TWI739115B - 具有濾波功能的傳輸線 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有濾波功能的傳輸線，包括：第一電連接部、第二電連接部、導線及濾波裝置。第一電連接部用以容置第一端子，並透過第一端子接收第一電信號。導線連接於第一端子及第二電連接部之間。濾波裝置設置於第一電連接部，電性連接於第一端子及導線。濾波裝置對第一電信號進行濾波操作以提供第二電信號，並將第二電信號透過導線傳送至第二電連接部。

Description

具有濾波功能的傳輸線

本發明是有關於一種傳輸線，且特別是有關於一種具有濾波功能的傳輸線。

在現有技術中，傳輸線常用於連接於不同的電子元件之間，並用以在這些電子元件之間傳輸電信號。在一些應用中，電子元件除了透過傳輸線將電信號傳送至另一電子元件之外，還可能一併將雜訊傳送過去。由於習知的傳輸線並不具有抑制雜訊的能力，因此電子元件上通常必須設置特定的雜訊抑制元件，方能令電信號的傳輸效能能夠不受雜訊的影響。

以連接於主機板及面板之間的傳輸線為例，由於其不具有抑制雜訊的能力，因此主機板上需設置有電感/電容濾波器，用以避免來自主機板的雜訊透過傳輸線而被傳輸至面板。然而，此種作法並無法防止來自面板的雜訊被傳輸至主機板上。

因此，對於本領域技術人員而言，若能設計一種具有濾波功能的傳輸線，勢必能有效地改善以上問題。

有鑑於此，本發明提供一種具有濾波功能的傳輸線，其可用以解決上述技術問題。

本發明提供一種具有濾波功能的傳輸線，包括：第一電連接部、第二電連接部、至少一導線及濾波裝置。第一電連接部用以容置至少一第一端子，並透過至少一第一端子接收一第一電信號。各導線連接於至少一第一端子之一及第二電連接部之間。濾波裝置設置於第一電連接部，電性連接於各第一端子及各導線。濾波裝置對第一電信號進行一濾波操作以提供一第二電信號，並將第二電信號透過至少一導線傳送至第二電連接部。

基於上述，本發明提出的傳輸線可透過設置於其中的濾波裝置來對所接收的第一電信號進行濾波操作，從而達到抑制/濾除第一電信號中的特定成分（例如，雜訊）的效果。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1，其是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線示意圖。在圖1中，傳輸線100例如是可連接於電子元件之間的排線，其用於傳輸SDIO及時脈等信號，但不限於此。如圖1所示，傳輸線100可包括第一電連接部110、第二電連接部120、導線130及濾波裝置114。

在本實施例中，各導線130可用於連接第一電連接部110及第二電連接部120。更具體來說，第一電連接部110可用以容置一或多個第一端子（例如第一端子112），第二電連接部120可用以容置一對應於前述第一端子的第二端子（例如對應於第一端子112的第二端子122），而各導線130可用於連接彼此對應的第一端子及第二端子。在本發明的實施例中，所提及的第一端子及第二端子例如是本領域具通常知識者所熟知的金手指，但本發明可不限於此。

為便於說明，彼此對應的第一端子及第二端子可代稱為一端子對。基此，圖1的傳輸線100可視為包括5個端子對，而各端子對的結構及運作方式皆相同。因此，以下將僅基於由第一端子112及第二端子122組成的特定端子對進行說明，而本領域具通常知識者應可據以推得其他端子對的結構及運作方式。

在圖1中，各端子對可配置有對應的濾波裝置114。以上述特定端子對為例，其可配置有電性連接於第一端子112及導線130的濾波裝置114。在一實施例中，濾波裝置114可連接於第一端子112，但本發明可不限於此。

在一實施例中，傳輸線100可用於連接於兩個電子元件之間，用以透過各端子對中的濾波裝置抑制來自連接於第一電連接部110的電子元件的特定信號成分（例如，雜訊）。以上述特定端子對為例，當第一電連接部110連接至一第一電子元件（例如，面板）時，可透過第一端子112接收來自於第一電子元件的第一電信號E1。之後，濾波裝置114可對第一電信號E1進行濾波操作以提供第二電信號E2，並將第二電信號E2透過導線130傳送至連接於第二電子元件（例如，主機板）的第二電連接部120。更具體來說，第二電信號E2係被傳送至第二電連接部120中的第二端子122，但本發明可不限於此。在其他實施例中，第一電子元件可為主機板，第二電子元件可為面板或其他裝置，端視使用者需求而定。此外，在一些實施例中，第一電子元件及第二電子元件可分別設置於第一電子裝置及第二電子裝置中。在此情況下，第一電子元件可設置於第一電子裝置中用於與第二電子裝置的第二電子元件連接的連接端中。

