H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路

摘要

本发明公开了一种H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，包括介质基板，介质基板顶部设有蜿蜒的差分耦合线，差分耦合线关于信号传输方向对称，介质基板内部设有H形金属贴片，H形金属贴片包括两个矩形贴片和连接两个矩形贴片的桥，只有一个矩形贴片上加载了两个关于信号传输方向对称的短路支节，介质基板底部设有地层，差分耦合线和短路支节均通过金属化通孔连接地层。本发明具有小型化、共模阻带宽、共模抑制深度深、差模插损低的优势。

权利要求

1.一种H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，其特征在于：包括介质基板（6），介质基板（6）顶部设有蜿蜒的差分耦合线（1），差分耦合线（1）关于信号传输方向对称，介质基板（6）内部设有H形金属贴片（2），H形金属贴片（2）位于差分耦合线（1）的正下方，H形金属贴片（2）包括两个矩形贴片和连接两个矩形贴片的桥，只有一个矩形贴片上加载了两个关于信号传输方向对称的短路支节，两个短路支节对称的位于桥的两侧，介质基板（6）底部设有地层（4），差分耦合线（1）和短路支节均通过金属化通孔连接地层（4）。

2.根据权利要求1所述的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，其特征在于：所述地层（4）上设有表贴焊盘（5），差分耦合线（1）连接的金属化通孔与表贴焊盘（5）相连。

3.根据权利要求2所述的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，其特征在于：所述表贴焊盘（5）周围还设有一圈槽线（7）。

4.根据权利要求3所述的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，其特征在于：所述槽线（7）的边缘与表贴焊盘（5）的边缘平行。

5.根据权利要求1所述的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，其特征在于：所述H形金属贴片（2）中矩形贴片的长度w4＝4mm，矩形贴片的宽度l7＝2  .1mm，桥的长度l6＝1 .2mm，桥的宽度w3＝1 .1mm。

6.根据权利要求5所述的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，其特征在于：所述短路支节的长度l8＝0.5mm，短路支节的宽度w5＝0.16mm，短路支节到桥的距离为1 .63mm。

说明书

H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路

技术领域

[0001] 本发明涉及电磁场与微波技术，特别是涉及H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路。

背景技术

[0002] 共模噪声抑制电路是基于电磁场与微波技术理论设计的电路结构，其主要作用是保证电子电路系统中高速差分信号的完整传输，同时抑制共模噪声。

[0003] 差分信号由于具有抗噪声和低电磁干扰的优点而被广泛用于传输高速数字信号。例如，HDMI、USB3.0、SATA-Ⅲ、PCI-E等高速接口都是采用差分布线来传输Gbps的高速数字信号。然而，在实际电路中，由于差分布线的不对称性及差分信号的不平衡性(升降时间不相等、幅度相位不一致)，共模噪声会被有效地激励起来，从而影响差分信号的传输；特别是，当共模噪声随着差分信号一起传输到线缆上，会引起严重的电磁干扰，进而影响周围电路的正常工作。因此，设计出性能优良的共模噪声抑制电路至关重要。然而，共模噪声抑制电路的设计也面临着诸多挑战，例如：不同电子电路系统传输的Gbps的数字信号速率不一致，共模噪声出现的频带较分散；高集成度的电子电路系统所占体积越来越小，对共模噪声抑制电路的小型化提出了进一步的要求。因此，低差模插入损耗、超宽的共模阻带及小型化成为近年来共模噪声抑制电路设计的热点。

[0004] 目前大多数共模噪声抑制电路主要围绕缺陷地结构、蘑菇型多层电路结构、传输线理论展开设计，在实现宽带共模噪声抑制性能的同时也存在着一些问题，例如单个电路结构共模阻带相对带宽较窄、抑制深度较浅，实际应用中需要级联多个电路单元来拓宽共模阻带、加深阻带抑制深度，这也使得实际电路所占面积增加。因此，需要进一步设计一种新型小型化高性能的共模噪声抑制电路单元结构。

发明内容

[0005] 发明目的：本发明的目的是提供一种小型化、共模阻带宽、共模抑制深度深、差模插损低的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路。

[0006] 技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 本发明所述的H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，包括介质基板，介质基板顶部设有蜿蜒的差分耦合线，差分耦合线关于信号传输方向对称，介质基板内部设有H形金属贴片，H形金属贴片包括两个矩形贴片和连接两个矩形贴片的桥，只有一个矩形贴片上加载了两个关于信号传输方向对称的短路支节，介质基板底部设有地层，差分耦合线和短路支节均通过金属化通孔连接地层。

[0008] 进一步，所述地层上设有表贴焊盘，差分耦合线连接的金属化通孔与表贴焊盘相连。这样使得所述电路更适用于工程应用。

[0009] 进一步，所述表贴焊盘周围还设有一圈槽线。这样能够减小表贴焊盘与差分耦合线之间的阻抗不连续性，保证差模信号传输的完整性，降低插损。

[0010] 进一步，所述槽线的边缘与表贴焊盘的边缘平行。这样能够进一步减小表贴焊盘与差分耦合线之间的阻抗不连续性，进一步保证差模信号传输的完整性，进一步降低插损。

