CN107852813A - 用于emi减轻的频率选择性结构 - Google Patents

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Abstract

根据各个方面，示例性实施方式包括一个或更多个频率选择性结构(例如，二维或三维频率选择性结构或表面等)，其可用于屏蔽或减轻开放或封闭结构内的EMI。还公开了将一个或更多个频率选择性结构用于屏蔽或减轻开放或封闭结构内的电磁干扰(EMI)的方法。

Description

用于EMI减轻的频率选择性结构
相关申请的交叉引用
本申请是2015年7月30日提交的美国专利申请No.14/814008的PCT国际申请，该美国专利申请No.14/814008转而又是：
●2014年1月22日提交的PCT国际申请No.PCT/US2014/012551(在2014年7月31日公开为WO2014/116703)的部分继续申请，该PCT国际申请No.PCT/US2014/012551转而要求2013年3月29日提交的美国专利申请No.13/853248和2013年1月25日提交的美国专利申请No.13/750680的优先权；以及
●2013年3月29日提交的美国专利申请No.13/853248(在2014年7月31日公开为US2014/0209374)的部分继续申请，该美国专利申请No.13/853248转而是2013年1月25日提交的美国专利申请No.13/750680的部分继续申请；以及
●2013年1月25日提交的美国专利申请No.13/750680(在2014年7月31日公开为US2014/0209374)的部分继续申请。
上述申请中的每一个的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于屏蔽或减轻电磁干扰(EMI)的频率选择性结构(例如，二维或三维频率选择性结构或表面等)。
背景技术
这个部分提供与本公开相关的但未必是现有技术的背景信息。
电子装置的操作在设备的电子电路内生成电磁辐射。这种辐射可能导致电磁干扰(EMI)或射频干扰(RFI)，这可能干扰某一接近范围内的其它电子装置的操作。在没有足够屏蔽的情况下，EMI/RFI干扰可能导致重要信号的劣化或完全丢失，从而使电子设备效率低下或无法使用。
减轻EMI/RFI的影响的常见解决方案是通过使用能够吸收和/或反射和/或重定向EMI能量的屏蔽件。这些屏蔽件通常用于将EMI/RFI定位在其源内，并将接近EMI/RFI源的其它装置隔离。
本文所使用的术语“EMI”应被视为通常包括并且是指EMI发射和RFI发射，术语“电磁的”应被视为通常包括并且是指来自外部源和内部源的电磁频率和射频。因此，术语屏蔽(如本文所使用的)广泛地包括并且是指诸如通过衰减、吸收、反射、阻挡和/或重定向能量或它们的某种组合来减轻(或限制)EMI和/或RFI，使得EMI和/或RFI不再例如抵触政府规范和/或干扰电子组件***的内部功能。
附图说明
本文所述的附图仅为了说明所选择的实施方式而不是所有可能的实施方式，并且并不旨在限制本公开内容的范围。
图1例示了根据示例性实施方式的印刷电路板(PCB)，该PCB具有集成电路；PCB内的频率选择性表面/周期结构；以及频率选择性表面/周期结构，该频率选择性表面/周期结构应用或布置在集成电路上方，由此，频率选择性/周期结构可操作用于向集成电路提供屏蔽。
图2例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构的示例性实施方式，其中，频率选择性结构可以包括如由一系列点表示的任何合适数量的合适构造(例如，成形和定尺等)的导电、电磁能量吸收和/或磁性构件(例如，环和/或其它构造等)。
图3例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构的示例性实施方式，其中，频率选择性结构包括在电介质材料内的、涂敷到导电材料的电磁能量吸收材料。
图4例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构的示例性实施方式，其中，频率选择性结构包括电介质和在电介质表面上的导电材料。
图5例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构的示例性实施方式，其中，频率选择性结构包括电介质和在电介质表面上的电磁能量吸收材料。
图6例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构的示例性实施方式，其中，频率选择性结构包括电介质和涂敷到电介质表面上的导电材料的电磁能量吸收材料。
图7例示了频率选择性结构的示例性实施方式，该频率选择性结构具有电介质构件和导电环，这些导电环由电介质构件支撑，并且由电介质构件在特定位置处将彼此隔开，其中，在MSL测试(其结果在图8中示出)的微带线上的测试夹具内示出了频率选择性结构。
