TW201403629A - 共模輻射抑制裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明共模輻射抑制裝置，包含：至少一共振器，係嵌入於一平板中；其中，該至少一共振器定義出一平面，該平面的法線方向係平行於該平板之一縱向方向且垂直於該平板之一厚度方向。本發明藉由將共振器嵌入於平板中，使得當共模輻射抑制裝置包覆一電纜導線時該電纜導線所產生之磁場垂直通過該平面，進而使得磁場與共振器產生共振以產生一強反磁性，達到抑制共模輻射之效果。

Description

共模輻射抑制裝置
本發明係關於一種共模輻射抑制裝置；特別是關於用電纜導線之共模輻射抑制裝置。
隨著現今科技快速發展，高速數位電路操作速度及時脈頻率越來越高，差動微帶線及帶狀線廣泛地應用於高速資料傳送。在理想狀況下，差動傳輸線具高抗雜訊、低電磁輻射和低串音效應的特性。然而，在電路板上，其差模電路設計有可能形成雜訊電壓源或電流源之機制。例如，差模電路之共模電流迴路所產生之時變磁場耦合到其他可能路徑並產生感應電動勢(emf)，，並與延伸的接地平面、連接的電纜導線，構成天線，形成共模輻射(common-mode radiation)。又例如，一差模傳輸線與延伸的接地平面、連接的電纜導線間存在一電容，進而產生位移電流，導致共模輻射。
為解決上述由連接的電纜導線所引發之共模輻射，已有一些方法被提出來，最傳統的方法就是將電纜導線穿過一鐵氧體材質磁珠(Ferrite Bead)，信號通過鐵氧體磁珠時，電磁干擾被反射或吸收並轉換成熱能的形式耗散掉。然而，此方法應用之頻段僅至幾百MHz，目前鮮少有用於GHz頻段抑制電纜導線上之共模雜訊，且該鐵氧體材質磁珠具有厚度很厚且價格昂貴之缺點。
有鑑於無線通訊均操作在GHz頻段，而傳統用以抑制電纜導線上共模雜訊之裝置已無法使用，極需一種具有良好抑制共模輻射、應用於GHz頻段且厚度很薄之共模輻射抑制裝置。
本發明之一目的在於提供一種同時具有良好抑制共模輻射、應用於GHz頻段且厚度很薄之共模輻射抑制裝置。
為達到上述目的，本發明提供一種共模輻射抑制裝置，包含：至少一共振器，係嵌入於一平板中；其中，該至少一共振器定義出一平面，該平面的法線方向係平行於該平板之一縱向方向且垂直於該平板之一厚度方向。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器為複數個共振器，且該複數個共振器係以陣列方式嵌入於該平板中。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器為裂環共振器。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該裂環共振器係具有一電阻設置於該裂環共振器之一裂口。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器為螺旋共振器。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器係包含金屬帶與連通柱。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該共模輻射抑制裝置係用以包覆一電纜導線，當該共模輻射抑制裝置包覆 該電纜導線時該電纜導線所產生之磁場垂直通過該平面。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該平板為一軟性電路板。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該平板係由鐵磁性材料所製成。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該平板係由損耗性材料所製成。
為達到上述目的，本發明復提供一種共模輻射抑制裝置，包含：至少一共振器，係嵌入於一平板中；其中，該至少一共振器定義出一平面，當該共模輻射抑制裝置包覆一電纜導線時該電纜導線所產生之磁場通過該平面。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，當該共模輻射抑制裝置包覆一電纜導線時該電纜導線所產生之磁場垂直通過該平面。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器之該平面的法線方向係平行於該平板之一縱向方向且垂直於該平板之一厚度方向。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器為複數個共振器，且該複數個共振器係以陣列方式嵌入於該平板中。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器為裂環共振器。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該裂環共振器係具有一電阻設置於該裂環共振器之一裂口。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器 為螺旋共振器。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該至少一共振器係包含金屬帶與連通柱。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該平板係由鐵磁性材料所製成。
