CN220652311U - 基于ebg结构的超带宽电源滤波器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于EBG结构的超带宽电源滤波器，该基于EBG结构的超带宽电源滤波器包括：壳体、外导体、内导体、复合介质环和灌封环，外导体、内导体、复合介质环和灌封环设于壳体内，外导体内设有容置腔，内导体设于容置腔内，并与外导体同轴布置，复合介质环环设连接于外导体和内导体之间，复合介质环包括陶瓷环和金属环，多个复合介质环沿内导体的轴向呈周期性间隔的排列，灌封环环设连接于外导体和内导体之间并封闭容置腔。各复合介质环之间能够实现EBG结构，同轴滤波器的尺寸可以缩小，且在高频下有较宽的阻带。金属环和陶瓷环构成大电容结构，在2‑20GHz范围内能够有效地进行高频噪声的滤除，具有高阻带衰减、宽阻带和尺寸小的优点。

Description

基于EBG结构的超带宽电源滤波器

技术领域

本公开涉及低通滤波器技术领域，尤其涉及一种基于EBG结构的超带宽电源滤波器。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电子设备使用的频率范围已经扩展到十几个GHz甚至更高，电磁干扰问题变得越来越突出。当噪声频率处于150KHz到30MHz的区间范围内时，传导干扰是设备干扰的主要途径，而当频率大于30MHz时，高频噪声的辐射发射会对电磁敏感的设备噪声干扰并影响其正常工作。

相关技术中公开了一种带阻式滤波器，具体地，该带阻式滤波器包括内导体、外导体和传输线振子，以内导体为轴心，内导体中部的外圆周为多级阶梯状，外径逐渐增加，在每一级台阶上对应地套有传输线振子。利用四分之一波长短路和开路原理，该带阻式滤波器通过级联的方式能够在高频实现较宽的阻带，但受到结构尺寸限制，该方法除在谐振点附近有较高的噪声抑制深度外，在其余频段其噪声抑制深度能力较差。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种基于EBG结构的超带宽电源滤波器，以克服以上技术问题。

为解决上述技术问题，本公开采用如下技术方案。

本公开提供一种基于EBG结构的超带宽电源滤波器，该基于EBG结构的超带宽电源滤波器包括设于壳体内的：外导体，其内设有容置腔，且容置腔的两端开口；内导体，设于容置腔内，并与外导体同轴布置，内导体的两端分别伸出两开口；复合介质环，设于容置腔内，并环设连接于外导体和内导体之间，复合介质环包括陶瓷环和金属环，金属环套设于陶瓷环外或者穿设于陶瓷环内，多个复合介质环沿内导体的轴向呈周期性间隔的排列；灌封环，设于容置腔内，并环设连接于外导体和内导体之间，两灌封环分别设于两开口，并将开口封闭。

本申请一些实施例，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括低介电绝缘环；低介电绝缘环设于容置腔内，并夹设于相邻的两复合介质环之间，且每相邻的两复合介质环之间均设有低介电绝缘环。

本申请一些实施例，内导体上设有沿内导体的径向向外延伸的限位环；限位环被轴向限位在容置腔内。

本申请一些实施例，金属环套设于内导体外，并与外导体一体相连；基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括绝缘定位环；绝缘定位环设于容置腔内，并环设连接于外导体和内导体之间；限位环被夹持在绝缘定位环和灌封环之间。

本申请一些实施例，金属环穿设于外导体内，并与内导体一体相连；多个金属环中位于两端的金属环分别为第一金属环和第二金属环；限位环设于第一金属环背向第二金属环一侧，且限位环的背向第一金属环一侧抵持于其中一灌封环；第二金属环背向第一金属环一侧抵持于另一灌封环。

本申请一些实施例，灌封环上设有限位槽；限位环装设于限位槽内。

本申请一些实施例，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括内导体接线端子、外导体接线端子和接地端子；外导体连接于外导体接线端子；内导体连接于内导体接线端子；壳体上设有多个出口；外导体接线端子和内导体接线端子分别穿过多个出口并向外延伸；壳体连接于接地端子。

本申请一些实施例，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括接线端子垫片；接线端子垫片用于盖合出口；接线端子垫片上设有通孔；内导体接线端子和外导体接线端子穿过通孔并沿壳体外侧延伸。

本申请一些实施例，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括内导体焊片和外导体焊片，内导体通过内导体焊片连接于内导体接线端子；外导体通过外导体焊片连接于外导体接线端子。

