CN205303630U - 滤波结构及滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滤波结构及滤波器。所述滤波结构包括：至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的导电几何结构，其中，所述导电几何结构包括多个结构单元，每个结构单元包括彼此平行的第一线条和第二线条，以及位于二者之间的网格图案。该滤波结构实现低通或带通功能，并且有利于滤波器的小型化。

Description

滤波结构及滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波领域，更具体地，涉及用于天线的滤波结构及滤波器。

背景技术

在通信应用中，天线和滤波器是重要的射频部件。滤波器允许特定频段的电磁波通过，从而提供带通和带外抑制功能。因而，滤波器可以抑制非工作频段的干扰，有利于改善天线特性和提高增益。

根据滤波器的工作原理不同，滤波器可以有多种类型，例如基于电-声-电转换的表面波滤波器、采用腔体提供谐振结构的谐振腔滤波器等。谐振腔体滤波器的谐振频率取决于腔体的容积。腔体的容积越大，谐振频率越低。因此，谐振腔体滤波器的缺点是在低频应用时体积过大。

在谐振腔中设置滤波结构，可以在不增大滤波器的体积的情形下有效降低谐振频率，有利于实现滤波器的小型化。

图1示出根据现有技术的滤波结构的立体结构示意图。滤波结构100包括堆叠的多个层。第一导电几何结构115夹在第一基板112和第二基板116之间，形成第一叠层结构。第二导电几何结构125夹在第三基板122和第四基板126之间，形成第二叠层结构。第一叠层结构中的第一基板112和第二叠层结构中的第三基板122分别结合在蜂窝层110的两个相对表面上。

在图1所示的实例中，采用第一粘接层111将第一基板112粘接在蜂窝层110的第一表面上，采用第二粘接层121将第三基板122粘接在蜂窝层110的第二表面上。第一叠层结构包括附加的第一支撑层113，用于支撑第一导电几何结构115。第二叠层结构包括附加的第二支撑层123，用于支撑第二导电几何结构125。

第一导电几何结构115和第二导电几何结构125分别是由多个结构单元组成的阵列。每个结构单元为中心对称分布图案，包括外框和位于外框内的十字形图案。相邻的结构单元的外框彼此连接。该滤波结构100可用于带通滤波器，在8.2至9.2GHz频段透波，而且表现出低损耗。

然而，随着技术发展，对滤波器的性能要求越来越高。期望进一步改进谐振腔体滤波器中的滤波结构，使其可以工作于更低的频率。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型要解决的问题是提供一种通过导电几何结构的设计来实现低通或带通功能的滤波器。

根据本实用新型的一方面，提供一种滤波结构，其特征在于，包括：至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的导电几何结构，其中，所述导电几何结构包括多个结构单元，每个结构单元包括彼此平行的第一线条和第二线条，以及位于二者之间的网格图案。

优选地，所述结构单元的第一方向为所述第一线条和所述第二线条的延伸方向，第二方向为与所述第一线条和所述第二线条相垂直的方向，在第一方向上，相邻的结构单元的第一线条彼此连接，且第二线条彼此连接，在第二方向上，相邻的结构单元中相邻的第一线条和第二线条彼此连接。

