用于高速连接器的阻抗匹配结构和连接器的制作方法

1.本公开涉及一种用于高速连接器的阻抗匹配结构以及相应的连接器。


背景技术：

2.电子、汽车、通信和网络行业不断发展，产品不断创新，以支持高速数据传输。对紧凑和灵活的连接器设计的需求正在上升，这种连接器设计提供了增强的连接性、可靠性和高速传输。连接器的进步提高了设备性能，并减少了空间消耗。
3.因此，市场参与者正专注于开发更快、更小、更高效的高速连接器。高速连接器需要执行快速数据传输，并确保传输数据的高清晰度。连接器具有小的功耗，同时实现高性能。这种高速连接器的一个潜在应用是服务器市场，其中，传输速率计划达到112gbit/s，并且在将来有望达到更高的速度。
4.优化高速数据传输的一个考虑因素是信号退化，它涉及串扰和信号反射，另一个是阻抗。串扰和信号反射可以通过屏蔽电缆和使用差分信号线对来控制。
5.在开发过程中，简单的dc连接变成了其中阻抗控制必不可少的传输线。随着1和0的信号电平之间的差异变小，感应噪声有破坏数据的危险。行业从单端信号发展到差分信号，其中两个导体之间的电压差抵消了外部干扰。
6.为了最大化功率传输并最小化信号反射，希望在整个传输线中获得基本恒定的阻抗，并避免传输线阻抗的大的不连续性。众所周知，在整个连接器中，阻抗通常是变化的。尽管通过传输线保持期望的阻抗相对容易，但是在导体的几何形状或物理布置发生变化的区域，通常会遇到阻抗变化。
7.然而，在连接器内部，传输线可能会弯曲，改变其结构，或者连接到另一个部件。不同布置之间的每个过渡都容易出现阻抗不连续。如果该阻抗偏离标称阻抗，则会影响通过传输路径传输的信号的完整性。
8.传输路径中的阻抗不匹配会导致信号反射，从而导致信号丢失和抵消等影响。因此，希望调节过渡区域的阻抗以减少不连续性。
9.众所周知，控制时序偏离(timing skew)会引入阻抗不匹配。这种时序偏离是由印刷电路板(pcb)上的共面的两个相应传输线的不同弯曲引起的。为了消除时序偏离，在其中一个传输线中引入了小弯曲、礼帽结构。然而，这些顶帽结构导致信号线之间的阻抗不匹配。
10.当前的实施方式主要集中在调谐一个平面中导体的阻抗。传输线在例如pcb内共面。然而，当从这种结构转换到三维带状线结构时，也会出现阻抗不连续，这由于更高的数据速率而变得更加重要。
11.因此，需要提供改进的阻抗补偿来克服高速连接器的上述挑战。


技术实现要素：

12.这个问题由独立权利要求的主题解决。本公开的有利例子是从属权利要求的主
题。
13.在这种情况下，本公开基于在共面和带状线结构之间的临界过渡区域处提供阻抗补偿结构的构思。特别地，出现在导体改变其布置的区域中的阻抗不匹配可以通过引入从导体延伸的突起来补偿。特别地，一种用于高速连接器的阻抗匹配结构包括两个接地引线、一个信号引线差分对和一个接地面。此外，该结构包括第一区域和第二区域，在第一区域中，接地引线和信号引线差分对在第一平面内共面，在第二区域中，信号引线差分对位于第一平面上，接地面位于第二平面上，沿着第一平面延伸。此外，过渡区域布置在第一区域和第二区域之间，其中两个接地引线连接到接地面。此外，阻抗匹配结构包括至少一个阻抗匹配突起，其被布置在过渡区域中，并且从信号引线差分对的至少一侧突出。
14.这种阻抗匹配突起的优点在于，减少了在信号引线差分对和接地引线相对于彼此改变其布置的区域中出现的阻抗不连续性。此外，突起的形状和类型适合于各种连接器类型和出现阻抗不匹配的类似过渡区域。匹配的阻抗减少了连接器中的信号反射，因此增加了功率传输。特别地，通过将信号引线设计成完全对称的结构，在连接器设计中偏离变化被最小化。
15.根据本公开，阻抗匹配突起包括第一阻抗匹配元件和第二阻抗匹配元件，它们彼此对称地布置在信号引线差分对的两个信号引线的避开侧(averted sides)。然而，很明显，阻抗匹配突起也可以包括多于或少于两个元件，并且这些元件可以不对称地布置，这取决于连接器中阻抗的调谐要求。对于信号引线差分对，对称布置的优点是对两个引线的不匹配等同地补偿，这导致更均匀的阻抗，并避免增加偏离。
16.根据本公开的另一有利示例，信号引线差分对和两个接地引线在第一区域中彼此等距地相邻布置。这减少了信号反射并避免了不希望的串扰效应。然而，显然也可以不同地布置信号引线和接地引线，并且在信号引线和接地引线之间使用不同的距离。如果连接器内部的空间需求在不同的连接器类型之间改变或变化，就会出现这种情况。
