CN204885375U - 低通滤波结构、天线罩及天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低通滤波结构、天线罩及天线系统。该低通滤波结构包括至少三层导电几何结构层，相邻两层导电几何结构层之间设置有介质层，至少三层导电几何结构层包括沿叠置方向依次设置的第一外层导电几何结构层、中间层导电几何结构层以及第二外层导电几何结构层，第一外层导电几何结构层包括第一十字型导电结构和一字型导电结构，第二外层导电几何结构层包括多个互不相连的第二十字型导电结构与设置在相邻的四个第二十字型导电结构围成的区域内的第一网状导电结构，中间层导电几何结构层包括多个互不相连的第二网状导电结构。本实用新型的技术方案可以解决现有技术中对天线工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题。

Description

低通滤波结构、天线罩及天线系统

技术领域

本实用新型涉及滤波领域，具体而言，涉及一种低通滤波结构、天线罩及天线系统。

背景技术

一般情况下，天线系统都会设置有天线罩。天线罩的目的是保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定、可靠。同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。但是天线罩是天线前面的障碍物，对天线辐射波会产生吸收和反射，改变天线的自由空间能量分布，并在一定程度上影响天线的电气性能。

使用纯材料天线罩在一定的范围内会影响天线的性能。其中，用于制作天线罩的纯材料为普通的物理材料，在制作纯材料天线罩时，利用半波长或四分之一波长理论，并根据不同的天线频率，改变纯材料的厚度，用以减小对电磁波的透波响应。在设计制作纯材料天线罩的时候，当天线的辐射波波长过长时，利用半波长或四分之一波长理论，纯材料天线罩会显得比较厚，进而使得整个天线罩的重量过大。另一方面，纯材料的透波性能比较均一，工作频段内透波，其相邻频段透波效果亦优，工作频段外的透波容易干扰天线的正常工作。

针对现有技术中对天线工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种低通滤波结构、天线罩及天线系统，以解决现有技术中对天线工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种低通滤波结构，包括至少三层导电几何结构层，相邻两层导电几何结构层之间设置有介质层，至少三层导电几何结构层包括沿叠置方向依次设置的第一外层导电几何结构层、中间层导电几何结构层以及第二外层导电几何结构层，第一外层导电几何结构层包括多个互不相连的第一十字型导电结构，各第一十字型导电结构的四个端部上连接有一字型导电结构，第二外层导电几何结构层包括多个互不相连的第二十字型导电结构与设置在相邻的四个第二十字型导电结构围成的区域内的第一网状导电结构，中间层导电几何结构层包括多个互不相连的第二网状导电结构。

进一步地，第一网状导电结构与第一十字型导电结构在叠置方向上的投影至少部分重合。

进一步地，相邻的两个一字型导电结构的相邻端部之间互不相连。

进一步地，多个第二十字型导电结构呈矩形阵列分布。

进一步地，第一网状导电结构为纵横交错的第一方形网状结构。

进一步地，第一网状导电结构为田字形网格结构，田字形网格结构位于相邻的四个第二十字型导电结构围成的区域的中间位置，且各第一十字型导电结构的四个端部上连接的一字型导电结构的延长线所形成的区域的投影位于相邻的四个第二十字型导电结构围成的区域的投影内。

进一步地，第二网状导电结构与第一十字型导电结构在叠置方向上的投影至少部分重合，且第二网状导电结构与第一网状导电结构在叠置方向上的投影至少部分重合。

进一步地，多个第二网状导电结构呈矩形阵列分布。

进一步地，第二网状导电结构为纵横交错的第二方形网状结构。

进一步地，第二网状导电结构为九宫格方形网状结构。

进一步地，各第一十字型导电结构的几何中心与相应的一个九宫格方形网状结构的几何中心以及相应的一个第一网状导电结构的几何中心正对设置。

进一步地，低通滤波结构包括两层介质层，两层介质层为依次设置的第一蜂窝基板和第二蜂窝基板，第一蜂窝基板设置在中间层导电几何结构层与第一外层导电几何结构层之间，第二蜂窝基板设置在中间层导电几何结构层与第二外层导电几何结构层之间。

