專利名稱：變壓器及制造變壓器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及變壓器，更具體地說，涉及用于射頻應(yīng)用的印制
(printed)變壓器。
背景技術(shù)：
變壓器是在初級(jí)繞組或線圈與次級(jí)繞組或線圈之間轉(zhuǎn)換電能的無源 電子設(shè)備。輸入/輸出比是由初級(jí)繞組及次級(jí)繞組的匝數(shù)和通過這些繞組 的連續(xù)磁通量來確定。
變壓器具有各種不同的形狀和設(shè)置。用于低壓應(yīng)用的最普通類型的 變壓器具有用于導(dǎo)引磁通量的鐵氧體材料芯體，以實(shí)現(xiàn)電能的有效變換。 然而，還存在所謂的無芯變壓器(coreless transformer),其中由空氣或低 導(dǎo)磁率(permeability)的材料來傳導(dǎo)連接初級(jí)繞組與次級(jí)繞組的磁通量。
圖1示出了在兩層印制電路板(PCB)上實(shí)現(xiàn)的變壓器的現(xiàn)有技術(shù) 的示例。在PCB的上、下表面上的直線導(dǎo)電路徑通過通鍍通孔(through plated via holes)互連，以形成基本上矩形剖面形狀的初級(jí)繞組和次級(jí)繞 組。
該現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于對(duì)PCB上可用空間的利用不足。 美國專利申請(qǐng)2005/0212642 Al公開了一種在陶瓷襯底上形成的環(huán) 形(toroid)變壓器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種有效利用地印制電路板上的可用空 間的印制變壓器。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于阻抗匹配的變壓器。 本發(fā)明基于以下實(shí)現(xiàn)通過按照基本上圓形的形狀在印制電路板的兩個(gè)表面上設(shè)置導(dǎo)電路徑，來獲得利用最少可用空間的變壓器。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種變壓器，該變壓器包括電路板，其具有 第一表面及第二表面；多條導(dǎo)電路徑，其設(shè)置在所述電路板的第一表面 及第二表面上；其中，所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑互連以形成所述 變壓器的初級(jí)繞組，而所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑互連以形成所述 變壓器的次級(jí)繞組，該變壓器的特征在于，所述導(dǎo)電路徑形成基本上圓 形的圖案。
還提供了一種制造變壓器的方法，該方法包括以下步驟在電路板 的第一表面上設(shè)置導(dǎo)電路徑的圖案；在所述電路板的與所述第一表面相 對(duì)的第二表面上設(shè)置導(dǎo)電路徑的圖案；互連所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電 路徑以形成所述變壓器的初級(jí)繞組；以及互連所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo) 電路徑以形成所述變壓器的次級(jí)繞組，該方法的特征在于，所述導(dǎo)電路 徑的圖案基本上是圓形。
通過按照基本上圓形的圖案來設(shè)置所述路徑，來有效地利用PCB上 的空間。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述路徑的至少一部分是彎曲的。從而，所述 變壓器可適于單個(gè)應(yīng)用，并且例如還可用于阻抗匹配。
所述變壓器優(yōu)選地用于RF應(yīng)用，并且特別用于FM射頻范圍中的應(yīng) 用，在FM射頻范圍中其特性是最合適的。
由從屬權(quán)利要求來限定其它優(yōu)選實(shí)施方式。


現(xiàn)在參照以下附圖通過示例來描述本發(fā)明，在附圖中 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的印制變壓器； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的印制變壓器；
圖3是示出了具有其中由變壓器來互連放大器的輸入端與輸出端的 接收機(jī)系統(tǒng)的整體布局的圖4和圖5分別示出了在PCB的第一表面及第二表面上的印制導(dǎo)電 路徑；以及
5圖6示出了在圖4和圖5中所示的導(dǎo)電路徑的組合圖案。
具體實(shí)施例方式
下面將給出對(duì)根據(jù)本發(fā)明的變壓器的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述。 在本說明書的背景技術(shù)部分中己經(jīng)說明了圖1，在此不再進(jìn)行描述。
