专利名称：可在一个集成组件中产生差模和共模滤波进行浪涌保护的成对多层电介质的独立无源元 ...的制作方法
本申请是1998年4月17日提交的申请序列号09／056，379的继续，是1998年1月19日提交的申请序列号09／008，769的续篇，是1997年4月8日提交的申请序列号08／841，940的续篇。本发明涉及的是保护电子线路免受电磁场干扰(EMI)、过压和防止电磁辐射的滤波器。更具体地说，本发明涉及的是一个多功能电子元件，其物理结构可抑制不期望有的来自于其他信号源或由差模和共模电流在电子线路内部产生的电磁辐射。另外，由于电子元件的物理结构和材料组分，过压浪涌保护和磁特性可以完全与差模和共模滤波合并。
目前生产的大多数电子仪器，尤其是计算机、通讯系统、汽车、军事监测仪器、音响和家庭娱乐设备、电视和其他设备中包含有实现新的高速功能的小型化元件并且根据其生产原料或其尺寸进行电连接，其尺寸对电磁干扰或电线上出现的瞬态电压产生的寄生电能非常敏感。瞬态电压可以严重损坏或破坏如微电子元件或电连接从而使电子仪器不工作，并且需要大量经费进行大量的修理或更换。
EMI或RFI形式的电气干扰可由这样的信号源如无线电广播天线或其他电磁波发生器引入电线中。EMI也可由需要屏蔽EMI的电路产生。差模和共模电流通常产生于电缆和电路板印制线中。在很多情况下，由这些起天线作用的导体发射电磁场。必须控制这些导体／发射器的辐射来阻止产生或对不期望的噪声敏感的其他电路或电路的其他部分互相干扰。其他干扰源由与电线耦合的仪器产生，如计算机、电源开关和其他各系统，它们可产生很大的干扰，期望消除这些干扰以满足国际上对辐射和／或敏感度的要求。
出现在电线上的瞬态电压可由在很短时间内产生大量电势的闪电引入。同样地，核电磁脉冲(EMP)在很宽的频率范围上在更快的上升时间脉冲内产生更大的电压尖峰，这对绝大多数设备是有害的。其他大瞬态电压源与在一些电子供电仪器的电源开或关上出现的电压浪涌有关，同时由大地势能的改变引起大地回路干扰。现有的保护设备，最初只根据结构和原料进行防护，而对单个的集成组件不能充分保护。
基于上述已知的电磁辐射和瞬态电压浪涌现象，已设计有各种滤波器和浪涌抑制电路结构，这可很明显地从现有技术中看出。现有技术的各种发明的详述公开于美国专利号5，142，430中，这里作为参考。
′430专利本身描述的是电源线滤波器和浪涌保护电路元件和电路，它们用于电气仪器中实现设备保护。电路元件包括具有期望的电气特性如变阻器或电容特性的材料的晶片或盘片。盘片具有电极图案并且与它上面的小孔共同在元件表面形成绝缘带，从而使元件能方便有效地与系统的电气导体进行电气连接。这些电极图案互相连接，在材料介于两个电极栅之间的情况下，这些电极栅形成公共电极。′430专利最初针对双铰线滤波。本发明提高和改进了双铰线这一概念，因为本发明用于采用低电压低电流的数据通信线和直接面向具有高电压的工业和家庭应用装置，如三相供电线、电机噪声滤波、LAN和计算机和电子设备。
因此，针对前述的现有技术中存在的缺陷，这里提出了本发明。
根据以上所述，我们发现需要提供一个多功能电子元件，其衰减电路、单线、双线和多股绞线中的差模和共模电流引起的电磁辐射。由于电子技术的敏感特性，还需要集成有浪涌保护的电磁滤波器以消除对外部源的过压和辐射的敏感。由于今天电子工业的高度竞争，使得这种差模和共模滤波器／浪涌保护器必须便宜、微型化、费用低并且可高度集成于大多数电子产品中。
因此，本发明的主要目的是提供一种易于制造和使用的多功能电子元件，它可滤掉由差模和共模电流产生的电磁辐射。
本发明的另一目的是提供一种保护电路装置，它可大量生产并且可在一个元件组件中封装一个或多个保护电路以提供对瞬态电压、过压和电磁干扰的保护。
本发明的另一目的是提供具有内部地的保护电路，它提供一个削弱EMI和过压的路径而不必将混合电子元件与电路或大地耦合。
本发明的这些和其他目的及优点是通过在相应的电极板周围采用多个公共接地导电板实现的，电极板被具有任一或多个电气性能组合的材料分隔。通过导体对与公共接地导电板耦合并且选择导体与电极板耦合，线与线和线与地元件耦合来实现差模和共模电磁干扰滤波和／或浪涌保护。电路装置包括至少一个线性调整电路元件作为极板。电极图案在极板的一个表面产生，然后电极表面与电路的电导体电气耦合。电极图案，所用的绝缘材料和公共接地导电板在电导体的电极之间产生公共端，它用电气导体之间线与线耦合的电气元件和线与地耦合的电气元件从各个电气导通产生一个平衡(相等但反向)电路装置。
差模和共模滤波器的电气特性取决于所选用的电极板之间的材料和所用的地屏蔽，它将电极板有效地保护在一个或多个法拉第盒中。如果选取了一种特殊的绝缘材料，得到的滤波器将主要是一个容性装置。绝缘材料和电极板以及公共接地导电板将在每个电气导体中共同产生一个线与线的电容和线与地的电容。如果用金属氧化物变阻器(MOV)材料，则该滤波器将是容性滤波器，其过流和浪涌保护特性由MOV型材料产生。公共接地导电板和电极板将再次形成线与线的和线与地的容性板，其在高瞬态电压的情况下提供差模和共模滤波。在这些条件下，MOV型变阻器材料基本上是一个用于抑制高瞬态电压的非线性电阻，它将产生作用限制可能出现在电气导体之间的电压。
在另一个实施方案中，可以使用铁氧体增加差模和共模滤波器的附加内部电感。如前所述，公共接地导电板和电极板形成线与线的电容和线与地的容性板同时铁氧体材料增加装置的电感。使用铁氧体还可提供瞬态电压保护，在某一电压门限下，铁氧体变为导体使过限的瞬态电压分流到公共接地导电板，有效地限制了通过电气导体的电压。
这里还公开了基于本发明的上述目的和优点的许多其他的装置和结构，以说明本发明范围内的差模和共模滤波器的多功能性和广泛的应用。
图1所示是根据本发明的差模和共模滤波器的分解透视图；图1A所示是图1所示的滤波器的另一实施方案的分解透视图；图2是图1所示的滤波器的原理框图，其中图2a为纯原理说明，图2b为物理结构的原理说明。
图3是图1的滤波器与包含现有技术的芯片电容的滤波器比较的对数图，插入损耗作为信号频率函数；
图4是用于连接器中的多导体差模和共模滤波器的分解透视图；图5所示是差模和共模滤波器和现有技术滤波器的原理图，其中图5a是现有技术中所用的多电容元件，图5b是图4中差模和共模滤波器的物理实施方案的电气说明；图6是组成的高密度多导体差模和共模滤波器实施方案的多个公共接地导电板和电极板的顶视图；图6A是如图6所示的组成的另一高密度多导体差模和共模滤波器的多个公共接地导电板和电极板的顶视图；图7是电极板的前正视图，其中图7a和图7b分别是电极板的前后视图；图8所示是图1的差模和共模滤波器的另一实施方案的侧视图，它采用图7的电极板；图9所示是图8的滤波器的前正视图；图10所示是差模和共模滤波器的表面贴装芯片的实施方案，其中图10a是透视图，图10b是分解透视图；图11所示是图10中所示的滤波器的改进的实施方案，其中图11a是滤波器剖面的透视图，图11b是其原理图；图12所示是多滤波器表面贴装元件；其中12a是滤波器的顶视图，图12b至12d是内部电极层的顶视图；图12e是图12a中所示的滤波器的剖面的正视图；图13没有；图14是差模和共模滤波器的改进的实施方案中的独立的薄膜板的分解透视图；图15是工作方式下图14的薄膜板的剖面的前正视图；图16是主要用于电机中的差模和共模滤波器的改进的另一实施方案；图16a是电机滤波器实施方案的顶视图；图16b是其侧视图；图16c是其剖面的侧视图；图16d是图16a中所示的滤波器的物理实施方案的电气说明；图17所示是与电机电耦合和物理耦合的电机差模和共模滤波器的实施方案；图17a所示是与电机耦合的滤波器的顶视图；图17b所示是其侧视图；图18是一个对数图，它表示含有标准滤波器的电机和含有图17的差模和共模滤波器的电机在作为频率的函数以dBuV／m为单位的辐射程度的比较；图19所示是电机差模和共模滤波器的改进的另一实施方案；图19a所示是多个电极板的顶视图；图19b所示是与多个电导体电气耦合的电极板的分解透视图；图19c是电机差模和共模滤波器的物理实施方案的电气说明；图20所示是差模和共模滤波器的大功率实施方案，其中图20a是滤波器的原理说明，图20b是其部分原理／方框图；图21所示是大功率差模和共模滤波器，图21a是部分分解透视图，图21b是其原理说明；图22所示是本发明改进的另一实施方案；图22a是用于连接器中的另一多导体差模和共模滤波器的分解透视图；图22b是图22a中所示的滤波器的前正视图；图22c是图22a中所示的滤波器的物理实施方案的电气说明；图22d是图22a中所示的滤波器的物理实施方案的另一电气说明；图23表示的是本发明的滤波器的一个应用，其中图23a是图23b中所示的具有浪涌和电磁干扰(EMI)设备的物理实施方案的电气说明；图24表示的是本发明的滤波器的另一应用，其中图24a是图24b中所示的有电容的浪涌保护设备的物理实施方案的电气说明；图25表示的是本发明的滤波器的另一应用，其中图25a是差模和共模穿孔滤波器和一组浪涌保护设备的组合体的物理实施方案的图25b是图25a中所示的组合体的电气说明；图26是电极板的另一实施方案的正视图，其中图26a和图26c分别是电极板的前后视图，图26b是电极板的剖面的侧视图；图27是在电路中有两个如图26中所示的电极板的应用的剖面的侧视图；图28是电路中有两个如图26中所示的电极板和一个接地板的另一应用的剖面的侧视图；图29是组成多元件条带滤波器的独立内层的分解图，其中每个内层所示的是该层的底视图；图30所示是图29中所示的多元件条带滤波器，其中图30a是顶视图，图30b是前侧视图，图30c是后侧视图而图30d是底视图；图31是组成另一多元件条带滤波器的独立内层的分解图，其中每个内层所示的是该层的底视图；图32是组成另一多元件条带滤波器的独立内层的分解图，其中每个内层所示的是该层的底视图；图33所示是图32中所示的多元件条带滤波器，其中图33a是顶视图，图33b是前侧视图，图33c是后侧视图，图33d是底视图而图33e是末端正视图；图34是组成另一多元件条带滤波器的独立内层的分解图，其中每个内层所示的是该层的底视图；图35所示是图34中所示的多元件条带滤波器，其中图35a是顶视图，图35b是前侧视图，图35c是后侧视图，图35d是底视图而图35e是末端正视图；图36是组成另一多元件条带滤波器的独立内层的分解图，其中每个内层所示的是该层的底视图；图37所示是图36中所示的多元件条带滤波器，其中图37a是顶视图，图37b是前侧视图，图37c是后侧视图，图37d是底视图而图37e是末端正视图；图38是组成多元件滤波器的独立内层的分解图，其中每个内层所示的是该层的底视图；图39是图38中所示的多元件滤波器的原理说明；图40所示是图38中所示的多元件滤波器的立体图，其中图40a是滤波器的顶视图，图40b是滤波器的前正视图，图40c是滤波器的侧视图；图41所示是图38中所示的多元件滤波器的改进的实施方案，为了改善性能增加了接地板，其中图41A是多元件滤波器的独立内层的分解图，图41B是多元件滤波器的原理说明，图41C是在不同测试频率下多元件滤波器的衰减值的表，图41D是在图41C中所列的不同的测试频率下多元件滤波器的衰减值的曲线；图42所示是差模和共模滤波器表面贴装元件实施方案的改进的应用，其中图42A是改进的应用的透视图，它包含集成了部分分解的无源滤波器的相位T网络，图42B是集成了无源滤波器的相位T网络的原理说明。
由于日常工作中电子产品的使用不断增加和产生的大量的电磁干扰(EMI)和辐射，规定了应用于各种数字和模拟应用如在家中、医院、汽车、飞机和卫星工业中的电磁兼容要求(EMC)。本发明直接针对的是在一个封装中集成有EMI抑制、宽带I／O线滤波、EMI去耦噪声衰减和浪涌保护的电子元件的物理结构。
电磁能量的传播需要两个场，电场和磁场。电场通过两个或多个点之间的电势差将能量耦合进电路。磁场通过感应耦合将能量耦合进电路。磁场源于路径中流过的电流，路径可以是简单的导线回路。在这样的回路中，存在两个场并且这两个场还包括在印刷电路板上的电路线中。这些场在1MHz的频率之上开始分离。
