片式多层铁氧体磁珠的抑制高频噪声技术
2005-07-26 08:56:24
来源：《国际电子变压器》2005年8月刊
1前言
当前，随着汽车领域中电子技术的应用和网络、移动通讯产品的普及以及图象处理、画面配制等的需求，使信息传输量不断增加，并推动了高速传输技术的迅速发展。
另外，伴随以手机和无线LAN为代表的高频无线技术的应用进一步的扩大，加上信号频率的高速化和使用GHz频段信号的传输，要求新型抑制噪声元器件应提高高频性能。
本篇文章在叙述一般抑制噪声用片式铁氧体磁珠的基础上，介绍一种新开发的用于GHz频段的铁氧体磁珠技术动向。
2传输速度的高频化和抑制噪声的措施
对应汽车领域和网络领域的静态与动态图象处理的需求，利用各种接口的传输，根据采用不同的方式，实现了大容量传输。图1示出了有线接口与传输速度的技术变迁。由图可知，开始是采用USB1.1、1.5Mbps，然后陆续采用IEEE-1394/USB2.0/光传送（FTTH）等不同的传输方式，现在实现了高速大容量传输，与 USB1.1的传输方式比较，是它的1000倍以上。
在这些领域实现了高品位高速大容量传输，为了抑制噪声的产生，大多采用差动传输方式。不过，这时应抑制高速时钟脉冲和电源供给线路中的高频噪声。
图2示出了以手机、无线LAN为代表的无线通信系统的传输速度和技术发展趋势。由无线通信系统的抑制噪声来看，配合传输速度的高速化，是以利用几GHz频段的载波为特征，GHz频段的载波向电源线或地线中蔓延，受到放送载波自身的影响，会产生误动作等新的问题。
3片式多层铁氧体磁珠控制噪声
作为一般情况下用的抑制噪声元器件，虽然采用的是片式铁氧体磁珠，但结合传输速度的高速化，内部结构一直在不断变化。正如图3所示，1986年标准结构的片式铁氧体磁珠实现了商品化。这是在磁性体薄膜上形成连接线圈用的孔，在薄膜上印制线圈布线，将其叠层构成螺旋状线圈，可获得一定的阻抗特性。
不过，采用该结构在端子电极间容易产生寄生容量，在200MHz左右存在自谐振，一到GHz频段，阻抗特性明显下降，体现不到去除噪声的效果。
如图3所示，日本村田公司的科技人员意识到抑制GHz频段噪声的必要性，于1998年开发出BLM横绕线圈结构，提高了GHz频段的阻抗特性。
图4示出了标准结构和横绕结构的阻抗特性。当采用横绕线圈结构时，可清楚的看出在1GHz下的阻抗与采用标准结构的产品比较，提高了约24倍左右。不过，考虑到手机等产品的电路设计，阻抗特性由50Ω提高到400Ω以上（阻抗特性的8倍）时，频率达到2GHz，要有充分的去除噪声效果。
总之，虽然可覆盖目前手机的载波频段，但作为抑制ETC/无线LAN等5GHz频段以上的噪声元器件，在性能上还不能满足要求，期望开发用在这一频段的片式多层铁氧体磁珠。
4对应抑制Hi-GHz频段噪声用的新一代片式多层铁氧体磁珠
日本村田公司最新开发出了去除噪声效果更好的频率至6HGz的新一代BLM18GG系列片式多层铁氧体磁珠。该磁珠的外观与尺寸示于图5。该产品同样是采用一般的二端子电极，抑制噪声方法与过去的产品使用方法一样。图4中示出了Hi-GHz频段BLM18GG系列片式多层铁氧体磁珠的阻抗频率特性。
由图4可以看出，BLM18GG系列片式多层铁氧体磁珠在500Ω以上时的频率为100MHz~6GHz，与横绕线圈结构比较，阻抗特性有明显的提高。该产品的性能参数示于表1。
5低介电常数铁氧体材料的开发
为了提高GHz频段下的高频特性，自谐振频率在高频下必须具有更高的阻抗特性，为使寄生频率对特性影响小，还应使寄生频率小。日本村田公司利用独自的制造方法，大幅度降低了BLM18GG系列产品用的铁氧体材料的介电常数。图6示出了使用普通铁氧体材料的磁导率和介电常数的频率特性。由图可以看出，支配片式多层铁氧体磁珠高频特性的比介电常数（εr）约14左右。一般情况下，采用Ni-Zn-Cu铁氧体材料，其比介电常数最好在14~16的范围内。
BLM18GG所使用的铁氧体材料，比介电常数与过去的材料相比，降低了二分之一左右。新开发出的铁氧体材料的比介电常数尽管很小，也不会改变铁氧体复数磁导率的交叉频率（μ′和μ″的交点）。用新开发的铁氧体材料制作的 BLM18GG系列产品的阻抗特性示于图7。1608尺寸的产品，寄生容量可以降低到十分之一以内，大幅度提高了GHz频段的阻抗特性。
