CN102487268A - 滤波器电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滤波器电路。一种用于同轴电缆网络的滤波器包括印刷电路板，印刷电路板具有相对的第一和第二主表面以及相对的第一和第二侧。相对的主表面大致平行于单个平面且由纵轴线平分。相对的第一和第二侧大致平行于纵轴线。滤波器还包括连接到印刷电路板的输入端子和输出端子。输入端子和输出端子具有大致平行于纵轴线延伸的轴线。信号路径设置在印刷电路板上且从输入端子朝向输出端子延伸。滤波器还包括在相对的第一主表面上制成的多个谐振器元件。在一个实施例中，电感器元件沿信号路径串联设置且限定小于540平方毫米的安装面积。滤波器使供应商带宽的第一频率范围通过且削弱个人数据网络带宽的第二频率范围。在一个实施例中，谐振器元件是并联的电感器和电容器元件，电感器元件是蚀刻螺旋电感器。

Description

滤波器电路

技术领域

本发明总体上涉及用于有线电视（CATV，Cable Television）行业中的电子滤波器组件，且更具体地涉及防止个人数据网络信号通到用户网络之外的滤波器组件。

背景技术

典型有线电视（CATV）网络包括头端（head end）设施，多个馈电电缆线源于所述头端设施。馈电电缆线在具有端口的分接头处分支。引入电缆（cable drop）（可以是单个同轴电缆）从每个端口延伸到相应用户。有线电视系统是两路通信系统。下游带宽将信号从头端传送到用户，上游带宽将上游信号从用户传送到头端。

这种系统的一个示例是双向CATV系统，具有由系统操作者控制的头端且具有配备有机顶盒或电缆调制解调器的多个用户电视。CATV系统的下游带宽可包括广播电视信道、按需视频服务、互联网数据、家庭安全服务、和经过互联网传输的语音（VOIP）服务。上游带宽可包括与按需视频、互联网接入或由系统操作者提供的其它服务相关的数据。在一种可能的配置中，上游和下游带宽经由光纤在头端和分接头之间传输且经由同轴电缆在分接头和用户之间传输。上游和下游带宽通常经由沿电缆线在离散频率范围或信道中传播的振荡电信号传输。下游带宽频率的范围通常是54-1002兆赫（MHz），上游带宽频率的范围通常是5-42 MHz。

个人数据网络可以经由同轴电缆联接到有线电视网络。通常，个人数据网络是提供多个流的高清晰度视频和娱乐的家庭娱乐网络。在一个示例中，个人数据网络可采用由同轴电缆多媒体联盟（MoCA）开发的技术标准。MoCA标准促进使用在用户房屋内布线的现有同轴电缆对个人数据的网络化。MoCA技术为多种有线和无线产品（包括语音、数据、安全性、家庭加热/冷却和视频技术）的个人数据网络提供主网。在这种设置中，电缆系统操作者的引入电缆连接到MoCA验证装置，如宽带路由器。

在MoCA标准后的下层技术是使用正交频分复用（OFDM）调制，其是这样一种调制方法，其中，大量的紧密隔开的正交子谐波用于携载数据。信号用使得它们正交所需的精确最小频率间隔产生，从而它们不彼此干扰。数据分成多个并行数据流或信道，一个用于每个子谐波。每个子谐波用常规调制方案（例如，正交调幅或移相键控）在低符号速率下调制。由此，OFDM可以看作使用多个缓慢调制的窄带信号，而不是一个快速调制的宽带信号。OFDM的一个优势在于，在没有复杂均衡滤波器的情况下减轻了诸如长铜线中的高频削弱的问题。

MoCA验证装置（如宽带路由器）将位于房屋内的其它MoCA验证部件（例如，附加的机顶盒、路由器和网关、电桥、光学网络端子、个人计算机和游戏系统）互连。个人数据网络允许娱乐内容在MoCA连接装置之间的分配和共享。例如，在起居室中的机顶盒上记录的高清晰度节目可以通过位于卧室中的第二机顶盒重播。而且，在摄象机-录象机上记录且存储在用户个人计算机上的高清晰度电影可以通过房屋内的任何机顶盒接入和显示。个人数据网络也可以允许房间之间的高清晰度游戏。

个人数据网络可使用同轴电缆上的开放式频谱带宽来传输个人数据内容，例如，娱乐内容。例如，电缆系统操作者可使用高达1002 MHz的频率带宽，卫星系统操作者可使用1550-2450 MHz的频率带宽。未使用频率范围或开放式频谱带宽是1125-1525 MHz。在另一个示例中，开放式频谱带宽可高于2450 MHz。使用开放式频谱带宽的个人数据网络不干扰由有线电视服务供应商或卫星服务供应商使用的任何带宽。

可以理解的是，使用同轴电缆的个人数据网络必须能够将信号向后传送通过分配器，以从房间到房间正确地传输内容。同轴分配器是设计成隔离分配器输出并防止信号从房间到房间或者从出口到出口地流动的基本上有向耦合器。需要隔离以减少来自于其它装置的干扰且使得从输入点到出口的功率传输最大化，从而实现最佳电视接收。

MoCA标准已经专门设计以允许信号向后传送通过分配器（称为插入）且从分配器输出传送到输出（称为隔离）。壳体中的所有同轴出口可通过单个隔离跳跃和多个插入跳跃彼此抵达。

