CN112768935A - 一种降低高速信号对5g天线干扰电路 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于5G天线防干扰技术领域。本发明公开一种降低高速信号对5G天线干扰电路，包括降低高速信号对5G天线干扰电路，包括设置在微带传输线或多层PCB上的谐振滤波电路，该振滤波电路包括至少一个谐振单元，该谐振单元至少两个连接的金属谐振环，每个金属谐振环设有一开口，且每个开口方向不同。工作时，谐振单元加载在微带传输线中，并联支路上的感性阻抗等效成负介电常数，并产生阻带特性来抑制电磁噪声的传播，不仅可以抑制电磁噪声干扰，还有效的避免传统电路中的电磁辐射问题。由于谐振单元自身具有独特的阻带特性，可用来解决电路系统中的电磁干扰问题，降低或者完全抑制USB线接入移动终端后对天线性能的影响，易于实现，可以在終端设备上广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种5G天线防干扰技术领域，尤其涉及一种降低高速信号对5G天线干扰电路。
背景技术
USB接口作为终端设备必不可少的元器件，发挥着重要作用，USB1.0、USB2.0传输速率和信号频率都比较低。随着技术发展，USB3.0的传输速率大幅度提升，达到625MB/s,理论上最大传输速率可以到5G，后续进一步改进可能达到10G。当USB接口高速率工作时，USB3.0的时钟信号频率在2.5GHz,USB3.1的时钟信号在5GHz,对WIFI 2.4G、WIFI 5G、蓝牙,LTE,5GNR等频段的毫米波都会产生严重的干扰，一般在3-5dB,多则20dB。已经成为业内面临棘手的问题，尤其是USB3.0及以上接口工作时，对天线不只是单纯的影响驻波，更多的是传输高速信号时带来的噪声问题，导致天线TIS严重下降。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种降低高速信号对5G天线干扰电路，该降低高速信号对5G天线干扰电路可以有效降低高速信号对5G天线干扰电路。
为了解决上述问题，本发明提供一种降低高速信号对5G天线干扰电路,该降低高速信号对5G天线干扰电路，包括设置在微带传输线或多层PCB上的谐振滤波电路，该振滤波电路包括至少一个谐振单元，该谐振单元至少两个连接的金属谐振环，每个金属谐振环设有一开口，且每个开口分别位于不同的方向。
进一步地说，所述金属谐振环为方形或圆弧形。
进一步地说，所述谐振单元包括四个金属谐振环，每个金属谐振环形成田字形结构。
进一步地说，四个金属谐振环形成的谐振单元每个开口分别位于四个方向。
进一步地说，所述谐振单元包括正方形或圆形。
进一步地说，所述谐振单元的等效介电常数实部在5GHz-5.8GHz内为负值，等效磁导率实部为正值。
进一步地说，所述谐振滤波电路包括三个谐振单元，相邻的谐振单元采用紧耦合的形式连接。
本发明基于非对称共面去耦结构的毫米波天线系统，包括降低高速信号对5G天线干扰电路，包括设置在微带传输线或多层PCB上的谐振滤波电路，该振滤波电路包括至少一个谐振单元，该谐振单元至少两个连接的金属谐振环，每个金属谐振环设有一开口，且每个开口方向不同。工作时，谐振单元加载在微带传输线中，并联支路上的感性阻抗等效成负介电常数，并产生阻带特性来抑制电磁噪声的传播，不仅可以抑制电磁噪声干扰，还有效的避免传统电路中的电磁辐射问题。由于谐振单元自身具有独特的阻带特性，可用来解决电路系统中的电磁干扰问题，降低或者完全抑制USB线接入移动终端后对天线性能的影响，易于实现，可以在終端设备上广泛应用。
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简单介绍，显而易见地，描述中的附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明降低高速信号对5G天线干扰电路第一实施例结构示意图。
图2是降低高速信号对5G天线干扰电路第二实施例仿真与测试散射参数比较示意图。
图3是谐振单元另一种实施例结构示意图。
图4是产品加载谐振单元前后仿真与测试散射参数比较示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明的权利要求做进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提出所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。
需要理解的是，在本发明实施例中描述，所有方向性指示的术语，如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位、位置关系或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本发明，而不是明示或暗示所指的装置、元件或部件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造，不应理解为对本发明的限制。仅用于解释在附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，当该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也可能随之改变。
此外，本发明中序数词，如“第一”、“第二”等描述仅用于区分目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或隐含指示所指示的技术特征的数量。由此限定“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含和至少一个该技术特征。在本发明描述中，“多个”的含义是至少两个，即两个或两个以上，除非另有明确体的限定外；“至少一个”的含义是一个或一个以及上。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，既可以是部件之间的位置关系相对固定，也可以是部件之间存在物理上固定连接，既可以是可拆卸连接，或成一体结构；既可以是机械连接，也可以是电信号连接；既可以是直接相连，也可以通过中间媒介或部件间接相连；既可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系，除非说明书另有明确的限定，可作其他理解时不能实现相应的功能或效果外，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明可能涉及的控制器、控制电路是本领域技术人员常规的控制技术或单元，如控制器的控制电路可以由本领域普通的技术人员采用现有，如简单编程即可实现。电源也采用所述属本领域现有技术，并且本发明主要发明技术点在于对机械装置改进，所以本发明不再详细说明具体的电路控制关系和电路连接。