如上面提到的，传播的电磁能量是电场和磁场的交合物。典型地，重点放在将载有DC到高频噪声的电路导体中的EMI滤波。这有两个原因，一个是在自由空间中改变电场将产生磁场，第二个原因是随时间变化的磁通量将产生电场。其结果是，不存在单一的随时间变化的磁场或电场。场可以最初是电场或最初是磁场，但是二者不能独立产生。
辐射发射问题的主要起因是由于两种导电电流，差模和共模电流。这些电流产生的场导致EMI辐射。差模(DM)电流是流经导线环路，电路板走线和其他导线中的电流，其方式是与这些电流有关的场源于导体确定的回路。
共模和差模电流的不同之处在于它们流经不同的电路路径。共模噪声电流是与地相关的表面现象，并且例如流径电缆的外表皮，该外表皮通常接地到机壳。为了削弱、减小和抑制噪声，需要提供一个接地的低阻抗路径，同时短路所有的噪声电流回路。
现在参见图1，它所示的是共模和差模滤波器10的物理结构的分解透视图。滤波器10包括一组公共接地导电板14，公共接地导电板14至少有两个电极板16a和16b，每个电极板16夹在两个公共接地导电板14之间。至少一对电导体12a和12b穿过公共接地导电板组14的隔离孔18或耦合孔20和电极板16a和16b同时电导体12a和12b还有选择地与电极板16a和16b的耦合孔20相连。在本优选实施方案中，公共接地导电板14包括所有导电材料如金属。至少一对隔离孔18穿过每个公共接地导电板14从而在允许电导体12穿过其中的同时保证公共接地导电板14和电导体12电气隔离。公共接地导电板组14可选择在预定和匹配的位置配有固定孔22，从而通过标准紧固装置如螺钉和螺栓使公共接地导电板组14中的每一个与另一个可靠地耦合。固定孔22还可用于将共模和差模滤波器10紧固在另一表面上如用于连接的电子设备滤波器10的包装或外壳。
电极板16a和16b类似于公共接地导电板14之处在于它包括导电材料并且有电导体12a和12b穿过孔。不同于公共接地导电板14的是电极板16a和16b与两个电导体12中的一个有选择地电气连接。如图1所示，电极板14画得比公共接地导电板14小，这不是必须的，但是采用这样的结构可以避免电极板16通过固定孔22的物理耦合装置受到干扰。
电导体12提供电流流径，其流动方向由电导体12两端的箭头表示，如图1所示。电导体12a表示电信号的传输路径，电导体12b表示信号返回的路径。虽然只示出了一对电导体12a和12b，申请人考虑配置共模和差模滤波器10为一组电导体对滤波，产生高密度多导体共模和差模滤波器。
组成共模和差模滤波器10的最终元素是有一个或多个电气特性并且围绕公共接地导电板14中心的材料28，两个电极板16a和16b以及穿过最外面的两个公共接地导电板14之间的部分电导体12a和12b，这样所有板和导体完全相互隔离，除了导体12a和12b以及耦合孔20产生连接。共模和差模滤波器10的电气性能由所选的材料28确定。如果选择绝缘材料，滤波器10首先为电容特性。材料28还可以是金属氧化物变阻器材料，它具有电容特性和浪涌保护特性。还可以用其他材料如铁氧体和烧结多晶体，其中铁氧体材料具有内部电感和浪涌保护特性从而提高了由互耦合抵消效应产生的共模噪声对消。烧结多晶体材料具有导电、绝缘和磁特性。烧结多晶体在美国专利号5，500，629中作了详细说明，这里一起作为参考。
还可以使用辅助材料，它是美国专利No．5，512，196中公开的高电容率铁电材料和高磁导率铁磁材料的混合物，这里作为参考。这样的铁电-铁磁混合材料可形成同时具有电感和电容特性的紧凑的单一元件，其作用如同LC型滤波器。该元件紧凑、可成型和滤波的特性对抑制电磁干扰是有用的。在某实施方案中，铁电材料是钛酸钡而铁磁材料是铁氧体材料如基于铜锌铁氧体材料。铁电-铁磁混合物的电容和电感特性具有衰减能力即在高于1GHz的频率下没有信号。铁电-铁磁混合物的几何尺寸将影响使用该混合物的滤波器的最终的容性和感性。在生产过程中可以改变混合物使滤波器的特性能够在特定的应用和环境下产生适当的衰减。
仍参见图1，下面将更详细说明公共接地导电板14、电极板16a和16b、电导体12a和12b以及材料28之间的物理关系。首先是中央的公共接地导电板14。中央的板14使一对电导体12穿过各自的隔离孔18，从而保持公共接地导电板14和电导体12a和12b之间的电气隔离。另外，中央的公共接地导电板14的上下是电极板16a和16b，每个电极板有一对电导体12a和12b穿过。与中央的公共接地导电板14不同，只有一个电导体12a或12b通过隔离孔18与每个电极板16a或16b隔离。电导体对12a或12b之一与分别通过耦合孔20的电极板16a或16b电气耦合。耦合孔20通过标准连接如能提供稳固可靠的电气连接的焊锡焊接、稳固配合或其他方法与电导体对12之一连接。为了使共模和差模滤波器10正确工作，上面的电极板16a必须与相对的电导体12a电气耦合，而下面的电极板16b必须与相对的电导体12b电气耦合。共模和差模滤波器10可包括一组外部公共接地导电板14。这样的外部公共接地导电板14提供较大面积的接地板以帮助衰减电磁辐射并且提供较大的表面积使过压和浪涌在其中消耗掉。当公共接地导电板组14不与电路或大地电气耦合而是依赖于提供内部地，这一点尤其重要。如前面所述，公共接地导电板14和两个电极板16a和16b之间插入并维持的是材料28，它可以是有不同电气特性的一组或多组材料。
图1A所示是滤波器10的另一实施方案，它附加了电导体或电路板连接与滤波器耦合的方法。基本上，公共接地导电板组14与外边缘导电带或导电面14a电气连接。另外，每个电极板16a和16b分别有各自的外边缘导电带或导电面40a和40b。为了在电极板16a和16b和其各自的导电带40a和40b之间提供电气连接的同时保证滤波器10的其他部分之间电气隔离，每个电极板16为窄带并且其位置为电极板16a的窄带部分直接正对电极板16b的方向。电极板16a的窄带部分还延长了距离使在附加的距离内公共接地导电板组14通过附加材料28与外边缘导电带40a和40b隔离。每个带和板之间的电气连接通过每个带和公共接地导电板14或电极板之间的物理连接实现。
图2所示是共模和差模滤波器10的两个图示。图2a是具有在电导体12a和12b之间并且与电导体12a和12b耦合的线到线电容30和两个在电导体对12之一和内部地34之间耦合的线到地电容32的滤波器10的原理图。
图2b所示是滤波器10的物理实施方案的准原理图和与图2a中所示的电容元件的关系。线到线电容30包括电极板16a和16b，其中电极板16a与电导体对之一12a耦合而另一电极板16b与相对的电导体12b耦合，从而形成了组成电容所必须的两个平行板。中央的公共接地导电板14作为内部地34并且还作为每个线到地电容32的两个平行板之一。
每个线到地电容32所需的另一平行板由相应的电极板16提供。通过仔细参考图1和图2b，将明显地看到电容板的关系。通过用具有电气性能的材料28隔离中央的公共接地导电板14和每个电极板16a或16b，这样形成一个在电导体12a和12b之间有共模旁路电容30和每个电导体12a和12b与内部地34耦合得到的线到地去耦电容32。
后面将更详细地说明内部地，但是这里直接将它假设为等于大地或电路地。为了耦合由中央和附加的公共接地导电板14形成的内部地34，通过常用的方法如穿过紧固孔22焊接或安装螺钉使一个或多个公共接地导电板14与电路或大地耦合，从而与电气设备的外壳或接地外壳耦合。如果有同大地或电路地耦合的内部地34的共模和差模滤波器10工作良好，则滤波器的物理结构的一个优点是不须物理接地。
再看图1，共模和差模滤波器10的附加特性分别由顺时针和逆时针磁通场24和26说明。每个磁通场的方向可通过安培定律和右手规则确定和表示。是这样做的，将大拇指平行并指向电导体12a或12b中流经电流的方向，电流方向由导体两端的箭头表示。一旦大拇指的指向与电流的流向相同，则弯曲的其余手指的方向表示磁通场旋转方向。由于电导体12a或12b位置相邻并且代表了一个电流回路如许多I／O和数据线结构中所见，则流进和流出共模和差模滤波器10的电流相反从而产生能相互抵消的相反的磁通场并且减小了电感。由于当今仪器中不断提高的开关速度和快速的脉冲上升时间产生不能接受的电压尖峰，它只能通过小电感浪涌设备控制，所以在当今I／O和高速数据线中，小电感是有利的。
还可以看到，从劳动强度方面来看，使用共模和差模滤波器10与现有技术中使用分立元件相比，前者提供了一种简单有效的生产方式。由于只需连接电导体12的两端以得到差模耦合电容和两个共模去耦电容，所以节省了时间和空间。
图3所示是插入损耗的变化与现有技术的几片电容的频率的关系以及与采用本发明的共模和差模滤波器10的比较。该曲线表示的82pF的线到线电容50或82pF的线到地电容56都表示出了变化的非线性特性。另一方面，以下列方式配置的滤波器10在高达100MHz频率下具有较低的线性插入损耗(1)用82pF的线到线电容54代替有相同值的传统电容50；(2)用82pF的线到地电容58代替有相同值的传统电容56；(3)用41pF的线到地电容52代替两个传统电容50和56。
本发明另一实施方案是图4中所示的共模和差模多导体滤波器110。滤波器110与图1和1A的滤波器10的相似之处在于它包括一组公共接地导电板112和一组导电电极118a至118h形成差模耦合电容和共模去耦电容作用于一组电导体对上，图4中没有示出该电导体对但它类似于图1和1A中所示的电导体12a和12b。如前面所述的图1中所示的单导体对滤波器10，公共接地导电板112、导电电极118和多个电导体通过预先选定的具有预定的电气性能的材料122如绝缘材料、铁氧体材料、MOV型材料和烧结多晶体材料使它们之间相互隔离。公共接地导电板组112中的每一个都有一组隔离孔114，电导体穿过隔离孔114使其与各自的公共接地导电板112电气隔离。为了能容纳一组电导体，共模和差模滤波器110必须使用图1和1A中的改进的电极板。
为了给每一对电导体对提供多个独立的导电电极，支撑材料116包括具有所需的电气性能的材料122之一。支撑板116a包括印刷在板116a一面上的一组导电电极118b、118c、118e和118h，每个电极有一个耦合孔120。支撑板116b也包括印刷在板116b一面上的一组导电电极118a、118d、118f和118g。支撑板116a和116b由公共接地导电板组112分隔并被其包围。每个输入的电导体对在滤波器110中有相应的电极对。电导体穿过公共接地导电板组112和相应的导电电极，但是图中没有示出。通过选择耦合孔120和隔离孔114确定是否连接。公共接地导电板组112与导电电极118a至118h共同实现的功能与图1和1A的电极板16a和16b的功能基本相同。
图5所示是用现有技术的多电容元件和本发明共模和差模多导体滤波器110的原理框图。图5a是用现有技术的电容阵列130的原理图。基本上，形成的一组电容132相互耦合为阵列130提供了公共地136，同时开路端134使电导体与每个电容132相连。当每个电容132的开路端134与每个电导体电气连接时，这些用现有技术的电容阵列只允许每个电导体共模去耦。
图5b所示是有四个共模和差模滤波器引脚对结构的共模和差模多导体滤波器110的原理说明。穿过每个电极对的水平线代表公共接地导电板112，它有环绕电极对上的线即隔离栅112a。隔离栅112a与公共接地导电板112电气耦合，产生一个内部地网络使每个电极板118a至118h互相分隔。位于中央公共接地导电板112之上和之下的支撑材料板116a和116b上相应的导电电极118a至118h形成线到地的共模去耦电容。每个板、公共接地导电板112和支撑材料板116a和116b由绝缘材料122互相分隔。当滤波器110通过耦合孔120如电极板118a至118c上的孔与电导体对连接时，滤波器110产生一个线到线差模滤波电容。