进一步地，低通滤波结构还包括浸料基板，各层导电几何结构层设置在相邻两层浸料基板之间以与介质层隔离开。

进一步地，导电几何结构层与浸料基板之间为粘接，第一蜂窝基板与相邻的浸料基板之间为粘接，第二蜂窝基板与相邻的浸料基板之间为粘接。

进一步地，在夹住第一外层导电几何结构层的两块浸料基板中和/或在夹住第二外层导电几何结构层的两块浸料基板中，远离中间层导电几何结构层的浸料基板比靠近中间层导电几何结构层的浸料基板厚。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种天线罩，包括前述的低通滤波结构。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种天线系统，包括天线罩，天线罩为前述的天线罩。

应用本实用新型的技术方案，该低通滤波结构的至少三层导电几何结构层包括沿叠置方向依次设置的第一外层导电几何结构层、中间层导电几何结构层以及第二外层导电几何结构层，第一外层导电几何结构层包括多个第一十字型导电结构，多个第一十字型导电结构互不相连，各第一十字型导电结构的四个端部上连接有一字型导电结构，第二外层导电几何结构层包括多个互不相连的第二十字型导电结构与设置在相邻的四个第二十字型导电结构围成的区域内的第一网状导电结构，中间层导电几何结构层包括多个互不相连的第二网状导电结构。上述低通滤波结构能够调节介电常数和磁导率，可以使得电磁波通过该低通透波结构时，工作频段的电磁波能高效率穿透，能够有效地截止高于工作频段的电磁波，从而解决了滤波结构对工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题，进而达到了增强对工作频段外的电磁波的抑制效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的低通滤波结构的实施例的剖视结构示意图；

图2示出了图1的低通滤波结构的导电几何结构层的结构示意图；

图3示出了图1的低通滤波结构的导电几何结构层的详细分布示意图；

图4示出了图1的低通滤波结构的其中一层外层导电几何结构层的详细结构示意图；

图5示出了图1的低通滤波结构的中间层导电几何结构层的详细结构示意图；

图6示出了图1的低通滤波结构的另一层导电几何结构层的详细结构示意图；以及

图7示出了根据本实用新型的低通滤波结构的实施例的CST仿真结果曲线图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

21、第一外层导电几何结构层；22、中间层导电几何结构层；23、第二外层导电几何结构层；211、第一十字型导电结构；212、一字型导电结构；231、第二十字型导电结构；232、第一网状导电结构；221、第二网状导电结构；11、第一蜂窝基板；12、第二蜂窝基板；30、浸料基板。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

解释说明：

(1)图7中横坐标轴表示频率坐标，表示频率的取值，单位：GHz。

(2)图2至图6中未示出介质层(第一蜂窝基板和第二蜂窝基板)及各个浸料基板。

如图1至图3所示，本实施例的低通滤波结构包括至少三层导电几何结构层，每层导电几何结构层的厚度为0.0145mm-0.0215mm，优选为0.015mm，相邻两层导电几何结构层之间设置有介质层，至少三层导电几何结构层包括沿叠置方向依次设置的第一外层导电几何结构层21、中间层导电几何结构层22以及第二外层导电几何结构层23，第一外层导电几何结构层21包括多个互不相连的第一十字型导电结构211，各第一十字型导电结构211的四个端部上连接有一字型导电结构212，第二外层导电几何结构层23包括多个互不相连的第二十字型导电结构231与设置在相邻的四个第二十字型导电结构231围成的区域内的第一网状导电结构232，中间层导电几何结构层22包括多个互不相连的第二网状导电结构221。

上述结构能够调节介电常数和磁导率，可以使得电磁波通过本实用新型的低通透波结构时，工作频段的电磁波能高效率穿过，能够有效地截止高于工作频段的电磁波，从而解决了滤波结构对工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题，进而达到了增强对工作频段外的电磁波的抑制效果。