该设置的一个问题在于，除非采取预防措施，否则个人数据带宽上的内容也可以经过同轴引入电缆且可能通到有线电视网络上的其它用户或订阅方。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种滤波器电路组件包括印刷电路板，印刷电路板具有相对的第一和第二主表面以及相对的第一和第二侧。相对的主表面大致平行于单个平面且由纵轴线平分。相对的第一和第二侧大致平行于纵轴线。滤波器电路组件包括连接到印刷电路板的输入端子，输入端子具有大致平行于纵轴线延伸的轴线。滤波器电路组件还包括连接到印刷电路板的输出端子，输出端子具有大致平行于纵轴线延伸的轴线。设置在印刷电路板上的信号路径从输入端子朝向输出端子延伸。多个谐振器元件在至少一个主表面上制成。谐振器元件沿信号路径串联设置且限定小于540平方毫米的安装面积（footprint）。滤波器使供应商带宽的第一频率范围通过且削弱个人数据网络带宽的第二频率范围。

附图说明

权利要求中具体说明了作为本发明优选实施例特点的新颖特征。结合附图并参考下述说明，能够针对本发明的组织结构以及操作方法来最好地理解本发明本身，附图中：

图1是根据本发明一个实施例的具有有线电视网络和个人数据网络的用户房屋的示意图；

图2是示出了在图1的个人数据网络中操作的低通滤波器的期望频率响应的图表；

图3是根据本发明实施例的滤波器的示意性形式的电路图；

图4是图3的电路图的电路板的仰视平面图；

图5A和5B是分别示出了图4的滤波器电路的插入损失和回程损失的图表；

图6A和6B是分别示出了位于图3中示意性示出的滤波器电路的电路板的相对表面上的物理装置的俯视和仰视平面图；

图7A、7B和7C是图6B所示的电路元件的平面图；

图8是根据本发明一个实施例的电路板的仰视平面图；

图9是根据本发明另一个实施例的具有滤波器电路的同轴电缆连接器的透视图；

图10是用于图9所示的同轴电缆连接器的滤波器组件的分解透视图；

图11是图9的滤波器组件在轴向截面上的侧视正视图；

图12是根据本发明另一个实施例的具有滤波器电路的接地块的透视图；

图13是用于图12所示的接地块的滤波器组件以截面形式的俯视平面图；和

图14A和14B是分别示出了图6A和6B的滤波器电路的插入损失和回程损失的图表。

具体实施方式

参考图1的简化示意图，CATV或有线电视网络的一部分包括用于处理信号和将信号分配经过网络的头端设施12。通常，头端设施12由系统操作者控制且包括电子设备以接收视频和其它信号且将视频和其它信号再次传输经过本地电缆基础设施。一个或多个主分配线路14将信号从头端设施12传送到分接头16，分接头16配置成服务大约100-250个终端用户或订阅方的本地分配网络。分接头16包括多个分接头端口18，配置成将下游带宽经由引入电缆22（可以是单个同轴电缆）传送到用户引入系统20。

引入电缆22连接到接地块23，接地块23通常是在引入系统20内遇到的第一个装置。接地块23是通常放置在房屋24之外且在引入电缆22和家庭内部同轴线路之间的装置，且通过将同轴电缆的外部屏蔽层结合到房屋的电接地线而给引入系统20提供电接地。接地块23可通过固体铜紧固到冷水管或电架空进户线的地线。

在一些有线电视网络中，分配线路14和引入电缆22是光纤线路。在一些引入系统20中，然后，光学网络端子25与接地块23串联连接以将光纤下游带宽转换为由同轴电缆传送的电信号。

在一个示例性个人数据网络中，光学网络端子25包括集成的MoCA技术，从而允许MoCA平台管理房屋内的个人数据网络。在所示示例中，光学网络端子25位于房屋外面（例如，固定到房屋外面），但也可以位于房屋内。

同轴电缆30将接地块23连接到位于房屋24内的第一分配器26。在所公开的实施例中，第一分配器26是两路分配器，具有输入28a和两个分配端口28b和28c。同轴电缆31a将端口28b连接到第一机顶盒32。第一机顶盒32结合MoCA技术从而包括在个人数据网络中。端口28c显示为经由同轴电缆31b连接到第二分配器34。第二信号分配器34图示为具有两个分配端口36a和36b的两路分配器。端口36a连接到无线宽带路由器38。路由器38经由以太网电缆39布线到个人计算机40，个人计算机40上安装有游戏软件。

端口36b经由同轴电缆连接到第三分配器42，第三分配器42具有分配端口44a、44b和44c。端口44a连接到也包括MoCA技术的第二机顶盒46。分配器42的端口44b连接到电缆调制解调器52，电缆调制解调器52又经由以太网电缆连接到桌上个人计算机54。端口44c连接到也包括MoCA技术的第三机顶盒58。也示出了膝上型计算机48，具有到宽带路由器38的无线链路。膝上型计算机48包括插入膝上型USB端口中的支持MoCA的宽带无线适配器50。

在所公开的示例中，路由器38包括MoCA芯片，以用作个人数据网络的平台。支持MoCA的路由器允许分配高质量多媒体内容和高速数据，其中，通过量超过10兆位/秒（Mbps）。例如，在图1所示的支持MoCA的个人数据网络中，在机顶盒32上记录的高清晰度节目可以通过连接到机顶盒58的电视看到。而且，存储在个人计算机54上的游戏可以通过膝上型计算机48同时播放。