在一實施例中，濾波裝置114可透過上述濾波操作抑制第一電信號E1中的雜訊，以提供第二電信號E2。具體來說，設計者可透過調整濾波裝置114的相關共振特性來令濾波裝置114具有低通、高通或帶拒濾波器（stopband filter）的特性，從而達到抑制第一電信號E1中的特定頻率成分（例如雜訊）的效果。藉此，來自第一電子元件（例如，面板）的雜訊即不會透過傳輸線100而被傳輸至連接於第二電連接部120的第二電子元件（例如，主機板）。

請參照圖2，其是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線結構圖。在本實施例中，傳輸線200包括第一電連接部210、第二電連接部220、導線230及濾波裝置214。

承先前實施例中的說明，傳輸線200可視為包括5個端子對，而這些端子對皆配置有對應的濾波裝置。以包括第一端子212及第二端子222的特定端子對為例，其可配置有濾波裝置214。

在本實施例中，濾波裝置214例如是連接於第一端子212的微帶線形式濾波器，其可包括電容部214a及電感部214b。應了解的是，電容部214a及電感部214b係能等效地提供電容器及電感器功能的結構，而非實際的電容器及電感器。在此情況下，當第一端子212接收來自於電子元件的第一電信號時，濾波裝置214可透過電容部214a及電感部214b對第一電信號進行濾波操作，以提供第二電信號，並將此第二電信號透過導線230傳輸至第二端子222。在不同的實施例中，因應於所欲抑制的特定頻率（例如雜訊），電容部214a及電感部214b的圖樣可進行相應的設計，而圖2所示的圖樣例如可用於抑制2.4 GHz頻段的雜訊，但本發明可不限於此。

為佐證本發明傳輸線的技術效果，以下另基於相關的實驗數據作進一步說明。

請參照圖3A、圖3B及圖3C，其中圖3A是藉由設置電容器進行濾波的效能圖，圖3B是藉由設置串接的電容器及電感器進行濾波的效能圖，而圖3C是透過圖2實施例進行濾波的效能圖。

在圖3A的情境中，係透過具有12pF的電容器（及其寄生電感）來實現濾波的功能。由圖3A所示的S(1,1)（即，反射係數（return loss））及S(2,1)（即，穿透係數（insertion loss））可看出，只採用電容器進行濾波的方式雖可達到較大的頻寬，但此頻寬無法被控制，且可能造成基頻信號被濾掉等不良結果。

在圖3B的情境中，係透過串接的電容器及電感器來實現濾波的功能。由圖3B所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，採用串接的電容器及電感器實現濾波功能的方式可達到可控制的頻寬。然而，由於串接的電容器及電感器的尺寸過大，故不適於設置在一般的傳輸線中。

在圖3C的情境中，係透過圖2的濾波裝置214來實現濾波的功能。由圖3C所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，濾波裝置214除了可將頻寬控制在所需的頻段（例如2.4 GHz）之外，其尺寸亦適於設置在一般的傳輸線中。

此外，本發明實施例的傳輸線的效能亦不會受到長度的影響。請參照圖4A及圖4B，其中圖4A是未設置濾波裝置的傳輸線效能圖，而圖4B是採用圖2的傳輸線實現濾波功能的傳輸線效能圖。在圖4A及圖4B的情境中，所採用的導線長度例如是70 mm。

由圖4A所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，對於未設置濾波裝置的傳輸線而言，幾乎無法對2.4 GHz頻段的雜訊達到任何抑制的效果。另一方面，從圖4B所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，2.4 GHz頻段的雜訊已被有效地抑制。

請再參照圖5A及圖5B，其中圖5A是未設置濾波裝置的傳輸線效能圖，而圖5B是採用圖2的傳輸線實現濾波功能的傳輸線效能圖。在圖5A及圖5B的情境中，所採用的導線長度例如是100 mm。

