CN1240084C

CN1240084C - 高品质因数的电感

Info

Publication number: CN1240084C
Application number: CN 02102063
Authority: CN
Inventors: 邱建智
Original assignee: Darfon Electronics Corp
Current assignee: Darfon Electronics Corp
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: CN1433031A

Abstract

一种电感，其适用于一压控振荡电路，包括：一基板，具有一上表面和一下表面；一接地导板，置于基板下表面，耦接到一接地电位；一微带线，置于基板上表面；以及一导体，其平行靠近微带线，并且耦接到接地电位，其用以减少微带线的边缘效应以及信号传输损耗，提高电感品质因数。

Description

高品质因数的电感

技术领域

本发明是关于高品质因数电感，特别是关于利用微带线作为压控振荡器的电感。

背景技术

相位噪声(phase noise)是设计压控振荡器(voltage control oscillator VCO)非常重要的参数，其决定邻近通道对传输通道的干扰程度。影响相位噪声的因数有许多，如有源元件中的闪变噪声(flicker noise)、散粒噪声(shotnoise)、热噪声(thermal noise)、这些噪声源都会使压控振荡器的信号产生调变，而在无源元件中，谐振器的品质因数(quality factor)决定谐振器的带通频宽，也就是决定通过中心频率边带附近的噪声频谱，由Leeson′s模型得知，增加品质因数可以减少相位噪声。以LC谐振器最常用，其相位噪声满足无线通讯的需求。

传统的克拉泊(Clapp)压控振荡器如图1所示，有源元件包括一共集极组态双极晶体管T1，谐振电路包括电容C1、电容C2、电容C3、以及一微带线电感L1，其决定压控振荡器的振荡频率以及品质因数。电阻R3和可变电容Cv串联提供振荡频率调谐，一调谐电压Vt借由电阻R3施加在可变电容Cv的阴极。电阻R1和电阻R2的连接点提供双极晶体管T1基极偏压，使得双极晶体管T1，配合电容C1，电容C2产生的基极输入阻抗中有足够的负电阻可以消除谐振电路的损耗，产生稳定的振荡。

开关电压Vc借由电阻R4施加于二极管D1，其用以使部分电感L1短路，谐振电路的振荡频率往上移位到另一频带，也就是二极管D1是用以切换振荡频率。开关电压Vc是一直流电压，需要电容C5作为直流阻断电容，电容C5的电容值和容许值对于谐振电路振荡频率的精确度有些微影响，但是电容C5连接到低阻抗点，所以电容C5的品质因数对于压控振荡器的影响不大。当移除开关电压Vc时，一起始电容C5仍然导通一部分电流，使二极管D1保持在正向偏压，最后电容C5的导通电流停止，二极管D1处在反向偏压，二极管D1和电容C5则与压控振荡器断路。二极管D1和电容C5可以对调，开关电压Vc仍然连接到二极管D1的阳极，电感L1的抽头连接到二极管D1阴极，当施加开关电压Vc于二极管D1时，二极管D1正向偏压，因此将电感L1抽头点耦合到接地电位。

电感L1也可以用线圈电感，如图2所示。但是用微带线电感比较好，因为部分线圈电感接地时，会产生寄生共振。当接地的电感和不接地的电感在同一线圈时，太多部分线圈电感接地时，会降低线圈电感的品质因数。图2中，线圈电感L2的抽头如图所示，当一部分线圈电感旁路时，旁路的线圈电感作用如同天线，会收集噪声和不希望的信号，借由互感将噪声耦合到未旁路的电感。

微带线电感L1的品质因数比线圈电感高，所以更适合压控振荡电路谐振元件，并且微带线电感只有一条信号线，一片接地金属板，是一半开放的几何结构，易于在印刷电路板制造，其电感值易于在印刷电路板调整，方便与其他元件连接，因此电感L1都是直接布局在印刷电路板，如图3所示，其中电感L1借由设置于导孔中的柱状接地导体耦接到接地导板50，其尺寸的精确度、重现度高，可提高产品良率。