17.本公开还涉及一种用于高速数据传输的连接器，其包括一个第一组触头和一个第二组触头。第一和第二组触头每个都包括四个触头，并且通过至少四个导电引线互连。此外，连接器包括至少一个根据本公开的阻抗匹配结构，其布置在所述导电引线处。示例性地，一个阻抗匹配结构的触头数量被选择为四个，由此两个触头对应于两个接地引线，另外两个对应于信号差分对。很明显，如果阻抗匹配结构的导电引线的数量改变，触头的数量也会改变。通过两组触头，连接器可以连接到pcb、任何其他类型的电路板或另一个连接器。
18.根据本公开的另一有利示例，第一组触头被布置为线性导体行。有利的是，彼此相邻地设置多个阻抗匹配结构。当两个阻抗匹配结构彼此相邻布置时，两个接地引线将并排布置。因为这没有额外的优点，并且为了减少空间消耗，有利地，两个相邻的接地引线被组合以形成一个接地引线。然而，如果两个接地引线不组合，而是保持分开，则本公开的功能不受限制或改变。
19.根据本公开的另一有利示例，连接器包括至少一个弯曲区域，导电引线在弯曲区域中弯曲。所述至少一个弯曲区域包括根据本公开的第一阻抗匹配结构和根据本公开的第二阻抗匹配结构。第一阻抗匹配结构的过渡区域是第一过渡区域。在第一过渡区域中，两个接地引线和信号引线差分对从第一区域延伸到第二区域。第二阻抗匹配结构的过渡区域是第二过渡区域。在第二过渡区域中，两个接地引线和信号引线差分对从第二区域延伸到第
一区域。在弯曲区域，信号引线差分对和接地引线的布置改变两次。因此，在该区域，在过渡区域中出现强阻抗不连续性，这可以通过阻抗匹配突起来补偿。
20.根据本公开的另一有利示例，连接器包括第一导体行、第二导体行、第三导体行和第四导体行，它们在平行于第一和第二平面的平面中彼此相邻布置。导体行的这种有利布置允许非常紧凑和小尺寸的连接器设计，同时减少串扰或任何其他信号干扰效应。很明显，对于根据本公开的连接器，偏离四个的任何数量的导体行都是可行的。此外，导体行的布置也可以根据空间要求而变化，因此偏离平行于第一和第二平面。也可以将一些导体行布置成垂直于其他导体行。
21.第一导体行的接地面有利地布置在第一导体行和第二导体行之间，并且第二导体行的接地面有利地布置在第二导体行和第三导体行之间。此外，第三导体行的接地面有利地布置在第二导体行和第三导体行之间，第四导体行的接地面有利地布置在第三导体行和第四导体行之间。
22.接地面相对于两个导体行的这种有利布置增加了信号引线之间的屏蔽，这减少了信号干扰。同时，接地面的数量可以减少到最小，而不会有屏蔽损耗。如果需要，显然也可以不同地布置接地面。
23.根据本公开的另一有利示例，第二组触头包括弹簧触头。弹簧触头可实现无焊连接，这是耐振动的。有利的是，第一组触头包括l形焊接端子。l形焊接端子有利地彼此相邻布置。然而，很明显，第一和第二组触头不限于这些触头变体，并且也可以直接焊接到pcb上。
24.根据本公开的另一有利示例，导电引线由冲压和弯曲金属制成。这提供了一种坚固但灵活的引线，其可以成本有效地大量生产。
附图说明
25.为了更好地理解本公开，使用以下附图中描绘的示例来更详细地解释这一点。因此，相同的部件具有相同的附图标记和相同的部件名称。此外，来自所示出和描述的各种示例的一些特征或特征组合也可以代表独立的解决方案、创造性的解决方案或根据本公开的解决方案。在附图中：在附图中：
26.图1示出了阻抗匹配结构的详细视图；
27.图2示出了连接器中具有阻抗匹配结构的导电引线的透视图；
28.图3从旋转的角度示出了阻抗匹配结构的详细视图；
29.图4示出了连接器的弯曲区域的详细视图；
30.图5示出了具有和不具有匹配结构的阻抗测量的比较。
具体实施方式
31.图1示出了包括阻抗匹配结构102的多个导电引线132的布置。如图1所示的高速连接器的阻抗匹配结构102用虚线框标记。结构102包括一对差分信号引线106和两个接地引线104。此外，阻抗匹配结构102包括引线104、106相对于彼此具有不同位置的三个区域。
32.在第一区域110中，两个接地引线104和信号引线106的差分对在第一平面116内共面。在这种情况下，差分对的两个信号引线106彼此相邻布置，并且在每侧与它们相邻的是
