CN101459418A - 调谐器及其以印刷电路形成的变压器 - Google Patents

Abstract

一种调谐器及其以印刷电路形成的变压器，上述变压器包括第一绕组与第二绕组，其中第一绕组形成第一电感，而第二绕组形成第二电感。上述第一电感与第二电感则形成变压器，其中第一绕组与第二绕组是以印刷电路板的导线形成。

Description

调谐器及其以印刷电路形成的变压器

技术领域

本发明是有关于一种调谐器，且特别是有关于一种利用印刷电路版(Printed circuit board)来取代传统空气线圈(Air Coil)的调谐器。

背景技术

由于数字压缩技术的进步，全球的电视广播已从模拟电视广播逐渐更换为数字电视广播，数字广播的变革带动相关产业迅速发展，数字电视及机上盒(Set-Top Box，STB)就是其中一环，而调谐器(Tuner)电路在DTV及STB或行动接收系统中皆占有举足轻重的地位。

调谐器负责将接收的射频信号放大并降频到中频范围，经过后端解码器做解调的操作。调谐器的功能是选择想要的频道，将不要的频道滤除，并避免不要的频道在降频过程中干扰到想看的频道。此外，接收信号因载有多频道而形成宽带信号，因此调谐器必须具备宽频设计才能完整的将信号接收并处理。

在调谐器中，由于频带宽甚大及调谐芯片的差异，故需针对各种不同的频带(VHF-H、VHF-L、UHF)进行不同的阻抗匹配线路。传统的调谐器会使用空气线圈(air coil)在跟踪滤波器、振荡器及信号耦合与阻抗匹配电路上，并利用空气线圈来调整谐振频率与阻抗匹配。

由于空气线圈的尺寸较大，且在产品生产时必需要由人工插件，以及人工手动调校。元件的大尺寸使得成本上升，且人工动进行过多会在大量生产上面造成生产线很大的困扰，这些因素严重的降低了生产效能(Through-Put)，也影响了产品的利润及竞争力。

发明内容

有鉴于此，本发明针对传统信号耦合阻抗匹配线路提供一种通过两层或两层以上的印刷电路所制作成的变压器来实现传统调谐器的阻抗匹配电路，并省去使用空气线圈及人工调整空气线圈步骤的方法。

本发明提供一种调谐器，包括一调谐器集成电路及一阻抗匹配电路。该阻抗匹配电路包括一变压器、一第一匹配电路及一第二匹配电路。该变压器包括一第一绕组及一第二绕组，该第一绕组具有一第一端与一第二端，该第二绕组具有一第三端与一第四端，其中该第一绕组及该第二绕组以印刷电路板的导线形成。该第一匹配电路系耦接于该第一端与该第二端，该第二匹配电路系耦接于该第三端与该第四端。

本发明另提供一种阻抗匹配电路，包括第一绕组、第二绕组以及第一匹配电路。第一绕组具有第一端与第二端，第二绕组具有第三端与第四端，第一绕组与第二绕组形成变压器。第一匹配电路耦接于第一绕组的第一端与第一绕组的第二端。其中，第一绕组与第二绕组以印刷电路板的导线形成，并布局于相邻的位置以形成变压器。

本发明另提供一种变压器，包括一第一绕组(winding)及一第二绕组，由二绕组相耦合用来取代原有的调谐电路中的空气线圈，其中第一绕组与第二绕组是以印刷电路板的导线形成。

综合上述，本发明因直接利用印刷电路版的导线，以布局方式形成所需的变压器，并用来取代传统空气线圈。因此，利用本发明的变压器所设计的信号耦合与阻抗匹配电路，不需人工调整，且可降低电路体积与元件成本。此外，在阻抗匹配电路的设计上，本发明利用补偿电感来调整匹配阻抗与谐振频率，使此发明不但能够符合传统方式的规格需求，更提供更大的相容空间。

为让本发明和上述其它目的特征和优点更能明显易懂，下文特举出本发明的较佳实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一较佳实施例的调谐器方块图。

