CN104934661B - 滤波结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波结构。该滤波结构包括物理材料层，还包括：多个条形导电体，多个条形导电体设置在物理材料层的内部或者表面；其中，滤波结构对第一频率区间内的光波或电磁波的透射率高于物理材料层对第一频率区间内的光波或电磁波的透射率，和/或，滤波结构对第二频率区间内的光波或电磁波的透射率低于物理材料层对第二频率区间内的光波或电磁波的透射率。本发明解决了由于现有滤波材料的厚度受到滤波性能要求的限制带来的问题。

Description

滤波结构

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种滤波结构。

背景技术

无线通信领域中与电磁相关的滤波材料，在一方面需要有一定的机械强度保护其中的天线等物件，在另一方面又要保证工作频段的电磁波能高效率穿透，从而使该滤波材料既能起到保护设备的作用，同时又不影响电磁波传输的特性。

为了能保证电磁波的高效穿透，现有的技术方案一般采用半波长理论进行材料厚度设计。采用这一方案生产出的天线罩通常由单一材料制成。其中，单一的普通物理材料通常利用半波长或四分之一波长理论，对应于不同的天线频率，改变其厚度，达到调节其对电磁波的透波响应的效果。更具体地，一般而言，材料厚度为工作频段电磁波波长的1/2时，电磁波穿透率达到最优值。

然而从以上描述可以看出，为确保一定的透波性能，上述滤波材料的厚度一般会受到透波性能要求的限制，这将导致材料厚度偏低或偏高，从而无法满足由该滤波材料制成的天线罩的针对机械性能的较高的设计要求，例如，在波长较短时，天线罩的厚度过小导致强度不足，另一方面，在波长较长时，天线罩的厚度过大导致重量偏大。

此外，纯材料天线罩只能针对固定的频点选择材料与厚度，保证中心频点的高透波，其虽然能够兼顾到周围频点，但不能实现明显的频率选择功能，从而导致工作频段外的透波容易干扰天线的正常工作。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种滤波结构，以至少解决由于现有滤波材料的厚度受到滤波性能要求的限制带来的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种滤波结构，包括物理材料层，其中，所述滤波结构还包括：多个条形导电体，上述多个条形导电体设置在上述物理材料层的内部或者表面；其中，上述滤波结构对第一频率区间内的光波或电磁波的透射率高于上述物理材料层对上述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率，和/或，上述滤波结构对第二频率区间内的光波或电磁波的透射率低于上述物理材料层对上述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率。

优选地，光波或电磁波通过上述滤波结构的偏折角度大于或小于光波或电磁波通过上述物理材料层的偏折角度。

优选地，上述光波或电磁波相对于上述滤波结构的入射角度大于等于第一角度阈值。

优选地，上述条形导电体的宽度与上述条形导电体的长度的比值小于等于预设比例阈值。

优选地，上述条形导电体的长度和/或宽度根据以下至少之一设置：上述第一频率区间、上述滤波结构对上述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率值、上述第二频率区间、上述滤波结构对上述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率值、光波或电磁波通过上述滤波结构的偏折角度。

优选地，上述物理材料层包括：多个物理材料子层，其中，上述多个物理材料子层各自所采用的物理材料的性质相同或不同。

优选地，上述条形导电体的形状为直线和/或曲线。

优选地，上述多个上述条形导电体周期性或者非周期性地分布在上述物理材料层的内部或者表面。

优选地，上述多个条形导电体中的任意两个的形状和尺寸相同，或者，上述多个条形导电体中至少存在位于上述物理材料层中的不同位置的形状和/或尺寸不同的两个上述条形导电体。

优选地，上述多个条形导电体分布在上述物理材料层的表面和/或上述物理材料层内部的一个或多个第一平面或第一曲面内，其中，上述第一平面或上述第一曲面由偏移后的上述物理材料层的表面所形成。

优选地，上述滤波结构还包括多个导电几何结构，上述导电几何结构的形状与上述条形导电体的形状不同，其中，上述多个导电几何结构分布在上述物理材料层的表面、和/或上述第一平面或上述第一曲面、和/或上述物理材料层内部的一个或多个第二平面或第二曲面内，，其中，上述第二平面或上述第二曲面由偏移后的上述物理材料层的表面所形成。

