CN104201452A - 一种射频滤波装置结构及形成方法以及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频滤波装置结构及形成方法以及移动终端，属于滤波器技术领域，结构设置于PCB板内部的至少两层金属层之间。结构包括顶层、底层和过孔，结构被多个过孔分割成至少一个谐振腔。形成方法包括：在PCB板内部形成上述结构，结构的输入端口通过带状信号输入线和连接过孔连接输入微带线，以形成信号输入通道，输出端口通过带状信号输出线和连接过孔连接输出微带线，以形成信号输出通道；上述技术方案的有益效果是：节省PCB板表面的元件焊盘空间，降低元器件的生产成本；在PCB板内层也可以走线而不会产生任何射频干扰，有效利用板内层空间，缓解表面布局空间紧张的局面。

Description

一种射频滤波装置结构及形成方法以及移动终端

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种射频滤波装置结构及形成方法以及移动终端。

背景技术

现有的移动终端内部的射频部分中，滤波器的设计是必不可少的，滤波器是保证无线通信信号有效收发的重要元器件。

现有的移动终端内部的PCB板上，留给射频部分元器件的空间越来越有限，而通信模式和频段却越来越多，在狭小的空间中要布局多个不同模式和不同频段的元器件，对于射频工程师来说，无疑是一个很大的挑战，仅仅通过优化元器件布局来实现，效果是很有限的。

目前的移动终端上射频滤波器基本都是利用声表面波滤波器，每条通信链路上基本都会有1-2个声表面波滤波器，对于多模多频终端来说，就会有更多这种表面贴装的声表面波滤波器，这样不仅在布局空间上，需要更多的焊盘，更多的表面面积占用。另外，为了实现滤波器的需要输入输出匹配，需要增加额外的电容、电感，增加的元件会增加更多的成本，特别是昂贵的电感元件。在多模多频中，将需要多个这种滤波器，当然也需要多个电感、电容进行配合。上述设置会占用PCB板的表面面积，且大量增加PCB板以及板内元器件的制造成本。

中国专利(CN202818281U)公开了一种多标准移动终端的无声表面滤波器的射频前端收发器，包括有一个接收机、一个频率合成器和一个发射机，所述接收机的前端设置有一个或者多个射频跟踪滤波器。上述技术方案中的滤波器仍然为表面贴片设置，无法解决现有技术中存在的问题。

中国专利(CN201393251)公开了一种移动终端主板，包括均设置在印刷电路板上的屏蔽罩，双工器，低噪声放大器，接收滤波器，用于连接所述双工器与所述低噪声放大器的第一匹配电路，用于连接所述接收滤波器与所述低噪声放大器的第二匹配电路，所述接收滤波器暴露于所述屏蔽罩之外。上述技术方案中并未提及滤波器的具体结构设置，无法解决现有技术中存在的问题。

发明内容

根据现有技术中存在的问题，现提供一种射频滤波装置结构及形成方法以及移动终端的技术方案，具体包括：

一种射频滤波装置结构，适用于移动终端，所述移动终端的PCB板中包括多层金属层，两层相邻的所述金属层之间设有介质；其中，在至少两层所述金属层之间设置有所述射频滤波装置结构；

所述射频滤波装置结构包括：

顶层，由两层所述金属层中靠近所述PCB板上表面的所述金属层形成；

底层，由两层所述金属层中靠近所述PCB板下表面的所述金属层形成；

多个过孔，连接所述顶层和所述底层，所述射频滤波装置结构根据多个所述过孔被分割成位于所述顶层与所述底层之间的至少一个谐振腔，所述谐振腔以一预设的中心频率谐振；

输入端口，设置于所述顶层的一边上，并通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输入线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输入微带线，以形成从所述输入微带线、所述连接过孔以及所述带状信号输入线至所述输入端口的射频信号输入通道；

输出端口，设置于所述顶层相对于所述输入端口的一边上，并通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输出线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输出微带线，以形成从所述输出端口、所述带状信号输出线以及所述连接过孔至所述输出微带线的射频信号输出通道。