再次参看图4，所示的多导体滤波器110不仅有中央公共接地导电板112还有外部公共接地导电板112。如图1和1A中所述，外部公共接地导电板112给滤波器110提供了很大面积的地，这有助于衰减电磁辐射，为分散和／或吸收过压、浪涌和噪声提供了较大的表面，作为法拉第屏蔽盒是很有用的。当公共接地导电板组112与电路或大地电气连接而是产生一个内部地时，这一点尤为确切。
图22所示是本发明的进一步改进，即共模和差模多导体滤波器680。滤波器680优选用于计算机和通信设备中并且其结构适用于RJ45连接器。为了改善滤波器性能，滤波器680包括置于机壳内和电路板低频噪声阻隔电容和一组共模和差模滤波器。如图22a中所示，滤波器680的物理结构基本类似于图4中所示的滤波器110，并且包括一组公共接地导电板112，具有多个导电电极的第一和第二电极板676和678，形成包括机壳和电路板阻隔电容的多个共模和差模滤波器。如前面的实施方案中所述，公共接地导电板112，导电电极686，688，690和692，阻隔电极682和684，以及穿过各个板的电导体(图中未示)通过材料122相互隔离。为实现滤波器680中预定的电气性能，如本发明的其他实施方案中所有的电气性能，材料122可以包括绝缘材料、铁氧体、MOV型材料或烧结多晶体。每个公共接地导电板112包括一组隔离孔114，电导体穿过隔离孔114使其与公共接地导电板112电气隔离。为了得到附加的外壳和电路板噪声阻隔电容，滤波器680改变了图1的电极板。
如图4所述，为了使多个电导体对有多个独立的元件，材料122还作为支撑材料116，它用于装配第一和第二电极板676和678。第一电极板676由第一和第二导电电极682和686和阻隔电极688组成，它们都印在支撑材料116的一侧。第二电极板678由第一和第二导电电极684和690和阻隔电极692组成，它们也印在支撑材料116的一侧。第一和第二电极板676和678则由公共接地导电板112分隔并包围。滤波器680与前面的实施方案即允许内置于外壳内共模和差模滤波器和电路板噪声阻隔电容混合的滤波器的不同之处在于第一和第二电极板676和678上的第一和第二导电电极和阻隔电极的结构。第一电极板676的第一和第二导电电极686和688在电极上均包括一个耦合孔120。阻隔电极682部分包围第一和第二导电电极686和688并且包括一组隔离孔114和耦合孔120。第二电极板678与第一电极板678对等，第一和第二导电电极690和692对应第一电极板678的第一和第二导电电极686和688，阻隔电极684对应第一电极板678的阻隔电极682。如图22a中清楚地所示，当各公共接地导电板112之间耦合时，第一和第二电极板676和678的方向相反。当用于连接器中时，第一和第二电极板676和678的这一特殊排列方式允许滤波器680有传统的RJ45的引脚输出结构。应该注意的是，本申请包括电导和阻隔电极的其它结构的引脚输出或期望的接线格式，而不需要反向第一和第二电极板676和678位置。
如在其它的实施方案中，许多电导体将穿过公共接地导电板112和第一和第二电极板676和678。虽然没有电导体，图22b所示是滤波器680的特殊实施方案即对于RJ45连接器标准有八个导体。滤波器680内的各导电电极的相互作用将参考图22a至图22d进行说明，其中图22b包括滤波器680的物理实施方案和电气图的进一步的关系。图22d是滤波器680的另一电气图，它也是所需参考的电气图。滤波器680的信号地(SG)由作为内部地的公共接地导电板112提供。第一和第二电极板676和678的各导电电极通过公共接地导电板112的导电板进行物理分隔，这就为滤波器680提供了一个作为地并且有助于衰减电磁辐射输入的实质上的地极板，提供了较大的表面积以分散和／或吸收过压、浪涌和噪声，并且作为法拉第盒有效地保护滤波器免受外部噪声并且由滤波器680防辐射。
参见图22b、22c和22d中所示的各电导体1至8，电导体3和5通过耦合孔120分别与第一和第二导电电极686和688相连。电导体4和6通过耦合孔120分别与导电电极690和692相连。导体1和7通过耦合孔120与阻隔电极684相连而电导体2和8同样通过耦合孔120与阻隔电极682相连。参见图22d，电导体3和6由第一和第二导电电极686和692的相互作用进行差分滤波，第一和第二导电电极686和692作为相对的板在电导体3和6之间形成线到线电容。电导体3和6通过第一和第二导电电极686和692的相互作用以及公共接地导电板112形成的线到地电容接收共模滤波，由多个公共接地导电板112在每个电导体和内部地之间形成线到地电容。
分别与第一和第二导电电极690和688相连的电导体4和5也存在同样的关系。第一和第二导电电极690和688形成线到线电容并且每个导电电极与公共接地导电板112相互作用为每个电导体形成各自的共模滤波电容。除了由各导电电极和公共接地导电板之间相互作用产生的多个共模和差模滤波器之外，公共接地导电板112和阻隔电极682和684的相互作用还产生机壳和电路板噪声阻隔电容。例如，机壳地与电导体1和7相连，电导体1和7均通过耦合孔120与阻隔电极682相连从而形成噪声阻隔电容的一个极板。噪声阻隔电容的另一个极板由公共接地导电板112形成，它与阻隔电极682相互作用。虽然可互换，电导体2和8还提供了由公共接地导电板112和阻隔电极682相互作用形成的电路板噪声阻隔电容。机壳和电路板噪声阻隔电容均允许公共接地导电板112形成的内部地被电容去耦从而阻止信号接入导体中的低频电气噪声。这样就通过基本电气清理公共接地导电板112形成的内部地改善了共模和差模滤波器的性能。
图6说明了本发明的改进的实施方案，它为当今高密度信息和数据总线的大量的电导体对提供了输入／输出数据线成对滤波。共模和差模高密度滤波器150包括一组公共接地导电板112，它包含多个隔离孔114和有电极对118的导电电极116a和116b，隔离孔114和耦合孔120。从图6中的堆栈排列可见绝缘材料围绕每个极板，如前面的实施方案中所述。
图6A表示共模和差模高密度滤波器150的另一方法，它利用电极的三向耦合提高地和线到线的电容。另外，滤波器150包括一组公共接地导电板112，每个板有多个隔离孔114，有各自的电极对117a至117c的导电电极板119a至119c。每个导电电极板119a至119c包括在预定的位置上的一组隔离孔114和耦合孔120，它允许电导体对穿过，同时有选择地耦合电导体产生期望的滤波器结构。图6A中的堆栈排列也类似于图1、1A、4和6并且有预定的不同厚度的绝缘材料122围绕每个极板。
图7、8和9表示的是单孔电极板70和在本发明的共模和差模滤波器的另一实施方案中该板的应用。图7所示是电极板70的两面，其中图7a是前面而图7b是后面。参见图7a，电极板70包括有预定的电气性能的材料72，如前面所述的绝缘材料或其他材料，这里材料72压模成期望的形状，本例中为圆盘。孔78位于电极板70中允许电导体穿过。电极板70的前面的一部分覆盖了导电面74从而在电极板70的外径产生隔离带82。围绕孔78的是焊接带80，一经加热，该孔将与穿过孔78的电导体焊接上并且使导体和导电面74电气连接。参见图7b，电极板70的后面与电极板70的前面相似，导电面74与材料72粘接从而在电极板的外径产生隔离带82。与前面不同的是，隔离带76围绕孔78以阻止电极板70的后面的电导体和导电面74之间电气连接。
图8和9表示的是如何用多个电极板70产生共模和差模滤波器90。滤波器90的结构类似于前面的实施方案，其中公共接地导电板98夹在至少两个电极板70之间以产生形成一组电容元件所必须的平行板结构。如图9中所示，一个电极板70与公共接地导电板98的一面耦合同时第二个电极板70与公共接地导电板98的另一面耦合并且间距足够大，允许电导体92a和92b穿过一个电极板70而不影响另一电极板70与公共接地导电板98的反面相耦合。虽然图中未表示清楚，但是很显然公共接地导电板98包括位于预定位置上的孔，它与电极板70的孔一起作用允许电导体92a和92b穿过，如图8中所示。
公共接地导电板98作为并提供了内部地96，如果需要可将它与大地或信号地连接。固定孔22允许滤波器90与结构机械耦合。图8中表示了电极板70与公共接地导电板98物理耦合的一种方法。夹于公共接地导电板98和电极板70的后面之间的是焊缝84，一旦加热，焊缝与电极板70后面的导电面74和公共接地导电板98的相应表面连接。当电极板70与公共接地导电板98连接时，电极板70的后面总是面对公共接地导电板98的相应面。同样的机械耦合方法用于电极板。每个电极板70中还表示出了焊接带80，它只将两个电导体92a和92b之一与其相应的电极板耦合。公共接地导电板98和电极板70的结构在电导体92a和92b之间提供了线到线差模滤波并且为每个电导体提供了线到地的去耦。差模滤波由两个电极板70的前面上的导电面74实现，两个电极板70作为电导体92a和92b或线到线之间的耦合电容的平行极板。线到地的去耦由作为一个电容极板的每个电极板70和作为另一平行电容极板的公共接地导电板98的导电面74实现。由公共接地导电板98提供的平行电容极板作为内部地96，为电导体92a和92b中的每一个提供对地的去耦连接。
图8和9中所示的共模和差模滤波器90的优点在于其结构相对简单并且其电压和电流处理电容只受其物理结构限制，其物理结构可根据期望的特性很容易地增大或减小。
图26、27和28所示是双孔电极板600和在本发明的共模和差模滤波器的另一实施方案中该板的应用。参见图26a，电极板600包括有预定的电气性能的材料616，材料616压模成期望的形状，这里所示为圆盘。图26a中所示是双孔电极板600的第一面，它包括第一和第二孔602和604，每个孔均有一个隔离带606将孔与第一导电面608分开。图26c中所示是双孔电极板600的第二面，它包括有一个隔离带606的第一孔602和直接与导电面610连接的第二孔604，它占据了双孔电极板600的第二面的绝大部分，除了沿板600外圈的隔离带612。图26b所示是第一导电面608与环绕双孔电极板600的侧导电面614的电气耦合。位于双孔电极板600的第二面的外圈的隔离带612将第一和第二导电面608和610彼此之间物理分离并且电气隔离。
当两个电导体穿过第一和第二孔602和604时，只有穿过孔604的电导体与第二导电面610电气连接。双孔电极板600的功能与图7中所示的单孔电极板70的不同之处在于电极板600不必偏离放置使图9所示和所述的相对的电导体通过。
图27表示的是如何用多个双孔电极板600产生共模和差模滤波器626，它是通过将两个双孔电极板600电气连接实现的，即每个电极板600的第一面，图26a中所示，与相对的电极板600的第一面相对，同时每个电极板600的第一导电面608通过现有技术的方法进行电气连接，如在两个第一导电面608之间焊接焊点622。两个电导体618和620穿过每个双孔电极板600上排列的孔，同时电导体618与电极板600b的第二导电面610b电气连接，电导体620与电极板600a的第二导电面610a电气连接。遵循与前述相同的本发明共模和差模结构的原则，第一导电面608a和608b形成并作为公共接地导电板，为共模和差模滤波器626提供了内部地。每个电极板600a和600b的第二导电面610a和610b作为独立的导电电极形成了耦合于电导体618和620之间的差分电容的两个极板。第二导电面610a和610b与作为内部地的第一导电面608a和608b一起还形成了共模去耦电容。与图7所示的单孔电极板70相比，双孔电极板600的一个优点是不必分隔开公共接地导电板。第一导电面608a和608b作为并形成了公共接地导电板。如果需要，排列有隔离孔的分隔开的公共接地导电板624可位于双孔电极板600a和600b之间，如图28中所示，用较大的导电面积生成更大的内部地以分散电气噪声和散热。