一个接地引线。此外，两个引线104、106之间的距离优选总是相同的。这种布置被有利地选择以增加屏蔽并减少不希望的影响，例如串扰。然而，也可以不同地布置引线104、106，并且改变引线之间的距离，以便增加到相邻信号对的距离。
33.在第二区域112中，信号引线106的差分对位于第一平面116上，接地面108位于第二平面118上，沿着第一平面116延伸。接地面108在过渡区域114中连接到两个接地引线104。过渡区域114布置在第一区域110和第二区域112之间。过渡区域114表示两个接地引线104和信号引线106的差分对在第一区域110和第二区域106之间变化的区域。因此，该区域114连接第一区域110和第二区域112，并且发生不同布置之间的过渡。此外，在过渡区域114中，优选地设置一个阻抗匹配突起120，该阻抗匹配突起从信号引线106的差分对的至少一侧突出。
34.附图中的阻抗匹配突起120有利地包括第一阻抗匹配元件122和第二阻抗匹配元件124，每个阻抗匹配元件从每个信号引线106延伸。优选地，第一和第二阻抗匹配元件122、124彼此对称地布置在信号引线106的差分对的两个信号引线的避开侧。在阻抗被不同地调谐的情况下，另一种选择是偏移两个元件122、124。
35.在图中，匹配突起120被显示为从信号引线106延伸的突起。因此，该突起的形状不限于图中所示的例子，而是可以具有任何几何形状。此外，在另一个有利的例子中，阻抗匹配结构可以是引线中的一个中的凹部的形式。
36.图2示出了连接器100的例子。在图2中，描述了包括阻抗匹配结构102(虚线框)的用于高速数据传输的连接器100。连接器100包括一个第一组触头126和一个第二组触头128。经由第一组触头126，连接器100可以连接到pcb，例如位于客户系统上的主板。pcb包括相应应用所需的电子部件，例如存储器和cpu。在连接器的另一侧，在第二组触头128处，定位有第二pcb。两组触头优选包括由四个导电引线132互连的四个触头130。导电引线132是信号引线106、接地引线104和接地面108。在导电引线132处，有利地布置了一个阻抗匹配结构102。那些引线132优选地由冲压和弯曲的金属制成，使得它们可以以节省空间的方式布置。
37.从图中可以看出，第一组触头126布置成具有l形焊接端子148的线性导体行。特别地，端子148彼此相邻布置。在第二组触头126处，导电引线132通过弹簧触头146与第二pcb接触。然而，两组触头处的不同触头也可以交换，或者对两个组应用相同的方法。此外，两组触头可以完全不同地接触。任何普通的连接方法在这里都是适用的。
38.在主板连接器侧，可以清楚地看到连接器100包括多个导体行。这里，示例性地示出了四个导体行138、140、142、144。这些行在平行于第一和第二平面116、118的平面中一个接一个地布置。很明显，该视图仅示出了连接器的一部分，因此任何数量的导体行都是可行的。此外，如果所描绘的布置对于大量的行来说太耗费空间，也可以考虑不同地布置行。
39.导电引线132从竖直取向变为水平取向的弯曲区域134在图4中进一步解释。
40.在图3中，从旋转的角度示出了阻抗匹配结构102和四个导体行138、140、142、144的布置的进一步详细视图。从该视图中，清楚地示出了阻抗匹配结构102的过渡区域114，其中信号引线106的差分对和接地引线104在第一区域110和第二区域112之间过渡。两个接地引线104连接到一个接地面108，接地面108平行于第一平面116在第二平面118中的信号引线106后面延伸。在该过渡区域114中，引线132的阻抗由于其布置的改变而改变。因此，阻抗
匹配突起120有利地位于该区域中，这允许调节阻抗以相应地匹配，从而提高传输性能。
41.此外，图3示出了一个导体行优选地包括至少一个阻抗匹配结构，这里示例性地选择为两个，每个具有四个触头130。两个阻抗匹配结构彼此相邻布置，使得第一组触头126中的触头130优选在一行中。
42.在两个阻抗匹配结构彼此相邻布置的设置中，由于节省空间的原因，两个相邻的接地引线优选地形成一个接地引线。换句话说，两个相邻的接地引线被组合成一个接地引线。然而，这不是必须的，也可以有两个相邻的接地引线。