如上所述，MoCA标准已经专门设计成允许信号向后行进通过分配器。这种设置的一个问题在于个人数据带宽上的内容也可以通到有线电视网络上的其它用户或订阅方。例如，从第一机顶盒32往回通过第一分配器26通到第二机顶盒58的娱乐内容也可能沿同轴电缆30通过分接头端口18且沿分配线路14行进。

MoCA设置的另一个问题在于同轴电缆也传送来自于CATV网络上的其它用户的个人数据。这些信号将从分配线路14通到用户引入系统20。例如，邻居可能购买支持MoCA的产品且在其家内建立个人数据网络。除非采取预防措施，否则在MoCA带宽内传送的个人数据将往回通到分配线路14。

发明人已经确定，通过在引入系统20中包括低通滤波器电路100可以消除与经过引入系统20的个人数据内容相关的问题。在所示示例中，低通滤波器电路100设置在第一分配器26的输入28a前，在任何支持MoCA的装置之前。在另一个示例中，低通滤波器电路100集成在光学网络端子25的电路内。在又一个示例中，低通滤波器电路100集成在接地块23的电路内。

滤波器电路100设计成使有线电视带宽通过，但是滤除或削弱个人数据网络带宽。在一个示例中，MoCA标准规定使具有从5至1002 MHz频率范围的带宽通过，且滤除或削弱具有从1125至1525 MHz频率范围的带宽。由此，在1125至1525 MHz频率范围内的个人数据将被防止进入或离开用户引入系统20。

参考附图中的图2，示出了根据一个示例性MoCA滤波器应用的频率而变的期望插入损失的曲线图。竖直轴表示插入损失，单位分贝（dB）。水平轴表示从5 MHz到1525 MHz的带宽。低通部分201表示通频带频率范围，在所示示例中，低于1002 MHz，即有线电视频谱（标记为CATV）的带宽。过渡部分202存在于1002 MHz和1125 MHz之间。值得注意的是，MoCA规格需要过渡部分202的相对窄的带宽。带宽的削弱部分203示出了从1125 MHz至1525 MHz（在一个示例中是个人数据网络频谱（标记为MoCA）的带宽）的大约40 dB的平坦削弱。

在另一个示例中，滤波器电路100可适合于使卫星服务供应商带宽通过且滤除个人数据网络带宽。在一个示例中，在1125至1525 MHz频率范围内的个人数据将被防止进入或离开用户引入系统20，且在1550至2450 MHz范围内的卫星服务供应商带宽将通过。滤波器电路100也可以适合于作为带阻滤波器操作，其中，CATV带宽和卫星带宽两者都被允许通过，而在两者之间的个人数据网络带宽被削弱。取决于具体供应商带宽（例如，CATV和/或卫星），其它频率范围是可能的。

在低通滤波器的设计中为了满足MoCA规格要求的示例性第一步骤是获得滤波器的阶数和拓扑。该步骤可以使用理论计算（例如，手动）或者使用设计合成软件来完成。在一个示例中，通过安捷伦科技有限公司（Agilent Technologies，以前是Eagleware）可获得的Genesys电路模拟软件用于实现图3所示的低通MoCA滤波器示意图。软件估计拓扑为9阶Chebyshev椭圆最小电感器滤波器以满足MoCA规格的严格过渡部分202。其它拓扑可同样操作，但是可能需要附加部件来实施。例如，其它拓扑可包括Chebyshev椭圆最小电容器滤波器、Butterworth滤波器或Bessel滤波器。此外，可以使用其它滤波器设计模拟软件，如Ansoft Designer、Agilent Technologies的Advanced Design System （ADS）、或AWR Corp的Microwave Office。

现在参考图1和3，本发明的实施例的滤波器电路100的电路图包括从输入301延伸到输出302的信号路径305。在一个示例中，输入301连接到引入系统20内的用户侧端口，例如第一分配器26上的单个端口。输入301可适合于接收未滤波信号，包括整个有线电视带宽、个人数据网络带宽、噪音和同轴电缆上存在的任何其它信号。输出302可以与供应商侧端口（如，分接头端口18）电连通。相反，输入301可连接到供应商侧端口，输出302可以连接到用户侧端口。此外，滤波器电路100可适合于以两个方向（例如，双向）滤波信号，从而输入301和输出302的物理位置可以是任意的。

信号路径305包括导体，如同轴电缆中的中心导体，以传送上游带宽、下游带宽和个人数据网络带宽。信号路径305还包括接地线，如同轴电缆30的外部屏蔽层，给各种电缆连接器装置提供接地的路径。

滤波器电路100还包括多个谐振器元件310a-310d，在一个实施例中，分别包括并联电感器/电容器（LC）设置L1/C2、L2/C4、L3/C6和L4/C8。电容分路（capacitive shunt）316a-315e沿信号路径305设置且与接地线电连通。电容分路316b、315c和315d分别设置在谐振器元件310a-310d之间。谐振器元件310和分路电容器元件315的设置一起形成满足MoCA规格的信号响应要求的最小电感椭圆函数滤波器，如图2所示。在一个实施例中，滤波器电路100可以是9阶Chebyshev椭圆最小电感器滤波器。

一旦确定了滤波器电路100的拓扑和阶数，在滤波器设计中的示例性第二步骤是设计各个电感器元件（例如，L1-L4）且使用电路模拟软件获得插入损失和回程损失响应。一旦完成，设计过程中的示例性第三步骤是用电感器、电容器等建模整个电路板且使用三维电磁模拟（3-D EM）软件（如，Computer Simulation Technology的CST Microwave Studio、Ansoft HFSS、或Sonnet Software, Inc的Sonnet Suites）进行电路的模拟响应。3-D EM软件比电路模拟软件更准确且允许设计者微调电路板元件以实现合适的信号响应。