圖2示出了 PCB的第一或上表面。PCB具有總體上從虛擬中心點(diǎn)朝 外沿徑向延伸的多條導(dǎo)電通路。在PCB的第二或下表面上設(shè)置了類似的 圖案(未示出)。路徑終止于通鍍通孔，該通鍍通孔將PCB的兩個(gè)表面 上的路徑電互連，從而形成變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組。這將在稍后 參照?qǐng)D4到6詳細(xì)進(jìn)行解釋。
PCB優(yōu)選地為環(huán)氧樹脂疊層(epoxy laminate),如以商標(biāo)FR4銷售 的玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹脂疊層。
圖3是示出由變壓器來互連放大器的輸入端與輸出端的接收機(jī)系統(tǒng) 的圖。該變壓器在該系統(tǒng)中具有至少兩個(gè)功能。首先，它將由天線單元 接收并由放大器芯體放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)于放大器的輸入端而言合適的 電平。由此，可以通過適當(dāng)?shù)姆绞絹碓O(shè)置例如放大率(即，增益)的RF 參數(shù)和互調(diào)制(intermodulation)行為。這是因?yàn)?，接收機(jī)電路要求信號(hào) 處于預(yù)定范圍內(nèi)，以正確地處理這些信號(hào)。其次，變壓器用作在天線單 元的輸出端與接收機(jī)電路的輸入端之間的阻抗匹配裝置。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，天線是FM天線，因而接收機(jī)電路是FM接收 機(jī)電路。這意味著由天線單元接收的信號(hào)在歐洲為88-108 MHz，而在美 國處在76-110 MHz之間。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D4到圖6來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的變壓器的優(yōu)選實(shí)施 方式的設(shè)置。在圖4中，示出了八邊形PCB10的第一表面或上表面或上 側(cè)面。在圖4到6中示出了在被示為同心圓的各個(gè)通鍍通孔之間設(shè)置了 十二條導(dǎo)電路徑。參見圖6，這些路徑分別形成初級(jí)繞組20及次級(jí)繞組 30的一部分。更具體地說，暗黑色路徑20a、 20c及20e形成初級(jí)繞組的 一部分，而淺灰色路徑30a、 30c、 30e、 30g、 30i、 30k、 30m、 30o及30q 形成次級(jí)繞組的一部分。對(duì)初級(jí)繞組附接了連接引線22a、 22b，并且對(duì)次級(jí)繞組附接了連接引線32a、 32b。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5,圖5示出了在PCB 10的第二表面或下表面上的十二 條導(dǎo)電路徑。以與圖4中的路徑相同的平面圖來示出這些路徑，這意味 著在去除PCB的情況下從PCB的第一側(cè)示出這些路徑?？梢哉J(rèn)識(shí)到，在 PCB的第二表面上的路徑形成了第一繞組及第二繞組的其余部分。因此， 暗黑色路徑20b、 20d及20f形成了初級(jí)繞組的其余部分，而淺灰色路徑 30b、 30d、 30f、 30h、 30j、 301、 30n及30p形成了次級(jí)繞組的其余部分。
在圖6中示出了完整的初級(jí)繞組及次級(jí)繞組的布局。初級(jí)繞組包括 一共形成三匝的六條路徑，而次級(jí)繞組包括一共形成九匝的18條路徑， 由此得到1: 3的變壓比。
大多數(shù)路徑稍微彎折或彎曲，從而使得可用的PCB表面最大化。通 過單獨(dú)設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)路，還可以實(shí)現(xiàn)所期望的阻抗匹配。
現(xiàn)在將描述制造上述變壓器的方法。該方法基本上包括傳統(tǒng)上用于 制造設(shè)置有導(dǎo)電路徑的PCB的步驟。因此，PCB疊層(諸如FR4疊層) 在與用于將PCB的兩側(cè)上的路徑互連的通孔相對(duì)應(yīng)的位置，設(shè)置有透孔。 然后，通過用于制造印制電路板的傳統(tǒng)工藝施敷路徑。而且，在通孔中 應(yīng)用通鍍(throughplating)。最后，分別對(duì)初級(jí)繞組及次級(jí)繞組焊接連接 引線，以用于連接天線單元和接收機(jī)電路。
已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的變壓器的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以認(rèn)識(shí)到，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)該實(shí)施方式進(jìn)行變化。因 此，己經(jīng)描述了其中在其兩個(gè)表面上設(shè)置有導(dǎo)電路徑的雙層PCB?？梢?理解的是，也可以使用具有多于兩層的多層PCB。
