CN111247690B - 滤波器装置、相关的天线装置和无线设备及相关滤波方法 - Google Patents

Abstract

一种滤波器装置，包括被印刷电路板PCB层隔开的三个或更多个堆叠的金属化层。每个金属化层包括孔。滤波器装置包括多个延伸穿过堆叠的金属化层并且穿过隔开的介电材料层的通孔，由此，通孔和金属化层在每个介电材料层中界定了腔。两个连续的介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合。最顶部的金属化层的孔被布置为天线单元。滤波器装置包括被布置为将至少一个介电材料层连接到滤波器装置的外部的管道。

Description

滤波器装置、相关的天线装置和无线设备及相关滤波方法

技术领域

本公开涉及一种具有被介电材料层隔开的金属化层的滤波器装置。滤波器装置可以与天线单元集成在一起以用于在无线设备中使用。

背景技术

天线单元是被配置为发射和/或接收诸如用于无线通信的射频(RF)信号的电磁信号的设备。相控天线阵列是包括多个天线单元的天线，由此，天线辐射方向图可以通过改变反馈到不同天线单元的信号的相对相位和幅度来控制。

这种天线单元的信号滤波功能的实际实现是挑战性任务。需要高Q值、多个谐振器以及高精度以实现具有低损耗并且强烈抑制可能发生射频(RF)功率干扰或泄漏的工作频带附近的频率的滤波器。微带和缝隙谐振器有时用于构造用于天线单元的滤波器。然而，微带或缝隙谐振器的低Q因子导致增加的插入损耗。此外，传统滤波器通常被设计为好像它们是孤立的，这导致由于与天线的相互作用而导致的天线单元带宽的减小和抑制特性的修改。

随着天线阵列的天线单元数量的增加，覆盖区是要考虑的重要因素。如果滤波器组件具有很大的覆盖区，则它很难保持接近避免栅瓣所需的理想半波长间距，并且天线阵列的尺寸可能变得过大。此外，如果需要双极化，则必须为每个天线单元装配两个滤波器。

当设计用于阵列中的天线单元时，成本也很重要。由于阵列可以包括数百个天线单元，因此，个体天线单元的成本显著地影响了生产天线阵列的总成本。

还必须考虑集成和组装方面。例如，如难以采用SMT组件的形式装配单独的滤波器(拣放回流焊)，因为没有位置放置它们，其中天线在电路板的一侧，而有源电路在另一侧。

信号完整性方面也限制了可能性，因为不能将信号分开很远，并且因为难以在由天线定义的小单元小区中装配足够数量的接地连接。

因此，需要改进的与天线单元一起使用的滤波器装置。

发明内容

本公开的目的是至少提供一种滤波器装置、天线单元、天线阵列及方法，其单独地或以任意组合地试图减轻、缓解或消除上述本领域中的缺陷和缺点中的一个或多个，并且提供改进的滤波器装置、天线单元、天线阵列及方法。

该目的通过一种滤波器装置来获得，其包括被介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，以及延伸穿过堆叠的金属化层并且穿过介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，侧壁和金属化层在每个介电材料层中界定了腔。两个连续的介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的金属化层中的一个或多个孔而耦合。最顶部的金属化层的孔被布置为天线单元。可替代地，最顶部的金属化层中的贴片可用作天线单元，或者这两个的组合，其中贴片被孔围绕。滤波器装置包括被布置为将至少一个介电材料层连接到滤波器装置的外部的管道的信号接口。

存在与所公开的滤波器装置相关联的多个优点。

由于滤波器装置与天线单元共享同一覆盖区，因此，滤波器可用紧凑的尺寸实现。每个腔用作谐振器，这些谐振器在天线单元下方的多个层中实现。天线单元和滤波器谐振器的整个链可被一起设计并制成单个部分(然而可以选择地存在多个并排的这种部分)，从而避免滤波器与天线单元之间不受控制的组合效应。可以任意地将天线单元/谐振器用作紧凑设计的滤波器谐振器之一，或者可替代地调整天线单元/谐振器以用于比滤波器更宽的通带，以降低滤波器对诸如周围结构、元件耦合和转向角依赖性的外部条件的敏感度。

由于多个腔可以堆叠在彼此的顶部，因此，可以实现良好的识别度。

由于滤波器和天线被组合并一起设计，以使得天线的谐振中的至少一个用作滤波器装置中的谐振器，因此，插入损耗得以减少。与传统使用的微带或缝隙谐振器相比，表面集成波导具有更高的Q因子。由于使用了更高阶的模式TE210/TE120，Q因子进一步增加。