43.在连接器100中平行放置的示例性的四个导体行138、140、142、144被布置为相邻行被接地面屏蔽。特别地，第一导体行138的接地面108a布置在第一导体行138和第二导体行140之间，第二导体行140的接地面108b布置在第二导体行140和第三导体行142之间。对于第三导体行142和第四导体行144，顺序改变，使得第三导体行142的接地面108c布置在第二导体行140和第三导体行142之间，第四导体行144的接地面108d布置在第三导体行142和第四导体行144之间。因此，不仅在一个导体行中，而且在多个导体行之间都避免了串扰。
44.再次，清楚的是，这仅仅是导体行的一个示例性布置，以增加行中间的屏蔽。这些行也可以按照第一和第二导体行、第三和第四导体行中的一个或者以不同的方式布置。
45.图4中详细示出了导电引线132的弯曲区域134。连接器100可以包括至少一个这样的弯曲区域134，其中引线132弯曲并改变方向。特别地，弯曲区域134包括具有第一过渡区域114a的第一阻抗匹配结构102a和具有第二过渡区域114b的第二阻抗匹配结构102b。
46.导电引线132为带状线结构，使得信号引线106的差分对位于第一平面116上，而接地面108位于第二平面118上，在弯曲区域134中，导电引线132从该结构变为共面结构，并变回带状线结构。从带状线结构到共面结构的过渡发生在第二过渡区域114b中。这里，两个接地引线104和信号引线106的差分对从第二区域112延伸到第一区域110。因此，在引线132的扭结处，信号引线106和接地引线104在沿着第一过渡区域114a延伸之前再次位于一个平面上。在那里，引线132从第一区域110延伸到第二区域112，因此再次从共面结构变为带状线结构。
47.在两个区域114a、114b中，传输引线的阻抗发生变化，因此必须进行调谐以提高性能。示例性地，在图4中，一个导体行包括两个相邻的阻抗匹配结构，每个阻抗匹配结构具有第一和第二阻抗匹配结构102a、102b，这导致了最佳的传输性能。弯曲区域周围的阻抗匹配结构的对称布置不是必须的，并且相对于信号的要求而适配。此外，在直连接器的情况下，在一个导体内可以有多个弯曲区域134，或者没有弯曲区域。
48.图5中的图示出了具有和不具有所呈现的阻抗匹配结构的导电引线的阻抗测量随时间变化的模拟结果。直线表示没有引入匹配结构的测量，虚线表示具有匹配结构的测量。在0.05ns和0.2ns时，在没有补偿结构的测量线中，两个阻抗峰值清晰可见。与此同时，具有补偿结构的测量结果的阻抗比没有补偿结构的测量结果低5ω。
49.总之，本公开提供了一种高速连接器的设计，其在诸如阻抗、插入损耗、串扰和可制造性的信号完整性性能之间找到了平衡。为了调谐设计的阻抗，引入了一种新的补偿结构，它可以调谐电磁场，从而调谐阻抗。
50.附图标记列表
51.附图标记
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说明
52.100
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连接器
53.102
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抗匹配结构
54.102a
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第一阻抗匹配结构
55.102b
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第二阻抗匹配结构
56.104
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接地引线
57.106
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信号引线差分对
58.108，108a，108b，108c，108d接地面
59.110
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第一区域
60.112
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第二区域
61.114
