TWI602165B - Modular transmission line device - Google Patents

Description

模組化傳輸線裝置

本發明係關於一種教學裝置，且特別關於一種模組化傳輸線裝置。

生活周遭和通訊科技裡，傳輸線為相關硬體電路之必備部分，電路運作靠良好的能量傳送與資料波傳遞，負責傳遞工作的即是「傳輸線」。在不同運作頻率或不同線長下，傳輸線傳遞資料波之行為模式可能會不同，這些波的行為需要是當電路設計來達成有效的傳送，故傳輸線的相關理論也常會在電子學、電路學或電磁學中提到。

在課程教學或專業書籍中，有關傳輸線理論的介紹與波形的表達均用數學公式表達其動態行為，這些公式包含許多參數，且代表不同意義，但因為對應之物理意義不易口述或用圖表表達，且目前的教學資源也鮮少有相關動畫或通用軟體被應用在課程上，所以常使初學者混淆，亦難以瞭解公式要表達的實際含意，導致在學習過程中可能只是死背公式定義與關係推算，無法真正理解實際硬體中的運作邏輯，此種情況下可能間接影響到專業領域的人才培養與設計發展。為改善公式抽象的問題，目前有關的技術以軟體動畫為主，畫面中常有固定好的傳輸線之波形，使用者輸入傳輸線之參數值然後觀看動畫，但軟體動畫的動態波是來自演算法，演算法愈多，能表達的傳輸線之特性就愈多。軟體自由度愈大，相對地對於開發者更難設計，進而限制傳輸線型態、特性模擬與參數使用。

因此，本發明係在針對上述的困擾，提出一種模組化傳輸線裝置，以解決習知所產生的問題。

本發明的主要目的，在於提供一種模組化傳輸線裝置，其係組裝一電源輸入模組、一傳輸線模組、一負載模組與複數發光二極體模組，並根據發光二極體之閃爍狀態，直接瞭解電磁波在傳輸線的變化與移動，而不需要被軟體之傳輸線之型態所限制。傳輸線之特徵阻抗或負載模組之負載阻抗可以自由改變，以同步調整傳輸線之參數，並改善公式抽象的問題，幫助初學者學習。此外，使用者可以親手組裝傳輸線模組，比軟體增加更多與工具的互動性。

為達上述目的，本發明提供一種模組化傳輸線裝置，包含一電源輸入模組、一傳輸線模組、一負載模組與複數發光二極體模組。電源輸入模組具有一第一連接埠，電源輸入模組接收一交流電壓。傳輸線模組具有一第二連接埠、一第三連接埠與複數第四連接埠，第二連接埠電性連接第一連接埠，以傳送交流電壓至傳輸線模組。負載模組具有一第五連接埠，第五連接埠電性連接第三連接埠，以傳送交流電壓至負載模組。交流訊號根據負載模組之負載阻抗與傳輸線模組之特徵阻抗(characteristic impedance)，在傳輸線模組中產生電磁波。每一發光二極體模組具有一第六連接埠，所有發光二極體模組之所有第六連接埠分別電性連接所有第四連接埠，所有發光二極體模組根據電磁波閃爍。

在本發明之一實施例中，電源輸入模組更包含一第一電路板與二第一香蕉接頭(banana plug)。第一電路板設有第一連接埠，並電性連接第一連接埠。第一香蕉接頭設於第一電路板上，並藉此電性連接第一連接埠，第一香蕉接頭接收交流電壓。

在本發明之一實施例中，傳輸線模組更包含一第一傳輸線子模組、複數第二傳輸線子模組與一第三傳輸線子模組。第一傳輸線子模組具有一第四連接埠、第二連接埠與一第七連接埠。每一第二傳輸線子模組具有一第四連接埠、一第八連接埠與一第九連接埠，第二傳輸線子模組透過第八連接埠與第九連接埠彼此串聯並電性連接，第二傳輸線子模組透過第七連接埠與第八連接埠電性連接第一傳輸線子模組。第三傳輸線子模組具有一第四連接埠、第三連接埠與一第十連接埠，第三傳輸線子模組透過第九連接埠與第十連接埠電性連接第二傳輸線子模組。第一傳輸線子模組、第二傳輸線子模組與第三傳輸線子模組具有特徵阻抗，並接收交流電壓，且電磁波產生於第一傳輸線子模組、第二傳輸線子模組與第三傳輸線子模組中。

