專利名稱：：一種多路復用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種多路復用器，特別是一種可選擇連接一個或多個輸入信道到一個或多個輸出信道的高頻多路復用器。
背景技術(shù)：
：在一路或多路控制信號下，多路復用器可選擇地連接輸入信道到輸出信道，例如一個4:2的多路復用器在送入的控制信號作用下可將4路輸入信道選擇連接到2路輸出信道；控制信號一般通過外部電路傳給多路復用器，其中輸入信道和輸出信道的數(shù)目可以是任意的，多路復用器可以選擇連接較多的輸入信道到較少的輸出信道上，也可以反過來，多路復用器選擇連接一個或多個輸入信道到更多數(shù)量的輸出信道上。多路復用器通常用于計算機或其他電子設(shè)備內(nèi)部，通過數(shù)據(jù)總線等方式將不同構(gòu)件之間的信號進行路由，以減少所需連接器的數(shù)量；多路復用器還常用于通信網(wǎng)絡(luò)來減少遠距離傳輸?shù)男诺罃?shù)量，從而降低成本。理論上說，多路復用器可以連接任意個所選擇的輸入信道到任意個所選擇的輸出信道，但對于適于傳輸高頻信號的多路復用器，隨著頻率的增加，就越難保持各信道間的相互隔離；如果各信道之間不能很好的隔離，信道之間就會產(chǎn)生相互干擾，由于隨著頻率的增加，信道之間的相互干擾會變得更加嚴重，因此對于頻率超過100MHz的信號，良好的信道隔離將變得相當?shù)睦щy?，F(xiàn)有的高頻多路復用器通常由焊接在印制電路板的一組分離的元器件組成，由于元器件之間的信號通路緊鄰或相互橫跨，因此在連接各元器件時就會產(chǎn)生問題，而隨著信道數(shù)量的增加，這個問題變得越來越嚴重。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是如何消除或減輕現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而提供一種可減少信道之間相互干擾的多路復用器。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該多路復用器具有M路高頻輸入信道和N路高頻輸出信道，包括有N個路由控制輸入；用來負責接收所述控制輸入的控制信號的檢測器，該控制信號指示輸入信道與輸出信道之間所需的連接；負責對接收的信號進行譯碼并根據(jù)解碼的控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號去選擇性地連接輸入信道到輸出信道的解碼器，并且該多路復用器集成在單個芯片上。本實用新型的優(yōu)點在于通過把檢測器和解碼器集成到單個芯片上，信道之間的相互干擾問題就會減少，這是因為多路復用器所在印制電路板的信道路由要求被簡化了。通過把每一信道的整個檢測器/解碼器功能集成在芯片的一個控制管腳上，PCB設(shè)計的復雜度被降低，也節(jié)省了成本，另外，這還減少了多路復用器所需的管腳數(shù)量，減小了芯片面積、封裝和板子尺寸，從而進一步降低了成本。本實用新型還提供了一種安裝在印刷板電路上、由一對上述的多路復用器組成的多路復用器設(shè)備，該兩個多路復用器分別位于印刷板電路的兩面，并且其中一個多路復用器相對另一個多路復用器繞對角線旋轉(zhuǎn)180。。圖1為本實用新型的多路復用器實施例的示意圖。圖2為圖1中的一個局部細化示意圖。圖3為圖1中多路復用器的封裝示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。輸入與輸出信道之間的隔離是高頻多路復用器設(shè)計的一個重要參數(shù)，集成電路間的耦合、集成電路的封裝、封裝后的芯片在電路板上的安裝方式等都會產(chǎn)生串信道干擾。按照本實用新型的實施例設(shè)計的多路復用器，輸入信道與輸出信道之間的隔離將達到最大。特別基于這樣的事實集成電路的布圖設(shè)計、封裝選擇和管腳分布成為集成電路設(shè)計的重要組成部分，在高頻不穩(wěn)定不影響性能的頻帶范圍內(nèi)將上述因素作為一個整體進行建模，按照本實用新型的實施例設(shè)計的多路復用器可工作至3GHz。因此，直至5GHz左右的多路復用器模型可確保多路復用器達到要求的器件參數(shù)和高頻穩(wěn)定性。其他重要參數(shù)包括寬帶增益平坦性、輸入輸出阻抗、噪聲和失真度，這些參數(shù)可以利用上述多路復用器模型進行設(shè)計而得到優(yōu)化。