如图1所示，本发明提供一种降低高速信号对5G天线干扰电路实施例。
该降低高速信号对5G天线干扰电路，包括设置在微带传输线1或多层PCB上的谐振滤波电路，该振滤波电路包括至少一个谐振单元2，该谐振单元2至少两个连接的金属谐振环21，每个金属谐振环21设有一开口22，且每个开口22分别位于不同的方向。
具体地说，所述金属谐振环21为方形或圆弧形,实施例以方形为例说明。所述谐振单元2包括四个金属谐振环，四个金属谐振环21形成田字形结构,四个金属谐振环21两两连接。四个金属谐振环21形成的谐振单元2每个开口22分别位于四个方向。所述谐振滤波电路包括一个、两个或三个谐振单元3，当谐振单元3为两个及以上时相邻的谐振单元3采用紧耦合的形式连接。如图2所示，以设三个谐振单元3为优选方案。所述谐振单元2的等效介电常数实部在5GHz-5.8GHz内为负值，等效磁导率实部为正值。所述谐振滤波电路设置在微带传输线1或多层PCB上滤波效果基本相同。
工作时，金属谐振环21构成的谐振滤波电路电磁特性和谐振回路中可确定，在小于谐振频率的窄带范围内，谐振滤波电路中的并联支路会由容性阻抗变成感性阻抗。因此，谐振滤波电路加载在微带传输线中，并联支路上的感性阻抗也会等效成负介电常数，并产生阻带特性来抑制电磁噪声的传播。不仅可以抑制电磁噪声干扰，还有效的避免传统电路中的电磁辐射问题。由于谐振单元自身具有独特的阻带特性，可用来解决电路系统中的电磁干扰问题，降低或者完全抑制USB线接入移动终端后对天线性能的影响，易于实现，可以在終端设备上广泛应用。如图3所示，所述谐振单元3也可以采用四个圆弧形金属谐振环21，每个金属谐振环21也都设有一个开口22，四个圆弧形金属谐振环21形成的谐振单元3每个开口方向位于四个不同方向。
谐振单元2整体为一正方形，呈一个“田”字形结构,其上下左右两端分别各有一个开口22。该谐振单元2由四个带开口22的金属谐振环21组合而成。由于四个方向都有开口22，可以接受各个方向的电磁波，克服了单一开口22朝向带来的问题。根据需要，所述谐振单元2也可以为圆形结构。
为了增强谐振效果以及隔离带宽,可以将四个金属谐振环21连接在一起，既能增加形成金属谐振环的弯折线的长度，又能使各金属谐振环21能相互谐振耦合在一起，从而增加谐振单元2的工作带宽。
根据需要，可以设计为多层周期谐振单元尺寸，该谐振单元尺寸大小根据实际需要进行设置。例如，使得田字形结构的谐振单元2等效介电常数实部在5GHz－5.8GHz内为负，而等效磁导率实部为正值。可以在此频段范围内满足单负材料特性，具有电磁超材料独特的电磁禁带。
将谐振单元2直接加载在微带传输线2中，采用三阶电路结构，三个谐振单元，且谐振单元之间采取紧耦合的形式相连，由于谐振单元自身所具有的阻带特性影响，噪声抑制深度能达到35dB，可用于隔离传输线中电磁噪声的传播并抑制封装结构中的谐波信号。每增加一阶谐振单元，噪声抑制度会增大10dB左右，阻带频率范围也会加宽约10％左右，从而增大阻带频率带宽范围和噪声抑制度，也就是就，所述谐振单元越多，该谐振滤波电路阻带频率带宽范围越宽，噪声抑制度大。然而，谐振单元数量的增加也会相应增大结构的尺寸，不便于实现电路小型化。因此，综合考虑噪声抑制性能和结构空间，选择三阶谐振单元，每个三阶的结构完全相同，作为最优方案。
如图4所示，以带阻滤波器的阻带中心频率约为5.0GHz，阻带内的噪声抑制深度可达到35dB左右，若以20d为噪声抑制标准，阻带频率范围约为850MHz左右，相对带宽约为15％。其中虚线为仿真散射参数曲线，实线为测量散射参数曲线。以某一款UIFI产品为例，USB3.0对5G的5G中B79(4.9GHz)有干扰，不采用任何措施，B79频段的天线灵敏度只有-94.6dBm,当断开USB时，B79的TIS可以到-97.5dBm,将USB3.0的传输高速信号的微带线上加载本发明中的谐振结构，最终B79的天线灵敏度测试到-96.7dBm,提升了2dB,虽然没有完全消除干扰，但是天线技术指标完全达到相关技术要求。
本发明可以应用于各类移动终端，例如手机，可穿戴设备，数据卡类，CPE类，UFI类产品等带有USB连接器的终端设备，同时适用于适用USB连接器的其他任意设备，当USB高速工作的时候，应用本技术，可以显著改善或者抑制USB连接器工作的时候，例如充电，或者USB高速传输数据的时候，USB时钟信号产生的干扰。同时也能适用于开关电源等射频链路上的噪声消除。
以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，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精神和范围。
Claims (7)
1.一种降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，包括设置在微带传输线或多层PCB上的谐振滤波电路，该谐振滤波电路包括至少一个谐振单元，该谐振单元至少两个连接的金属谐振环，每个金属谐振环设有一开口，且每个开口方向不同。
2.根据权利要求1所述的降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，所述金属谐振环为方形或圆弧形。
3.根据权利要求2所述的降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，所述谐振单元包括四个金属谐振环，每个金属谐振环形成田字形结构。
4.根据权利要求3所述的降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，四个金属谐振环形成的谐振单元每个开口分别位于四个方向。
5.根据权利要求1所述的降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，所述谐振单元包括正方形或圆形。
6.根据权利要求2所述的降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，所述谐振单元的等效介电常数实部在5GHz-5.8GHz内为负值，等效磁导率实部为正值。
7.根据权利要求1所述的降低高速信号对5G天线干扰电路，其特征在于，所述谐振滤波电路包括三个谐振单元，相邻的谐振单元采用紧耦合的形式连接。
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