在本發明之一實施例中，第一傳輸線子模組更包含一第二電路板、一第一電感器與一第一電容器。第二電路板設有第四連接埠、第二連接埠與第七連接埠，並電性連接第四連接埠、第二連接埠與第七連接埠。第一電感器與第一電容器設於第二電路板上，第一電感器之一端電性連接第二連接埠，另一端電性連接第七連接埠，且透過第一電容器電性連接至地端。每一第二傳輸線子模組更包含一第三電路板、一第二電感器與一第二電容器。第三電路板設有第四連接埠、第八連接埠與第九連接埠，並電性連接第四連接埠、第八連接埠與第九連接埠。第二電感器與第二電容器設於第三電路板上，第二電感器之一端電性連接第八連接埠，另一端電性連接第九連接埠，且透過第二電容器電性連接至地端。第三傳輸線子模組更包含一第四電路板、一第三電感器與一第三電容器。第四電路板設有第四連接埠、第三連接埠與第十連接埠，並電性連接第四連接埠、第三連接埠與第十連接埠。第三電感器與第三電容器設於第四電路板上，第三電感器之一端電性連接第三連接埠，另一端電性連接第十連接埠，且透過第三電容器電性連接至地端。第一電容器、第二電容器、第三電容器、第一電感器、第二電感器與第三電感器具有特徵阻抗，又電磁波產生於第一電容器、第二電容器、第三電容器、第一電感器、第二電感器與第三電感器中。

在本發明之一實施例中，第一傳輸線子模組更包含一第一排針座(pin header)，其係電性連接第二電路板，第一電容器設於第一排針座上，並與第一排針座電性連接。每一第二傳輸線子模組更包含一第二排針座，其係電性連接第三電路板，第二電容器設於第二排針座上，並與第二排針座電性連接。第三傳輸線子模組更包含一第三排針座，其係電性連接第四電路板，第三電容器設於第三排針座上，並與第三排針座電性連接。

在本發明之一實施例中，負載模組更包含一第五電路板與一電阻器。第五電路板設有第五連接埠，並電性連接第五連接埠。電阻器設於第五電路板上，電阻器之一端電性連接第五連接埠，另一端電性連接至地端，電阻器接收交流電壓，且電阻器具有負載阻抗。

在本發明之一實施例中，負載模組更包含一第四排針座，其係電性連接第五電路板，電阻器設於第四排針座，並電性連接第四排針座。

在本發明之一實施例中，每一發光二極體模組更包含一第六電路板、一第一發光二極體與一第二發光二極體。第六電路板設有第六連接埠，並電性連接第六連接埠。第一發光二極體設於第六電路板上，第一發光二極體之正極電性連接第六連接埠，負極電性連接至地端，且第一發光二極體根據電磁波閃爍。第一發光二極體與第二發光二極體為不同顏色之發光二極體，第二發光二極體設於第六電路板上，第二發光二極體之負極電性連接第六連接埠，正極電性連接至地端，且第二發光二極體根據電磁波閃爍。

在本發明之一實施例中，電源輸入模組更包含二第二香蕉接頭，其係設於第一電路板上，並藉此電性連接第一連接埠，第二香蕉接頭接收一直流電壓。每一發光二極體模組更包含一放大電路，其係設於第六電路板上，第一發光二極體之正極與第二發光二極體之負極透過放大電路電性連接第六連接埠，放大電路係接收直流電壓，並藉此放大電磁波，將其傳送給第一發光二極體或第二發光二極體。

在本發明之一實施例中，第一電路板、第二電路板、第三電路板、第四電路板、第五電路板與第六電路板為印刷電路板。

在本發明之一實施例中，第一連接埠、第二連接埠、第三連接埠、第四連接埠、第五連接埠、第六連接埠、第七連接埠、第八連接埠、第九連接埠與第十連接埠為通用序列匯流排（USB）連接埠。

在本發明之一實施例中，第一發光二極體與第二發光二極體分別為紅色發光二極體與綠色發光二極體。

茲為使　貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效更有進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：

