[发明专利]滤波器结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于抑制耦合在印刷电路板的导体层之间的乱真(寄生)信号(spurious signal)的滤波器结构。本发明还涉及一种用于抑制耦合在印刷电路板的导体层之间的乱真信号的方法。本发明进一步涉及一种电子装置。

背景技术

电子设备的趋势是朝向更高时钟频率和更低电压电平的。结果，电子装置变得越来越易受外部电磁干扰影响，而另一方面，它们本身产生更多电磁干扰。印刷电路板的导体层形成能够传送高频电磁扰动的波导。例如，电源层和电源接地平面可将高频电磁扰动传送到电路部件的电源端子，从而导致电路部件的电源电压偏离期望值。当电源电压的值与期望值相差太多时，电路部件将停止以期望方式运行。

一般使用与电路部件的电源端子相连的电容器来抑制电源电压扰动，旨在为乱真信号提供低阻抗旁路路径。基于电容器的噪声抑制的问题在于电容器的寄生串联电感，其影响随频率上升而增大。因此，基于电容器的噪声抑制通常在噪声以高频出现时不再以期望方式工作。

通过集成在印刷电路板中的滤波器结构，提供了用于噪声抑制的可选解决方案，其可利用电磁带隙(EBG)结构来实现。该结构被设计成在乱真信号出现的频率区产生阻带。蘑菇型滤波器结构包括与导体层一起形成噪声抑制滤波器的在印刷电路板的导体层之间的周期性导电区域以及馈通连接。在平面型滤波器结构中，印刷电路板中的导体层包括具有互连的图案单元的周期性图案。每一个图案单元都包含至少一个高阻抗部分和至少一个低阻抗部分，其中，所述至少一个高阻抗部分的电感相对于对印刷电路板的第二导体层的电容是占优的，所述至少一个低阻抗部分对于第二导体层的电容相对于电感是占优的。高阻抗部分为椭圆形条状导体，其长度和表面面积之比使得通过条状导体中的纵向电流遭遇(seen)的电感相对于条状导体的电容是占优的。低阻抗部分是导电区，其面积/最大直径比大到使得该电容相对于电感占优。在此文献中，区域的最大直径是指属于该区域的两点之间的最大可能距离。互连的图案单元的高阻抗部分和低阻抗部分形成能够抑制耦合在导体层之间的乱真信号的滤波器。使用其中蘑菇型滤波器结构的各个子区和/或各个周期性图案逐个相连的级联结构，可以实现与PCB集成的电磁带隙滤波器结构。例如，该级联结构允许实现期望宽度的阻带。然而，该级联结构的限制在于，通过级联获得的特性仅结合下述乱真信号而呈现，所述乱真信号的传播方向与其中蘑菇型滤波器结构的各个子区和/或各个周期性图案级联的方向基本上相同。

与蘑菇型滤波器结构相比，平面型滤波器结构的优点在于，在平面型结构中，不需要使印刷电路板复杂化并增加制造成本的层间导电区和馈通连接。平面型滤波器结构的缺点在于，除了代表噪声的电流之外，还有代表有用信号或功率传输的电流流过上述椭圆形条状导体，由此，条状导体的电阻限制了滤波器结构的功率传输能力。考虑到滤波器结构的功率传输能力，所以椭圆形条状导体应当尽可能短且宽。然而，条状导体的长度/宽度比必须充分大，以使滤波器结构的阻带足够宽。公开文本US2008072204揭示了一种利用曲折的条状线的解决方案，该方案使条状线获得足够的长度，从而获得足够宽的阻带。使条状导体更长增加了它们的电阻，从而降低了滤波器结构的功率传输能力。因此，在设计条状导体的长度时，必须在滤波器结构的功率传输能力与阻带宽度之间找到折衷点。然而，在功率传输能力与阻带宽度之间找到满意的折衷点，在一些情况下证实这会是很困难的。

发明内容

本发明涉及一种新型滤波器结构，包括：

第一导体层，

第二导体层，与所述第一导体层间隔开并且与所述第一导体层基本上平行，以及

所述第一导体层中的图案，带有互连的图案单元，并且在每一个图案单元中，具有至少一个高阻抗导体条和低阻抗导电区，其中，所述至少一个高阻抗导体条具有如此的长度/面积比，即，使得通过所述导体条中的纵向电流遭遇的电感相对于所述导体条对于(against)所述第二导体层的电容是占优的(dominant)，并且在所述低阻抗导电区中，面积和最大直径之比使得对于所述第二导体层的该电容相对于所述导电区的电感是占优的，

其中，所述图案单元中的至少一个图案单元包括：在第一方向上的至少两个相邻的高阻抗导体条，所述导体条的第一端被布置成与所述至少一个图案单元的所述低阻抗导电区相连；和在第二方向上的至少两个相邻的高阻抗导体条，这些导体条的第一端被布置成与所述低阻抗导电区相连，并且所述第一方向和所述第二方向相交。