專利名稱：噪聲濾波器、防噪電子器件以及用于消除噪聲的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電子器件的噪聲測量的噪聲濾波器、防噪電子器件以及用于消除噪聲的方法。
電磁元件噪聲(此后簡稱為“噪聲”)會導致電子器件產(chǎn)生故障，從而噪聲的測量成為要解決的一個問題。由于最近的電子器件變得越來越小并具有更高的頻率，這種器件的噪聲在比傳統(tǒng)器件更高的頻率區(qū)(此后稱為“高頻區(qū)”)產(chǎn)生。而且，由于以便攜電話為代表的便攜電子器件的普及，任何時候任何地方噪聲的產(chǎn)生都會引起與位于便攜電子器件附近的電子器件的故障相關的問題。而且據(jù)說在飛機場飛機座艙內(nèi)的飛行控制系統(tǒng)、醫(yī)院的醫(yī)療設備和心臟起搏器由于噪聲的影響可能會以錯誤的方式操作。為了這一原因，便攜電子器件的使用被限制于靠近這種器件的幾個部分。如上所述，由于噪聲有時可能威脅人類的生命，噪聲的測量已經(jīng)被認為是非常嚴重的社會問題。目前，在噪聲的調(diào)整中有自發(fā)控制和法律控制?？梢哉J為在不久的將來，噪聲的控制得變得更嚴格。
已經(jīng)提出和使用多種噪聲濾波器和防噪部件。一般來說，噪聲在高于交替的信號流的正放大率的頻率區(qū)產(chǎn)生。為了這一原因，防噪部件應在產(chǎn)生噪聲的頻率區(qū)具有高的阻抗。
傳統(tǒng)防噪部件的典型示例包括電阻元件、線圈、電容器、LC復合部件、鐵氧體磁芯等，這些防噪部件已經(jīng)被應用于各種電子器件。
(1)首先，由于電阻元件可把電流轉(zhuǎn)換為熱，它們能把作為噪聲的電流轉(zhuǎn)換為熱而被消除。但是，電阻元件與頻率區(qū)無關地發(fā)生作用，并且它們是不僅抵抗直流而且抵抗交流的電阻器。為此，電阻元件不僅對噪聲電流有影響而且對信號電流也有影響。如果電阻元件用作抵抗信號電流的電阻器，那么信號電流的波形變得模糊并被衰減，這對器件的操作有不良影響。最近幾年，便攜電子器件快速發(fā)展。這些電子器件有一個如何降低電能消耗來延長連續(xù)運行時間的技術問題。因此，由于電阻器對信號電流的作用提高了耗電量，所以利用電阻元件消除噪聲不認為是優(yōu)選的。
(2)線圈具有一種由金屬制成的導線纏繞形成的結構，其不象電阻器一樣對直流產(chǎn)生作用(但實際上導體具有的電阻也起作用)，但是象電阻器一樣對交流電流起作用(阻抗)。阻抗具有頻率特性。尤其，在交流信號電流的情況下，線圈的阻抗以Z=jωL(其中j是復數(shù)，ω是角頻率，L是電感，ω以2πf[f是頻率，L的值由線圈的纏繞匝數(shù)橫截面和磁路長度檢測])表示，并且頻率越高，線圈的阻抗越大。
因此，如果用線圈來測量噪聲，線圈不象電阻器一樣對直流電流產(chǎn)生作用，而是僅對交流電流產(chǎn)生作用來消除噪聲?？紤]交流信號電流，線圈可被選擇來使得阻抗在信號電流的頻率區(qū)變低而在發(fā)生噪聲信號的頻率區(qū)變高。這樣做，可消除噪聲。如上所述，在利用線圈的情況下，由于與電阻元件相比難以對信號電流產(chǎn)生影響，所以認為線圈適合用于噪聲的測量，耗電量可被降低。
但是線圈具有下面的缺點。線圈的阻抗可設置成使得噪聲不通過，但是不能通過的噪聲在線圈處被反射而返回噪聲產(chǎn)生源。由于被返回噪聲產(chǎn)生源的噪聲對作為噪聲產(chǎn)生源的電路的致動產(chǎn)生影響，有時引起作為噪聲源的電子器件自身的故障。而且，為提高線圈的阻抗，繞線匝數(shù)增加，線圈橫截面增加和／或線圈磁路長度增加。但是，如果圍繞線圈的繞線匝數(shù)增加，繞線匝數(shù)固有的電阻分量也增加，從而象在電阻元件的情況中一樣耗電量也增加。
(3)類似于線圈，電容器對交流信號電流具有阻抗頻率特性，因此，如果電容器選擇使得阻抗在噪聲發(fā)生的頻率區(qū)高而可消除噪聲。但是類似于線圈，噪聲在電容器處被反射，從而反射引起電子器件自身的作為噪聲產(chǎn)生源的故障。而且，由于沒有直流通過電容器，電容器不適合用于直流信號電流。
