CN1411145A - 降噪高频电路 - Google Patents

Abstract

一种降噪滤波器，通过电阻3及电源4组成的终端电路实现传输线路1的阻抗匹配，因而，在传输线路1中不会产生电流与电压的驻波。一般地，驻波的发生，会遏制在其频率范围的降噪滤波器的噪声衰减效果，通过得到没有电流电平和电压电平的变化的平坦的特性，从而可以不受传输线路1的特性影响，使降噪滤波器2各特性上的阻止频带发挥噪声去除效果。

Description

说明书 降噪高频电路

技术领域

本发明涉及一种高频电路，特别是涉及一种降低特定的频率噪声的高频电路。

背景技术

在高频电路、尤其是在高速动作的数字电路中，为了除掉EMI(Electromagnetic Interference)等，有时要在与传输线路邻接的上一级，插入降低特定频率噪声的带阻型降噪滤波器(带阻滤波器)(例如特开平9-69745号公告)。

但是，当插入降噪滤波器时，有时降噪滤波器各特性上的阻止频带(也就是降噪滤波器的阻抗为最高的频率)并不一定与实际上的噪声衰减效果为最高的频率一致。

例如，将图10(a)所示的阻抗特性(阻抗R、Z各特性上的峰值为550MHz左右)的降噪滤波器，如图16所示插入传输线路的上一级进行实验时，实际上噪声衰减效果为最高的频率是在200MHz附近，与降噪滤波器各特性上的阻止频带产生了较大的偏离。此外，在图10(a)、(b)中，划有单向阴影线的部分表示噪声衰减了10dB以上的频带，划有相互垂直双向阴影线的部分，表示其中噪声衰减效果最高的频带。

对其进行细致研究的结果表明，在这种传输线路中，在传输线路上的不同位置其电流电平和电压电平也不相同，也就是说存在驻波。并且得出了当存在电流和电压驻波时，所述频带的偏移尤其显著的判断。

于是，本申请人因发现所述频带的偏移，也就是降噪滤波器各特性上的阻止频带与实际得到噪声衰减效果的频带产生偏移的原因，是产生了电流和电压驻波，因而促成了本发明。

在高频区域产生驻波的原因，是传输线路的特性阻抗，与与其接收端连接的负载的特性阻抗不一致，也就是阻抗不匹配所造成的，当不匹配时在传输线路终端所产生的反射波造成了驻波的产生。一般地，作为负载的IC等器件的特性阻抗，由于比传输线路的特性阻抗高的多，所以在IC等器件中通常不考虑针对传输线路的阻抗匹配。另外，在现有的传输线路的下一级设置终端电路的构成，只被应用于改善传输波形的情况(例如特开平6-61836号公告)，根据这一构成，虽然传输波形的失真(参照图9(a))受到抑制，但因流过传输线路的电流值会上升，所以存在会增加所发射的电磁波噪声的缺点。在现有技术中还没有将终端电路与降噪滤波器同时并用的构成。

发明内容

因此，本发明是根据本申请人的上述新见解而提出的，其目的在于提供一种不受传输线路特性的影响，始终通过降噪滤波器各特性上的阻止频带发挥噪声除去效果的装置。

本发明之一的降噪高频电路的特征在于，分别在传输线路的上一级设置降噪滤波器，在所述传输线路的下一级设置能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路。

在本发明之一中，由于通过阻抗匹配电路实现了传输线路的阻抗匹配，所以不会在传输线路上产生电流和电压驻波。一般地，电流和电压驻波的发生，会遏制在其驻波产生的频率范围的降噪滤波器的噪声衰减效果，因此在本发明之一中，通过阻抗匹配电路得到没有电流电平和电压电平的变化的平坦的特性，可以不受传输线路特性的影响，使降噪滤波器各特性上的阻止频带发挥噪声去除效果。另外，通过阻抗匹配电路的作用还可以抑制传输波形的失真。

本发明之二的降噪高频电路，是本发明之一的降噪高频电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路，接地或与稳压源连接。