优选地，上述多个条形导电体中的任意两个在上述第一平面或上述第一曲面内的偏差角度不超过第二角度阈值。

优选地，上述第二角度阈值为10度。

优选地，上述多个条形导电体相互平行地分布在上述物理材料层的内部或者表面。

优选地，上述多个条形导电体首尾相接地分布在上述物理材料层的内部或者表面，其中，上述多个条形导电体中首尾相接的两个之间设有间隙。

优选地，上述多个条形导电体均匀地或者非均匀地分布在上述物理材料层的内部或者表面。

优选地，上述多个条形导电体之间的间距根据以下至少之一设置：上述第一频率区间、上述滤波结构对上述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率值、上述第二频率区间、上述滤波结构对上述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率值、光波或电磁波通过上述滤波结构的偏折角度。

优选地，上述条形导电体为金属片或导电涂层。

优选地，上述物理材料层为复合材料或陶瓷材料。

优选地，该复合材料为热固或者热塑性材料。

优选地，该复合材料为包含纤维、泡沫和/或蜂窝的一层或者多层结构。

优选地，该复合材料含有增强材料，该增强材料为纤维、织物、或者粒子中的至少一种。

在本发明实施例中，采用在物理材料层的表面或者内部设置多个条形导电体的方式，实现了在不改变物理材料层的厚度的前提下调节滤波结构的滤波性能的技术效果，进而解决了由于现有滤波材料的厚度受到滤波性能要求的限制带来的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种优选的滤波结构的示意图；

图2是根据本发明实施例的另一种优选的滤波结构的示意图；

图3是根据本发明实施例的又一种优选的滤波结构的示意图；

图4是根据本发明实施例的又一种优选的滤波结构的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种优选的滤波结构的频率特性曲线图；

图6是根据本发明实施例的另一种优选的滤波结构的频率特性曲线图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种滤波结构，如图1所示，该滤波结构包括：

1）物理材料层102；

2）多个条形导电体104，上述多个条形导电体104设置在上述物理材料层102的内部或者表面；其中，上述滤波结构对第一频率区间内的光波或电磁波的透射率高于上述物理材料层102对上述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率，和/或，上述滤波结构对第二频率区间内的光波或电磁波的透射率低于上述物理材料层102对上述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率，和/或，光波或电磁波通过上述滤波结构的偏折角度大于或小于光波或电磁波通过上述物理材料层102的偏折角度。

如图1所示，根据本发明实施例提供的滤波结构，可以包括物理材料层102。其中，该物理材料层102既可以表现为在空间上连续并形成为一个整体的物理材料，也可以表示由多层材料堆叠并固化而成的形成为一体的材料层，还可以表示由顺序排列并相互贴合的材质相同或不同的多个材料层，也即，上述物理材料层102可以包括多个物理材料子层，其中，上述多个物理材料子层顺序排列并形成上述物理材料层102，且上述多个物理材料子层中的任意两个所采用的物理材料的性质可以是相同的，也可以是不同的，从而在本发明的一些实施例中，可以视为由多个条形导电体104形成的多个滤波材料层夹设在由相同或不同材料形成的多个物理材料层102之间。当然，以上只是一些示例，本发明对此不作任何限定。

在另一方面，本发明对物理材料层102的形状和尺寸不作任何限定，例如，该物理材料层102的表面可以为规则的表面，比如平面或曲面，其也可以为不规则地表面，这并不影响本发明技术方案的实施。应当理解，类似于上述情形的本发明技术方案的明显的扩展与延伸，均应视为在本发明的保护范围之内。

具体地，该物理材料层102的材料性质可以根据实际应用场景以及具体设计要求来设置，例如，对于设计要求为具有预设的透波性能以及预设强度阈值之上的强度的天线罩产品，其中的物理材料层102所采用的物理材料的强度可以设置为大于该预设强度阈值。更具体地，在本发明实施例中，上述物理材料层102可以是复合材料或者陶瓷材料，其中，该复合材料可以为热固或者热塑性材料。当然，以上只是一些示例，根据本发明实施例提供的滤波结构中物理材料层102所采用的材料还可以包括其他可行的物理材料，例如，上述复合材料还可以包括以下至少之一：纤维结构、泡沫结构、蜂窝结构，其中，这些结构可以为一层，也可以为多层，本发明对此不作限定。此外，上述复合材料还可以含有增强材料，比如纤维、织物、粒子等增强材料及其结合等。