导电几何结构层可以使用任意金属材料，例如金、银或铜或几种金属的混合物。优选铜。所使用的任意金属材料的原始形态可以是固体、液体、流状体或粉状物。

在本实施例中，第一网状导电结构232与第一十字型导电结构211在叠置方向上的投影至少部分重合；进一步地，第二网状导电结构221与第一十字型导电结构211在叠置方向上的投影至少部分重合，以及第二网状导电结构221与第一网状导电结构232在叠置方向上的投影至少部分重合。这样可以很好地调整电磁波透波能量与放射能量，使得工作频段的电磁波高效通过，而工作频段外的电磁波被有效地抑制。

结合参见图2、图3和图6所示，任意相邻的两个一字型导电结构212的相邻端部之间互不相连。在本实施例中，如图2至图4所示，多个第二十字型导电结构231呈矩形阵列分布，且第一网状导电结构232为纵横交错的第一方形网状结构。进一步地，第一网状导电结构232为田字形网格结构，田字形网格结构位于相邻的四个第二十字型导电结构231构围成的区域的中间位置，且各第一十字型导电结构211的四个端部上连接的所述一字型导电结构212的延长线所形成的区域的投影位于相邻的四个第二十字型导电结构231围成的区域的投影内。由于本实用新型的滤波目标是低通滤波，因此，在第一外层导电几何结构层21中，相邻两个第一十字型导电结构211之间互相不相连，在中间层导电几何结构层22中，相邻两个第二网状导电结构221之间互相不相连，在第二外层导电几何结构层23中，相邻两个第二十字型导电结构231之间、第一网状导电结构232与对应的第二十字型导电结构231之间均互不相连。

如图2所示，多个第二网状导电结构221呈矩形阵列分布，第二网状导电结构221为纵横交错的第二方形网状结构。优选地，第二网状导电结构221为九宫格方形网状结构。在本实施例中，四个一字型导电结构212的延长线围成的区域与九宫格方形网状结构之间以及九宫格方形网状结构与第一网状导电结构232之间正对设置(即第一十字型导电结构的几何中心的投影、相应的一个九宫格方形网状结构的几何中心的投影以及第一网状导电结构232的几何中心的投影相重合)。由于九宫格方形网状结构的电容值比较低，因而能够提高工作频段电磁波的透射范围，从而实现优化工作频段电磁的目的。

如图1所示，低通滤波结构包括两层介质层，两层介质层为依次设置第一蜂窝基板11和第二蜂窝基板12，蜂窝基板的介电常数的范围为0.84≤ε≤1.26，优选地，ε＝1.05，蜂窝基板的损耗的范围为0.0048≤loss≤0.0072，优选地，loss＝0.006，第一蜂窝基板11设置在中间层导电几何结构层22与第一外层导电几何结构层21之间，第二蜂窝基板12设置在中间层导电几何结构层22与第二外层导电几何结构层23之间。低通滤波结构还包括浸料基板30，浸料基板30的介电常数的范围为2.52≤ε≤3.78，优选地ε＝3.15，浸料基板30的损耗的范围为0.004≤loss≤0.006，优选地，loss＝0.005，各层导电几何结构层设置在相邻两层浸料基板30之间以与介质层隔离开。第一蜂窝基板11将第一外层导电几何结构层21与中间层导电几何结构层22隔开适当的距离，从而很好调整通过的电磁波的透波能量、反射能量以及调整第一外层导电几何结构层21和中间层导电几何结构层22之间的电磁波共振，从而实现低通滤波的目标。

