專利名稱:調諧器及其以印刷電路形成的變壓器的制作方法
技術領域:
本發明是有關于一種調諧器,且特別是有關于一種利用印刷電路版
(Printed circuit board)來取代傳統空氣線圈(Air Coil)的調諧器。
背景技術:
由于數字壓縮技術的進步,全球的電視廣播已從模擬電視廣播逐漸更換 為數字電視廣播,數字廣播的變革帶動相關產業迅速發展,數字電視及機上 盒(Set-Top Box, STB)就是其中一環,而調諧器(Tuner)電路在DTV及STB或
行動接收系統中皆占有舉足輕重的地位。
調諧器負責將接收的射頻信號放大并降頻到中頻范圍,經過后端解碼器 做解調的操作。調諧器的功能是選擇想要的頻道,將不要的頻道濾除,并避 免不要的頻道在降頻過程中干擾到想看的頻道。此外,接收信號因載有多頻 道而形成寬帶信號,因此調諧器必須具備寬頻設計才能完整的將信號接收并 處理。
在調諧器中,由于頻帶寬甚大及調諧芯片的差異,故需針對各種不同的 頻帶(VHF-H、 VHF-L、 UHF)進行不同的阻抗匹配線路。傳統的調諧器會使用 空氣線圈(air coil)在跟蹤濾波器、振蕩器及信號耦合與阻抗匹配電路上, 并利用空氣線圈來調整諧振頻率與阻抗匹配。
由于空氣線圈的尺寸較大,且在產品生產時必需要由人工插件,以及人 工手動調校。元件的大尺寸使得成本上升,且人工動進行過多會在大量生產 上面造成生產線很大的困擾,這些因素嚴重的降低了生產效能 (Through-Put),也影響了產品的利潤及竟爭力。
發明內容
有鑒于此,本發明針對傳統信號耦合阻抗匹配線路提供一種通過兩層或 兩層以上的印刷電路所制作成的變壓器來實現傳統調諧器的阻抗匹配電路, 并省去使用空氣線圈及人工調整空氣線圈步驟的方法。本發明提供一種調諧器,包括一調諧器集成電路及一阻抗匹配電路。該 阻抗匹配電路包括一變壓器、 一第一匹配電路及一第二匹配電路。該變壓器 包括一第一繞組及一第二繞組,該第一繞組具有一第一端與一第二端,該第 二繞組具有一第三端與 一第四端,其中該第 一繞組及該第二繞組以印刷電路 板的導線形成。該第一匹配電路系耦接于該第一端與該第二端,該第二匹配 電^各系耦接于該第三端與該第四端。
本發明另提供一種阻抗匹配電路,包括第一繞組、第二繞組以及第一匹 配電路。第一繞組具有第一端與第二端,第二繞組具有第三端與第四端,第 一繞組與第二繞組形成變壓器。第一匹配電路耦接于第一繞組的第一端與第 一繞組的第二端。其中,第一繞組與第二繞組以印刷電路板的導線形成,并 布局于相鄰的位置以形成變壓器。
本發明另提供一種變壓器,包括一第一繞組(winding)及一第二繞組, 由二繞組相耦合用來取代原有的調諧電路中的空氣線圈,其中第 一繞組與第 二繞組是以印刷電路板的導線形成。
綜合上述,本發明因直接利用印刷電路版的導線,以布局方式形成所需 的變壓器,并用來取代傳統空氣線圈。因此,利用本發明的變壓器所設計的 信號耦合與阻抗匹配電路,不需人工調整,且可降低電路體積與元件成本。 此外,在阻抗匹配電路的設計上,本發明利用補償電感來調整匹配阻抗與諧 振頻率,使此發明不但能夠符合傳統方式的規格需求,更提供更大的相容空 間。
為讓本發明和上述其它目的特征和優點更能明顯易懂,下文特舉出本發 明的較佳實施例,并配合附圖詳細說明如下。
圖1為依據本發明一較佳實施例的調諧器方塊圖。
圖2為依據本發明第一實施例的變壓器結構圖。
圖3為依據本發明第一實施例的導線布局形式。
圖4為依據本發明第二實施例的阻抗匹配電路的電路圖。
圖5為依據本發明第三實施例的阻抗匹配電路的電路圖。
主要元件符號說明
200:變壓器
6300:金屬導線的布局形式 400、 500:阻抗匹配電^各 410、 510:第一匹配電路 420、 520:第二匹配電路 CL1 、 CL2:導線層 Pl:變壓器第一端 P2:變壓器第二端 P3:變壓器第三端 P4:變壓器第四端 VIA:通if各孔
C31、C32、C33、C41、C42、 C43
L31、L32、L41、L42:電感器
R31、R32、R41、R42:電阻器