在设计本发明的滤波器电路100中遇到的一个障碍是“低通”带宽非常宽（例如，从DC高达大约1000 MHz），且削弱带宽非常高（例如，在大约1125 MHz和1500 MHz之间）。现有技术低通滤波器通常使低很多且更窄的频率范围（例如，从5 MHz至40 MHz）通过，且削弱高于54 MHz的频率。由于本申请中非常宽的带宽，满足设计标准的常规表面安装电感器元件物理上很大且需要相对大的间隔来实现合适的谐振特性。换句话说，为了使得耦合效应最小化，表面安装电感器元件需要隔开，使得完成的电路板非常大：大约3英寸长和1英寸宽。该尺寸过大而在实际上不适合装配在同轴电缆连接器中。

该问题的一个解决方案是设计电感器元件L1-L4为蚀刻电感器元件，在印刷电路板中直接蚀刻或金属化。然而，蚀刻电感器元件是开放式结构，从而产生磁场和电场，磁场和电场行进通过空气且穿过相邻电感器元件的导电迹线，从而改变其独立电感。改变独立电感值将改变谐振器元件310的性能。例如，参考图3，电感器L1产生的磁场和电场改变L2的电感值，其改变谐振器元件310b的特性，且以较轻但并非不显著的程度改变谐振器元件310c和310d的特性。该耦合作用可显著地且不利地影响滤波器的性能。在现有技术滤波器设计中，补偿耦合效应是必要的。

补偿耦合效应的一种方式是使用表面安装电感器（例如，线绕），其可被调整以实现期望特性。如上所述，由于得到的大面积的电路板，该选择在本发明中不可行。

补偿耦合效应的另一种方式是将一个或多个解耦元件添加到电感器附近。参考图4，本发明的滤波器的一个早期设计包括具有相对的平面表面的印刷电路板60。示出了蚀刻电感器L1-L4的表面。初始设计包括设置在电感器L1-L4之间的解耦元件61。在所公开的示例中，解耦元件61是蚀刻到板60中的薄金属条。

虽然电感器L1-L4设计成产生图3所示的滤波器电路100需要的电感值，但是使用3-D EM软件的电路模拟响应明显不同于图2所示的目标。现在参考图5A，具有解耦元件61的滤波器100的插入损失显示为迹线A。信号响应显示从5 MHz至1002 MHz没有削弱，但是过渡至削弱部分是逐渐的，从而在1125 MHz（点A₁）处的插入损失是大约4dB。显然，该值远离30dB的设计目标。类似地，图5B的迹线A图示了具有解耦元件61的模拟回程损失信号。点A₁₀示出了大约12dB的不可接受的回程损失，小于带通带宽中15dB的目标。

尽管发明人努力试图重构解耦元件61的位置，但是没有获得合适的频率响应。虽然该失败的理由不能肯定地理解，但是相信解耦元件61引起了显著的信号寄生或边缘电容，继而致使显著损害滤波器100使得具有高达1000 MHz频率的信号通过同时削弱大于1125 MHz的频率的能力。因而，在低于54 MHz的频率下操作的低通滤波器中可以忍受的寄生或边缘电容在高达1000 MHz阈值下操作的低通滤波器中不再能够忍受。有鉴于此，发明人去除了解耦元件61，与常见实践相反。

现在参考附图的图6A和6B，滤波器100包括具有第一主表面62和第二主表面64的印刷电路板60。输入端子301和输出端子302设置在电路板60的相对端处且沿中心线303延伸。表面62在图6A中表示为顶层，第二表面64在图6B中表示为底层。第一表面62包括将输入端子301与输出端子302结合的信号路径66。在所示示例中，信号路径66使用金属化和/或蚀刻工艺印刷在电路板60上。第一表面62还包括导电接地路径68。在一个实施例中，接地路径68与同轴电缆连接器本体（未示出）电连通。继而，连接器本体与同轴电缆30的外部导电层电连通，其与接地块23电连通。分路电容器元件316A-315d将信号路径66桥接到接地线。第一表面62还包括电容器元件C2、C4、C6和C8，分别作为谐振器元件310a-310d的一部分（图3）。电容器元件C2、C4、C6和C8通过延伸穿过电路板基底的导电通路70分别与电感器元件L1-L4并联设置。

示例性印刷电路板60从双面的具有1盎司铜的0.8毫米FR-4（编织玻璃和环氧树脂）形成，但是取决于电路的介电要求，基底可以是其它材料，如FR-2（酚醛棉纸）、FR-3（棉纸和环氧树脂）、FR-6（毛玻璃和聚酯）、CEM-1（棉纸和环氧树脂）、CEM-5（编织玻璃和聚酯）、铝或陶瓷。电路板60并不限于刚性基底材料。在一个实施例中，电路100设置在柔性电路板材料上。

在所公开的实施例中，电容器元件C1-C9是表面安装类型；然而，金属化或蚀刻电容器将可以胜任且甚至可具有优于表面安装的益处。发明人已经发现，蚀刻电容器的电感属性对于电路的谐振调整是有益的。