图2为依据本发明第一实施例的变压器结构图。

图3为依据本发明第一实施例的导线布局形式。

图4为依据本发明第二实施例的阻抗匹配电路的电路图。

图5为依据本发明第三实施例的阻抗匹配电路的电路图。

主要元件符号说明

200：变压器

300：金属导线的布局形式

400、500：阻抗匹配电路

410、510：第一匹配电路

420、520：第二匹配电路

CL1、CL2：导线层

P1：变压器第一端

P2：变压器第二端

P3：变压器第三端

P4：变压器第四端

VIA：通路孔

C31、C32、C33、C41、C42、C43：电容器

L31、L32、L41、L42：电感器

R31、R32、R41、R42：电阻器

D31、D32、D41、D42：变容器

Vt：调整电压

GND：接地端

IN：信号输入端

OUT：信号输出端

具体实施方式

第一实施例

请参照图1，其表示依据本发明一较佳实施例的的调谐器方块图100，系由天线101、前置放大器102、跟踪滤波器103、二次放大器104、阻抗匹配电路105以及调谐器集成电路106相互电连接。其中跟踪滤波器103、阻抗匹配电路105以及调谐器集成电路106内可使用以印刷电路板上的导线形成变压器以取代空心线圈。

第二实施例

图2为根据本发明第一实施例的变压器结构图。变压器200是以印刷电路板上的导线形成两个对向的第一绕组210与第二绕组220所构成。在本实施例中，印刷电路板具有两层导线层，导线层之间可由通路孔(Via)连接。第一绕组210与第二绕组分别以两层导线层(如CL1、CL2)与通路孔VIA形成矩形的绕组，如图2所示。

第一绕组210与第二绕组220的布局形式并不限定于矩形，也可以以弧形、三角形等方式实现，如图3所示。图3为根据本实施例的导线布局形式。第一绕组210与第二绕组220可以利用不同的布局方式来设计导线层，然后经由通路孔连接，形成类似于线圈的结构，因此第一绕组210与第二绕组220均可等效于电感。通过第一绕组210与第二绕组220两者间的信号耦合，便可等效为变压器。

在变压器200的设计方面，除了改变第一绕组210与第二绕组220的圈数、导线参数外，也可经由调整两绕组间的距离与配置方式，如相对或相邻等来调整变压器210的特性。此外，若印刷电路板具有更多的导线层，也可以利用不同层(例如最上层与最下层或任相邻的两层导线层)之间的配置，让第一绕组210与第二绕组220产生更多的变化以符合使用者的需要。若经由绕组所产生的电感值不足时，也可以经由导线直接串联电感元件至第一绕组210或第二绕组220以调整其等效的电感值。在本技术领域普通技术人员，应由本发明的公开，应可轻易推知其余可行的布局方式，在此不加累述。

本实施例中，第一绕组在印刷电路版上呈现一矩形线圈，进而成为一个电感。第二绕组亦为一矩形线圈，进而成为另一个电感。两组绕组的相邻放置相互耦合而生成一变压器线路。第一、第二绕组的匝数及绕组的宽度、长度都可以因应变压器所需的电感量而改变，当印刷电路版完成制作时，变压器电路也随之完成，不需要再经由人工调整。大量生产的情况下，电路的均匀度(Uniformity)也较为一致。

第三实施例

图4为根据本发明第二实施例的阻抗匹配电路的电路图。阻抗匹配电路400包括变压器200、第一匹配电路410以及第二匹配电路420。其中第一匹配电路410包括电阻R31、变容器D31、补偿电感L31以及电容C32。而第二匹配电路420包括电阻R32、变容器D32、补偿电感L32以及电容C33。变压器200由印刷电路板的导线所形成，其结构请参照图2实施例的说明，其中第一端P1与第二端P2为第一绕组的两端，第三端P3与第四端P4为第二绕组的两端，其布局相关位置请参照图2所示。

电容C31耦接于第一端P1与信号输入端IN之间，并与第一匹配电路410相耦接。第一匹配电路410耦接于变压器200的第一端P1与第二端P2。第二匹配电路420耦接于变压器200的第三端P3与第四端P4。而在第一匹配电路410中，变容器D31的一端耦接于第一端P1，另一端则经由电阻R31耦接于调整电压VT。电容C32与补偿电感L31耦接于变容器D31与电阻R31的共用接点与第二端P2之间，第二端P2亦耦接于接地端GND。相对地，在第二匹配电路420中，变容器D32、电容C33以及补偿电容L32串联耦接于第三端P3与第四端P4之间，调整电压VT则耦接于变容器D32与电容C33之间的共用接点以调整变容器D32的电容值。另外电阻R32耦接于第四端P4与接地端GND之间。变压器200的第三端P3与第四端P4则形成信号输出端OUT，其中信号输入端IN与信号输出端OUT可传输射频信号。

