基于带通滤波器的电隔离器制造技术

一种电隔离器（100），其包括多层印刷电路板（PCB）(105)，所述多层印刷电路板（PCB）（105）包括具有顶侧（108a）和底侧（108b）的介电材料（108）。RF传输线（125）被嵌入到PCB之内，所述RF传输线（125）包括彼此间隔开的多个导体迹线（125a、125b、125c）以在RF传输线的路径中包括多个间隙（G1和G2）来提供内联分布式电容器，所述内联分布式电容器和RF传输线（125）的阻抗一起形成带通（BP）滤波器。顶部金属层（120）在顶侧上和在底侧上的底部金属层（110）通过在RF传输线的相应侧上的多个金属填充通孔（115）互相连接。顶部金属层（120）和底部金属层（110）中的每个还包括至少一个间隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于带通滤波器的电隔离器
公开的实施例涉及电隔离器。
技术介绍
具有容器或储罐（tanks）（“储罐”）的工业厂房一般需要定期地测量（一种或多种）液体的水平或在其中的诸如粉末之类的其他产品材料的水平。存在用于水平测量的若干个类型的系统和技术，其一般利用依赖于分析回声的时域反射测量法(TDR)。对于基于TDR的测量，存在接触式水平测量，其中诸如探针之类的系统的一部分接触正在被测量的材料，以及存在非接触式水平测量，其中利用定位在待测量的材料之上的天线并且在不接触待测量的材料的情况下测量水平。导波雷达（GWR）是用于测量在储罐中的液体或固体的水平的特定的接触式脉冲雷达方法。非接触式方法包括超声以及雷达，超声使用高频率音（声音）波来检测水平，雷达使用通过自由空间传播的、在射频（RF）处的电磁能量。基于雷达的储罐计量系统一般需要防爆和内在（intrinsic）安全（IS）系统。IS将电和热能量限制到安全水平。在正常条件下，IS设备是被动的并且允许储罐计量系统正确地运行。在故障条件下，IS设备通过防止过量的电压和电流到达危险区域来保护场电路（例如，雷达水平计量器（RLG））。用于IS屏障的基础电路一般具有限制电流和电压的三个部件：电阻器、至少两个齐纳二极管以及保险丝。电阻器将电流限制到称为短路电流Isc的具体的值。齐纳二极管将电压限制到称为开路电压Voc的值。当齐纳二极管导电时，保险丝将熔断（blow），其中断电路，防止齐纳二极管燃烧并且防止齐纳二极管允许过量的电压到达危险区域。在每个内在安全屏障中总是存在并联的至少两个齐纳二极管，使得如果一个齐纳二极管失效，则另一个将操作以提供完整的IS保护。防爆布置包括被设计为容纳爆炸的壳。在故障条件下，故障可能造成爆炸，但容器将容纳爆炸。雷达水平计量器可以安装在防爆外壳中。在非接触式雷达中的RF信号一般也必须具有用于保护的电隔离。电隔离使用在两个或更多电路必须通信、但是它们的接地可能在不同的电势处的地方。电隔离隔离电气系统的功能部分以通过打破直接电流路径来防止直接电流。相反，通过非直接连接在电隔离的部分之间交换能量或信息，非直接连接诸如是电容、电感（变压器）、电磁波、光学、声学或机械布置。在储罐计量中，电隔离通过特别是当储罐中存在易燃材料时防止储罐中的爆炸来用于安全的。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以简化的形式来介绍公开的概念的简要的选择，其在包括所提供的附图的具体实施方式中在下面被进一步描述。该
技术实现思路
