CN102790599A

CN102790599A - 滤波器

Info

Publication number: CN102790599A
Application number: CN2012102682858A
Authority: CN
Inventors: 谭斌; 谢荣华
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: EP2779448A4; US9397632B2; EP2779448B1; EP2779448A1; CN102790599B; WO2014019383A1; US20140312991A1

Abstract

本发明提供一种滤波器。该滤波器包括：二公共电极层以及二内电极层，所述二内电极层位于所述二公共电极层之间，所述二公共电极层和二内电极层中任意相邻的两个电极层之间设置有电绝缘层；所述二公共电极层分别连接至少一接地电极，所述二内电极层分别连接至少一信号电极。本发明实施例提供的滤波器可对直流电源等低频电路进行滤波处理，具有较好的滤波处理效果。

Description

滤波器

技术领域

本发明实施例涉及滤波器结构，尤其涉及一种层叠结构的滤波器。

背景技术

滤波器是电子设备中的主要元器件，其可对各种电源、信号等进行滤波，以确保电路运行的稳定性和可靠性。其中，在直流电源的滤波电路中，通常采用分立的X电容和Y电容的组合电路作为滤波器，来消除电源电路中的杂波等噪声。

现有技术中，对直流电源进行滤波处理时，通常采用分立的电容元件，具体地，在电源线与回线之间或者正负两极电源线之间连接X电容，用于去除电路中的差模噪声，X电容通常采用微法级的薄膜电容或贴片陶瓷电容；同时，在电源线与地线之间连接Y电容，Y电容是将两个电容串联后跨接在电源线与地线之间，用于去除电路中的共模噪声，由于共模噪声传导的相位相同，Y型电路连接对称性相当高，对地漏电流小，耐压相对较高，通常采用纳法级的陶瓷电容。根据电容的功能，也可将消除差模噪声的X电容称为差模电容，将消除共模噪声的Y电容称为共模电容。这种采用分立电容元件连接到电路时，电容元件使用数量多，占用空间大，且元件设置位置、精度要求高，滤波效果较差。

为此，现有技术中也有提出一种多层结构的滤波器，其是将差模电容和共模电容集成在一起，包括：两个外部公共电极层，以及夹在两个公共电极层之间的至少两个内电极层，且各内电极层之间均设置有公共电极层；各电极层与滤波器端部设置的外部电极连接，外部电路可通过外部电极进入内电极层。这种滤波器结构中，形成的差模电容的容量偏小，差模滤波能力较差，仅能用于高频滤波电路中，对于直流电源这种相对低频的噪声滤波无法适用。

综上，现有多层结构的滤波器中，差模电容的容量较小，无法适用于低频噪声等直流电源的滤波处理中。

发明内容

本发明实施例提供一种滤波器，可提高差模电容的电容容量，使得滤波器可应用于直流电源等低频噪声的滤波处理中。

本发明实施例提供一种滤波器，包括：二公共电极层以及二内电极层，所述二内电极层位于所述二公共电极层之间，所述二公共电极层和二内电极层中任意相邻的两个电极层之间设置有电绝缘层；所述二公共电极层分别连接至少一接地电极，所述二内电极层分别连接至少一信号电极。

本发明还提供一种滤波器，包括：三公共电极层以及二对内电极层，每对内电极层均包括二内电极层；

所述三公共电极层包括第一公共电极层、第二公共电极层和第三共公共电极层，所述二对内电极层中，其中一对内电极层位于所述第一公共电极层和第二公共电极层之间，另一对内电极层位于所述第二公共电极层与第三公共电极层之间，且各电极层之间均设置有电绝缘层；

所述三公共电极层分别连接有至少一接地电极，所述二内电极层中的各内电极层分别连接有至少一信号电极。

本发明实施例提供的滤波器，通过在两个公共电极之间设置两个内电极层，可将差模电容和共模电容特性集成在一起，其具有体积小、制作方便的特点，可有效减少滤波器的制作成本；同时，形成的差模电容具有较大的电容容量，可对直流电路等低频噪声的滤波处理中，具有较好的滤波效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本发明实施例一提供的滤波器的结构示意图；

图1B为图1A中各电极层的组装结构示意图；

图1C为本发明实施例提供的滤波器的结构原理示意图；

图1D为本发明实施例一提供的滤波器的等效电路示意图；

图2为本发明实施例二中各电极层的组装结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的滤波器的原理结构示意图；

