CN203368413U - 网络信号耦合的噪声滤除电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型是提供一种网络信号耦合的噪声滤除电路，包括有设置于电路板上的处理电路，并于处理电路具有电性连接于网络连接器的第一连接端及连接于网络芯片的第二连接端，且第一连接端与第二连接端之间连设有分别具有二线路的多个通道，而处理电路的各通道位于第一连接端与第二连接端之间设有具第一电容的耦合模块及防电磁干扰模块，并于防电磁干扰模块具有分别串联于二线路间的二个第二电容，并由第二电容一端连接于接地端，且位于第二电容另端的各二线路间分别连设有共模扼流线圈为具有阻抗器的作用，以衰减共模电流达到滤除电磁噪声干扰的目的，使高频网络信号的电磁噪声干扰可降低至通讯标准的要求。

Description

网络信号耦合的噪声滤除电路

技术领域

本实用新型是提供一种网络信号耦合的噪声滤除电路，尤指处理电路的各通道位于第一连接与第二连接端之间设有耦合模块及防电磁干扰模块，便可通过防电磁干扰模块的共模扼流线圈具有阻抗器的作用，使高频网络信号的电磁噪声可降低至通讯标准的要求。

背景技术

现今电脑科技快速发展，其电脑发展趋势亦朝运算功能强、速度快及体积小的方向迈进，由于网络通讯技术也正在迅速蓬勃发展中，并将人们生活、学习、工作与休闲带入另一有别以往的崭新境界，使人与人之间即可通过网络通讯相互传输所需的即时资讯、广告宣传或往来邮件等，同时通过网络搜寻各种资讯、即时通讯或线上游戏，让人们与网络之间关系更为热切且密不可分。

再者，网络的部分有使用电缆连接及无线传输等二种方式来传输数据，电缆连接技术便需装设有网络连接器，随着现今电脑或笔记型电脑发展趋势，使电脑内部的网络连接器亦随的大幅缩小，但网络连接器于电脑缩小化，即需考量其电磁效应产生的信号干扰问题，便有厂商于网络连接器内部设置有一信号处理模块，请参阅图5所示，该信号处理模块Ａ为具有电路板Ａ1，并于电路板Ａ1上所设的多个变压线圈Ａ2与滤波线圈Ａ3皆具有磁芯Ａ21、Ａ31，且各磁芯Ａ21、Ａ31上绕设有导线Ａ22、Ａ32，再由导线Ａ22、Ａ32的各头端焊接于电路板Ａ1上对应的接点，其虽可将网络连接器接收的网络信号进行滤波、滤除噪声处理，并保留实际有用的信号，但是该变压线圈Ａ2与滤波线圈Ａ3需要利用手工将导线Ａ22、Ａ32缠绕于磁芯Ａ21、Ａ31上不仅较为繁琐，并导致有耗费工时、生产效率较差的问题，更因无法作自动化生产而使成本无法有效降低，且该导线Ａ22、Ａ32缠绕的圈数、疏密距离等差异也会影响整体的效果，造成产品品质良莠不齐。

然而，随着网络的运用越来越广，网络上传输的数据容量也越来越大而不敷使用，所以网络厂商为了满足使用者需求便不断的提高网络传输速度，从早期10Ｍｂｐｓ、100Ｍｂｐｓ与1Ｇｂｐｓ等，甚至使现在推出的光纤网络传输速度可达到10Ｇｂｐｓ以上，由于变压线圈Ａ2系利用电感特性来隔离电气并耦合信号，所以为了使信号能由一次侧传递到二次侧，变压线圈Ａ2便必须具有预定的感值，且因感抗与工作频率及电感感值为成正比，当信号传输的频率增大的情况下，其感抗也将会随的增大，而感抗增大却会使信号衰减变大，并造成网络容易断线或是网络传输速度变慢的缺失，且该变压线圈Ａ2工作频率只能在特定较窄的频宽内，若是网络传输速度达到1Ｇｂｐｓ时，便会因变压线圈Ａ2的特性为低频率低强度、中频率高强度及高频率低强度所形成的曲线，造成高频传输时的插入损耗大幅增加而导致信号强度大幅降低。