优选地，所述网格图案在所述结构单元中居中，并且与所述第一线条、所述第二线条和相邻结构单元的网格图案分别隔开预定距离。

优选地，所述网格图案具有多个网孔。

优选地，所述网孔为矩形、多边形、圆形、或椭圆形。

优选地，所述导电几何结构夹在两个基板之间。

优选地，还包括支撑层，所述支撑层位于所述导电几何结构和所述基板之间。

优选地，所述支撑层为柔性层。

优选地，所述支撑层和所述基板分别为介质基板。

优选地，所述支撑层的厚度小于所述基板的厚度。

优选地，还包括蜂窝层，所述叠层结构位于所述蜂窝层的表面上。

优选地，所述叠层结构夹在两个蜂窝层之间。

优选地，还包括粘接层，所述粘接层将所述叠层结构中的基板结合在所述蜂窝层的表面上。

根据本实用新型的另一方面，提供一种滤波器，其特征在于，包括谐振腔、以及上述的滤波结构，其中，所述滤波结构设置在所述谐振腔中。

优选地，所述滤波器为低通滤波器或带通滤波器。

本实用新型通过在基板上设计导电几何结构，通过相关叠层结构的电磁响应特征来改变透波特性，从而可以降低滤波结构的工作频率。上述的滤波结构设置在谐振腔滤波器的谐振腔中，使得电磁波入射到滤波结构上实现低通或带通功能，有利于滤波器的尺寸小型化和减小损耗。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据现有技术的滤波结构的立体结构示意图；

图2示出根据本实用新型实施例的滤波结构的立体结构示意图；

图3示出在根据本实用新型实施例的滤波结构中采用的结构单元的俯视图；

图4示出根据本实用新型实施例的滤波结构的截面图；

图5示出根据本实用新型实施例的滤波结构的仿真特性曲线。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述某个结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将该结构翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图2示出根据本实用新型实施例的滤波结构的立体结构示意图。第一导电几何结构215夹在第一基板112和第二基板116之间，形成第一叠层结构。第二导电几何结构225夹在第三基板122和第四基板126之间，形成第二叠层结构。第一叠层结构中的第一基板112和第二叠层结构中的第三基板122分别结合在蜂窝层110的两个相对表面上。

为了示出第一导电几何结构215，在图1中将第二基板116分离表示，图中的箭头指示第二基板116的实际位置应该覆盖于第一导电几何结构215。

在图2所示的实施例中，采用第一粘接层111将第一基板112粘接在蜂窝层110的第一表面上，采用第二粘接层121将第三基板122粘接在蜂窝层110的第二表面上。在替代的实施例中，采用热压分别将第一基板112和第三基板122固定在蜂窝层110的第一表面和第二表面上，从而可以省去第一粘接层111和第二粘接层121。

在图2所示的实施例中，第一叠层结构包括附加的第一支撑层113，用于支撑第一导电几何结构215。第二叠层结构包括附加的第二支撑层123，用于支撑第二导电几何结构225。例如，第一支撑层113和第二支撑层123由与第一至第四基板类似的材料组成，只是厚度较小，以提供机械强度和柔韧性，便于加工工艺的实现。在替代的实施例中，在第一基板112和第二基板116彼此相对的两个表面任一个上，直接形成第一导电几何结构215，以及在第三基板122和第四基板126彼此相对的两个表面任一个上，直接形成第二导电几何结构225，从而可以省去第一支撑层113和第二支撑层123。

第一导电几何结构215和第二导电几何结构225分别是由多个结构单元2150组成的阵列。图3示出在根据本实用新型实施例的滤波结构中采用的结构单元的俯视图。每个结构单元2150为轴对称分布图案，包括彼此平行的第一线条2151、第二线条2152，以及位于二者之间的网格图案2155。

该结构单元2150的长度表示为L1，宽度表示为W1。第一线条2151和第二线条2152的长度与结构单元2150的长度相等，线宽表示为w1。网格图案2155的长度表示为L2，宽度表示为W2。网格图案2155的长边和短边分别平行于结构单元2150的长边和短边。网格图案2155在结构单元中居中，并且与第一线条2151、第二线条2152和相邻结构单元的网格图案分别隔开预定距离。网格图案2155具有多个网孔，由线宽表示为w2的线条围绕而成。例如，网孔为矩形、多边形、圆形、或椭圆形。

在第一导电几何结构215和第二导电几何结构225中，多个结构单元2150排列成阵列。在结构单元的长度方向上，相邻的两个结构单元的第一线条彼此连接，并且第二线条彼此连接。在结构单元的宽度方向上，相邻的两个结构单元的第一线条和第二线条中相邻的线条连接。