前述之本發明共模輻射抑制裝置中，該平板係由損耗性材料所製成。
本發明藉由將至少一共振器嵌入於一平板中，使得當該共模輻射抑制裝置包覆一電纜導線時該電纜導線所產生之磁場垂直通過該平面，進而使得磁場與共振器產生共振以產生一強反磁性，達到抑制共模輻射之效果。
以下將進行本發明具體實施例之說明。須注意，所揭示的實施例僅在於列舉說明。本發明之範疇並未限制在其所揭露包含特定特徵、結構、或性質的具體實施例中，而係由文後所附的申請專利範圍所界定。此外，說明書中所參照之圖示並未具體描繪出所有本發明不必要之特徵，且所描繪出之元件可能以簡化、示意之方式來表達，圖示中各類元件的尺寸可能為說明之便而加以誇大或不符合實際比例。不論上述之簡略為何，或是相關特徵是否有被詳盡描述，其皆意表所描述者係位於相關領域中熟習該項技藝之人士可據以連同其他與該等特徵、結構或性質相關的其他具體實施例來實施之知識範疇內。
參考第一圖，第一圖係根據本發明一實施例之共模輻 射抑制裝置之立體示意圖。共模輻射抑制裝置100係包含複數個裂環共振器(Split-ring resonator,SRR)101以及一軟板102用以將複數個共振器101以陣列方式嵌入於其內。裂環共振器101為具有一裂口之一環狀結構。裂環共振器101之環狀結構環繞出一平面1011，當裂環共振器101嵌入於軟板102中，裂環共振器101所定義出之平面1011的一法線方向N係平行於該軟板102之一縱向方向Y且垂直於該軟板102之一厚度方向Z。
參考第二圖，第二圖係第一圖之共模輻射抑制裝置包覆電纜導線之立體示意圖。本發明共模輻射抑制裝置100係用以包覆一電纜導線200，當該共模輻射抑制裝置100包覆該電纜導線200時，該電纜導線200所產生的環形磁場將垂直通過該等共振器101之平面1011，而藉由通過裂環共振器101之磁通量變化在共振頻率產生一強反磁性，進而阻止雜訊通過；進一步地，由於複數個共振器101以陣列方式排列可進一步形成一寬頻之截止帶。進一步參考第三圖與第四圖，第三圖係使用本發明共模輻射抑制裝置與未使用本發明共模輻射抑制裝置之電纜導線的共模電流大小之波形圖；第四圖係使用本發明共模輻射抑制裝置與未使用本發明共模輻射抑制裝置之電纜導線的遠場輻射功率大小之波形圖，其中實線代表有使用本發明共模輻射抑制裝置的波形圖而虛線代表未使用本發明共模輻射抑制裝置的波形圖，可清楚得知，於4.6GHz至6.1GHz區間，有使用本發明共模輻射抑制裝置之電纜導線的共模電流及遠場輻射功率皆遠小於未使用本發明共模輻射抑制裝置之電纜 導線，本發明共模輻射抑制裝置確實抑制GHz頻段電纜導線所引發之共模輻射問題。另一方面，可藉由改變本發明結構之參數，例如共振器之設計或共振器之數量等等，則頻帶、頻寬及抑制量皆可依需求設計而達到。
參考第五圖，在本發明其他具體實施例中，裂環共振器101可進一步具有一電阻1012設置於裂環共振器101之該缺口進而提高本發明共模輻射抑制裝置之抑制能力。此外，本發明共模輻射抑制裝置係不限於使用軟板101，可使用鐵磁性材料或損耗性材料所製成之平板進而提高本發明共模輻射抑制裝置之抑制能力。
再者，本發明共模輻射抑制裝置之共振器亦不限於使用裂環共振器，亦可使用例如螺旋共振器或包含金屬帶與連通柱之共振器。進一步地，若因製程上之考量方便或其他因素，本發明共模輻射抑制裝置之共振器不限於環狀結構，亦可設計為其他結構(將於下段詳述)，但需形成或定義出一平面1011(圖中斜線區域)使得電纜導線之環形磁場垂直通過該平面1011，進而使得磁場與共振器產生共振以產生一強反磁性，達到抑制共模輻射之效果。
參考第六圖(第六A圖及第六B圖)，第六A圖係本發明共振器之另一具體實施例之立體圖；第六B圖係第六A圖共振器之前視圖。第六圖之共振器之結構係第一圖之裂環共振器101的變化實施例。相較於第一圖之裂環共振器101，第六圖之共振器的下方具有朝向-Y方向的延伸構件。參考第七圖(第七A圖及第七B圖)，第七A圖係本發明共振器之另一具體實施例之立體圖；第七B圖係第七A圖 共振器之前視圖。第七圖之共振器具有兩個環狀結構，每一環狀結構具有一裂口，其中一環狀結構係置於另一環狀結構之中。參考第八圖(第八A圖及第八B圖)，第八A圖係本發明共振器之另一具體實施例之立體圖；第八B圖係第八A圖共振器之前視圖。第八圖之共振器具有平行之兩個環狀結構，每一環狀結構具有一裂口，其中一環狀結構之裂口係朝+Z方向，而另一環狀結構之裂口係朝-Z方向。參考第九圖(第九A圖及第九B圖)，第九A圖係本發明共振器之另一具體實施例之立體圖；第九B圖係第九A圖共振器之前視圖。第九圖之共振器係具有螺旋狀結構，當朝向+Y方向觀之，第九圖之共振器係以順時鐘向內螺旋之結構。參考第十A圖及第十B圖，第十A圖係本發明共振器之另一具體實施例之立體圖；第十B圖係第十A圖共振器之前視圖。第十圖之共振器係具有平行之兩個環狀結構，每一環狀結構具有一裂口，且該等裂口之一端係以一連接構件連接。