图4A为本发明实施例四提供的滤波器的结构示意图；

图4B为图4A中各电极层的组装结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的滤波器中各电极层的组装结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1A为本发明实施例一提供的滤波器的结构示意图；图1B为图1A中各电极层的组装结构示意图；图1C为本发明实施例提供的滤波器的结构原理示意图；图1D为本发明实施例一提供的滤波器的等效电路示意图。本实施例提供的滤波器包括二公共电极层以及二内电极层，二内电极层位于二公共电极层之间，二公共电极层和二内电极层中任意相邻的两个电极层之间设置有电绝缘层；二公共电极层分别连接有至少一接地电极，二内电极层分别连接至少一信号电极。具体地，如图1A和图1B所示，二公共电极层分别为第一公共电极层21和第二公共电极层24，二内电极层分别为第一内电极层22和第二内电极层23，该第一公共电极层21、第一内电极层22、第二内电极层23和第二公共电极层24依次层叠设置，且各电极层之间设置有电绝缘层25。

本实施例中，如图1A-图1C所示，滤波器的外表面设置有第一接地电极11、第二接地电极12、第一信号电极13和第二信号电极14，其中，第一接地电极11和第二地电极12均与第一公共电极层21和第二公共电极层24电连接，第一信号电极13与第一内电极层22电连接，第二信号电极14与第二内电极层23电连接。

本领域技术人员可以理解，实际应用中，上述的4层电极层可置于一绝缘外壳内，或者，在层叠设置的该四个电极层的上下表面分别设置有绝缘保护层上，从而形成一个具有外部保护的滤波器结构；各接地电极和信号电极分别设置在滤波器的表面，并与公共电极层和内电极层电连接，用于与其他电子元件或电路进行连接。如图1A所示，本实施例中在四个电极层的上下表面分别设置第一电绝缘保护层1和第二电绝缘层2，并在该6层结构组成的滤波器的外表面直接设置信号电极和公共接地电极。

本领域技术人员可以理解，上述的第一接地电极11可仅与第一公共电极层21连接，第二接地电极12可仅与第二公共电极层24连接，或者，该第一接地电极11和第二接地电极12也可电连接为一体。此外，每个公共电极层可连接有2个或2个以上的接地电极，其接地电极的设置数量，以及与各公共电极层的连接方式可根据实际需要而设定，在此并作不特别限制。

本实施例滤波器使用时，如图1C和图1D所示，可将第一信号电极13和第二信号电极14分别与直流电源电路中的直流正极DC+和直流负极DC-连接，即将滤波器并联在直流电路中，第一接地电极11和第二接地电极12接地，这样在直流电源电路中，该滤波器中的第一内电极层22和第二内电极层23之间就呈差模电容特性，在电路上等同于差模电容，即如图1D所示X电容，而第一内电极层22与第一公共电极层21和第二内电极层22与第二公共电极层24可共同呈共模电容特性，在电路上等同于共模电容，即如图1D所示的Y电容，因此，该滤波器兼具差模滤波和共模滤波的功能，可以看作是差模电容和共模电容的集成。

本实施例滤波器并联连接在直流电源电路时，可有效缩短杂波等噪声到地的路径，减少传统利用分立电容元件所依附的电容寄生成分，具有更好的滤波效果，且本实施例滤波器在实现相同滤波功能的同时，具有更小的体积。

本实施例中，第一内电极层22和第二内电极层23之间距离小，他们之间形成的差模电容的容量大，因此可对低频噪声等直流电源的滤波处理中，具有较好的滤波效果。

本实施例中，二内电极层上可分别设置有与信号电极电连接的连接埠，以用于向内电极层导入电流，或从内电极层导出电流；且该二内电极层上的连接埠可相互错开设置，以使二内电极层上的导流方向，即二内电极层的导入或导出电流方向不同。具体地，如图1B所示，第一内电极层22上设置有第一连接埠A1，第二内电极层23上设置有第二连接埠A2，第一信号电极13与第一连接埠A1电连接，第二信号电极14与第二连接埠A2电连接，且第一连接埠A1与第二连接埠A2相对设置，即第一连接埠A1和第二连接埠A2位于滤波器的相对的两端，且第一连接埠A1和第二连接埠A2是内电极层的延伸部分，以使得第一内电极层13和第二内电极层14的电流导向方向相反，这样各内电极层上产生的磁场可相互抵消，以提高滤波器的滤波效果。

