板、１２ 接続部品、１３ 駆動回路、１４ 負荷回路、２１ａ 第１伝送線路、２１ｂ 第１伝送線路、２２ａ 第２伝送線路、２２ｂ 第２伝送線路、２３ 第３伝送線路、３１ ＧＮＤパターン、４１ レジスト。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】