[0011] 进一步，所述H形金属贴片中矩形贴片的长度w4＝4mm，矩形贴片的宽度l7＝2.1mm，桥的长度l6＝1.2mm，桥的宽度w3＝1.1mm。

[0012] 进一步，所述短路支节的长度l8＝0.5mm，短路支节的宽度w5＝0.16mm，短路支节到桥的距离为1.63mm。

[0013] 进一步，所述H形金属贴片位于差分耦合线的正下方。

[0014] 有益效果：本发明公开了一种H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，与现有技术相比，具有如下的有益效果：

[0015] 1)将差分耦合线设计成蜿蜒状，实现了电路的小型化；

[0016] 2)金属贴片设计成H形，这样能够形成阶梯阻抗谐振器，从而能够通过调节阻抗比来调节整个电路的性能；

[0017] 3)金属贴片设计成H形，且只有一个矩形贴片上加载了两个短路支节，另一个矩形贴片上没有，这样形成了非对称加载短路支节的结构，使得共模激励下H形金属贴片上的感生电流分布不对称，从而有效激励起四个谐振模式，每个谐振模式在特定频段对应产生一个共模传输零点，四个谐振模式相互耦合，有效拓宽了共模阻带的带宽；并且，由于谐振模式较多，加深了共模阻带的抑制深度。

附图说明

[0018] 图1为本发明具体实施方式中的整体电路图；

[0019] 图2为本发明具体实施方式中差分耦合线的尺寸图；

[0020] 图3为本发明具体实施方式中H形金属贴片的尺寸图；

[0021] 图4为本发明具体实施方式中地层的尺寸图；

[0022] 图5为本发明具体实施方式中电路的仿真结果图。

具体实施方式

[0023] 下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。

[0024] 本具体实施方式公开了一种H形蘑菇状超宽带共模噪声抑制电路，如图1所示，包括介质基板6，介质基板6分为两层，上面一层是第一层，第一层的厚度为h1，下面一层是第二层，第二层的厚度为h2，很明显，h1+h2就是介质基板6的总厚度。介质基板6的板材为Dupont 951，其相关电气参数为：εr＝7.8，tanδ＝0.002。本电路采用低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramic,LTCC)工艺进行加工。

[0025] 介质基板6的顶部设有蜿蜒的差分耦合线1，差分耦合线1由两条线组成，关于信号传输方向对称，如图1和图2所示。如图2所示，差分耦合线1的各部分尺寸为：l1＝1.5mm,l2＝0.6mm,l3＝3.3mm,l4＝0.6mm,l5＝0.8mm,w1＝0.15mm,w2＝0.3mm,r1＝0.08mm。

[0026] 如图1所示，介质基板6的第一层的底部设有H形金属贴片2，H形金属贴片2位于差分耦合线1的正下方。如图3所示，H形金属贴片2包括第一矩形贴片21、第二矩形贴片22和连接两个矩形贴片的桥23，只有第一矩形贴片21上加载了两个关于信号传输方向对称的短路支节，分别为第一短路支节211和第二短路支节212。如图3所示，H形金属贴片2的各部分尺寸为：l6＝1.2mm,l7＝2.1mm,l8＝0.5mm,w3＝1.1mm,w4＝4mm,w5＝2r2＝0.16mm,d＝1mm。可见，两个短路支节到桥23的距离均为1.63mm。

[0027] 如图1所示，介质基板6底部设有地层4，地层4上设有表贴焊盘5，差分耦合线1通过金属化通孔31与圆形的表贴焊盘5相连。表贴焊盘5的周围还设有一圈圆环状的槽线7。第一短路支节211通过金属化通孔32与地层4相连，第二短路支节212通过金属化通孔33与地层4相连。如图4所示，地层4的各部分尺寸为：l9＝7mm,w6＝5mm,r3＝0.43mm,r4＝0.26mm。

[0028] 图5为本具体实施方式的仿真图，Sdd21和Scc21分别为差模和共模信号通过该电路结构的传输系数曲线。可以看到，在dc-12GHz频率范围内，差模信号插入损耗(|Sdd21|)小于1dB，表明该共模噪声抑制电路可以很好地保证差模信号的完整传输；同时，在2.77-
10.43GHz频段内共模噪声抑制深度超-10dB(Scc21<-10dB)，共模阻带相对带宽达116％，共模阻带带宽超宽。在共模阻带频段内，共有四个共模传输零点，分别位于3.6GHz、5.48GHz、
7.72GHz及9.55GHz，四个共模传输零点在阻带内分布较均匀，使得共模噪声抑制深度较深，在3.07-10.11GHz频段内共模噪声抑制深度超-15dB(Scc21<-15dB)，相对带宽达106.8％，实用性较强。