由于标准、低成本的PCB技术可用于实现，因此，滤波器-天线组合的成本得以降低。

由于每个过模谐振腔均具有由天线单元的尺寸定义的最大允许尺寸，因此，对制造容限的敏感度得以降低。

滤波器-天线组合具有稳定的频率响应，因为每个腔TE210/TE120的谐振频率至少部分地由侧壁的位置(这是大的几何特征)定义。在所提出的滤波器-天线设计中，所有谐振器可以使用相同的侧壁结构，并且因此可以针对所有腔在同一个处理步骤中制成，以简化生产并提高精度。因此，容限的影响对于每个谐振器将是相同的。这方面的实践重要性是滤波器-天线频率响应将在频率上向上或向下移动，而回波损耗性能不会受到太大影响。

将天线单元用作滤波器谐振器之一提供了一种实现宽频率范围的简单方式。在这种情况下，滤波器用作用于天线单元的匹配电路。

根据各方面，最底部的金属化层的孔被布置为到滤波器装置的信号接口。这提供了与滤波器装置的直接接口。

根据一些方面，侧壁包括被布置为将至少一个介电材料层连接到滤波器装置的外部的管道的信号接口。当经由侧壁与滤波器装置接口连接时，堆栈中的中间层是可接入的。接口使得滤波器装置在频率响应特性方面具有传输零，这是优点。

根据其它方面，信号接口包括被布置成向滤波器装置输入信号和从滤波器装置输出信号的多个信号端口。例如，滤波器装置可以同时支持两个正交极化信号，这是优点。

根据更多方面，两个连续的金属化层的孔分别具有居中的十字形状和具有以方形布置的四个槽的形状。这种居中的十字槽和四个外围槽之间交替的布置抑制了腔之间的长距离耦合，这是优点。

根据各方面，至少一个介电材料层包括两个或更多个介电子层和被布置在两个介电子层之间的金属贴片，由此，介电子层和金属贴片一起确定至少一个介电材料层的有效介电常数。金属贴片允许谐振频率的细调，这是优点。

本文还公开了包括在上面讨论的滤波器装置的天线单元和无线设备。

本文还公开了一种用于从远程发射机接收无线电信号并对无线电信号进行滤波的方法，其包括：配置滤波器装置，滤波器装置包括被介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括孔，滤波器装置包括穿过金属化层并且穿过介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，侧壁和金属化层界定了每个介电材料层中的腔，两个连续介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合；经由最顶部的金属化层的孔接收无线电信号；通过所耦合的腔来对所接收的无线电信号进行滤波；以及经由被布置为到滤波器装置的信号接口的最底层的孔输出滤波后的无线电信号。

此外，本文还公开了一种用于对无线电信号进行滤波并向远程接收机发送无线电信号的方法，其包括：配置滤波器装置，滤波器装置包括被介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括孔，滤波器装置包括穿过金属化层并且穿过介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，电磁屏蔽侧壁和金属化层在每个介电材料层中界定了腔，两个连续的介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合；经由被布置为到滤波器装置的信号接口的最底层的孔输入无线电信号；通过所耦合的腔来对所输入的无线电信号进行滤波；以及经由最顶部的金属化层的孔发送滤波后的无线电信号。

天线单元、无线设备及方法显示出与已经关于滤波器装置而描述的优点对应的优点。

附图说明

本公开的其它目的、特征和优点将从以下详细的描述中变得显而易见，其中，将参考附图更详细地描述本公开的一些方面，其中：

图1-3示出根据实施例的滤波器装置。

图4示出示例性孔形状。

图5示出用作信号接口的孔。

图6示出用作天线单元和外围侧壁的孔。

图7示出示例性信号反馈布置。

图8示出具有散布的金属贴片的PCB子层。

图9示出具有天线阵列的网络节点和无线设备。

图10示意性地示出根据实施例的滤波器装置。

图11示意性地示出根据实施例的滤波器装置。

图12-13是示意性地示出根据实施例的方法的流程图。

图14示出根据实施例的具有贴片天线的滤波器装置。

具体实施方式

使用PCB技术，可以通过电磁屏蔽PCB的部分来实现谐振腔。通过由在屏蔽中的孔或开口将多个这样的谐振腔连接在一起，可以在PCB材料中获得滤波功能。最顶部的金属化层的孔可被配置为天线单元。如此，滤波器和天线单元可被集成，并且在PCB上共享同一覆盖区。