现在转向图6B，电路板60的第二表面64包括火花隙避雷器71，以保护滤波器电路100免受过大电压。所示火花隙避雷器71包括在信号路径66的导电部分和接地路径68之间的大约0.13毫米（mm）的间距（由D表示）。第二表面64还包括蚀刻到电路板60基底中的多个蚀刻电感器元件72。所公开的电感器元件72是螺旋蚀刻电感器元件，意味着螺旋电感器的形状是大致圆形的（如，圆）、倒圆角矩形、椭圆、涡形和其它大致圆形形式。参考图7，示例性蚀刻螺旋电感器72包括蚀刻到印刷电路板60中的螺旋导电迹线74。每个迹线74可以通过任何常见印刷电路板工艺技术同一地沉积在印刷电路板60内。例如，迹线74可以光蚀刻到印刷电路板60中。光蚀刻提供了产生具有窄带宽以及在迹线之间的小间隔的迹线74。

现有技术中已知的典型蚀刻电感器不能被调整，因为电感器几何形状是固定的。该不变性在大规模生成环境中可能是有问题的，因为制造公差和变化（如，电路板基底的变化）可以改变电感器设置的谐振特性。由于该原因，蚀刻电感器在许多滤波器电路应用中失宠。发明人通过将一个或多个调整元件76添加到所示蚀刻电感器元件72来克服该障碍。调整元件76适合于改变导体迹线74的长度，从而改变电感器元件72的电感。在所公开的实施例中，多个调整元件76a-76c包括蚀刻到电路板基底中的附加导电迹线，从而将内部环路75的中部桥接到通路70。如果电感器元件72的电感值需要调节，调整元件76中的一个或多个可以例如通过机械刮削去除。相反，在通过导电条制作滤波器之后，可以添加调整元件76。

电感器元件72能以螺旋形之外的几何形状设置，只要电感器长度足以提供谐振特性即可。例如，参考图7B和图7C，几何形状能以连续“U”型或甚至直线（如四分之一波长）元件形成。

参考图8，电感器元件72设置在第二表面64上，使得利用其电磁耦合特性的优势。在现有技术设置中，电感器元件通常被隔开从而最小化或消除电磁耦合。即，滤波器设计者将通常设计螺旋电感器元件以实现期望电感值，然后将电路板上的每个电感器尽可能从相邻电感器电隔离。将电感器元件电隔离的多种常见方法包括：将电感器元件隔开、相反地调整电磁场、或者添加解耦元件和/或接地面。然而，在本发明中，电感器元件之间的耦合被有利地使用，以使得部件所设置的表面面积最小化。电感器元件72的设置限定安装面积78，电感器元件72a-72d装配在安装面积78中。

现在参考图7A和8，电感器元件72在安装面积78中的设置取决于许多变量，例如：电感器元件的数量、滤波器的期望频率响应、电感器元件之间的距离或间隔S、相邻电感器元件的转动方向（顺时针或逆时针）、电感器元件的直径（或长度和宽度）、电感器迹线74的宽度W、迹线74之间的间隔G、以及电感器元件的几何形状等等。在所公开的实施例中，需要至少三个电感器元件72以实现期望频率响应。在一些实施例中，多于四个的电感器元件72可导致合适的设计。在一个示例中，六个电感器元件72提供足够的频率响应。在一个示例中，电感器元件之间的距离S可以在0.76 mm至2.0 mm的范围内。在另一个示例中，电感器元件72之间的距离可以在1.4 mm至1.7 mm的范围内。在另一个示例中，电感器元件72之间的距离可以在0.13 mm至0.76 mm的范围内。在一个示例中，电感器迹线74的宽度W可以在0.02 mm至0.25 mm的范围内。在另一个示例中，电感器迹线74的宽度W可以在0.076 mm至0.203 mm的范围内。在又一个示例中，电感器迹线74的宽度W可以在0.127 mm至0.178 mm的范围内。在一个示例中，迹线74之间的间隔G可以在0.02 mm至0.25 mm的范围内。在另一个示例中，电感器迹线74之间的间隔G可以在0.051 mm至0.127 mm的范围内。在又一个示例中，电感器迹线74之间的间隔G可以在0.127 mm至0.25 mm的范围内。电感器元件72的直径（或长度和宽度）可以在具体应用的约束内定尺寸，但是在一个示例中，直径在1.0 mm至6.4 mm的范围内。在另一个示例中，直径在2.5 mm至3.5 mm的范围内。

电感器元件72的设置在印刷电路板60上限定安装面积78。发明人已经发现，去除解耦元件允许蚀刻电感器元件72的紧密耦合，从而它们可以设置在迄今为止未知的较小区域中。在所公开的实施例中，安装面积78仅仅涵盖电感器元件72，因为电容器元件设置在基底的背侧上。然而，电感器/电容器谐振器元件310也可以仅设置在基底的单个表面上。

发明人也已经发现，与现有技术的教导相反，每个电感器72的各个质量因子（例如，Q值）对于滤波器电路100的设计可能不具有最主要的重要性。发明人已经发现，电感器元件72与基底材料和电容器元件315的紧密耦合对总体质量因子具有比各个Q值更大的影响。换句话说，电感器元件72的紧密耦合可补偿次理想的各个Q值。滤波器设计者因而可以花费更少的时间试图实现各个电感器的高Q值，只要电感器紧密耦合即可。

