专利名称：变压器及制造变压器的方法
技术领域：
本发明总体上涉及变压器，更具体地说，涉及用于射频应用的印制
(printed)变压器。
背景技术：
变压器是在初级绕组或线圈与次级绕组或线圈之间转换电能的无源 电子设备。输入/输出比是由初级绕组及次级绕组的匝数和通过这些绕组 的连续磁通量来确定。
变压器具有各种不同的形状和设置。用于低压应用的最普通类型的 变压器具有用于导引磁通量的铁氧体材料芯体，以实现电能的有效变换。 然而，还存在所谓的无芯变压器(coreless transformer),其中由空气或低 导磁率(permeability)的材料来传导连接初级绕组与次级绕组的磁通量。
图1示出了在两层印制电路板(PCB)上实现的变压器的现有技术 的示例。在PCB的上、下表面上的直线导电路径通过通镀通孔(through plated via holes)互连，以形成基本上矩形剖面形状的初级绕组和次级绕 组。
该现有技术设计的缺点在于对PCB上可用空间的利用不足。 美国专利申请2005/0212642 Al公开了一种在陶瓷衬底上形成的环 形(toroid)变压器。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种有效利用地印制电路板上的可用空 间的印制变压器。
本发明的另一目的在于提供一种用于阻抗匹配的变压器。 本发明基于以下实现通过按照基本上圆形的形状在印制电路板的两个表面上设置导电路径，来获得利用最少可用空间的变压器。
根据本发明，提供了一种变压器，该变压器包括电路板，其具有 第一表面及第二表面；多条导电路径，其设置在所述电路板的第一表面 及第二表面上；其中，所述导电路径中的一些导电路径互连以形成所述 变压器的初级绕组，而所述导电路径中的一些导电路径互连以形成所述 变压器的次级绕组，该变压器的特征在于，所述导电路径形成基本上圆 形的图案。
还提供了一种制造变压器的方法，该方法包括以下步骤在电路板 的第一表面上设置导电路径的图案；在所述电路板的与所述第一表面相 对的第二表面上设置导电路径的图案；互连所述导电路径中的一些导电 路径以形成所述变压器的初级绕组；以及互连所述导电路径中的一些导 电路径以形成所述变压器的次级绕组，该方法的特征在于，所述导电路 径的图案基本上是圆形。
通过按照基本上圆形的图案来设置所述路径，来有效地利用PCB上 的空间。
在优选实施方式中，所述路径的至少一部分是弯曲的。从而，所述 变压器可适于单个应用，并且例如还可用于阻抗匹配。
所述变压器优选地用于RF应用，并且特别用于FM射频范围中的应 用，在FM射频范围中其特性是最合适的。
由从属权利要求来限定其它优选实施方式。
现在参照以下附图通过示例来描述本发明，在附图中 图1示出了现有技术的印制变压器； 图2示出了根据本发明的印制变压器；
图3是示出了具有其中由变压器来互连放大器的输入端与输出端的 接收机系统的整体布局的图4和图5分别示出了在PCB的第一表面及第二表面上的印制导电 路径；以及
5图6示出了在图4和图5中所示的导电路径的组合图案。
具体实施例方式
下面将给出对根据本发明的变压器的优选实施方式的详细描述。 在本说明书的背景技术部分中己经说明了图1，在此不再进行描述。
图2示出了 PCB的第一或上表面。PCB具有总体上从虚拟中心点朝 外沿径向延伸的多条导电通路。在PCB的第二或下表面上设置了类似的 图案(未示出)。路径终止于通镀通孔，该通镀通孔将PCB的两个表面 上的路径电互连，从而形成变压器的初级绕组和次级绕组。这将在稍后 参照图4到6详细进行解释。
PCB优选地为环氧树脂叠层(epoxy laminate),如以商标FR4销售 的玻璃纤维强化环氧树脂叠层。
图3是示出由变压器来互连放大器的输入端与输出端的接收机系统 的图。该变压器在该系统中具有至少两个功能。首先，它将由天线单元 接收并由放大器芯体放大的信号转换为对于放大器的输入端而言合适的 电平。由此，可以通过适当的方式来设置例如放大率(即，增益)的RF 参数和互调制(intermodulation)行为。这是因为，接收机电路要求信号 处于预定范围内，以正确地处理这些信号。其次，变压器用作在天线单 元的输出端与接收机电路的输入端之间的阻抗匹配装置。
在优选实施方式中，天线是FM天线，因而接收机电路是FM接收 机电路。这意味着由天线单元接收的信号在欧洲为88-108 MHz，而在美 国处在76-110 MHz之间。
现在将参照图4到图6来详细描述根据本发明的变压器的优选实施 方式的设置。在图4中，示出了八边形PCB10的第一表面或上表面或上 侧面。在图4到6中示出了在被示为同心圆的各个通镀通孔之间设置了 十二条导电路径。参见图6，这些路径分别形成初级绕组20及次级绕组 30的一部分。更具体地说，暗黑色路径20a、 20c及20e形成初级绕组的 一部分，而浅灰色路径30a、 30c、 30e、 30g、 30i、 30k、 30m、 30o及30q 形成次级绕组的一部分。对初级绕组附接了连接引线22a、 22b，并且对次级绕组附接了连接引线32a、 32b。
