本發(fā)明涉及抗共模干擾器件領(lǐng)域，特別涉及一種濾波器件和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路，它們工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾，即EMI干擾。EMI還會(huì)通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射，造成電磁輻射污染，干擾通信信道與其他電氣設(shè)備運(yùn)行，并使設(shè)備無法滿足各國的EMC法規(guī)指令要求。

而電磁干擾在產(chǎn)生原理上又可分為差模干擾和共模干擾，相比于差模干擾，共模干擾更容易造成空間輻射，如果電路中產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過衰減過濾，那么共模干擾電流就很容易通過接口數(shù)據(jù)線在線纜中產(chǎn)生共模輻射。為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應(yīng)的各種干擾，研發(fā)人員必須合理安排濾波電路來過濾共模干擾，共模電感就是濾除共模干擾較常用的一種濾波電路設(shè)計(jì)。

但是目前的共模電感或者蛇形走線設(shè)計(jì)存在以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)難以克服：

(1)成本高:如果每個(gè)端口或者每個(gè)線路都采用共模電感設(shè)計(jì)，成本過高；

(2)可靠度低：因?yàn)楣材ｋ姼薪Y(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，又串聯(lián)在電路中，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)可靠度下降；

(3)插損大：因?yàn)椴鍝p較大，影響信號質(zhì)量，導(dǎo)致EMI和S I之間難以平衡；

(4)效費(fèi)比低：因?yàn)樵黾映杀厩乙胫T多風(fēng)險(xiǎn)只為抑制EMI，效費(fèi)比較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種低成本且抗共模干擾效果好的濾波器件和電子設(shè)備。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下的技術(shù)方案：

一種濾波器件，其至少包括設(shè)置在電路板上的一對差分信號輸入端和一對差分信號輸出端；以及連接在所述差分信號輸入端和差分信號輸出端之間的用于傳輸差分信號對的回旋線路結(jié)構(gòu)；

所述回旋線路結(jié)構(gòu)構(gòu)造為能夠根據(jù)右手定則定律使所傳輸?shù)牟罘中盘枌λa(chǎn)生的磁場強(qiáng)度相互抵消。

其中，在所述差分信號輸入端和差分信號輸出端位于相同層的電路板上時(shí)，所述回旋線路結(jié)構(gòu)構(gòu)造為從所述差分信號輸入端開始由內(nèi)向外回旋至所述差分信號輸出端，或者從所述差分信號輸入端開始由外向內(nèi)的回旋至形成為所述回旋線路結(jié)構(gòu)的回旋中心的差分信號輸出端。

其中，在所述差分信號輸入端和差分信號輸出端位于不同層的電路板上時(shí)，所述回旋線路結(jié)構(gòu)包括位于所述差分信號輸入端所在的電路板上的第一回旋線路和位于所述差分信號輸出端所在的電路板上的第二回旋線路；

其中第一回旋線路構(gòu)造為從所述差分信號輸入端開始由外向內(nèi)的回旋至回旋中心，第二回旋線路構(gòu)造為從對應(yīng)于所述回旋中心的位置由內(nèi)向外的回旋至所述差分信號輸出端。

其中，還包括在所述回旋中心連接至所述差分信號輸出端所在的電路板上對應(yīng)的位置處的連接器件；所述連接器件包括銅線或銅片。

其中，所述回旋線路結(jié)構(gòu)構(gòu)造為環(huán)形回旋結(jié)構(gòu)。

其中，所述回旋線路結(jié)構(gòu)構(gòu)造為按照預(yù)定角度形成回旋線路，所述預(yù)定角度包括135度。

其中，在同層電路板上設(shè)置有多個(gè)所述回旋線路結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，其包括如上所述的濾波器件。

其中，所述電子設(shè)備包括手機(jī)或計(jì)算機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具備的有益效果在于：

1、本發(fā)明實(shí)施例不需要采用繞線等工藝，也不需要將元件插入線路中，只需要直接布設(shè)在電路板上，其成本顯著下降，效費(fèi)比較高，可以大量使用；

2、本發(fā)明實(shí)施例的抗干擾效果好，尤其適合醫(yī)療、航空航天、軍事、生命支持等高可靠度需求設(shè)備的共模干擾抑制；

3、具有低插損的特點(diǎn)，因?yàn)椴恍枰迦刖€路中，插損對信號的影響可以降低到最低；

4、相比與蛇形線的互耦方式具備的電感值較大，作用頻段較寬。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的濾波器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例中的濾波器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的環(huán)形線路回旋結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例中的濾波器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

100-電路板 101a、101b-差分信號輸入端

102a、102b-差分信號輸出端 103-回旋線路結(jié)構(gòu)