圖1顯示了按照本實用新型的一個實施例設(shè)計的、集成在單個芯片上的4:2路高頻多路復用器，該多路復用器1有四個高頻輸入2(分別標識為2a到2d)和2路高頻輸出3(分別標識為3a到3b)，多路復用器l有兩個路由控制輸入4(分別標識4a到4b)，路由控制輸入4提供控制信號到檢測器/解碼器5，檢測器/解碼器5還有一個邏輯控制輸入6,邏輯控制輸入6允許高頻輸入2的邏輯翻轉(zhuǎn)，詳釋如下檢測器/解碼器5適于檢測在路由控制輸入4上接收到的控制信號是單個或多個交流頻率和/或直流電平，這些控制信號由外部電路提供給多路復用器l(圖中未顯示)并控制多路復用器。在圖1所示的實施例中，路由控制線路4以直流電平和/或交流頻率方式提供控制信號。例如，對于每個管腳，檢測器/譯碼器5適于探測一個直流電平和一個交流電平，如果探測到的直流電平小于等于14V，那它就對應(yīng)邏輯低電平。如果直流電平大于等于15V的話，那它對應(yīng)的則是邏輯高電平。交流信號可在22kHz附近的帶通信號中測量，如果交流信號的峰值幅度大于等于300mVpp則對應(yīng)于邏輯高電平。如果交流信號的峰值幅度小于等于100mVpp則對應(yīng)于邏輯低電平。熟練的技術(shù)人員可方便地設(shè)置探測/譯碼器5使之同步探測某個頻率或其它頻率的交流信號，探測/譯碼器5還進一步用來區(qū)分不同的輸入值所對應(yīng)的直流電平的范圍，探測/譯碼器5探測的直流和交流信號可隨時間而改變。探測/譯碼器5通過上述方式可以接收到各條路由控制輸入4上以多個直流或交流信號的有、無來體現(xiàn)的多比特控制信號。提供給各個路由控制輸入4的直流和交流信號也可用極性信號和音調(diào)信號來替代。輸入緩沖開關(guān)7接收高頻輸入信號2，探測/譯碼器5根據(jù)路由控制輸入4的控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號8，由開關(guān)控制信號8控制輸入緩沖開關(guān)7。開關(guān)控制信號8選擇性地將高頻輸入信號切換到2路輸出端9(分別標識為9a和％)，輸入緩沖開關(guān)7也預放大了高頻輸入信號，輸出端9向HF輸出3提供輸出信號。盡管存在其他路由控制輸入信號，每個高頻輸出信道3都只需要一個路由控制輸入4，這是因為每個路由控制輸入4都攜帶有以直流和交流形式的多個控制信號。檢測/解碼器的功能特別適用于多路復用器的應(yīng)用。由于控制信號由外部的路由控制輸入4提供，圖1所示的實施例可簡單地擴展到任意個輸入和輸出。通過簡單修改解碼器還可適應(yīng)輸入與輸出的其他組合。還可以采用其他的交流信令，但可能需要通過修改探測/譯碼器5。本發(fā)明并不局限于某種特定的信令，圖1所示的路由控制輸入和信號的安排僅僅是一個范例。由于探測/譯碼器5中每路輸出信道3都集成了路由控制輸入4，不再需要外部器件并縮小了空間、降低了元件成本，因此PCB的設(shè)計復雜度以及成本將大為降低。由于輸出端9提供了對HF輸出信號的進一步放大及線性驅(qū)動能力，因此多路復用器在典型應(yīng)用中不再需要額外的HF線性驅(qū)動，這樣就減少了PCB板上的放大器件，進一部的降低了復雜度以及應(yīng)用該多路復用器系統(tǒng)的成本。如圖2所示，顯示了多路復用器中構(gòu)成的更多細節(jié)，圖1中的檢測/解碼器5被分成了檢測器IO和解碼器11，檢測器10由兩個獨立的檢測器10a和10b組成，每個檢測器各有一個路由控制輸入4a和4b作為輸入，檢測器10a和10b分別檢測路由控制輸入的4a和4b的輸入的控制信號，并把檢測信號傳輸?shù)浇獯a器11。檢測器10a、10b均接收電平和交流信號的混合輸入，每個檢測器獨立地檢査直流電平是高于還是低于實際應(yīng)用的門限(如14V)并檢測交流信號是高于還是低于一個確定的幅度值或者是在一個可以接收的頻率范圍之內(nèi)(如在22kHz時峰值》300mVpp)。檢測器同時還可以濾除其他有可能產(chǎn)生干擾的信號。檢測器IO送到解碼器11的控制信號是數(shù)字信號，并可能在多根控制線上。解碼器11解碼控制信號后產(chǎn)生期望得到的真值表。解碼器11還有另外一個輸入，即邏輯控制輸入6，邏輯控制輸入6用于翻轉(zhuǎn)每個輸出信道3的真值表，因此當邏輯控制6的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)變的時候每個輸出信道選擇的輸入信道2也相應(yīng)改變。圖1和圖2所示的4:2路的多路復用器的真值表如下圖所示。輸出信道3a的真值表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>輸出信道3b的真值表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>解碼信號傳輸?shù)浇涌?2，接口12把該數(shù)字解碼信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫m當?shù)哪M電平以驅(qū)動輸入緩沖開關(guān)7內(nèi)的模擬開關(guān)，輸入緩沖開關(guān)7所需的驅(qū)動電壓由實際應(yīng)用指定。