本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本發明之內容而進行多種之改變與修改。

請參閱第1圖、第2圖、第3圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖與第8圖，本發明之模組化傳輸線裝置介紹如下。本發明之模組化傳輸線裝置之一實施例包含一電源輸入模組10、一傳輸線模組12、一負載模組14與複數發光二極體模組16。電源輸入模組10具有一第一連接埠18，電源輸入模組10接收一交流電壓VS。傳輸線模組12具有一第二連接埠20、一第三連接埠22與複數第四連接埠24，第二連接埠20電性連接第一連接埠18，以傳送交流電壓VS至傳輸線模組12。負載模組14具有一第五連接埠26，第五連接埠26電性連接第三連接埠22，以傳送交流電壓VS至負載模組14。交流訊號VS根據負載模組14之負載阻抗與傳輸線模組12之特徵阻抗(characteristic impedance)，在傳輸線模組12中產生電磁波。每一發光二極體模組16具有一第六連接埠28，所有發光二極體模組16之所有第六連接埠28分別電性連接所有第四連接埠24，所有發光二極體模組16根據電磁波閃爍。

電源輸入模組10更包含一第一電路板30、二第一香蕉接頭(banana plug)32與二第二香蕉接頭34。第一電路板30設有第一連接埠18，並電性連接第一連接埠18。第一香蕉接頭32設於第一電路板30上，並藉此電性連接第一連接埠18，第一香蕉接頭32接收交流電壓VS。第二香蕉接頭34設於第一電路板30上，並藉此電性連接第一連接埠18，第二香蕉接頭34接收一直流電壓VDD。

傳輸線模組12更包含一第一傳輸線子模組36、複數第二傳輸線子模組38與一第三傳輸線子模組40。第一傳輸線子模組36具有一第四連接埠24、第二連接埠20與一第七連接埠42。每一第二傳輸線子模組38具有一第四連接埠24、一第八連接埠44與一第九連接埠46，第二傳輸線子模組38透過第八連接埠44與第九連接埠46彼此串聯並電性連接，第二傳輸線子模組38透過第七連接埠42與第八連接埠44電性連接第一傳輸線子模組36。第三傳輸線子模組40具有一第四連接埠24、第三連接埠22與一第十連接埠48，第三傳輸線子模組40透過第九連接埠46與第十連接埠48電性連接第二傳輸線子模組38。第一傳輸線子模組36、第二傳輸線子模組38與第三傳輸線子模組40具有特徵阻抗，並接收交流電壓VS，且電磁波產生於第一傳輸線子模組36、第二傳輸線子模組38與第三傳輸線子模組40中。舉例來說，第一連接埠18、第二連接埠20、第三連接埠22、第四連接埠24、第五連接埠26、第六連接埠28、第七連接埠42、第八連接埠44、第九連接埠46與第十連接埠48為通用序列匯流排（USB）連接埠，但本發明並不以此為限。在此實施例中，第一傳輸線子模組36、第二傳輸線子模組38與第三傳輸線子模組40係形成筆直之傳輸線。除此之外，第一傳輸線子模組36、第二傳輸線子模組38與第三傳輸線子模組40可以利用更多的連接埠組裝成不同形狀之傳輸線，例如威爾金森功率分配器(Wilkinson power divider)與分支耦合器(branch line coupler)之微帶線(microstripe line)。

第一傳輸線子模組36更包含一第二電路板50、一第一電感器52、一第一電容器54與一第一排針座(pin header)56。第二電路板50設有第四連接埠24、第二連接埠20與第七連接埠42，並電性連接第四連接埠24、第二連接埠20與第七連接埠42。第一電感器52與第一電容器54設於第二電路板50上，第一電感器52之一端電性連接第二連接埠20，另一端電性連接第七連接埠42，且透過第一電容器54電性連接至地端。第一排針座56係電性連接第二電路板50，第一電容器54設於第一排針座56上，並與第一排針座56電性連接。使用者能自由決定插入第一排針座56的第一電容器54之種類與數值，使傳輸線模組12具有不同的特徵阻抗，比軟體增加更多與工具的互動性。