D31、D32、D41、D42:哭容為
Vt:調整電壓 GND:接地端 IN:信號輸入端 OUT:信號輸出端
具體實施方式
第一實施例
請參照圖1,其表示依據本發明一較佳實施例的的調諧器方塊圖100,系 由天線101、前置放大器102、跟蹤濾波器103、 二次放大器104、阻抗匹配 電路105以及調諧器集成電路106相互電連接。其中跟蹤濾波器103、阻抗 匹配電路105以及調諧器集成電路106內可使用以印刷電路板上的導線形成 變壓器以取代空心線圈。
第二實施例
圖2為才艮據本發明第一實施例的變壓器結構圖。變壓器200是以印刷電 路板上的導線形成兩個對向的第一繞組210與第二繞組220所構成。在本實 施例中,印刷電路板具有兩層導線層,導線層之間可由通路孔(Via)連接。第 一繞組21G與第二繞組分別以兩層導線層(如CL1、 CL2)與通路孔VIA形成矩形的繞組,如圖2所示。
第一繞組210與第二繞組220的布局形式并不限定于矩形,也可以以弧 形、三角形等方式實現,如圖3所示。圖3為根據本實施例的導線布局形式。 第一繞組210與第二繞組220可以利用不同的布局方式來設計導線層,然后 經由通路孔連接,形成類似于線圏的結構,因此第一繞組210與第二繞組220 均可等效于電感。通過第一繞組210與第二繞組220兩者間的信號耦合,便 可等效為變壓器。
在變壓器200的設計方面,除了改變第一繞組210與第二繞組220的圈 數、導線參數外,也可經由調整兩繞組間的距離與配置方式,如相對或相鄰 等來調整變壓器210的特性。此外,若印刷電路板具有更多的導線層,也可 以利用不同層(例如最上層與最下層或任相鄰的兩層導線層)之間的配置,讓 第一繞組210與第二繞組220產生更多的變化以符合使用者的需要。若經由 繞組所產生的電感值不足時,也可以經由導線直接串聯電感元件至第一繞組 210或第二繞組220以調整其等效的電感值。在本技術領域普通技術人員, 應由本發明的公開,應可輕易推知其余可行的布局方式,在此不加累述。
本實施例中,第一繞組在印刷電路版上呈現一矩形線圏,進而成為一個 電感。第二繞組亦為一矩形線圈,進而成為另一個電感。兩組繞組的相鄰放 置相互耦合而生成一變壓器線路。第一、第二繞組的匝數及繞組的寬度、長 度都可以因應變壓器所需的電感量而改變,當印刷電路版完成制作時,變壓 器電路也隨之完成,不需要再經由人工調整。大量生產的情況下,電路的均 勻度(Uniformity)也較為一致。
第三實施例
圖4為根據本發明第二實施例的阻抗匹配電路的電路圖。阻抗匹配電路 400包括變壓器200、第一匹配電路410以及第二匹配電路420。其中第一匹 配電路410包括電阻R31、變容器D31、補償電感L31以及電容C32。而第二 匹配電路420包括電阻R32、變容器D32、補償電感L32以及電容C33。變壓 器200由印刷電路板的導線所形成,其結構請參照圖2實施例的說明,其中 第一端Pl與第二端P2為第一繞組的兩端,第三端P3與第四端P4為第二繞 組的兩端,其布局相關位置請參照圖2所示。
電容C31耦接于第一端Pl與信號輸入端IN之間,并與第一匹配電路410 相耦接。第一匹配電路410耦接于變壓器200的第一端Pl與第二端P2。第二匹配電^各420耦4妻于變壓器200的第三端P3與第四端P4。而在第一匹配 電路410中,變容器D31的一端耦接于第一端Pl,另一端則經由電阻R31耦 接于調整電壓VT。電容C32與補償電感L31耦接于變容器D31與電阻R31的 共用接點與第二端P2之間,第二端P2亦耦接于接地端GND。相對地,在第 二匹配電路420中,變容器D32、電容C33以及補償電容L32串聯耦接于第 三端P3與第四端P4之間,調整電壓VT則耦接于變容器D32與電容C33之間 的共用接點以調整變容器D32的電容值。另外電阻R32耦接于第四端P4與接 地端GND之間。變壓器200的第三端P3與第四端P4則形成信號輸出端OUT, 其中信號輸入端IN與信號輸出端OUT可傳輸射頻信號。