在本文中提出了一种集成的滤波器-天线装置，其提供了用于天线单元的滤波和宽带匹配功能两者。用于滤波器的谐振器类型是TE201和TE102模式的基板集成波导或基板集成腔。它们具有比滤波器中用于天线功能的传统设计组件更好的Q因子和更低的对制造容限的敏感度。通过使用TE201和TE102简并性，还可以在一个天线和滤波器中支持两个正交极化，而不会增加滤波器-天线的覆盖区。

使用多个谐振腔的滤波器的实现需要调整腔的谐振频率。影响TEmn0谐振腔的谐振频率的参数包括PCB材料的介电常数和它的尺寸。然而，PCB材料通常只在某些预定的介电常数值可用。因此，对于固定尺寸的电磁屏蔽，调整TEmn0谐振腔的灵活性变得受限于可用的可选介电常数。如果具有所需介电常数的材料不可用，则必须更改电磁屏蔽的尺寸以改变谐振频率，这使得难以找到用于腔的通用尺寸，并且当然改变了覆盖区。然而，通过引入夹在不同介电常数的PCB层之间的金属贴片，可以实现谐振频率的微调。

图1示出了包括被介电材料层150隔开的三个或更多个金属化层130的滤波器装置100。电磁屏蔽侧壁110延伸穿过堆叠的金属化层并且穿过介电材料层，由此，侧壁和金属化层在每个介电材料层中界定了腔。两个连续的介电材料层即堆叠中的相邻层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的金属化层中的一个或多个孔140而耦合或连接，最顶部的金属化层131的孔被布置为天线单元160。滤波器装置还包括被布置为将至少一个介电材料层连接到滤波器装置的外部的管道的信号接口170。将结合图7更详细地讨论信号接口170的各方面。

这两个层被耦合意味着它们被布置成直接电磁地相互作用。根据各方面，耦合通过金属化层中的开口实现，电磁场可通过该开口从一个腔穿过到另一个腔中。然而，应理解，可以采用替代的方式来实现所述耦合或孔，例如，通过微带、波导或电导管连接腔。应理解，孔是允许电磁信号从一侧到另一侧穿过孔的组件或结构，即，开口、电导管、波导等。

由介电材料层形成的谐振腔(例如，在图1中所示的)被堆叠，并且一起构成多层堆叠。在本文中，堆叠是指多个对象彼此连接依次地布置。

根据各方面，天线单元160由最顶部的金属化层中的开口即最顶部的金属化层中的孔实现。

根据其它方面，天线单元160被实现为位于第二金属化层中的孔上方的最顶部的金属化层中的贴片。在围绕这种贴片的接地平面中可以存在孔。

根据更多方面，天线单元160由从一个腔延伸并且被布置成向远程无线电收发机发射射频信号和/或从远程无线电收发机接收射频信号的管道实现。应注意，管道不必从PCB堆叠中的最底部或最顶部的PCB层延伸。

根据一些方面，最底部的金属化层132的孔被布置为到滤波器装置的信号接口170。因此，系统可以经由最底部的金属化层中的一个或多个管道与滤波器装置接口连接。信号接口可用于向滤波器装置发送射频信号和/或从滤波器装置接收射频信号。

自然地，最顶部的金属化层131的孔也可被布置为到滤波器装置的信号接口170。

根据一些方面，滤波器装置100的至少一个谐振腔可以支持两个TE201或TE102简并谐振模式。这些是具有相同的谐振频率和具有90度旋转对称性的场模式的简并模式。TE210或TE120的简并性提供了一种实现用于垂直和水平极化信号的两个独立的滤波路径的简单方式。然而，保持耦合孔的90度旋转对称性以维持两个信号路径之间的良好隔离是有利的。

根据一些其它方面，两个连续的金属化层的孔分别具有居中的十字形状410和具有以方形布置的四个槽的形状430。这种特定的孔布置具有减少非相邻的腔之间的耦合的效果，即，更远距离的耦合，这是优点。