每一第二傳輸線子模組38更包含一第三電路板58、一第二電感器60、一第二電容器62與一第二排針座64。第三電路板58設有第四連接埠24、第八連接埠44與第九連接埠46，並電性連接第四連接埠24、第八連接埠44與第九連接埠46。第二電感器60與第二電容器62設於第三電路板58上，第二電感器60之一端電性連接第八連接埠44，另一端電性連接第九連接埠46，且透過第二電容器62電性連接至地端。第二排針座64係電性連接第三電路板58，第二電容器62設於第二排針座64上，並與第二排針座64電性連接。使用者能自由決定插入第二排針座64的第二電容器62之種類與數值，使傳輸線模組12具有不同的特徵阻抗，比軟體增加更多與工具的互動性。

第三傳輸線子模組40更包含一第四電路板66、一第三電感器68、一第三電容器70與一第三排針座72。第四電路板66設有第四連接埠24、第三連接埠22與第十連接埠48，並電性連接第四連接埠24、第三連接埠22與第十連接埠48。第三電感器68與第三電容器70設於第四電路板66上，第三電感器68之一端電性連接第三連接埠22，另一端電性連接第十連接埠48，且透過第三電容器70電性連接至地端。第一電容器54、第二電容器62、第三電容器70、第一電感器52、第二電感器60與第三電感器68具有特徵阻抗，又電磁波產生於第一電容器54、第二電容器62、第三電容器70、第一電感器52、第二電感器60與第三電感器68中。第三排針座72係電性連接第四電路板66，第三電容器70設於第三排針座72上，並與第三排針座72電性連接。使用者能自由決定插入第三排針座72的第三電容器70之種類與數值，使傳輸線模組12具有不同的特徵阻抗，比軟體增加更多與工具的互動性。

負載模組14更包含一第五電路板74、一電阻器76與一第四排針座78。第五電路板74設有第五連接埠26，並電性連接第五連接埠26。電阻器76設於第五電路板74上，電阻器76之一端電性連接第五連接埠26，另一端電性連接至地端，電阻器76接收交流電壓VS，且電阻器76具有負載阻抗。第四排針座78係電性連接第五電路板74，電阻器76設於第四排針座78，並電性連接第四排針座78。使用者能自由決定插入第四排針座78的電阻器76之數值或其他元件，使負載模組14具有不同的負載阻抗，比軟體增加更多與工具的互動性。由於本發明可以自由調整特徵阻抗與負載阻抗來符合數學推論，並解決公式抽象的問題，故可應用於教學用具上，幫助學習。

每一發光二極體模組16更包含一第六電路板80、一第一發光二極體82、一第二發光二極體84與一放大電路86。舉例來說，第一電路板30、第二電路板50、第三電路板58、第四電路板66、第五電路板74與第六電路板80為印刷電路板，但本發明並不以此為限。第六電路板80設有第六連接埠28，並電性連接第六連接埠28。第一發光二極體82設於第六電路板80上，第一發光二極體82之正極電性連接第六連接埠28，負極電性連接至地端，且第一發光二極體82根據電磁波閃爍。第一發光二極體82與第二發光二極體84為不同顏色之發光二極體，舉例來說，第一發光二極體82與第二發光二極體84分別為紅色發光二極體與綠色發光二極體。第二發光二極體84設於第六電路板80上，第二發光二極體84之負極電性連接第六連接埠28，正極電性連接至地端，且第二發光二極體84根據電磁波閃爍。換言之，第一發光二極體82與第二發光二極體84係逆向並聯，紅色代表電磁波之正向電壓，綠色代表電磁波之負向電壓。當第一發光二極體82與第二發光二極體84規律閃爍時，肉眼根據第一發光二極體82與第二發光二極體84之顏色與亮度能觀察出電磁波在傳輸線模組12之行進與特性，而不需要被軟體之傳輸線之型態所限制。放大電路86係設於第六電路板80上，第一發光二極體82之正極與第二發光二極體84之負極透過放大電路86電性連接第六連接埠28，放大電路86係接收直流電壓VDD，並藉此放大電磁波，將其傳送給第一發光二極體82或第二發光二極體84，以避免電磁波之訊號太弱而無法驅動第一發光二極體82或第二發光二極體84。

