TW201719963A - 高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器 - Google Patents
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Abstract
一種高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，係由一載板、複數個導電銅柱、一鐵粉芯及一微帶線電感組合而成，透過該阻抗匹配轉換器可在進行高頻通訊傳輸時，將其高頻傳輸線之間作平衡與不平衡的轉換。微帶線電感包括有複數個彼此上下疊置的電路板、複數個佈設在電路板上的微帶線，各個微帶線經由導通孔導電連接，最後引出數個出線路徑，並將該出線路徑連接至連外導電孔。經由本發明的設計可有效改善傳統繞線式電感製程無法自動化的不便。
Description
本發明係關於一種用於信號傳輸的轉換器，特別是一種使用於高頻傳輸線的阻抗匹配轉換器。
隨著電子產品小型化及高頻化的發展趨勢，電感器元件產品與電路板上其他元件於高頻應用時，其雜散訊號的搭配難易程度決定了對電子產品設計時的主要課題。高頻訊號在使用傳輸線作遠距離傳輸時，多數使用平衡傳輸，而平衡傳輸線的外觀係使用兩條形狀相同的電線，彼此平行且並排的連在一起，兩條線內的傳輸訊號振幅相同且彼此互補(即反相)，這樣做的原因是因為遠距離傳輸時難免會遇到訊號強烈干擾之處，此時因為兩條線彼此靠在一起，所以每一條線所被干擾的訊號皆相同(即同相)，因此這平衡傳輸線輸出至終端時就可利用正反端輸入將傳輸線上反向的原訊號加以放大，如此可將同相的干擾訊號加以抵消，而所謂不平衡傳輸是指訊號傳輸時只用一條線路，另外一端為接地。
遠距離傳輸時的外部傳輸線路大都使用平衡傳輸線(因為可避免干擾)，而發射與接收兩端的機器內部大都使用不平衡傳輸方式(不平衡放大因只需一組放大線路，比平衡傳輸時需要兩組放大線路的成本節約許多)，因此機器與傳輸線之間皆需安裝一轉接器用以作平衡與不平衡之間的轉換。
傳統的轉換器構造是在一環狀鐵心內繞上數組線圈，利用線圈之間的同相與反相的接法就可作成放大反相訊號或抵消同相訊號的效果，如此即可作平衡與非平衡之間的阻抗匹配。但近來高頻產品的需求越來越多，因此傳統設計中，因產品製程過於繁複已漸漸無
法符合所需，雖目前已有業者設計使用機具製成產品，但在線圈與鐵芯間的定位卻仍無法達到精準定義，因此在製作高頻產品時容易造成產品不良率提升，仍無法有效降低成本。
因此，要如何解決上述習知技術之缺失，即為從事此行業相關業者所亟欲研發之課題。
緣此，本創作之目的即是提供一種高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，針對現有技術的不足，提供一種可達到全程自動化生產及有效提升產品良率的高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係在一載板上結合有複數個導電銅柱、一鐵粉芯及一微帶線電感，其中微帶線電感包括有複數個彼此上下疊置的電路板、複數個佈設在電路板上的微帶線，各個微帶線經由導通孔導電連接，最後引出數個出線路徑，並將該出線路徑連接至連外導電孔。
其中，導電銅柱包括有一插置區段及一擴大區段，其中插置區段插置入該連外導電孔，並電導通連接於該電感元件的該複數個出線路徑，擴大區段係位於該插置區段的底部，並與該插置區段形成一段階結構。
其中，鐵粉芯包括一下鐵粉芯與一對應的上鐵粉芯，其中下鐵粉芯包括有一中間鐵心腳及一兩邊旁路鐵心腳，並在該中間鐵心腳與該兩邊旁路鐵心之間定義該繞線空間。微帶線電感的複數個電路板開設有一對應於該下鐵粉芯的中間鐵心腳的鏤空區，該鏤空區恰對應地嵌置定位在該中間鐵心腳。
其中，該電路板係以陶瓷材質所製成。
其中，該載板係以電木、陶瓷材質之一所製成。
其中，該載板形成有至少一電容電極區域，以使載板的
導電區與電路板之間形成一電容效應。
在效果方面，經由本發明所設計的微帶線電感能夠精準定位線圈位置，不同於傳統技術在人工繞線或機具繞線時容易造成定位精準度不足進而影響產品穩定性，另一方面本發明之製程可達到完全自動化生產，因此在生產過程更為穩定，同時提升產品品質穩定性，降低生產工序步驟，對於製作成本的降低實有助益。本發明的設計更優於傳統繞線式轉換器之性能，並可將其製程自動化，有效減少誤差率及提升產品一致性。