现在转到图5,图5示出了在PCB 10的第二表面或下表面上的十二 条导电路径。以与图4中的路径相同的平面图来示出这些路径，这意味 着在去除PCB的情况下从PCB的第一侧示出这些路径。可以认识到，在 PCB的第二表面上的路径形成了第一绕组及第二绕组的其余部分。因此， 暗黑色路径20b、 20d及20f形成了初级绕组的其余部分，而浅灰色路径 30b、 30d、 30f、 30h、 30j、 301、 30n及30p形成了次级绕组的其余部分。
在图6中示出了完整的初级绕组及次级绕组的布局。初级绕组包括 一共形成三匝的六条路径，而次级绕组包括一共形成九匝的18条路径， 由此得到1: 3的变压比。
大多数路径稍微弯折或弯曲，从而使得可用的PCB表面最大化。通 过单独设计各个环路，还可以实现所期望的阻抗匹配。
现在将描述制造上述变压器的方法。该方法基本上包括传统上用于 制造设置有导电路径的PCB的步骤。因此，PCB叠层(诸如FR4叠层) 在与用于将PCB的两侧上的路径互连的通孔相对应的位置，设置有透孔。 然后，通过用于制造印制电路板的传统工艺施敷路径。而且，在通孔中 应用通镀(throughplating)。最后，分别对初级绕组及次级绕组焊接连接 引线，以用于连接天线单元和接收机电路。
已经描述了根据本发明的变压器的优选实施方式。本领域技术人员 可以认识到，可以在所附权利要求的范围内对该实施方式进行变化。因 此，己经描述了其中在其两个表面上设置有导电路径的双层PCB。可以 理解的是，也可以使用具有多于两层的多层PCB。
已经示出了形成初级绕组及次级绕组的图案的一个示例。然而，可 以针对各种应用来设计所发明的变压器的图案，使得它非常有用，特别 是在结合其简单的制造方法的情况下。
已经根据包括天线单元、放大器芯体单元和RF接收机电路的天线系 统而描述了本发明的变压器。可以理解的是，这种变压器还可以应用到 其它系统如RF耦合器、组合器和分离器中，而不限于上述应用。
权利要求
1、一种变压器，该变压器包括-电路板(10)，其具有第一表面及第二表面，-多条导电路径，其设置在所述电路板的第一表面及第二表面上，其中，所述导电路径中的一些导电路径(20a到20f)互连以形成所述变压器的初级绕组，而所述导电路径中的一些导电路径(30a到30r)互连以形成所述变压器的次级绕组，其特征在于，-所述导电路径形成基本上圆形的图案。
2、 根据权利要求1所述的变压器，其中，所述路径的至少一部分是 弯曲的。
3、 根据权利要求1或2所述的变压器，其中，所述电路板是环氧树 脂叠层。
4、 根据权利要求3所述的变压器，其中，所述电路板是玻璃纤维强 化环氧树脂叠层。
5、 根据权利要求1到4中的任意一项所述的变压器，其中，所述变 压器被设置为转换射频信号。
6、 根据权利要求5所述的变压器，其中，所述射频信号位于76-110 MHz的频率范围内。
7、 根据权利要求1到6中的任意一项所述的变压器，其中，位于所 述第一表面及第二表面上的所述路径通过通镀通孔互连。
8、 一种接收机系统，该接收机系统包括天线单元、接收机以及将所 述天线单元的输出端与所述接收机电路的输入端互连的变压器，其特征在于，该变压器是根据权利要求1的变压器。
9、 根据权利要求8所述的接收机系统，其中，所述变压器的初级绕 组及次级绕组被设计用于阻抗匹配。
10、 一种制造变压器的方法，该方法包括以下步骤-在电路板(10)的第一表面上设置导电路径的图案， -在所述电路板的与所述第一表面相对的第二表面上设置导电路径 的图案，-互连所述导电路径中的一些导电路径(20a到20f)以形成所述变 压器的初级绕组；以及-互连所述导电路径中的一些导电路径G0a到30r)以形成所述变 压器的次级绕组，其特征在于，-所述导电路径的图案基本上是圆形。
全文摘要
一种变压器，该变压器包括具有第一表面及第二表面的电路板。在所述电路板的第一表面及第二表面上设置有多条导电路径，其中所述导电路径中的一些导电路径(20a到20f)互连以形成所述变压器的初级绕组，而所述导电路径中的一些导电路径(30a到30r)互连以形成所述变压器的次级绕组。通过将导电路径设置为使得它们形成基本上圆形的图案，来有效地利用PCB表面的空间。而且，所述变压器可被设计用于提供阻抗匹配。还公开了制造该变压器的方法。
文档编号H01F17/00GK101484955SQ200780025348
公开日2009年7月15日 申请日期2007年10月24日 优先权日2006年10月25日
发明者亚历克斯·范德博格, 马库斯·布勒雅恩 申请人:莱尔德技术股份有限公司