影响微带线电感L1品质因数有下列三项损耗，导体损失(conductorloss)，介电质损失(dielectric loss)，辐射损失(radiation loss)。导体损失的来源是微带线导体的有限导电系数，造成导体表面有表面电流，当传输频率增高时，其集肤深度(skin depth)愈显著，等效电阻也就升高。介电质损失，其来源是印刷电路板的基板的损失正切(loss tangent)，通常高介电值基板具有较高损失正切。辐射损失主要是由微带线半开放几何结构，作用如同天线易于辐射，因此辐射损失和介电常数、基板厚度、信号线导体的几何形状有关。容易制造是微带线半开放几何结构的优点，相反的也造成其他的缺点，例如电磁场容易在微带线边缘辐射。高介电质基板可以将电场集中于基板内，减少电磁场辐射到空气中，并且高介电值基板的波长较短，可减少电路封装尺寸，但是高介电值基板比较昂贵，低介电质基板虽然比较便宜，可以节省成本，但是电磁场较无法集中于基板，辐射到空气中。如图4所示，电场在靠近接地导板50比较集中在基板，在微带线电感L1边缘，电场则一部分经过空气，也就是一部分能量存在于微带线电感L1周围的空气中。为了改善辐射损失，必须在微带线电感外侧装设接地导体，以减少辐射损失。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高品质因数的电感。

为了实现以上的目的，本发明提出了一种电感，，包括：

一基板，具有一上表面和一下表面；

一接地导板，置于上述基板下表面，耦接到一接地电位；

一微带线，置于上述基板上表面且位于该接地导板上方；以及

一接地导体，置于该基板上表面，该接地导体与上述微带线距离一间隙D，并且耦接到上述接地电位，该间隙D是小于3mm。

本发明还提出了一种电感，包括：

一基板，具有一上表面和一下表面；

一接地导板，置于上述基板下表面，耦接到一接地电位；

一埋设接地导体，设置于上述基板中，该埋设接地导体与上述微带线距离一间隙D，并且耦接到上述接地导板，该间隙D是小于3mm。

本发明提出的电感，其适用于一压控振荡器，包括：一基板，具有一上表面和一下表面；一接地导板，置于基板下表面，耦接到一接地电位；一微带线，置于基板上表面；以及一接地导体，其平行靠近微带线，并且耦接到接地电位，其用以减少微带线的边缘效应，减少信号传输损耗。另外，本发明亦可适用于四层板或六层板等的电路设计。

以下，结合附图说明本发明。

附图说明

图1表示传统的克拉泊(Clapp)压控振荡器的电路图。

图2表示调谐电感的电路图。

图3表示传统压控振荡器的印刷电路板结构图。

图4表示传统微带线电感的立体图。

图5-6表示本发明实施例微带线电感的剖面图。

图7-8表示本发明实施例微带线电感的立体图。

图9表示本发明实施例压控振荡器的布局图。

符号说明

20～调谐电感；30～基板；41-42～带状接地导体；50～接地导板；61-62～柱状接地导体；63～柱状接地导体；100～印刷电路板；R1-R5～电阻；C1-C3、C5～电容；Cv～可变电容；D1～二极管；L1～微带线电感；L2～线圈电感；T1～双极晶体管。

具体实施方式

为减少微带线电感的辐射损失，本发明在平行于微带线电感的附近，设置接地导体，减少边缘效应，防止微带线电感传送的能量辐射于空气中。

第一实施例

图5表示本发明微带线电感的剖面图。微带线电感包括，微带线电感L1，接地导板50，带状接地导体41、42，设置于导孔中的柱状接地导体61、62。带状接地导体41位于微带线电感L1一侧，并且平行于微带线电感L1，借由柱状接地导体61连接到接地导板50。带状接地导体42位于微带线电感L1另一侧，并且平行于微带线电感L1，借由柱状接地导体62连接到接地导板50。该带状接地导体与上述微带线距离一间隙D，该间隙D是小于3mm。微带线电感L1两侧的准静态横向电磁场(quasi TEM)可集中于带状接地导体41以及带状接地导体42，减少辐射损失的通道，微带线电感L1的能量损失就可以减少，品质因数就因此提高。