如图1所示，进一步地，区别于现有技术仅针对物理材料层102所选用的材料以及该物理材料层102的厚度作出改进的方式，根据本发明实施例提供的滤波结构不仅包括上述物理材料层102，还可以包括不封闭的多个条形导电体104，且这些条形导电体104既可以分布在物理材料层102的表面，如图1-3所示，也可以分布在物理材料层102的内部，如图4所示。通过上述多个不封闭的条形导电体104在物理材料层102表面或内部的设置，即可以实现对包括物理材料层102和多个条形导电体104在内的上述滤波结构的滤波性能的设定，从而达到在不改变物理材料层102的厚度的前提下调节滤波结构的滤波性能的技术效果，进而解决了由于现有滤波材料的厚度受到滤波性能要求的限制带来的问题。

一般而言，本发明实施例中的条形导电体104的厚度相对于其长度和宽度通常较小，因此在以下的实施例中，将结合附图1至图5介绍该条形导电体104在长、宽方向所形成的平面上的形状和尺寸。进一步优选地，在本发明实施例中，该条形导电体104的宽度与该条形导电体104的长度的比值小于预设比例阈值，从而在该长、宽方向所形成的平面上形成一个相对较为狭长的条形的形状。优选地，该预设比例阈值可以根据透波性能的要求来设置。

更优选地，在本发明实施例中，该条形导电体104的长度和/或宽度可以根据以下至少之一设置：该第一频率区间、该滤波结构对该第一频率区间内的光波或电磁波的透射率值、该第二频率区间、该滤波结构对该第二频率区间内的光波或电磁波的透射率值、光波或电磁波通过该滤波结构的偏折角度。其中，相对于该条形导电体104的长度而言，其滤波性能例如频率特性通常更多地由尺寸相对较小的宽度来决定，例如图5所示，在本发明的一个实施例中，选取不同的条形导电体104的宽度可以得到不同的频率响应特性，其中，图5中的实线表示根据本发明实施例的一种滤波结构在条形导电体104的宽度设置为0.2mm时的频率特性曲线，虚线表示该滤波结构在条形导电体104的宽度设置为0.6mm时的频率特性曲线，双点划线表示该滤波结构在条形导电体104的宽度设置为1.2mm时的频率特性曲线。由图5可知，对于该滤波结构而言，向上调整条形导电体104的宽度，则该滤波结构的剪切频率之一前移，并导致该滤波结构的通带带宽的增大。

在以上描述的基础上，作为一种优选的实施方式，在本发明实施例中，该条形导电体104的形状既可以为直线或者说一字型。然而这并不意味着对本发明构成了限定，该条形导电体104的形状还可以表现为一字型的变型等其他样式的条形，例如图1所示，其形状也可以表现为弧形、S型、波浪形等曲线形，以上方式均不影响本发明技术方案的实施。

在另一方面，在本发明实施例中，物理材料层中的多个条形导电体104的分布方式可以有多种，一般而言，其既可以周期性地分布在物理材料的内部或者表面，也可以非周期性地分布在该物理材料的内部或者表面，比如在一些场景下，该多个条形导电体104可以均匀地分布，以便在整个滤波材料的延伸方向上获取同一的滤波特性，然而在另一些场景下，该多个条形导电体104也可以非均匀地分布，从而在滤波材料的延伸方向上获得特定的滤波性能。类似地，在本发明的一些实施例中，该多个条形导电体104中的任意两个的形状和尺寸可以是相同的，然而在本发明的另一些实施例中，该多个条形导电体104中的不同位置上的条形导电体104的形状和尺寸也可以不尽一致，也即，多个条形导电体104中可以至少存在位于物理材料层中的不同位置的形状和/或尺寸不同的两个条形导电体104，从而获取特定的滤波特性。