本發明之範疇及精神不限於前述之實施例。此外，說明書中所示圖式僅用於呈具而非按比例所繪製。圖式中的某些部分可能會被放大強調，而其他部分可能被簡略。據此，本發明之揭露與圖式理視為描述而非限制性質，並將由下文中的申請專利範圍來限制。
100‧‧‧共模輻射抑制裝置
101‧‧‧裂環共振器
1011‧‧‧平面
1012‧‧‧電阻
102‧‧‧軟板
200‧‧‧電纜導線
第一圖係根據本發明一實施例之共模輻射抑制裝置之立體示意圖。
第二圖係第一圖之共模輻射抑制裝置包覆電纜導線之立體示意圖。
第三圖係使用本發明共模輻射抑制裝置與未使用本發明共模輻射抑制裝置之電纜導線的共模電流大小之波形圖。
第四圖係使用本發明共模輻射抑制裝置與未使用本發明共模輻射抑制裝置之電纜導線的遠場輻射功率大小之波形圖。
第五圖係第一圖之裂環共振器進一步具有電阻之示意圖。
第六A圖、第七A圖、第八A圖、第九A圖及第十A圖係本發明共振器之其他具體實施例立體圖。
第六B圖、第七B圖、第八B圖、第九B圖及第十B圖係第六A圖、第七A圖、第八A圖、第九A圖及第十A圖之共振器的前視圖。
100‧‧‧共模輻射抑制裝置
101‧‧‧裂環共振器
1011‧‧‧平面
102‧‧‧軟板

Claims (22)

  1. 一種共模輻射抑制裝置，包含：至少一共振器，係嵌入於一平板中；其中，該至少一共振器定義出一平面，該平面的法線方向係平行於該平板之一縱向方向且垂直於該平板之一厚度方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器為複數個共振器，且該複數個共振器係以陣列方式嵌入於該平板中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器為裂環共振器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之共模輻射抑制裝置，其中該裂環共振器係具有一電阻設置於該裂環共振器之一裂口。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器為螺旋共振器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器係包含金屬帶與連通柱。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該共模輻射抑制裝置係用以包覆一電纜導線，當該共模輻射抑制裝置包覆該電纜導線時該電纜導線所產生之磁場通過該平面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該共模輻射抑制裝置係用以包覆一電纜導線，當該共模輻射抑制裝置包覆該電纜導線時該電纜導線所產生 之磁場垂直通過該平面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該平板為一軟性電路板。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該平板係由鐵磁性材料所製成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之共模輻射抑制裝置，其中該平板係由損耗性材料所製成。
  12. 一種共模輻射抑制裝置，包含：至少一共振器，係嵌入於一平板中；其中，該至少一共振器定義出一平面，當該共模輻射抑制裝置包覆一電纜導線時該電纜導線所產生之磁場通過該平面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中當該共模輻射抑制裝置包覆一電纜導線時該電纜導線所產生之磁場垂直通過該平面。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器之該平面的法線方向係平行於該平板之一縱向方向且垂直於該平板之一厚度方向。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器為複數個共振器，且該複數個共振器係以陣列方式嵌入於該平板中。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器為裂環共振器。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之共模輻射抑制裝置，其中該裂環共振器係具有一電阻設置於該裂環共振器 之一裂口。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器為螺旋共振器。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該至少一共振器係包含金屬帶與連通柱。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該平板為一軟性電路板。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該平板係由鐵磁性材料所製成。
  22. 如申請專利範圍第12項所述之共模輻射抑制裝置，其中該平板係由損耗性材料所製成。
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