103a-第一回旋線路 103b-第二回旋線路

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種低成本、抗共模干擾效率高的濾波器件。該濾波器件可以直接構(gòu)造在電路板上，無需附加其他電子器件，而實(shí)現(xiàn)濾除共模信號的作用，因此具備成本低，無插損的特點(diǎn)。

具體的，圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的濾波器件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例中的濾波器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，如圖1和2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的濾波器件可以包括設(shè)置在電路板100上的一對差分信號輸入端101a和101b，差分信號輸出端102a和102b，以及連接在差分信號輸入端101a、101b和差分信號輸出端102a、102b之間的用于傳輸差分信號對的回旋線路結(jié)構(gòu)103。并且，該回旋線路結(jié)構(gòu)103可以構(gòu)造為能夠根據(jù)右手定則定律抵消所傳輸?shù)牟罘中盘枌χ械膬陕凡钅Ｐ盘査a(chǎn)生的磁場強(qiáng)度。另外，本實(shí)施例中的回旋線路結(jié)構(gòu)103可以是形成在電路板100上的印制線。

本發(fā)明實(shí)施例中的濾波器件用于濾除傳輸?shù)牟罘中盘栔械墓材８蓴_。即在差分信號輸入端101a和101b輸入的是一對差分信號。差分信號為兩個(gè)振幅相等，相位相反的信號。本發(fā)明實(shí)施例旨在利用回旋線路結(jié)構(gòu)消除該對傳輸?shù)牟罘中盘栔械墓材８蓴_。

具體的，回旋線路結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造為環(huán)形結(jié)構(gòu)或者按照預(yù)定角度回旋的線路結(jié)構(gòu)。如圖1和2所示，分別為按照預(yù)定角度為135度回旋的線路結(jié)構(gòu)，其可以方便工程人員布置該回旋線路結(jié)構(gòu)。其中，回旋線路結(jié)構(gòu)可以是從內(nèi)向外回旋(如圖1所示)，也可以是從外向內(nèi)回旋(如圖2所示)，具體可以根據(jù)電路板上的差分信號輸入端101a、101b和差分信號輸出端102a和102b的位置以及其他電子器件的位置決定。

另外，如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例中的環(huán)形線路回旋結(jié)構(gòu)的示意圖。同樣的，該回旋線路結(jié)構(gòu)可以是從內(nèi)到外回旋，也可以是從外到內(nèi)回旋，具體也可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置。

上述實(shí)施例中的線路回旋結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于同層電路板上，即在差分信號輸入端101a和101b以及差分信號輸出端102a和102b布設(shè)在相同層的電路板100上時(shí)，回旋線路結(jié)構(gòu)103可以構(gòu)造為從差分信號輸入端101a和101b開始由內(nèi)向外回旋至差分信號輸出端102a和102b，或者從所述差分信號輸入端101a和101b開始由外向內(nèi)的回旋至形成為所述回旋線路結(jié)構(gòu)的回旋中心的差分信號輸出端102a和102b。由于差分信號輸入端的兩組回旋線路為同向的線路。根據(jù)右手定則，差分信號對中的差模信號的電流磁通量大小相等、方向相反，磁通量可以相互抵消，所以磁通量為0。對于差模信號來說，其感抗為0，即對于差模信號沒有阻礙作用。而對于共模信號，共模電流磁通量大小相等，方向相同，磁通量會(huì)相互疊加，所以磁通量會(huì)加倍。即此設(shè)計(jì)對于共模干擾的抑制會(huì)明顯降低共模電流大小，從而抑制由共模電流導(dǎo)致的EMI輻射問題。

具體的，通過畢奧薩伐爾定律等電磁場理論，本設(shè)計(jì)的線圈感抗X_L、自感系數(shù)L_cm和線圈中交流信號的頻率F之間的關(guān)系為：X_L＝2^ЛFL_cm。而根據(jù)自感系數(shù)的定義L_cm＝Ψ/i＝NΦ/i。

其中，N為各層回旋線路結(jié)構(gòu)103的回旋圈數(shù)的總和，i為電流值，Ψ為磁通量總和，Φ表示每匝回旋線路結(jié)構(gòu)的磁通量的值，該磁通量的值與磁場強(qiáng)度正相關(guān)。

同時(shí)，從差分信號輸入端101a回旋到差分信號輸出端102a的回旋線路，與從差分信號輸入端101a回旋到差分信號輸出端102b的回旋線路應(yīng)當(dāng)構(gòu)成同心的螺旋回旋結(jié)構(gòu)，以滿足根據(jù)右手定律抵消兩組電流中的差分信號所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，從而對差模信號沒有任何影響，只產(chǎn)生對于共模信號的干擾抑制。