现代电子设备的一个趋势是仪器和组成仪器的电子元件不断地小型化。共模和差模滤波器中的关键元件电容也不例外，其尺寸不断减小以至于它们可存在于硅片和嵌入集成电路中，我们只能用显微镜看到它们。流行的一种小型化电容是片式电容，它比标准穿心电容或间隙电容小得多。片式电容通过表面贴装技术与电路板上的电导体和走线物理地和电气地连接。本发明的共模和差模滤波器结构的多功能性展示于如图10中所示的表面贴装技术。图10a所示是表面贴装共模和差模滤波器400，图10b是其内部结构。参见图10b，公共接地导电板412夹于第一差分板410和第二差分板414之间。公共接地导电板412和第一、第二差分板410、414均包括根据所选的材料有期望的电气性能的材料430。对于本发明的所有实施方案，申请人期望采用各种材料如不局限于绝缘材料、MOV-型材料、铁氧体材料、薄膜如聚脂薄膜和新开发的材料如烧结多晶体。
第一差分板410包括与材料430上表面耦合的导电电极416，它们以下述的方式耦合，即隔离带418沿第一差分板410的四个边中的三个边围绕第一差分板410的外圈。隔离带418是沿材料430边沿未被导电电极416覆盖的一部分。第二差分板414基本与第一差分板410相同，除了其物理取向与第一差分板410的不同。第二差分板410包括与材料430上表面耦合的导电电极426，它们以下述的方式耦合，即隔离带428沿第二差分板414的四个边中的三个边围绕第一差分板410的外圈。值得注意的是第一和第二差分板410和414相互之间的物理取向为每个板上与隔离带418和428不相切的一边相隔180。该取向允许每个电导体与一个板410或414而不是两个板耦合。
公共板412与第一和第二差分板410和414的相似之处在于它包括材料430，公共导电电极424与材料430的上表面耦合。如由图10b所见，公共板412有两个隔离带420和422，它们位于相反的两端。公共板412排列于第一和第二差分板410和414之间，从而使隔离带420和 422与没有隔离带的第一和第二差分板410和414的两端对齐。所有三个板，公共板412和第一和第二差分板410和414在每个板下没有任何导电面，因此当一个板堆叠于另一板之上时，导电电极426通过公共板412的后面与公共导电电极424隔离。类似的方式是导电电极426通过包含材料430的第一差分板410的后面与公共导电电极424隔离。
参见图10a，下面将进一步描述表面贴装共模和差模滤波器400的结构。当公共板412和第一和第二差分板410和414按照图10b所示的结构夹在一起时，必须包括将电导体与不同电极耦合的装置。电导体通过第一差分导电带404和第二差分导电带406与表面贴装共模和差模滤波器400耦合，第一差分导电带404和第二差分导电带406通过位于导电带402、404和406之间的隔离带408与公共导电带402隔离。公共导电带402和隔离带408沿滤波器400绕360使滤波器四周隔离。第一和第二差分导电带404和406不只沿滤波器400延伸360而且分别延伸到顶盖两端。
通过从图10a和10b之间前后看图，可以看到带与板之间的耦合。包含端点434的第一差分导电带404与导电电极416保持电气耦合，导电电极416使隔离带418延伸至第一差分板410的一端。第二差分导电带406分别通过隔离带422和428与公共板412和第一差分板410电气隔离。类似的方式如前面所述，包含端点432的第二差分导电带406与第二差分板414的导电电极426电气耦合。由于公共板412的隔离带420和418以及第一差分板410，第二差分导电带406与第一差分板410和公共板412电气隔离。
公共导电带402与公共板412的电气耦合是通过公共导电带402的边436与公共导电电极424物理耦合实现的，公共板412的四边缺少了隔离带。为了保持公共导电电极424与第一和第二差分导电带404和406电气隔离，公共板412的隔离带420和418阻止了第一和第二差分导电带404和406与公共导电电极424之间的任何物理耦合。
正如本发明的共模和差模滤波器的其他实施方案，当电导体与第一和第二差分导电带404和406耦合时，第一和第二差分板410和414的导电电极416和426作为线到线差模电容。在每个导电电极416和426分别与产生内部地的公共导电电极424之间形成线到地去耦电容。
图11所示是表面贴装共模和差模滤波器438，它是图10中所示的滤波器的改进的实施方案。其剖面透视图更清楚地表示了第一和第二差分导电带446和450如何与电极板448和452电气连接。图中所示的公共导电带442和公共接地导电板440之间的电气连接与图10中所示的不同之处在于公共导电带442没有连续360环绕表面贴装滤波器438本身。
图11的滤波器438和图10的滤波器400之间另一显著的区别是滤波器438包括多个电极和公共接地导电板448，452和440。利用多个公共接地导电板和电极板的优点是当表面贴装滤波器438的尺寸减小时能获得较大的电容值。像电阻一样，电容可以串联和并联。多个电阻串联的总的电阻值为各电阻值之和，电容有相反的关系。为了实现附加的效果，电容必须互相并联，即滤波器438有多个极板与第一和第二差分导电带446和450及公共导电带442耦合。如前面的实施方案，具有特定的电气特性的材料454围绕电极板组448和452以及公共接地导电板440并且使其相互隔离，即将其相应的电气特性赋予差模和共模滤波器。图11b所示是表面贴装差模和共模滤波器438原理图以及公共接地导电板组440和电极板组448和452之间的关系。
电极板448和452中的每一个与其各自的导电带450和446电气耦合。电导体则与第一和第二差分导电带446和450耦合，同时并联的电极板组448和452提供一个耦合于电导体之间作为线到线差模耦合的总电容值。公共接地导电板组440与电极板448和452一起在每个电导体和公共导电带442之间提供线到地去耦电容。公共接地导电板组440作为内部地，它还可以通过公共导电带442与信号地或大地连接。另外，本发明的物理结构允许有多种变化，并且通过改变板数量和／或尺寸可得到大范围变化的电容值和滤波器性能。
图12所示是另一个多元件表面贴装差模和共模滤波器，它在一个电子元件中集成了两个独立的滤波器。应理解为在一个电子元件中可以集成任意数量的独立的滤波器，本发明不局限于两个滤波器。图12a所示是一种内部连接结构，图12b至12e表示的是内部电极和公共地导电层。第一和第二差分导电带154和156分别与电极板153和155耦合并且导电带154’和156’同样地与电极板153’和155’耦合。多元件表面贴装滤波器160还包括分布于电极组和公共地导电层之间的如前面所述的有预定电气特性的材料166。公共地导电带164与公共接地导电板163电气连接。应该注意的是申请人不仅关注多个元件在一个电子封装中，而且第一和第二差分导电带154和156以及公共地导电带164的形状和结构和／或长宽可改变以适应期望的任何一种印刷电路板板面。导电带和公共带只需要与隔离电极板和公共接地导电板163电气耦合以保持它们之间的电气隔离。如果需要，图12中所示的概念可简单地扩展到合并10、20或100个差模和共模滤波器。多元件表面贴装差模和共模滤波器160尤其适用于为大量的数据总线典型为32位或64位数据线提供滤波。这些数据总线在非常高的频率下处理数字信息，发射出大量的电磁能量并且还极易受过流和电压浪涌影响，导致电路损坏和数据失真。
图23和24所示是前述的图11中所示的表面贴装滤波器的应用，包括应用的电气表示。图23所示是与差模和共模电容滤波器400b并联耦合的差模和共模MOV滤波器400a的组合物，它通过增大电容提供差模和共模浪涌保护，这通常不能由MOV设备独自实现。图23b所示是滤波器400a和400b物理堆叠，这样一来第一差分导电带446a和446b相互间电气耦合，第二差分导电带450a和450b相互间电气耦合并且公共地导电带442a和442b相互间电气耦合，表示为443。除了用于分离各个导电电极的材料的电气特性不同，滤波器400a和400b的物理结构相同，两个滤波器的隔离带444a和444b也是排列对齐的。虽然图中没有示出，申请人知道，不完全一致的本发明元件根据元件所处的特殊应用也可以堆叠或组合。本发明的表面贴装滤波器或元件的物理结构的优点是它们在电路中堆叠可节约空间，这符合现代电子技术小型化的发展趋势。
图23a中所示的是其结果，其中电导体(未示出)耦合于第一差分导电带446a和446b与第二差分导电带450a和450b之间产生差模和共模滤波和浪涌抑制。由于增大了电容并且有过压和浪涌保护，该组合体改善了总的滤波响应。图24所示是另一应用，其中表面贴装电容720耦合于差模和共模MOV浪涌／滤波器400a的第一和第二差分导电带446和450之间，其结果是电容720提供了线到线电容。这一电路结构也增加了差模和共模MOV浪涌／滤波器400a的有效电容。如图23中所示，电导体(未示出)耦合于第一差分导电带446和第一导电带724的组合体及第二差分导电带450和第二导电带722的组合体之间。
图38至40是图23和24中堆叠表示的元件进一步表示，它在一个元件封装中堆叠了两个或多个差模和共模滤波器。图38中所示的多元件滤波器806的结构与本发明的许多其他实施方案相同，除了极板数量是在一个元件封装中堆叠的元件数量的双倍、三倍或多倍。图38中所示的各极板包括多元件滤波器806的第一和第二滤波器814和816并且两个滤波器的分界线由虚线818表示。第一和第二滤波器814和816有相似的结构。每个滤波器包括一组公共接地导电板808和夹于各公共接地导电板808之间的不同的第一和第二电极板，810和812对应滤波器814而811和813对应滤波器816。利用已知的各种现有技术将每个公共接地导电板808以及第一和第二电极板810至813印刷或蚀刻在有预定的电气性能的支撑材料上。当堆叠各层时，有预定的电气性能的辅助材料(未示出)置于各公共接地导电板和电极板之间并且使它们相互间电气隔离。
如图39中所示，内部堆叠第一和第二滤波器814和816的结果是两个或多个差模和共模滤波器并联耦合。如图39和40中所示，多元件滤波器806包括第一和第二滤波器814和816，其中每个滤波器的第一电极板810和811共同耦合于第一差分导电带822，每个滤波器的第二电极板812和813共同耦合于第二差分导电带822，并且所有的各公共接地导电板共同耦合于公共地导电带820。图40所示是内装多元件滤波器806的标准表面贴装元件组件的立体图。组件外罩有绝缘外壳826，除了露出用于滤波器806与外部电路电气耦合的各导电带以外。
当一个元件封装中内部只堆叠有两个滤波器时，申请人关注内部堆叠的附加元件并且不局限于图38至40中所示的实施方案。内部堆叠技术的一个特殊应用是将一个高容量滤波器和一个低容量滤波器组合，形成一个宽条带滤波器，从而改善了滤波器的性能有更宽的频率范围。参见图38，第二滤波器816的第一和第二差分板811和813包括比第一滤波器814中的导电面828小的导电面830。通过改变第一和第二差分板的导电面的尺寸，可以改变滤波器的实际容量值。多元件滤波器806是高容量滤波器814和低容量滤波器816的组合体，该组合体产生的一个多元件滤波器806具有高容量滤波器的优点，改进了高频特性。
图41A至41D是图38至40中所示的在一个元件封装中堆叠的差模和共模滤波器的另一实施方案。图41A中所示的多元件滤波器900的结构与图38中堆叠的差模和共模滤波器相同，它增加了辅助公共接地导电板912。图41A所示是组成多元件滤波器900的第一和第二滤波器914和916的各金属化层或极板，两个滤波器之间的分界线由虚线922表示。第一和第二滤波器914和916的结构相似。每个滤波器包括一组公共接地导电板902以及夹于各公共接地导电板902之间的不同的第一和第二电极板，904和906对应滤波器914而905和907对应滤波器916。利用已知的现有技术，将每个公共接地导电板902以及第一和第二电极板904至907印刷或蚀刻在有预定的电气性能的支撑材料上。当堆叠各层时，有预定的电气性能的辅助材料置于各公共接地导电板和电极板之间并使其相互之间电气隔离。