因此，为了解决上述变压线圈Ａ2的问题，本案申请人曾利用既有的电子元件及电路设计来进行研发改良，其是于电路板上设置有信号处理电路，请参阅图6所示，该处理电路Ｂ具有第一连接端Ｂ1及第二连接端Ｂ2，并于第一连接端Ｂ1与第二连接端Ｂ2间的多个线路Ｂ3上设有耦合模块Ｂ4及防电磁干扰模块Ｂ5，当外部网络信号经由网络连接器传输至第一连接端Ｂ1时，可通过多个线路Ｂ3传输至耦合模块Ｂ4的各第一电容Ｂ41来隔离电气并耦合信号，再利用防电磁干扰模块Ｂ5的各第二电容Ｂ51来对信号低频部分的谐波进行吸收后导引至接地端Ｂ52予以排散，便可通过耦合模块Ｂ4几乎是以原信号完整的传输至网络芯片，以降低信号的衰减，亦可利用第二电容Ｂ51吸收频段中较低频部分的谐波，再将低频部分的谐波分流至接地端Ｂ52释放，而具有滤除低频噪声的效果，不过高网络频率信号传输至网络芯片后会因二线路Ｂ3与接地端Ｂ52间的电位差产生有共模电流作用的电磁干扰，使网络信号频段中因为共模电流所产生较高频部分的谐波无法有效滤除，甚至造成高频信号传输时的电磁波向外辐射，并影响其它周边电子设备正常工作，即为从事于此行业者所亟待研究改善的方向所在。

故，新型创作人有鉴于现有信号处理模块Ａ的变压线圈Ａ2生产成本高、高频传输时的信号衰减现象，以及电路板上的处理电路Ｂ于使用上的问题与缺失，乃搜集相关数据经由多方评估及考量，并利用从事于此行业的多年研发经验不断试作与修改，始设计出此种网络信号耦合的噪声滤除电路的新型诞生。

发明内容

本实用新型的主要目的乃在于提供一种网络信号耦合的噪声滤除电路，该处理电路所具的第一连接端与第二连接端之间为连设有分别具有二线路的多个通道，而处理电路的各通道位于第一连接端与第二连接端之间设有具多个第一电容的耦合模块及防电磁干扰模块，并于防电磁干扰模块具有分别串联于二线路间的二个第二电容，并由第二电容一端连接于接地端，且位于第二电容另端的各二线路间分别连设有共模扼流线圈为具有阻抗器的作用，且因网络信号为差动信号传输而不会受到共模扼流线圈的影响，以衰减共模电流达到滤除电磁噪声干扰的目的，使电磁噪声干扰可降低至符合产品的通讯标准要求，进而提升高频网络信号传输时的稳定性。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种网络信号耦合的噪声滤除电路，包括有设置于电路板上的处理电路，并于处理电路具有电性连接于预设网络连接器的第一连接端及连接于预设网络芯片的第二连接端，且第一连接端与第二连接端之间连设有分别具有二线路的多个通道，而处理电路的各通道位于第一连接端与第二连接端之间设有一个或一个以上耦合模块及防电磁干扰模块，并于耦合模块具有串联于各线路上的多个第一电容，另防电磁干扰模块具有分别串联于二线路间的二个第二电容，并由第二电容一端连接于接地端，该防电磁干扰模块位于第二电容另端的各二线路间分别连设有共模扼流线圈。

其中，该防电磁干扰模块的第二电容的容值介于5～50ｐＦ之间。

其中，该防电磁干扰模块的第二电容的容值为15ｐＦ。

其中，该防电磁干扰模块的共模扼流线圈的阻抗值介于30～800欧姆之间。

其中，该防电磁干扰模块的共模扼流线圈的阻抗值为360欧姆。

本实用新型可以达到衰减共模电流达到滤除电磁噪声干扰的目的，使高频网络信号的电磁噪声干扰可降低至通讯标准的要求。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的方块图。

图2为本实用新型较佳实施例处理电路的电路图。

图3为本实用新型另一较佳实施例的方块图。

图4为本实用新型处理电路处理后信号频率与强度的波型图。

图5为现有信号处理模块的立体外观图。

图6为另一现有处理电路的电路图。

图7为另一现有处理电路处理后信号频率与强度的波型图。

附图标记说明：

1-处理电路；11-第一连接端；12-第二连接端；13-通道；131-线路；14-耦合模块；141-第一电容；15-防电磁干扰模块；151-第二电容；152-接地端；153-共模扼流线圈；2-电路板；3-网络连接器；4-网络芯片；Ａ-信号处理模块；Ａ1-电路板；Ａ2-变压线圈；Ａ21-磁芯；Ａ22-导线；Ａ3-滤波线圈；Ａ31-磁芯；Ａ32-导线；Ｂ-处理电路；Ｂ1-第一连接端；Ｂ2-第二连接端；Ｂ3-线路；Ｂ4-耦合模块；Ｂ41-第一电容；Ｂ5-防电磁干扰模块；Ｂ51-第二电容；Ｂ52-接地端。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本实用新型的较佳实施例详加说明其构造与功能如下，俾利完全了解。