此外，这些条形导电体104之间的位置关系也可以有多种。优选地，如图2所示，在本发明的一些实施例中，上述多个条形导电体104可以相互平行地分布在该物理材料的内部或者表面。另一方面优选地，如图3所示，本发明的另一些实施例中，该多个条形导电体104可以首尾相接地分布在该物理材料的内部或者表面，其中，多个条形导电体104中首尾相接的两个之间设有间隙，并且该条形导体104上还可以镂刻有其他几何形状，例如图3中所示的十字等。此外，优选地，如图4所示，该多个条形导电体104分布在该物理材料的表面或者该物理材料内部的一个平面或一个曲面内内，其中，该平面或曲面可以由偏移后的物理材料层的表面所形成，为便与描述，以下将该平面记为第一平面，该曲面记为第一曲面，其中，该第一平面或第一曲面可以为一个，也可以为多个。通过上述实施例，本发明给出了多个条形导电体104的不同的排布方式，应当理解的是，上述多种实施方式可以相互结合，从而形成例如图1所示的一种优选地滤波结构。

进一步地，除上述实施方式相互结合外，在本发明的一些实施例中，还可以与其他类型的滤波结构相结合，换而言之，上述滤波结构还可以进一步地包括多个其他类型的导电几何结构，其中，该导电几何结构的形状与条形导电体104的形状不同，比如其可以为封闭的环形结构、十字形结构、或者工字型结构等。

对于这一情形，一种可行的实施方式是这些导电几何结构与上述条形导电体104的混用，例如，导电几何结构与条形导电体104可以交错地分布在上述物理材料层102的表面或者物理材料层102内部的同一平面或曲面内，从而可以达到更方便地调整整个滤波结构的滤波性能的效果。然而考虑到制造工艺的局限性，作为本发明另一种优选的实施方式，也可以分别将由上述多个导电几何结构形成的片层与由多个条形导电体104形成的片层的复用，从而可以达到在体积较小的滤波结构内实现对透射波的复合调制的效果，以满足针对该滤波结构的不同的设计需要。

综上所述，在本发明实施例中，上述多个条形导电体104可以分布在物理材料层102的表面和/或物理材料层102内部的一个或多个第一平面或第一曲面内，而上述多个导电几何结构可以分布在物理材料层102的表面、和/或该第一平面或第一曲面、和/或物理材料层102内部的一个或多个第二平面或第二曲面内，其中，该第二平面或第二曲面可以由偏移后的物理材料层的表面所形成。

当然，以上只是一些示例，并不应理解为对本发明的限定，例如，可选地，在上述第一平面或第一曲面内，该多个条形导电体104中的任意两个之间的偏差角度也可以设置为不超过第二角度阈值，其中，作为一种可选的设置方式，该第二角度阈值可以为10度。

具体地，该多个条形导电体104之间的间距根据以下至少之一设置：该第一频率区间、该滤波结构对该第一频率区间内的光波或电磁波的透射率值、该第二频率区间、该滤波结构对该第二频率区间内的光波或电磁波的透射率值、光波或电磁波通过该滤波结构的偏折角度。类似于本发明前述实施例中对于条形导电体104宽度的选取方式的描述，在本发明实施例中，也可以采用实验手段来获取滤波结构在不同的条形导电体104的间距设置下的不同滤波特性，并通过不同滤波特性之间的比较来选取符合设计需要的间距设置。

优选地，在本发明实施例中，该条形导电体104可以为金属片或导电涂层，例如由金、银、铜等金属制成的金属片，或者由导电银浆等形成的导电涂层，等，本发明对此不作限定。

优选地，在本发明实施例中，该光波或电磁波相对于该滤波结构的入射角度可以选择为大于第一角度阈值。具体而言，这一实施方式也可以视为对透射波的入射角度的选择，从而在频率响应特性外，还可以利用上述滤波结构实现对不同的入射角度的选择，进而满足更为复杂的空间设计需要。例如图6所示，在本发明的一个实施例中，对于不同的透射波的入射角度的情形可以得到不同的频率响应特性，其中，图6中的实线表示根据本发明实施例的一种滤波结构在透射波的入射角度为10°时的频率特性曲线，虚线表示该滤波结构在透射波的入射角度为70°时的频率特性曲线，双点划线表示该滤波结构在透射波的入射角度为80°时的频率特性曲线。由图6可知，对于该滤波结构而言，其对入射角度较大的透射波的滤波性能较好，且透波率较高，而在入射角度超过一定的角度阈值后，滤波性能下降。

本发明提供了一些优选的实施例来进一步对本发明进行解释，但是值得注意的是，上述优选实施例只是为了更好的描述本发明，并不构成对本发明不当的限定。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

