具有基于铁的芯子的滤波器电路制造技术

一种滤波器电路用于在ＤＳＬ通信系统中的通信信道上选择数字和模拟信号的频带。滤波器电路包括具有基本上由基于Ｆｅ的非晶态金属合金构成的芯子的电感器。有利的是，所述滤波器电路提供与采用基于Ｃｏ的芯子的滤波器电路一样好或更好的性能；但是便宜得多。这样，它为诸如ＤＳＬ通信系统之类的通信应用提供了一种低成本、高效率的解决方案。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字和模拟信息传输领域；更具体地说，涉及具有基于铁的非晶态金属芯子的滤波器电路，用于诸如DSL通信电路之类的电信应用中的带通滤波。先有技术的描述电话通信线路目前用来为产品或服务的商业和家庭用户产生各种各样的信号。这种产品或服务当然包括常规的话音电话和通信以及数量不断增长的辅助服务。辅助服务一般旨在通过现有的电话线路传输信息。这种信息目前包括计算机数据、即通过双向因特网连接传送的数据以及数量不断增长的其它输助服务。那些目前正在发展或设想的其它辅助服务包括单向和双向连续广播信息，诸如纯音频(无线电广播)、视频流、混合的音频/视频流等。通过现有电话线路使前述通信模式成为可能，电话线路提供了能够承载范围广泛的这种信息的网络。虽然可用带宽的一般范围是从大约0到3000kHz，但是传统纯话音电信的实际带宽要求却接近高达约6kHz。因此，存在着在更高频率上使用这种现有网络传送通信信息的可能性。在一定的频率范围、即有限“带宽”内提供信息的技术使得能够沿单一电路同时传输不同的信号。这免除了对其中可将沿通信线路传送的信号保持在分开的频段内、即电路可用频谱中分开的带宽内的多个电路的需要。传统上，这是通过使用“带通滤波器”来实现的，所述滤波器通常包括线圈和电容器。线圈和电容器的工作特性经过选择，使得只有总可用频谱的有限子集通过通信线路。带通滤波器通常设置在通信源与通信线路之间，从而限定通信设备的输出只落在为特定带通滤波器设置的频率范围内。还可使用多个各具有可用频谱内的不重叠频率范围的输出的带通滤波器，由此多个通信设备可共用公共的通信线路。过去，扼流线圈一直用在电信电路中。虽然有利，但是使用不是没有缺点。这种缺点包括控制对于诸如带通滤波器电路中相关使用所必需的预期扼流线圈性能的不相容性。这些缺点产生了对具有“更软”和更可控的磁性的材料的需要。在某些情况下，包含非晶态金属合金的钴被用来形成扼流线圈芯子。虽然富铁的非晶态金属芯子更普遍和更便宜，但是一直未被用在扼流线圈芯子中，因为它们的感应属性被认为是不适合用于带通滤波器。专利技术概述本专利技术提供一种电感器，它具有基本上由基于Fe的非晶态金属合金构成的芯子。一方面，芯子的磁导率在大约1到1000kHz的频率范围上基本上恒定。特别是，芯子的磁导率在大约-15到+15奥斯特(Oe)的场强范围上基本恒定。另一方面，本专利技术提供一种包含扼流线圈的滤波器电路，所述扼流线圈包括具有在从大约1到1000kHz的频率范围上基本恒定的磁导率的芯子。另一方面，本专利技术提供一种用于分段频率通信的方法，它采用具有在大约-15到+15Oe的场强上基本恒定的芯子磁导率的滤波器电路。有利的结构特征被结合到本专利技术的元件中。包括由基于Fe的非晶态金属合金制成的芯子的滤波器电路提供与采用基于Co的芯子的滤波器电路一样好或更佳的性能。此外，由基于Fe的非晶态合金构成的芯子比基于Co的芯子便宜得多。这样，基于Fe的非晶态金属合金芯子向需要滤波器电路的通信应用提供低成本解决方案。采用基于Fe的芯子的滤波器电路特别适用于需要可调带通滤波器来选择如DSL之类通信信道上的数字和模拟信号的频带的通信应用。