CN105450195B - 共模滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种共模滤波器。该共模滤波器包括：一电路板、一接地组件、一传输线对以及一延伸组件；该电路板包括一第一至一第三信号层；该接地组件设置在该第二信号层，并包括电性相连的一接地部与一第一接地线，其中该接地部具有一凹槽，且该第一接地线设置在该凹槽内，并从该凹槽的底部延伸至该凹槽的开口；该传输线对设置在该第一信号层，其中该传输线对在该第一信号层的正投影与该接地部在该第一信号层的正投影部分重叠，且该传输线对在该第一信号层的正投影与该第一接地线在该第一信号层的正投影互不重叠；该延伸组件设置在该第三信号层，并通过至少一导电孔电性连接该第一接地线。本发明具有电性连接至接地组件的延伸组件，可降低设计复杂度与成本。

Description

共模滤波器
技术领域
本发明涉及一种滤波器，且特别涉及一种共模滤波器。
背景技术
共模滤波器(common mode filter)可用于抑制差分信号在传输路径上所形成的电磁干扰(electromagnetic interference，简称EMI)，因此广泛地应用在各种电子装置中。此外，随着电子装置的微型化，利用印刷电路板(printed circuit board，简称PCB)制造技术所形成的共模滤波器也逐渐获得市场的青睐。
对PCB制造技术而言，PCB本身的材质、板材之间的参数变化与叠层结构等都会影响共模滤波器的组件特性。因此，设计者往往必须耗费大量的设计时间来考虑PCB制造因素对共模滤波器所造成的影响，进而增加了共模滤波器的设计成本。因此，如何降低共模滤波器在设计上的复杂度与设计成本，已是共模滤波器在设计上所面临的一大课题。
因此，需要提供一种共模滤波器来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种共模滤波器，可利用延伸组件所连接的至少一调整电路来调整频率响应，进而有助于降低共模滤波器在设计上的复杂度与设计成本。
本发明的共模滤波器包括：一电路板、一接地组件、一传输线对以及一延伸组件；该电路板包括一第一至一第三信号层；该接地组件设置在该第二信号层，并包括电性相连的一接地部与一第一接地线，其中该接地部具有一凹槽，且该第一接地线设置在该凹槽内，并从该凹槽的底部延伸至该凹槽的开口；该传输线对设置在该第一信号层，其中该传输线对在该第一信号层的正投影与该接地部在该第一信号层的正投影部分重叠，且该传输线对在该第一信号层的正投影与该第一接地线在该第一信号层的正投影互不重叠；该延伸组件设置在该第三信号层，并通过至少一导电孔电性连接该第一接地线。
在本发明的一实施例中，上述的延伸组件包括第一延伸线，且上述的至少一导电孔包括第一导电孔。此外，第一接地线通过第一导电孔电性连接第一延伸线，且共模滤波器还包括第一调整电路。其中，第一调整电路的一端电性连接第一延伸线，且第一调整电路用以调整共模滤波器的频率响应。
基于上述，本发明的共模滤波器具有电性连接至接地组件的延伸组件。藉此，共模滤波器将可通过延伸组件电性连接至少一调整电路，并可通过所述至少一调整电路来调整其频率响应。藉此，将可降低共模滤波器在设计上的复杂度与设计成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的共模滤波器的结构示意图。
图2为依据本发明一实施例的共模滤波器正投影在同一平面上的透视结构示意图。
图3为依据本发明一实施例的共模滤波器的等效电路示意图。
图4为依据本发明一实施例的共模滤波器的共模插入损耗图。
图5至图7为依据本发明一实施例的共模滤波器沿着图2的A-A’剖面线的剖面图。
图8为依据本发明另一实施例的共模滤波器的透视结构示意图。
主要组件符号说明：
100 共模滤波器
110 电路板
111 第一信号层
112 第二信号层
113 第三信号层
120 传输线对
121 第一传输线
122 第二传输线