由圖5A所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，對於未設置濾波裝置的傳輸線而言，幾乎無法對2.4 GHz頻段的雜訊達到任何抑制的效果。另一方面，從圖5B所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，2.4 GHz頻段的雜訊仍可被有效地抑制。換言之，由圖4B及圖5B可看出，本發明提出的傳輸線的效能並不受導線長度影響。

此外，為佐證本發明的傳輸線的頻寬可依需求而調整，以下另輔以圖6、圖7A及圖7B作說明。

請參照圖6，其是依據圖2實施例繪示的傳輸線局部結構圖。在本實施例中，傳輸線600的結構大致相同於圖2的傳輸線200，惟其中的濾波裝置614中的電容部614a及電感部614b的圖樣已因應於所考慮的900M Hz頻段而被相應地調整為所示態樣，但本發明可不限於此。

請參照圖7A及圖7B，其中圖7A是未設置濾波裝置的傳輸線效能圖，而圖7B是採用圖6的傳輸線實現濾波功能的傳輸線效能圖。

由圖7A所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，對於未設置濾波裝置的傳輸線而言，幾乎無法對900 M Hz頻段的雜訊達到任何抑制的效果。另一方面，從圖7B所示的S(1,1)及S(2,1)可看出，900 MHz頻段的雜訊可被有效地抑制。換言之，由圖4B、圖5B及圖7B可看出，本發明提出的傳輸線的頻寬可依需求而調整。

在一些實施例中，對於單一個端子對而言，本發明可透過設置多個連接於第一端子的濾波裝置（即，微帶線形式濾波器）來達到同時濾除第一電信號中的多個頻段信號的效果。

請參照圖8，其是在單一端子對中設置有連接於第一端子的多個濾波裝置的傳輸線效能圖。在本實施例中，假設本發明傳輸線的某端子對中設置有連接於第一端子的三個微帶線形式濾波器，而其個別可經設計而用於抑制850 MHz、1.940 GHz及2.450 GHz等頻段的雜訊。由圖8的S(1,1)及S(2,1)可看出，本發明的傳輸線對於上述各頻段的信號皆可達到有效的抑制。

在其他實施例中，對於採用差分線進行傳輸的傳輸線而言，本發明亦提出了藉由在其中設置濾波裝置的方式來提供濾波功能的方案。以下將作進一步說明。

請參照圖9，其是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線示意圖。在圖9中，傳輸線900例如是可連接於電子元件之間的排線，並可用於傳輸PCIe、USB、EDP及MIPI等信號。如圖9所示，傳輸線900可包括第一電連接部910、第二電連接部920、導線930a、930b及濾波裝置914。

在本實施例中，導線930a及930b可構成一差分線對，並可用於在第一電連接部910及第二電連接部920之間傳輸差分信號。如圖9所示，第一電連接部910中的第一端子可成對設置，並可透過相應的差分線對連接至第二電連接部920。舉例而言，第一電連接部910中成對設置的第一端子912a及912b可分別透過導線930a及930b連接至第二電連接部920中成對設置的第二端子922a及922b。

為便於說明，透過差分線對連接的第一端子及第二端子可代稱為一差分端子對。由此可知，圖9的傳輸線900可視為包括5個差分端子對，而各差分端子對的結構及運作方式皆相同。因此，以下將僅基於由第一端子912a、912b、第二端子922a及922b組成的特定差分端子對進行說明，而本領域具通常知識者應可據以推得其他差分端子對的結構及運作方式。

在圖9中，各差分端子對可配置有對應的濾波裝置。以上述特定差分端子對為例，其可配置有電性連接於第一端子912a、912b、導線930a及930b的濾波裝置914。在一實施例中，濾波裝置914可連接於第一端子912a及912b，但本發明可不限於此。

在一實施例中，傳輸線900可用於連接於兩個電子元件之間，用以透過各差分端子對中的濾波裝置抑制來自連接於第一電連接部910的電子元件的特定信號成分（例如，雜訊）。以上述特定差分端子對為例，當第一電連接部910連接至一第一電子元件（例如，面板）時，可透過第一端子912a及912b接收來自於第一電子元件的第一電信號E1。之後，濾波裝置914可對第一電信號E1進行濾波操作以提供第二電信號E2，並將第二電信號E2透過導線930a及930b傳送至連接於第二電子元件（例如，主機板）的第二電連接部920。更具體來說，第二電信號E2係被傳送至第二電連接部920中的第二端子922a及922b，但本發明可不限於此。