而對于本申請，雖然每匝回旋線路的磁通量不是固定值，但是由于傳輸差分信號對的回旋線路結(jié)構(gòu)相同，根據(jù)右手定則，其中差模信號產(chǎn)生的磁場必然會(huì)被相互抵消，即對差模信號的感抗為0，而對于共模信號的感抗相當(dāng)于加倍，從而抑制共模信號。而對于本申請中的回旋線路結(jié)構(gòu)所形成的自感系數(shù)L_cm計(jì)算比較復(fù)雜，其可以通過直流電橋法直接進(jìn)行測定。

另外，雖然本發(fā)明實(shí)施兩種的差分信號輸入端和差分信號輸出端的數(shù)量均為一對，但是在其他實(shí)施例中，在同層電路板上可以具有多對差分信號輸入端和差分信號輸出端，各對應(yīng)的輸入端和輸出端之間可以布設(shè)上述回旋線路結(jié)構(gòu)，以抑制傳輸?shù)男盘栔械墓材８蓴_。

另外，本實(shí)施例中，上述回旋線路結(jié)構(gòu)可以布設(shè)在不同層的電路板上，如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中的差分信號輸入端101a、101b和差分信號輸出端102a、102b可以設(shè)置在不同層的電路板上100時(shí)，回旋線路結(jié)構(gòu)103可以包括位于差分信號輸入端101a、101b所在的電路板100a上的第一回旋線路103a和位于差分信號輸出端102a、102b所在的電路板100b上的第二回旋線路103b；

其中第一回旋線路103a可以構(gòu)造為從差分信號輸入端101a、101b開始由外向內(nèi)的回旋至回旋中心，第二回旋線路103b構(gòu)造為從對應(yīng)于回旋中心的位置由內(nèi)向外的回旋至所述差分信號輸出端102a、102b。在各層上的回旋線路103a和103b可以獨(dú)立的構(gòu)造成回旋線路結(jié)構(gòu)，并可以通過連接器件連接到其他層的電路板上。

如圖4所示，兩根差分信號線分別從多層電路板100的其中一層接入101a、101b兩個(gè)端口，在該層電路板上以135度角折線的方式向內(nèi)形成同心圓螺旋走線，或者形成同心環(huán)形走線，當(dāng)該回旋線路到達(dá)同心圓圓心(回旋中心)時(shí)，通過該層電路板100a上的端口A1、A2穿層到設(shè)置有差分信號輸出端102a、102b的另一層電路板100b上，并接入B1、B2端口，再從B1、B2端口開始以135度角折線的方式或環(huán)形螺旋的方式回旋到差分信號輸出端102a、102b，形成不同層電路板上的回旋線路結(jié)構(gòu)。

另外，本發(fā)明實(shí)施例中是以兩層電路板為例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明實(shí)施例中可以包括多層電路板，各層電路板上均可以對應(yīng)的設(shè)置有回旋線路，以消除共模干擾。

同樣的，根據(jù)右手定則，因?yàn)橥瑢与娐钒迳系幕匦€路所傳輸?shù)牟钅ｋ娏鞔磐看笮∠嗟?，方向相反，磁通量相互抵消，所以磁通量?。

雖然本實(shí)施例中的差分信號輸入端和差分信號輸出端不在同一層的電路板上，但是由于在各層電路板上的回旋線路結(jié)構(gòu)中的差分信號中的共模信號都由于回旋線路結(jié)構(gòu)中的磁場的疊加而被抑制，因此可以達(dá)到對共模信號的抑制。

在本發(fā)明實(shí)施例中，不同層的電路板可以通過連接器件進(jìn)行信號的電連接，即在如圖4所示的結(jié)構(gòu)示意圖中，一層電路板上的端口A1、A2可以通過連接器件連接至另一電路板上的端口B1、B2處，該連接器件可以包括銅線或銅片的金屬器件。

通過上述實(shí)施例可以獲知，本發(fā)明實(shí)施例中的濾波器件可以構(gòu)造為共模電感，其以回旋線路結(jié)構(gòu)的形式形成在電路板上，具有制作簡單的效果。另外，由于本申請中的回旋線路結(jié)構(gòu)是可以直接形成在電路板上的，通過該回旋線路結(jié)構(gòu)可以抑制所傳輸?shù)牟罘中盘柕墓材８蓴_。而且，由于直接形成在電路板上，而無需使用額外的濾波器件，可以減少成本，并避免插損率。

另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備內(nèi)可以包括如上實(shí)施例中所述的濾波器件。本實(shí)施例中電子設(shè)備可以是任意的手持終端設(shè)備，或者是需要抑制共模干擾的電子器件，例如，電子設(shè)備可以包括手機(jī)或任意的計(jì)算機(jī)設(shè)備。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。