130 接地组件
131 接地部
132 第一接地线
140 延伸组件
141 第一延伸线
142 第二延伸线
150 凹槽
151 凹槽的底部
152、153 凹槽的侧壁
161 第一导电孔
162 第二导电孔
171、172、181、182、720、730 焊垫
L11～L15 参考线
A-A’ 剖面线
310 第一调整电路
L31～L33 电感
C31、C32、C81、C82 电容
R3 电阻
P31 第一连接端
P32 第二连接端
410～430 特性曲线
510、610 第一绝缘层
520、620 第二绝缘层
630 第三绝缘层
640 第四信号层
710、810 第三导电孔
820 第三延伸线
830 第四延伸线
840 第二调整电路
850 接地面
860 第二接地线
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的共模滤波器的结构示意图，其中L11～L15为用以表示共模滤波器100的配置结构的参考线。参照图1，共模滤波器100包括电路板110、传输线对120、接地组件130与延伸组件140。其中，电路板110包括第一至第三信号层111～113。传输线对120设置在第一信号层111，且传输线对120包括第一传输线121与第二传输线122。此外，第一传输线121与第二传输线122对称于参考线L11(亦即，传输线对120的中心线)。此外，第一传输线121与第二传输线122各自具有一蜿蜒结构。
接地组件130设置在第二信号层112，且接地组件130包括电性相连的接地部131与第一接地线132。其中，接地部131具有一凹槽150。第一接地线132设置在凹槽150内，且第一接地线132的第一端电性连接至凹槽150的底部151。此外，第一接地线132从凹槽150的底部151延伸至凹槽150的开口。再者，第一接地线132与凹槽150的两侧壁152～153分别相隔至少一预设距离。亦即，第一接地线132与凹槽150的侧壁152之间具有一间隙，且第一接地线132与凹槽150的侧壁153之间具有另一间隙。
更进一步来看，接地组件130对称于参考线L12，且接地部131的形状可例如是长方形。虽然图1实施例列举了接地组件130的实施型态，但其并非用以限制本发明。举例来说，在另一实施例中，接地组件130的形状也可例如是梯形、正方形、三角形或是对称于参考线L12的任意几何形状，且第一接地线132也可因应接地组件130的形状而设有多个弯折。
延伸组件140设置在第三信号层113，且延伸组件140包括第一延伸线141与第二延伸线142。此外，共模滤波器100还包括第一导电孔161与第二导电孔162。其中，如参考线L14与L15所示，第一延伸线141可通过第一导电孔161电性连接至第一接地线132，且第二延伸线142可通过第二导电孔162电性连接至第一接地线132。值得一提的是，本领域的普通技术人员可依据设计所需选择性地在导电孔的周围设置焊垫，以加强导电孔与导电之间的连接强度。
举例来说，在图1实施例中，共模滤波器100还包括焊垫171、焊垫172、焊垫181与焊垫182。其中，焊垫171与焊垫172设置在第二信号层112，且焊垫181与焊垫182设置在第三信号层113。此外，焊垫171与焊垫181环绕在第一导电孔161的周围，并分别覆盖第一接地线132与第一延伸线141。藉此，焊垫171与焊垫181将可分别加强第一导电孔161与第一接地线132、第一延伸线141的连接强度。相似地，焊垫172与焊垫182环绕在第二导电孔162的周围，并分别覆盖第一接地线132与第二延伸线142。藉此，焊垫172与焊垫182将可分别加强第二导电孔162与第一接地线132、第二延伸线142的连接强度。