优选的，该射频滤波装置结构，其中，所述射频滤波装置结构中包括复数个所述谐振腔；

所述复数个谐振腔之间感性耦合，所述复数个谐振腔之间通过所述过孔分割形成相应的耦合窗口。

优选的，该射频滤波装置结构，其中，根据下述算式计算所述谐振腔的尺寸：

$f_{r\left({\mathrm{TE}}_{m0n}\right)}=\frac{c_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\sqrt{{\left(\frac{m}{a_{\mathrm{equ}}}\right)}^2+{\left(\frac{n}{b_{\mathrm{equ}}}\right)}^2};$

其中，

f_r表示所述谐振腔的预设的中心频率；

c₀表示在真空中的光速；

e_r表示位于所述顶层与所述底层之间的所述介质的相对介电常数；

a_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导宽度；

b_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导长度；

TE_m0n表示所述谐振腔内部电磁波的传输模式。

优选的，该射频滤波装置结构，其中，根据下述算式计算得到所述谐振腔的等效矩形波导宽度：

$a_{\mathrm{equ}}=a-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

a表示所述谐振腔的有效宽度；

d表示每个所述过孔的截面直径；

p表示相邻的两个所述过孔的中心之间的距离；和/或

根据下述算式计算得到所述谐振腔的等效矩形波导长度：

$b_{\mathrm{equ}}=b-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

b表示所述谐振腔的有效长度。

一种射频滤波装置结构形成方法，适用于移动终端，所述移动终端的PCB板中包括多层金属层，两层相邻的所述金属层之间设有介质；其中，在至少两层所述金属层之间设置有所述射频滤波装置结构；

所述射频滤波装置结构的顶层由两层所述金属层中靠近所述PCB板上表面的所述金属层形成；

所述射频滤波装置结构的底层由两层所述金属层中靠近所述PCB板下表面的所述金属层形成；

在所述射频滤波装置结构上设置多个以预定间隔依次排列的过孔，所述射频滤波装置结构根据多个所述过孔被分割成位于所述顶层与所述底层之间的至少一个谐振腔，所述谐振腔以一预设的中心频率谐振；

在所述顶层的一边上设置一输入端口，所述输入端口通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输入线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输入微带线，以形成从所述输入微带线、所述连接过孔以及所述带状信号输入线至所述输入端口的射频信号输入通道；

在所述顶层相对于所述输入端口的一边上设置一输出端口，所述输出端口通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输出线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输出微带线，以形成从所述输出端口、所述带状信号输出线以及所述连接过孔至所述输出微带线的射频信号输出通道。

优选的，该射频滤波装置结构形成方法，其中，还包括：

根据所述谐振腔的预设的中心频率，确定所述谐振腔的尺寸；

根据相邻的所述谐振腔之间的预设的耦合系数，调整相邻所述谐振腔之间的耦合窗口的宽度；

根据所述输入端口的预设的阻抗调整所述输入端口的尺寸，以及根据所述输出端口的预设的阻抗调整所述输出端口的尺寸；

形成所述谐振腔，并根据所述谐振腔形成所述射频滤波装置结构。

优选的，该射频滤波装置结构形成方法，其中，根据下述算式计算所述谐振腔的尺寸：

$f_{r\left({\mathrm{TE}}_{m0n}\right)}=\frac{c_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\sqrt{{\left(\frac{m}{a_{\mathrm{equ}}}\right)}^2+{\left(\frac{n}{b_{\mathrm{equ}}}\right)}^2};$