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过渡区域
62.114a
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第一过渡区域
63.114b
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第二过渡区域
64.116
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第一平面
65.118
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第二平面
66.120
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阻抗匹配突起
67.122
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第一阻抗匹配元件
68.124
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第二阻抗匹配元件
69.126
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第一组触头
70.128
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第二组触头
71.130
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触头
72.132
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导电引线
73.134
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弯曲区域
74.138
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第一导体行
75.140
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第二导体行
76.142
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第三导体行
77.144
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第四导体行
78.146
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弹簧触头
79.148
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端子

技术特征：
1.一种用于高速连接器(100)的阻抗匹配结构(102)，所述阻抗匹配结构(102)包括：两个接地引线(104)、信号引线(106)的一个差分对和一个接地面(108)，第一区域(110)，其中所述接地引线(104)和所述信号引线(106)的差分对在第一平面(116)内共面，第二区域(112)，其中所述信号引线(106)的差分对位于所述第一平面(116)上，其中，在所述第二区域中，所述接地面(108)位于第二平面(118)上，沿着所述第一平面(116)延伸，过渡区域(114)，布置在所述第一区域(110)和所述第二区域(112)之间，其中，在所述过渡区域(114)中，两个接地引线(104)连接到所述接地面(108)，至少一个阻抗匹配突出部(120)，布置在所述过渡区域(114)中，并且从所述信号引线(106)的差分对的至少一侧突出。2.根据权利要求1所述的阻抗匹配结构(102)，其中，所述阻抗匹配突起(120)包括第一阻抗匹配元件(122)和第二阻抗匹配元件(124)，所述第一阻抗匹配元件(122)和所述第二阻抗匹配元件(124)彼此对称地布置在所述信号引线(106)的差分对的两个信号引线的避开侧。3.根据权利要求1或2所述的阻抗匹配结构(102)，其中，所述信号引线(106)的差分对和所述两个接地引线(104)在所述第一区域(110)中彼此等距地相邻布置。