如前述的实施方案及如图41B中所示，内部堆叠第一和第二滤波器914和916的结果是两个或多个差模和共模滤波器并联耦合。如图40中所示的多元件滤波器900的前述的实施方案，滤波器900包括第一和第二滤波器914和916，其中每个滤波器的第一电极板904和905共同耦合于第一差分导电带918，每个滤波器的第二电极板906和907共同耦合于第二差分导电带920，并且所有的各公共接地导电板共同耦合于公共地导电带924。图41B中所示是各导电带的原理图表示。虽然图中没有示出，多元件滤波器900的表面贴装组件与图40中所示的滤波器806相同，其中第一差分导电带822等同于导电带918，第二差分导电带824等同于导电带920，公共地导电带820等同于导电带924。
图41C和41D列表并图示出本发明的单个差模和共模滤波器及图41A和41B中所示的多元件滤波器900的衰减特性。图41C中表的第一列是测试频率1MHz至2000MHz范围内测量到的两种滤波器的衰减特性。图41C中的第二和第三列表示在0．1uF的结构下单差模和共模滤波器的衰减测量值。图41A中，单个0．1uF差模和共模滤波器由916表示。图41C中的第四和第五列表示多元件滤波器的衰减特性，由0．1uF滤波器916和4．8nF滤波器914堆叠和并联耦合形成多元件滤波器900。图41C的第二至第五列中所示的是以分贝表示的衰减值。第二列是测量到的线到地或X到地的衰减特性，如图41B中所示。第三列是当图41B的X和Y点短路时测量到的X到地的衰减特性。第四和第五列的测量方法与第二和第三列相同，即第四列是线到地的衰减而第五列是X和Y点短路时测量到的X或线到地的衰减。
图41D是图示的两个滤波器的衰减曲线。如由图41D中所见，第一和第二滤波器914和916之间的辅助公共接地导电板912与滤波器900的顶层和底层合并的结果是将滤波器900的谐振点提高到更高的频率。公共接地导电板912提供的辅助隔离可改善串扰和地散射性能同时消除地到与滤波器900耦合的印刷电路板之间的附加场边带。辅助公共接地导电板912产生的滤波器900的底层和顶层还使板912内的差模和共模场产生法拉第盒的效果。
图25表示的是改进的另一应用，它将如图1中所示的差模和共模滤波器10与两个MOV电极板700耦合，一个电极板在滤波器10的顶部，一个电极板在滤波器10的底部，形成了一个组合了差模和共模浪涌保护和电容滤波的滤波器，参见图23中所示。图25a中的组合体组合了滤波器和MOV元件的优点，同时组合体允许电导体12a和12b穿孔耦合。图23中所示的实施方案不需要分离MOV，因为根据本发明其结构采用表面贴装技术。图25a中所示的实施方案则需要分离MOV，由于MOV上有孔对操作和费用都是不利的，所以一般不用有穿孔耦合孔的MOV元件。为了允许MOV 700与图1中所示的差模和共模滤波器10内部的电极板电气耦合，需要将滤波器10的表面做一些改变。差模和共模滤波器10的顶部820和底部822必须改变，如图25c中所示，由穿孔板耦合孔718取代绝缘孔18。顶部820和底部822的穿孔板耦合孔718分别对应对面的电导体12a或12b。虽然图中没有示出，每个穿孔板耦合孔718与嵌于差模和共模滤波器10中的两个电极板中的一个电气连接，从而使电导体12a和12b与各自的电极板电气连接，在导体12a和12b之间形成一个线到线差模电容。为了允许MOV 700与差模和共模滤波器10的顶部和底部耦合，穿孔板耦合孔718包括导电材料带824，每个MOV 700的两个触点中的一个与其电气连接。每个MOV 700包括两个端点828和830，MOV700与其它的电路电气耦合。如25a中所示，两个MOV 700的端点830通过标准方法如利用焊点710与差模和共模滤波器10的导电面826物理和电气耦合。差模和共模滤波器10的导电面826与公共接地导电板14电气耦合，如图1中所示。每个MOV 700的端点828通过焊点710与导电带824物理和电气耦合，使端点828与各自的电导体12a和12b连接，从而连接差模和共模滤波器10的内部电极板。图25b中所示是其结果，它包括在端点716a和716b之间有差模和共模MOV浪涌保护同时差模和共模电容滤波的组合体，电导体12a和12b与端点716a和716b电气耦合。
图29和30所示的是另一多元件表面贴装差模和共模滤波器，为适应各种应用，其设计有一条带滤波器。这一特殊设计适用于多导体电子连接器。如本发明的其它实施方案，条带滤波器642包括一组公共接地导电板656以及夹于各公共接地导电板656之间的第一和第二电极板662和664。如图29中所示，条带滤波器642有四组差模和共模滤波器。每个公共接地导电板656蚀刻在有预定的电气特性的支撑材料616上，如说明书中所公开的，这样材料616的一部分在每个公共接地导电板656的两边作为绝缘带，只有接地延伸带660延伸到支撑材料616的边缘。在带状支撑材料616上也形成各第一和第二电极板662和664使每个电极板由材料616包围，除了延伸到支撑材料616的边缘的电极延伸带666。如由图29中所见，每个第一电极板662的每个电极延伸带666与相应的第二电极板664的电极延伸带666的延伸方向相反。为方便布局使电导体产生耦合，接地延伸带660和电极延伸带666的结构可有许多形式。如本发明的其它各实施方案，包含于条带滤波器642中的每个差模和共模滤波器包括夹于公共接地导电板656之间的第一和第二电极板662和664以及有预定的电气性能(未示出)的位于各公共接地导电板和电极板之间并使它们相互间电气隔离的辅助材料。图30所示是条带滤波器642的顶视图、底视图和侧视图，其第一和第二差分导电带652和654垂直支撑材料616的长度并且稍重叠于条带滤波器642的顶部，如图30a所示。如图30d所示，条带滤波器642的底部与顶部相同，允许表面贴装条带滤波器642。公共地导电带650垂直两端并在条带滤波器642的顶部和底部延伸，如图30a和30d中650所标识的部分。在条带滤波器642的底部与顶部还有辅助公共地导电带650，但在该结构中它们不延伸至两边。第一和第二差分导电带652和654延伸至条带滤波器642的相应的一边，允许每个第一和第二差分导电带662和664的各电极延伸带666与其各自的导电带电气耦合，从而允许外部电导体与条带滤波器642的各内部电极板连接。为了清楚地说明，相应的第一和第二电极板662和664以及第一和第二差分导电带652和654包括后缀(a)至(d)，分别表示条带滤波器642内的四个差模和共模滤波器中的每一个。图31是条带滤波器642的另一实例，它包括一个辅助第一电极板662e。通过增加一个辅助电极板，条带滤波器642可容纳奇数个电导体。一个需要奇数个电导体的应用实例是为典型地有9或15个电导体的D型连接器滤波。图中没有示出，图31中所示的条带滤波器642的顶视图、底视图和侧视图的区别只是需要增加一个辅助导电带652和一个或多个公共地导电带650以容纳辅助导体的耦合。通过增加第一电极板662e而不是相应的第二电极板，电极板662e在它与公共接地导电板656之间形成线到地电容。虽然没有与第一电极板662e相应的第二电极板，但是在与第一电极板662e连接的电导体和与第二电极板664a-d耦合的任一电导体之间仍存在差模和共模滤波。
图32至37所示的是图29至31中所示多元件表面贴装差模和共模条带滤波器的多种变化。参见图32和33，条带滤波器800包括一组公共接地导电板656以及夹于各公共接地导电板656之间的第一和第二电极板662和664。如前面的实施方案，条带滤波器800有四对接点对应同一差模和共模滤波器，1A、4A、5A和8A对应电极板662而2B、3B、6B和7B对应电极板664。每个公共接地导电板656蚀刻在有预定的电气特性的支撑材料616上，如说明书中所公开的，这样材料616的一部分在每个公共接地导电板656的两边作为绝缘带。与图29至31中所示的实施方案不同，每个公共接地导电板656有部分材料616在公共接地导电板656的任一面上纵向延伸。在带状支撑材料616上也形成各第一和第二电极板662和664使每个电极板由材料616包围，除了延伸到支撑材料616的边缘的电极延伸带666。有预定的电气性能(未示出)的辅助材料位于各公共接地导电板和电极板之间并使它们相互间电气隔离。条带滤波器800的优点在于它提供了更大的连接的多样性并有较低的电感。
图33所示是条带滤波器800的顶视图、底视图和侧视图，其第一和第二差分导电带652和654垂直支撑材料616的长度并且稍重叠于条带滤波器800的顶部，如图33a所示。如图33d所示，条带滤波器800的底部与顶部相同，允许表面安装条带滤波器800。公共地导电带650垂直两端并在条带滤波器800的顶部和底部延伸，如图33a、30d和33e中所示。第一和第二差分导电带652和654延伸至条带滤波器800的相应的一边，允许每个第一和第二差分导电带662和664的各电极延伸带666与其各自的导电带电气耦合，从而允许外部电导体与第一和第二内部电极板连接。
图34和35所示的是本发明的改进的实施方案条带滤波器802，它只是每个第一和第二差分导电带662和664的各电极延伸带666的实际结构和方向不同。如图32至35中清楚地所示，条带滤波器的连接或引脚结构可设置为适应于任何应用。如图36和37中所示，条带滤波器804是改进的实施方案，它重点在公共地的连接。参见图36，通过已知的现有技术将每个公共接地导电板656蚀刻在有预定的电气特性的支撑材料616上，这样细长的材料带616沿每个公共接地导电板656的一边作为绝缘带。
图33所示是条带滤波器800的顶视图、底视图和侧视图，其第一和第二差分导电带652和654垂直支撑材料616的长度并且稍重叠于条带滤波器800的顶部，如图33a所示。如图33d所示，条带滤波器800的底部与顶部相同，允许表面安装条带滤波器800。公共地导电带650垂直两端并在条带滤波器800的顶部和底部延伸，如图33a、30d和33e中所示。第一和第二差分导电带652和654延伸至条带滤波器800的相应的一边，允许每个第一和第二差分导电带662和664的各电极延伸带666与其各自的导电带电气耦合，从而允许外部电导体与第一和第二内部电极板连接。
图34和35所示的是本发明的改进的实施方案条带滤波器802，它只是每个第一和第二电极板662和664的各电极延伸带666的实际结构和方向不同。如图32至35中清楚地所示，条带滤波器的连接或引脚结构可设置为适应于任何应用。如图36和37中所示，条带滤波器804是改进的实施方案，它重点在公共地的连接。参见图36，通过已知的现有技术将每个公共接地导电板656蚀刻在有预定的电气特性的支撑材料616上，这样细长的材料带616沿每个公共接地导电板656的一边作为绝缘带。第一和第二电极板662和664基本与前面的实施方案中的相同，除了第一和第二电极板662和664的电极延伸带666从电极板的同一面开始延伸而绝缘带616在每个公共接地导电板656上延伸。图37所示是条带滤波器804的顶视图、底视图和侧视图，其第一和第二差分导电带652和654垂直支撑材料616的长度并且稍重叠于条带滤波器804的顶部，如图37a所示。如图37d所示，条带滤波器804的底部与顶部相同，允许表面安装条带滤波器804。在该实施方案中，公共地导电带650垂直两端并在条带滤波器804的顶部和底部延伸而且完全包围条带滤波器804的一面，如图37c中所示。如第一和第二差分导电带652和654，公共地导电带650也在条带滤波器804的底部与顶部沿覆盖面的全长延伸。条带滤波器804的结构尤其适用于需要较大的地板作为屏蔽并能吸收和分散更大量的热和电磁干扰的应用。