现在将要详细阐述与图1中所示的滤波器装置相关联的若干优点。滤波器装置包括天线单元，即，天线单元与滤波器装置集成在一起。滤波器的覆盖区与天线单元的覆盖区相同，并且滤波器功能和天线功能在PCB上共享同一覆盖区。这意味着该设计比天线单元被连接到在PCB上位于天线单元旁边的单独的滤波装置的设计更紧凑。

与更传统的设计相比，滤波器装置具有更低的插入损耗。与基于微带、带状线、槽线等的其它谐振器相比，使用这种类型的多层基板堆叠实现的谐振腔具有更高的Q因子。使用更高阶的滤波结构允许实现甚至更高的Q因子，通常以减小的无杂散窗口为代价。然而，利用适当选择谐振腔之间的耦合布置，存在很大的潜力以将寄生通带保持在低水平。

通过所提出的滤波器装置，还通过选择用于谐振腔过模腔的最大尺寸而实现降低的对制造容限的敏感度。这些腔具有最大可允许尺寸，并且因此与任何其它谐振器的实现相比具有更低的敏感度。应理解，由于制造容限而引起的谐振器的敏感度取决于腔的尺寸的归一化精度，因此，对于半尺寸的腔，敏感度针对相同容限水平将加倍。

此外，如图1中所示，每个腔TE210/TE120的谐振频率由它在x-y平面101中的尺寸限定，即，由电磁屏蔽侧壁的精确位置限定。在所提出的滤波器装置中，所有谐振器都使用同一电磁屏蔽侧壁。因此，例如，对于所有谐振器，通孔的不精确布置的影响是相同或非常相似的。这个事实的实践重要性是由于不精确布置的通孔而引起的滤波器-天线响应将在频率上向上或向下移动，而回波损耗性能将不受影响。

通过使用所提出的设计，可以实现大带宽的天线单元。一种实现宽工作频率范围的方式是使用背腔天线单元作为堆叠中的最后一个谐振器和在PCB基板堆叠中实现的滤波器的负载。设计过程是标准的，并且在这种情况下，滤波器用作用于天线单元的匹配电路。这允许在选择天线带宽时的极大的灵活性，并且允许设计人员考虑制造容限的影响。

图2示出了其中通孔用作电磁屏蔽侧壁110的滤波器装置。此外，图2示出了具有两个端口170a，170b(信号接口中)的滤波器装置。通常，滤波器装置可以包括任意数量的信号接口，其中任何一个信号接口包括任意数量的信号端口。

根据各方面，滤波器装置的几何形状呈现90度的旋转对称性，并且信号接口170包括水平极化171a的信号端口和垂直极化171b的信号端口。应理解，滤波器装置的旋转对称性不必精确地是90度以针对正交极化提供支持。此外，应理解，垂直和水平极化的信号的中心频率不必完全相同，而是可以相差一定量。这种频率分离可以通过使方形滤波器-天线(腔和耦合孔)沿着一个轴变形来提供。

图3示出了具有交替的孔形状的滤波器装置。根据一些方面，两个连续的金属化层的孔分别具有居中的十字形状310和具有以方形布置的四个槽的形状320。这种居中的十字槽和四个外围槽之间交替的布置抑制了腔之间的长距离耦合，这是优点。

图4示出了其中最顶部的金属化层131的孔包括被布置为天线单元160的孤立的金属贴片135的滤波器装置。

图4示出了一些示例性孔形状。通常，根据各方面，滤波器装置显示出呈现90度的旋转对称性的几何形状。存在多个不同的这种孔形状以用于从中选择。图4a示出了矩形方形，图4b示出了菱形孔，图4c示出了具有以方形布置的四个槽的形状，图4d示出了圆形孔形状。

图5示出了用作信号接口的孔。图5a示出了通过同轴反馈而实现的孔171a，171b。图5b示出了可如何使用通孔171a，171b来实现同轴反馈。其它类型的传输线也可用于反馈滤波器，如微带线、共面线、缝隙线等。如果要实现具有传输零的滤波器，这可是有用的。在这种情况下，滤波器必须从最底部的腔上方的腔中引发。这需要使用可穿过侧壁插入腔中的平面传输线。

图6示出了用作天线单元和外围侧壁的孔。图6a示出了用作电磁屏蔽侧壁的圆形通孔布置。图6b示出了电磁屏蔽侧壁的示例性布置，其中，替代地，通孔以矩形形状在PCB上布置。图6c示出了其中电磁屏蔽侧壁包括金属化侧壁110'的方面。根据一些方面，该金属化侧壁可以包括已被金属化以提供侧壁的铣槽。

