CN204905387U - 带通滤波结构、天线罩及天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带通滤波结构、天线罩及天线系统。该带通滤波结构包括：多层导电几何结构层和介质层，各层导电几何结构层包括导电板件，导电板件上开设有互相不连通的多个第一十字型孔和多个第二十字型孔，各第二十字型孔内设置有十字型导电结构，各十字型导电结构与导电板件不相连，任意一层导电几何结构层中的十字型导电结构与相邻层的导电几何结构层中的至少一个十字型导电结构在叠置方向上的投影至少部分重合。本实用新型的带通滤波结构可以解决现有技术中具有多段带通滤波频段的天线系统的工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题。

Description

带通滤波结构、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，涉及一种带通滤波结构、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，尤其是针对现有技术中具有多段带通滤波频段的天线系统的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带通滤波结构、天线罩及天线系统，以解决现有技术中具有多段带通滤波频段的天线系统的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，提供了一种带通滤波结构，包括：多层导电几何结构层，设置在相邻两层导电几何结构层之间的介质层，多层导电几何结构层在叠置方向上依次设置，各层导电几何结构层包括导电板件，导电板件上开设有互相不连通的多个第一十字型孔和多个第二十字型孔，相邻四个第一十字型孔围绕一个第二十字型孔设置，各第二十字型孔内设置有十字型导电结构，各十字型导电结构与导电板件不相连，任意一层导电几何结构层中的十字型导电结构与相邻层的导电几何结构层中的至少一个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，多个第一十字型孔和多个第二十字型孔分别排列成多行，多个第一十字型孔排列成的行和多个第二十字型孔排列成的行交替设置，同一层的任意一行多个第一十字型孔和相邻的一行多个第二十字型孔相互错开地设置。

进一步地，各十字型导电结构的四个端部上均连接有一字型导电结构，导电板件上开设有容纳一字型导电结构的一字型孔，任意相邻的两个一字型孔的相邻端部之间相互不连通，一字型孔与相邻第一十字型孔不连通。

进一步地，十字型导电结构包括相互垂直的第一边与第二边，连接在第一边上的一字型导电结构与该第一边垂直设置，连接在第二边上的一字型导电结构与该第二边垂直设置。

进一步地，第一边的宽度L1与第二边的宽度L2满足：L1＝L2。

进一步地，第二十字型孔的宽度为L4，第一十字型孔的宽度为L3，L4＞L3，且L1＞L3。

进一步地，相邻两层的导电几何结构层中的对应的十字型导电结构在叠置方向上的投影相重合。

进一步地，同一层的导电几何结构层中的多个十字型导电结构呈矩形阵列分布。

进一步地，任一层的导电几何结构层中各十字型导电结构位于相邻的四个第一十字型孔围成的区域的中间位置。

进一步地，任一层的导电几何结构层中各十字型导电结构位于相应的第二十字型孔的中间位置。

进一步地，介质层为软板层，带通滤波结构还包括预浸料基板和蜂窝基板，各层导电几何结构层设置在相应的软板层上，软板层和相应的导电几何结构层夹设在两相邻预浸料基板之间，预浸料基板夹设在蜂窝基板与软板层之间。

进一步地，远离介质层的预浸料基板的厚度h1与其余预浸料基板的厚度h2满足：h1＞h2。

进一步地，蜂窝基板与相邻的预浸料基板之间通过粘接层连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种天线罩，包括前述的带通滤波结构。

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，该带通滤波结构包括多层结构相同的导电几何结构层，各层导电几何结构层包括连续的导电板件，导电板件上开设有多个相互不连通的十字型孔，其中，相邻四个十字型孔围绕的十字型孔内放置有十字型导电结构，各十字型导电结构与导电板件不相连，相邻两层的对应的十字型导电结构至少部分重合。上述带通滤波结构能够调节其介电常数和磁导率，可以使得电磁波通过本实用新型的低通透波结构时，多层导电几何结构层能够改变电磁波的反射能量，从而相应地增强透波能量，工作频段的电磁波能高效率穿透，使得第一波段、第二波段以及第三波段的电磁波透波以实现三段带通透波效果，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。因此，在不同通讯工具使用不同频段的电磁波，本实用新型的带通滤波结构可以实现多个波段的电磁波滤波效果，从而方便了同一发送设备给不同通讯工具发送电磁波信号，以成功通讯。

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带通滤波结构的实施例的剖视结构示意图；

图2示出了图1的单层导电几何结构层的结构示意图；

图3示出了两层导电几何结构层叠置的结构示意图；

图4示出了图2的导电几何结构层的详细结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的带通滤波结构的CST仿真结果曲线图；