當交流電壓VS與直流電壓VDD提供給第一香蕉接頭32與第二香蕉接頭34時，交流訊號VS根據負載模組14之負載阻抗與傳輸線模組12之特徵阻抗在傳輸線模組12中產生電磁波。同時，放大電路86係接收直流電壓VDD，並藉此放大電磁波，以驅動第一發光二極體82或第二發光二極體84，使第一發光二極體82第二發光二極體84規律閃爍，以供使用者觀察電磁波在傳輸線模組12中的變化，例如波的行進、反射、消耗(dissipation)與干涉(interference)。

請參閱第1圖與第9圖，在第9圖中，交流電壓VS之振幅為90毫伏特(mV)，頻率為1赫茲(Hz)，且負載阻抗等於特徵阻抗Zc，即負載阻抗與特徵阻抗Zc互相匹配。第9圖為本發明之發光二極體模組16閃爍以表示電磁波於傳輸線中行進之示意圖，其中大圓圈代表較高亮度，小圓圈代表較低亮度，且第9圖顯示發光二極體模組16在0秒、0.1秒、0.2秒、0.3秒、0.4秒、0.5秒、0.6秒、0.7秒、0.8秒、0.9秒、1秒、1.1秒與1.2秒後之閃爍狀況。由第9圖中可知，隨時間流逝，波會在傳輸線中移動，有位移產生，能量會被傳送。

請參閱第1圖、第10圖與第11圖。在第10圖中，交流電壓VS之振幅為90毫伏特，頻率為1赫茲，且負載模組14為開路。在第11圖中，交流電壓VS之振幅為90毫伏特，頻率為1赫茲，且負載模組14為短路。第10圖與第11圖為本發明之發光二極體模組16閃爍以表示傳輸線中之駐波(standing waves)之示意圖，其中大圓圈代表較高亮度，小圓圈代表較低亮度，且第10圖顯示發光二極體模組16在0秒、0.1秒、0.2秒、0.3秒、0.4秒、0.5秒、0.6秒、0.7秒、0.8秒、0.9秒與1秒後之閃爍狀況，第11圖顯示發光二極體模組16在0秒、0.08秒、0.16秒、0.25秒、0.33秒、0.41秒、0.50秒、0.58秒、0.66秒、0.75秒、0.83秒、0.91秒與1後之閃爍狀況。由第10圖與第11圖中可知，駐波會有節點(nodes)與腹點(anti nodes)，節點無能量，腹點能量最大，能量不會隨著時間流逝而被傳送，波無位移。第10圖與第11圖中有固定的亮處與暗處，表示能量不被傳送的特性。

傳輸線之特徵阻抗必須與負載端之阻抗理想匹配，負載端才能完全收到來源端的訊號。若傳輸線之特徵阻抗並未與負載端之阻抗匹配，負載端會反射來源端之訊號，這些被反射的訊號就會持續在傳輸線中移動直到被消耗或被其他匹配良好的負載端吸收為止。此外，負載端之阻抗的匹配程度還會影響反射訊號與入射訊號的相位差。

請參閱第1圖與第12圖，在第12圖中，交流電壓VS之振幅為90毫伏特，頻率為10赫茲，且負載阻抗等於特徵阻抗Zc，即負載阻抗與特徵阻抗Zc互相匹配，其中大圓圈代表較高亮度，小圓圈代表較低亮度，且第12圖顯示發光二極體模組16在0秒、0.07秒、0.14秒、0.22秒、0.29秒、0.36秒、0.44秒、0.51秒與0.58秒後之閃爍狀況。由第12圖中可知，在波傳送至負載模組14且被負載模組14吸收後，波在傳輸線模組12中就消失不見。

請參閱第1圖與第13圖，在第13圖中，交流電壓VS之振幅為90毫伏特，頻率為10赫茲，且負載模組14為開路，其中大圓圈代表較高亮度，小圓圈代表較低亮度，且第13圖顯示發光二極體模組16在0秒、0.1秒、0.16秒、0.26秒、0.46秒、0.69秒、0.85秒、1.01秒與1.04秒後之閃爍狀況。由第13圖中可知，傳輸線模組12中有反向傳遞的波，且表示波的發光二極體之燈色不變，即入射波與反射波無相位差。

