CN115295984B - 一种适合全通差分电路的共模滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合全通差分电路的共模滤波器，其包括位于上层的差分线、位于中间层的介质基板以及位于下层的接地金属板，所述接地金属板上形成有第一非闭合结构和第二非闭合结构，所述第一非闭合结构和第二非闭合结构均包括端部分别对齐的左环段和右环段，所述左环段和右环段的两端部之间均具有间隙，所述第一非闭合结构和所述第二非闭合结构的轮廓尺寸参数中存在若干参数各异。结构设计简单，成本低。只需要在所选用的电路板上刻蚀出合适的图案就可以实现共模滤波器设计；适合于全通差分电路，共模噪声抑制能力强；单个近似闭环缺陷地结构具有较好的共模噪声抑制能力；采用相邻两个近似闭环缺陷地结构构成的共模滤波器可以实现共模噪声抑制10dB条件下，其抑制频率范围在2.5G‑11.5GHz，共模抑制带宽高达9GHz。

Description

一种适合全通差分电路的共模滤波器
技术领域
本申请具体涉及一种适合全通差分电路的共模滤波器。
背景技术
由于差分信号具有抗噪声能力强、串扰小、电磁干扰消除能力强等特点，它已成为高速数据传输等通信系统中的标准数据传输方式，发挥着重要作用。然而，在实际电路中，由于差分对中的不对称、幅度不平衡或定时偏差，共模噪声是不可避免的。在高速数据传输电路中，需要采用全通差分电路设计，如何缓解电路中共模噪声问题引起了广泛关注。
在全通差分电路设计中，采用分立元器件形式中设计共模滤波器可以有效抑制共模噪声, 但它占用较大体积,同时其滤波带宽一般低于GHz量级,并且费用高.采用多层低温共烧陶瓷(LTCC)技术可以有效抑制共模噪声，但是它采用多层设计，结构较为复杂，因此增加了电路的成本，并且可能对差分信号造成额外的不良衰减。采用电磁带隙结构(electromagnetic bandgap,EBG)滤波器可以获得较宽的阻带带宽,但由于其采用周期形结构,需要占用较多的面积。将超材料结构应用于差分电路中抑制共模噪声是一种新的尝试，但是其抑制共模噪声的带宽往往很窄，不适用于宽带差分信号传输系统。相比之下，采用DGS的滤波器可以具有更简单、更紧凑的结构和宽带CM抑制。然而,这种滤波器如果只采用单个DGS结构,其滤波范围有限。
因此采用周期性DGS可以有效扩展共模阻带宽度,但是其占用面积仍然较大；而采用异构结构的共模滤波器可以提高共模阻带宽度，但难以提高宽阻带共模抑制范围。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种适合于全通差分电路，共模噪声抑制能力强的共模滤波器。
为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：一种适合全通差分电路的共模滤波器，其包括位于上层的差分线、位于中间层的介质基板以及位于下层的接地金属板，所述接地金属板上形成有第一非闭合结构和第二非闭合结构，所述第一非闭合结构和第二非闭合结构均包括端部分别对齐的左环段和右环段，所述左环段和右环段的两端部之间均具有间隙，所述第一非闭合结构和所述第二非闭合结构的轮廓尺寸参数中存在若干参数各异。
另一种优化方式，所述轮廓尺寸参数包括第一非闭合结构和第二非闭合结构的厚度。
另一种优化方式，当所述第一非闭合结构和第二非闭合结构为矩形时，所述轮廓尺寸参数包括矩形的长和宽。
另一种优化方式，所述左环段包括相平行的横段和连接于所述横段之间纵段，所述横段和所述纵段连接形成C型，所述右环段和所述左环段相对称。
另一种优化方式，所述介质基板选用Rogers板材；所述介质基板的介电常数为3-4，优选为3.66；厚度为0.7-0.8mm，优选为0.762mm。
另一种优化方式，所述差分线为一对相平行设置的走线，所述走线的宽度和长度相等，其差分阻抗为50欧姆。
本申请与现有技术相比具有以下优点：结构设计简单，成本低只需要在所选用的电路板上刻蚀出合适的图案就可以实现共模滤波器设计；适合于全通差分电路，共模噪声抑制能力强；单个近似闭环缺陷地结构具有较好的共模噪声抑制能力；采用相邻两个近似闭环缺陷地结构构成的共模滤波器可以实现共模噪声抑制10dB条件下，其抑制频率范围在2.5G-11.5GHz，共模抑制带宽高达9GHz。
附图说明
图1为本发明共模滤波器中差分线的结构示意图；
图2为本发明共模滤波器中接地金属板的结构示意图；
图3为本发明的差模插入损耗和共模噪声抑制能力示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，适合全通差分电路的共模滤波器包括位于上层的差分线5、位于中间层的介质基板7以及位于下层的接地金属板8。