阻抗匹配电路400的谐振频率可经由调整电压VT做动态的调整，当变容器D31、D32因调整电压VT而改变电容量时，阻抗匹配电路400的谐振频率便随之改变。而补偿电容L31、L32则由离散元件所取代，可弥补变压器200中绕组所形成的电感量。第一匹配电路410可以提供输入部分的阻抗匹配，第二匹配电路420则可以提供输出部分的阻抗匹配，而电阻R32则可调整输出阻抗的实部，进而达到阻抗匹配的效果。

本实施例可适用于超高频段(Ultra high frequency，UHF)的信号耦合，例如应用于电视调谐器芯片与前端放大器之间的阻抗匹配电路。经由阻抗匹配电路400的耦合，不仅可达到阻抗匹配的效果，同时具有镜像抑制能力，若配合具有镜像抑制(image rejection)能力的调谐器芯片(tuner IC)则可达到传统调谐器的规格并可省去人工调整空气线圈的步骤。

第四实施例

图5为根据本发明第三实施例的阻抗匹配电路的电路图。阻抗匹配电路500包括变压器200、第一匹配电路510以及第二匹配电路520。其中第一匹配电路510包括电阻R41、电容C42，补偿电感L41以及变容器D41，而第二匹配电路420包括电阻R42、变容器D42、补偿电感L42以及电容C43。变压器200由印刷电路板的导线所形成，其结构请参照图2实施例的说明，其中第一端P1与第二端P2为第一绕组的两端，第三端P3与第四端P4为第二绕组的两端，其布局相关位置请参照图2所示。

第一匹配电路510耦接于变压器200的第一端P1与第二端P2。第二匹配电路520耦接于变压器200的第三端P3与第四端P4。电容C41耦接于第一端P1和信号输入端IN之间。而在第一匹配电路510中，变容器D41的一端耦接于第一端P1，而另一端点经由电阻R41耦接于调整电压VT。电容C42与补偿电感L41耦接于变容器D41与电阻R41的共用接点与第二端P2之间，第二端P2亦耦接于接地端GND。相对地，在第二匹配电路520中，变容器D42、电容C43以及补偿电感L42串联耦接于第三端P3与第四端P4之间，第四端P4亦耦接到接地端GND。电阻R42耦接于变容器D42与电容器C43的共用接点间与调整电压VT之间，电容C44耦接于调整电压VT与接地端GND间。变压器200的第三端P3与第四端P4则形成信号输出端OUT，其中信号输入端IN与信号输出端OUT可传输射频信号。

阻抗匹配电路500的谐振频率，可通过调整电压VT进行动态电压调整。当调整电压VT改变时，变容器D41、D42的电容值会随的改变，进而改变阻抗匹配电路500的谐振频率以实现调谐的功能。补偿电容L41、L42可以离散元件取代，用以弥补变压器200中绕组所形成的电感量。而电容C44为调整电压VT的稳压电容。第一匹配电路510可以提供输入部分的阻抗匹配，第二匹配电路520则可以提供输出部分的阻抗匹配，进而达到阻抗匹配的效果。

本实施例可适用于特高频段(Very high frequency，VHF)的信号耦合，例如可应用于电视调谐器芯片与前端放大器之间的阻抗匹配电路。经由阻抗匹配电路500的耦合，不仅可达到阻抗匹配的效果，同时具有镜像抑制能力，若配合具有镜像抑制能力的调谐器芯片则可达到传统调谐器的规格并可省去人工调整空气线圈的步骤。

综合上述，本发明利用印刷电路板的金属导线来取代传统的空心线圈以形成所需的变压器与阻抗匹配电路，不仅可以实现习知调谐技术的功能，还可以减小电路版尺寸，提升生产效能以及降低生产成本。当应用本发明于信号耦合或阻抗匹配线路时，更可省却人工调整的繁杂手续，进一步简化生产流程与生产成本。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改。因此，本发明的保护范围以所提出的权利要求的范围为准。