請參閱第1圖與第14圖，在第14圖中，交流電壓VS之振幅為90毫伏特，頻率為10赫茲，且負載模組14為短路，其中大圓圈代表較高亮度，小圓圈代表較低亮度，且第14圖顯示發光二極體模組16在0秒、0.07秒、0.24秒、0.39秒、0.52秒、0.56秒、0.76秒、0.96秒與1.02秒後之閃爍狀況。由第14圖中可知，傳輸線模組12中有反向傳遞的波，且表示波的發光二極體之燈色改變，即入射波與反射波之相位差為180度。換言之，第14圖符合傳輸線理論。

在第1圖中，第一傳輸線子模組36、第二傳輸線子模組38與第三傳輸線子模組40之每一者皆包含一電感器與一電容器。此外，第一傳輸線子模組36、第二傳輸線子模組38與第三傳輸線子模組40之每一者亦可包含二電感器與一電容器，只要傳輸線模組12之等效電路與第2圖一致即可。

在第一傳輸線子模組36中，第一排針座56可以省略，使第一電容器54直接設於第二電路板50上，並與其電性連接。在第二傳輸線子模組38中，第二排針座64可以省略，使第二電容器62直接設於第三電路板58上，並與其電性連接。在第三傳輸線子模組40中，第三排針座72可以省略，使第三電容器70直接設於第四電路板66上，並與其電性連接。在負載模組14中，第四排針座78可以省略，使電阻器76直接設於第五電路板74上，並與其電性連接。如此一來，雖然使用者無法自由改變特徵阻抗及負載阻抗，但仍然可以利用發光二極體模組16觀察出電磁波在傳輸線模組12中的行為。

當傳輸線模組12之長度較短時，表示電磁波容易直接驅動發光二極體模組16。因此，在電源輸入模組10中，第二香蕉接頭34可以省略。同時，在發光二極體模組16中，放大電路86可以省略，使第一發光二極體82之正極與第二發光二極體84之負極直接電性連接第六連接埠28。

綜上所述，本發明根據發光二極體之閃爍狀態，直接瞭解電磁波在傳輸線的變化與移動，而不需要被軟體之傳輸線之型態所限制。此外，使用者可以自由改變傳輸線之參數與形狀，以解決公式抽象的問題，並提升與工具的互動性。

以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧電源輸入模組
12‧‧‧傳輸線模組
14‧‧‧負載模組
16‧‧‧發光二極體模組
18‧‧‧第一連接埠
20‧‧‧第二連接埠
22‧‧‧第三連接埠
24‧‧‧第四連接埠
26‧‧‧第五連接埠
28‧‧‧第六連接埠
30‧‧‧第一電路板
32‧‧‧第一香蕉接頭
34‧‧‧第二香蕉接頭
36‧‧‧第一傳輸線子模組
38‧‧‧第二傳輸線子模組
40‧‧‧第三傳輸線子模組
42‧‧‧第七連接埠
44‧‧‧第八連接埠
46‧‧‧第九連接埠
48‧‧‧第十連接埠
50‧‧‧第二電路板
52‧‧‧第一電感器
54‧‧‧第一電容器
56‧‧‧第一排針座
58‧‧‧第三電路板
60‧‧‧第二電感器
62‧‧‧第二電容器
64‧‧‧第二排針座
66‧‧‧第四電路板
68‧‧‧第三電感器
70‧‧‧第三電容器
72‧‧‧第三排針座
74‧‧‧第五電路板
76‧‧‧電阻器
78‧‧‧第四排針座
80‧‧‧第六電路板
82‧‧‧第一發光二極體
84‧‧‧第二發光二極體
86‧‧‧放大電路

第1圖為本發明之模組化傳輸線裝置之一實施例之結構示意圖。 第2圖為本發明之模組化傳輸線裝置之一實施例之等效電路圖。 第3圖為本發明之電源輸入模組之一實施例之結構示意圖。 第4圖為本發明之第一傳輸線子模組之一實施例之結構示意圖。 第5圖為本發明之第二傳輸線子模組之一實施例之結構示意圖。 第6圖為本發明之第三傳輸線子模組之一實施例之結構示意圖。 第7圖為本發明之負載模組之一實施例之結構示意圖。 第8圖為本發明之發光二極體模組之一實施例之結構示意圖。 第9圖為本發明之發光二極體模組閃爍以表示電磁波於傳輸線中行進之示意圖。 第10圖與第11圖為本發明之發光二極體模組閃爍以表示傳輸線中之駐波之示意圖。 第12圖為本發明之負載阻抗與特徵阻抗匹配之發光二極體模組閃爍以表示傳輸線中之電磁波之示意圖。 第13圖為本發明之對應負載模組開路之發光二極體模組閃爍以表示傳輸線中之電磁波之示意圖。 第14圖為本發明之對應負載模組短路之發光二極體模組閃爍以表示傳輸線中之電磁波之示意圖。