蚀刻电感器元件72可设置在足够小以与各种标准电缆壳体集成的安装面积78中。在一个实施例中，壳体是标准电缆连接器本体。

参考图9-11，滤波器组件10包括印刷电路板60，电感器元件72设置在安装面积78内，从而装配在连接器本体82内。在所公开的示例中，滤波器组件10包括具有滤波器电路和接地路径68的印刷电路板60，如图11所示。印刷电路板60具有至少一个突片80。示例性印刷电路板60在相对侧上具有两个突片80。滤波器10的壳体包括本体82和螺母84。本体82包括用于将印刷电路板60在本体内对齐的装置。可以使用各种对齐装置。在一个示例中，本体82具有用于接收印刷电路板60上的至少一个突片80中的每个的相应槽86，从而在随后钎焊之前和钎焊期间将印刷电路板60与本体82对齐。印刷电路板60的对齐确保端子88和90对齐以正确地机械配合在绝缘体92、94和弹性体密封件96中。槽86为印刷电路板60提供机械支撑，且释放钎焊接头的应力。示例性本体82由C36000 黄铜（ASTM B16, 1/2 硬度）形成，但是可以使用其它材料。

本体82定形为在其端部提供第一电缆连接器98。在示例性实施例中，本体82具有凸电缆连接器，但是本领域技术人员可以容易地构建在其上具有凹连接器的本体。

螺母84配合在本体82的与本体的电缆连接器98相对的端部上。螺母84在与第一电缆连接器98相对的端部处提供第二电缆连接器102。优选地，连接器102具有与连接器98相反的类型。例如，连接器98是凸的，连接器102是凹的。螺母84通过焊料104沿螺母周边连接到本体82以形成不透水的密封件。示例性螺母84由C36000 黄铜（ASTM B16, 1/2 硬度）形成，但是可以使用其它材料。虽然示例性螺母84具有锥形形状，但是可以使用各种螺母形状。例如，螺母可以是圆柱形、锥形或可具有两个或更多部段，每个具有不同形状（例如，圆柱形部段和锥形部段）。也可以设想其它形状。

印刷电路板60的接地面68通过焊料106连接到本体82的内壁。优选地，将螺母84与本体82结合的焊料106流入将接地面68连接到本体82的焊料104且与焊料104连续。

该对端子88和90在印刷电路板60的相对端处电连接。每个端子88和90具有槽（分别为108和110），其定尺寸为接收印刷电路板60的相应端部（分别为112和114）。优选地，槽用于在组装期间在印刷电路板和端子之间形成摩擦配合。端子然后钎焊到印刷电路板60上。印刷电路板60的端部112和114上具有电接触垫，用于形成与端子88和90的电接触。在组装时，端子88和90与印刷电路板60成直线。即，每个端子88和90的纵轴线穿过印刷电路板60的中央纵轴线。印刷电路板60的中央纵轴线相对于印刷电路板的宽度和厚度位于中央。

一个端子90是具有引线116的凸端子，引线116远离印刷电路板60延伸。另一个端子88是能够接收圆柱形引线的凹端子。引线例如可具有引线116的尺寸和形状，且引线可属于具有与连接器102类似的连接器端部的电缆连接器或另一个滤波器。端子88和90可由例如C36000 黄铜（ASTM B16, 1/2 硬度）形成，端子88的触头由铍铜合金形成。

滤波器组件10具有绝缘体92、弹性体密封件96，弹性体密封件96在本体92的具有第一连接器98的端部处。绝缘体92可以由聚合物（如，天然TPX RT-18）形成。弹性体密封件96在本体82和端子88之间形成不透水的密封。密封件96可以由橡胶、硅树脂或其它可压缩绝缘材料形成。示例性密封件96由30-40硬度硅橡胶形成。

设置在螺母84的具有第二连接器102的端部处的绝缘体94在螺母84和端子90之间形成不透水的密封。绝缘体94可以由聚合物（如聚丙烯）形成。

取决于具体应用需求，示例性壳体82可以具有多个尺寸。在一个示例中，壳体82的直径大约19 mm（0.75英寸）。参考图8，安装面积78因而可包括大约17.8 mm的宽度W和大约30.5 mm的长度L，导致安装面积78具有大约540 mm²的面积。

虽然附图中未示出，但是印刷电路板60可以是圆形晶片形状，且配合在由连接器本体82的内部限定的中空周向腔中。该配置导致短很多的连接器长度。在该示例中，安装面积78是大约                                                

或者250 mm²。

在另一个示例中，壳体82的直径大约7.2 mm（0.285英寸）。因而，安装面积78可包括大约6.2 mm的宽度W和大约30.5 mm的长度L，导致安装面积78具有大约190 mm²的面积。

参考图1和12，在本发明的另一个实施例中，滤波器电路集成到其上的标准电缆壳体是接地块23。适合用于根据本发明的接地块23的滤波器组件210包括壳体120。壳体120通过一个或多个紧固件122紧固到房屋24。壳体120限定通孔124，接地线（未示出）通过接地接线片126紧固在通孔124中。壳体120还包括适合于接收引入电缆22的第一连接器128。第二连接器130适合于连接到用于房屋的同轴电缆30。

现在转向图13，其中，相同的附图标记表示与图11相同的元件，滤波器组件210还包括基本上如先前实施例所述的滤波器电路100。即，电感器元件272设置在印刷电路板260上以限定安装面积278。在该实施例中，电路板260上的接地面268与壳体120电连通。滤波器电路100被密封和保护不受天气和环境要素的影响。第一连接器本体284紧固并封装电路板260。本体284可以螺纹连接到壳体120、焊接或干涉配合。设置绝缘体294，以在本体284和端子290之间形成不透水的密封。绝缘体294可以由聚合物（如聚丙烯）形成。第二连接器本体282类似地与壳体120配合。本体282封装绝缘体292和弹性体密封件296。绝缘体292可以由聚合物（如，天然TPX RT-18）形成。弹性体密封件296在本体282和端子288之间形成不透水的密封。密封件296可以由橡胶、硅树脂或其它可压缩绝缘材料形成。示例性密封件296由30-40硬度硅橡胶形成。