4.一种用于高速数据传输的连接器(100)，所述连接器(100)包括：一个第一组触头(126)和一个第二组触头(128)，其中，所述第一组触头(126)和所述第二组触头(128)每个都包括四个触头(130)，并且通过至少四个导电引线(132)互连，至少一个根据前述权利要求中任一项所述的阻抗匹配结构(102)，设置在所述导电引线(132)处。5.根据权利要求4所述的连接器(100)，其中，所述第一组触头(126)被布置为线性导体行。6.根据权利要求4或5所述的连接器(100)，其中，多个阻抗匹配结构(102)彼此相邻设置。7.根据权利要求6所述的连接器(100)，其中，两个相邻的接地引线(104)被组合以形成一个接地引线。8.根据权利要求4至7中任一项所述的连接器(100)，其中，所述连接器(100)包括至少一个弯曲区域(134)，所述导电引线(132)在所述弯曲区域弯曲，其中，所述至少一个弯曲区域(134)包括：根据权利要求1至3中任一项所述的、称为第一阻抗匹配结构(102a)的阻抗匹配结构，以及根据权利要求1至3中任一项所述的、称为第二阻抗匹配结构(102b)的阻抗匹配结构，其中，所述第一阻抗匹配结构(102a)的过渡区域(114)是第一过渡区域(114a)，其中，在所述第一过渡区域(114a)中，所述两个接地引线(104)和所述信号引线(106)的差分对从所述第一区域(110)延伸到所述第二区域(112)，其中，所述第二阻抗匹配结构(102b)的过渡区域(114)是第二过渡区域(114b)，
其中，在所述第二过渡区域(114b)中，所述两个接地引线(104)和所述信号引线(106)的差分对从所述第二区域(112)延伸到所述第一区域(110)。9.根据权利要求4至8中任一项所述的连接器(100)，其中，所述连接器(100)包括第一导体行(138)、第二导体行(140)、第三导体行(142)和第四导体行(144)，它们在平行于所述第一平面(116)和所述第二平面(118)的平面中彼此相邻布置。10.根据权利要求4至9中任一项所述的连接器(100)，其中，所述第一导体行(138)的接地面(108a)布置在所述第一导体行(138)和所述第二导体行(140)之间，其中，所述第二导体行(140)的接地面(108b)布置在所述第二导体行(140)和所述第三导体行(142)之间，其中，所述第三导体行(142)的接地面(108c)布置在所述第二导体行(140)和所述第三导体行(142)之间，其中，所述第四导体行(144)的接地面(108d)布置在所述第三导体行(142)和所述第四导体行(144)之间。11.根据权利要求4至10中任一项所述的连接器(100)，其中，所述第二组触头(128)包括弹簧触头(146)。12.根据权利要求4至11中任一项所述的连接器(100)，其中，所述第一组触头(126)包括l形焊接端子(148)。13.根据权利要求4至12中任一项所述的连接器(100)，其中，所述l形焊接端子(148)彼此相邻布置。14.根据权利要求4至13中任一项所述的连接器(100)，其中，所述导电引线(132)由冲压和弯曲金属制成。

技术总结
本公开涉及一种用于高速连接器的阻抗匹配结构以及一种连接器。阻抗匹配结构(102)包括两个接地引线(104)、一对差分信号引线(106)和一个接地面(108)。此外，阻抗匹配结构(102)包括第一区域(110)和第二区域(112)，其中接地引线(104)和信号引线(106)的差分对在第一平面(116)内共面，信号引线(106)的差分对位于第一平面(116)上，接地面(108)位于第二平面(118)上，沿着第一平面(116)延伸。过渡区域(114)布置在第一区域(110)和第二区域(112)之间，并且在过渡区域(114)中，两个接地引线(104)连接到接地面(108)。此外，阻抗匹配结构(102)包括至少一个阻抗匹配突起(120)，其被布置在过渡区域(114)中并且从信号引线差分对(106)的至少一侧突出。(106)的至少一侧突出。(106)的至少一侧突出。


技术研发人员：L
受保护的技术使用者：百幕大商泰科资讯科技有限公司 泰连比利时公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/9/26