10‧‧‧電源輸入模組

12‧‧‧傳輸線模組

14‧‧‧負載模組

16‧‧‧發光二極體模組

18‧‧‧第一連接埠

22‧‧‧第三連接埠

24‧‧‧第四連接埠

28‧‧‧第六連接埠

30‧‧‧第一電路板

32‧‧‧第一香蕉接頭

34‧‧‧第二香蕉接頭

36‧‧‧第一傳輸線子模組

38‧‧‧第二傳輸線子模組

40‧‧‧第三傳輸線子模組

42‧‧‧第七連接埠

44‧‧‧第八連接埠

46‧‧‧第九連接埠

50‧‧‧第二電路板

52‧‧‧第一電感器

54‧‧‧第一電容器

56‧‧‧第一排針座

58‧‧‧第三電路板

60‧‧‧第二電感器

62‧‧‧第二電容器

64‧‧‧第二排針座

66‧‧‧第四電路板

68‧‧‧第三電感器

70‧‧‧第三電容器

72‧‧‧第三排針座

74‧‧‧第五電路板

76‧‧‧電阻器

78‧‧‧第四排針座

80‧‧‧第六電路板

82‧‧‧第一發光二極體

84‧‧‧第二發光二極體

86‧‧‧放大電路

Claims (12)