1）达到了在不改变物理材料层的厚度的前提下调节滤波结构的滤波性能的技术效果；

2）提高了对滤波结构的滤波性能进行调节的范围和准确度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种滤波结构，包括物理材料层，其特征在于，所述滤波结构还包括：

多个条形导电体，所述多个条形导电体设置在所述物理材料层的内部或者表面；其中，

所述滤波结构对第一频率区间内的光波或电磁波的透射率高于所述物理材料层对所述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率，和/或，所述滤波结构对第二频率区间内的光波或电磁波的透射率低于所述物理材料层对所述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率；

所述条形导电体的长度和/或宽度根据以下至少之一设置：所述第一频率区间、所述滤波结构对所述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率值、所述第二频率区间、所述滤波结构对所述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率值、光波或电磁波通过所述滤波结构的偏折角度；每个所述条形导电体的宽度为0.2mm、0.6mm或者1.2mm；

所述滤波结构的通带带宽增加是通过使每个所述条形导电体的宽度减小来实现的；

所述滤波结构对第一角度的透射波的滤波性能优于所述滤波结构对第二角度的透射波的滤波性能；所述第一角度大于第二角度；所述透射波包括光波或电磁波。

2.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，光波或电磁波通过所述滤波结构时的偏折角度大于或小于光波或电磁波通过所述物理材料层时的偏折角度。

3.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述光波或电磁波相对于所述滤波结构的入射角度大于等于第一角度阈值。

4.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述条形导电体的宽度与所述条形导电体的长度的比值小于等于预设比例阈值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的滤波结构，其特征在于，所述物理材料层包括：

多个物理材料子层，其中，所述多个物理材料子层各自所采用的物理材料相同或不同。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的滤波结构，其特征在于，所述条形导电体的形状为直线和/或曲线。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的滤波结构，其特征在于，所述多个所述条形导电体周期性或者非周期性地分布在所述物理材料层的内部或者表面。

8.根据权利要求7所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体中的任意两个的形状和尺寸相同，或者，所述多个条形导电体中至少存在位于所述物理材料层中的不同位置的形状和/或尺寸不同的两个所述条形导电体。

9.根据权利要求7所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体分布在所述物理材料层的表面、和/或所述物理材料层内部的一个或多个第一平面或第一曲面内，其中，所述第一平面或所述第一曲面由偏移后的所述物理材料层的表面所形成。

10.根据权利要求9所述的滤波结构，其特征在于，还包括：

多个导电几何结构，所述导电几何结构的形状不同于所述条形导电体的形状，其中，所述多个导电几何结构分布在所述物理材料层的表面、和/或所述第一平面或所述第一曲面、和/或所述物理材料层内部的一个或多个第二平面或第二曲面内，其中，所述第二平面或所述第二曲面由偏移后的所述物理材料层的表面所形成。

11.根据权利要求9所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体中的任意两个在所述第一平面或所述第一曲面内的偏差角度不超过第二角度阈值。

12.根据权利要求11所述的滤波结构，其特征在于，所述第二角度阈值为10度。

13.根据权利要求11所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体相互平行地分布在所述物理材料层的内部或者表面。

14.根据权利要求10所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体首尾相接地分布在所述物理材料层的内部或者表面，其中，所述多个条形导电体中首尾相接的两个之间设有间隙。

15.根据权利要求7所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体均匀地或者非均匀地分布在所述物理材料层的内部或者表面。

16.根据权利要求15所述的滤波结构，其特征在于，所述多个条形导电体之间的间距根据以下至少之一设置：所述第一频率区间、所述滤波结构对所述第一频率区间内的光波或电磁波的透射率值、所述第二频率区间、所述滤波结构对所述第二频率区间内的光波或电磁波的透射率值、光波或电磁波通过所述滤波结构的偏折角度。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的滤波结构，其特征在于，所述条形导电体为金属片或导电涂层。

18.根据权利要求1至4中任一项所述的滤波结构，其特征在于，所述物理材料层采用复合材料或陶瓷材料。

19.根据权利要求18所述的滤波结构，其特征在于，所述复合材料为热固或者热塑性材料。

20.根据权利要求18所述的滤波结构，其特征在于，所述复合材料为包含纤维、泡沫和/或蜂窝的一层或者多层结构。

21.根据权利要求20所述的滤波结构，其特征在于，所述复合材料含有增强材料，该增强材料为纤维、织物、或者粒子中的至少一种。

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