当前，随着汽车领域中电子技术的应用和网络、移动通讯产品的普及以及图象处理、画面配制等的需求，使信息传输量不断增加，并推动了高速传输技术的迅速发展。
另外，伴随以手机和无线LAN为代表的高频无线技术的应用进一步的扩大，加上信号频率的高速化和使用GHz频段信号的传输，要求新型抑制噪声元器件应提高高频性能。
本篇文章在叙述一般抑制噪声用片式铁氧体磁珠的基础上，介绍一种新开发的用于GHz频段的铁氧体磁珠技术动向。
2传输速度的高频化和抑制噪声的措施
对应汽车领域和网络领域的静态与动态图象处理的需求，利用各种接口的传输，根据采用不同的方式，实现了大容量传输。图1示出了有线接口与传输速度的技术变迁。由图可知，开始是采用USB1.1、1.5Mbps，然后陆续采用IEEE-1394/USB2.0/光传送（FTTH）等不同的传输方式，现在实现了高速大容量传输，与 USB1.1的传输方式比较，是它的1000倍以上。
在这些领域实现了高品位高速大容量传输，为了抑制噪声的产生，大多采用差动传输方式。不过，这时应抑制高速时钟脉冲和电源供给线路中的高频噪声。
图2示出了以手机、无线LAN为代表的无线通信系统的传输速度和技术发展趋势。由无线通信系统的抑制噪声来看，配合传输速度的高速化，是以利用几GHz频段的载波为特征，GHz频段的载波向电源线或地线中蔓延，受到放送载波自身的影响，会产生误动作等新的问题。
3片式多层铁氧体磁珠控制噪声
作为一般情况下用的抑制噪声元器件，虽然采用的是片式铁氧体磁珠，但结合传输速度的高速化，内部结构一直在不断变化。正如图3所示，1986年标准结构的片式铁氧体磁珠实现了商品化。这是在磁性体薄膜上形成连接线圈用的孔，在薄膜上印制线圈布线，将其叠层构成螺旋状线圈，可获得一定的阻抗特性。
不过，采用该结构在端子电极间容易产生寄生容量，在200MHz左右存在自谐振，一到GHz频段，阻抗特性明显下降，体现不到去除噪声的效果。
如图3所示，日本村田公司的科技人员意识到抑制GHz频段噪声的必要性，于1998年开发出BLM横绕线圈结构，提高了GHz频段的阻抗特性。
图4示出了标准结构和横绕结构的阻抗特性。当采用横绕线圈结构时，可清楚的看出在1GHz下的阻抗与采用标准结构的产品比较，提高了约24倍左右。不过，考虑到手机等产品的电路设计，阻抗特性由50Ω提高到400Ω以上（阻抗特性的8倍）时，频率达到2GHz，要有充分的去除噪声效果。
总之，虽然可覆盖目前手机的载波频段，但作为抑制ETC/无线LAN等5GHz频段以上的噪声元器件，在性能上还不能满足要求，期望开发用在这一频段的片式多层铁氧体磁珠。
4对应抑制Hi-GHz频段噪声用的新一代片式多层铁氧体磁珠
日本村田公司最新开发出了去除噪声效果更好的频率至6HGz的新一代BLM18GG系列片式多层铁氧体磁珠。该磁珠的外观与尺寸示于图5。该产品同样是采用一般的二端子电极，抑制噪声方法与过去的产品使用方法一样。图4中示出了Hi-GHz频段BLM18GG系列片式多层铁氧体磁珠的阻抗频率特性。
由图4可以看出，BLM18GG系列片式多层铁氧体磁珠在500Ω以上时的频率为100MHz~6GHz，与横绕线圈结构比较，阻抗特性有明显的提高。该产品的性能参数示于表1。
5低介电常数铁氧体材料的开发
为了提高GHz频段下的高频特性，自谐振频率在高频下必须具有更高的阻抗特性，为使寄生频率对特性影响小，还应使寄生频率小。日本村田公司利用独自的制造方法，大幅度降低了BLM18GG系列产品用的铁氧体材料的介电常数。图6示出了使用普通铁氧体材料的磁导率和介电常数的频率特性。由图可以看出，支配片式多层铁氧体磁珠高频特性的比介电常数（εr）约14左右。一般情况下，采用Ni-Zn-Cu铁氧体材料，其比介电常数最好在14~16的范围内。
BLM18GG所使用的铁氧体材料，比介电常数与过去的材料相比，降低了二分之一左右。新开发出的铁氧体材料的比介电常数尽管很小，也不会改变铁氧体复数磁导率的交叉频率（μ′和μ″的交点）。用新开发的铁氧体材料制作的 BLM18GG系列产品的阻抗特性示于图7。1608尺寸的产品，寄生容量可以降低到十分之一以内，大幅度提高了GHz频段的阻抗特性。
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