本实施例中，如图1B所示，第一公共电极层11和第二公共电极层14可分别具有公共主体区C1和公共延伸区C2，且公共延伸区C2的面积小于公共主体区C1的面积，公共主体区C1可通过公共延伸区C2电连接到第一接地电极11或第二接地电极12上，这样，可便于公共电极层的制作，同时避免与其他电极层之间产生电连接，特别是与信号电极之间产生电连接。其中，所述的公共延伸区C2可构成公共电极层上的连接埠，用于与接地电极连接。

本实施例中，上述的二公共电极层的公共主体区可具有相同的形状，具体可均为矩形形状；此外，二公共电极层上的公共延伸区在垂直公共主体区所在平面的方向相互重叠。具体地，二公共电极层上可分别设置有二延伸区，如图1B所示，第一公共接地电极21和第二公共接地电极24上分别对称设置有两个延伸区C2，且二公共电极层上的延伸区C2上下重叠设置，这样，可便于滤波器外表面接地电极的设置。

本实施例中，如图1B所示，第一内电极层22和第二内电极层23为反对称设置，即第一内电极层22和第二内电极层23面积、形状相同，而第一内电极层22靠近滤波器的一端设置，从而可在该滤波器的一端形成连接埠A1，第二内电极层22靠近滤波器相对的另一端设置，从而可在该滤波器的另一端形成连接埠A2，这样，在外部制作的信号电极可直接与内电极层电连接，便于内电极层和信号电极的制作。

本实施例中，如图1A所示，滤波器整体为矩形结构，滤波器相对的两端面分别设置有导电层，分别在滤波器的两端形成第一信号电极13和第二信号电极14，本领域技术人员可以理解，第一信号电极13和第二信号电极14在滤波器的位置可不局限于相对的两端，也可为其他位置，只要二者不直接接触。

本实施例中，如图1A所示，第一接地电极11和第二接地电极12分别设置在滤波器的中部的侧面上，且两个接地电极不直接连接，这样，与设置在滤波器相对两端的信号电极之间可具有较好的安全距离，使得滤波器可具有较好的耐高压能力，可满足高压安规要求。本领域技术人员可以理解，上述的第一接地电极11和第二接地电极12也可为电连接在一起的一体结构，且在滤波器外表面的位置也可根据需要灵活设置。

本实施例中，上述的第一公共电极层21、第一内电极层22、第二内电极层23和第二公共电极层24均设置在电介质绝缘基板上，各电极层通过电介质绝缘基板电隔离设置，该电介质绝缘基板就是上述的电绝缘层25。优选地，本实施例中电介质绝缘基板为陶瓷片，且对各电极层进行保护的绝缘外壳或绝缘层也可为陶瓷片。

本实施例中，滤波器制作时，可首先在电介质绝缘基板上分别制作第一公共电极层21、第一内电极层22、第二内电极层23和第二公共电极层24；然后，将第一公共电极层21、第一内电极层22、第二内电极层23和第二公共电极层24依次层叠设置，并在第一公共电极层21和第二公共电极层24外表面设置第一电绝缘层1和第二电绝缘层2，从而得到陶瓷体；其次，在陶瓷体的外表面设置第一接地电极11、第二接地电极12、第一信号电极13和第二信号电极14，从而形成滤波器。

本实施例中，上述的各电极层可采用同样材料的电极，或者采用不同材料的电极，例如均可采用镍金属材料或镍合金材料等；接地电极和信号电极也可采用相同或不同的材料的电极，且接地电极和信号电极可采用与各电极层相同或不同的材料。

本实施例中，如图1A所示，滤波器可采用贴片封装工艺制作，从而得到贴片滤波器，贴片滤波器的体积小，在电路板上的占用空间少，且便于组装。

本实施例中，在两个公共电极层之间设置两个内电极层，使得两个内电极层之间可形成差模电容特性，两个内电极层之间的距离可以做的很近，可有效提高形成的差模电容的容量，同时，每个内电极层均有一个公共电极层相对应，这样每个差模电容均处于一个半屏蔽的状态中，有利于内电极层不受外围的噪声干扰。此外，两个内电极层分别与相邻的公共电极层之间共同形成共模电容特性，由于公共电极层面积大小可以等同于内电极层的大小，接触面大，滤波效果好。

本实施例中，滤波器使用时，只需要将滤波器并联连接在电路中，噪声到地的距离更短，具有更低的等效串联电阻（Equival Servies Resistance，ESR）和等效串联电感（Equival Series Inductance，ESL）；同时，X电容部分由两个内电极层来实现，可具有更高的电容容量，差模滤波效果好，非常适于直流电源的滤波处理，可应用频率100KHz至100MHz的滤波中。