其中，

f_r表示所述谐振腔的预设的中心频率；

c₀表示在真空中的光速；

e_r表示位于所述顶层与所述底层之间的介质的相对介电常数；

a_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导宽度；

b_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导长度；

TE_m0n表示所述谐振腔内部电磁波的传输模式。

优选的，该射频滤波装置结构形成方法，其中，根据下述算式确定所述谐振腔的等效矩形波导宽度：

$a_{\mathrm{equ}}=a-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

a表示所述谐振腔的有效宽度；

d表示每个所述过孔的截面直径；

p表示相邻的两个所述过孔的中心之间的距离；和/或

根据下述算式确定所述谐振腔的等效矩形波导长度：

$b_{\mathrm{equ}}=b-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

b表示所述谐振腔的有效长度。

优选的，该射频滤波装置结构形成方法，其中，所述射频滤波装置结构中包括复数个所述谐振腔；

所述复数个谐振腔之间感性耦合，所述复数个谐振腔之间通过所述过孔分割形成相应的耦合窗口。

一种移动终端，其中，包括上述的射频滤波装置结构。

一种移动终端，其中，采用上述的射频滤波装置结构形成方法。

上述技术方案的有益效果是：

1)节省PCB板表面的元件焊盘空间，降低元器件的生产成本；

2)在PCB板内层也可以走线而不会产生任何射频干扰，有效利用板内层空间，缓解表面布局空间紧张的局面。

附图说明

图1是现有技术中，一种表面贴装的声表面波滤波器及其外围电路的结构示意图；

图2是本发明的较佳的实施例中，形成于PCB板内部的射频滤波装置结构的结构示意图；

图3是本发明的较佳的实施例中，射频滤波装置结构中的射频信号的流向示意图；

图4是本发明的较佳的实施例中，单个谐振腔的结构示意图；

图5是本发明的较佳的实施例中，两个相邻的谐振腔拼接的结构示意图；

图6是本发明的较佳的实施例中，带有输入端口/输出端口的谐振腔的结构示意图；

图7是本发明的较佳的实施例中，拼接完成的射频滤波装置结构的顶视图；

图8是本发明的较佳的实施例中，拼接完成的射频滤波装置结构的底视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

现有的移动终端内部，射频部分的滤波器往往采用表面贴装的方式焊接在PCB板的表面，这样的贴装方式大量占用PCB板的表面面积，同时提高PCB板的制造成本。

针对上述问题，本发明的较佳的实施例中，提供一种射频滤波装置结构。

本发明的较佳的实施例中，移动终端内部的PCB板通常采用8层板或者10层板的布板结构。如图2所示，为移动终端内部的PCB布板结构。图2中所示的PCB板，采用8层板结构设置。

在图2中，PCB板上设有多个从上表面的金属层21(第一层金属层)连接至第三层金属层22的连接过孔23。图2中仅示出两处连接过孔23的设置。

本发明的较佳的实施例中，在PCB板内部的至少两层金属层之间设置射频滤波装置结构25。具体地，如图2所示，在第三层金属层22和第四层金属层24之间设置射频滤波装置结构25，则射频滤波装置结构25包括：

顶层251，由两层金属层中靠近PCB板上表面的金属层(第三层金属层22)形成；

底层252，由两层金属层中靠近PCB板下表面的金属层(第四层金属层24)形成；

多个过孔253，连接上述顶层251和底层252。本发明的较佳的实施例中，过孔253以预设间隔依次排列。

即，本发明的较佳的实施例中，通过在第三层金属层22和第四层金属层24之间设置多个过孔253的形式形成包括在PCB板内部的射频滤波装置结构。

上述设置仅为针对具有8层板结构的PCB板而言。PCB板的布板结构和上述连接过孔23开设的位置等主要由PCB板生产厂商确定，本发明的较佳的实施例中，针对生产厂商开设连接过孔23的位置确定射频滤波装置结构设置在PCB板的哪两层相邻的金属层之间。例如，本发明的一个较佳的实施例中，若生产厂商在PCB板上开设连接上表面的金属层和第二层金属层的连接过孔，则将射频滤波装置结构设置在第二层金属层和第三层金属层之间。

本发明的较佳的实施例中，上述连接过孔23以及过孔253均为金属过孔。

本发明的较佳的实施例中，上述射频滤波装置结构中由多个过孔253分割成至少一个形成于顶层251和底层252之间的谐振腔(如图7所示的72-74)，本发明的较佳的实施例中，谐振腔以预设的中心频率谐振。