已經(jīng)示出了形成初級(jí)繞組及次級(jí)繞組的圖案的一個(gè)示例。然而，可 以針對(duì)各種應(yīng)用來設(shè)計(jì)所發(fā)明的變壓器的圖案，使得它非常有用，特別 是在結(jié)合其簡(jiǎn)單的制造方法的情況下。
已經(jīng)根據(jù)包括天線單元、放大器芯體單元和RF接收機(jī)電路的天線系 統(tǒng)而描述了本發(fā)明的變壓器?？梢岳斫獾氖牵@種變壓器還可以應(yīng)用到 其它系統(tǒng)如RF耦合器、組合器和分離器中，而不限于上述應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種變壓器，該變壓器包括-電路板(10)，其具有第一表面及第二表面，-多條導(dǎo)電路徑，其設(shè)置在所述電路板的第一表面及第二表面上，其中，所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑(20a到20f)互連以形成所述變壓器的初級(jí)繞組，而所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑(30a到30r)互連以形成所述變壓器的次級(jí)繞組，其特征在于，-所述導(dǎo)電路徑形成基本上圓形的圖案。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其中，所述路徑的至少一部分是 彎曲的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其中，所述電路板是環(huán)氧樹 脂疊層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器，其中，所述電路板是玻璃纖維強(qiáng) 化環(huán)氧樹脂疊層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任意一項(xiàng)所述的變壓器，其中，所述變 壓器被設(shè)置為轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓器，其中，所述射頻信號(hào)位于76-110 MHz的頻率范圍內(nèi)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任意一項(xiàng)所述的變壓器，其中，位于所 述第一表面及第二表面上的所述路徑通過通鍍通孔互連。
8、 一種接收機(jī)系統(tǒng)，該接收機(jī)系統(tǒng)包括天線單元、接收機(jī)以及將所 述天線單元的輸出端與所述接收機(jī)電路的輸入端互連的變壓器，其特征在于，該變壓器是根據(jù)權(quán)利要求1的變壓器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收機(jī)系統(tǒng)，其中，所述變壓器的初級(jí)繞 組及次級(jí)繞組被設(shè)計(jì)用于阻抗匹配。
10、 一種制造變壓器的方法，該方法包括以下步驟-在電路板(10)的第一表面上設(shè)置導(dǎo)電路徑的圖案， -在所述電路板的與所述第一表面相對(duì)的第二表面上設(shè)置導(dǎo)電路徑 的圖案，-互連所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑(20a到20f)以形成所述變 壓器的初級(jí)繞組；以及-互連所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑G0a到30r)以形成所述變 壓器的次級(jí)繞組，其特征在于，-所述導(dǎo)電路徑的圖案基本上是圓形。
全文摘要
一種變壓器，該變壓器包括具有第一表面及第二表面的電路板。在所述電路板的第一表面及第二表面上設(shè)置有多條導(dǎo)電路徑，其中所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑(20a到20f)互連以形成所述變壓器的初級(jí)繞組，而所述導(dǎo)電路徑中的一些導(dǎo)電路徑(30a到30r)互連以形成所述變壓器的次級(jí)繞組。通過將導(dǎo)電路徑設(shè)置為使得它們形成基本上圓形的圖案，來有效地利用PCB表面的空間。而且，所述變壓器可被設(shè)計(jì)用于提供阻抗匹配。還公開了制造該變壓器的方法。
文檔編號(hào)H01F17/00GK101484955SQ200780025348
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者亞歷克斯·范德博格, 馬庫斯·布勒雅恩 申請(qǐng)人:萊爾德技術(shù)股份有限公司