图9表示压控振荡器的布局图，带状接地导体41以及带状接地导体42平行于微带线电感L1两侧。

第二实施例

图6表示本发明微带线电感的剖面图。微带线电感包括，微带线电感L1，接地导板50，柱状接地导体61。带状接地导体41位于微带线电感L1一侧，并且平行于微带线电感L1，借由柱状接地导体61连接到接地导板50。该带状接地导体与上述微带线距离一间隙D，该间隙D是小于3mm。微带线电感L1的准静态横向电磁场(quasi TEM)可集中于带状接地导体41，减少辐射损失的通道，微带线电感L1能量损失就可以减少，品质因数就因此提高。

第三实施例

图7表示本发明微带线电感的剖面图。微带线电感包括，微带线电感L1，接地导板50，一列柱状接地导体61。该列柱状接地导体61位于微带线电感L1一侧，并且平行于微带线电感L1，该列柱状接地导体61连接到接地导板50。该列柱状接地导体与上述微带线距离一间隙D，并该间隙D是小于3mm。微带线电感L1一侧的准静态横向电磁场(quasi TEM)可集中于该列柱状接地导体61，减少辐射损失的通道，微带线电感L1能量损失就可以减少，品质因数就因此提高。

第四实施例

图8表示本发明微带线电感的剖面图。微带线电感包括，微带线电感L1，接地导板50，一列柱状接地导体61，另一列柱状接地导体62。该列柱状接地导体61位于微带线电感L1一侧，并且平行于微带线电感L1，该列柱状接地导体61连接到接地导板50。该列柱状接地导体62位于微带线电感L1另一侧，并且平行于微带线电感L1，该列柱状接地导体62连接到接地导板50。该列柱状接地导体与上述微带线距离一间隙D，该间隙D是小于3mm。微带线电感L1两侧的准静态横向电磁场(quasi TEM)可集中于柱状接地导体61及62，减少辐射损失的通道，微带线电感L1的能量损失就可以减少，品质因数就因此提高。

虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定。

Claims

1.一种电感，，包括：

一基板，具有一上表面和一下表面；

一接地导板，置于上述基板下表面，耦接到一接地电位；

2.如权利要求1所述的电感，其中该微带线纵轴是沿着一第一方向延伸，且该接地导体亦沿着该第一方向延伸。

3.如权利要求1所述的电感，其中上述接地导体为一带状导体，置于上述基板上表面，并且靠近上述微带线纵轴两侧中的一侧。

4.如权利要求1所述的电感，其中上述接地导体包含：

一第一带状接地导体，置于上述基板上表面，并且靠近上述微带线纵轴两侧中的第一侧；以及

一第二带状接地导体，置于上述基板上表面，并且靠近上述微带线纵轴两侧中的第二侧。

5.如权利要求1所述的电感，还包括：一柱状接地导体，其穿过上述基板并耦接于该接地导体与该接地导板之间。

6.如权利要求4所述的电感，还包括：

一第一柱状接地导体，其穿过上述基板并耦接于该第一带状接地导体与该接地导板之间；

一第二柱状接地导体，其穿过上述基板并耦接于该第二带状接地导体与该接地导板之间。

7.如权利要求4所述的电感，还包括：

一第一柱状接地导体组，其穿过上述基板并耦接于该第一带状接地导体与该接地导板之间；

一第二柱状接地导体组，其穿过上述基板并耦接于该第二带状接地导体与该接地导板之间；

其中该微带线纵轴是沿着一第一方向延伸，且该接地导体，该第一柱状接地导体组与该第二柱状接地导体组均沿着该第一方向排列。

8.一种电感，包括：

一基板，具有一上表面和一下表面；

一接地导板，置于上述基板下表面，耦接到一接地电位；

9.如权利要求8所述的电感，其中该微带线纵轴是沿着一第一方向延伸，且该上述埋设接地导体是沿着该第一方向延伸。

10.如权利要求8所述的电感，其中该微带线纵轴是沿着一第一方向延伸，且该埋设接地导体为多个柱状接地导体，该多个柱状接地导体沿着该第一方向排列。

11.如权利要求10所述的电感，其中该多个柱状接地导体包含：一第一柱状接地导体组，是设置在上述微带线的第一侧；与一第二柱状接地导体组，是设置在上述微带线的第二侧。