图2为依据本发明一实施例的共模滤波器正投影在同一平面上的透视结构示意图。如图2所示，传输线对120、接地组件130与延伸组件140可例如是正投影在第一信号层111。此外，以位于第一信号层111的参考线L11(亦即，传输线对120的中心线)为基准来看，传输线对120在第一信号层111的正投影以及接地组件130在第一信号层111的正投影皆对称于参考线L11。再者，传输线对110在第一信号层111的正投影与接地部131在第一信号层111的正投影部分重叠，且传输线对110在第一信号层111的正投影与第一接地线132在第一信号层111的正投影互不重叠。
图3为依据本发明一实施例的共模滤波器的等效电路示意图。如图3所示，传输线对120可等效成电感L31与电感L32，且接地组件130可等效成电感L33与电阻R3。此外，由于传输线对110与接地部131部分重叠，因此在等效上可形成电容C31与电容C32。此外，在电感L31～L33、电容C31～C32与电阻R3的组合下，共模滤波器100将可产生相对应的滤波响应，且共模滤波器100的操作频率相关于电感L33与电阻R3。藉此，在操作上，共模滤波器100将可通过传输线对120来传送差分信号，并可用以滤除差分信号中的共模电流，进而抑制电磁干扰的产生。
值得注意的是，由于延伸组件140通过第一导电孔161与第二导电孔162电性连接至第一接地线132，因此在等效上共模滤波器100可在相互串联的电感L33与电阻R3的两侧分别延伸出第一连接端P31与第二连接端P32。如此一来，共模滤波器100将可通过延伸组件140所电性连接的组件(例如，第一调整电路310)，来调整共模滤波器100的操作频率。
举例来说，图4为依据本发明一实施例的共模滤波器的共模插入损耗(Scc21)图。如图4所示，共模滤波器100可因应不同的第一调整电路310而具有不同的特性曲线410～430。其中，各个特性曲线410～430的凹陷处即为共模滤波器100的操作频率。换言之，通过延伸组件140的设置，设计者可通过延伸组件140所电性连接的组件(例如，第一调整电路310)来调整共模滤波器100的操作频率，从而降低共模滤波器100在设计上的复杂度与设计成本。
特别是，共模滤波器100中的延伸组件140的配置方式是从接地组件130延伸而出，且这种配置方式有别于共模滤波器在设计上的传统概念。一般而言，传统的共模滤波器在设计上都会尽量避免从接地组件130延伸出走线，以避免引发不必要的耦合效应。然而，在图1中，延伸组件140是从接地组件130的特定位置(例如，第一接地线132)延伸而出，并藉此通过延伸组件140所连接的组件来调整共模滤波器100的操作频率。
值得注意的是，第一调整电路310也可例如是设置在电路板110的一信号层(例如，第三信号层113)内。此外，共模滤波器100中的电路板110可利用4层以上的多层印刷电路板来加以实现，且所述3个信号层111～113可利用多层印刷电路中的任意3个信号层来加以实现。举例来说，图5至图7为依据本发明一实施例的共模滤波器沿着图2的A-A’剖面线的剖面图。
在图5实施例中，共模滤波器100中的电路板110还包括第一绝缘层510与第二绝缘层520。其中，第一绝缘层510位于第一信号层111与第二信号层112之间，且第二绝缘层520位于第二信号层112与第三信号层113之间。此外，第一导电孔161贯穿第二信号层112、第二绝缘层520与第三信号层113，以藉此电性连接至第一接地线132与第一延伸线141。
再者，第一绝缘层510可例如是一绝缘基板。其中，绝缘基板包括相对的第一表面与第二表面。此外，绝缘基板的第一表面相对于第一信号层111，且绝缘基板的第二表面相对于第二信号层112。换言之，传输线对120是设置在绝缘基板的第一表面，且接地组件130是设置在绝缘基板的第二表面。此外，第三信号层113可例如是电路板110的底层，且第一导电孔161可例如是一盲孔(blind via)。在另一实施例中，第一导电孔161也可例如是贯穿整个电路板110的通孔(through hole via)。