在本发明之二中，将阻抗匹配电路接地时可以以极其简单的构成取得与本发明之一同样的效果，另外，将阻抗匹配电路与稳压源连接时，可以相应数字信号的高/低电平从电源中引出电流。另外，阻抗匹配电路与地及稳压源双方连接时，通过调整匹配电路的阻抗可以任意设定供给下一级的电流值，并可以减少从上一级引出的电流。

本发明之三的降噪高频电路，是本发明之一或之二的降噪高频电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路，由串联连接的与所述传输线路的特性阻抗相等的阻抗值的电阻元件、和具有可充分抑制波形失真的容量的电容器构成。

在本发明之三中，与只由电阻元件构成阻抗匹配电路相比，可以降低消耗功率。

本发明的阻抗匹配电路，最好采用如本发明之四所述的具有半导体器件的构成，半导体器件最好采用本发明之五所述的二极管，通过简单的构成均可以得到本发明所期望的效果，特别是像本发明之五采用二极管时，与采用电阻元件相比可以降低消耗功率。

本发明之六的降噪高频电路的特征在于，分别将降噪滤波器设置在传输线路的发送侧端部附近的从该发送侧端部向靠近接收侧的隔开的位置，而将能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路设置在所述传输线路的下一级。

本发明之七的降噪高频电路的特征在于，分别将降噪滤波器设置在传输线路的上一级，而将能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路设置在所述传输线路的接收侧端部附近的从该接收侧端部向靠近发送侧的隔开的位置。

本发明之八的降噪高频电路的特征在于，分别将降噪滤波器设置在传输线路的发送侧端部附近的从该发送侧端部向靠近接收侧的隔开的位置，而将能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路设置在所述传输线路的接收侧端部附近的从该接收侧端部向靠近发送侧的隔开的位置。

根据本发明之六～之八，通过阻抗匹配电路，也可以实现从发送侧到该阻抗匹配电路之间的传输线路的阻抗匹配，因此，可以抑制在传输线路中产生的电流与电压驻波，可以不受传输线路特性的影响，在降噪滤波器各特性上的阻止频带发挥噪声衰减效果。另外，通过阻抗匹配电路还可以抑制传输波形的失真。

附图说明

图1是表示实施例1简要构成的方框图。

图2是表示实施例2简要构成的方框图。

图3是表示实施例3简要构成的方框图。

图4是表示实施例4简要构成的方框图。

图5是表示实施例5简要构成的方框图。

图6是表示实施例6简要构成的方框图。

图7是表示实施例7简要构成的方框图。

图8是表示由与实施例1相同的传输线路所产生的电磁波噪声的频谱的曲线图，(a)是在传输线路上没有装任何东西的情况，(b)表示只装有降噪滤波器的情况，(c)表示装有降噪滤波器及终端电路的实施例1的情况。

图9是表示与实施例1相同的传输线路的传输波形的曲线图，(a)是在传输线路上没有装任何东西的情况，(b)表示只装有降噪滤波器的情况，(c)表示装有降噪滤波器及终端电路的实施例1的情况。

图10是为了表示实施例1的效果，示出了降噪滤波器的频率特性，和实际上降噪效果最高的频带的曲线图，(a)表示只装有降噪滤波器的情况，(b)表示装有降噪滤波器及终端电路的实施例1的情况。

图11是为了表示实施例1的变形例1的效果，示出了降噪滤波器的频率特性，和实际上降噪效果最高的频带的曲线图，(a)表示只装有降噪滤波器的情况，(b)表示装有降噪滤波器及终端电路的变形例1的情况。

图12是为了表示实施例1的变形例2的效果，示出了降噪滤波器的频率特性，和实际上降噪效果最高的频带的曲线图，(a)表示只装有降噪滤波器的情况，(b)表示装有降噪滤波器及终端电路的变形例1的情况。