因此，根据各方面，电磁屏蔽侧壁包括以下中的任何一个：多个通孔110，金属化侧壁110'，以及金属化铣槽110'。

根据一些方面，电磁屏蔽侧壁包括多个不同的屏蔽组件，例如，PCB中的一对通孔和金属化铣槽的一个或多个部分。

图7示出了示例性信号反馈布置。根据一些方面，侧壁包括被布置为将至少一个介电材料层连接到滤波器装置的外部的管道的信号接口170'。如图7a中所示，该管道可被布置成将最底部的层或谐振腔与滤波器装置的外部相连接。如图7b中所例示，该管道也可被布置成将堆叠内的谐振腔连接到外部，其中，从底部开始的第二层或谐振腔已经被连接到滤波器装置的外部。在堆叠的内部的这些层也可以经由穿过其它层的管道而连接，诸如图7c中所示，其中，PCB层2用穿过PCB层1的管道来布置。这种管道可以例如由电导体、波导、迹线来实现。

根据一些方面，信号接口包括多个信号端口170a，170b。这种多个信号端口可以例如用于向滤波器装置反馈正交极化的信号和从滤波器装置反馈正交极化的信号。它也可以用于向滤波器装置反馈不同中心频率或频带的信号和从滤波器装置反馈不同中心频率或频带的信号。

图8示出了具有散布的金属贴片的PCB子层。根据一些方面，至少一个介电材料层150包括两个或更多个介电子层710和被布置在两个介电子层之间的金属贴片720，由此，介电子层和金属贴片一起确定至少一个介电材料层的有效介电常数。

例如用于滤波器装置的谐振腔的设计涉及对腔的参数的设计选择，以实现谐振腔的某个期望的谐振频率或整体频率特性或频率响应。介电材料的第一层和第二层的介电常数和其它特性将影响腔的谐振频率。由电磁屏蔽界定的体积的尺寸和形状也影响确定所得到的谐振频率。因此，可选择的PCB材料和厚度的有限选择变得成问题。对材料和厚度的离散的选项意味着对于给定的封闭体积只能获得某些谐振频率。自然地，这种设计方面的限制不是优选的。然而，在层之间散布的金属贴片720也影响谐振频率，因为金属贴片的形状影响谐振腔的谐振频率。

因此，根据本公开，一种用于实现谐振腔的优选谐振频率的设计过程可涉及选择用于第一层和第二层的材料和厚度。给定电磁屏蔽的配置，即，封闭体积的几何配置，可获得谐振频率。可以选择材料和厚度以实现接近所期望的谐振频率的谐振频率。然后，可以确定金属贴片的形状以将谐振频率微调到期望值，或者在所期望的谐振频率值附近的可接受范围内。如此，尽管PCB材料和厚度的有限选择，仍可以获得连续范围的谐振频率，这是优点。

应理解，谐振腔的设计即在上面提及的诸如介电常数、厚度以及金属贴片形状的参数的选择，可以使用计算机模拟、通过分析计算、或者通过实践实验和测量来执行。

图8的810示出了PCB层150中沿z轴的电场E。如果如图8的820中所示，该层被划分成子层120a，120b，则电场受到影响，从而导致场分量沿着其它轴出现，在此是沿x轴出现。图8的830示出了引入金属贴片720的影响。附加的场分量被去除，留下了与图8的810中的场相比具有不同幅度的电场。因此，图8示出了在不同材料的两个PCB层之间引入金属贴片的物理效果。

图9示出了具有天线阵列的网络节点和无线设备。

天线阵列810，包括如本文中所述的多个天线单元。

无线设备830，包括如本文中所述的天线单元。

图9示出了具有天线阵列的网络节点和无线设备。示出了包括如本文中所讨论的多个天线单元的天线阵列810。还示出了包括如本文中所讨论的一个或多个天线单元的无线设备830、以及具有天线阵列810的网络节点820。

图10示出了根据实施例的滤波器装置。滤波器装置包括被介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括一个或多个孔。滤波器装置包括延伸穿过堆叠的金属化层并且穿过介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，侧壁和金属化层在每个介电材料层中界定了腔。两个连续的介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的金属化层中的孔而耦合，最顶部的金属化层的孔被布置为天线单元，最底部的金属化层的孔被布置为到滤波器装置的信号接口。