本发明的较佳的实施例中，在射频滤波装置结构的一边设置有该射频滤波装置结构的输入端口71(如图7所示)，而在射频滤波装置结构相对于上述输入端口31的一边设置有该射频滤波装置结构的输出端口75(如图7所示)。本发明的较佳的实施例中，如图2所述，射频滤波装置结构的输入端口接入位于形成顶层的金属层内的带状信号输入线255，并通过连接过孔23连接至位于上表面(第一层金属层21)内的输入微带线257；相应地，输出端口接入位于形成顶层的金属层内的带状信号输出线256，并通过连接过孔23连接至位于上表面(即第一层金属层21)内的输出微带线258，因此可以形成一个由微带线257和258、连接过孔23、带状信号线255和256以及射频滤波装置结构的输入端口61/输出端口65组成的射频信号输入/输出线路。本发明的较佳的实施例中，上述射频信号的流向线路如图3所示，即射频信号(流程31)经由第一层金属层25中的输入微带线(流程32)进入连接过孔中(流程33)，并经过形成顶层的金属层22中的带状信号输入线(流程34)被传输至射频滤波装置结构中(流程35)；相应地，从射频滤波装置结构中输出的射频信号经由带状信号输出线(流程36)和连接过孔(流程37)，从第一层金属层25中的输出微带线(流程38)输出(流程39)。本发明的较佳的实施例中，上述射频滤波装置结构为基片集成波导滤波器(SubstrateIntegrated Waveguide，SIW)。所谓基片集成波导，是在上下面敷设金属层的低损耗介质基片上，添加两排金属化通孔(或金属柱)，将电磁波限制在所围成的矩形区域传播的一种类似于矩形波导的新型传输线结构。基片上的两排金属化通孔，构成了波导的等效侧壁，以达到限制电磁波泄漏的目的。

如上文所述，本发明的目的在于：

在移动终端的PCB板内部设置一基片集成波导滤波器，并将滤波器的输入端口与位于形成滤波器顶层的金属层内的带状信号输入线连接，并通过连接过孔与位于PCB板上表面的输入微带线连接，以形成射频信号依次从输入微带线、连接过孔、带状信号输入线以及输入端口进入上述基片集成波导滤波器的射频信号输入通道；以及

将滤波器的输出端口与位于形成滤波器顶层的金属层内的带状信号输出线连接，并通过连接过孔与位于PCB板上表面的输出微带线连接，以形成射频信号依次从输出端口、带状信号输出线、连接过孔以及输出微带线输出的射频信号输出通道。

根据上述技术方案，从而形成一个位于PCB板内部且与PCB板表层金属层的微带线之间形成输入输出通路的滤波器结构。

本发明的较佳的实施例中，由于上述射频滤波装置结构中相邻过孔之间的间距很小，因此能量基本不会泄露，这种结构类似于在矩形波导中添加介质，因而可以利用矩形波导器件的设计方法来设计上述射频滤波装置结构。

因此，本发明的较佳的实施例中，如图4所示，对于单个谐振腔而言，其尺寸可以根据谐振腔自身预设的中心频率确定，具体如下：

图3中，过孔253以预设间隔依次排列，并形成谐振腔的电壁。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示：