在本实施例中，导电几何结构层与浸料基板30之间为粘接，应用在导电几何结构层与浸料基板30之间的胶层的介电常数的范围为2.56≤ε≤3.84，优选地ε＝3.2，浸料基板30的损耗的范围为0.0016≤loss≤0.0024，优选地，loss＝0.002。第一蜂窝基板11与相邻的浸料基板30之间为粘接，第二蜂窝基板12与相邻的浸料基板30之间为粘接。由于浸料基板30与蜂窝基板之间粘接固定比较困难，因此，本实施例利用粘接能力较强的胶层进行粘接，并且控制胶层的厚度的范围为0.08mm-0.12mm，优选的，控制胶层的厚度为0.1mm，该胶层的介电常数的范围为2.32≤ε≤3.48，优选地ε＝2.9，该胶层的损耗的范围为0.0064≤loss≤0.0096，优选地，loss＝0.008。在夹住第一外层导电几何结构层21的两块浸料基板30中和/或在夹住第二外层导电几何结构层23的两块浸料基板30中，远离中间层导电几何结构层22的浸料基板比靠近中间层导电几何结构层22的浸料基板厚。当入射的电磁波具有一定的入射角的时候，设置在最外层的浸料基板30需要制作的厚一点，并且在一定范围内，最外层浸料基板30越厚越好。

如图1所示，第一蜂窝基板11与第二蜂窝基板12的厚度相等，并且第一蜂窝基板11与第二蜂窝基板12的厚度的取值范围为17.5mm至18.5mm，优选地，本实施例的第一蜂窝基板11与第二蜂窝基板12的厚度为18mm。

为了更好地适应电磁波在具有入射角情况下的滤波效果，设置在最外层的两块浸料基板30的厚度的范围为0.64mm-0.96mm，优选地，本实施例的最外层的两块浸料基板30的厚度为0.8mm；其余的浸料基板30的厚度都相等且厚度范围均为0.32mm-0.48mm，优选地为0.4mm。

如图4所示，在第二外层导电几何结构层23中，相邻两个第二十字型导电结构231之间的相应端点之间的距离为1.0mm至2.0mm，优选为1.5mm。各第二十字型导电结构的宽度为0.2mm。进一步地，田字形网格结构的边长为4.3mm至5.3mm，优选为4.8mm。

如图5所示，本实施例的九宫格方形网状结构的边长为10mm至11mm，优选为10.5mm。组成九宫格方形网状结构的金属线宽的范围是0.08mm-0.12mm，优选为0.1mm。

如图6所示，在第一外层导电几何结构层21中，一字型导电结构212的宽度范围是0.16mm-0.24mm，优选宽度为0.2mm，长度为6mm至7.2mm，优选长度为6.6mm。其中，相邻的两个一字型导电结构212相互垂直，且二者之间的相邻端点的垂直距离为1.0mm至2.0mm，优选为1.5mm。同一个第一十字型导电结构211的同一边上的两端连接的一字型导电结构212相互平行，并且两个一字型导电结构212之间的距离为9.5mm至10.5mm，优选为10mm。

如图7示出了根据本实施例的滤波结构进行测试的CST仿真结果曲线图，TE波电磁波的入射角度为零即电磁波从正面入射，从曲线图上可以看到：电磁波通过能量S21在0-2.9GHz波段均高于-0.7dB；

电磁波通过能量S21在3.8至17.5GHz波段均低于-10dB。

其中：S11表示电磁波反射能量；S21表示电磁波通过能量。

这是本实用新型的实施例的低通滤波效果，0-2.9GHz波段可透波而且低损耗，同时3.8至17.5GHz波段会被抑制，而且透波波段与抑制波段之间的滚降范围窄，而现有技术中，电磁波在3.8至17.5GHz波段也不能很好的被抑制，因此本实用新型实施例实现了在低频段的透波，在高频段被抑制的良好效果。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种天线罩，该天线罩包括前述的低通滤波结构。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种天线系统，该天线系统包括天线罩，该天线罩包括上述的低通滤波结构。

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

Claims (17)