并非旨在限制所要求保护的主题的范围。公开的实施例认识到当将已知的电容器和齐纳二极管用于内在安全（IS）电路在其中一般使用至少10GHz的载波频率的非接触式雷达（NCR）中使用时引入RF信号的衰减和失真，致使此类IS布置一般不适用于NCR。此外，用于实现所需的电容值的电容器的所需物理面积可能太大以至于不实际，并且对于齐纳二极管，为了载波信号的信号切换速度，齐纳二极管的等效结（equivalentjunction）电容值在电容上可以高到足以基本上导致在载波频率处的短路（short）（充当低通滤波器）。公开的实施例利用具有在嵌入的微带线（microstripline）中的间隙的基于印刷电路板（PCB）的嵌入的带通（BP）滤波器来提供分布式电容，所述分布式电容与微带线阻抗一起提供具有包括（例如，集中于）载波频率的通带的BP滤波器。公开的滤波器被放置在收发器电路的RF输出和连接到在储罐中的天线的处理连接器之间。因此公开的BP滤波器仅使在载波频率处或在载波频率附近的RF信号通过，并且隔离或滤除位于BP滤波器的通带之外的所有其他频率。一个公开的实施例包括电隔离器，其包括多层PCB，所述多层PCB包括具有顶侧和底侧的介电材料。RF传输线被嵌入到PCB之内，所述RF传输线包括彼此间隔开的多个导体迹线以在传输线的路径中包括多个间隙（例如，G1和G2）来提供内联（inline）分布式电容器，所述内联分布式电容器和RF传输线的阻抗一起形成BP滤波器。顶部金属层在顶侧上和在底侧上的底部金属层通过在RF传输线的相应侧上的多个金属通孔互相连接。顶部金属层和底部金属层中的每个还包括至少一个间隙。附图说明图1A是根据示例实施例的示例基于BP滤波器的电隔离器的增强的俯视图。图1B是示出了根据示例实施例的所示的示例基于BP滤波器的电隔离器的层的侧视图。图2A描绘了根据示例实施例的实现NCR的示例雷达水平计量器（RLG）系统，其中RLG被安装在防爆壳中，并且天线是电保护的，其中电隔离器被定位在RLG和天线之间。图2B示出了用于在图2A中所示的RLG的示例部件。图3A示出了基于设计用于在大约25GHz的操作的在图1A中所示的基于BP滤波器的电隔离器的来自示例基于BP滤波器的电隔离器的模拟的S21数据，以及图3B示出了用于该示例基于BP滤波器的电隔离器的模拟的S11数据。具体实施方式参考附图描述了公开的实施例，其中遍及附图使用相同的附图标记以指定类似的或等同的元素。图不是按比例绘制的，并且仅提供它们来图示某些公开的方面。参考用于说明的示例应用，在下文描述若干个公开的方面。应当理解：阐明许多的具体的细节、关系以及方法以提供对公开的实施例的完全的理解。然而，相关领域技术人员将容易地认识到，在没有具体细节中的一个或多个或在利用其他方法的情况下，可以实践本文中所公开的主题。在其他情况下，公知的结构或操作未被详细示出以避免模糊某些方面。本公开不受动作或事件的图示的排序限制，因为一些动作可以以不同顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，实现根据本文中所公开的实施例的方法论并非需要所有图示的动作或事件。而且，在没有进一步限制（qualification）的情况下如本文中所使用的术语“耦合到”或“与……耦合”（以及类似物）旨在描述间接或直接电连接。因此，如果第一设备“耦合”到第二设备，该连接可以通过直接的电连接，其中在路径中仅存在寄生现象，或可以通过经由包括其他设备和连接的中间项目的间接电连接。对于间接耦合，中间项目一般不修改信号的信息，但是可以调整它的电流水平、电压水平和/或功率水平。图1A是根据示例实施例的示例基于BP滤波器的电隔离器100的增强的俯视图。在图1A中所示的在相应区域之间延伸的末端具有箭头的弧形指示对于接地100b的电隔离（示出为“隔离点”）和对于RF信号100a的电隔离，该两者都由电隔离器100提供。使用多级PCB105以对称带状线布置形成电隔离器100，所述多级PCB具有RF传输线125，RF传输线125包括彼此间隔开的多个导体迹线125a、125b以及125c以包括嵌入到介电材料108（例如，核心或半固化片（pre-preg））中的多个间隙（示出为G1和G2）来提供内联分布式电容器，所述内联分布式电容器与传输线125的阻抗一起形成带通（BP）滤波器。图1B示出了根据示例实施例的所示的示例基于BP滤波器的电隔离器的层。