1. 一種模組化傳輸線裝置，其係包含： 一電源輸入模組，具有一第一連接埠，該電源輸入模組接收一交流電壓： 一傳輸線模組，具有一第二連接埠、一第三連接埠與複數第四連接埠，該第二連接埠電性連接該第一連接埠，以傳送該交流電壓至該傳輸線模組； 一負載模組，具有一第五連接埠，該第五連接埠電性連接該第三連接埠，以傳送該交流電壓至該負載模組，該交流訊號根據該負載模組之負載阻抗與該傳輸線模組之特徵阻抗(characteristic impedance)，在該傳輸線模組中產生電磁波；以及 複數發光二極體模組，每一該發光二極體模組具有一第六連接埠，該些發光二極體模組之該些第六連接埠分別電性連接該些第四連接埠，該些發光二極體模組根據該電磁波閃爍。
2. 如請求項1所述之模組化傳輸線裝置，其中該電源輸入模組更包含： 一第一電路板，設有該第一連接埠，並電性連接該第一連接埠；以及 二第一香蕉接頭(banana plug)，設於該第一電路板上，並藉此電性連接該第一連接埠，該些第一香蕉接頭接收該交流電壓。
3. 如請求項2所述之模組化傳輸線裝置，其中該傳輸線模組更包含： 一第一傳輸線子模組，具有一該第四連接埠、該第二連接埠與一第七連接埠； 複數第二傳輸線子模組，每一該第二傳輸線子模組具有一該第四連接埠、一第八連接埠與一第九連接埠，該些第二傳輸線子模組透過該第八連接埠與該第九連接埠彼此串聯並電性連接，該些第二傳輸線子模組透過該第七連接埠與該第八連接埠電性連接該第一傳輸線子模組；以及 一第三傳輸線子模組，具有一該第四連接埠、該第三連接埠與一第十連接埠，該第三傳輸線子模組透過該第九連接埠與該第十連接埠電性連接該些第二傳輸線子模組，該第一傳輸線子模組、該些第二傳輸線子模組與該第三傳輸線子模組具有該特徵阻抗，並接收該交流電壓，且該電磁波產生於該第一傳輸線子模組、該些第二傳輸線子模組與該第三傳輸線子模組中。
4. 如請求項3所述之模組化傳輸線裝置，其中該第一傳輸線子模組更包含： 一第二電路板，設有該第四連接埠、該第二連接埠與該第七連接埠，並電性連接該第四連接埠、該第二連接埠與該第七連接埠；以及 一第一電感器與一第一電容器，設於該第二電路板上，該第一電感器之一端電性連接該第二連接埠，另一端電性連接該第七連接埠，且透過該第一電容器電性連接至地端； 每一該第二傳輸線子模組更包含： 一第三電路板，設有該第四連接埠、該第八連接埠與該第九連接埠，並電性連接該第四連接埠、該第八連接埠與該第九連接埠；以及 一第二電感器與一第二電容器，設於該第三電路板上，該第二電感器之一端電性連接該第八連接埠，另一端電性連接該第九連接埠，且透過該第二電容器電性連接至該地端；以及 該第三傳輸線子模組更包含： 一第四電路板，設有該第四連接埠、該第三連接埠與該第十連接埠，並電性連接該第四連接埠、該第三連接埠與該第十連接埠；以及 一第三電感器與一第三電容器，設於該第四電路板上，該第三電感器之一端電性連接該第三連接埠，另一端電性連接該第十連接埠，且透過該第三電容器電性連接至該地端，該第一電容器、該些第二電容器、該第三電容器、該第一電感器、該些第二電感器與該第三電感器具有該特徵阻抗，又該電磁波產生於該第一電容器、該些第二電容器、該第三電容器、該第一電感器、該些第二電感器與該第三電感器中。
5. 如請求項4所述之模組化傳輸線裝置，其中該第一傳輸線子模組更包含一第一排針座(pin header)，其係電性連接該第二電路板，該第一電容器設於該第一排針座上，並與該第一排針座電性連接；每一該第二傳輸線子模組更包含一第二排針座，其係電性連接該第三電路板，該第二電容器設於該第二排針座上，並與該第二排針座電性連接；以及該第三傳輸線子模組更包含一第三排針座，其係電性連接該第四電路板，該第三電容器設於該第三排針座上，並與該第三排針座電性連接。
6. 如請求項5所述之模組化傳輸線裝置，其中該負載模組更包含： 一第五電路板，設有該第五連接埠，並電性連接該第五連接埠；以及 一電阻器，設於該第五電路板上，該電阻器之一端電性連接該第五連接埠，另一端電性連接至該地端，該電阻器接收該交流電壓，且該電阻器具有該負載阻抗。
7. 如請求項6所述之模組化傳輸線裝置，其中該負載模組更包含一第四排針座，其係電性連接該第五電路板，該電阻器設於該第四排針座，並電性連接該第四排針座。
8. 如請求項6所述之模組化傳輸線裝置，其中每一該發光二極體模組更包含： 一第六電路板，設有該第六連接埠，並電性連接該第六連接埠； 一第一發光二極體，設於該第六電路板上，該第一發光二極體之正極電性連接該第六連接埠，負極電性連接至該地端，且該第一發光二極體根據該電磁波閃爍；以及 一第二發光二極體，該第一發光二極體與該第二發光二極體為不同顏色之發光二極體，該第二發光二極體設於該第六電路板上，該第二發光二極體之負極電性連接該第六連接埠，正極電性連接至該地端，且該第二發光二極體根據該電磁波閃爍。
9. 如請求項8所述之模組化傳輸線裝置，其中該電源輸入模組更包含二第二香蕉接頭，其係設於該第一電路板上，並藉此電性連接該第一連接埠，該些第二香蕉接頭接收一直流電壓；以及每一該發光二極體模組更包含一放大電路，其係設於該第六電路板上，該第一發光二極體之該正極與該第二發光二極體之該負極透過該放大電路電性連接該第六連接埠，該放大電路係接收該直流電壓，並藉此放大該電磁波，將其傳送給該第一發光二極體或該第二發光二極體。
10. 如請求項9所述之模組化傳輸線裝置，其中該第一電路板、該第二電路板、該第三電路板、該第四電路板、該第五電路板與該第六電路板為印刷電路板。
11. 如請求項9所述之模組化傳輸線裝置，其中該第一連接埠、該第二連接埠、該第三連接埠、該第四連接埠、該第五連接埠、該第六連接埠、該第七連接埠、該第八連接埠、該第九連接埠與該第十連接埠為通用序列匯流排（USB）連接埠。
12. 如請求項9所述之模組化傳輸線裝置，其中該第一發光二極體與該第二發光二極體分別為紅色發光二極體與綠色發光二極體。