阻抗匹配電路400的諧振頻率可經由調整電壓VT做動態的調整,當變容 器D31、 D32因調整電壓VT而改變電容量時,阻抗匹配電路400的諧振頻率 便隨之改變。而補償電容L31、 L32則由離散元件所取代,可彌補變壓器200 中繞組所形成的電感量。第一匹配電路410可以提供輸入部分的阻抗匹配, 第二匹配電路420則可以提供輸出部分的阻抗匹配,而電阻R32則可調整輸 出阻抗的實部,進而達到阻抗匹配的效果。
本實施例可適用于超高頻段(Ultra high frequency , UHF)的信號耦合, 例如應用于電視調諧器芯片與前端放大器之間的阻抗匹配電路。經由阻抗匹 配電路400的耦合,不僅可達到阻抗匹配的效果,同時具有鏡像抑制能力, 若配合具有鏡像抑制(image rejection)能力的調諧器芯片(tuner IC)則可 達到傳統調諧器的規格并可省去人工調整空氣線圈的步驟。
第四實施例
圖5為根據本發明第三實施例的阻抗匹配電路的電路圖。阻抗匹配電路 500包括變壓器200、第一匹配電路510以及第二匹配電路520。其中第一匹 配電5各510包括電阻R41、電容C42,補償電感L41以及變容器D41,而第二 匹配電路420包括電阻R42、變容器D42、補償電感L42以及電容C43。變壓 器200由印刷電路板的導線所形成,其結構請參照圖2實施例的說明,其中 第一端Pl與第二端P2為第一繞組的兩端,第三端P3與第四端P4為第二繞 組的兩端,其布局相關位置請參照圖2所示。
第一匹配電路510耦接于變壓器200的第一端Pl與第二端P2。第二匹 配電路520耦接于變壓器200的第三端P3與第四端P4。電容C41耦接于第 一端Pl和信號輸入端IN之間。而在第一匹配電路510中,變容器D41的一端耦接于第一端P1,而另一端點經由電阻R41耦接于調整電壓VT。電容C42 與補償電感L41耦接于變容器D41與電阻R41的共用接點與第二端P2之間, 第二端P2亦耦接于接地端GND。相對地,在第二匹配電路"0中,變容器D42、 電容C43以及補償電感L42串聯耦接于第三端P3與第四端P4之間,第四端 P4亦耦接到接地端GND。電阻R42耦接于變容器D42與電容器C43的共用接 點間與調整電壓VT之間,電容C44耦接于調整電壓VT與接地端GND間。變 壓器200的第三端P3與第四端P4則形成信號輸出端OUT,其中信號輸入端 IN與信號輸出端OUT可傳輸射頻信號。
阻抗匹配電路500的諧振頻率,可通過調整電壓VT進行動態電壓調整。 當調整電壓VT改變時,變容器D41、 D42的電容值會隨的改變,進而改變阻 抗匹配電路500的諧振頻率以實現調諧的功能。補償電容L41、 L42可以離散 元件取代,用以彌補變壓器200中繞組所形成的電感量。而電容C44為調整 電壓VT的穩壓電容。第一匹配電路510可以提供輸入部分的阻抗匹配,第二 匹配電路520則可以提供輸出部分的阻抗匹配,進而達到阻抗匹配的效果。
本實施例可適用于特高頻段(Very high frequency , VHF)的信號耦合, 例如可應用于電視調諧器芯片與前端放大器之間的阻抗匹配電路。經由阻抗 匹配電路500的耦合,不僅可達到阻抗匹配的效果,同時具有鏡像抑制能力, 若配合具有鏡像抑制能力的調諧器芯片則可達到傳統調諧器的規格并可省去 人工調整空氣線圈的步驟。
綜合上述,本發明利用印刷電路板的金屬導線來取代傳統的空心線圏以 形成所需的變壓器與阻抗匹配電路,不僅可以實現習知調諧技術的功能,還 可以減小電路版尺寸,提升生產效能以及降低生產成本。當應用本發明于信 號耦合或阻抗匹配線路時,更可省卻人工調整的繁雜手續,進一步簡化生產 流程與生產成本。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上,然其并非用以限定本發明。任何 所屬技術領域中的普通技術人員,在不脫離本發明的精神和范圍的情況下, 可進行各種更動與修改。因此,本發明的保護范圍以所提出的權利要求的范 圍為準。
權利要求