图14和15表示在薄膜或聚酯薄膜介质上形成的差模和共模滤波器的进一步实施方案。本实施方案包括一种薄膜介质并且包括一个公共接地导电板480和其后面的第一电极差分板460，然后是另一公共接地导电板480和第二电极差分板500，然后是另一公共接地导电板480。每个极板基本上包括薄膜472，其包括多种材料如聚酯薄膜但不局限于聚酯薄膜，其中薄膜472的一面完全金属化产生一个金属化板。利用激光，可按预定的图形除去金属化材料的一部分以产生隔离带。第一差分板460有两个激光边界隔离带462和466，它们将第一差分板460分成三个导电区电极464、隔离电极468和公共电极470。第二差分板500与第一差分板460相同之处在于也有两个隔离带506和504将第二差分板500分成三个导电区电极510、隔离电极502和公共电极508。对于第一和第二差分板460和500，隔离带462和506基本上是U形的从而产生大面积包围第一和第二差分板460和500的电极464和510。U形隔离带462和506允许电极464和510分别延伸至端点476和514。从隔离带462和506的延伸部件为474和512而从隔离带466和510的延伸部件为473和513。为了完全将公共电极470和508与端点476和514隔离，部件474和512垂直于U形隔离带462和506的端点并从最近的端点476和514开始在U形隔离带的外圈延伸，部件473和513垂直于隔离带466和504并从沿其外圈延伸。另外，第一和第二差分板460和480都有隔离电极468和502，它通过隔离带466和504形成于端点476和514的反面上。
公共接地导电板480包括隔离带482和492，将公共接地导电板480分成三个导电区公共电极488、隔离电极484和隔离电极494。如图所示，隔离带482和492垂直比邻且平行于公共接地导电板480的左右边界带。隔离带482和492还包括部件496，它在隔离带482和492的垂直部分的外部垂直延伸，隔离带482和492的位置是这样的，当极板460、480和500堆叠时，它们与第一和第二差分板460和500的U形隔离带462和506的水平部分对齐。
另一特性是公共接地导电板480可被优化以用于AC或DC信号的滤波。如上所述的隔离带492和482被优化用于DC信号的滤波。对于DC操作，隔离电极484和494需要公共接地导电板480内部很小的面积。当滤波器包括薄膜介质并用于AC信号的滤波时，隔离电极484和494需要较大的面积，这可通过蚀刻改变隔离带486和490实现。垂直延伸的隔离带484和494靠得很近并且距公共接地导电板480的中心很近。为了适应这一变化，从垂直部分的外部垂直延伸的部件496比用于DC时的该部件长。虽然每种结构都提供对两种电流的滤波，隔离电极484和494的面积越大，AC滤波的特性越好。
图15是薄膜介质差模和共模滤波器540的剖面图，它包括同图14相似的一组极板。如图11中所示的表面贴装芯片的实施方案，薄膜差模和共模滤波器540还可包括多于五个极板，作为并联的耦合电容以增加总容值。
滤波器540的顶部和底部包含保护覆盖层555。位于顶部保护层555下的是公共接地导电板480，其后是电极板460，其后是另一公共接地导电板480，其后是另一电极板500，然后是另一公共接地导电板480。重复上述顺序的交替排列的公共接地导电板和电极板可实现附加的容量。如剖面图中所示，每层或极板包括薄膜558，薄膜558有导电的金属化上表面556，由激光在金属表面上刻隔离带图形产生隔离图形554。终端导电块550和552由纯铝组成，它沉积在边沿并穿过薄膜延伸部分产生如由金属组成的高导电终端。上述的延伸部分由顺序堆叠的各极板产生，而每个电极板460或500由公共接地导电板480包围，如图15中所示。电极板460或500互相偏离并且偏离公共接地导电板以利于边界终端。
图16至19是直接针对优选用于电机的差模和共模滤波器的实施方案。电机是巨大的电磁辐射源。这一点甚至对外行来说也是很显然的，如有过在工作的电视机前开动吸尘器经历的大多数人会发现整个屏幕上都是“雪花”。这是由于电机的电磁辐射干扰了电视。吸尘器决不是唯一的电磁辐射源。电机广泛地应用于家用电器中如洗衣机、干衣机、洗碗机、搅拌机和吹风机。另外，大多数汽车有许多电机来控制风挡雨雪刷、电动窗、电动调整镜、可收回的天线和其他许多功能。由于电机的流行并且加强了电磁辐射标准，所以有差模和共模滤波的需求。
电机滤波器180可以做成多种形状，但是在图16中所示的实施方案中它基本上是一个包含有多个预定的电气性能之一的矩形材料182。图16a所示是滤波器180的外部结构，它包括矩形材料182、导电带184和194以及公共导电带186，材料182有一个穿过滤波器180的中心的绝缘轴穿孔188。图16b所示是滤波器180的侧视图，由位于导电带184和194以及公共导电带186之间的材料182使其相互之间电气和物理隔离。图16c所示的是图16a沿线A的剖面图。如所有前述的实施方案，本发明的物理结构包括导电电极181和185以及夹在它们之间的公共导电电极183。有预定的电气特性的材料182散布在所有电极之间以防止各导电电极181和185以及公共导电电极183之间电气连接。同本发明的表面贴装实施方案相似，滤波器180用导电带184和194将滤波器180内部电极与电导体电气连接。导电电极181完全延伸至与导电带184相连以提供所需的电气接口。如图16c中所示，导电电极181不完全延伸至与导电带194相连，而是与导电电极185耦合。虽然图中没有示出，但公共导电电极183在公共导电带186之间完全延伸但不与导电带184和194连接。另外，通过公共导电带186与信号地或大地耦合，可以产生一个“真实”的地而不是由公共导电带186产生的内部地。
图16d是差模和共模电机滤波器180的原理图，图中导电电极181和185作为线到线差模耦合滤波电容所必需的两个平行板，同时它们与公共导电电极183一起作为线-地共模去耦电容，其中公共导电电极183作为内部地。另外图中所示的导电带184、194和公共导电带186允许电机滤波器180与外部电导体连接。图16的优选实施方案只表示出了一个公共导电电极183和两个导电电极181和185，申请人关心的是通过与前述的实施方案相似的并联电容的结果，利用多个电极获得不同的电容值。
图17所示是差模和共模电机滤波器180与电机200的电气和物理耦合。如图17a中所示，电机滤波器180放在电机200的上面，电机200有向其外部延伸的电机轴202。电机轴202穿过滤波器180的轴孔188，导电带184和194与连接端196电气耦合，它们之间与电机200的转子隔离。虽然图中没有示出，但独立的连接端196则与给电机200供电的电源线电气连接。一旦电机滤波器180与电机200连接／耦合，则电机面板208放于电机200和滤波器180之上，同时电机轴202穿过电机面板208中心的同一个孔。面板208则通过夹钳206与电机200的机身物理连接。虽然图中没有示出，但可以通过将公共导电带186与电机外壳耦合或公共导电带186直接与电路或大地接线从而使用滤波器180的内部地。
图18的对数图是电机200的电磁辐射的对比，其中有标准滤波器的电机的频率函数表示为220而有差模和共模电机滤波器180的频率函数表示为222。该图说明在0．01MHz和约10MHz之间有很小的20dB的电磁辐射的衰减而在0．1至1MHz范围内有更显著的衰减。可以看到，在10～20MHz和更高的频率范围，电磁辐射的衰减不如低频率下的大，但这不是很严重的，因为大多数电机在这以下的频率范围工作良好从而电机滤波器180对大多数应用来说能减小电磁辐射，提高了性能。
图19中所示的差模和共模电机滤波器230是图16的滤波器的改进的实施方案。图19的多板实施方案大部分与图1中所示的滤波器的实施方案相同，除了板的形状和每个板包括使板和滤波器230与电机的顶部耦合但不干扰电机轴和其转动的电机轴孔242。图19a所示是滤波器230的每个板，包括公共接地导电板232和一对导电板246，三个板都有电机轴孔242。公共接地导电板232包括导电材料，在优选实施方案中它由金属块制成。三块板都有至少两个孔252，它接收电导体244，如图19b中所示。图19a中的两个导电板246表示的是板246的反面。如其它实施方案中已描述的，导电板246由有预定的电气性能的材料254制成，其中板246的一面由导电面236覆盖而板246的另一面为非导电面234。为了使每个电导体244与每个导电板246的相应的导电面2236电气耦合，两个孔252之一为耦合孔240而另一孔252由绝缘环238包围。公共接地导电板232中的两个孔252由绝缘环238包围防止公共接地导电板232与任一电导体244之间的电气连接。
图19b所示是公共接地导电板232和导电板246的有效的物理耦合。公共接地导电板232夹于导电板246之间，其中每个导电板246的非导电面234相对并且与公共接地导电板232的两边之一相连。导电板246被放置得使每个板246的绝缘环238置为只有两个电导体244之一与导电板246的任一导电面236耦合。一旦公共接地导电板232和导电板246物理耦合，则组成差模和共模电机滤波器230的整个装置放置在电机的顶部，同时电机轴穿过每个板的轴孔。
图19c所示滤波器元件的原理图，它表示导电板的独立导电面如何相互作用形成线-线和线-地电容，从而滤波器230。由于导电板246基本相同并且排列与公共接地导电板232不同，图19c中所示原理图用最初的参考标号表示独立导电板246的导电面236。
图20和21所示是本发明的差模和共模滤波器的高功率实施方案。图20a所示是组成图20b中所示的滤波器的极板的物理结构的准原理图。参见图20a和20b可以看到公共接地导电板292仍夹于分别与电导体275a和275b连接／耦合的两个导电电极板270和270’之间。每个导电电极板270和270’包括有预定的电气性能的材料264，同时每个板有导电面产生电连接器。在电导体275a和275b与导电电极板270和270’连接后，导电面由绝缘材料覆盖。导电电极板270和270’通过4知技术的典型的粘贴材料与公共接地导电板292物理耦合。图21更清楚地表示了高功率差模和共模滤波器260，其中图21a表示物理实施方案而图21b表示原理图。如图21a中所示，滤波器260包括夹于有预定的电气性能的绝缘材料盘264之间的公共接地导电板262。由导电电极270和270’适当地支撑绝缘材料盘264，同时耦合轴278穿过孔266(图中未示出)并穿过盘264和公共接地导电板262。为了便于设计更高电流和电压的条件的滤波器260，公共接地导电板262、导电电极270和270’和材料盘264的尺寸典型地比本发明的前面的实施方案大。为了允许滤波器260与外部电导体连接，导电电极270有延伸连接部件284，通过通常的方式如拧紧螺钉或垫圈使其与连接端275a和275b机械耦合。连接端275a和275b安装在外壳盖282上面产生包括外壳盖282、公共接地导电板262、导电电极270和270’和材料盘264的一次装配。一个元件放在元件外壳276内，从公共接地导电板262延伸出的法兰盘272与外壳安装孔280耦合。这一结构提供了一种公共接地导电板262产生的内部地与电路或大地耦合的方法。如本发明的其他实施方案，导电电极270，表示为分离的面，组成在连接端274之间耦合的线-线电容所必须的两个平行板。导电电极270分别与公共接地导电板262一起组成线-地共模去耦电容而公共接地导电板262作为内部地。
图42A和42B所示是相位T网络滤波器940，它是前面公开的各表面贴装差模和共模滤波器的改进的应用。相位T网络滤波器940包括差模和共模滤波器942，它有位于差模和共模滤波器942两端的公共地导电带944和第一和第二差分导电带(未示出)。与差模和共模滤波器942两端耦合的分别是电感铁氧体外壳952和954。每个电感铁氧体外壳952和954包括可焊接的铁氧体材料将差模和共模滤波器942的第一和第二差分导电带(未示出)与各自的电感铁氧体外壳内部焊接。外壳954(同952)包括与每个外壳的两边物理耦合的电极板端点948(946)，同时一部分穿过孔960使端点946和948与滤波器942的第一和第二差分导电带电气连接。这一结构可从虚线966中表示的外壳954(952)的辅助反向图中更清楚地看到。图42B是相位T网络滤波器940的原理图，图中多个电感958与差模和共模滤波器942的第一和第二电镀端946和948耦合从而产生图42A中所示的相位T网络滤波器940。
