濾波結構及濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種濾波結構及濾波器。所述濾波結構包括：至少一個疊層結構，所述疊層結構包括基板和位于基板上的多個導電幾何結構，所述導電幾何結構包括網格結構以及僅設置于網格結構一對側的連接線條。該濾波結構實現當入射波是TE波時產生低通濾波器效果，而當入射波是TM波時會產生雙段帶通濾波器效果，并且有利于濾波器的小型化。
【專利說明】
濾波結構及濾波器
技術領域
[0001]本實用新型涉及濾波領域，更具體地，涉及小型化的濾波結構及濾波器。
【背景技術】
[0002]在通信應用中，天線和濾波器是重要的射頻部件。濾波器允許特定頻段的電磁波通過，從而提供帶通和帶外抑制功能。因而，濾波器可以抑制非工作頻段的干擾，有利于改善天線特性和提高增益。
[0003]根據濾波器的工作原理不同，濾波器可以有多種類型，例如基于電-聲-電轉換的表面波濾波器、采用腔體提供諧振結構的諧振腔濾波器等。諧振腔體濾波器的諧振頻率取決于腔體的容積。腔體的容積越大，諧振頻率越低。因此，諧振腔體濾波器的缺點是在低頻應用時體積過大。
[0004]在諧振腔中設置濾波結構，可以在不增大濾波器的體積的情形下有效降低諧振頻率，有利于實現濾波器的小型化。
[0005]圖1示出根據現有技術的濾波結構的立體結構示意圖。濾波結構100包括堆疊的多個層。第一導電幾何結構115夾在第一基板112和第二基板116之間，形成第一疊層結構。第二導電幾何結構125夾在第三基板122和第四基板126之間，形成第二疊層結構。第一疊層結構中的第一基板112和第二疊層結構中的第三基板122分別結合在蜂窩層110的兩個相對表面上。
[0006]在圖1所示的實例中，采用第一粘接層111將第一基板112粘接在蜂窩層110的第一表面上，采用第二粘接層121將第三基板122粘接在蜂窩層110的第二表面上。第一疊層結構包括附加的第一支撐層113，用于支撐第一導電幾何結構115。第二疊層結構包括附加的第二支撐層123，用于支撐第二導電幾何結構125。
[0007]第一導電幾何結構115和第二導電幾何結構125分別是由多個結構單元組成的陣列。每個結構單元為中心對稱分布圖案，包括外框和位于外框內的十字形圖案。相鄰的結構單元的外框彼此連接。該濾波結構100可用于帶通濾波器，在8.2至9.2GHz頻段透波，而且表現出低損耗。
[0008]然而，隨著技術發展，對濾波器的性能要求越來越高。期望進一步改進諧振腔體濾波器中的濾波結構，使其可以工作于更低的頻率。
【實用新型內容】
[0009]鑒于上述問題，本實用新型要解決的問題是提供一種通過導電幾何結構的設計來實現低通或帶通功能的濾波器。
[0010]根據本實用新型的一方面，提供一種濾波結構，包括:
[0011]至少一個疊層結構，所述疊層結構包括基板和位于基板上的多個導電幾何結構，
[0012]所述導電幾何結構包括網格結構以及僅設置于網格結構一對側的連接線條。
[0013]優選地，所述導電幾何結構的第一方向為所述連接線條的延伸方向，第二方向為與所述連接線條相垂直的方向，
[0014]在第一方向上，相鄰的導電幾何結構的連接線條彼此連接，
[0015]在第二方向上，相鄰的導電幾何結構的網格結構之間隔開預定距離。
[0016]優選地，所述網格結構的外形輪廓呈矩形，所述連接線條設置于所述網格結構的短邊上，所述連接線條與所述網格結構的長邊平行。
[0017]優選地，所述網格結構由線條圍繞而成且具有多個網孔。
[0018]優選地，所述網格結構外圍線條的線寬與內部線條的線寬不同。
[0019]優選地，所述網孔為矩形、多邊形、圓形、或橢圓形。
[0020]優選地，所述導電幾何結構夾在兩個基板之間。
[0021]優選地，還包括支撐層，所述支撐層位于所述導電幾何結構和所述基板之間。
[0022 ]優選地，所述支撐層為柔性層。
[0023]優選地，還包括蜂窩層，所述疊層結構位于所述蜂窩層的表面上。
[0024]優選地，所述疊層結構夾在兩個蜂窩層之間。
[0025]優選地，還包括粘接層，所述粘接層將所述疊層結構中的基板結合在所述蜂窩層的表面上。
[0026]根據本實用新型的另一方面，提供一種濾波器，其特征在于，包括諧振腔、以及上述的濾波結構，其中，所述濾波結構設置在所述諧振腔中。