除此之外，透過本發明載板所設計的電容效應，可有效提升電子訊號進出導電區時的品質及穩定性，因此大幅降低產品不良率。
本發明所採用的具體技術，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
100‧‧‧高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器
1‧‧‧載板
11‧‧‧導電區
12‧‧‧電容電極區域
2‧‧‧導電銅柱
21‧‧‧插置區段
22‧‧‧擴大區段
3‧‧‧鐵粉芯
31‧‧‧下鐵粉芯
311‧‧‧中間鐵心腳
312、313‧‧‧旁路鐵心腳
32‧‧‧上鐵粉芯
4‧‧‧微帶線電感
41‧‧‧電路板
42‧‧‧微帶線
43‧‧‧導通孔
44‧‧‧連外導電孔
45‧‧‧出線路徑
46‧‧‧鏤空區
A‧‧‧繞線空間
圖1係本發明相關組件分離時之立體分解圖。
圖2係本發明相關組件組立後之立體圖。
圖3係顯示圖2中3-3斷面的剖視圖。
圖4係顯示圖2中4-4斷面的剖視圖。
圖5係顯示圖2中5-5斷面的剖視圖。
圖6係顯示本發明微帶線電感的立體圖。
圖7係顯示本發明微帶線電感內部結構的透視配置示意圖。
圖8係顯示本發明載板的立體圖。
圖9係顯示本發明載板內部結構的透視配置示意圖。
請同時參閱圖1及圖2，本發明高頻傳輸線之阻抗匹配
轉換器100包括有一載板1、複數個導電銅柱2、一鐵粉芯3及一微帶線電感4。
載板1係以電木(酚醛樹脂材料)、陶瓷材質之一所製成。載板1上位在周邊鄰近區域的適當位置處佈設有複數個導電區11，且在載板1的導電區11上配置有複數個導電銅柱2，每個導電銅柱2係由一插置區段21及一擴大區段22。
鐵粉芯3係結合在載板1上的大約中心位置處。鐵粉芯3包括一下鐵粉芯31及一上鐵粉芯32，且下鐵粉芯31亦包括有一中間鐵心腳311及一兩邊旁路鐵心腳312、313，中間鐵心腳311及左右設置的兩邊旁路鐵心腳312、313之間所保留的距離間定義出一繞線空間A。上鐵粉芯32可對應疊合於下鐵粉芯31的中間鐵心腳311該兩邊旁路鐵心腳312、313上方。
微帶線電感4係結合於鐵粉芯3，其係由複數個電路板41、複數個微帶線42、複數個導通孔43、複數個連外導電孔44及複數個出線路徑45所組成。該電路板41係可以陶瓷材質所製成。該微帶線電感4的複數個電路板41中央位置處開設有一鏤空區46，該鏤空區46係依據下鐵粉芯31的中間鐵心腳311的尺寸開設，使得該鏤空區46可套入於下鐵粉芯31的中間鐵心腳311中同時可定位。
圖3顯示圖2中3-3斷面的剖視圖。圖4顯示圖2中4-4斷面的剖視圖。圖5顯示圖2中5-5斷面的剖視圖。如圖所示，導電銅柱2的插置區段21插置入微帶線電感4的連外導電孔44，並電導通連接於微帶線電感4的複數個出線路徑45。擴大區段22係形成於插置區段21的底部並可設計為一體成型，並與插置區段21形成一階段結構(即上下直徑大小不同)，透過階段結構的設計可支撐且定位電路板41於一固定的高度，如此設計除具有定位功能之外，亦可使載板1及微帶線電感4不致受到外力而偏離定位。
微帶線電感4的各個電路板41上皆佈設有一微帶線42。
微帶線電感4的組合係採用複數個電路板41彼此上下疊置，並以導電材料(例如銅、銀)形成複數個微帶線42佈設在電路板41上，利用電路板41的疊層設計可將各個電路板41上的各個微帶線42隔開。在疊合複數個電路板41之後，可在各個電路板41形成貫通的數個導通孔43。導通孔43的結構主要是在開孔中形成或填注導電材料而形成，可用以導電連接各個電路板41上的複數個微帶線42，使複數個微帶線42構成一具有電感功能的電感元件。各個微帶線42經由導通孔43進行電導通連接之後，最後引出複數個出線路徑45。
電路板41除了貫通複數個導通孔43以外，亦形成有複數個連外導電孔44，且該連外導電孔44係分別導電連接該複數個出線路徑45。