相位T网络滤波器940在高信号电流和高频率噪声应用中有其优越性，因为本实施方案可以将噪声分流到地并且允许高信号电流流经设备的端点，同时有较大的噪声衰减。第一和第二电极板的端点946和948为滤波器940提供这种应用所需的高电流载流导体，并且电感铁氧体外壳952和954产生磁场。这一组合体改善了高频率滤波器的效应即滤波器940的衰减特性接近40-60dB每十倍的斜率。相位T网络滤波器940特别适用于低阻抗电路。
可见，差模和共模滤波器结构可以有许多不同的应用并且必须注意的是一些特性通用于所有的实施方案。第一，有预定的电气特性的材料可以是任何实施方案中的一种，包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料和其他更多的新型材料如聚脂薄模或烧结多晶体，但并不局限于此。无论用何种材料，公共接地导电板和电极导电板的组合体产生一组电容在电导体对之间形成一个线-线差模耦合电容并且从电导体对形成两个线-地去耦电容。有电气特性的材料将改变电容值和／或增加附加的特性如过压和浪涌保护或增大电感、电阻或上述的组合。
第二，在所有实施方案中，无论是图示的还是未图示的，公共接地导电板和电极板的数量可以很多以产生许多并联的电容，从而产生增大的电容值。
第三，可以在所有的实施方案中用围绕着中央导电板和一组导电电极的组合体的辅助公共接地导电板来提供一个增大的内部地和浪涌耗散区和真实的法拉第盒。
最后，回顾许多实施方案，很显然的是，由于其物理结构来自于公共接地导电板和导电电极板的结构，所以可以根据需要的电气特性或滤波器的应用场合改变形状、厚度或尺寸。
实际上，在这样的应用中如通信芯片中，差模和共模滤波器可以简单地制作在硅片中及直接集成在集成电路中，图中未示出。差模和共模滤波器可以嵌入并且滤波直接来自电路板连接端的通信或数据线，这样就减少了电路板实际需要的费用并且减小了所有电路的尺寸，满足有更简单的产品的需求。已经有集成电路将电容蚀刻在硅基座上，这就允许本发明的结构采用今天已有的技术。
虽然本发明的主要内容、优选实施方案和优选操作已经在这里作了详细的描述，但不必解释的是它不局限于已公开的特别说明的形式。这样，对专业技术人员来说显而易见的是可以不脱离本发明的思想或范围将这里的优选实施方案做各种改变。
权利要求
1.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它有至少两个绝缘孔；至少两个电极板，每个板有至少一个绝缘孔和至少一个耦合孔，其中第一电极板在公共接地导电板下面而第二电极板在公共接地导电板上面，其中至少两个电极板夹着至少一个中央公共接地导电板；至少两个电导体穿过公共接地导电板和至少两个电极板上的孔，其中至少两个电导体中的每一个与不同的电极板电气连接；有预定的电气特性的材料，其中所述材料置于公共接地导电板和两个电极板之间防止板间直接电气连接，这些板产生一个电容元件，该电容在所述至少两个电导体之间耦合，并且还产生两个电容元件，一个在一个电导体和公共接地导电板之间耦合，另一个在另一个电导体和公共接地导电板之间耦合。
2.权利要求1所述的线路调整电子元件，其中所述有预定的电气特性的材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料、烧结多晶体和铁电-铁磁混合物，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
3.权利要求1中所述的线路调整电子元件，还包括至少两个公共接地导电板，每个公共接地导电板有至少两个绝缘孔，其中第一公共接地导电板在第一电极板下面而第二公共接地导电板在第二电极板在上面，其中所述有预定的电气特性的材料置于电极板和至少两个公共接地导电板之间并且至少两个电导体穿过第一和第二公共接地导电板上的孔。
4.权利要求1中所述的线路调整电子元件，还包括一组外导电面，其中所述至少两个电极板和公共接地导电板中的每一个各自独立地分别与外导电面电气耦合。
5.权利要求1中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个电极板中的每一个包括一组电极图形，每个电极图形有至少一个绝缘孔和至少一个耦合孔；其中所述至少一个公共接地导电板包含有与所述至少两个电极板中的每一个中包含的电极图形相对应的两个绝缘孔；其中一组电导体穿过孔，同时一对电导体穿过每个电极图形产生一个电容元件，该电容在每对电导体之间耦合，并且还产生两个电容元件，每个电容元件在一个电导体和公共接地导电板之间耦合。
6.权利要求5中所述的线路调整电子元件，其中在电极板上产生的每个电极图形包括至少一个耦合孔和至少两个绝缘孔。
7.权利要求1中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个电极板有相等和平衡的电气特性，并且所述至少两个电导体互为反向地电气极化，其中对于该线路调整电子元件，有相等和平衡的电气特性及并且反向电气极化的所述至少两个电导体使得线-线电容值约等于线-地电容值的一半。
8.权利要求1中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个电极板和所述至少一个公共接地导电板组中的三个交叠产生法拉第盒，它包围并分隔开所述至少两个电导体中的每一个从而减小所述至少两个电导体之间的互感耦合。
9.权利要求1中所述的线路调整电子元件，其中所述材料的预定电气特性可从一组特性中选取，这些特性包括电容滤波、过压和浪涌抑制、电容和电感滤波以及电容、电感和抑制特性的组合，其中组成所述材料的具体物质将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
10.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它有多个绝缘孔；至少两个电极板，其中第一电极板在公共接地导电板下面而第二电极板在公共接地导电板上面，其中所述至少两个电极板夹着所述至少一个中央公共接地导电板；所述至少两个电极板的每一个包括至少两个导电电极，每个导电电极有至少一个耦合孔和至少一个阻止电极，每个阻止电极有多个耦合孔和绝缘孔；多个电导体穿过所述至少一个公共接地导电板和所述至少两个电极板上的孔，其中多个预定的电导体与每个导电电极电气连接而多个预定的电导体与每个阻止电极电气连接；有预定的电气特性的材料，其中所述材料置于所述公共接地导电板和所述至少两个电极板之间防止板间直接电气连接；其中所述组合体形成一组差模和共模滤波器和一组阻隔电容。
11.权利要求10中所述的线路调整电子元件，其中所述有预定的电气特性的材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料、烧结多晶体和铁电-铁磁混合物，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
12.权利要求10中所述的线路调整电子元件，还包括至少两个公共接地导电板，每个公共接地导电板有多个绝缘孔，其中第一公共接地导电板在第一电极板下面而第二公共接地导电板在第二电极板上面，其中所述有预定的电气特性的材料置于电极板和至少两个公共接地导电板之间并且一组电导体穿过第一和第二公共接地导电板上的孔。
13.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它有至少两个绝缘孔；至少两个电极板，每个板包括有预定的电气特性的材料，其中所述至少两个电极板的每个板包括有耦合孔的导电面；其中所述至少两个电极板的每个板与所述至少一个公共接地导电板的另一侧耦合，使电极板的导电面离开至少一个公共接地导电板；至少一对电导体，其中每个电导体穿过电极板上的耦合孔并与其连接，并且穿过至少一个公共接地导电板的相应的绝缘孔，产生一个电容元件，该电容在电导体对之间耦合，并且还产生两个电容元件，它们在每个电导体和公共接地导电板之间耦合。
14.权利要求13中所述的线路调整电子元件，其中所述有预定的电气特性的材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料、烧结多晶体和铁电-铁磁混合物，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
15.一种线路调整电子元件，包括有两个面的极板，并在板上有第一和第二孔，其中板包括有预定的电气特性的材料；所述板的第一面包括第一导电面，其中第一孔与第一导电面电气耦合而第二孔与第一导电面电气隔离；所述板的第二面包括第二导电面，其中第一和第二孔与第二导电面电气隔离；所述第一导电面与第二导电面相互间电气隔离。
16.权利要求15中所述的线路调整电子元件，其中所述有预定的电气特性的材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料和烧结多晶体，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
17.一种线路调整电子组件，包括第一和第二极板，每个极板有两个面，并在板上有第一和第二孔，其中第一和第二极板包括有预定的电气特性的材料；第一和第二极板的第一面包括第一导电面，其中第一孔与第一导电面电气耦合而第二孔与第一导电面电气隔离；第一和第二极板的第二面包括第二导电面，其中第一和第二孔与第二导电面电气隔离；第一和第二极板的第一导电面与第二导电面相互间电气隔离；其中第一和第二极板以第一和第二极板的第二面相邻并且相互间电气耦合来堆叠；第一和第二极板的孔对齐以接收多个电导体。
18.权利要求17中所述的线路调整电子组件，还包括一个公共接地导电板，公共接地导电板上有第一和第二孔；公共接地导电板位于第一和第二板的第二面之间并和其电耦合；公共接地导电板的第一和第二孔与第一和第二极板的第一和第二孔对齐以接收一组电导体。
19.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它两端各有一个公共导电电极和一个隔离带，以至少一个公共接地导电板的宽度延伸；至少两个差分板，沿差分板四个边中的三个边的有导电电极和隔离带，其中第一差分板在公共接地导电板下面而第二差分板在公共接地导电板上面，其中第一和第二差分板的方向为使其没有隔离带的那些边反向放置并与公共接地导电板的隔离带对齐；有预定的电气特性的材料，其中所述材料夹于所述至少一个公共接地导电板和所述至少两个差分板之间；第一差分带、第二差分带和公共带，其中第一差分板的导电电极与第一差分带耦合，其中第二差分板的导电电极与第二差分带耦合，其中公共接地导电板的导电电极与公共带耦合产生一个在第一和第二差分带之间耦合的电容元件和在第一和第二差分带的每一个与公共带之间耦合的两个电容元件。
20.权利要求19中所述的线路调整电子元件，其中所述有预定的电气特性的材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料、烧结多晶体和铁电-铁磁混合材料，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
21.权利要求19中所述的线路调整电子元件，还包括一组差分板和一组公共接地板，其中每个差分板和每个公共接地板共同形成在每对差分带之间耦合的一个电容元件并且产生在每个差分带和公共带之间耦合的一个电容元件。
22.权利要求19中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个电极板有相等和平衡的电气特性并且至少两个电导体互为反向地电气极化，其中对于该线路调整电子元件，有相等和平衡的电气特性及并且反向电气极化的所述至少两个电导体使得线，线电容值约等于线-地电容值的一半。