在具有GND的電路的情況中，利用電容器使噪聲從電路繞過而到GND。在這種方法中，為使噪聲容易地繞行通過GND，電容器中在產(chǎn)生噪聲的頻率區(qū)阻抗低。尤其，由于噪聲容易繞行通過使用在產(chǎn)生噪聲的頻率區(qū)阻抗低的電容器的線路，噪聲傳到GND。但是，到GND的噪聲對其它電路產(chǎn)生影響并且／或使GND不穩(wěn)定，引起器件的故障。因此，認為利用電容器的噪聲測量是不適當?shù)摹?br> (4)作為防噪部件，還有LC復合部件。LC復合部件是由上述的線圈和電容器構成的電路。LC復合部件可通過選擇怎樣連接線圈和電容器以及選擇線圈和電容器而具有適當?shù)淖杩埂Ｒ虼?，噪聲可通過增加要被消除的噪聲的阻抗而被消除。但是，類似于上述的線圈和電容器，由于LC復合部件通過噪聲的反射進行噪聲測量，噪聲被返回產(chǎn)生噪聲源。因此，由于噪聲被返回產(chǎn)生噪聲源，作為產(chǎn)生噪聲源的電路的致動產(chǎn)生相反的作用。
(5)除剛提到的電阻元件、線圈、電容器和LC復合部件之外，還有一種有效的防噪部件，其中信號線被圍繞磁芯(如鐵氧體磁芯)纏繞。鐵氧體是一種氧化物磁體，是一種立方晶體的鐵氧體(尖晶石類型)，主要由Mn、Zn、Ni、Cu、Fe構成，其目前已經(jīng)被用于對噪聲進行測量。以鐵氧體為代表的磁性材料有磁導率，并且如果具有磁導率的材料被用作欄(2)中描述的線圈的繞線材料，用較小的繞線匝數(shù)可提高電感。這樣，通過提高繞線匝數(shù)而提高的電阻，可通過降低繞線匝數(shù)同時提高阻抗而被調(diào)整。
以鐵氧體代表的磁性材料的磁導率(μ)被分為實數(shù)(μ′)和虛數(shù)(μ″)，且以公式μ=μ ′－jμ″表示。在此公式中，μ″是磁損耗分量，并且在纏繞磁性物質(zhì)時被用作電阻分量。為了這一原因，與線圈或電容器的情況不同，噪聲可被轉(zhuǎn)換為熱而不反射噪聲。
在導線被纏繞的鐵氧體上的防噪部件中，線圈對直流不產(chǎn)生作為阻抗的作用，而與線圈類似地對交流產(chǎn)生作為阻抗的作用，可有選擇地消除噪聲。
如上所述，導線圍繞磁性物質(zhì)被纏繞的防噪部件認為適合用于噪聲。作為這種防噪部件，提到螺線管或環(huán)形形式(裂開或未裂開型)的鐵氧體磁芯，并且通過把電纜插入部件或在圍繞部件纏繞電纜來使用它。而且，還有一種表面安裝型(疊層型)部件，其中導電材料被插入鐵氧體。鐵氧體磁芯目前為止已經(jīng)被用作容易被安裝的廉價防噪部件。
但是，具有纏繞在鐵氧體磁芯上的繞線的噪聲濾波器，在很寬范圍的頻率區(qū)上具有高阻抗，從而由于它缺少在特定頻率區(qū)產(chǎn)生的噪聲的選擇消除的性能而出現(xiàn)問題。另外，傳統(tǒng)上，主要應用的尖晶石型鐵氧體的頻率特性是與稱為“蛇形(snake)限制線”的原理一致的。尤其，考慮到鐵氧體的磁導率對頻率的依賴性，在低頻區(qū)磁導率低，隨頻率的增加磁導率急劇提高，此后磁導率基本上與頻率成反比地被降低。磁導率開始降低的頻率(臨界頻率)基本上反比于磁導率，如果連接磁導率開始降低的頻率，可得到一條直線。這條直線是蛇形(snake)限制線(見圖9，其是理論上的情況)。尤其，尖晶石型鐵氧體在具有磁導率的頻率區(qū)具有一個限制，從而如果磁導率延伸到高頻區(qū)，磁導率被降低，其不會超出限制直線。當磁導率被降低時，阻抗相應地被降低，使得它難以在高頻區(qū)消除噪聲?？煽紤]為在高頻區(qū)保證高的阻抗，繞線匝數(shù)被增加。但是，繞線匝數(shù)的增加考慮如上所述的線圈的電阻值的提高不是優(yōu)選的。鑒于提高電子器件的致動頻率區(qū)是當今的趨勢，考慮把致動頻率移動到更高的頻率區(qū)，在更高的頻率區(qū)產(chǎn)生噪聲。因此，期望尖晶石型鐵氧體在防噪部件中使用是很困難的。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種噪聲濾波器和一種消除噪聲的方法，其可有效地消除在特定頻率區(qū)產(chǎn)生的噪聲而不衰減任何信號。而且，本發(fā)明的另一個目的是提供一種能有效地消除在高頻區(qū)產(chǎn)生的噪聲的噪聲濾波器，迄今為止該噪聲難以被傳統(tǒng)的尖晶石類型濾波器消除。本發(fā)明還有一個目的是提供一種防噪電子器件。