[0027]本實用新型通過在基板上設計導電幾何結構，通過相關疊層結構的電磁響應特征來改變透波特性，從而可以降低濾波結構的工作頻率。上述的濾波結構設置在諧振腔濾波器的諧振腔中，使得電磁波入射到濾波結構上實現當入射波是TE波時產生低通濾波器效果，而當入射波是TM波時會產生雙段帶通濾波器效果，有利于濾波器的尺寸小型化和減小損耗。
【附圖說明】
[0028]通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中:
[0029]圖1示出根據現有技術的濾波結構的立體結構示意圖；
[0030]圖2示出根據本實用新型實施例的濾波結構的立體結構示意圖；
[0031]圖3示出在根據本實用新型實施例的濾波結構中采用的導線幾何結構的俯視圖；
[0032]圖4示出根據本實用新型實施例的濾波結構的截面圖；
[0033]圖5至圖10示出根據本實用新型實施例的濾波結構的仿真特性曲線。
[0034]圖中，211、第一基板;212、第二基板;213、第一導電幾何結構；221、第三基板;222、第四基板;223、第二導電幾何結構;230、蜂窩層;241、第一粘接層;242、第二粘接層;251、第一支撐層;252、第二支撐層;261、網格結構;262、連接線條。
【具體實施方式】
[0035]以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0036]應當理解，在描述某個結構時，當將一層、一個區域稱為位于另一層、另一個區域“上面”或“上方”時，可以指直接位于另一層、另一個區域上面，或者在其與另一層、另一個區域之間還包含其它的層或區域。并且，如果將該結構翻轉，該一層、一個區域將位于另一層、另一個區域“下面”或“下方”。如果為了描述直接位于另一層、另一個區域上面的情形，本文將采用“A直接在B上面”或“A在B上面并與之鄰接”的表述方式。
[0037]本實用新型可以各種形式呈現，以下將描述其中一些示例。
[0038]圖2示出根據本實用新型實施例的濾波結構的立體結構示意圖。圖4示出根據本實用新型實施例的濾波結構的截面圖。該濾波結構200為，包括兩個疊層結構，分別為第一疊層結構和第二疊成結構。每個疊層結構均包括基板以及位于基板上的多個導電幾何結構，其中，多個第一導電幾何結構213夾在第一基板211和第二基板212之間，形成第一疊層結構。多個第二導電幾何結構223夾在第三基板221和第四基板222之間，形成第二疊層結構。第一疊層結構中的第二基板212和第二疊層結構中的第三基板221分別結合在蜂窩層230的兩個相對表面上。
[0039]疊層結構的數量可以為如圖2和圖4所示的兩個，也可以為一個或多個，其結構與兩個的情況類似，在此不再贅述。
[0040]進一步的，為了示出第一導電幾何結構213，在圖1中將第一基板211分離表示，圖中的箭頭指示第二基板212的實際位置應該覆蓋于第一導電幾何結構213。
[0041 ]在圖2所示的實施例中，采用第一粘接層241將第二基板212粘接在蜂窩層230的第一表面上，采用第二粘接層242將第三基板221粘接在蜂窩層230的第二表面上。在替代的實施例中，采用熱壓分別將第二基板212和第三基板221固定在蜂窩層230的第一表面和第二表面上，從而可以省去第一粘接層241和第二粘接層242。
[0042]在圖2所示的實施例中，第一疊層結構包括附加的第一支撐層251，用于支撐第一導電幾何結構213。第二疊層結構包括附加的第二支撐層252，用于支撐第二導電幾何結構223。例如，第一支撐層251和第二支撐層252由與第一至第四基板類似的材料組成，只是厚度較小，以提供機械強度和柔韌性，便于加工工藝的實現。在替代的實施例中，在第一基板211和第二基板212彼此相對的兩個表面任一個上，直接形成第一導電幾何結構213，以及在第三基板221和第四基板222彼此相對的兩個表面任一個上，直接形成第二導電幾何結構223，從而可以省去第一支撐層251和第二支撐層252。
[0043]多個第一導電幾何結構213陣列于第一支撐層251上，多個第二導電幾何結構223陣列于第二支撐層252上。圖3示出在根據本實用新型實施例的濾波結構中采用的導電幾何結構的俯視圖。每個導線幾何結構為軸對稱分布圖案，包括網格結構261以及僅設置于網格結構261—對側的連接線條262。網格結構261的外形輪廓優選呈矩形，連接線條262設置于網格結構261的短邊上，連接線條262與網格結構261的長邊平行。在替代的實施例中，網格結構261的外形輪廓還可以呈梯形、六邊形等多邊形等其他形狀。