第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以由任意的导电材料组成。这里的导电材料，可以是金、银、铜等导电性能良好的金属材料，或者主要成分为金、银、铜中的一种或两种的合金材料，也可以是碳纳米管、掺铝氧化锌、铟锡氧化物等可以导电的非金属材料。在本实用新型中，第一导电几何结构215和第二导电几何结构225的材料优选铜或银。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以是任意物质形态。这里的物质形态，可以是选自固体、液体、流状体和粉状物中的一种，只要其可以维持特定的形状即可。例如液体的导电材料可以容纳在空腔、管道、胶囊之中并且限定其形状。

第一支撑层113、第二支撑层123、第一基板112、第二基板116、第三基板122和第四基板126可以分别为介质基板。介质基板的材料有多种选择，例如陶瓷、FR4、F4B(聚四氟乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯，HighDensityPolyethylene)、ABS(AcrylonitrileButadieneStyrene)等。例如，介质基板的相对介电常数大于2、损耗角正切小于0.1。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以通过印刷、镀敷、粘接、热压等方式附着于介质基板上。

在一个实例中，介质基板为预浸料基板，导电几何结构夹在两个预浸料基板之间。彼此相邻的预浸料基板由蜂窝层隔开，并且可以采用附加的粘接层粘接在一起。此外，可以将导电几何结构设置在软板层上，该软板层作为支撑层。

在一个实例中，第一导电几何结构215和第二导电几何结构225是介质基板上的图案化金属层。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等多种方法附着在介质基板上。其中，蚀刻是较优的制造工艺，其步骤是在设计好合适的导电几何结构的平面图案后，先将一张金属箔片整体地附着在介质基板上，然后通过蚀刻设备，利用溶剂与金属的化学反应去除掉导电几何结构预设图案以外的箔片部分，余下的即可得到导电几何结构。在另一个实例中，第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以由导电油墨印刷形成在介质基板上。

图4示出根据本实用新型实施例的滤波结构的截面图。与图2所示的实施例不同，根据该实施例的滤波结构300包括两个蜂窝层110和120，用于设置第一至第三叠层结构。第一叠层结构包括第一基板112、第二基板116、以及夹在二者之间的第一导电几何结构215。第二叠层结构包括第三基板122、第四基板126、以及夹在二者之间的第二导电几何结构225。第三叠层结构包括第五基板132、第六基板136、以及夹在二者之间的第三导电几何结构235。

在图3所示的实施例中，采用第一粘接层111将第一基板112粘接在第一蜂窝层110的第一表面上，采用第二粘接层121将第四基板126粘接在第一蜂窝层110的第二表面上，采用第三粘接层131将第三基板122粘接在第二蜂窝层120的第一表面上，以及采用第四粘接层141将第五基板132粘接在第二蜂窝层120的第二表面上。如上所述，在替代的实施例中，可以省去第一粘接层111、第二粘接层121、第三粘接层131和第四粘接层141。

在图3所示的实施例中，第一叠层结构包括附加的第一支撑层113，用于支撑第一导电几何结构215。第二叠层结构包括附加的第二支撑层123，用于支撑第二导电几何结构225。第三叠层结构包括附加的第三支撑层133，用于支撑第三导电几何结构235。第一支撑层113、第二支撑层123和第三支撑层133分别是柔性层，以提供机械强度和柔韧性，便于加工工艺的实现，例如，第一支撑层113、第二支撑层123和第三支撑层133分别由与第一至第六基板类似的材料组成，只是厚度较小。如上所述，在替代的实施例中，可以省去第一支撑层113、第二支撑层123和第三支撑层133。