适合于用作接地块23的滤波器组件210可包括替代配置。虽然在附图中未示出，但是包括滤波器电路100的滤波器组件210可在印刷电路板260上包括表面安装的电容器和电感器。

发明人已经发现，接地块位置对于本发明的低通滤波器是优选的。在个人数据带宽（例如，1125 MHz至1525 MHz）上行进的信号无阻碍地行进经过房屋24，但是在可行进到分接头端口18之前在接地块位置处被削弱。

在另一个实施例中，滤波器电路100集成到其上的标准电缆壳体是分配器壳体，如图1所示的分配器26。本发明的滤波器电路100可以是独立电路，或者可以与分配器内的其它滤波器电路分支。

在又一个实施例中，滤波器电路100集成到其上的标准电缆壳体是引入放大器壳体（未示出）。替代地，滤波器电路100可与引入放大器和接地块集成到单个壳体中。

电感器元件的紧密耦合设置不仅提供足够小以允许在先前过分限制性的壳体中使用的安装面积，而且提供优良的信号响应。参考图14A和14B，迹线B分别是本发明的一个示例性滤波器电路100的插入损失和回程损失。滤波器电路100使得插入损失在高达1000 MHz时小于3 dB，削弱部分在大于1125 MHz的频率时引起大于50 dB的损失。在高达1002 MHz时，最小回程损失是15 dB，且预期进一步细化以改进最小回程损失至20 dB。

虽然已参考特定优选实施例和附图描述了本发明，但是本领域技术人员可理解到本发明并不限制于该优选实施例，并且可作出多种修改等而并不脱离在所附权利要求中限定的本发明范围。例如，所公开的滤波器电路可以结合到其它电路形式因子中，通过将电路应用于附加电路板层或者将滤波器电路与更复杂电路在单层上结合来实现。

Claims (38)

1.一种滤波器电路组件，包括：

印刷电路板，所述印刷电路板具有相对的第一和第二主表面以及相对的第一和第二侧；所述相对的主表面大致平行于单个平面且由纵轴线平分，相对的第一和第二侧大致平行于所述纵轴线；

连接到所述印刷电路板的输入端子，所述输入端子具有大致平行于所述纵轴线延伸的轴线；

连接到所述印刷电路板的输出端子，所述输出端子具有大致平行于所述纵轴线延伸的轴线；

设置在所述印刷电路板上的信号路径，所述信号路径从所述输入端子朝向所述输出端子延伸；

在至少一个主表面上制成的多个谐振器元件，所述谐振器元件沿信号路径串联设置且限定小于540平方毫米的安装面积；以及

其中，所述滤波器使供应商带宽的第一频率范围通过且削弱个人数据网络带宽的第二频率范围。

2.根据权利要求1所述的滤波器电路组件，其中，供应商带宽的第一频率范围在5兆赫和1002兆赫之间，个人数据网络带宽的第二频率范围在1125兆赫和1525兆赫之间。

3.根据权利要求1所述的滤波器电路组件，其中，滤波器在个人数据网络带宽中具有大于30分贝的插入损失特性。

4.根据权利要求1所述的滤波器电路组件，其中，滤波器在供应商带宽中具有小于3分贝的插入损失。

5.根据权利要求1所述的滤波器电路组件，还包括设置在相对的主表面中的一个上的火花隙元件。

6.根据权利要求1所述的滤波器电路组件，其中，所述谐振器元件包括并联的电感器和电容器元件。

7.根据权利要求6所述的滤波器电路组件，其中，所述电感器元件设置在一个主表面上，所述电容器元件设置在另一个主表面上，电感器元件和电容器元件经由通路电连通。

8.根据权利要求6所述的滤波器电路组件，其中，所述电感器元件是蚀刻螺旋电感器元件。

9.根据权利要求8所述的滤波器电路组件，还包括调整元件，所述调整元件将至少一个蚀刻螺旋电感器元件的中部与通路桥接。

10.根据权利要求6所述的滤波器电路组件，还包括调整元件，所述调整元件将至少一个电感器元件的中部与信号路径桥接。

11.根据权利要求1所述的滤波器电路组件，其中，安装面积小于250平方毫米。

12.根据权利要求11所述的滤波器电路组件，其中，安装面积小于190平方毫米。

13.一种具有频率响应的滤波器电路，所述频率响应包括：

信号路径，所述信号路径从输入延伸到输出，且具有导体和接地线；

带通部分，所述带通部分具有供应商带宽的第一频率频谱；

削弱部分，所述削弱部分具有个人数据网络带宽的第二频率频谱，所述削弱部分引起大于30分贝的一致插入损失；

在所述带通部分和所述削弱部分之间的过渡部分；以及

其中，滤波器电路的拓扑包括沿信号路径串联设置的第一多个谐振器元件、以及设置在所述谐振器元件之间的第二多个分路电容器元件，所述第二多个分路电容器元件与接地线电连通。