輸入緩沖開關(guān)7在圖1中顯示為一個獨立構(gòu)件，實際上對于每一個2a到2d的HF輸入各有一個獨立的輸入緩沖開關(guān)(分別標識為7a到7d)。根據(jù)從接口來的給各輸入緩存開關(guān)的開關(guān)控制信號8，輸入緩沖開關(guān)可將高頻輸入信號送到輸出端9a或％的任意一個或兩個，開關(guān)控制信號8可以通過多條控制線傳輸?shù)礁鱾€輸入緩沖開關(guān)7上。多路復用器1帶有靜電放電(ESD)保護電路，以防止內(nèi)部構(gòu)件發(fā)生損壞。靜電放電保護電路連接到每一個輸入信道2、輸出信道3、路由控制輸入4和邏輯控制輸入6。依照從接口12來的控制信號，輸入緩沖開關(guān)7將高頻輸入2上的信號連接到第一輸出端9a、第二輸出端9b、或兩個都不連接。如果某輸入緩沖開關(guān)被安排為不將其輸入信號送出到輸出端，它可被設(shè)置為省電模式；在省電模式下，輸入緩沖開關(guān)內(nèi)未使用的信號電路部分被轉(zhuǎn)變成零功耗靜止態(tài)，這會關(guān)閉輸入緩沖開關(guān)7的正常輸入端和已切換的輸出端，并打開作為替換的低功耗輸入級以保持所需的輸入阻抗與輸入信道2相匹配。若輸入緩沖開關(guān)7需要將某輸入信號送到輸出端9，內(nèi)部前置放大器先呈現(xiàn)與輸入信道匹配的輸入阻抗并以可接受的信噪比放大高頻信號。在圖1和圖2中所示的實施例中，噪聲性能可低于或等于15dB。每個輸入緩沖開關(guān)7的輸入阻抗均選為與高頻輸入信道2的特征阻抗(名義上是50歐姆)相匹配。放大后的輸入信號出現(xiàn)在兩個開關(guān)緩沖端(在輸入緩沖開關(guān)7內(nèi)部)，根據(jù)從接口12來的開關(guān)控制信號8，上述端口中的兩個、任一個都可以變?yōu)橛行Щ驘o效，每個開關(guān)緩沖端都有一個與輸出端9相連的輸出，即每個輸出端9都有一個連接到各個輸入緩沖開關(guān)7的輸入。如果輸入緩沖開關(guān)7的輸入信號不需轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端9之一或兩個，則該信號被一個或兩個開關(guān)緩沖端堵塞。輸入緩沖開關(guān)受從接口12來的開關(guān)控制信號8的控制，因此最終被由檢波器10檢測到的控制信號控制。多路復用器1的高頻功能被設(shè)計成關(guān)于封裝對角線對稱。對于兩個4:2多路復用器，多路復用器1被設(shè)計成這一對多路復用器堆疊在PCB板的任何一面以具有小的形狀系數(shù)。作為選項，輸入2可以通過板子進行電氣連接，當輸入2以這種方式連接時，就成了一個4:4的多路復用器，它與兩個設(shè)備獨立使用時有相同的真值表；若它們沒有那么連接，就只是二個獨立的4:2多路復用器。關(guān)于對角線對稱的封裝的優(yōu)點在于，四邊形封裝的4:2多路復用器的兩個輸出可在兩條鄰邊上而四個輸入可在另外兩條鄰邊上，因此輸入與輸出的間隔最大，封裝隔離效果也最大化。額外的優(yōu)點是，以這種方法層疊多路復用器也有簡單和高效的電路板布局。多路復用器四個輸出信道的真值表與上面多路復用器的兩個輸出信道的真值表相同。因為在PCB板兩面的復用器呈相對翻轉(zhuǎn)布局，通過選擇邏輯控制輸入6的相反的邏輯狀態(tài)就能重置相同的輸入序列，此時的真值表為(表中3x—1,4x_l和3x_2，4x一2分別指PCB的兩面)真值表，輸出信道3a—1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>真值表，輸出信道3b一2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由于輸出的應(yīng)用相對獨立，它們不必對稱布局。本實施例中，由于只有二個輸出，它們的最優(yōu)管腳布局是對稱的。輸出端9總是激活的，這是因為每一個輸出端9總是由被選中的輸入緩沖開關(guān)7驅(qū)動。每一個輸出端接受來自四個輸入緩沖開關(guān)7中處于工作狀態(tài)的那一個的信號并且以適當?shù)妮敵鲎杩蛊ヅ?在本例中是75歐姆)和低失真(在本實施例中三階交調(diào)失真(IP3)大約是16dBm)驅(qū)動與輸出信道3相連的輸出負載。輸出端9的輸出晶體管的電流受一個低頻率反饋環(huán)路控制，該低頻率反饋環(huán)路通過與參考電流相比較使實際電流達到期望的大小，這使得在相對惡劣的電源條件下也能正常工作。