本实施例滤波器采用层叠结构，制作方便，成本低，集成了传统的差模电容和共模电容，体积小，可减少滤波电路的体积，同时具有较好的滤波效果。

综上，本发明实施例提供的滤波器，通过在两个公共电极之间设置两个内电极层，可将差模电容和共模电容特性集成在一起，其具有体积小、制作方便的特点，可有效减少滤波器的制作成本。同时，形成的差模电容具有较大的电容容量，可对直流电路等低频噪声的滤波处理中，具有较好的滤波效果。

图2为本发明实施例二中各电极层的组装结构示意图。与上述图1A-图1C所示技术方案不同的是，本实施例中，二内电极层均包括主体区和沿主体区的边缘向外延伸的延伸区，该延伸区构成内电极层上的连接埠，且二内电极层上的延伸区在垂直内电极层所在平面的方向上互不重叠。具体地，如图2所示，第一内电极层22和第二内电极层23均由主体区D1和延伸区D2组成，且主体区D1为形状、面积相同的矩形，并重叠设置；第一内电极层22和第二内电极层23与信号电极电连接的连接埠为延伸区D2，且第一内电极层22和第二内电极层23的延伸区D2位于相对的两端，即二内电极层上的延伸区D2在如图2所示的上下方向上互不重叠。

本领域技术人员可以理解，上述的二内电极层上的延伸区处理可以设置在主体区的边缘的中部外，也可设置在主体区的拐角处，只要二内电极层上的两个延伸区在上下方向上不重叠即可。

本实施例中，通过设置延伸区与信号电极电连接，可使得两个内电极层之间，以及与公共电极层的主体区相互重叠，使得滤波器可具有更好的电容特性，提高滤波器的滤波效果；同时，通过设置延伸区作为各电极层的连接埠，使得各电极层的主体区与外部电极的电连接有一个过渡，滤波器的加工制作更加方便。

图3为本发明实施例三提供的滤波器的原理结构示意图。与上述图1A-图1C所示技术方案不同的是，本实施例中滤波器包括多个滤波单元10，每个滤波单元10均包括如图1B所示的层叠设置的第一公共电极层、第一内电极层、第二内电极层和第二公共电极层，多个滤波单元10层叠设置，并夹设在第一电绝缘层和第二电绝缘层之间。

本实施例中，各滤波单元10中的第一公共电极均与第一接地电极电连接，第一内电极层均与第一信号电极电连接，第二内电极层均与第二信号电极电连接，第二公共电极层均与第二接地电极电连接，从而在电路上形成多个滤波单元并联的方式。

本领域技术人员可也理解，实际应用中可根据滤波需要，可在滤波器中设置合适数量的滤波单元，以满足实际的滤波需要。

图4A为本发明实施例四提供的滤波器的结构示意图；图4B为图4A中各电极层的组装结构示意图。与上述图1A-图1C所示实施例技术方案不同的是，本实施例中，每个内电极层中可分别设置有二连接埠，其中，二内电极层中的一内电极层的一对角上分别设置有连接埠；二内电极层中的另一内电极层与该一内电极层的一对角错开的另一对角上分别设置有连接埠，具体地，如图4A-图4B所示，第一内电极层22上沿第一对角线的方向上，分别设置有两个连接埠A11，相应地，第二内电极层23上沿与第一对角线交叉的第二对角线的方向上，分别设置有两个连接埠A12。

本实施例中，如图4A和图4B所示，滤波器的外表面可分别设置有4个信号电极R1、R2、R3、R4，且信号电极R1与第一内电极层22上相应位置的连接埠A11连接，信号电极R2与另一个连接埠A11连接，同样地，信号电极R3、R4分别与第二内电极层23上的二个连接埠A12连接，这样，该滤波器就可以形成六端子结构，可满足六端子滤波电路的应用场合中，例如可对两路不同的电压信号进行滤波处理。

本实施例中，由于两个连接埠A11与两个连接埠A12之间呈对角设置，从而可使第一内电极层22和第二内电极层23的电流导向方向相互交叉，这样可减少共模阻抗，提高滤波效果。

本领域技术人员可以理解，实际应用中二内电极层中的连接埠也可由延伸区构成，具体地，二内电极层均包括主体区和沿主体区的边缘向外延伸的二延伸区，各延伸区构成内电极层上的连接埠；二内电极层上的延伸区在垂直内电极层所在平面的方向上互不重叠，其中，二内电极层的主体区均为矩形，且每个内电极层上的二延伸区关于主体区的中心对称设置于主体区的两对角上（如图4B所示）。此外，二延伸区也可关于主体区的中心对称设置于主体区的相对两侧，对此本发明实施例并不做特别限制。