图6示出了图5的第一带通频段的CST仿真结果详细曲线图；

图7示出了图5的第二带通频段的CST仿真结果详细曲线图；

图8示出了图5的第三带通频段的CST仿真结果详细曲线图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、导电几何结构层；11、导电板件；112、第一十字型孔；113、第二十字型孔；114、十字型导电结构；115、一字型导电结构；20、介质层；30、预浸料基板。

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2和图3中虚线表示图中所示的部分导电几何结构层是从整块导电几何结构层中分离出来的，虚线为分离界线，其中，虚线平分地穿过第一十字型孔一条边。

(2)图2和图3中均未示出介质层(第一蜂窝基板和第二蜂窝基板)及各个预浸料基板。

(3)图5至图8的坐标横轴表示频率范围，单位：GHz；图中纵轴坐标的单位为dB。

如图1至图3所示，本实施例的带通滤波结构包括：多层结构相同的导电几何结构层10，以及包括设置在相邻两层导电几何结构层10之间的介质层20，每层导电几何结构层10的厚度范围均为0.015mm至0.022mm，优选地每层导电几何结构层10的厚度均为0.018mm，多层导电几何结构层10在叠置方向上依次设置，各层导电几何结构层10包括导电板件11，导电板件11上开设有互相不连通的多个第一十字型孔112和多个第二十字型孔113，多个第一十字型孔112和多个第二十字型孔113分别排列成多行，多个第一十字型孔112排列成的行和多个第二十字型孔113排列成的行交替设置，同一层的任意一行的多个第一十字型孔112和相邻的一行多个第二十字型孔113相互错开地设置，其中，同一层的相邻四个第一十字型孔112围绕一个第二十字型孔113设置，各第二十字型孔113内设置有十字型导电结构114，各十字型导电结构114与导电板件11不相连，任意一层导电几何结构层10中的十字型导电结构114与相邻层的导电几何结构层10中的至少一个十字型导电结构114在叠置方向上的投影至少部分重合。

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，多层导电几何结构层能够改变电磁波的反射能量，从而相应地增强透波能量(即增强电磁波透射能量)，工作频段的电磁波能高效率穿透，使得第一波段、第二波段以及第三波段(第一波段范围的电磁波的频率范围为7.97GHz至8.5GHz，第二波段范围的电磁波的频率范围为9.71GHz至10.8GHz，第二波段范围的电磁波的频率范围为18.23GHz至19.01GHz)的电磁波透波以实现三段带通透波效果，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10(导电板件11、十字型导电结构114以及一字型导电结构115)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。

由于本实用新型的带通滤波结构的目标是带通滤波，因此导电板件11是连续的(即导电板件11是相连的)。

在本实施例中，各十字型导电结构114的四个端部上均连接有一字型导电结构115，导电板件11上开设有一字型孔，一字型孔用于容纳一字型导电结构115，任意相邻的两个一字型孔的相邻端部之间相互不连通。此外，在同一层导电几何结构层10中，同一行中相邻且不与同一个十字型导电结构114连通的一字型孔相互不连通，或者任意相邻两行中的相邻且不与同一个十字型导电结构114连通的一字型孔相互不连通)。进一步地，一字型孔与相邻的第一十字型孔112不连通。其中，十字型导电结构114包括相互垂直的第一边与第二边，连接在第一边上的一字型导电结构115与该第一边垂直设置，连接在第二边上的一字型导电结构115与该第二边垂直设置。

结合参见图1和3所示，图2所示为其中一层导电几何结构层10的结构示意图，图3所示为两层导电几何结构层10在叠置方向上叠置形成的结构示意图。第一边的宽度L1与第二边的宽度L2(图中未示出L2)满足：L1＝L2。在本实施例中，如图4所示，将相邻的四个第一十字型孔112及其围绕的导电板件11分离出一个10mm×10mm的小单元，以更加详细地理解本实用新型的带通滤波结构的导电几何结构层。十字型导电结构114的金属线宽范围为0.45mm至0.75mm，优选地十字型导电结构114的金属线宽为0.6mm，并且，一字型导电结构115的金属线宽范围为0.48mm至0.72mm，优选地一字型导电结构115的金属线宽也为0.6mm，一字型导电结构115的金属线长度范围为095mm至1.45mm，优选地一字型导电结构115的金属线长度为1.2mm。在导电板件11上开设的用于放置十字型导电结构114的第二十字型孔113的宽度比围绕该第二十字型孔113的第一十字型孔112的宽度要大，即，第二十字型孔113的宽度为L4(图中未示出L4)，第一十字型孔112的宽度为L3，L4＞L3且L1＞L3，围绕十字型导电结构114(或者围绕第二十字型孔113的第一十字型孔112)的第一十字型孔112的宽度范围为0.16mm至0.24mm，优选地第一十字型孔112的宽度为0.2mm，第一十字型孔112与第二十字型孔113均为中心对称的十字型孔，从十字型的相交中心到每个端点的距离的范围为3.5mm至5.5mm，优选地该距离为4.5mm。为了放置一字型导电结构115,而开设的一字型孔的宽度为1.8mm，而其长度为2.4mm，一字型孔与围绕的最靠近的第一十字型孔112之间的导电板件11的宽度范围为0.95mm至1.45mm，优选地此处导电板件11的宽度为1.2mm。一字型孔的长度边缘和与其连通的第二十字型孔113的对应边缘的距离范围为0.7mm至1.1mm，优选地该距离为0.9mm。