在一實施例中，濾波裝置914可透過上述濾波操作抑制第一電信號E1中的雜訊，以提供第二電信號E2。舉例而言，本實施例中的第一電信號E1可包括差模訊號及共模訊號，而其中的共模訊號可視為第一電信號E1中的雜訊，並可透過濾波裝置914進行抑制/濾除。具體來說，設計者可透過調整濾波裝置914的相關共振特性來令濾波裝置914具有低通、高通或帶拒濾波器的特性，從而達到抑制第一電信號E1中的特定頻率成分（例如雜訊）的效果。藉此，來自第一電子元件（例如，面板）的雜訊即不會透過傳輸線900而被傳輸至連接於第二電連接部920的第二電子元件（例如，主機板）。

請參照圖10A及圖10B，其中圖10A是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線結構圖，而圖10B是依據圖10A繪示的第一電連接部透視圖。在本實施例中，傳輸線1000包括第一電連接部1010、第二電連接部1020、導線1030a、1030b及濾波裝置1014。

承先前實施例中的說明，傳輸線1000可視為包括5個差分端子對，而這些差分端子對皆配置有對應的濾波裝置。以包括第一端子1012a、1012b、第二端子1022a及1022b的特定差分端子對為例，其可配置有濾波裝置1014。

在本實施例中，濾波裝置1014可包括微帶線形式濾波器10141及耦合元件10142，其中微帶線形式濾波器10141可連接於第一端子1012a及1012b，並可包括電容部10141a及電感部10141b。耦合元件10142可電性連接於第一端子1012a及1012b。在此情況下，當第一端子1012a及1012b接收來自於電子元件的第一電信號（其例如包括差模訊號及共模訊號）時，濾波裝置1014可透過耦合方式將共模訊號耦合至耦合元件10142。之後，濾波裝置1014可再透過電容部10141a及電感部10141b進行濾波操作，以提供第二電信號。更具體來說，濾波裝置1014可透過上述濾波操作而將共模訊號濾除，以提供僅包括差模訊號的第二電信號。之後，濾波裝置1014可將此第二電信號透過導線1030a及1030b傳輸至第二端子1022a及1022b。

在不同的實施例中，因應於所欲抑制的特定頻率（例如雜訊），電容部10141a及電感部10141b的圖樣可進行相應的設計，而圖10B所示的圖樣例如可用於抑制2.4 GHz頻段的雜訊，但本發明可不限於此。

為佐證本發明傳輸線的技術效果，以下另基於相關的實驗數據作進一步說明。請參照圖11A，其是依據圖10A及圖10B繪示的傳輸線差模效能圖。在本實施例中，曲線1110例如是當傳輸線1000中設置有濾波裝置1014時的S21dd曲線（即，差模衰減），而曲線1120例如是當傳輸線中未設置有本發明的濾波裝置時的S21dd曲線。

由圖11A可看出，曲線1110所呈現的衰減大致上皆不高於曲線1120，足見本發明提出的傳輸線1000可維持（甚至改善）差模訊號的傳輸效能。

請再參照圖11B，其是依據圖10A及圖10B繪示的傳輸線共模效能圖。在本實施例中，曲線1130例如是當傳輸線1000中設置有濾波裝置1014時的S21cc曲線（即，共模衰減），而曲線1140例如是當傳輸線中未設置有本發明的濾波裝置時的S21cc曲線。

由圖11B可看出，相較於曲線1140，曲線1130在2.4 GHz處（即，虛線框起處）呈現明顯衰減，足見本發明提出的傳輸線1000可用於抑制2.4 GHz頻段的雜訊（即，共模訊號）。

綜上所述，本發明提出的傳輸線可透過設置於其中的濾波裝置（例如，微帶線形式濾波器）來對所接收的第一電信號進行濾波操作，從而達到抑制/濾除第一電信號中的特定成分（例如，雜訊）的效果。此外，對於採用差分線進行傳輸的傳輸線而言，本發明亦提出了藉由在其中設置濾波裝置（其例如包括耦合元件及微帶線形式濾波器）的方式來提供濾波功能的方案。