本申请一些实施例，低介电绝缘环的材料为环氧树脂、二氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。

由上述技术方案可知，本公开实施例至少具有如下优点和积极效果：

本公开实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器中，内导体接电源的火线，内导体用于承载电流，保证设备正常工作，外导体连接于零线，零线为传输到电源滤波器中电流提供了返回路径，壳体接地线，用于屏蔽外界的干扰电磁场并提供电磁屏蔽功能。在内外导体之间设有多个沿内导体轴向间隔排列的复合介质环，多个复合介质环之间能够实现EBG结构，EBG结构使得同轴滤波器的尺寸可以缩小，且在高频下有较宽的阻带。金属环和陶瓷环可以构成大电容结构为高频电流提供低阻抗返回路径，金属环具有较大的截面，使得在内外导体之间传播的准TEM模式的电磁波具有高反射率，本公开实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器具有高阻带衰减、宽阻带和尺寸小的优点。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是本公开一实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器的结构示意图。

图2是图1的去掉壳体后的结构示意图。

图3是图1的剖视图。

图4是本公开另一实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器的剖视图。

图5是基于EBG结构的超带宽电源滤波器的仿真测试图。

附图标记说明如下：1、壳体；101、出口；2、外导体；201、开口；3、内导体；31、限位环；4、复合介质环；41、陶瓷环；42、金属环；421、第一金属环；422、第二金属环；5、灌封环；501、限位槽；6、低介电绝缘环；7、绝缘定位环；8、内导体接线端子；9、外导体接线端子；10、接地端子；11、接线端子垫片；1101、通孔；12、内导体焊片；13、外导体焊片。

具体实施方式

尽管本公开可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本公开原理的示范性说明，而并非旨在将本公开限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本公开的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本公开的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施例中，方向的指示（诸如上、下、左、右、前和后）用于解释本公开的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

图1是本公开一实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器的结构示意图。图2是图1的去掉壳体后的结构示意图。图3是图1的剖视图。图4是本公开另一实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器的剖视图。

本公开一实施例提供的基于EBG结构的超带宽电源滤波器主要包括壳体1、外导体2、内导体3、复合介质环4和灌封环5，外导体2、内导体3、复合介质环4和灌封环5设于壳体1内，外导体2内设有容置腔，且容置腔的两端开口201。内导体3设于容置腔内，并与外导体2同轴布置，内导体3的两端分别伸出两开口201。复合介质环4设于容置腔内，并环设连接于外导体2和内导体3之间，复合介质环4包括陶瓷环41和金属环42，金属环42套设于陶瓷环41外或者穿设于陶瓷环41内，多个复合介质环4沿内导体3的轴向呈周期性间隔的排列。灌封环5设于容置腔内，并环设连接于外导体2和内导体3之间，两灌封环5分别设于两开口201，并将开口201封闭。

基于EBG结构的超带宽电源滤波器的工作原理为：内导体3接电源的火线，内导体3用于承载电流，保证设备正常工作，外导体2连接于零线，零线为传输到电源滤波器中电流提供了返回路径，壳体1接地线，用于屏蔽外界的干扰电磁场并提供电磁屏蔽功能。在内外导体2之间设有多个沿内导体3轴向间隔排列的复合介质环4，多个复合介质环4之间能够实现EBG结构，EBG结构使得同轴滤波器的尺寸可以缩小，且在高频下有较宽的阻带。金属环42和陶瓷环41可以构成大电容结构为高频电流提供低阻抗返回路径，金属环42具有较大的截面，使得在内外导体2之间传播的准TEM模式的电磁波具有高反射率，本公开实施例的基于EBG结构的超带宽电源滤波器具有高阻带衰减、宽阻带和尺寸小的优点。

在本实施例中，复合介质环4环设连接于外导体2和内导体3之间，具体连接关系为：复合介质环4的外周面连接于外导体2的内周面，复合介质环4的内周面连接于内导体3的外周面。

其中，金属环42套设于陶瓷环41外时，金属环42的内周面连接于陶瓷环41的外周面，金属环42的外周面连接于外导体2的内周面，陶瓷环41的内周面连接于内导体3的外周面。金属环42穿设在陶瓷环41内时，金属环42的外周面连接于陶瓷环41的内周面，金属环42的内周面连接于内导体3的外周面，陶瓷环41的外周面连接于外导体2的内周面。