14.根据权利要求13所述的滤波器电路，其中，供应商带宽的频率范围为5兆赫至1002兆赫。

15.根据权利要求13所述的滤波器电路，其中，个人数据网络带宽中的频率范围为1125兆赫至1525兆赫。

16.根据权利要求15所述的滤波器电路，其中，个人数据网络带宽中的频率范围大于1125兆赫且小于1525兆赫。

17.根据权利要求16所述的滤波器电路，其中，所述削弱部分引起大于40分贝的一致插入损失。

18.根据权利要求13所述的滤波器电路，其中，所述削弱部分引起大于50分贝的一致插入损失。

19.根据权利要求13所述的滤波器电路，其中，所述谐振器元件包括并联的电感器元件和电容器元件。

20.根据权利要求13所述的滤波器电路，其中，所述拓扑是椭圆滤波器。

21.根据权利要求20所述的滤波器电路，其中，所述椭圆滤波器是Chebyshev椭圆滤波器。

22.根据权利要求21所述的滤波器电路，其中，所述椭圆滤波器是九阶Chebyshev椭圆滤波器。

23.根据权利要求13所述的滤波器电路，其中，所述过渡部分具有小于150兆赫的频率范围。

24.一种用于电视供应商服务的滤波器电路组件，所述电路组件包括：

印刷电路板，所述印刷电路板具有相对的第一和第二主表面以及相对的第一和第二侧；所述相对的主表面大致平行于单个平面且由纵轴线平分，相对的第一和第二侧大致平行于所述纵轴线，所述印刷电路板包括具有介电属性的基底；

设置在所述基底上的信号路径，所述信号路径从所述输入端口朝向所述输出端口延伸；

至少三个蚀刻螺旋电感器元件，所述电感器元件在相对的第一主表面上制成且沿信号路径串联设置，所述电感器元件的设置限定小于250平方毫米的安装面积；

多个电容器元件，所述电容器元件与蚀刻电感器元件电连通以形成多个谐振器元件，所述电容器元件在相对的第二主表面上制成且经由通路连接到电感器元件；以及

其中，所述滤波器使在5兆赫和1002兆赫之间的第一频率范围通过且削弱在1125兆赫和1525兆赫之间的第二频率范围，第二频率范围具有大于30分贝的插入损失。

25.根据权利要求24所述的滤波器电路组件，其中，安装面积小于190平方毫米。

26.根据权利要求24所述的滤波器电路组件，其中，电感器元件包括导电迹线，滤波器还包括调整元件，所述调整元件将导电迹线的中部与通路桥接。

27.根据权利要求26所述的滤波器电路组件，其中，所述调整元件是蚀刻到相对的主表面中的导电迹线。

28.一种同轴电缆接地块组件，包括：

壳体，所述壳体具有通孔，所述壳体适合于与电接地线的源电接触；

第一连接器本体，联接到壳体的通孔的一端；

联接到第一连接器本体的第一同轴电缆端子；

第二连接器本体，联接到壳体的通孔的另一端；

联接到第二连接器本体的第二同轴电缆端子；以及

在壳体内密封的印刷电路板，所述电路板具有与第一端子电接触的输入、与第二端子电接触的输出、与壳体电接触的接地面、从输入朝输出延伸的信号路径、以及设置在信号路径上的滤波器电路，所述滤波器电路使供应商带宽通过且削弱个人数据网络带宽。

29.根据权利要求28所述的接地块组件，其中，滤波器电路包括沿信号路径串联设置的多个谐振器元件。

30.根据权利要求29所述的接地块组件，其中，所述谐振器元件限定小于540平方毫米的安装面积。

31.根据权利要求30所述的接地块组件，其中，安装面积小于250平方毫米。

32.根据权利要求31所述的接地块组件，其中，安装面积小于190平方毫米。

33.根据权利要求29所述的接地块组件，其中，所述谐振器元件包括并联的电感器和电容器元件，所述电感器元件包括蚀刻螺旋电感器元件。

34.一种同轴电缆连接器组件，包括：

印刷电路板，所述印刷电路板上具有信号路径和接地面，所述印刷电路板具有相对的第一和第二主表面以及相对的第一和第二侧，所述相对的主表面大致平行于单个平面且由纵轴线平分，相对的第一和第二侧大致平行于所述纵轴线，所述信号路径具有输入、输出以及设置在它们之间的滤波器电路，所述滤波器电路使供应商带宽通过且削弱个人数据网络带宽，滤波器电路包括多个谐振器元件，所述谐振器元件沿信号路径串联设置且限定小于540平方毫米的安装面积；

接收印刷电路板的本体，所述本体具有第一端以及与第一端相对的第二端，第一端和第二端定形为分别接收第一电缆连接器和第二电缆连接器；

第一端子，所述第一端子设置在本体内且与信号路径的输入电接触；

第二端子，所述第二端子设置在本体内且与信号路径的输出电接触；

以环绕第一端子的关系设置的第一绝缘体；

以环绕第二端子的关系设置的第二绝缘体；以及

至少一个密封件，所述密封件全部位于本体内以保护电路板不受环境要素的影响。

35.根据权利要求34所述的连接器组件，其中，安装面积小于250平方毫米。

36.根据权利要求35所述的连接器组件，其中，安装面积小于190平方毫米。

37.根据权利要求34所述的连接器组件，其中，滤波器电路在个人数据网络带宽中具有大于30分贝的插入损失特性。

38.根据权利要求34所述的连接器组件，其中，所述谐振器元件包括并联的电感器和电容器元件，所述电感器元件包括蚀刻螺旋电感器元件。

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