本發(fā)明是考慮下面的事實而作出的鑒于利用鐵氧體材料作為磁芯的線圈，就其形式而言與迄今為止使用的噪聲濾波器相類似，但是會發(fā)生漂浮電容(也稱為“分布電容”)，由于漂浮電容，使得具有線圈纏繞的磁芯的線圈成為等價電路中的LC并聯(lián)電路。
因此本發(fā)明是用于消除輸入電源電流或信號電流的電源線或信號線中的噪聲的噪聲濾波器，電源電流和信號電流在噪聲上重疊，其中噪聲濾波器的阻抗的頻率特性對特定的頻率具有類似于LC并聯(lián)電路的最大值，噪聲的消除在包括作為特定頻率的自共振頻率的自共振頻率區(qū)執(zhí)行。
在纏繞在磁性物質(zhì)上的線圈中，由于磁性物質(zhì)的磁損耗分量具有把噪聲轉(zhuǎn)換為熱的功能，并且由于這一功能，噪聲被消除，而不把噪聲反射到產(chǎn)生源。而且，由于漂浮電容在纏繞在磁性物質(zhì)上的線圈上發(fā)生，如果包括自共振頻率的自共振頻率區(qū)與噪聲的頻率區(qū)一致或相互重疊，那么存在阻抗變成最大值、噪聲消除效率非常高的自共振頻率。
這里使用的術語“并聯(lián)共振”是指這樣一種情況在線圈L(電感)和電容(C)之間的LC并聯(lián)電路中，當電源角頻率ω0等于1／(LC)1／2時，阻抗變成最大值，主電流I變成最小值。并聯(lián)共振的值ω0被稱為并聯(lián)共振頻率(相應于上述自共振頻率)。如果線圈L具有電阻R，當ω0=(1+2CR2／L)1／2／(LC)－(R／L2)1／2時阻抗變成最大值。
在噪聲濾波器中(見

圖1)，具有最大阻抗的自共振頻率可通過使繞線匝數(shù)不同或改變要被使用的磁性物質(zhì)類型而被自發(fā)地改變。當繞線匝數(shù)增加時，在線圈上產(chǎn)生的漂浮電容被增加，線圈的自共振頻率被移向低頻側(cè)(如果希望使自共振頻率在高頻側(cè)，則需要L和C都很小)。要求通過信號線(電源線)的信號(電流)的頻率區(qū)不同于噪聲的頻率區(qū)。
優(yōu)選地，噪聲濾波器的自共振頻率是500MHz或更高，因為由于現(xiàn)在電子器件的致動頻率的趨勢是變高，產(chǎn)生噪聲的頻率區(qū)也將變高。
鐵氧體優(yōu)選被用作磁性物質(zhì)，因為鐵氧體在很多電子器件中使用，其加工技術已經(jīng)被評估了，可以以低廉的價格購買到。由于鐵氧體具有高的體電阻系數(shù)并且可被處理為絕緣材料，構成電源線或信號線的導線可直接纏繞在鐵氧體元件上，從而本發(fā)明的噪聲濾波器可用低廉的價格和成本實現(xiàn)。
六方鐵氧體優(yōu)選用作要被使用的鐵氧體。當使用六方鐵氧體時，磁導率延伸到高于Ni鐵氧體的情況的頻率區(qū)。因此，磁損耗分量在比Ni鐵氧體的情況更高的頻率區(qū)發(fā)生。為了這一原因，六方鐵氧體可在比Ni鐵氧體使用的更高的的頻率區(qū)使用。
在六方鐵氧體、W型、Y型和Z型鐵氧體中，所謂的六角晶格鐵淦氧(ferrox planer)是優(yōu)選的，因為磁導率延伸到高得多的頻率區(qū)。而且，包括Z型鐵氧體的六方鐵氧體用作主層是尤其優(yōu)選的，因為其高的磁導率和延伸到更高的頻率區(qū)的磁導率。
當待使用的鐵氧體具有包括下面的主要組分68－74mol％的Fe2O3、15－22mol％的MO、4－13mol％的MeO，和作為氧化物的次要組分0－10mol％的PbO、0－5mol％的SiO2時，由于更高的燒結密度和更高的比電阻，機械強度可被提高，可不用對繞線磁芯作任何絕緣處理而進行信號線的繞線等。
在成分中，M是Ba和Sr中的至少一種，Me是Co、Ni、Zn和Cu中的至少一種。
本發(fā)明還提出具有上述的應用于電子器件的電源線和信號線的噪聲濾波器的防噪電子器件。僅通過把噪聲濾波器應用于信號線等，可用低廉的方式消除噪聲。由于不需要用于噪聲濾波器的GND，電子器件的基體設計可以更簡單而且低廉。