a表示谐振腔的有效宽度，即位于电壁宽边上的最外的两个过孔253的中心点之间的距离；

b表示谐振腔的有效长度，即位于电壁长边上的最外的两个过孔253的中心点之间的距离；

d表示单个过孔253的直径；

p表示两个相邻的过孔253的中心点之间的距离；

本发明的较佳的实施例中，每个过孔253尺寸和形状均相同。

本发明的较佳的实施例中，上述与尺寸相关的变量设置依据以下算式：

$a_{\mathrm{equ}}=a-1.08\·\frac{d^2}{p}+0.1\·\frac{d^2}{a};---\left(1\right)$

其中，

a_equ表示上述基片集成波导转换为等效的矩形波导时的等效矩形波导宽度。

进一步地，本发明的较佳的实施例中，为了便于计算，将算式(1)进行简化和近似处理，得到下述算式：

$a_{\mathrm{equ}}=a-\frac{d^2}{0.95p};---\left(2\right)$

相应地，将上述基片集成波导转换成等效的矩形波导时的等效矩形波导长度为：

$b_{\mathrm{equ}}=b-\frac{d^2}{0.95p};---\left(3\right)$

本发明的较佳的实施例中，采用上述等效矩形波导宽度a_equ和等效矩形波导长度b_equ能够计算得到谐振腔的中心频率，即：

$f_{r\left({\mathrm{TE}}_{m0n}\right)}=\frac{c_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\sqrt{{\left(\frac{m}{a_{\mathrm{equ}}}\right)}^2+{\left(\frac{n}{b_{\mathrm{equ}}}\right)}^2};---\left(4\right)$

其中，

f_r表示谐振腔的中心频率，TE_m0n为谐振腔内的电磁波的传播模式，例如，谐振腔内的电磁波以TE₁₀模式传输等。

e_r为射频滤波装置结构顶层和底层之间的介质的相对介电常数，例如图3所示的254的相对介电常数。

c₀为真空中的光速。

因此，本发明的较佳的实施例中，在预先设定谐振腔的中心频率之后，可以设置谐振腔的尺寸a、b、d和p，并使上述被设置的各尺寸参数符合上述算式(2)、(3)以及(4)。

本发明的较佳的实施例中，对谐振腔进行尺寸设置的过程可以首先通过仿真计算完成，随后依照仿真并经过优化调试的尺寸形成实际的谐振腔。

本发明的较佳的实施例中，上述射频滤波装置结构结构可以包括复数个谐振腔，则在完成单个谐振腔的尺寸设置后，对两个相邻的谐振腔之间的耦合窗口的尺寸进行设置。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，两个相邻的谐振腔之间通过感性耦合的方式连接，即两个相邻的谐振腔之间通过过孔253被分割成相应的感性耦合窗口。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，上述感性耦合窗口的宽度为S。则S的确定方法如下：

本发明的较佳的实施例中，首先对于谐振腔之间的不同的耦合系数k，根据切比雪夫公式计算获得其对应的较佳的耦合窗口的宽度S，并建立k与S的关系曲线。

随后，本发明的较佳的实施例中，获得需要设置窗口宽度的两个相邻的谐振腔之间的预设的耦合系数k，并根据该耦合系数k，匹配上述关系曲线，得到相应的宽度S，并应用于设置该感性耦合窗口的尺寸，即根据相邻的谐振腔之间的耦合系数k相应调整耦合窗口的宽度S。

本发明的较佳的实施例中，上述获取耦合系数k和耦合窗口宽度S之间关系曲线的方法可以包括多种，例如上文中所述的采用切比雪夫公式进行计算获得。本发明的重点并不在于采用何种手段或者应用何种公式获得耦合系数k和耦合窗口宽度S之间的关系曲线，因此不对上述方法加以限定。

本发明的较佳的实施例中，还需要设置射频滤波装置结构的输入端口/输出端口的尺寸。

本发明的较佳的实施例中，如图6所示，为输入端口/输出端口的其中一个。由于输入端口和输出端口的尺寸设置类似，因此在图6中只对其中一个端口进行描述。

进一步地，本发明的较佳的实施例中，图6中示出的为位于射频滤波装置结构一端的谐振腔与输入端口/输出端口之间的转换器结构。则该转换器结构可以通过调节缝隙长度Lslot、宽度S`、端口处通孔间距W1等几个参数进行设置，以改变射频滤波装置结构的端口阻抗，从而匹配带状信号线的阻抗，减少射频能量反射。

本发明的一个较佳的实施例中，由于射频传输线和各类射频测试设备的标准阻抗都是50欧姆，因此可以根据该标准阻抗首先计算得到输入端口/输出端口的端口间距W0的值。随后，根据计算得到的W0值，仿真调谐相应的Lslot、S`、W1等参数，以达到尽量使端口传输最佳的各尺寸值。