请参阅图1至图4，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括低介电绝缘环6。低介电绝缘环6设于容置腔内，并夹设于相邻的两复合介质环4之间，且每相邻的两复合介质环4之间均设有低介电绝缘环6。

低介电绝缘环6设置在相邻的复合介质环4之间，起到了限位的作用，使得复合介质环4之间具有固定的间隔，能够形成一个稳定的周期性结构。另一方面，低介电绝缘环6能够防止相邻的复合介质环4之间产生电磁耦合，增强基于EBG结构的超带宽电源滤波器的滤波性能。

请参阅图1至图4，内导体3上设有沿内导体3的径向向外延伸的限位环31。限位环31被轴向限位在容置腔内。

限位环31被轴向限位在容置腔内，确保了内导体3的位置和固定，使得整体结构更为稳定。

在本实施例中，限位环31为金属环。

图1至图3示例性地显示了基于EBG结构的超带宽电源滤波器的第一个实施例，请参阅图3，在本申请的第一个实施例中，金属环42套设于内导体3外，并与外导体2一体相连。基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括绝缘定位环7。绝缘定位环7设于容置腔内，并环设连接于外导体2和内导体3之间。限位环31被夹持在绝缘定位环7和灌封环5之间。

金属环42与外导体2一体相连，陶瓷环41则被夹设在金属环42的内周面和内导体3的外周面之间，可以增加滤波器的电容效应，提高对高频噪声的滤除能力，同时金属环42与外导体2一体相连可以确保良好的电气连接，通过绝缘定位环7和灌封环5对限位环31的夹紧，实现了对内导体3的轴向定位，使得整体结构上更为稳定。

图1、图2和图4示例性地示出了基于EBG结构的超带宽电源滤波器的第二个实施例，请参阅图4，在本申请的第二个实施例中，金属环42穿设于外导体2内，并与内导体3一体相连。多个金属环42中位于两端的金属环42分别为第一金属环421和第二金属环422。限位环31设于第一金属环421背向第二金属环422一侧，且限位环31的背向第一金属环421一侧抵持于其中一灌封环5。第二金属环422背向第一金属环421一侧抵持于另一灌封环5。

金属环42与内导体3一体相连，在确保良好的电气连接的同时，陶瓷环41被夹设在外导体2的内周面和金属环42的外周面之间，能够降低EBG结构的超带宽电源滤波器对高频电流的传输损耗。限位环31和第二金属环422分别抵持于两灌封环5，实现了对内导体3的轴线定位。

请参阅图1至图4，灌封环5上设有限位槽501。限位环31装设于限位槽501内。

灌封环5的限位槽501使得限位环31和外导体2之间能够被灌封环5阻挡，避免内外导体2之间形成导通，且限位槽501的设置增加了限位效果，且使得结构上更加紧凑。

请参阅图1至图4，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括内导体接线端子8、外导体接线端子9和接地端子10。外导体2连接于外导体接线端子9。内导体3连接于内导体接线端子8。壳体1上设有多个出口101。外导体接线端子9和内导体接线端子8分别穿过多个出口101并向外延伸。壳体1连接于接地端子10。

接线端子便于连接电源和其他设备，增加了基于EBG结构的超带宽电源滤波器的安全性和使用的便利性。

请参阅图1至图4，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括接线端子垫片11。接线端子垫片11用于盖合出口101。接线端子垫片11上设有通孔1101。内导体接线端子8和外导体接线端子9穿过通孔1101并沿壳体1外侧延伸。

接线端子垫片11的设置避免壳体1和接线端子直接连接，影响电气连接的效果，接线端子垫片11能够使得壳体1处于较为密闭的状态，能够有效地屏蔽外界的干扰电磁场。

请参阅图1至图4，基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括内导体焊片12和外导体焊片13，内导体3通过内导体焊片12连接于内导体接线端子8。外导体2通过外导体焊片13连接于外导体接线端子9。

焊片可以直接与内导体3和外导体2进行焊接，使得接线端子与内导体3和外导体2的连接更加稳固可靠。

请参阅图1至图4，低介电绝缘环6的材料为环氧树脂、二氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。

使用环氧树脂、二氧化硅和三氧化二铝等材料作为低介电绝缘环6，可以提供较低的介电常数和介电损耗，降低相邻复合介质环4之间的干扰。

以下为第一个实施例的参数定义和设置：内导体3半径为，外导体2内径为/>，复合介质环4的个数为N，复合介质环4的宽度为p，陶瓷环41的厚度为t，陶瓷环41的相对介电常数为/>，其中，低介电绝缘环6的相对介电常数为1。