图8是示出用于第一和第二测试(被称为S21和MSL测试)的信号强度(单位为分贝(dB))对频率(单位为千兆赫(GHz))的示例性线图，在该第一和第二测试中，在频率选择性结构的示例性实施方式在和不在指向彼此的两个天线之间的情况下记录所述两个天线之间的参考信号，以示出频率选择性结构的带阻能力。
图9例示了可以用于封闭结构内部的空腔共振降低的频率选择性结构的示例性实施方式，其中，频率选择性结构包括涂敷到电介质基板上的导电材料的电磁能量吸收材料，并且图9还示出了布置在空腔共振测试夹具内的频率选择性结构。
图10是示出从测试夹具的端口1耦合到端口2(被称为S21)的能量量(单位为分贝(dB))对在频率选择性结构测试样本在图9所示的测试夹具空腔内部时测量的以及作为比较在仅一片电磁能量吸收材料在测试夹具空腔内部时测量的频率(单位为千兆赫(GHz))的示例性线图。
图11例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的多层或三维频率选择性结构的示例性实施方式，其中，三维频率选择性结构包括堆叠在彼此顶部上的多层频率选择性表面。
图12是***损耗(或S21)(单位为分贝(dB))对频率(单位为千兆赫(GHz))的示例性线图，其中，结果包括在原型三维频率选择性结构在指向彼此的两个天线之间的情况下的两个天线之间的参考信号的实际测量、以及具有孔的不同金属片在指向彼此的两个天线之间的情况下的两个天线之间的参考信号的建模结果。
图13是屏蔽效能(dB)对频率(GHz)的示例性线图，其中，屏蔽效能依据正dB来限定，并且是图12中所示的***损耗的相反数。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述示例性实施方式。
如以上在背景技术中说明的，屏蔽件常用于通过吸收和/或反射和/或重定向EMI能量来减轻EMI/RFI的影响。传统屏蔽方法和材料依赖完全封闭电磁辐射源的导电表面。然而，实际上，导电表面中的一些间隙必须保留，以允许仪器外出和/或允许空气流动，这些间隙将允许信号泄露。电磁吸收剂材料可以用于衰减通过间隙的信号泄露。但为了有效，吸收剂必须完全覆盖间隙。在这种情况下，吸收剂抑制或防止设备接近或空气流动，这经常不可行，因为有时必须维持设备接近和/或空气流动。
在认识到上述内容之后，发明人开发了包括一个或更多个频率选择性结构的所公开的示例性实施方式，所述一个或更多个频率选择性结构可以用于屏蔽或减轻开放或封闭结构内的EMI。还公开了将一个或更多个频率选择性结构用于屏蔽或减轻开放或封闭结构内的电磁干扰(EMI)的方法。
公开了使用或包括一个或更多个频率选择性表面/周期结构的单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的示例性实施方式。本文还公开了用于通过使用一个或更多个频率选择性表面/周期结构来衰减通过开放结构或在封闭结构内部的电磁信号的示例性方法。发明人认识到，将频率选择性结构用于屏蔽目的的优点在于：频率选择性结构可以在不阻止物体和气流穿过开放结构的情况下安装在开放结构内，以便衰减、反射、阻挡、重定向和/或吸收通过该开放结构的电磁信号。
在示例性实施方式中，频率选择性结构可以具有二维形式(例如，二维频率选择性表面或片等)或三维形式(例如，具有周期图案、多层频率选择性表面的三维周期结构等)。频率选择性结构可以包括无源电磁片或结构，该无源电磁片或结构被设计为衰减、反射、阻挡、重定向和/或吸收一个或更多个特定频带上的电磁能量。频率选择性结构包括图案中的导电材料和/或电磁能量吸收材料，该导电材料和/或电磁能量吸收材料可以位于电介质基板上或例如悬挂在空气(该空气可以被认为是电介质)中。带阻特性甚至在电磁信号与频率选择性结构几乎平行地行进的非常大的入射角(例如，掠射角或擦地角)下也存在。在示例性实施方式中，一个或更多个频率选择性结构可操作用于衰减、反射、阻挡、重定向、衰减、和/或吸收传播通过通道、波导结构、通风孔盖板或其它开放结构的电磁信号，同时仍然允许设备的外出和/或气流的穿过。
发明人还认识到将频率选择性结构用于衰减封闭结构内部的电磁信号的优点。本文公开了包括频率选择性结构的空腔共振降低和/或屏蔽结构的示例性实施方式。频率选择性结构被设计或构造有在一个或更多个带阻频率下共振的导电元件。吸收剂材料耦合或附接到导电元件。有利地，发明人已经发现，频率选择性结构和吸收剂材料能够使用比使用在宽频带上操作的吸收剂片的这些现有传统方法显著更少的吸收剂材料来降低或减轻空腔共振。通过把期望频率定为目标，本文所公开的示例性实施方式与平吸收剂片相比可以提供至少等效或类似的空腔共振降低，同时还由于所需的更少量吸收剂而提供显著的成本降低。