图13是表示实施例8简要构成的方框图。

图14是表示实施例9简要构成的方框图。

图15是表示实施例10简要构成的方框图。

图16是表示现有的高频电路的方框图。

其中：1、21、31、41、51、61、71、81(81a、81b)、91(91a、91b)、101(101a、101b、101c)-传输线路；2、22、32、42、52、62、72、82、92、102-降噪滤波器；3、23、33a、33b、43、53a、53b、83、93、103-电阻；4、34、54、74-电源；6、26、36、46、56、66、76、86、96、106-接收侧IC；8、28、38、48、58、68、78、88、98、108-发送侧IC；25、55a、55b-电容器；67、77a、77b-二极管。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明实施例进行说明。在图1中，实施例1的高频电路，作为终端电路采用了所谓的有源并联终端，分别在传输线路1的上一级连接有降噪滤波器2，在传输线路1的下一级连接有电阻3及电源4。降噪滤波器2的上一级与发送侧IC8连接、而电阻3的下一级与接收侧IC6连接。

通过电阻3及电源4构成终端电路。使电阻3的电阻值与传输线路1的特性阻抗为相等的值，由此使其与传输线路1的特性阻抗匹配。电源4是稳压源。

降噪滤波器2，是衰减特定频率信号的带阻滤波器，例如最好采用具有阻抗成分的元件。设作为降噪滤波器2各特性上的阻止频带的阻止频率(中心频率)为550MHz。

下面，对如上所述构成的实施例1的动作进行说明。图8(a)、(b)、(c)表示与实施例1中同样的传输线路1所产生的电磁波噪声的频谱，其中，图8(a)是在传输线路上没有装任何东西的情况，图8(b)表示只装有降噪滤波器2的情况，从二者的对比中可以看出，在只装有降噪滤波器2的情况下，得到最大衰减效果的频率在200MHz附近，大大偏离了降噪滤波器2各特性上的阻止频率的550MHz。

与此相对，图8(c)表示装有降噪滤波器2及终端电路的实施例1的情况，由此可以看出，在降噪滤波器2各特性上的阻止频率的550MHz附近得到了较大衰减效果。另外，降噪滤波器2各特性上的频率和阻抗特性，与实施例1的高频电路的噪声衰减特性，如图10(b)所示，二者非常一致。

另外，图9(a)、(b)、(c)表示与实施例1同样的传输线路1的传输波形，其中，图9(a)是在传输线路上没有装任何东西的情况，图9(b)表示只装有降噪滤波器2的情况，图9(c)表示装有降噪滤波器2及终端电路的实施例1的情况，从它们的对比中可以看出，在实施例1的情况下，得到了良好的波形整形效果。该波形整形效果，主要是由于终端电路所起到的作用。

这样，在实施例1中，由于通过作为阻抗匹配电路的终端电路实现了传输线路1的阻抗匹配，所以在传输线路1中不存在电流和电压驻波。一般地，驻波的发生，会遏制在其驻波产生的频率范围的降噪滤波器的噪声衰减效果，因此在实施例1中，通过终端电路得到没有驻波的特性，从而可以不受传输线路特性的影响，使降噪滤波器各特性上的阻止频带发挥噪声去除效果。另外，在实施例1中，由于终端电路与稳压源的电源4连接，所以可以相应数字信号的高/低电平从电源4中引出电流，另外，通过终端电路还可以抑制传输波形的失真。

另外，通过改变实施例1中的降噪滤波器2的特性的实验发现，如图11(变形例1)和图12(变形例2)所示，可以得到与所述实施例1同样的效果。其中，图11(a)及图12(a)表示只装有降噪滤波器2的情况，图11(b)及图12(b)表示装有降噪滤波器2及终端电路的情况。

下面，对实施例2进行说明。在图2中，实施例2的高频电路，作为终端电路采用了所谓的串联RC并联终端，有相互串联连接的电阻23与电容器25构成终端电路。另外，通过该终端电路，接收侧IC26的输入端与地连接。

通过使电阻23的阻抗，与传输线路21的特性阻抗相等，从而使其与传输线路21的阻抗匹配。电容器25容量值，是能充分抑制波形失真的值，例如设定为使终端电路的RC时间常数相当于传输波形上升的值的大约5倍以上的容量值。

这样，通过该实施例2，除了用简单的构成得到了与所述实施例1同样的效果之外，由于电容器25使高频信号通过而将低频信号阻隔，所以还有电阻23的直流负载不会对发送侧IC28产生影响，并且与实施例1的构成相比可以降低消耗功率的优点。