[0044]導線幾何結構的長度表示為LI，寬度表示為Wl。網格結構261的長度表示為L2，寬度表示為W2。網格結構261的長邊和短邊分別平行于導線幾何結構的長邊和短邊。網格結構261在導線幾何結構中居中。網格結構261由線條圍繞而成且具有多個網孔。例如，網孔為矩形、多邊形、圓形、或橢圓形。網格結構261外圍線條的線寬與內部線條的線寬可以相同，也可以不同，在一個優選實施例中，內部線條的線寬大于外圍線條的線寬。其中，外圍線條的線寬表示為w2，內部線條的線寬表示為《3。連接線條262位于網格結構261短邊的中部，長度表不為11，寬度表不為wl。
[0045]在連接線條262的延伸方向上，相鄰的兩個導線幾何結構的連接線條彼此連接。在與連接線條262相垂直的方向上，相鄰的導線幾何結構的網格結構261之間隔開預定距離。
[0046]第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223可以由任意的導電材料組成。這里的導電材料，可以是金、銀、銅等導電性能良好的金屬材料，或者主要成分為金、銀、銅中的一種或兩種的合金材料，也可以是碳納米管、摻鋁氧化鋅、銦錫氧化物等可以導電的非金屬材料。在本實用新型中，第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223的材料優選銅或銀。第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223可以是任意物質形態。這里的物質形態，可以是選自固體、液體、流狀體和粉狀物中的一種，只要其可以維持特定的形狀即可。例如液體的導電材料可以容納在空腔、管道、膠囊之中并且限定其形狀。
[0047]第一支撐層251、第二支撐層252、第一基板211、第二基板212、第三基板221和第四基板222可以分別為介質基板。介質基板的材料有多種選擇，例如陶瓷、FR4、F4B(聚四氟乙稀)、HDPE(高密度聚乙稀，High Density Polyethylene)、ABS(Acrylonitrile ButadieneStyrene)等。例如，介質基板的相對介電常數大于2、損耗角正切小于0.1。第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223可以通過印刷、鍍敷、粘接、熱壓等方式附著于介質基板上。
[0048]在一個實例中，第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223是介質基板上的圖案化金屬層。第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等多種方法附著在介質基板上。其中，蝕刻是較優的制造工藝，其步驟是在設計好合適的人造微結構的平面圖案后，先將一張金屬箔片整體地附著在介質基板上，然后通過蝕刻設備，利用溶劑與金屬的化學反應去除掉人造微結構預設圖案以外的箔片部分，余下的即可得到人造微結構。在另一個實例中，第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223可以由導電油墨印刷形成在介質基板上。
[0049]圖5至圖10示出根據本實用新型實施例的濾波結構的仿真特性曲線。該濾波結構中的導線幾何結構如圖3所示，其結構如圖4所示，包括第一和第二疊層結構。
[0050]在仿真中，假設第一導電幾何結構213和第二導電幾何結構223的構造相同，其中，每個導線幾何結構的長度LI和寬度Wl分別為15毫米和10毫米，厚度為0.018毫米。在每個導線幾何結構中，網格結構261的長度L2和寬度W2分別為13毫米和9毫米，外圍線條的線寬w2為0.1_米，內部線條的線寬w3為0.5暈米，網孔的長度和寬度分別為2.6暈米和2.16暈米。連接線條262的長度11和寬度wl分別為2毫米和I毫米。蜂窩層230的材料相對介電常數1.05、損耗角正切0.006，厚度為11毫米。第一基板211、第二基板212、第三基板221和第四基板222的材料相同，相對介電常數3.15、損耗角正切0.005，第一基板211和第四基板222的厚度為0.8毫米，第二基板212和第三基板221的厚度為0.4毫米。第一支撐層251和第二支撐層252的材料相同，相對介電常數3.2、損耗角正切0.002，厚度分別為0.025毫米。第一粘接層241和第二粘接層242的材料相同，相對介電常數2.9、損耗角正切0.008，厚度分別為0.1毫米。