发明人还认识到将频率选择性结构用于衰减通过必须允许空气流动的开放结构的电磁信号的优点。例如，许多电子装置中需要通风孔来允许空气流动，以防止电子组件中的热量积聚。但为了充分冷却电子装置，通风孔必须大至足以允许足够的空气流动来冷却装置。但在较高的频率(较小的波长)下，通风孔允许电磁能量的泄露。在示例性实施方式中，频率选择性结构用于需要或期望通风或空气流动的应用中。有利地，频率选择性结构的示例性实施方式可以包括具有开放区域的导电元件(例如，环等)，该开放区域然后可以用作通风孔。或者，例如，频率选择性结构的示例性实施方式可以包括多层频率选择性表面，所述多层频率选择性表面可以在提高屏蔽效能的同时减小气流阻挡。因此，本文所公开的示例性实施方式可以在仍然允许空气流动的同时提供改善的阻挡电磁能量的性能。
频率选择性结构可以被设计为衰减或阻挡一个或更多个特定频率下或频率范围内的电磁能量。另外或另选地，频率选择性结构可以被设计为允许一个或更多个带通频率下的电磁信号的穿过。例如，频率选择性结构可以被设计为允许与一个或更多个带阻频率不同的一个或更多个带通频率下的电磁信号的穿过。或者，例如，频率选择性结构可以被设计为即使在频率选择性结构未被用于直接控制或减轻EMI时也允许一个或更多个带通频率下的电磁信号的穿过。通过另一示例，频率选择性结构可以被设计有导电元件的更小开放区域，以允许特定频率或频率范围穿过(例如，单频带带通或多频带带通)。因为减小了开放区域或通风孔的尺寸，所以频率选择性结构可以可操作为也允许通风或空气流动的单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。导电元件(例如，环等)的开放区域可以根据通风气流要求、屏蔽要求、要阻挡的频率和/或要穿过的频率而不同地进行构造。
发明人还认识到将频率选择性结构用于降低由于封闭的电子装置而引起的电磁干扰的优点。电子装置可能需要外壳，以使到其它装置的EMI最小化和/或符合法定要求。在示例性实施方式中，一个或更多个频率选择性结构可以并入外壳结构内部，以选择性阻挡或重定向设计频率下的电磁能量。频率选择性结构可以单独使用或例如连同一个或更多个波导结构、电介质/导电柱、以及其它工程结构一起使用，以将电磁能量引导到将吸收能量的区域或对电路操作不那么重要的区域。
针对EMI减轻的当前方法尝试利用导电材料(法拉第(Faraday)笼)来包围发射器，以包含电磁能量。但其发明人认识到，因为构造必须留下较小波长(较高频率)能量泄露可以通过的间隙，所以“法拉第笼”的类型在较高频率下变得不那么有效。因此，本文所公开的示例性实施方式包括即使在小间隙存在时也能够阻挡或重定向电磁能量的频率选择性结构。
现在参照附图，图1例示了包括实现本公开的一个或更多个方面的单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的示例性实施方式。该所例示的实施方式包括第一和第二频率选择性结构或周期结构104、108，该第一和第二频率选择性结构或周期结构可操作用于为印刷电路板(PCB)116上的集成电路112提供屏蔽。第一频率选择性结构104在PCB 116内。第二频率选择性结构108被定位、应用或布置在集成电路112上方。
频率选择性结构104、108可操作用于衰减(例如，反射、阻挡、重定向和/或吸收等)到/来自集成电路112的电磁信号。频率选择性结构104、108包括相同或不同图案中的导电和/或电磁能量吸收材料或构件(例如，隔开的导电环等)，该导电和/或电磁能量吸收材料或构件用于衰减、阻挡、反射、重定向和/或吸收一个或更多个特定频率下或频率范围内的电磁能量。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构104、108二者之一或这二者还可以被构造为允许一个或更多个特定频率或频率范围穿过，从而可操作为单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。
导电和/或电磁能量吸收材料可以在与电介质(例如，电介质基板、空气等)有关的图案中。例如，导电和/或电磁能量吸收材料可以在电介质基板的顶面和/或底面上和/或电介质基板内。作为另一示例，电介质构件可以支撑、悬挂和/或保持在图案中处于彼此隔开位置的导电和/或电磁能量吸收构件。在该示例中，因为导电和/或电磁能量吸收构件可以替代地由电介质构件悬挂在例如空气中，所以频率选择性结构可以不包括任何电介质基板。在另一示例中，导电和/或电磁能量吸收构件可以独立附接(例如，粘合附接等)到限定开放结构或封闭结构的空腔或在该开放结构或封闭结构的空腔内的一个或更多个侧壁。导电和/或电磁能量吸收构件可以沿着一个或更多个侧壁独立定位，以便形成图案或者有序或图案化结构。在又一示例中，导电和/或电磁能量吸收构件可以嵌在开放或封闭结构内(例如，嵌在底盘的侧壁内等)或为该开放或封闭结构不可缺少的一部分。