所述接地金属板8上形成有第一非闭合结构1和第二非闭合结构2，所述第一非闭合结构 1和第二非闭合结构2均包括端部分别对齐的左环段3和右环段4，所述左环段3和右环段4 的两端部之间均具有间隙，所述第一非闭合结构1和所述第二非闭合结构2的轮廓尺寸参数中存在若干参数各异，并形成非闭合的环状。所述轮廓尺寸参数包括第一非闭合结构和第二非闭合结构的厚度。当所述第一非闭合结构和第二非闭合结构为矩形时，所述轮廓尺寸参数包括矩形的长和宽。所述左环段3包括相平行的横段31和连接于所述横段之间纵段32，所述横段31 和所述纵段32连接形成C型，所述右环段4和所述左环段3相对称。如图2所示，本发明中第一非闭合结构1的左环段3的横段31宽度为W1、右环段4的横段31宽度为W2，第二非闭合结构2的左环段3的横段31宽度为W3、右环段4的横段31宽度为W4；第一非闭合结构1的左环段3的横段31的长度、第一非闭合结构1的右环段4的横段31的长度、第二非闭合结构2的左环段3的横段31的长度、第二非闭合结构2的右环段4的横段31的长度为 B1；第一非闭合结构1的左环段3的纵段32的长度、第一非闭合结构1的右环段4的纵段32 的长度、第二非闭合结构1的左环段3的纵段32的长度、第二非闭合结构2的右环段4的纵段32的长度为B2；第一非闭合结构1的左环段3的纵段32的宽度为g1、第一非闭合结构1 的右环段4的纵段32的宽度为g2、第二非闭合结构2的左环段3的纵段32的宽度为g3、第二非闭合结构2的右环段4的纵段32的宽度为g4；第一非闭合结构1的左环段3和第一非闭合结构1的右环段4的间距为S1、第一非闭合结构1的右环段4和第二非闭合结构2的左环段3的间距为S3、第二非闭合结构2的左环段3和第二非闭合结构2的右环段4的间距为S2；所述差分线5为一对相平行设置的走线6，所述走线6的宽度和长度相等，其宽度为Dw，两个所述走线的间距为Ds。Dw为1.2mm，Ds为0.8mm。B1为4.3mm，B2为3.4mm；W1 为6.2mm，W2为6.0mm，W3为2.5mm，W4为2.5mm。g1为0.25mm，g2为0.3mm，g3 为0.3mm，g4为0.3mm；S1为0.8mm，间隔参数S2为1.0mm，间隔参数S3为1.0mm。所述介质基板选用Rogers板材，其介电常数为3-4(优选为3.66)，厚度为0.7-0.8mm(优选为 0.762mm)；差分线差分阻抗为50欧姆。设计人员可以通过修改以上尺寸参数和介质基板参数以获得新的滤波效果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种适合全通差分电路的共模滤波器，其包括位于上层的差分线、位于中间层的介质基板以及位于下层的接地金属板，其特征在于：所述接地金属板上形成有第一非闭合结构和第二非闭合结构，所述第一非闭合结构和第二非闭合结构均包括端部分别对齐的左环段和右环段，所述左环段和右环段的两端部之间均具有间隙，所述第一非闭合结构和所述第二非闭合结构的轮廓尺寸参数中存在若干参数各异，并形成非闭合的环状，第一非闭合结构的左环段的横段宽度为W1、右环段的横段宽度为W2，第二非闭合结构的左环段的横段宽度为W3、右环段的横段宽度为W4；第一非闭合结构的左环段的横段的长度、第一非闭合结构的右环段的横段的长度、第二非闭合结构的左环段的横段的长度、第二非闭合结构的右环段的横段的长度为B1；第一非闭合结构的左环段的纵段的长度、第一非闭合结构的右环段的纵段的长度、第二非闭合结构的左环段的纵段的长度、第二非闭合结构的右环段的纵段的长度为B2；第一非闭合结构的左环段的纵段的宽度为g1、第一非闭合结构的右环段的纵段的宽度为g2、第二非闭合结构的左环段的纵段的宽度为g3、第二非闭合结构的右环段的纵段的宽度为g4；第一非闭合结构的左环段和第一非闭合结构的右环段的间距为S1、第一非闭合结构的右环段和第二非闭合结构的左环段的间距为S3、第二非闭合结构的左环段和第二非闭合结构的右环段的间距为S2；所述差分线为一对相平行设置的走线，所述走线的宽度和长度相等，其宽度为Dw，两个所述走线的间距为Ds；Dw为1.2mm，Ds为0.8mm；B1为4.3mm，B2为3.4mm；W1为6.2mm，W2为6.0mm，W3为2.5mm，W4为2.5mm；g1为0.25mm，g2为0.3mm，g3为0.3mm，g4为0.3mm；S1为0.8mm，间隔参数S2为1.0mm，间隔参数S3为1.0mm；所述介质基板的介电常数为3-4，厚度为0.7-0.8mm。
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