輸出端的通帶內(nèi)性能由負反饋確定，該負反饋還為各個輸出端9提供從輸入緩沖開關(guān)7的輸出級看到的受控的輸入阻抗，這樣可減少輸入緩沖開關(guān)7與輸出端9間的關(guān)聯(lián)。參照圖3，它概要地示出了多路復用器在圖1和圖2所示應(yīng)用中輸入和輸出封裝管腳的布局。對應(yīng)的輸入和輸出使用同樣的數(shù)字序號。輸入和輸出被安排成關(guān)于多路復用器的一個對角線20對稱，這將保證，將其中一個多路復用器關(guān)于對角線20翻轉(zhuǎn)180度后，兩個多路復用器能堆疊在PCB的兩面。這樣可將輸入2和輸出3正確地串起來，在需要時輸入也可通過PCB連接在一起。通過保證第一個多路復用器的邏輯控制輸入6與第二個多路復用器的相應(yīng)輸入處于不同的邏輯電平，發(fā)送到輸出級的輸入信號就占用了其中一個多路復用器。這意味著，輸入可以連接在一起并且仍然保證多路復用器的正確工作。多路復用器l的右邊和底邊是輸入信道2a到2d，與相關(guān)各個輸入信道2相聯(lián)系的有對應(yīng)的電壓地和電壓源(例如023和V2a)，這些電壓源和電壓地提供電能給與輸入信道2相聯(lián)系的各個輸入緩沖開關(guān)7?？刂戚斎胄盘?a和4b分別在左邊和頂邊，關(guān)于對角線20鏡像對稱。邏輯控制輸入6在頂邊，左邊的電壓源V6和電壓地06給檢測器10、解碼器ll和接口12提供電能。輸出信道3a、3b和對應(yīng)的電壓地和電壓源(例如G3a和V^)分別在左邊和頂邊，也關(guān)于對角線20鏡像對稱。雖然上面描述的發(fā)明以一個4:2的多路復用器為實例，但對熟練的技術(shù)人員來說，可以顯而易見地在多路復用器上實現(xiàn)任意多輸入和輸出。本發(fā)明中兩個多路復用器層疊且輸入相連的實例(一個器件的輸入被反相)中，輸入必須對稱布局且必須是雙數(shù)，否則的話輸入和輸出的數(shù)量只受封裝的限制。本發(fā)明的其他修改和應(yīng)用在不超出權(quán)利要求的范圍內(nèi)對有熟練的技術(shù)人員來說顯然很容易。權(quán)利要求1、一種多路復用器，具有M路高頻輸入信道和N路高頻輸出信道，包括有N個路由控制輸入；檢測器，負責接收所述控制輸入的控制信號，該控制信號指示所述的輸入信道與所述的輸出信道之間所需的連接；解碼器，負責對接收的信號進行譯碼，并根據(jù)解碼的控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號去選擇性地連接所述的輸入信道到所述的輸出信道；其特征在于，整個多路復用器集成在單個芯片上。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路復用器，其特征在于其適于從所述的輸入信道接收高達3GHz的輸入信號，并輸出高達3GHz的輸出信號。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路復用器，其特征在于其為一體封裝，并且所述的輸入信道和所述的輸出信道關(guān)于封裝對角線對稱分布。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路復用器，其特征在于所述的每一個輸入信道都連接到一個輸入緩沖開關(guān)，且作為開關(guān)控制信號的響應(yīng)，每一個輸入緩沖開關(guān)將與之相連的輸入信道連接到一個或多個輸出信道。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的多路復用器，其特征在于所述的輸入緩沖開關(guān)適于將輸入信道從輸出信道上斷開，并作為對一個合適的開關(guān)控制信號的響應(yīng)，工作在節(jié)能模式。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的多路復用器，其特征在于所述的每一個輸入緩沖開關(guān)適于在非節(jié)能模式下對輸入信道的輸入信號進行放大。7、根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于所述的每一個輸入緩沖開關(guān)適于提供一個與輸入信道的阻抗相匹配的輸入阻抗給輸入信道。8、根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于還包括有接口，以適于接收從譯碼器來的開關(guān)控制信號，并且產(chǎn)生合適的模擬電平去驅(qū)動每一個輸入緩沖端的晶體管。