应注意，滤波器装置可被反馈到任何一个腔中。如果滤波器装置经由没有被布置在堆叠的端点处的腔反馈，则将在滤波器频率响应特性方面出现传输零。

如在上面所提及的，在图10中示出的所提出的滤波器-天线设计具有若干优点，例如；

尺寸紧凑：使用TE201和TE102简并模式来实现天线单元的两个极化状态。滤波器的覆盖区与天线单元的覆盖区相同。

更低的插入损耗：与在相同的基板上实现的任何其它谐振器(微带、缝线等)相比，使用多层基板堆叠实现的谐振腔具有更高的Q因子。使用更高阶的滤波结构允许实现甚至更高的Q因子，通常以减小的无杂散窗口为代价。然而，利用适当选择耦合布置，存在很大的潜力以将寄生通带保持在低水平。

降低的对制造容限的敏感度可以通过选择用于谐振腔最大尺寸来实现。这些腔与任何其它谐振器的实现相比具有更低的敏感度。

响应稳定性：每个腔TE210/TE120的谐振频率由它在x-y平面1中的尺寸限定，即，由建立腔侧壁的通孔的精确位置限定。在所提出的滤波器天线设计中，所有谐振器都使用同一组通孔。因此，对于所有谐振器，每个通孔的不精确布置的影响是相同或非常相似的。这个事实的实践重要性是由于不精确布置的通孔而引起的滤波器-天线响应将在频率上向上或向下移动，而第一种方法中的回波损耗性能将不受影响。

天线单元的带宽。一种实现宽频率范围的方式是使用背腔天线单元作为最后一个谐振器和在基板堆叠中实现的滤波器的负载。设计过程是标准的，并且在这种情况下，滤波器用作用于天线单元的匹配电路。这允许在选择天线带宽时的极大的灵活性，并且允许考虑制造容限的影响。此外，顶部金属层中的贴片天线可以提供大的天线带宽。

图11示意性地示出了根据实施例的滤波器装置。图11示出了根据本教导的两端口信号接口、用作具有耦合相邻谐振腔的孔的多层堆叠中的谐振腔的若干PCB层、以及被布置为天线单元的孔的各方面。

图12是示意性地示出用于从远程发射机接收无线电信号并对无线电信号进行滤波的方法的流程图，该方法包括：S1r：配置滤波器装置，滤波器装置包括被介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括孔，滤波器装置包括穿过金属化层并且穿过介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，侧壁和金属化层界定了每个介电材料层中的腔，两个连续介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合；S2r：经由最顶部的金属化层的孔接收无线电信号；S3r：通过所耦合的腔来对所接收的无线电信号进行滤波；以及S4r：经由被布置为到滤波器装置的信号接口的最底层的孔输出滤波后的无线电信号。

根据一些方面，配置包括：配置滤波器装置，其中，至少一个介电材料层包括两个或更多个介电材料子层和被布置在两个介电材料子层之间的金属贴片；以及S11r：通过选择金属贴片相对于介电材料子层的形式和定向来调整至少一个介电材料层的有效介电常数。

图13是示意性地示出用于对无线电信号进行滤波并向远程接收机发送无线电信号的方法，该方法包括：S1t：配置滤波器装置，滤波器装置包括被介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括孔，滤波器装置包括穿过金属化层并且穿过介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，电磁屏蔽侧壁和金属化层在每个介电材料层中界定了腔，两个连续的介电材料层中的腔通过隔开两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合；S2t：经由被布置为到滤波器装置的信号接口的最底层的孔输入无线电信号；S3t：通过所耦合的腔来对所输入的无线电信号进行滤波；以及S4t：经由最顶部的金属化层的孔发送滤波后的无线电信号。

根据一些方面，配置包括：配置滤波器装置，其中，至少一个介电材料层包括两个或更多个介电材料子层和被布置在两个介电材料子层之间的金属贴片；以及S11t：通过选择金属贴片相对于介电材料子层的形式和定向来调整至少一个介电材料层的有效介电常数。

Claims (18)

1.一种滤波器装置(100)，包括：

被两个或更多个介电材料层(150)隔开的三个或更多个金属化层(130)，以及

延伸穿过堆叠的金属化层并且穿过所述介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，所述侧壁和所述金属化层在所述两个或更多个介电材料层中的每个介电材料层中界定了腔，两个连续的介电材料层中的所述腔通过隔开所述两个连续的介电材料层的金属化层中的一个或多个孔(140)而耦合，两个连续的金属化层的孔分别具有居中的十字形状(410)和具有以方形布置的四个槽的形状(430)，最顶部的金属化层(131)的孔被布置为天线单元(160)，