下面，对实施例3进行说明。在图3中，实施例3的高频电路，作为终端电路采用了所谓的戴维南并联终端，由电阻33a、33b及电源34构成终端电路。其中之一的电阻33a的终端与稳压源的电源34连接，而另一电阻33b的终端与地连接。

电阻33a、33b的总的阻抗，与传输线路31的特性阻抗相等(根据戴维南定理)，因而，与传输线路31阻抗匹配。

这样，在该实施例3中，虽然因电源34与地之间经电阻33a、33b形成连通而增加了由电源34流出的电流，但除了可以用简单的构成得到与实施例1相同的效果之外，还具有可以通过调整电阻33a、33b的电阻值任意地设定供给到接收侧IC36的电流，并可以减少从发送侧IC38引出的电流的优点。

其次，对实施例4进行说明。在图4中，实施例4的高频电路，作为终端电路采用了单纯的接地并联终端，由电阻43构成终端电路。电阻43的终端与地连接。

电阻43的阻抗，与传输线路41的特性阻抗相等，因而，与传输线路41的阻抗匹配。

这样，在该实施例4中，可以通过极其简单的构成得到与实施例1相同的效果。

其次，对实施例5进行说明。在图5中，实施例5的高频电路，作为终端电路采用了在电源一侧和接地一侧都串联RC并联终端，由电阻53a、53b、电容器55a、55b、以及稳压源的电源54构成终端电路。

电阻53a、53b的总的阻抗，与传输线路51的特性阻抗相等(根据戴维南定理)，因而，与传输线路51的阻抗匹配。

电容器55a、55b的总的容量值，是能充分抑制波形失真的值，例如，将容量值设定为使电阻53a与电容器55a的RC时间常数，及电阻53b与电容器55b的RC时间常数，均为相当于传输波形的上升的值的大致5倍以上。

这样，在该实施例5中，可以通过简单的构成得到与所述实施例1、实施例2及实施例3相同的效果。

其次，对实施例6进行说明。在图6中，实施例6的高频电路，作为终端电路采用了接地的二极管并联终端，由二极管67构成终端电路。二极管67的终端与地连接。

这样，在该实施例6中，可以以极其简单的构成得到与所述实施例1相同的效果之外，还具有消耗功率比实施例4的构成小的优点。

其次，对实施例7进行说明。在图7中，实施例7的高频电路，作为终端电路采用了在电源一侧和接地一侧的二极管并联终端，由二极管77a、77b、以及稳压源的单元74构成终端电路。

这样，通过该实施例7，可以以简单的构成得到所述实施例1、实施例3及实施例6相同的效果。

其次，对实施例8进行说明。如图13所示，在实施例8的高频电路中，终端电路设置在传输线路81中间的从接收侧IC86一侧的端部起约1/5L(L：传输线路总长)的内侧(靠发送侧)位置。

这样，即使将终端电路设置在从传输线路81的接收侧端部到发送侧的隔开的位置，也可以抑制由发送侧IC88到终端电路的传输线路81a中产生的驻波，与仅装有降噪滤波器82相比可以进一步降低辐射噪声。

其次，对实施例9进行说明。如图14所示，在实施例9的高频电路中，降噪滤波器92设置在传输线路91中间的靠近发送侧端部的位置。在图14的例子中，降噪滤波器92设置在传输线路91的从发送侧IC98一侧的端部起约1/5L(L：传输线路总长)的内侧(靠接收侧)位置。

这样，即使将降噪滤波器92设置在从传输线路91的发送侧端部到接收侧的隔开的位置，也可以抑制由发送侧IC98到终端电路的传输线路91a中产生的驻波，与仅装有降噪滤波器92相比可以进一步降低辐射噪声。

其次，对实施例10进行说明。如图15所示，在实施例10的高频电路中，分别将终端电路设置在传输线路101中间的靠近接收侧端部的位置，而将降噪滤波器102设置在传输线路101中间的靠近发送侧端部的位置。在图15的例中，终端电路设置在传输线路101的从接收侧IC106一侧的端部起约1/10L(L：传输线路总长)的内侧(靠发送侧)位置，而降噪滤波器102设置在传输线路101的从发送侧IC98一侧的端部起约1/10L(L：传输线路总长)的内侧(靠接收侧)位置。