Claims (25)

1.一种调谐器，包括：

一调谐器集成电路；以及

一阻抗匹配电路；该阻抗匹配电路包括：

一变压器，包括：

一第一绕组，具有一第一端与一第二端；及

一第二绕组，具有一第三端与一第四端，其中，该第一绕组与该第二绕组以印刷电路板的导线形成；

一第一匹配电路，耦接于该第一端与该第二端；以及

一第二匹配电路，耦接于该第三端与该第四端。

2.如权利要求1所述的调谐器，其中该第一匹配电路还包括一第一变容器、一第一电容及一第一补偿电感。

3.如权利要求1所述的调谐器，其中该第二匹配电路还包括一第二变容器、一第二电容及一第二补偿电感。

4.如权利要求1所述的调谐器，其中该印刷电路板至少具有一第一导线层与一第二导线层。

5.如权利要求4所述的调谐器，其中该第一绕组的部分由该第一导线层所形成，该第一绕组的其余部分由该第二导线层所形成，该第一导线层与该第二导线层由通路孔连接。

6.如权利要求1所述的调谐器，其中该第一绕组为一矩形绕组。

7.一种变压器，包括：

一第一绕组，形成一第一电感；以及

一第二绕组，形成一第二电感，该第一电感与该第二电感形成一变压器；

其中，该第一绕组与该第二绕组以印刷电路板的导线形成。

8.如权利要求7所述的变压器，其中该印刷电路板至少具有一第一导线层与一第二导线层。

9.如权利要求8所述的变压器，其中该第一绕组的部分由该第一导线层所形成，该第一绕组的其余部分由该第二导线层所形成，该第一导线层与该第二导线层由通路孔连接。

10.如权利要求8所述的变压器，其中该第二绕组的部分由该第一导线层所形成，该第二绕组的其余部分由该第二导线层所形成，该第一导线层与该第二导线层由通路孔连接。

11.如权利要求7所述的变压器，其中该第一绕组为一矩形绕组。

12.如权利要求7所述的变压器，其中该第二绕组为一矩形绕组。

13.如权利要求7所述的变压器，其中该第一绕组与该第二绕组的布局位置相邻。

14.如权利要求7所述的变压器，还包括：

一第一补偿电感，耦接于该第一绕组的一端；以及

一第二补偿电感，耦接于该第二绕组的一端。

15.一种适于一调谐器的阻抗匹配电路，包括：

一第一绕组，具有一第一端与一第二端；

一第二绕组，具有一第三端与一第四端，该第一绕组与该第二绕组形成一变压器；

一第一匹配电路，耦接于该第一端与该第二端；

其中，该第一绕组与该第二绕组以印刷电路板的导线形成。

16.如权利要求15所述的阻抗匹配电路，其中该第一匹配电路还包括一第一变容器、一第一电容及一第一补偿电感。

17.如权利要求16所述的阻抗匹配电路，其中该第一变容器耦接于该第一端，该第一电容耦接该第一变容器，该第一补偿电感耦接该第一电容。

18.如权利要求17所述的阻抗匹配电路，其中该第一变容器更耦接至一第一调整电压。

19.如权利要求17所述的阻抗匹配电路，其中该第一匹配电路还包括一第一电阻耦接该第一变容器。

20.如权利要求15所述的阻抗匹配电路，还包括：

一第二匹配电路，耦接于该第三端与该第四端。

21.如权利要求20所述的阻抗匹配电路，其中该第二匹配电路还包括一第二变容器、一第二电容及一第二补偿电感。

22.如权利要求15所述的阻抗匹配电路，其中该第一绕组接收一输入信号，并耦合至该第二绕组以产生一输出信号。

23.如权利要求15所述的阻抗匹配电路，其中该印刷电路板至少具有一第一导线层与一第二导线层。

24.如权利要求23所述的阻抗匹配电路，其中该第一绕组的部分由该第一导线层所形成，该第一绕组的其余部分由该第二导线层所形成，该第一导线层与该第二导线层由通路孔连接。

25.如权利要求23所述的阻抗匹配电路，其中该第一绕组为一矩形绕组。

Images