请参阅图1至3所示，分别为本实用新型较佳实施例的方块图、处理电路的电路图及另一较佳实施例的方块图，由图中可清楚看出，本实用新型为包括有处理电路1及电路板2，其中该处理电路1设置于电路板2上，并具有电性连接于网络连接器3的第一连接端11及连接于网络芯片4的第二连接端12，且第一连接端11与第二连接端12之间连设有分别具有二线路131的多个通道13，而处理电路1的各通道13位于第一连接端11与第二连接端12之间设有一个或一个以上耦合模块14及防电磁干扰模块15，并于耦合模块14相邻于第一连接端11处具有串联于各线路131上的多个第一电容141，另防电磁干扰模块15具有分别串联于二线路131间的二个第二电容151，并由第二电容151一端连接于接地端152后形成接地回路，且位于第二电容151另端相邻于第二连接端12处的各二线路131间分别连设有共模扼流线圈153。

再者，处理电路1的第一连接端11电性连接于网络连接器3所具的多个导电端子，并由第一连接端11电性连接于网络芯片4上的多个接脚，而处理电路1上位于第一连接端11与第二连接端12间所连设的通道13较佳实施具有四个，并由通道13的各线路131二端分别连接于第一连接端11的ＭＸ0＋、ＭＸ0－、ＭＸ1＋、ＭＸ1－、ＭＸ2＋、ＭＸ2－、ＭＸ3＋、ＭＸ3－与第二连接端12的ＭＤ0＋、ＭＤ0－、ＭＤ1＋、ＭＤ1－、ＭＤ2＋、ＭＸ2－、ＭＤ3＋、ＭＤ3－，举凡运用本实用新型说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本实用新型的专利范围内，合予陈明。

本实用新型的处理电路1设置于电路板2上，并于电路板2上直接设置有网络芯片4后，再与网络连接器3的多个导电端子相连接仅为一种较佳的实施状态，亦可将电路板2设置于网络连接器3内部，再与外部电路板（图中未示出）上所设置的网络芯片4相连接，但是此部分有关网络连接器3与网络芯片4如何进行连接配置为现有技术的范畴，且该细部的构成亦并非本案的创设要点，兹不再作一赘述。

然而，上述的网络芯片4为一电压模式的芯片，当网络芯片4传输驱动电压信号至处理电路1的耦合模块14，因为信号传输时是跟着电压一起变化，所以网络芯片4不需设置有电阻即可进行信号传输，便可通过耦合模块14的第一电容141使驱动电压流至其一端时可产生单一极性的暂态电荷（如正电荷），而第一电容141另端则产生另一极性的暂态电荷（如负电荷），并在经过一段预定时间后停止供应正电荷至第一电容141的一端，使第一电容141的另端便会将负电荷沿着各线路131流掉，以此可达到信号耦合的效果，且因第一电容141亦不会使信号直接通过线路131，而具有防止逆电流的功能，因此，由于第一电容141进行充放电时的速度与时间常数有关，所以必须使时间常数与信号周期搭配，才能提供第一电容141充放电的时间刚好能够确保完整的信号传输而不会截断信号，且该第一电容141的容值增加后时间常数也会随的增大，故第一电容141的容值可介于100μＦ～0﹒01μＦ之间，较佳实施为0﹒1μＦ。

此外，耦合模块14的第一电容141的阻抗（Ｚ）称为容抗，其单位为欧姆（Ω），容抗的公式为Ｚ＝1／（2π＊ｆ＊Ｃ），其中ｆ为频率（Ｈｚ），Ｃ为电容的容值（Ｆ），由上述公式可以得知，容抗大小与工作频率及电容的容值成反比，所以使用具有相同容值的第一电容141在信号频率增大的情况下，容抗会随的减小，而信号的衰减也会变小，便可提供良好的网络连线且信号传输速度也会变快，此种利用耦合模块14的第一电容141在信号频率越高的情况下，其信号强度也会随的增大的特性，而在现今网络频率（频宽）越来越高的情况（大于1Ｇｂｐｓ）下，可利用第一电容141隔离电脑端的直流电形成电场感应来作信号耦合，进而使高频网络信号的耦合效果更为良好。

由上，由于处理电路1通过耦合模块14处理后的信号几乎不会有衰减，所以几乎是以原信号完整的传输至网络芯片4，不过网络信号传输为呈倍数增加，所以信号在低频及高频处会产生较大强度（ｄＢ）的谐波，且因信号传输的过程中亦会有其它信号进入而产生噪声干扰的情况发生，便可通过防电磁干扰模块15的二第二电容151具有高通滤波（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ）功能，随着第二电容151的容值降低其所能够滤除的信号频率随的增大，便可调整第二电容151的容值使信号能够通过但噪声却是被滤除，且该第二电容151的容值为可介于5～50ｐ法拉（Ｆ）之间，较佳实施为15ｐ法拉，其是利用储存电荷的能力来吸收频段中较低频部分的谐波，再将低频部分的谐波分流至接地端152释放，而具有滤除低频噪声的效果，使信号传输至网络芯片4后不会产生低频段的谐波。