本领域技术人员可以理解，上述图4A所示技术方案中，第一绝缘层和第二绝缘层之间也可设置有多个滤波单元，且滤波单元具体可为图4B所示的结构，其具体实现与图3所示实施例类似，在此不再赘述。

图5为本发明实施例五提供的滤波器中各电极层的组装结构示意图。与上述图1A-图1C所示实施例技术方案不同的是，本发明实施例滤波器包括三公共电极层以及二对内电极层，每对内电极层均包括二内电极层，其中，三公共电极层包括第一公共电极层、第二公共电极层和第三共公共电极层，二对内电极层中，其中一对内电极层位于第一公共电极层和第二公共电极层之间，另一对内电极层位于第二公共电极层与第三公共电极层之间，且各电极层之间均设置有电绝缘层；此外，三公共电极层还分别连接有至少一接地电极，二内电极层中的各内电极层还分别连接有至少一信号电极。具体地，如图5所示，本实施例中，三公共电极层分别为第一公共电极层101、第二公共电极层102和第三共公共电极层103，二对内电极层中，每对内电极层均包括两个内电极层，其中一对内电极层201位于第一公共电极层101和第二公共电极层102之间，另一对内电极层202位于第二公共电极层102与第三公共电极层103之间，各电极层之间均设置有电绝缘层。

本实施例中，二对内电极层中，每对内电极层中的二内电极层上均设置有与信号电极电连接的连接埠，用于导入或导出电流。实际应用中，每对内电极层中的二内电极层上的连接埠相互错开设置，以使每对内电极层中的二内电极层的导流方向不同。

本实施例中，设置两个公共电极层之间的一对内电极层中的两个内电极层可具有与上述图1A-图1C，或者图4A-图4B所示相同或类似的结构，且公共电极层也可具有与上述图1A-图1C，或者图4A-图4B所示相同或类似的结构，本发明实施例在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，本实施例滤波器的外表面可设置一个或多个接地电极，用于与其中的各公共电极电连接，同时可设置至少四个信号电极，用于与其中的各内电极层电连接，接地电极、信号电极的设置个数以及设置位置可参照上述图1A-图1C，或者图4A-图5B所示滤波器，在此不再详细说明。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种滤波器，其特征在于，包括：二公共电极层以及二内电极层，所述二内电极层位于所述二公共电极层之间，所述二公共电极层和二内电极层中任意相邻的两个电极层之间设置有电绝缘层；所述二公共电极层分别连接至少一接地电极，所述二内电极层分别连接至少一信号电极。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述二内电极层上分别设置有与信号电极电连接的连接埠，用于导入或导出电流。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述二内电极层上的连接埠相互错开设置，以使所述二内电极层的导入或导出电流方向不同。

4.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述二内电极层中的一内电极层的一对角上分别设置有连接埠；

所述二内电极层中的另一内电极层与所述一内电极层的一对角错开的另一对角上分别设置有连接埠。

5.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述二内电极层均包括主体区和沿所述主体区的边缘向外延伸的延伸区，所述延伸区构成内电极层上的连接埠；

所述二内电极层上的延伸区在垂直所述内电极层所在平面的方向上互不重叠。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述二内电极层的主体区均为矩形，所述二内电极层上分别设置有二延伸区，且每个内电极层上的二延伸区关于主体区的中心对称设置于主体区的相对两侧或两对角上。

7.根据权利要求1-6任一所述的滤波器，其特征在于，所述二公共电极层均包括公共主体区以及沿所述公共主体区的边缘向外延伸的公共延伸区，所述公共延伸区构成公共电极层上与接地电极电连接的连接埠。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，所述二公共电极层的公共延伸区在垂直公共主体区所在平面的方向相互重叠。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，所述二公共电极层的公共主体区均为矩形，所述二公共电极层上分别设置有二公共延伸区。

10.一种滤波器，其特征在于，包括：三公共电极层以及二对内电极层，每对内电极层均包括二内电极层；

11.根据权利要求10所述的滤波器，其特征在于，所述二对内电极层中，每对内电极层中的二内电极层上均设置有与信号电极电连接的连接埠，用于导入或导出电流。

12.根据权利要求11所述的滤波器，其特征在于，每对内电极层中的二内电极层上的连接埠相互错开设置，以使每对内电极层中的二内电极层的导入或导出电流方向不同。