图5示出根据本实用新型实施例的滤波结构的仿真特性曲线。该滤波结构中的结构单元如图3所示，其结构如图4所示，包括第一至第三叠层结构。

在仿真中，假设第一导电几何结构215、第二导电几何结构225和第三导电几何结构235的构造相同，其中，每个结构单元2150的长度W1和宽度L1分别为15毫米和10毫米，厚度为0.018毫米。在每个结构单元2150中，第一线条2151和第二线条2152的线宽w1为0.9毫米，网格图案2155的长度L2和宽度W2分别为11毫米和7.2毫米，线宽w2为0.1毫米。第一蜂窝层110和第二蜂窝层120的材料相同，相对介电常数1.05、损耗角正切0.006，厚度分别为11毫米。第一基板112、第二基板116、第三基板122、第四基板126、第五基板132和第六基板136的材料相同，相对介电常数3.15、损耗角正切0.008，第二基板116和第六基板136的厚度为0.8毫米，其余的基板厚度为0.4毫米。第一支撑层第一支撑层113、第二支撑层123和第三支撑层133的材料相同，相对介电常数3.2、损耗角正切0.002，厚度分别为0.025毫米。第一粘接层111、第二粘接层121、第三粘接层131和第四粘接层141的材料相同，相对介电常数2.9、损耗角正切0.008，厚度分别为0.1毫米。

对于上述参数的滤波结构进行仿真的结果表明，当TE波入射时会产生低通滤波器功能，当TM波入射时会产生带通滤波器功能。在图5中示出TE波和TM波正面入射(即入射角度为零时)的S21仿真曲线。如图5所示，TE波的S21在5.07GHz以下频段均高于-1.37dB，在6.88GHz以上频段均低于-20dB，TM波的S21在5.19-6.26GHz频段均高于-1.37dB，在4.49GHz以下及6.95GHz以上频段均低于-20dB。当入射波是TE波时，TE波在5.07GHz以下可透波而6.88GHz以上会被抑制，也就是说，这是TE波低通滤波器。当入射波是TM波时，TM波在5.19至6.26GHz可透波而4.49GHz以下、6.95GHz以上会被抑制，也就是说，这是TM波带通滤波器。

在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (13)

1.一种滤波结构，其特征在于，包括：

至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的导电几何结构，

其中，所述导电几何结构包括多个结构单元，每个结构单元包括彼此平行的第一线条和第二线条，以及位于二者之间的网格图案。

2.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述结构单元的第一方向为所述第一线条和所述第二线条的延伸方向，第二方向为与所述第一线条和所述第二线条相垂直的方向，

在第一方向上，相邻的结构单元的第一线条彼此连接，且第二线条彼此连接，

在第二方向上，相邻的结构单元中相邻的第一线条和第二线条彼此连接。

3.根据权利要求2所述的滤波结构，其特征在于，所述网格图案在所述结构单元中居中，并且与所述第一线条、所述第二线条和相邻结构单元的网格图案分别隔开预定距离。

4.根据权利要求2所述的滤波结构，其特征在于，所述网格图案具有多个网孔。

5.根据权利要求4所述的滤波结构，其特征在于，所述网孔为矩形、多边形、圆形、或椭圆形。

6.根据权利要求2所述的滤波结构，其特征在于，所述导电几何结构夹在两个基板之间。

7.根据权利要求2所述的滤波结构，其特征在于，还包括支撑层，所述支撑层位于所述导电几何结构和所述基板之间。

8.根据权利要求7所述的滤波结构，其特征在于，所述支撑层为柔性层。

9.根据权利要求7所述的滤波结构，其特征在于，所述支撑层的厚度小于所述基板的厚度。

10.根据权利要求2所述的滤波结构，其特征在于，还包括蜂窝层，所述叠层结构夹在两个蜂窝层之间。

11.根据权利要求10所述的滤波结构，其特征在于，还包括粘接层，所述粘接层将所述叠层结构中的基板结合在所述蜂窝层的表面上。

12.一种滤波器，其特征在于，包括谐振腔、以及根据权利要求1至11中任一项所述的滤波结构，其中，所述滤波结构设置在所述谐振腔中。

13.根据权利要求12所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器为低通滤波器或带通滤波器。