藉此，來自連接於第一電連接部的第一電子元件（例如，面板）的雜訊即不會透過本發明傳輸線而被傳輸至連接於第二電連接部的第二電子元件（例如，主機板）。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、600、900、1000‧‧‧傳輸線 110、210、910、1010‧‧‧第一電連接部 112、212、912a、912b、1012a、1012b‧‧‧第一端子 114、214、614、914、1014‧‧‧濾波裝置 120、220、920、1020‧‧‧第二電連接部 122、222、922a、922b、1022a、1022b‧‧‧第二端子 130、230、930a、930b、1030a、1030b‧‧‧導線 214a、614a、10141a‧‧‧電容部 214b、614b、10141b‧‧‧電感部 10141‧‧‧微帶線形式濾波器 10142‧‧‧耦合元件 1110、1120、1130、1140‧‧‧曲線 E1‧‧‧第一電信號 E2‧‧‧第二電信號

圖1是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線示意圖。 圖2是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線結構圖。 圖3A是藉由設置電容器進行濾波的效能圖。 圖3B是藉由設置串接的電容器及電感器進行濾波的效能圖。 圖3C是透過圖2實施例進行濾波的效能圖。 圖4A是未設置濾波裝置的傳輸線效能圖。 圖4B是採用圖2的傳輸線實現濾波功能的傳輸線效能圖。 圖5A是未設置濾波裝置的傳輸線效能圖。 圖5B是採用圖2的傳輸線實現濾波功能的傳輸線效能圖。 圖6是依據圖2實施例繪示的傳輸線局部結構圖。 圖7A是未設置濾波裝置的傳輸線效能圖。 圖7B是採用圖6的傳輸線實現濾波功能的傳輸線效能圖。 圖8是在單一端子對中設置有連接於第一端子的多個濾波裝置的傳輸線效能圖。 圖9是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線示意圖。 圖10A是依據本發明之一實施例繪示的傳輸線結構圖。 圖10B是依據圖10A繪示的第一電連接部透視圖。 圖11A是依據圖10A及圖10B繪示的傳輸線差模效能圖。 圖11B是依據圖10A及圖10B繪示的傳輸線共模效能圖。

100‧‧‧傳輸線

110‧‧‧第一電連接部

112‧‧‧第一端子

114‧‧‧濾波裝置

120‧‧‧第二電連接部

122‧‧‧第二端子

130‧‧‧導線

E1‧‧‧第一電信號

E2‧‧‧第二電信號

Claims (7)

1. 一種具有濾波功能的傳輸線，包括：一第一電連接部，其中該第一電連接部用以容置至少一第一端子，並透過該至少一第一端子接收一第一電信號，其中該傳輸線為一排線；一第二電連接部；至少一導線，其中各該導線連接於該至少一第一端子之一及該第二電連接部之間；以及一濾波裝置，設置於該第一電連接部，電性連接於各該第一端子及各該導線，其中該濾波裝置對該第一電信號進行一濾波操作以提供一第二電信號，並將該第二電信號透過該至少一導線傳送至該第二電連接部，其中該濾波裝置包括連接於該至少一第一端子的一微帶線形式濾波器，其中該濾波裝置包括連接於該至少一第一端子的多個微帶線形式濾波器，該第一電連接部透過該至少一第一端子接收該第一電信號，且該濾波裝置透過該些微帶線形式濾波器對該第一電信號進行該濾波操作以抑制該第一電信號中的多個雜訊，並提供該第二電信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的傳輸線，其中該濾波裝置包括相互串接的一電容部及一電感部，該第一電連接部透過該至少一第一端子接收該第一電信號，且該濾波裝置透過該電容部及該電感部對該第一電信號進行該濾波操作，以提供該第二電信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的傳輸線，其中該濾波裝置透過該濾波操作抑制該第一電信號中的一雜訊，以提供該第二電信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的傳輸線，其中該第一電信號包括一差模訊號及一共模訊號，且該濾波裝置更包括：一耦合元件，電性連接於該至少一第一端子，其中該共模訊號透過耦合方式耦合至該耦合元件。
5. 如申請專利範圍第4項所述的傳輸線，其中該濾波裝置透過該濾波操作而將該共模訊號濾除，以提供僅包括該差模訊號的該第二電信號。
6. 如申請專利範圍第1項所述的傳輸線，其中該第一電連接部連接至一電子元件，並從該電子元件接收該第一電信號。
7. 如申請專利範圍第6項所述的傳輸線，其中該電子元件包括一面板，且該第二連接部連接至一主機板。

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