9、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于還包括有邏輯控制輸入，以適于根據(jù)從邏輯控制輸入接收到的邏輯控制信號改變輸入信道到輸出信道的選擇連接。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的多路復用器，其特征在于其改變邏輯控制信號的狀態(tài)可翻轉(zhuǎn)輸入信道到輸出信道的連接順序。11、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于所述的輸入信道為偶數(shù)個。12、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于所述的輸出信道為偶數(shù)個。13、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于所述的輸入信道為4個，所述的輸出信道為2個。14、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于所述的控制信號包括有直流電平。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的多路復用器，其特征在于所述的檢測器適于探測出所述的直流電平高于還是低于閾值電壓。16、根據(jù)權(quán)利要求14所述的多路復用器，其特征在于所述的檢測器適于將所述的直流電平和具有一個范圍的閾值相比較。17、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于所述的控制信號包含有交流電壓信號。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的多路復用器，其特征在于所述的檢測器適于探測出所述的交流電壓信號在一個預定的頻率上是高于還是低于閾值振幅。19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的多路復用器，其特征在于所述的預定的頻率包含一個預定的頻段。20、根據(jù)權(quán)利要求17所述的多路復用器，其特征在于所述的控制信號包含有多個交流電壓信號。21、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的多路復用器，其特征在于還包括有N個輸出端，每一個輸出端驅(qū)動一個相應(yīng)的輸出信道。22、根據(jù)權(quán)利要求21所述的多路復用器，其特征在于每一個輸入信道可以和所有的輸出端連接，并且每一個輸出端適于利用從一個輸入信道得到的輸入信號來驅(qū)動相應(yīng)的輸出信道。23、根據(jù)權(quán)利要求21所述的多路復用器，其特征在于每一個輸出端至少有一個輸出晶體管，流經(jīng)該晶體管的電流，通過與一個參考電流的比較，由一個低頻反饋回路控制。24、根據(jù)權(quán)利要求21所述的多路復用器，其特征在于每一個輸出端適于提供一個與輸出信道阻抗相匹配的一個輸出阻抗給輸出信道。25、一種安裝在印刷板電路上、由一對如權(quán)利要求3所述的多路復用器組成的多路復用器設(shè)備，其特征在于該兩個多路復用器分別位于印刷板電路的兩面，并且其中一個多路復用器相對另一個多路復用器繞對角線旋轉(zhuǎn)180°。26、根據(jù)權(quán)利要求25中所述的多路復用器設(shè)備，其特征在于該對多路復用器的輸入通過印刷電路板相連，形成具有M個輸入和2N個輸出的多路復用器。專利摘要一種多路復用器(1)，包括有M路高頻輸入信道(2)和N路高頻輸出信道(3)；N個路由控制輸入(4)；用來負責接收所述控制輸入(4)的控制信號的檢測器(10)，該控制信號指示輸入信道(2)與輸出信道(3)之間所需的連接；負責對接收的信號進行譯碼并根據(jù)解碼的控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號(8)去選擇性地連接輸入信道(2)到輸出信道(3)的解碼器(11)，該多路復用器(1)集成在單個芯片上本實用新型還公開了一種安裝在印刷板電路上、由一對所述的多路復用器(1)組成的多路復用器設(shè)備，該兩個多路復用器(1)分別位于印刷板電路的兩面，并且其中一個多路復用器(1)相對另一個多路復用器(1)繞對角線旋轉(zhuǎn)180°。文檔編號H04L12/04GK201032727SQ20062015713公開日2008年3月5日申請日期2006年10月27日優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日發(fā)明者吉奧夫·斯托克斯,大衛(wèi)·布拉德伯里,斯蒂芬·哈丁,理查德·羅賓遜申請人:澤泰克斯半導體公司