因此，本发明的较佳的实施例中，可以通过预先设定一个匹配阻抗，并根据该设定的匹配阻抗调整输入端口/输出端口的各尺寸参数，以尽量使端口传输性能达到最佳。本发明的较佳的实施例中，上述预设的匹配阻抗可以为50欧姆。

本发明的较佳的实施例中，上述尺寸设定完成后，就可以依次拼接多个谐振腔，以形成如图7-8所示的射频滤波装置结构。

本发明的较佳的实施例中，在拼接之间，可以应用上述已经设定好的尺寸，对射频滤波装置结构进行仿真，并继续对各尺寸微调，以达到最佳的滤波器性能。

本发明的较佳的实施例中，射频滤波装置结构中同样可以仅包括一个谐振腔，则只需要设置谐振腔的各尺寸参数，以及输入端口/输出端口的各尺寸参数即可。

因此，如上文所述，对于射频滤波装置结构的形成，本发明的技术方案中，设置单个谐振腔的尺寸，以及设置谐振腔之间的耦合窗口的尺寸，以及设置射频滤波装置结构的输入端口/输出端口的尺寸，并在所有尺寸均设置完成之后将多个谐振腔依序拼接以形成本发明所述的射频滤波装置结构。

本发明中，将射频滤波装置结构设置在PCB板内部，可以节省PCB板表面的布板面积，减少PCB布板表面的元器件焊盘。同时射频信号的走线布置可以有效利用PCB板内空间，缓解表面布局空间紧张的局面。因此，将射频滤波装置结构设置在PCB板内部可以降低PCB板的制造成本。

本发明的较佳的实施例中，提供一种上述射频滤波装置结构的形成方法，具体包括：

在至少两层金属层之间设置有射频滤波装置结构；

射频滤波装置结构的顶层由两层金属层中靠近PCB板上表面的金属层形成；

射频滤波装置结构的底层由两层金属层中靠近PCB板下表面的金属层形成；

在射频滤波装置结构上设置多个以预定间隔依次排列的过孔，射频滤波装置结构根据多个过孔被分割成位于顶层与底层之间的至少一个谐振腔，谐振腔以一预设的中心频率谐振；

在顶层的一边上设置一输入端口，输入端口通过位于形成顶层的金属层内的带状信号输入线以及连接过孔连接位于PCB板上表面的输入微带线，以形成从输入微带线、连接过孔以及带状信号输入线至输入端口的射频信号输入通道；

在顶层相对于输入端口的一边上设置一输出端口，输出端口通过位于形成顶层的金属层内的带状信号输出线以及连接过孔连接位于PCB板上表面的输出微带线，以形成从输出端口、带状信号输出线以及连接过孔至输出微带线的射频信号输出通道。

本发明的较佳的实施例中，上述形成方法旨在于PCB板的内部两层金属层之间形成一基片集成波导滤波器，并将基片集成波导滤波器的输入端口连接形成其顶层的金属层内的带状信号输入线、连接过孔以及位于PCB板上表面的输入微带线，以形成一射频信号输入通道；以及

将基片集成波导滤波器的输出端口连接形成其顶层的金属层内的带状信号输出线、连接过孔以及位于PCB板上表面的输出微带线，以形成一射频信号输出通道。

本发明的较佳的实施例中，以采用上述形成方法制成的基片集成波导滤波器代替传统的位于PCB板表面的射频信号滤波器，能够节省PCB板表面的元器件焊盘空间，降低元器件的制造成本，同时能够实现传统的射频信号滤波器的功能。

本发明的较佳的实施例中，上述形成方法进一步包括：

根据谐振腔的预设的中心频率，确定谐振腔的尺寸；

本发明的较佳的实施例中，在获取预设的中心频率后，设置谐振腔的尺寸(包括谐振腔的有效宽度a、有效长度b、每个过孔的直径d以及相邻过孔之间的距离p等)，并使得设置后的谐振腔的各尺寸参数对于预设的中心频率满足上述算式(2)、(3)和(4)。