1. 一種調諧器,包括一調諧器集成電路;以及一阻抗匹配電路;該阻抗匹配電路包括一變壓器,包括一第一繞組,具有一第一端與一第二端;及一第二繞組,具有一第三端與一第四端,其中,該第一繞組與該第二繞組以印刷電路板的導線形成;一第一匹配電路,耦接于該第一端與該第二端;以及一第二匹配電路,耦接于該第三端與該第四端。
2. 如權利要求1所述的調諧器,其中該第一匹配電路還包括一第一變容 器、 一第一電容及一第一補償電感。
3. 如權利要求1所述的調諧器,其中該第二匹配電路還包括一第二變容 器、 一第二電容及一第二補償電感。
4. 如權利要求1所述的調諧器,其中該印刷電路板至少具有一第一導線 層與一第二導線層。
5. 如權利要求4所述的調諧器,其中該第一繞組的部分由該第一導線層 所形成,該第一繞組的其余部分由該第二導線層所形成,該第一導線層與該 第二導線層由通路孔連接。 ,
6. 如權利要求1所述的調諧器,其中該第一繞組為一矩形繞組。
7. —種變壓器,包括 一第一繞組,形成一第一電感;以及一第二繞組,形成一第二電感,該第一電感與該第二電感形成一變壓器; 其中,該第 一繞組與該第二繞組以印刷電路板的導線形成。
8. 如權利要求7所述的變壓器,其中該印刷電路板至少具有一第一導線 層與一第二導線層。
9. 如權利要求8所述的變壓器,其中該第一繞組的部分由該第一導線層 所形成,該第一繞組的其余部分由該第二導線層所形成,該第一導線層與該 第二導線層由通路孔連接。
10. 如權利要求8所述的變壓器,其中該第二繞組的部分由該第一導線層所形成,該第二繞組的其余部分由該第二導線層所形成,該第一導線層與該 第二導線層由通路孔連接。
11. 如權利要求7所述的變壓器,其中該第一繞組為一矩形繞組。
12. 如權利要求7所述的變壓器,其中該第二繞組為一矩形繞組。
13. 如權利要求7所述的變壓器,其中該第一繞組與該第二繞組的布局位置相鄰。
14. 如權利要求7所述的變壓器,還包括一第一補償電感,耦接于該第一繞組的一端;以及 一第二補償電感,耦接于該第二繞組的一端。
15. —種適于一調諧器的阻抗匹配電路,包括 一第一繞組,具有一第一端與一第二端;一第二繞組,具有一第三端與一第四端,該第一繞組與該第二繞組形成 一變壓器;一第一匹配電^^,耦4^于該第一端與該第二端;其中,該第 一繞組與該第二繞組以印刷電路板的導線形成。
16. 如權利要求15所述的阻抗匹配電路,其中該第一匹配電路還包括一 第一變容器、 一第一電容及一第一補償電感。
17. 如權利要求16所述的阻抗匹配電路,其中該第一變容器耦接于該第 一端,該第一電容耦接該第一變容器,該第一補償電感耦接該第一電容。
18. 如權利要求17所述的阻抗匹配電路,其中該第一變容器更耦接至一 第一調整電壓。
19. 如權利要求17所述的阻抗匹配電路,其中該第一匹配電路還包括一 第一電阻耦接該第一變容器。
20. 如權利要求15所述的阻抗匹配電路,還包括 一第二匹配電路,耦接于該第三端與該第四端。
21. 如權利要求20所述的阻抗匹配電路,其中該第二匹配電路還包括一 第二變容器、 一第二電容及一第二補償電感。
22. 如權利要求15所述的阻抗匹配電路,其中該第一繞組接收一輸入信 號,并耦合至該第二繞組以產生一輸出信號。
23. 如權利要求15所述的阻抗匹配電路,其中該印刷電路板至少具有一 第一導線層與一第二導線層。
24. 如權利要求23所述的阻抗匹配電路,其中該第一繞組的部分由該第一導線層所形成,該第一繞組的其余部分由該第二導線層所形成,該第一導線層與該第二導線層由通路孔連接。
25. 如權利要求23所述的阻抗匹配電路,其中該第一繞組為一矩形繞組。
全文摘要
一種調諧器及其以印刷電路形成的變壓器,上述變壓器包括第一繞組與第二繞組,其中第一繞組形成第一電感,而第二繞組形成第二電感。上述第一電感與第二電感則形成變壓器,其中第一繞組與第二繞組是以印刷電路板的導線形成。
文檔編號H03J5/24GK101459418SQ20071019963
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月11日 優先權日2007年12月11日
發明者何文博, 莊順吉 申請人:奇景光電股份有限公司