在图6实施例中，共模滤波器100中的电路板110还包括第一绝缘层610、第二绝缘层620、第三绝缘层630与第四信号层640。其中，第一绝缘层610位于第一信号层111与第二信号层112之间，第二绝缘层620位于第二信号层112与第三信号层113之间，且第三绝缘层630的下方设有第四信号层640。此外，第一导电孔161贯穿第二信号层112、第二绝缘层620与第三信号层113，以藉此电性连接第一接地线132与第一延伸线141。再者，第二绝缘层620与第三绝缘层630可分别是一绝缘基板，且第一导电孔161可例如是一埋孔(buried via)。
上述各实施例是将延伸组件140设置在电路板110的单一信号层(例如，第三信号层113)内。然而，在另一实施例中，延伸组件140也可例如是设置在电路板110的多个信号层内。举例来说，在图7实施例中，设置在第三信号层113的第一延伸线141还通过第三导电孔710延伸至第四信号层640。其中，焊垫720与焊垫730环绕在第三导电孔710的周围，并分别配置在第三信号层113与第四信号层640，以藉此加强第三导电孔710与第一延伸线141的连接强度。
值得一提的是，图1的共模滤波器100可通过延伸组件140中的两延伸线分别电性连接至第一调整电路310的两端。然而，在另一实施例中，图1的共模滤波器100也可通过延伸组件140中的单一延伸线电性连接第一调整电路310的一端，且第一调整电路310的另一端则可通过外部组件电性连接至接地端。换言之，本领域的普通技术人员可依据设计所需选择性地移除延伸组件140中的两延伸线的其中一条(例如，第一延伸线141)，并对应地移除相对应的导电孔(例如，第一导电孔161)。
在另一实施例中，图1的共模滤波器100也可设置3条以上的延伸线，以通过延伸组件140电性连接2个以上的调整电路。举例来说，图8为依据本发明另一实施例的共模滤波器的透视结构示意图。在图8实施例中，共模滤波器100还包括第三导电孔810，且延伸组件140还包括第三延伸线820与第四延伸线830。其中，第一接地线132可通过第一导电孔161与第三导电孔810电性连接至第三延伸线820与第四延伸线830。藉此，共模滤波器100将可利用第三延伸线820与第四延伸线830电性连接至第二调整电路840的两端，进而还可通过第二调整电路840来调整操作频率。
虽然图8实施例列举了导电孔161、162与810的排列顺序，但其并非用以限定本发明。举例来说，图8中的第三导电孔810是位于第一导电孔161与第二导电孔162之间。然而，在另一实施例中，第一导电孔161也可例如是设置在第二导电孔162与第三导电孔810之间。此外，图8中的第一接地线132是通过同一导电孔(亦即，第一导电孔161)电性连接至第一延伸线141与第三延伸线820。然而，在另一实施例中，第一接地线132也可通过两导电孔来分别电性连接至第一延伸线141与第三延伸线820。
换言之，本领域的普通技术人员可依据设计所需设置不同组合与排列顺序的导电孔，以致使共模滤波器100可通过延伸组件140电性连接至少一调整电路。此外，本领域的普通技术人员还可利用具有不同组合与排列顺序的导电孔，来调整共模滤波器100的频率响应、共模转共模的散射参数Scc、共模转差模的散射参数Scd以及差模转共模的散射参数Sdc。
请继续参照图8，共模滤波器100还包括接地面850，且接地组件130还包括第二接地线860。其中，第二接地线860的第一端电性连接第一接地线132，且第二接地线860的第二端电性连接至接地面850。此外，第一调整电路310与第二调整电路840可分别由电容C81与电容C82所构成。其中，电容C81的第一端电性连接第一延伸线141，且电容C81的第二端电性连接第二延伸线142。此外，电容C82的第一端电性连接第三延伸线820，且电容C82的第二端电性连接第四延伸线830。再者，在另一实施例中，第一调整电路310与第二调整电路840也可分别由电容、电感、电阻或是上述组件的任意组合所构成。