根据相邻的两个谐振腔之间的预设的耦合系数，调整相邻两个谐振腔之间的耦合窗口的宽度；

本发明的较佳的实施例中，通过预先计算得到谐振腔之间的耦合系数k与耦合窗口的宽度S之间的关系曲线；随后根据本次设置所依据的相邻两个谐振腔之间的耦合系数k，依照上述关系曲线得到并设置相应的耦合窗口的宽度S。

本发明的较佳的实施例中，上述相邻的两个谐振腔之间形成感性耦合结构，即上述耦合窗口为感性耦合窗口。

根据输入端口的预设的阻抗调整输入端口的尺寸，以及根据输出端口的预设的阻抗调整输出端口的尺寸；

本发明的较佳的实施例中，由于射频信号线以及传输线的标准阻抗通常为50欧姆，则可以根据该标准阻抗设置输入端口/输出端口的各尺寸参数，以使得输入端口/输出端口的阻抗能够匹配上述标准阻抗，使传输性能尽可能达到最优。

进一步地，本发明的较佳的实施例中，通过设置输入端口/输出端口的各尺寸参数来完成上述阻抗匹配过程，例如，通过设置输入端口/输出端口与谐振腔之间的转换器结构的各尺寸参数来调整输入端口/输出端口的尺寸，从而完成阻抗匹配过程。

形成谐振腔，并根据谐振腔形成射频滤波装置结构。

本发明的较佳的实施例中，完成上述尺寸设置之后，可以先通过模拟形式对拼接完成的射频滤波装置结构的各尺寸参数进行微调，以进一步完善射频滤波装置结构的性能。随后根据经过微调的各尺寸参数实际拼接形成射频滤波装置结构。

本发明的较佳的实施例中，射频滤波装置结构中同样可以仅包括一个谐振腔，则只需要设置谐振腔的各尺寸参数，以及输入端口/输出端口的各尺寸参数即可。

本发明的较佳的实施例中，还提供一种移动终端，其中包括上述射频滤波装置结构。

本发明的较佳的实施例中，还提供一种移动终端，其中采用上述射频滤波装置结构形成方法。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种射频滤波装置结构，适用于移动终端，所述移动终端的PCB板中包括多层金属层，两层相邻的所述金属层之间设有介质；其特征在于，在至少两层所述金属层之间设置有所述射频滤波装置结构；

所述射频滤波装置结构包括：

顶层，由两层所述金属层中靠近所述PCB板上表面的所述金属层形成；

底层，由两层所述金属层中靠近所述PCB板下表面的所述金属层形成；

多个过孔，连接所述顶层和所述底层，所述射频滤波装置结构根据多个所述过孔被分割成位于所述顶层与所述底层之间的至少一个谐振腔，所述谐振腔以一预设的中心频率谐振；

输入端口，设置于所述顶层的一边上，并通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输入线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输入微带线，以形成从所述输入微带线、所述连接过孔以及所述带状信号输入线至所述输入端口的射频信号输入通道；

输出端口，设置于所述顶层相对于所述输入端口的一边上，并通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输出线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输出微带线，以形成从所述输出端口、所述带状信号输出线以及所述连接过孔至所述输出微带线的射频信号输出通道。

2.如权利要求1所述的射频滤波装置结构，其特征在于，所述射频滤波装置结构中包括复数个所述谐振腔；

所述复数个谐振腔之间感性耦合，所述复数个谐振腔之间通过所述过孔分割形成相应的耦合窗口。

3.如权利要求1所述的射频滤波装置结构，其特征在于，根据下述算式计算所述谐振腔的尺寸：

$f_{r\left({\mathrm{TE}}_{m0n}\right)}=\frac{c_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\sqrt{{\left(\frac{m}{a_{\mathrm{equ}}}\right)}^2+{\left(\frac{n}{b_{\mathrm{equ}}}\right)}^2};$