請同時參閱圖6及圖7，其中圖6顯示本發明微帶線電感4的立體外觀圖，而圖7顯示微帶線電感4內部結構的透視配置示意圖。如圖所示，形成在各個電路板41上的微帶線42主要是以環繞著鏤空區46的型式佈設在各個電路板41上，利用電路板41的疊層設計可將微帶線42隔開。各個微帶線42經由導通孔43可達到電導通連接的目的，而微帶線42經由導通孔43進行電導通連接之後，最後引出的出線路徑45則連接於連外導電孔44。
本發明微帶線電感4採用電路板41、微帶線42組合的設計可達到跟傳統繞線電感一樣的效果，相較於傳統直接將銅線直接繞在鐵芯的銅線定位精準度，本發明所設計的微帶線42定位更為精準許多。
請同時參閱圖8及圖9，其中圖8顯示本發明載板的立體圖，而圖9顯示載板內部結構的透視配置示意圖。如圖所示，載板1上佈設的複數個導電區11係供配置導電銅柱2，另可在載板1的表
面或內部形成有至少一電容電極區域12，以使該載板1的該導電區11與該電路板41之間形成一電容效應，以提升電子訊號進出導電區11時的品質及穩定性。
以上實施例僅為例示性說明本發明之設計，而非用於限制本發明。任何熟於此項技藝之人士均可在本發明之結構設計及精神下，對上述實施例進行修改及變化，唯這些改變仍屬本發明之精神及以下所界定之專利範圍中。因此本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。
100‧‧‧高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器
1‧‧‧載板
11‧‧‧導電區
12‧‧‧電容電極區域
2‧‧‧導電銅柱
21‧‧‧插置區段
22‧‧‧擴大區段
3‧‧‧鐵粉芯
31‧‧‧下鐵粉芯
311‧‧‧中間鐵心腳
312、313‧‧‧旁路鐵心腳
32‧‧‧上鐵粉芯
4‧‧‧微帶線電感
41‧‧‧電路板
42‧‧‧微帶線
43‧‧‧導通孔
44‧‧‧連外導電孔
45‧‧‧出線路徑
46‧‧‧鏤空區
A‧‧‧繞線空間
Claims (6)
- 一種高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，包括：一載板，包括有複數個導電區；一鐵粉芯，結合在該載板上，該鐵粉芯定義有一繞線空間；一微帶線電感，包括：複數個電路板，彼此上下疊置定位在該鐵粉芯的該繞線空間；複數個微帶線，以導電材料製成，分別佈設在該電路板上；複數個導通孔，貫通該複數個電路板，並導電連接該複數個微帶線，以使該複數個微帶線構成一電感元件，且該複數個微帶線具有複數個出線路徑；複數個連外導電孔，貫通該複數個電路板並分別導電連接該複數個出線路徑；複數個導電銅柱，分別定位在該微帶線電感的該連外導電孔以及該載板的該複數個導電區之間，以連接導通該連外導電孔以及該載板的該複數個導電區，並用以支撐定位該複數個電路板。
- 如申請專利範圍第1項之高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，其中該導電銅柱包括：一插置區段，插置入該連外導電孔，並電導通連接於該電感元件的該複數個出線路徑；一擴大區段，位於該插置區段的底部，並與該插置區段形成一段階結構，藉由該段階結構以定位該電路板的高度以及支撐該電路板。
- 如申請專利範圍第1項之高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，其中該鐵粉芯包括：一下鐵粉芯，包括有一中間鐵心腳及一兩邊旁路鐵心腳，並在該中間鐵心腳與該兩邊旁路鐵心之間定義該繞線空間；一上鐵粉芯，上下對應疊合於該下鐵粉芯的該中間鐵心腳及該兩邊 旁路鐵心腳上；該微帶線電感的該複數個電路板開設有一對應於該下鐵粉芯的該中間鐵心腳的鏤空區，該鏤空區恰對應地嵌置定位在該中間鐵心腳。
- 如申請專利範圍第1項之高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，其中該電路板係以陶瓷材質所製成。
- 如申請專利範圍第1項之高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，其中該載板係以電木、陶瓷材質之一所製成。
- 如申請專利範圍第1項之高頻傳輸線之阻抗匹配轉換器，其中該載板形成有至少一電容電極區域，以使該載板的該導電區與該電路板之間形成一電容效應。
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