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的阻抗－頻率特性曲線，并且解釋了自共振頻率區(qū)；圖2是表示LC并聯(lián)電路的圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的一個實施例的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的一個示例的阻抗－頻率特性曲線(六方密排鐵氧體)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的另一個示例的阻抗－頻率特性曲線(六方密排鐵氧體)；圖6是根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的另一個示例的阻抗－頻率特性曲線(Ni鐵氧體)；圖7是根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的另一個示例的阻抗－頻率特性曲線(Ni鐵氧體)；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的示例的各個樣品的磁導率的圖(Ni鐵氧體)；圖9是表示蛇形線(snake)的限制線的圖(理論值)。
下面，結合附圖來描述本發(fā)明的實施例。
(噪聲濾波器的結構)根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的結構的一個實施例示于圖3。在該實施例中，噪聲濾波器NF由導線2圍繞其纏繞的磁性物質(zhì)1組成。這種結構與傳統(tǒng)的噪聲濾波器相同。噪聲濾波器NF被適當?shù)貞糜谧鳛樵肼暜a(chǎn)生源的電子器件的電源線或信號線。
磁性物質(zhì)1的形狀可以是構成閉路的環(huán)型，或構成開路的螺線形電路，也可選擇其它的形狀。作為構成磁性物質(zhì)1的磁性材料，可以是傳統(tǒng)上使用的磁性材料如鐵氧體。鐵氧體已經(jīng)被廣泛地用為磁性材料，優(yōu)選地選擇在目標噪聲消除的頻率區(qū)具有高磁導率和高阻抗的材料。
若在高于500MHz的高頻區(qū)進行噪聲消除，六方鐵氧體用作磁性材料是優(yōu)選的。具有直到超過蛇形線的極限線的高頻區(qū)的高磁導率的六方鐵氧體可在從4到5GHz的高頻區(qū)使用。
要求構成磁性物質(zhì)1的磁性材料具有高的比電阻，因為這種材料的使用可以直接把諸如信號線的導線纏繞在磁性物質(zhì)1上而不用任何特定的絕緣處理。從傳統(tǒng)上使用的無須任何絕緣處理的Ni鐵氧體的比電阻大于106Ω這一事實看，類似于這一值的構成磁性物質(zhì)1的磁性材料的比電阻在本發(fā)明中已足夠。
要求構成磁性物質(zhì)1的磁性材料具有高的機械強度。機械強度不直接影響磁性物質(zhì)1的電磁性能，但是如果強度低，可能在噪聲濾波器NF被安裝在電子器件基座上時使鐵氧體材料斷裂。構成磁性物質(zhì)1的磁性材料的密度和比電阻彼此相關，并且如果密度低，比電阻趨向于變高。因此，從比電阻看，應要求磁性材料的密度低。但是，由于磁性材料密度的降低使機械強度降低，通過降低其密度來提高磁性材料的比電阻不是一種優(yōu)選方式。
導線2由導電材料構成。導線2被安裝在信號線等上，從而噪聲電流流過導線2(而且信號電流等流過導線2)。圍繞磁性物質(zhì)1的導線2的繞線匝數(shù)影響噪聲濾波器NF的特性，這一點在下面描述。
要被消除的噪聲存在于電源線或信號線上，與電信號等重疊。關于噪聲，為適應新近幾年中的高性能的電子器件，致動頻率變得更高，從而噪聲通常發(fā)生在不小于500MHz的高頻區(qū)。
使用時，被應用于電路的電源線或信號線的噪聲濾波器NF具有前面所述的把導線2纏繞在磁性物質(zhì)1上的結構(見圖3)。由于漂浮電容發(fā)生在具有這種結構的噪聲濾波器NF中，噪聲濾波器NF的等價電路被構造成LC并聯(lián)電路(見圖2)。因此，噪聲濾波器NF具有自共振頻率，其中相應于LC并聯(lián)電路中的并聯(lián)共振頻率的阻抗變成最大值(圖1)。由于包括該自共振頻率的自共振頻率區(qū)具有高阻抗，如果自共振頻率區(qū)與噪聲的頻率區(qū)重疊，噪聲可被轉(zhuǎn)換為熱而后被消除。
(噪聲濾波器的致動)例如，在與信號重疊存在的噪聲要被消除時，噪聲濾波器NF被應用于信號線以允許噪聲通過噪聲濾波器NF的導線2。如果自共振頻率區(qū)與噪聲的頻率區(qū)一致或重疊，可有效地消除噪聲。在這種情況下，如果信號線的頻率區(qū)不同于自共振頻率區(qū)，信號不被衰減。因此，僅能有選擇地消除噪聲。這里的應用意味著信號線(電源線)和連接線被纏繞在磁性物質(zhì)1上，或者信號線(電源線)被直接纏繞在磁性物質(zhì)1上作為導線2，從而噪聲通過噪聲濾波器NF的導線2。