附图简介参照以下本专利技术的优选实施例的详细说明和附图，会更加全面地理解本专利技术，而且其它优点会变得显而易见，其中附图说明图1是说明根据本专利技术的通信系统的示意图；图2A是说明本专利技术的滤波器电路的电路图；图2B是描述根据本专利技术的滤波器电路的频率响应的曲线图；图3A是说明根据本专利技术的芯子的磁化曲线的曲线图；图3B是说明先有技术芯子的磁化曲线的曲线图；图4A是描述作为所应用的频率的函数的本专利技术的芯子的磁导率的曲线图；图4B是描述作为所加场强的函数的本专利技术的芯子的磁导率的曲线图；图5是描述对于根据本专利技术的芯子和先有技术的芯子、作为DC偏置场的函数的图2B中所示的中心谐振频率fc的偏移的曲线图；图6A-D是包含采用根据本专利技术构造的芯子的带通滤波器电路的示例的电路图；图7是描述芯子磁导率与退火温度之间关系的曲线图，不同的曲线描述了具有不同结晶温度的材料；图8是描述对于不同的退火时间、芯子磁导率与退火温度之间关系的曲线图；图9是描述为了获到几度以内的温度均匀性、用于退火的芯子的装入配置的图示；图10是描述作为DC偏置场和频率的函数的芯子损耗的曲线图；图11是描述作为DC磁化力的函数的芯子磁导率的曲线图12是说明在退火之后条带的剖面的扫描电子显微术(SEM)图片；以及图13是描述作为结晶度的体积百分比的函数的芯子磁导率的图表。 具体实施例方式参照附图中的图1，图中说明一种根据本专利技术的通信系统20。通信源22(如电话中心局)采用DSL技术通过通信信道26向用户24(如公司或家庭)传递高带宽的模拟和数字信号。滤波器电路28(如带通滤波器电路)可以设置在中心局22和用户24处。滤波器电路28的工作特性可经过调节，以便限制通过通信线路26的频谱。在另一实施例中，滤波器电路28可以是低通滤波器，其工作特性可经过调节，以便限定允许通过的频率范围。图2A是说明根据本专利技术的图1的滤波器电路28的电路图。在一个实施例中，图2A的滤波器电路是带通滤波器电路，包括组合成并联电路的电扼流圈L和电容器C。图2A的滤波器电路接受输入信号并且产生随输入信号的频率和滤波器电路的工作特性而定的输出信号。参照图2B，图2A的滤波器电路具有中心谐振频率fc＝1/(，其中L是电感器L的电感，C是电容器的电容。滤波器电路具有表示相对于中心谐振频率fc通过的频率范围的带宽BW。通过调节电感器L和/或电容器C的值来选择特定的中心谐振频率fc和BW。例如，在DSL实施例中，采用一个或多个滤波器电路，它们各具有其自己的中心谐振频率fc，使得各滤波器电路让DSL通信系统中使用的特定kHz带宽内的特定子带中的信号通过。电感器L是储能元件，包括用载流导线缠绕的铁磁芯。对于环形电感器，存储的能量是W＝1/2，其中B是磁通密度，Ac是芯子的有效磁性面积，lm是平均磁路长度，μ0是自由空间的磁导率，μr是材料中的相对磁导率。通过在圆环中引入小间隙，空气隙中的磁通保持与铁磁芯材料中的相同。但是，由于空气的磁导率(μ≈1)明显低于典型铁磁材料中的磁导率(μ≈几千)，因此间隙中的磁场强度(H)变得远高于芯子其余部分中的磁场强度(H＝B/μ)。磁场中每单位体积贮存的能量为W＝1/2(BH)，这表明它主要集中在空气隙中。换言之，芯子的能量贮存容量通过引入间隙而得到提高。间隙可以是离散的或分布的。可以通过使用以非磁性粘合剂固定在一起的铁磁粉或者通过使非晶态合金部分结晶来引入分布的间隙。在第二种情况下，铁磁晶相是分开的并且被非磁性矩阵所围绕。结合本专利技术的扼流圈来利用这种部分结晶机制。图3是描述根据本专利技术的基于Fe的非晶态合金芯子和先有技术的基于富Co非晶态合金的芯子的磁化曲线的曲线图。该曲线图表明，由本专利技术的芯子的μ＝B/H所定义的磁导率基本上是线性的。磁场强度H在从大约-40Oe到+40Oe的范围上变化，导致相应磁通密度B在大约+13到-13kG的范围上线性变化。线性磁导率属性使基于Fe的芯子适合于DSL通信系统中的带通滤波器电路。另一方面，先有技术的芯子的磁导率只是一直到大约7kG的感应程度是线性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带通滤波器，它包括一种电感器，所述电感器具有基本上由基于Ｆｅ的非晶态金属合金构成的芯子。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R哈塞加瓦，SV塔蒂科拉，RJ马蒂斯，
申请(专利权)人：梅特格拉斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]