这样，即使将降噪滤波器102及终端电路双方都设置在传输线路101的中间，也可以抑制由发送侧IC108到终端电路的传输线路101a、101b中产生的驻波，与仅装有降噪滤波器102相比可以进一步降低辐射噪声。

另外，在上述各实施例中，虽然采用带阻滤波器作为降噪滤波器，但本发明的降噪滤波器除了带阻滤波器之外，也可以是低通滤波器、高通滤波器、以及带通滤波器。

另外，本发明的终端电路，并不局限于上述各实施例，也可以是与传输线路的阻抗匹配并能抑制反射波的任意一种电路构成，即使采取这种替换也会落入本发明的范畴。

综上所述，根据本发明之一，由于通过阻抗匹配电路实现了传输线路的阻抗匹配，所以在传输线路中不会产生驻波，可以得到平坦的特性，因而，可以不受传输线路特性的影响，在降噪滤波器各特性上的阻止频带发挥所期望的噪声衰减效果。这也就意味着可以提高降噪滤波器的效率和传输线路的设计自由度。另外，在本发明之一中，通过阻抗匹配电路的作用也可以抑制传输波形的失真。

根据本发明之二，在阻抗匹配电路接地的情况下可以以极其简单的构成达到与本发明之一相同的效果，另外，在阻抗匹配电路与稳压源连接的情况下，可以相应数字信号的高/低电平从电源中引出电流。另外，在阻抗匹配电路与地和稳压源双方连接的情况下，通过调整匹配电路的阻抗可以任意地设定供给下一级的电流值，并可以减少从上一级引出的电流。

根据本发明之三，与只用电阻元件构成阻抗匹配电路相比，可以降低消耗功率。

根据本发明之四或之五，都可以以简单的构成达到与本发明之一相同的效果，特别是采用本发明之五的二极管时，与用电阻元件时相比可以降低消耗功率。

另外，如本发明之六～之八所述，即使将降噪滤波器设置在传输线路的发送侧端部附近的从该发送侧端部向靠近接收侧的隔开的位置，或者，将阻抗匹配电路设置在传输线路的接收侧端部附近的从该接收侧端部向靠近发送侧的隔开的位置时，由于通过阻抗匹配电路由发送侧IC到阻抗匹配电路实现了传输线路的阻抗匹配，所以可以抑制该传输线路中产生的驻波，因而可以不受传输线路特性的影响，在降噪滤波器各特性上的阻止频带发挥所期望的噪声衰减效果。

Claims (8)

1.一种降噪高频电路，其特征在于，分别在传输线路的上一级设置降噪滤波器，而在所述传输线路的下一级设置能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路。

2.根据权利要求1所述的降噪高频电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路，接地或与稳压源连接。

3.根据权利要求1或2所述的降噪高频电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路，由串联连接的与所述传输线路的特性阻抗相等的阻抗值的电阻元件、和具有可充分抑制波形失真的容量的电容器构成。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的降噪高频电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路的构成中具有半导体器件。

5.根据权利要求4所述的降噪高频电路，其特征在于，所述半导体器件为二极管。

6.一种降噪高频电路，其特征在于，分别将降噪滤波器设置在传输线路的发送侧端部附近的从该发送侧端部向靠近接收侧的隔开的位置，而将能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路设置在所述传输线路的下一级。

7.一种降噪高频电路，其特征在于，分别将降噪滤波器设置在传输线路的上一级，而将能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路设置在所述传输线路的接收侧端部附近的从该接收侧端部向靠近发送侧的隔开的位置。

8.一种降噪高频电路，其特征在于，分别将降噪滤波器设置在传输线路的发送侧端部附近的从该发送侧端部向靠近接收侧的隔开的位置，而将能与所述传输线路的特性阻抗匹配的阻抗匹配电路设置在所述传输线路的接收侧端部附近的从该接收侧端部向靠近发送侧的隔开的位置。

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