如果噪聲濾波器NF的自共振頻率區(qū)的范圍窄，甚至在信號的頻率區(qū)靠近噪聲的頻率區(qū)時也僅能有選擇地消除噪聲。因此，如果噪聲濾波器NF的自共振頻率區(qū)的范圍寬，在寬范圍的頻率區(qū)上存在的噪聲可立刻被消除。噪聲濾波器NF的自共振頻率區(qū)可通過選擇磁性材料的類型和種類或繞線匝數(shù)而被調(diào)整。
例如，如果繞磁性物質(zhì)1的導線2的繞線匝數(shù)被設置為小數(shù)目，自共振頻率被移向高頻側(cè)。因此，如果它被設置在較大數(shù)目，自共振頻率被移向低頻側(cè)。圍繞磁性物質(zhì)1纏繞的導線2的匝數(shù)2超向于提高阻抗。
自共振頻率區(qū)可以是例如在阻抗－頻率特性曲線上表現(xiàn)出來的峰值部分。這里指的“峰值部分”可以是由從基線開始的部分到在阻抗－頻率特性曲線中的組成部分圍繞的上面凸出部分的頻率區(qū)(見圖2)。而且自共振區(qū)可以是超出100Ω的部分。
(磁性材料)現(xiàn)具體說明構成根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的磁性物質(zhì)1的磁性材料。作為構成磁性物質(zhì)1的磁性材料，提到了各具有高的磁導率的鐵氧體和聚合磁性物質(zhì)。這些材料中，六方鐵氧體適合于用于構成磁性物質(zhì)1，以消除高頻區(qū)產(chǎn)生的噪聲。由于六方鐵氧體直到超出蛇形線的限制線的高頻區(qū)都具有高的磁導率，使用六方鐵氧體的噪聲濾波器甚至在高頻區(qū)都具有高的阻抗，并且從而可消除高頻區(qū)產(chǎn)生的噪聲。在六方鐵氧體、W型、Y型和Z型六方鐵氧體中，所謂的六方晶格鐵淦氧(ferrox planer)是優(yōu)選的，因為磁導率延伸到高得多的頻率區(qū)。而且，包括Z型鐵氧體作為主層的六方鐵氧體的應用是尤其優(yōu)選的，因為其高的磁導率和延伸到更高的頻率區(qū)的磁導率。在六方鐵氧體中，作為磁損失分量的μ存在于不小于500MHz的區(qū)域。
已知的六方鐵氧體包括M型(MFe12O19)，W型(MMe2Fe16O27)，Y型(M2Me2Fe12O22)，Z型(M3Me2Fe24O41)鐵氧體等。對于Z型鐵氧體，其中M是Ba、Ca、Sr或Pb，并且Me是Co的成分，在日本已經(jīng)審查的專利No．33－736中已公開，其中Me是Fe、Mn、Co、Ni、Zn、Mg或Cu的成分在日本已經(jīng)審查的專利No．34－6778中也已公開。這些鐵氧體可被用作根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器的磁性物質(zhì)1。
通過稱量特定重量的諸如Fe2O3的原材料、混合原材料、模壓它們并燒制模壓的材料而制造鐵氧體。關于鐵氧體的成分，具有主組分為68－74mol％的Fe2O3、15－22mol％的MO和4－13mol％的MeO、以及作為氧化物的次要組分為0－10mol％的PbO、0－5mol％的SiO2的六方鐵氧體(Z型)是尤其優(yōu)選的，其中M是Ba和Sr中的至少一種，Me是Co、Ni、Zn和Cu中的至少一種，由于它具有高的機械強度和在高頻區(qū)的高的磁導率。
如果成分在上述范圍內(nèi)，以六方鐵氧體作為主相的磁性物質(zhì)1具有從5到25的磁導率、大于4．6g／cc的密度和大于106Ω的比電阻，從而可制成適合于根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器NF的磁性物質(zhì)1。
次要組分是可選擇的組分，六方鐵氧體可被制成不含次要組分。但是，在燒制時轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡУ腟iO2或PbO的添加，對于要制造的六方鐵氧體的比電阻的提高是優(yōu)選的。提高比電阻的效果可通過添加至少0．04wt％的SiO2或0．02％的PbO而得到。
(消除噪聲的方法)根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，是一種用于從輸入電源電流或信號電流的電源線或信號線消除噪聲的方法，經(jīng)噪聲濾波器信號與噪聲信號重疊，該噪聲濾波器具有作為導線纏繞的磁芯的磁性物質(zhì)。