设定固定参数：=3mm，N=8,，p=6mm,，t=0.5mm，/>=50。

将作为变量，Ray1：/>=8mm；Ray2：/>=10mm。

请参阅图5，图5是基于EBG结构的超带宽电源滤波器的仿真测试图，其中，虚线走势代表为8mm的Ray1，实线走势代表/>为10mm的Ray2。横纵坐标分别为频率值和阻带衰减值。仿真结果为：当介质的相对介电常数为50，外导体2内径为8mm时，在1.8GHz至20GHz内阻带衰减均大于50dB，在2-20GHz范围内大部分可以实现大于100dB的阻带衰减；当介质的相对介电常数为50，外导体2内径为10mm时，在2GHz至20GHz内阻带衰减均大于100dB。

通过实验验证了本实施例的基于EBG机构的电源滤波器在2-20GHZ范围内能够有效地进行高频噪声的滤除。

通过上述技术内容，基于EBG结构的超带宽电源滤波器通过在内外导体2之间设有多个沿内导体3轴向间隔排列的复合介质环4形成的EBG结构，且复合介质环4由金属环42和陶瓷环41套设而成，在2-20GHZ范围内能够有效地进行高频噪声的滤除，具有高阻带衰减、宽阻带和尺寸小的优点。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离公开的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，包括设于壳体内的：

外导体，其内设有容置腔，且所述容置腔的两端开口；

内导体，设于所述容置腔内，并与所述外导体同轴布置，所述内导体的两端分别伸出两所述开口；

复合介质环，设于所述容置腔内，并环设连接于所述外导体和所述内导体之间，所述复合介质环包括陶瓷环和金属环，所述金属环套设于所述陶瓷环外或者穿设于所述陶瓷环内，多个所述复合介质环沿所述内导体的轴向呈周期性间隔的排列；

灌封环，设于所述容置腔内，并环设连接于所述外导体和所述内导体之间，两所述灌封环分别设于两所述开口，并将所述开口封闭。

2.根据权利要求1所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，还包括低介电绝缘环；

所述低介电绝缘环设于所述容置腔内，并夹设于相邻的两所述复合介质环之间，且每相邻的两所述复合介质环之间均设有所述低介电绝缘环。

3.根据权利要求1所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，所述内导体上设有沿所述内导体的径向向外延伸的限位环；

所述限位环被轴向限位在所述容置腔内。

4.根据权利要求3所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，所述金属环套设于所述内导体外，并与所述外导体一体相连；

所述基于EBG结构的超带宽电源滤波器还包括绝缘定位环；

所述绝缘定位环设于所述容置腔内，并环设连接于所述外导体和所述内导体之间；

所述限位环被夹持在所述绝缘定位环和所述灌封环之间。

5.根据权利要求3所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，所述金属环穿设于所述外导体内，并与所述内导体一体相连；

多个金属环中位于两端的金属环分别为第一金属环和第二金属环；

所述限位环设于所述第一金属环背向所述第二金属环一侧，且所述限位环的背向所述第一金属环一侧抵持于其中一所述灌封环；

所述第二金属环背向所述第一金属环一侧抵持于另一所述灌封环。

6.根据权利要求4或5任一所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，所述灌封环上设有限位槽；

所述限位环装设于所述限位槽内。

7.根据权利要求1所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，还包括内导体接线端子、外导体接线端子和接地端子；

所述外导体连接于所述外导体接线端子；

所述内导体连接于所述内导体接线端子；

所述壳体上设有多个出口；

所述外导体接线端子和所述内导体接线端子分别穿过多个所述出口并向外延伸；

所述壳体连接于所述接地端子。

8.根据权利要求7所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，还包括接线端子垫片；

接线端子垫片用于盖合所述出口；

所述接线端子垫片上设有通孔；

所述内导体接线端子和所述外导体接线端子穿过所述通孔并沿所述壳体外侧延伸。

9.根据权利要求7所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，还包括内导体焊片和外导体焊片，

所述内导体通过所述内导体焊片连接于所述内导体接线端子；

所述外导体通过所述外导体焊片连接于所述外导体接线端子。

10.根据权利要求2所述的基于EBG结构的超带宽电源滤波器，其特征在于，所述低介电绝缘环的材料为环氧树脂、二氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。