请搭配参阅图1、2、4所示，分别为本实用新型较佳实施例的方块图、处理电路的电路图及处理电路处理后信号频率与强度的波型图，由图中可清楚看出，本实用新型为了改善处理电路1的耦合模块14处理后的信号在高频的200～500ＭＨｚ处产生有较大强度（ｄＢ）的谐波，以及信号传输的过程中其它信号进入而产生噪声干扰的情况发生，因而超出业界规范小于－4ｄＢ的通讯标准（如图7所示），便可通过防电磁干扰模块15的共模扼流线圈153（Ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ Ｃｈｏｋｅ）为利用连接于二线路131的二线圈反向绕制于同一磁芯上（图中未示出）使其圈数和相位相同，当有共模电流通过共模扼流线圈153时，由于共模电流的同向性，便会在线圈内产生有同向的磁场而增大其感抗，并使共模扼流线圈153表面形成高阻抗而具有阻抗器的作用，且因网络信号为差动（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）信号传输而不会受到共模扼流线圈153的影响，但因共模电流所产生的电磁波噪声干扰为同相位（Ｃｏｍｍｏｎ），所以会受到共模扼流线圈153的影响而抵消，以衰减共模电流达到滤除共模电磁噪声干扰的目的，使电磁噪声干扰降低至符合产品的通讯标准要求（如图4所示），亦可抑制高频信号传输时所产生的电磁波向外辐射，以有效降低其对周边电子设备产生电磁波干扰，若以应用于以太网络传输标准100Ｍｂｉｔ／ｓ为例时，其共模扼流线圈153的阻抗值为可介于30～800欧姆（Ω）之间，较佳实施为360欧姆，但于实际应用时，亦可依实际需要或电路设计作阻抗匹配的调整，进而提升高频网络信号传输时的稳定性。

当网络芯片4传输驱动电压信号至电路板2上设置的处理电路1时，可利用耦合模块14的第一电容141在信号频率增大的情况下使容抗随的减小，以降低信号的衰减而可确保信号强度，并具有良好的高频网络信号耦合效果，亦可利用防电磁干扰模块15的第二电容151及共模扼流线圈153来对信号中低频及高频部分的谐波进行吸收，使信号传输至网络芯片4后便不会对周边电子设备产生电磁波干扰，且因耦合模块14的第一电容141及防电磁干扰模块15的第二电容151是利用一般的电子元件焊设于电路板2上所构成，便不需利用手工绕线的方式制作线圈，不但可有效降低生产工时与成本，并具有便于量产、品质控管容易及降低成本的效果。

上述详细说明是针对本实用新型一种较佳的可行实施例说明而已，惟该实施例并非用以限定本实用新型的申请专利范围，凡其它未脱离本实用新型所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本实用新型所涵盖的专利范围中。

综上所述，本实用新型上述的网络信号耦合的噪声滤除电路为确实能达到其功效及目的，故本实用新型诚为一实用性优异的实用新型，实符合新型专利的申请要件，依法提出申请。

Claims (5)

1.一种网络信号耦合的噪声滤除电路，其特征在于，包括有设置于电路板上的处理电路，并于处理电路具有电性连接于预设网络连接器的第一连接端及连接于预设网络芯片的第二连接端，且第一连接端与第二连接端之间连设有分别具有二线路的多个通道，而处理电路的各通道位于第一连接端与第二连接端之间设有一个或一个以上耦合模块及防电磁干扰模块，并于耦合模块具有串联于各线路上的多个第一电容，另防电磁干扰模块具有分别串联于二线路间的二个第二电容，并由第二电容一端连接于接地端，该防电磁干扰模块位于第二电容另端的各二线路间分别连设有共模扼流线圈。

2.根据权利要求1所述的网络信号耦合的噪声滤除电路，其特征在于，该防电磁干扰模块的第二电容的容值介于5～50ｐＦ之间。

3.根据权利要求1项所述的网络信号耦合的噪声滤除电路，其特征在于，该防电磁干扰模块的第二电容的容值为15ｐＦ。

4.根据权利要求1所述的网络信号耦合的噪声滤除电路，其特征在于，该防电磁干扰模块的共模扼流线圈的阻抗值介于30～800欧姆之间。

5.根据权利要求1所述的网络信号耦合的噪声滤除电路，其特征在于，该防电磁干扰模块的共模扼流线圈的阻抗值为360欧姆。

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