例如，在與信號共存重疊的噪聲要被消除的情況下，噪聲濾波器被應用于信號線以允許噪聲通過噪聲濾波器的導線。
尤其，如果自共振頻率區(qū)與噪聲的頻率區(qū)一致或重疊，噪聲可被有效地消除。在這種情況下，如果信號線的頻率區(qū)不同于自共振頻率區(qū)，信號不被衰減。因此，僅噪聲被選擇地消除。這里的應用意味著信號線(電源線)和導線被互相連接，或信號線(電源線)和連接的線被纏繞在磁性物質(zhì)1上，或者信號線(電源線)被直接纏繞在磁性物質(zhì)上作為導線，從而噪聲通過噪聲濾波器的導線。
示例本發(fā)明將參考工作示例來描述(見表1～2和圖4～7)。但是本發(fā)明并不限于這些示例。
表1所示的原材料被稱量以具有表1的序號No．1－8和60－65中所示的氧化物成分，并且被在球磨機中進行4小時的濕混合。隨后，干燥的混合物在表1所示的溫度下在空氣中暫時燒制，并且在球磨機中進行20小時的粉碎，此后混合物被干燥。接著，把粘結劑加到混合物中，對混合物模壓，然后在表1所示的溫度下的模壓的產(chǎn)品進行燒制，以產(chǎn)生表3所示的環(huán)形鐵氧體磁芯(鐵氧體物質(zhì)1)。導線2被纏繞在最后得到的鐵氧體磁芯1以制得噪聲濾波器NF。繞線匝數(shù)在表1示出。
序號No．1－8代表各個由六方鐵氧體作為磁性物質(zhì)1構成的噪聲濾波器，60－65代表各個由Ni鐵氧體構成的噪聲濾波器NF。
表1
注磁導率是在100kHz時的值。
(噪聲濾波器的評估)[阻抗]對于最后得到的噪聲濾波器NF，通過利用阻抗分析儀(由HewlettPackard Co．，Ltd．制造的HP－4291A)測量從1到1．8GHz的頻率范圍的阻抗的頻率特性。圖4到7示出測量結果。
從表示以六方鐵氧體作為磁性物質(zhì)1的噪聲濾波器NF的阻抗的頻率特性的圖4和5中，可以理解，在樣品1到8的情況下產(chǎn)生在阻抗－頻率曲線上表現(xiàn)的顯示自共振的最大值(自共振頻率)。發(fā)現(xiàn)在大于200MHz的頻率區(qū)阻抗高達1000到10000Ω或更高。而且，直到靠近1GHz的頻率區(qū)都可觀察到象1000Ω那樣高的阻抗。
隨后，從表示以Ni鐵氧體作為磁性物質(zhì)1的噪聲濾波器NF的阻抗的頻率特性的圖6和7中，可以理解，在樣品60到63的情況下產(chǎn)生在阻抗－頻率曲線上表現(xiàn)的顯示自共振的最大值(自共振頻率)。發(fā)現(xiàn)在頻率區(qū)阻抗高達1000到2000Ω。
另一方面，考慮樣品No．64和65，盡管阻抗高，在圖7中的阻抗－頻率曲線上沒有發(fā)現(xiàn)最大值，從低頻區(qū)到高頻區(qū)都表現(xiàn)出基本恒定的阻抗值。
發(fā)生自共振的樣品No．64與不發(fā)生自共振的樣品65之間的不同在于繞線匝數(shù)不同。
已經(jīng)證明樣品1到8的噪聲濾波器NF在不小于500MHz的高頻區(qū)，有遠大于利用Ni鐵氧體的樣品60到65的噪聲濾波器NF的阻抗。除No．1～8的噪聲濾波器外，具有表2所示成分的No．10～32的噪聲濾波器和No．66～68的噪聲濾波器在表2所示條件下制造，測量燒結體的磁導率、密度和比電阻。在這些示例中，用于制造噪聲濾波器NF的工藝類似于用于制造No．1～8的噪聲濾波器的工藝。
表2
關于比電阻，制造具有大約25．4mm的外徑和大約2mm的高度的盤狀樣品，在樣品的兩端(前后表面)施加In－Ga電極，通過比較由絕緣測試裝置(MEGRO制造的MEGROHMMETTER)測量的測量值與樣品外部尺寸大小而計算比電阻。
燒結體(磁性物質(zhì))的密度通過測量以游標卡尺方式得到的樣品的外形大小，并用電子標測量的樣品重量來計算。
磁導率通過制造具有18mm的外徑、10mm內(nèi)徑和6mm高的環(huán)形樣品，并把導線纏繞在樣品上，用LCR計(由HP制造的H－子284A)測量在100kHz的電感值和外形大小，并從這些值根據(jù)日本工業(yè)標準計算磁導率來計算。
表2示出結果。