在包括多于一个频率选择性结构的示例性实施方式中，频率选择性结构可以彼此相同或彼此不同。另外，频率选择性结构可以包括全部具有相同构造(例如，相同形状、相同尺寸、相同图案等)或不是全部具有相同构造(例如，不同形状、不同尺寸、不同图案等)的任何合适数量的导电和/或电磁能量吸收构件。例如，频率选择性结构可以具有不同成形和/或不同定尺以在多个频率下和/或在较宽的带宽上工作的导电和/或电磁能量吸收构件。
在一些示例性实施方式中，频率选择性结构可以诸如图2、图3以及图6所示的具有在导电材料或导体上或耦合到导电材料或导体的电磁能量吸收材料或吸收剂。例如，电磁能量吸收材料或吸收剂可以堆叠在导电材料或导体的顶部上。或者，例如，电磁能量吸收薄膜可以布置在导电材料或导体上方并附接到它们。作为又一示例，导电材料或导体可以涂布有一个或更多个电磁能量吸收涂层。在其它示例性实施方式中，频率选择性结构仅包括电磁能量吸收材料或吸收剂(例如，图5等)，而没有导电材料或导体。在又一些示例性实施方式中，频率选择性结构仅包括导电材料或导体(例如，图4等)，而没有电磁能量吸收材料或吸收剂。在又一些示例性实施方式中，频率选择性结构包括与导电材料或导体相邻或并排但不堆叠在导电材料或导体顶部上或下方的电磁能量吸收材料或吸收剂。
图1所例示的实施方式包括第一和第二频率选择性结构104、108，所述第一和第二频率选择性结构分别处于PCB 116内且布置在集成电路112上方。另选示例性实施方式可以包括多于或少于两个频率选择性结构。例如，其它示例性实施方式包括PCB基板内的第一频率选择性结构或布置在PCB上的集成电路上方的第二频率选择性结构二者之一，但不是都包括。另外的示例性实施方式包括在PCB基板的顶面和/或底面上的频率选择性结构，而没有在PCB基板内或布置在基板上的集成电路上方的任何频率选择性结构。另外的示例性实施方式包括多于两个频率选择性结构(诸如PCB基板内的第一频率选择性结构、布置在PCB上的集成电路上方的第二频率选择性结构以及在PCB基板的顶面或底面上的第三频率选择性结构)。还一些示例性实施方式包括在PCB基板内的第一频率选择性结构、布置在PCB上的集成电路上方的第二频率选择性结构、在PCB基板的顶面上的第三频率选择性结构以及在PCB基板的底面上的第四频率选择性结构。另外或另选地，频率选择性结构除了可以放置在电路上、PCB内和/或PCB的表面上(例如，下方等)或代替如此放置，还可以放置在EMI噪声路径附近的另一个表面上。
图2例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构或周期结构204的示例性实施方式。如由图2中的一系列点和距离(d)表示的，频率选择性结构204(或本文所公开的其它频率选择性结构)例如根据要由该频率选择性结构204反射、吸收、阻挡和/或重定向什么频率而可以包括任何合适数量的合适构造(例如，成形、定尺、隔开、图案化等)的导电和/或电磁能量吸收构件(环和/或其它形状等)。频率选择性结构204可以被设计、构造或调谐为反射、吸收、阻挡和/或重定向一个或更多个期望频率下或频率带宽(例如，大约9千兆赫等)处的能量。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构204还可以被构造为允许一个或更多个特定频率或频率范围穿过，使得频率选择性结构204还可以可操作为单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。
在图2所示的示例中，频率选择性结构204包括导电材料或导体220以及在该导电材料或导体220上或涂敷到该导电材料或导体220的电磁能量吸收材料或吸收剂224。图2还例示了电介质228，该电介质可以包括任何合适的电介质，包括电介质基板材料、空气等。在操作中，频率选择性结构204反射、吸收、阻挡和/或重定向几乎掠入射(偏离90度)的信号，以阻止能量。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构204(以及本文所公开的其它频率选择性结构)还可以允许其它物体和/或通风气流穿过该频率选择性结构(诸如在电介质228是空气等的时候)。
图3例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构304的示例性实施方式。如图3所示，电磁能量吸收材料或吸收剂324在导电材料或电导体320上或涂敷到导电材料或电导体320。在使用期间，电磁能量吸收材料324可操作用于衰减或吸收由频率选择性结构304反射的电磁信号。虽然图3仅例示了单个电导体320和其上的单个吸收剂324，但频率选择性结构304例如可以根据要由该频率选择性结构304反射什么频率而包括任何合适数量的合适构造(例如，成形、定尺、隔开、图案化等)的电导体320和吸收剂324(例如，环和/或其它形状等)。在一些示例性实施方式中，电导体320和吸收器324的构造(例如，数量、形状、尺寸、隔开、图案等)例如还可以取决于是否应允许频率或频带穿过和应允许什么频率或频带穿过。