为了实现更好的滤波效果，任一层的导电几何结构层10中各十字型导电结构114位于相邻的第二十字型孔113的中间位置。而每个一字型导电结构115与相应的一字型孔的边缘的距离范围为0.45mm至7.5mm，优选地该距离为0.6mm。

优选地，相邻两层的导电几何结构层10中的十字型导电结构114在叠置方向上的投影完全重合。

在本实施例中，同一层的导电几何结构层10中的多个十字型导电结构114呈矩形阵列分布。进一步地，任一层的导电几何结构层10中的各十字型导电结构114位于相邻的四个第一十字型孔112围成的区域的中间位置。这样使得导电板件11上的第二十字型孔113开设的工作更容易进行，由于分布较均匀，从而不会造成导电板件11因切割力的不均而导致孔与孔之间的导电板件11断裂而不连续的缺陷而成为废品。

如图1和图3所示，多层导电几何结构层10为依次设置的三层，其中，三层导电几何结构层10的叠置方式如图3中所示的两层导电几何结构层10的叠置方式一致，以此种叠置方式设置第三层导电几何结构层10。并且在本实施例中，滤波结构包括第一蜂窝基板和第二蜂窝基板，导电几何结构层10与介质层20交替设置，并且带通滤波结构还包括预浸料基板30，在本实施例中，介质层20为软板层，各层导电几何结构层10设置在相应的软板层上，软板层和相应的导电几何结构层10夹设在两相邻预浸料基板30之间，预浸料基板30夹设在蜂窝基板与软板层之间。在本实施例中，软板层为一层薄薄的塑料胶板，软板层具有一定的硬度，但其可以弯折并具有一定的强度以实现伸展，在将导电几何结构层10设置在预浸料基板30上之前，先利用软板层将导电几何结构层10稳定以使导电几何结构层10中的组成件不会摆动变位，从而达到精确粘接的目的。第一和第二蜂窝基板的介电常数的范围为0.84≤ε≤1.26，优选地ε＝1.05，损耗范围为0.0048≤loss≤0.0072，优选地loss＝0.006。蜂窝基板将三层导电几何结构层10分隔开适当的距离，从而调整相邻两层导电几何结构层10之间的电磁波的透射能量和反射能量，以达到更好的透波效果。在本实施例中，第一和第二蜂窝基板的厚度均相等，且第一和第二蜂窝基板的厚度范围均为4.5mm至6.5mm，优选地第一和第二蜂窝基板的厚度均为5.5mm。

预浸料基板30的介电常数的范围为2.52≤ε≤3.78，优选地ε＝3.15，损耗的范围为0.004≤loss≤0.006，优选地loss＝0.005，为了使带通滤波结构对具有入射角度的电磁波具有更好的透波效果，并且能够利用最外侧的预浸料基板30保护该带通滤波结构的内部构造，因而位于外侧的预浸料基板的厚度h1(即远离介质层20的预浸料基板30的厚度为h1)与其余预浸料基板的厚度h2满足：h1＞h2。在本实施例中，最外侧的预浸料基板30的厚度范围为0.65mm至9.5mm，优选地最外侧的预浸料基板30的厚度为0.8mm；而其余预浸料基板30的厚度均相等且厚度范围为0.3mm至0.5mm，优选为0.4mm。

蜂窝基板(第一蜂窝基板和第二蜂窝基板)与相邻的预浸料基板30之间通过粘接层连接。由于蜂窝基板与相邻的预浸料基板30之间比较难粘接固定，因而需要使用粘接能力较强的胶膜进行粘接，该胶膜的厚度范围均控制在0.08mm至0.12mm之间，优选地为0.1mm，且该胶膜的介电常数的范围为2.32≤ε≤3.48，优选地ε＝2.9，损耗的范围为0.0064≤loss≤0.0096，优选地loss＝0.008。软板层的介电常数的范围为2.56≤ε≤3.84，优选地ε＝3.2，损耗的范围为0.0016≤loss≤0.0024，优选地loss＝0.002，软板层的厚度范围为0.02mm至0.03mm之间，优选地为0.025mm。