從表2的這些結果可以看到，具有從104～108Ωcm的比電阻以及從4．5～4．9g／cc的燒結體密度。具有這種程度的比電阻和燒結體密度的樣品被用在沒有特定機械強度要求的情況中時，在實際應用中不會產(chǎn)生任何問題，使用的電壓不太高。另外，當被用于高電壓時，如果對導線充分地絕緣處理，也不會出現(xiàn)問題。
對于比電阻，為了在噪聲濾波器中產(chǎn)生作為Ni鐵氧體的特定值的不小于106Ωcm的比電阻，優(yōu)選使用的具有類似于或大于上述的比電阻的樣品No．1到32。
而且，No．1到32的特定密度不小于4．6g／cc，認為可得到足夠的機械強度。
如圖8所示，由六方鐵氧體構成的No．1到5的磁導率超過蛇形線的限制線。
具有類似于LC并聯(lián)電路的阻抗頻率特性的噪聲濾波器以及用于使用根據(jù)本發(fā)明的噪聲濾波器消除噪聲的方法可有效地消除具有特定頻率的噪聲。而且，它們可消除不小于500MHz的高頻區(qū)的噪聲。六方鐵氧體磁芯作為磁性物質(zhì)的使用，使得可消除不能被傳統(tǒng)的鐵氧體磁芯消除的高頻區(qū)的噪聲。而且，由于本發(fā)明的噪聲濾波器可容易地被應用，噪聲測量簡單而廉價。
本發(fā)明并不限定于這里提到的實施例和示例，在實現(xiàn)本發(fā)明目的并表現(xiàn)出本發(fā)明效果的范圍內(nèi)可進行各種變形。
權利要求
1．一種噪聲濾波器，用于消除來自輸入電源電流或信號電流的電源線或信號線的噪聲，其中由于把導線纏繞在作為磁芯的磁性物質(zhì)上而使信號與噪聲重疊一起，其特征在于噪聲濾波器的阻抗的頻率特性對于特定的頻率具有類似于LC并聯(lián)電路的最大值，且噪聲的消除在包括作為特定頻率的自共振頻率的自共振頻率區(qū)進行。
2．根據(jù)權利要求1的噪聲濾波器，其特征在于所述自共振頻率不小于500MHz。
3．根據(jù)權利要求1的噪聲濾波器，其特征在于鐵氧體被用于所述磁性物質(zhì)中。
4．根據(jù)權利要求2的噪聲濾波器，其特征在于所述磁性物質(zhì)中采用鐵氧體。
5．根據(jù)權利要求3的噪聲濾波器，其特征在于所述是六方鐵氧體采用鐵氧體。
6．根據(jù)權利要求4的噪聲濾波器，其特征在于所述鐵氧體是六方鐵氧體。
7．根據(jù)權利要求3的噪聲濾波器，其特征在于所述鐵氧體的成分包括主要組分68－74mol％的Fe2O3、15－22mol％的MO、4－13mol％的MeO，和作為氧化物的次要組分0－10mol％的PbO、0－5mol％的SiO2，其中，M是Ba和Sr中的至少一種，Me是Co、Ni、Zn和Cu中的至少一種。
8．根據(jù)權利要求4的噪聲濾波器，其特征在于鐵氧體的成分包括主要組分68－74mol％的Fe2O3、15－22mol％的MO、4－13mol％的MeO，作為氧化物的次要組分0－10mol％的PbO、0－5mol％的SiO2，其中，M是Ba和Sr中的至少一種，Me是Co、Ni、Zn和Cu中的至少一種。
9．根據(jù)權利要求5的噪聲濾波器，其特征在于鐵氧體的成分包括主要組分68－74mol％的Fe2O3、15－22mol％的MO、4－13mol％的MeO，作為氧化物的次要組分0－10mol％的PbO、0－5mol％的SiO2，其中，M是Ba和Sr中的至少一種，Me是Co、Ni、Zn和Cu中的至少一種。
10．根據(jù)權利要求6的噪聲濾波器，其特征在于鐵氧體的成分包括主要組分68－74mol％的Fe2O3、15－22mol％的MO、4－13mol％的MeO，作為氧化物的次要組分0－10mol％的PbO、0－5mol％的SiO2，其中，M是Ba和Sr中的至少一種，Me是Co、Ni、Zn和Cu中的至少一種。
11．根據(jù)權利要求1的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
12．根據(jù)權利要求2的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
13．根據(jù)權利要求3的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
14．根據(jù)權利要求4的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
