In this paper, twisted differential transmission line (TDL) is fully characterized with both experiments and simulations. The methodology of using G-S probe for the measurement of TDL is proposed and verified. With this methodology, the transmission characteristics of TDL including the propagation constant and the differential impedance are measured. From the results, its capability to transmit over GHz signal is verified. Moreover, TDL is modeled by a simple equivalent circuit. With this model, TDL can be analyzed with circuit simulator.
TDL is also analyzed with full-wave simulations, which shows good agreement with experimental data. Therefore, transmission line properties of TDL including differential impedance and phase velocity can be determined in the early stage of design with this simulation.
The enhanced immunity of TDL against crosstalk and radiated emission is demonstrated experimentally. TDL is compared with another differential transmission line structures showing its superiority in terms of the immunity against crosstalk and radiated emission.
Offset TDL (O-TDL) and Vertical TDL (V-TDL) are newly proposed verified with experiments. With O-TDL, the immunity against crosstalk can be further improved. In addition, V-TDL enables reduced routing area while maintaining performance.
Finally, the design guide for using TDL is suggested.
본 연구에서는 꼬인 차동 전송선 구조 (Twisted Differential Transmission Line) 가 실험과 시뮬레이션을 통해서 그 특성이 규명되었다. 제안된 구조의 측정을 위하여 G-S 프로브를 사용한 측정 방법이 제안되었으며 그 타당성이 검증되었다. 이 방법으로부터 제안된 구조의 전파 상수와 차동 임피던스 등을 포함한 전송 특성이 측정되었다. 이러한 결과로부터 제안된 구조가 수 GHz 이상의 신호를 전송할 수 있음이 증명되었다. 또한 제안된 구조의 간단한 등가 회로 모델이 제시되어 회로 시뮬레이터로 분석될 수 있도록 하였다. 3차원 Full-Wave 시뮬레이션도 아울러 수행하였고 실험 결과와 잘 맞았다. 그러므로 이러한 시뮬레이션을 이용하여 제안된 구조의 전송 특성은 디자인 초기 단계에서부터 결정될 수 있다.
제안된 구조가 누화와 복사성 전자기파를 줄일 수 있음이 실험적으로 증명되었다. 다른 전송선 구조와 누화와 복사성 전자기파 측면에서 비교하여, 제안된 구조의 우수성이 증명되었다.
한편 오프셋 꼬인 차동 전송선 구조 (Offset Twisted Differential Transmission Line) 와 수직 차동 전송선 구조 (Vertical Twisted Differential Transmission Line) 이 새로이 제안되었다. 이를 통해서 배선 면적은 줄이면서도 누화와 복사성 전자기파는 더욱 줄일 수 있다.
마지막으로 제안된 구조의 디자인 가이드가 제시되었다.