23.权利要求19中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个差分板和所述至少一个公共接地导电板交叠产生法拉第盒，它包围并分隔开第一和第二差分带中的每一个从而减小第一和第二差分带之间的互感耦合。
24.权利要求19中所述的线路调整电子元件，其中所述材料的预定电气特性可从一组特性中选取，这些特性包括电容滤波、过压和浪涌抑制、电容和电感滤波以及电容、电感和抑制特性的组合，其中组成材料的具体物质将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
25.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它两端各有一个公共导电电极和一个隔离带，以至少一个公共接地导电板的宽度延伸；至少两个差分板，沿差分板四个边中的三个边有导电电极和隔离带，其中第一差分板在公共接地导电板下面而第二差分板在公共接地导电板上面，其中第一和第二差分板的取向为使其没有隔离带的那些边反向放置并与公共接地导电板的隔离带对齐；有预定的电气特性的材料，其中所述材料夹于所述至少一个公共接地导电板和所述至少两个差分板之间；第一差分带、第二差分带和公共带，其中第一差分板的导电电极与第一差分带耦合，其中第二差分板的导电电极与第二差分带耦合，其中公共接地导电板的导电电极与公共带耦合产生一个在第一和第二差分带之间耦合的电容元件和在第一和第二差分带的每一个与公共带之间耦合的两个电容元件。
26.一种线路调整电子组件，包括至少两个如权利要求25所述的线路调整电子元件，其中第一和第二线路调整电子元件互相堆叠；第一和第二线路调整电子元件的第一差分带互相电气耦合，第一和第二线路调整电子元件的第二差分带互相电气耦合，第一和第二线路调整电子元件的公共带互相电气耦合，从而第一和第二线路调整电子元件以并联的方式电气耦合。
26.权利要求26中所述的线路调整电子组件，还包括至少两个辅助公共接地导电板，其中第一辅助公共接地导电板在线路调整电子组件上面而第二辅助公共接地导电板在线路调整电子组件下面。
27.权利要求26中所述的线路调整电子组件，还包括在所述至少两个线路调整电子元件之间的一个辅助公共接地导电板，从而在两个线路调整电子元件之间增大电气隔离。
28.包含权利要求25中所述的线路调整电子元件的线路调整电子组件，其中所述线路调整电子元件和一电容互相堆迭，并且所述电容在线路调整电子元件的第一和第二差分带之间电气耦合。
29.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它产生在有预定电气特性的支撑材料上；一组第一和第二电极板，其中第一电极板组产生于有预定的电气特性的第一支撑材料上而第二电极板组产生于有预定的电气特性的第二支撑材料上；其中第一电极板组在所述至少一个公共接地导电板的上面而第二电极板组在所述至少一个公共接地导电板的下面，其中第一电极板组和第二电极板组夹着所述至少一个中央公共接地导电板；其中所述支撑材料隔离公共接地导电板、第一电极板组和第二电极板组防止它们之间电气连接；所述至少一个公共接地导电板、第一电极板组、第二电板板组和支撑材料形成了一组差模和共模滤波器。
30.权利要求29中所述的线路调整电子元件，其中所述有预定的电气特性的支撑材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料、烧结多晶体和铁电-铁磁混合材料，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
31.权利要求29中所述的线路调整电子元件，还包括有预定的电气特性的材料，其中所述材料置于所述至少一个公共接地导电板和所述第一和第二电极板组之间防止板间直接电气连接。
32.权利要求29中所述的线路调整电子元件，还包括第一差分带组、第二差分带组和公共带组；其中每个第一差分板与第一差分带之一电气耦合；其中每个第二差分板与第二差分带之一电气耦合；其中所述至少一个公共接地导电板与公共带之一电气耦合，从而产生一个在第一和第二差分带之间耦合的电容元件和在第一和第二差分带的每一个与公共带之间耦合的两个电容元件。
33.权利要求29中所述的线路调整电子元件，还包括至少两个公共接地导电板，其中所述第一公共接地导电板在第一电极板组的上面而第二公共接地导电板在第二电极板组的下面。
34.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它产生在有预定电气特性的支撑材料上；第一和第二电极板，其中所述第一电极板产生于有预定电气特性的第一支撑材料上而所述第二电极板产生于有预定电气特性的第二支撑材料上；其中所述第一电极板在至少一个公共接地导电板的上面而第二电极板在至少一个公共接地导电板的下面，其中第一电极板和第二电极板夹着至少一个公共接地导电板；其中所述支撑材料隔离公共接地导电板、第一电极板和第二电极板防止它们之间电气连接；所述至少一个公共接地导电板、第一电极板、第二电极板和支撑材料形成了一组差模和共模滤波器。
35.权利要求34中所述的线路调整电子元件，其中所述有预定电气特性的支撑材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料、烧结多晶体和铁电-铁磁混合材料，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
36.权利要求34中所述的线路调整电子元件，还包括第一差分带组、第二差分带组和至少一个公共带；其中第一电极板与第一差分带之一电气耦合；其中第二电极板与第二差分带之一电气耦合；其中所述至少一个公共接地导电板与所述至少一个公共带电气连接，从而在第一和第二差分带之间产生一个电容元件并且在第一和第二差分带的每一个与至少一个公共带之间产生两个电容元件。
37.权利要求34中所述的线路调整电子元件，还包括至少两个公共接地导电板，其中第一公共接地导电板在第一电极板的上面而第二公共接地导电板在第二电极板的下面。
38.包含权利要求37中所述的至少第一和第二线路调整电子元件的线路调整电子组件，其中其中第一和第二线路调整电子元件互相堆叠；从而第一和第二线路调整电子元件以并联的方式电气耦合。
39.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共导电板，它每端有一个隔离带，以至少一个公共接地导电板的宽度延伸，其中公共接地导电板包括一薄膜，在所述薄膜上有导电面，通过去掉导电面的预定部分形成所述隔离带；至少两个电极板，每个电极板有第一隔离带和第二隔离带，其中所述第一隔离带和第二隔离带将每个电极板分成三个电气隔离区，在第一隔离带内的区形成主要电极图形；第一电极板在公共导电板下面而第二电极板在公共导电板上面，其中第一和第二电极板对齐使第一隔离带相对，其中所述至少两个电极板夹着所述至少一个公共导电板；至少两个导电端点，其中第一端点与第一电极板的主要电极图形耦合而第二端点与第二电极板的主要电极图形耦合，产生一个电容元件，它在第一和第二端点之间耦合，并且产生还两个电容元件，在第一和第二端点的每一个与公共导电板之间耦合。
40.权利要求39中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个电极板有相等和平衡的电气特性并且所述至少两个导电端点互为反向地电气极化，其中对于该线路调整电子元件，有相等和平衡的电气特性及并且反向电气极化的所述至少两个电导体使得线-线电容值约等于线-地电容值的一半。
41.权利要求39中所述的线路调整电子元件，其中所述至少两个电极板和所述至少一个公共导电板交叠产生法拉第盒，它包围所述至少两个电导体中的每一个从而减小所述至少两个电导体之间的互感耦合。
42.权利要求39中所述的线路调整电子元件，其中所述薄膜导电面的预定的电气特性可从一组特性中选取，这些特性包括电容滤波、过压和浪涌抑制、电容和电感滤波以及电容、电感和抑制特性的组合，其中组成材料的具体物质将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
43.一种电机线路调整电子元件，包括至少一个公共导电电极；至少两个导电电极，其中第一导电电极在公共导电电极的下面而第二导电电极在公共导电电极的上面，其中所述至少两个导电电极夹着所述至少一个公共导电电极；有预定的电气特性的材料，其中所述材料夹于所述至少一个公共导电电极和所述至少两个导电电极之间；第一导电带、第二导电带和公共带，其中第一导电带与第一导电电极耦合而第二导电带与第二导电电极耦合，其中公共导电电极与公共带耦合产生一个在第一和第二分带之间耦合的电容元件和在第一和第二导电带的每一个与公共带之间耦合的两个电容元件。
44.权利要求43中所述的电机线路调整电子元件，其中所述有预定电气特性的材料可从一组材料中选取，这组材料包括绝缘材料、金属氧化物变阻器材料、铁氧体材料和烧结多晶体材料，其中具体的材料将决定滤波器和浪涌保护功能的特性。
45.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共导电板；至少两个有预定的电气特性的板；至少两个导电电极板，其中第一导电电极板在公共导电板下面而第二导电电极板在公共导电板上面，其中所述有预定的电气特性的材料板位于公共导电板与第一和第二导电电极板之间使它们物理分离。
46.一种线路调整电子元件，包括至少一个公共接地导电板，它有至少两个绝缘孔；至少两个电极板，每个电极板有至少一个绝缘孔和至少一个耦合孔，其中第一电极板在公共接地导电板下面而第二电极板在公共接地导电板上面，其中所述至少两个电极板夹着所述至少一个中央公共接地导电板；至少两个电导体穿过公共接地导电板和所述至少两个电极板上的孔，其中所述至少两个导体中的每一个与不同的电极板电气连接；有预定的电气特性的材料，其中所述材料置于所述公共接地导电板和所述至少两个电极板之间防止板间直接电气连接，产生一个耦合于所述至少两个电导体之间的电容元件，并且还产生两个电容元件，一个在一个电导体和公共接地导电板之间耦合而另一个在另一个电导体和公共接地导电板之间耦合。
47.一种线路调整电子组件，包括一个如权利要求46中所述的线路调整电子元件和一个第一MOV元件，其中所述第一MOV元件在所述线路调整电子元件上面并且第一MOV元件在第一电极板和公共接地导电板之间电气耦合。
48.权利要求47中所述的线路调整电子组件还包括一个第二MOV元件，其中第二MOV元件在线路调整电子元件上面并且第二MOV元件在第二电极板和公共接地导电板之间电气耦合。
49.权利要求25中所述的线路调整电子组件，还包括第一和第二感应外壳，其中第一感应外壳与第一差分带耦合而第二感应外壳与第二差分带耦合；至少一个导电端子与公共带耦合；一组端子，其中至少一个端子与第一感应外壳耦合且至少一个端子与第二感应外壳耦合。
50.权利要求49中所述的线路调整电子组件，其中每个外壳包括至少一个孔，所述一组端子的至少一个穿过所述孔从而与相应的差分带电气连接。
51.权利要求49中所述的线路调整电子组件，其中第一和第二感应外壳由铁氧体材料组成。
全文摘要
本发明涉及的是利用连结不同电介质(16)和电介质材料的组合体产生一个或多个差模和共模滤波器(12)以抑制电磁辐射和浪涌保护的无源电子元件的结构(10)。该结构允许在一个组件如一个集成电路或连接器中集成一个或多个元件(22)。该元件的结构为电介质独立的并且可以在一个元件中集成不同的电气特性以实现滤波、去耦、熔合和浪涌保护功能之一或其组合。
文档编号H03H7/09GK1293831SQ99804153
公开日2001年5月2日 申请日期1999年1月16日 优先权日1998年1月19日
发明者安东尼·A·安东尼 申请人:X2Y衰减器有限公司, 安东尼·A·安东尼