其中，

f_r表示所述谐振腔的预设的中心频率；

c₀表示在真空中的光速；

ε_r表示位于所述顶层与所述底层之间的所述介质的相对介电常数；

a_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导宽度；

b_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导长度；

TE_m0n表示所述谐振腔内部电磁波的传输模式。

4.如权利要求3所述的射频滤波装置结构，其特征在于，根据下述算式计算得到所述谐振腔的等效矩形波导宽度：

$a_{\mathrm{equ}}=a-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

a表示所述谐振腔的有效宽度；

d表示每个所述过孔的截面直径；

p表示相邻的两个所述过孔的中心之间的距离；和/或

根据下述算式计算得到所述谐振腔的等效矩形波导长度：

$b_{\mathrm{equ}}=b-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

b表示所述谐振腔的有效长度。

5.一种射频滤波装置结构形成方法，适用于移动终端，所述移动终端的PCB板中包括多层金属层，两层相邻的所述金属层之间设有介质；其特征在于，在至少两层所述金属层之间设置有所述射频滤波装置结构；

所述射频滤波装置结构的顶层由两层所述金属层中靠近所述PCB板上表面的所述金属层形成；

所述射频滤波装置结构的底层由两层所述金属层中靠近所述PCB板下表面的所述金属层形成；

在所述射频滤波装置结构上设置多个以预定间隔依次排列的过孔，所述射频滤波装置结构根据多个所述过孔被分割成位于所述顶层与所述底层之间的至少一个谐振腔，所述谐振腔以一预设的中心频率谐振；

在所述顶层的一边上设置一输入端口，所述输入端口通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输入线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输入微带线，以形成从所述输入微带线、所述连接过孔以及所述带状信号输入线至所述输入端口的射频信号输入通道；

在所述顶层相对于所述输入端口的一边上设置一输出端口，所述输出端口通过位于形成所述顶层的所述金属层内的带状信号输出线以及连接过孔连接位于所述PCB板上表面的输出微带线，以形成从所述输出端口、所述带状信号输出线以及所述连接过孔至所述输出微带线的射频信号输出通道。

6.如权利要求5所述的射频滤波装置形成方法，其特征在于，还包括：

根据所述谐振腔的预设的中心频率，确定所述谐振腔的尺寸；

根据相邻的所述谐振腔之间的预设的耦合系数，调整相邻所述谐振腔之间的耦合窗口的宽度；

根据所述输入端口的预设的阻抗调整所述输入端口的尺寸，以及根据所述输出端口的预设的阻抗调整所述输出端口的尺寸；

形成所述谐振腔，并根据所述谐振腔形成所述射频滤波装置结构。

7.如权利要求6所述的射频滤波装置结构形成方法，其特征在于，根据下述算式计算所述谐振腔的尺寸：

$f_{r\left({\mathrm{TE}}_{m0n}\right)}=\frac{c_0}{2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\sqrt{{\left(\frac{m}{a_{\mathrm{equ}}}\right)}^2+{\left(\frac{n}{b_{\mathrm{equ}}}\right)}^2};$

其中，

f_r表示所述谐振腔的预设的中心频率；

c₀表示在真空中的光速；

ε_r表示位于所述顶层与所述底层之间的介质的相对介电常数；

a_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导宽度；

b_equ表示所述谐振腔的等效矩形波导长度；

TE_m0n表示所述谐振腔内部电磁波的传输模式。

8.如权利要求7所述的射频滤波装置结构形成方法，其特征在于，根据下述算式确定所述谐振腔的等效矩形波导宽度：

$a_{\mathrm{equ}}=a-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

a表示所述谐振腔的有效宽度；

d表示每个所述过孔的截面直径；

p表示相邻的两个所述过孔的中心之间的距离；和/或

根据下述算式确定所述谐振腔的等效矩形波导长度：

$b_{\mathrm{equ}}=b-\frac{d^2}{0.95p};$

其中，

b表示所述谐振腔的有效长度。

9.如权利要求6所述的射频滤波装置结构形成方法，其特征在于，所述射频滤波装置结构中包括复数个所述谐振腔；

所述复数个谐振腔之间感性耦合，所述复数个谐振腔之间通过所述过孔分割形成相应的耦合窗口。

10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-4所述的射频滤波装置结构。

11.一种移动终端，其特征在于，采用如权利要求5-9所述的射频滤波装置结构形成方法。