1.一种低通滤波结构，其特征在于，包括至少三层导电几何结构层，相邻两层所述导电几何结构层之间设置有介质层，所述至少三层导电几何结构层包括沿叠置方向依次设置的第一外层导电几何结构层(21)、中间层导电几何结构层(22)以及第二外层导电几何结构层(23)，

所述第一外层导电几何结构层(21)包括多个互不相连的第一十字型导电结构(211)，各所述第一十字型导电结构(211)的四个端部上连接有一字型导电结构(212)，

所述第二外层导电几何结构层(23)包括多个互不相连的第二十字型导电结构(231)与设置在相邻的四个所述第二十字型导电结构(231)围成的区域内的第一网状导电结构(232)，

所述中间层导电几何结构层(22)包括多个互不相连的第二网状导电结构(221)。

2.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，所述第一网状导电结构(232)与所述第一十字型导电结构(211)在所述叠置方向上的投影至少部分重合。

3.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，相邻的两个所述一字型导电结构(212)的相邻端部之间互不相连。

4.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，所述多个第二十字型导电结构(231)呈矩形阵列分布。

5.根据权利要求4所述的低通滤波结构，其特征在于，所述第一网状导电结构(232)为纵横交错的第一方形网状结构。

6.根据权利要求5所述的低通滤波结构，其特征在于，所述第一网状导电结构(232)为田字形网格结构，所述田字形网格结构位于相邻的四个所述第二十字型导电结构(231)围成的区域的中间位置，且各所述第一十字型导电结构(211)的四个端部上连接的所述一字型导电结构(212)的延长线所形成的区域的投影位于相邻的四个所述第二十字型导电结构(231)围成的区域的投影内。

7.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，所述第二网状导电结构(221)与所述第一十字型导电结构(211)在所述叠置方向上的投影至少部分重合，且所述第二网状导电结构(221)与所述第一网状导电结构(232)在所述叠置方向上的投影至少部分重合。

8.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，所述多个第二网状导电结构(221)呈矩形阵列分布。

9.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，所述第二网状导电结构(221)为纵横交错的第二方形网状结构。

10.根据权利要求9所述的低通滤波结构，其特征在于，所述第二网状导电结构(221)为九宫格方形网状结构。

11.根据权利要求10所述的低通滤波结构，其特征在于，各所述第一十字型导电结构(211)的几何中心与相应的一个所述九宫格方形网状结构的几何中心以及相应的一个所述第一网状导电结构(232)的几何中心正对设置。

12.根据权利要求1所述的低通滤波结构，其特征在于，所述低通滤波结构包括两层所述介质层，两层所述介质层为依次设置的第一蜂窝基板(11)和第二蜂窝基板(12)，所述第一蜂窝基板(11)设置在所述中间层导电几何结构层(22)与所述第一外层导电几何结构层(21)之间，所述第二蜂窝基板(12)设置在所述中间层导电几何结构层(22)与所述第二外层导电几何结构层(23)之间。

13.根据权利要求12所述的低通滤波结构，其特征在于，所述低通滤波结构还包括浸料基板(30)，各层所述导电几何结构层设置在相邻两层所述浸料基板(30)之间以与所述介质层隔离开。

14.根据权利要求13所述的低通滤波结构，其特征在于，所述导电几何结构层与所述浸料基板(30)之间为粘接，所述第一蜂窝基板(11)与相邻的所述浸料基板(30)之间为粘接，所述第二蜂窝基板(12)与相邻的所述浸料基板(30)之间为粘接。

15.根据权利要求14所述的低通滤波结构，其特征在于，在夹住所述第一外层导电几何结构层(21)的两块所述浸料基板(30)中和/或在夹住所述第二外层导电几何结构层(23)的两块所述浸料基板(30)中，远离所述中间层导电几何结构层(22)的浸料基板比靠近所述中间层导电几何结构层(22)的浸料基板厚。

16.一种天线罩，其特征在于，包括权利要求1至15中任一项所述的低通滤波结构。

17.一种天线系统，包括天线罩，其特征在于，所述天线罩为权利要求16所述的天线罩。