如图5至图8所示，示出了根据本实用新型的带通滤波结构进行测试的CST仿真效果曲线图、测试结果为：S21在7.97GHz至8.5GHz(如图6所示，该波段为第一带通频段)、9.71GHz至10.8GHz(如图7所示，该波段为第二带通频段)及18.23GHz至19.01GHz(如图8所示，该波段为第三带通频段)三个波段均高于-4.1dB；S21在0至7.32GHz、8.86GHz至9.4GHz、11.38GHz至17.94GHz及19.8GHz以上均低于-20dB。

因此，本实用新型的带通滤波器使在7.97GHz至8.5GHz、9.71GHz至10.8GHz及18.23GHz至19.01GHz三个波段的电磁波可透波，而0至7.32GHz、8.86GHz至9.4GHz、11.38GHz至17.94GHz及19.8GHz以上会被抑制。

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带通滤波结构。

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，该天线罩为前述的天线罩。

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 (15)

1.一种带通滤波结构，其特征在于，包括：多层导电几何结构层(10)，设置在相邻两层所述导电几何结构层(10)之间的介质层(20)，所述多层导电几何结构层(10)在叠置方向上依次设置，各层所述导电几何结构层(10)包括导电板件(11)，所述导电板件(11)上开设有互相不连通的多个第一十字型孔(112)和多个第二十字型孔(113)，相邻四个所述第一十字型孔(112)围绕一个所述第二十字型孔(113)设置，各所述第二十字型孔(113)内设置有十字型导电结构(114)，各所述十字型导电结构(114)与所述导电板件(11)不相连，任意一层导电几何结构层(10)中的所述十字型导电结构(114)与相邻层的导电几何结构层(10)中的至少一个所述十字型导电结构(114)在所述叠置方向上的投影至少部分重合。

2.根据权利要求1所述的带通滤波结构，其特征在于，多个所述第一十字型孔(112)和多个所述第二十字型孔(113)分别排列成多行，多个所述第一十字型孔(112)排列成的行和多个所述第二十字型孔(113)排列成的行交替设置，同一层的任意一行多个所述第一十字型孔(112)和相邻的一行多个所述第二十字型孔(113)相互错开地设置。

3.根据权利要求1所述的带通滤波结构，其特征在于，各所述十字型导电结构(114)的四个端部上均连接有一字型导电结构(115)，所述导电板件(11)上开设有容纳所述一字型导电结构(115)的一字型孔，任意相邻的两个所述一字型孔的相邻端部之间相互不连通，所述一字型孔与相邻所述第一十字型孔(112)不连通。

4.根据权利要求3所述的带通滤波结构，其特征在于，所述十字型导电结构(114)包括相互垂直的第一边和第二边，连接在所述第一边上的所述一字型导电结构(115)与该第一边垂直设置，连接在所述第二边上的所述一字型导电结构(115)与该第二边垂直设置。

5.根据权利要求4所述的带通滤波结构，其特征在于，所述第一边的宽度L1与所述第二边的宽度L2满足：L1＝L2。

6.根据权利要求5所述的带通滤波结构，其特征在于，所述第二十字型孔(113)的宽度为L4，所述第一十字型孔(112)的宽度为L3，L4＞L3，且L1＞L3。

7.根据权利要求1所述的带通滤波结构，其特征在于，相邻两层的导电几何结构层(10)中的所述十字型导电结构(114)在所述叠置方向上的投影相重合。

8.根据权利要求2所述的带通滤波结构，其特征在于，同一层的导电几何结构层(10)中的所述多个十字型导电结构(114)呈矩形阵列分布。

9.根据权利要求1所述的带通滤波结构，其特征在于，任一层的导电几何结构层(10)中各所述十字型导电结构(114)位于相邻的四个所述第一十字型孔(112)围成的区域的中间位置。

10.根据权利要求1所述的带通滤波结构，其特征在于，任一层的导电几何结构层(10)中各所述十字型导电结构(114)位于相应的所述第二十字型孔(113)的中间位置。

11.根据权利要求1所述的带通滤波结构，其特征在于，所述介质层(20)为软板层，所述带通滤波结构还包括预浸料基板(30)和蜂窝基板，各层所述导电几何结构层(10)设置在相应的软板层上，所述软板层和相应的所述导电几何结构层(10)夹设在两相邻所述预浸料基板(30)之间，所述预浸料基板(30)夹设在所述蜂窝基板与软板层之间。

12.根据权利要求11所述的带通滤波结构，其特征在于，远离所述介质层(20)的所述预浸料基板的厚度h1与其余所述预浸料基板的厚度h2满足：h1＞h2。

13.根据权利要求11所述的带通滤波结构，其特征在于，蜂窝基板与相邻的所述预浸料基板(30)之间通过粘接层连接。

14.一种天线罩，其特征在于，包括权利要求1至13中任一项所述的带通滤波结构。

15.一种天线系统，包括天线罩，其特征在于，所述天线罩为权利要求14所述的天线罩。