所述滤波器装置还包括被布置为将至少一个介电材料层连接到所述滤波器装置的外部的管道的信号接口(170)。

2.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，最底部的金属化层(132)的孔被布置为到所述滤波器装置的信号接口(170)。

3.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，所述侧壁包括被布置为将至少一个介电材料层连接到所述滤波器装置的外部的管道的信号接口(170')。

4.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，所述信号接口(170)包括多个信号端口(170a，170b)，所述多个信号端口被布置成向所述滤波器装置输入信号和从所述滤波器装置输出信号。

5.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，所述电磁屏蔽侧壁包括以下中的任何一个：多个通孔(110)，金属化侧壁，以及金属化铣槽。

6.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，所述滤波器装置的几何形状呈现90度的旋转对称性，并且所述信号接口(170)包括水平极化(171a)的信号端口和垂直极化(171b)的信号端口。

7.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，所述两个或更多个介电材料层中的每个介电材料层具有恒定的厚度并且与介电常数相关联。

8.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，至少一个腔支持两个TE201或TE102简并谐振模式。

9.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，至少一个介电材料层(150)包括两个或更多个介电子层(710)和被布置在两个所述介电子层之间的金属贴片(720)，由此，所述介电子层和所述金属贴片一起确定所述至少一个介电材料层的有效介电常数。

10.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，所述金属化层(130)是平坦的并且相对于彼此平行地布置。

11.根据任一项前述权利要求所述的滤波器装置，其中，所述最顶部的金属化层(131)的孔包括被布置为所述天线单元的孤立的金属贴片(135)。

12.一种天线单元，包括根据任一项前述权利要求所述的滤波器装置。

13.一种天线阵列(810)，包括多个根据权利要求12所述的天线单元。

14.一种无线设备(830)，包括根据权利要求12所述的天线单元。

15.一种用于从远程发射机接收无线电信号并对所述无线电信号进行滤波的方法，包括：

配置滤波器装置，所述滤波器装置包括被两个或更多个介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括孔，所述滤波器装置包括延伸穿过堆叠的金属化层并且穿过所述介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，所述侧壁和所述金属化层在所述两个或更多个介电材料层中的每个介电材料层中界定了腔，两个连续的介电材料层中的所述腔通过隔开所述两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合，两个连续的金属化层的孔分别具有居中的十字形状和具有以方形布置的四个槽的形状；

经由最顶部的金属化层的孔接收所述无线电信号；

通过所耦合的腔来对所接收的无线电信号进行滤波；以及

经由被布置为到所述滤波器装置的信号接口的最底层的孔输出滤波后的无线电信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述配置包括：

配置滤波器装置，其中，至少一个介电材料层包括两个或更多个介电材料子层和被布置在两个所述介电材料子层之间的金属贴片；以及

通过选择所述金属贴片相对于所述介电材料子层的形式和定向来调整所述至少一个介电材料层的有效介电常数。

17.一种用于对无线电信号进行滤波并向远程接收机发送所述无线电信号的方法，包括：

配置滤波器装置，所述滤波器装置包括被两个或更多个介电材料层隔开的三个或更多个金属化层，每个金属化层包括孔，所述滤波器装置包括延伸穿过所述金属化层并且穿过所述介电材料层的电磁屏蔽侧壁，由此，所述电磁屏蔽侧壁和所述金属化层在所述两个或更多个介电材料层中的每个介电材料层中界定了腔，两个连续的介电材料层中的所述腔通过隔开所述两个连续的介电材料层的单个金属化层中的孔而耦合，两个连续的金属化层的孔分别具有居中的十字形状和具有以方形布置的四个槽的形状；

经由被布置为到所述滤波器装置的信号接口的最底层的孔输入无线电信号；

通过所耦合的腔对所输入的无线电信号进行滤波；以及

经由最顶部的金属化层的孔发送滤波后的无线电信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述配置包括：

配置滤波器装置，其中，至少一个介电材料层包括两个或更多个介电材料子层和被布置在两个所述介电材料子层之间的金属贴片；以及

通过选择所述金属贴片相对于所述介电材料子层的形式和定向来调整所述至少一个介电材料层的有效介电常数。

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