15．根據(jù)權利要求5的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
16．根據(jù)權利要求6的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
17．根據(jù)權利要求7的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
18．根據(jù)權利要求8的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
19．根據(jù)權利要求9的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
20．根據(jù)權利要求10的噪聲濾波器，其特征在于其被用于電子器件的電源線或信號線來測量噪聲。
21．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求11的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
22．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求12的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
23．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求13的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
24．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求14的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
25．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求15的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
26．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求16的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
27．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求17的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
28．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求18的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
29．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求19的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
30．一種防噪電子器件，其特征在于包括根據(jù)權利要求20的用于電子器件的電源線或信號線的噪聲濾波器。
31．一種用于消除來自輸入電源電流或信號電流的電源線或信號線的噪聲的方法，其中因把導線纏繞在作為磁芯的磁性物質(zhì)上而使信號與噪聲重疊一起。
全文摘要
一種用于消除來自輸入電源電流或信號電流的電源線或信號線的噪聲的噪聲濾波器,其中由于把導線纏繞在作為磁芯的磁性物質(zhì)上而使信號與噪聲重疊一起,噪聲濾波器的阻抗的頻率特性對于特定的頻率具有類似于LC并聯(lián)電路的最大值,且噪聲的消除在包括作為特定頻率的自共振頻率的自共振頻率區(qū)執(zhí)行。該噪聲濾波器有類似于LC并聯(lián)電路的阻抗－頻率特性,可有效地來消除具有特定頻率的噪聲。
文檔編號H05K9/00GK1279534SQ00120409
公開日2001年1月10日 申請日期2000年7月6日 優(yōu)先權日1999年7月6日
發(fā)明者斎藤裕, 鬼塚雅広 申請人:Tdk株式會社