[发明专利]一种无过孔的锯齿型带状线共模滤波电路

说明书

本发明公开了一种无过孔的锯齿型带状线共模滤波电路。该发明用于抑制高速带状差分线上的共模传导噪声，在差分线中间加入锯齿型走线作为共模滤波器，该走线不需要通过过孔连接电路板其它部分，且与差分线在同一层。通过锯齿型走线的凹凸边缘，将差分线上的共模电流高效率地耦合到共模滤波器，再通过共模滤波器的自身谐振反过来阻止差分线上的共模电流。本发明克服了现有共模滤波器无法高效率耦合带状差分线上共模电流的问题，从而提高了共模滤波的阻带宽度和深度。另一方面，由于本发明的共模滤波器无需过孔且和差分线在同一层，最大限度地减小了共模滤波器对差分线布线的影响，非常适用于布线密度高、共模滤波器使用空间受限的高速差分线。

技术领域

本发明涉及PCB板中差分线上的共模噪声抑制技术领域，尤其涉及一种无 过孔的锯齿型带状线共模滤波电路。

背景技术

随着信号速率不断提升，差分线已经成为高速互连常用的传输形式。差分信 号具有抗干扰能力强、有效抑制外部电磁干扰、时序定位精确等显著优点。但是 差分线结构不仅传输携带信息的差分信号，也会传输不携带信息但是会造成电磁 干扰的共模噪声。PCB板上的不连续结构、差分对的不平衡性、层间跨越，以 及芯片中输出的共模信号等原因都会带来共模噪声风险。如果不能有效抑制共模 噪声，那么会导致输入输出(I/O)电缆的共模电流辐射从而加剧电磁干扰问题。共 模滤波器用来实现抑制共模噪声，同时保证差分信号的传输特性不受影响。

国内外对于高速差分链路共模滤波器的研究逐年增多。目前在板共模滤波器 研究较多的是缺陷地结构(Defected Ground Structure,DGS)，即在差分线参考地上 蚀刻孔缝阻碍共模噪声的返回电流，例如哑铃型结构、HU结构等。此外，还有 在DGS型结构基础上结合蛇形走线的滤波器结构。该类共模滤波器属于非共面 型共模滤波器。但在参考地上刻蚀孔缝减小了参考地的屏蔽作用，同时有破坏信 号完整性的风险，因此在工业界高速布线中采用的不多。

除了在参考地上蚀刻孔缝结构以外，另一种结构是共面型滤波器，即谐振器 与差分线位于同一层PCB平面，比如将两个四分之一波长谐振器通过同一个地 过孔级联然后插入到差分线之间，形成共面型共模滤波器结构。该类结构不用刻 蚀参考地，但需要过孔连接共模滤波器和参考地。过孔如果采用贯穿PCB的直 通过孔实现，会影响到上下PCB层的布线，而基于盲孔工艺的过孔增加了制作 PCB的成本。如果不采用过孔，四分之一波长谐振器的谐振特性减弱，特别对 于带状差分线，其共模滤除效果明显下降甚至无滤波效果，这是因为金属过孔和 金属地所形成的环路具有电感效应，而不采用过孔就不会产生环路，缺少谐振所 需要的电感效应。

无论是共面型还是非共面型共模滤波器，其本质都是利用了谐振器结构，当 谐振器结构放置在合适的位置时，共模噪声传输时会受到谐振的影响从而受到抑 制，而差模信号则不会受影响，保证了高速差分信号的传输质量，所以在高速差 分链路上应用的滤波器应当是共模带阻、差模全通的滤波器。由于现有的带过孔 滤波器中的过孔加工困难，且会对滤波效果造成影响，因此亟需一种能够有效抑 制共模噪声、加工工艺较为简单的无过孔共模滤波器。

发明内容

为了克服现有技术中的共模滤波器结构通常会破坏差分线参考地的屏蔽作 用，导致滤波效果较差或不稳定的问题，本发明提供一种无过孔的锯齿型带状线 共模滤波电路，将共模滤波器应用于带状差分线，该差分线有两根存在耦合关系 的单端线及其上下地平面组成，该结构传输具有互补(反相)关系的差分信号， 共模滤波器与差分线设在同一PCB布线层，用于阻止差分线上的共模噪声，且 共模滤波器没有连接过孔，加工工艺简单，在有效滤除共模噪声的同时，对差模 信号影响很小，滤波效果稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无过孔的锯齿型带状线共模滤波电路，包括介质基板、设置于介质基板 上下面的金属地平面、布置在介质基板中间的一对差分线和共模滤波器；所述的 差分线为带状差分线，所述的共模滤波器是位于差分线中间位置的金属片状结构， 共模滤波器的宽度沿差分线的布置方向呈现锯齿形凹凸分布。