[0051 ]對于上述參數的濾波結構進行仿真的結果表明，當入射波是TE波時會產生低通濾波器的效果，而當入射波是TM波時會產生雙段帶通濾波器的功能。在圖5中示出CST仿真的S21結果，圖6示出TE波入射角度為零(即正面入射)的CST仿真結果，圖7是圖6中低通部份的近圖。如圖5至圖7所示，TE波的S21在3.79GHz以下波段均高于-2.0ldB，TE波的S21在
6.23GHz以上波段均低于-20dB。圖8示出TM波入射角度為零(即正面入射)的CST仿真結果，圖9示出圖8中以9.48至10.89GHz為中心的近圖，如圖9所示，TM波的S21在9.48至10.89GHz及18.22至18.55GHz波段均高于-2.0ldB。圖10示出圖8中以18.22至18.55GHz為中心的近圖，如圖10所示，TM波的S21在7.61GHz以下、11.82至15.27GHz及19.25GHz以上波段均低于-
20dBo
[0052]在以上的描述中，對公知的結構要素和步驟并沒有做出詳細的說明。但是本領域技術人員應當理解，可以通過各種技術手段，來實現相應的結構要素和步驟。另外，為了形成相同的結構要素，本領域技術人員還可以設計出與以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，盡管在以上分別描述了各實施例，但是這并不意味著各個實施例中的措施不能有利地結合使用。
[0053]以上對本實用新型的實施例進行了描述。但是，這些實施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本實用新型的范圍。本實用新型的范圍由所附權利要求及其等價物限定。不脫離本實用新型的范圍，本領域技術人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應落在本實用新型的范圍之內。
【主權項】
1.一種濾波結構，其特征在于，包括: 至少一個疊層結構，所述疊層結構包括基板和位于基板上的多個導電幾何結構， 所述導電幾何結構包括網格結構以及僅設置于網格結構一對側的連接線條。2.根據權利要求1所述的濾波結構，其特征在于，所述導電幾何結構的第一方向為所述連接線條的延伸方向，第二方向為與所述連接線條相垂直的方向， 在第一方向上，相鄰的導電幾何結構的連接線條彼此連接， 在第二方向上，相鄰的導電幾何結構的網格結構之間隔開預定距離。3.根據權利要求2所述的濾波結構，其特征在于，所述網格結構的外形輪廓呈矩形，所述連接線條設置于所述網格結構的短邊上，所述連接線條與所述網格結構的長邊平行。4.根據權利要求1所述的濾波結構，其特征在于:所述網格結構由線條圍繞而成且具有多個網孔。5.根據權利要求4所述的濾波結構，其特征在于:所述網格結構外圍線條的線寬與內部線條的線寬不同。6.根據權利要求4所述的濾波結構，其特征在于，所述網孔為矩形、多邊形、圓形、或橢圓形。7.根據權利要求1至6任一項所述的濾波結構，其特征在于，所述導電幾何結構夾在兩個基板之間。8.根據權利要求1至6任一項所述的濾波結構，其特征在于，還包括支撐層，所述支撐層位于所述導電幾何結構和所述基板之間。9.根據權利要求8所述的濾波結構，其特征在于，所述支撐層為柔性層。10.根據權利要求1至6任一項所述的濾波結構，其特征在于，還包括蜂窩層，所述疊層結構位于所述蜂窩層的表面上。11.根據權利要求10所述的濾波結構，其特征在于，所述疊層結構夾在兩個蜂窩層之間。12.根據權利要求10所述的濾波結構，其特征在于，還包括粘接層，所述粘接層將所述疊層結構中的基板結合在所述蜂窩層的表面上。13.—種濾波器，其特征在于，包括諧振腔、以及根據權利要求1至12中任一項所述的濾波結構，其中，所述濾波結構設置在所述諧振腔中。
【文檔編號】H01P1/207GK205452490SQ201521140990
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】不公告發明人
【申請人】深圳光啟高等理工研究院