虽然未被示出，但是在此视图中，RF传输线125的导体迹线（在图1A中所示的125a、125b以及125c）是重叠的，其中125a重叠125b，并且125b重叠125c。提供了从顶部金属层120到传输线125的连接的通孔被示出为119a和119b。公开的BP滤波器嵌入到PCB105中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电隔离器（100），包括：多层印刷电路板（PCB）(105)，所述多层印刷电路板（PCB）（105）包括具有顶侧（108a）和底侧（108b）的介电材料（108）；RF传输线（125），其被嵌入所述PCB之内，所述RF传输线（125）包括彼此间隔开的多个导体迹线（125a、125b、125c）以在所述RF传输线的路径中包括多个间隙（G1和G2）来提供内联分布式电容器，所述内联分布式电容器和所述RF传输线（125）的阻抗一起形成带通（BP）滤波器，以及在所述顶侧上的顶部金属层（120）和在所述底侧上的底部金属层（110）通过在所述RF传输线的相应侧上的多个金属填充通孔（115）互相连接，其中所述顶部金属层（120）和所述底部金属层（110）中的每个还包括至少一个间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 US 15/1752951.一种电隔离器（100），包括：多层印刷电路板（PCB）(105)，所述多层印刷电路板（PCB）（105）包括具有顶侧（108a）和底侧（108b）的介电材料（108）；RF传输线（125），其被嵌入所述PCB之内，所述RF传输线（125）包括彼此间隔开的多个导体迹线（125a、125b、125c）以在所述RF传输线的路径中包括多个间隙（G1和G2）来提供内联分布式电容器，所述内联分布式电容器和所述RF传输线（125）的阻抗一起形成带通（BP）滤波器，以及在所述顶侧上的顶部金属层（120）和在所述底侧上的底部金属层（110）通过在所述RF传输线的相应侧上的多个金属填充通孔（115）互相连接，其中所述顶部金属层（120）和所述底部金属层（110）中的每个还包括至少一个间隙。2.根据权利要求1所述的电隔离器，其中选择所述分布式电容器的电容的值，使得所述RF传输线在操作的载波频率处的阻抗与所述电容一起向所述BP滤波器提供在10GHz到100GHz之间的通带。3.根据权利要求1所述的电隔离器，还包括雷达水平计量器（RLG），其包括在所述PCB上的RLG电子设备。4.根据权利要求5所述的电隔离器，还包括防爆壳，其中所述电隔离器和所述RLG电子设备在所述壳内。5.根据权利要求1所述的电隔离器，其中所述分布式电容器的电容是0.3pF到50pF。6.根据权利要求1所述的电隔离器，其中所述电隔离器提供受保护的RF输出，并且其中所述的受保护的RF输出被配置为同轴输出。7.一种用于对储罐中的产品进行水平感测的雷达系统，包括：雷达水平计量器（RLG），其包括提供耦合到同轴连接器的RF输出的收发器，所述同轴连接器具有耦合到在所述储罐的顶部处的天线的其中心导体，其中所述收发器被耦合到具有关联的存储器的处理器，所述关联的存储器包括存储的水平发现算法，以及电隔离器，包括：多层印刷电路板（PCB）（105），其包括具有顶侧（108a）和底侧（108b）的介电材料（108）；RF传输线（125），其被嵌入所述PCB之内，所述RF传输线（125）包括彼此间隔开的多个导体迹线（125a、125b、125c）以在所述RF传输线的路径中包括多个间隙（G1和G2）来提供内联分布式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：F努塞贝，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US