[发明专利]滤波器装置、相关的天线装置和无线设备及相关滤波方法

说明书

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。

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。