综上所述，本发明的共模滤波器具有电性连接至接地组件的延伸组件。藉此，共模滤波器将可通过延伸组件电性连接至少一调整电路，并可通过所述至少一调整电路来调整其频率响应。换言之，通过延伸组件的设置，设计者可通过延伸组件所电性连接的调整电路来调整共模滤波器的频率响应，从而降低共模滤波器在设计上的复杂度与设计成本。
虽然本发明已以实施例公开如上，然而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，应当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种共模滤波器，该共模滤波器包括：
一电路板，该电路板包括一第一信号层、一第二信号层及一第三信号层；
一接地组件，该接地组件设置在该第二信号层，并包括电性相连的一接地部与一第一接地线，其中该接地部具有一凹槽，且该第一接地线设置在该凹槽内，并从该凹槽的底部延伸至该凹槽的开口；
一传输线对，该传输线对设置在该第一信号层，其中该传输线对在该第一信号层的正投影与该接地部在该第一信号层的正投影部分重叠，且该传输线对在该第一信号层的正投影与该第一接地线在该第一信号层的正投影互不重叠；以及
一延伸组件，该延伸组件设置在该第三信号层，并通过至少一导电孔电性连接该第一接地线，其中该延伸组件包括一第一延伸线，该至少一导电孔包括一第一导电孔，该第一接地线通过该第一导电孔电性连接该第一延伸线；以及
一第一调整电路，其中该第一调整电路的一端电性连接该第一延伸线，且该第一调整电路用以调整该共模滤波器的频率响应。
2.如权利要求1所述的共模滤波器，其中该传输线对包括一第一传输线与一第二传输线，且该第一传输线与该第二传输线对称于该传输线对的一中心线并各自具有一蜿蜒结构。
3.如权利要求2所述的共模滤波器，其中该接地组件在该第一信号层的正投影对称于该中心线。
4.如权利要求3所述的共模滤波器，其中该电路板还包括穿插在该第一至该第三信号层之间的一第一绝缘层与一第二绝缘层，且该至少一导电孔贯穿该第二信号层、该第二绝缘层与该第三信号层，并电性连接该接地组件与该延伸组件。
5.如权利要求4所述的共模滤波器，其中该第一绝缘层为一绝缘基板，且该绝缘基板包括相对的一第一表面与一第二表面，其中该传输线对设置在该第一表面，且该接地组件设置在该第二表面。
6.如权利要求3所述的共模滤波器，其中该接地组件还包括一第二接地线，该共模滤波器还包括一接地面，其中该第二接地线的第一端电性连接该第一接地线，且该第二接地线的第二端电性连接至该接地面。
7.如权利要求1所述的共模滤波器，其中该电路板还包括穿插在该第一至该第三信号层之间的一第一绝缘层与一第二绝缘层，且该至少一导电孔贯穿该第二信号层、该第二绝缘层与该第三信号层，并电性连接该接地组件与该延伸组件。
8.如权利要求7所述的共模滤波器，其中该第一绝缘层为一绝缘基板，且该绝缘基板包括相对的一第一表面与一第二表面，其中该传输线对设置在该第一表面，且该接地组件设置在该第二表面。
9.如权利要求1所述的共模滤波器，其中该接地组件还包括一第二接地线，该共模滤波器还包括一接地面，其中该第二接地线的第一端电性连接该第一接地线，且该第二接地线的第二端电性连接至该接地面。
10.如权利要求1所述的共模滤波器，其中该延伸组件还包括一第二延伸线，该至少一导电孔还包括一第二导电孔，该第一接地线通过该第二导电孔电性连接该第二延伸线，且该第一调整电路的另一端电性连接该第二延伸线。
11.如权利要求10所述的共模滤波器，其中该第一调整电路包括一电容，且该电容的第一端电性连接该第一延伸线，该电容的第二端电性连接该第二延伸线。
12.如权利要求10所述的共模滤波器，其中该延伸组件还包括一第三延伸线与一第四延伸线，该至少一导电孔还包括一第三导电孔，该第一接地线通过该第一导电孔与该第三导电孔电性连接至该第三延伸线与该第四延伸线，且该共模滤波器还包括：
一第二调整电路，其中该第二调整电路的两端分别电性连接该第三延伸线与该第四延伸线，且该第二调整电路用以调整该共模滤波器的频率响应。
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