图3还例示了电介质328和332。电介质328、332可以包括同一电介质的部分(例如，同一电介质基板的上部和下部)。或者，电介质328、332可以包括不同的电介质。例如，电介质328可以是电介质基板，并且电介质332可以包括空气。
图4例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构404的示例性实施方式。如图4所示，频率选择性结构404包括在电介质428表面上的导电材料或电导体420。虽然图4仅例示了单个电导体420，但频率选择性结构404例如可以根据要由频率选择性结构404反射什么频率而包括任何合适数量的合适构造(例如，成形、定尺、隔开、图案化等)的电导体。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构404的电导体420还可以被构造为允许一个或更多个特定频率或频带穿过，使得频率选择性结构404还可以可操作为单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。
图5例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构504的示例性实施方式。如图5所示，频率选择性结构504包括在电介质528表面上的电磁能量吸收材料或吸收剂524。虽然图5仅例示了单个吸收剂524，但频率选择性结构504例如可以根据要由频率选择性结构504反射什么频率而包括任何合适数量的合适构造(例如，成形、定尺、隔开、图案化等)的吸收剂524。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构504的吸收剂524还可以被构造为允许一个或更多个特定频率或频带穿过，使得频率选择性结构504还可以可操作为单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。
图6例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构604的示例性实施方式。如图6所示，频率选择性结构604包括转而在电介质628表面上的导电材料或导体620上或涂敷到该导电材料或导体的电磁能量吸收材料或吸收剂624。在另选实施方式中，可以颠倒电磁能量吸收材料或吸收剂624与导电材料或导体620的定位，使得导电材料或导体620在电磁能量吸收材料或吸收剂624上或涂敷到电磁能量吸收材料或吸收剂624。虽然图6仅例示了单个电导体620和其上的单个吸收剂624，但频率选择性结构604例如可以根据要由该频率选择性结构604反射什么频率而包括任何合适数量的合适构造(例如，成形、定尺、隔开、图案化等)的电导体620和吸收剂624(例如，环和/或其它形状等)。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构604的导体620和吸收剂624还可以被构造为允许一个或更多个特定频率或频带穿过，使得频率选择性结构604还可以可操作为单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。
图7例示了在测试夹具732内且被放置在用于MSL测试的微带线736上的示例频率选择性结构704，在图8中示出了该MSL测试的结果，并在下文中进行了描述。如图7所示，频率选择性结构704包括多个导电和/或电磁能量吸收构件720以及多个电介质构件、支柱或隔离物740。电介质构件740连接到成对的导电和/或电磁能量吸收构件720，并且在该对之间延伸。
在该示例中，频率选择性结构704不包括电介质基板。导电构件和/或电磁能量吸收构件720替代地例如悬挂在空气(该空气可以被认为是电介质)中，并且由电介质构件740保持到适当的位置。凭借该构造，频率选择性结构704的大部分为开放的。如图7所示，频率选择性结构704具有由环状导电构件和/或电磁能量吸收构件720限定的开放区域和电介质构件740之间限定的开放区域。频率选择性结构704的这些开放区域可以用作通风孔。因此，频率选择性结构704可以有利地用于衰减通过需要通风气流的开放结构(诸如需要气流来防止电子组件中的热量积聚的电子装置)的电磁信号。
在图7所例示的该实施方式中，导电构件和/或电磁能量吸收构件720为圆形环。多个电介质构件740为线性或直线构件，这些线性或直线构件中的每一个连接在对应的一对导电和/或电磁能量吸收环之间。导电构件和/或电磁能量吸收构件720处于由电介质构件740限定的等边三角形的顶点处。
以图7所示的该示例继续，导电构件和/或电磁能量吸收构件720可以具有大约10.2毫米(mm)的环内直径和大约12mm的环外直径。这些环的中心可以在六边形图案中被隔开大约17.5mm。任意三个相邻的环形成边等于大约17.5mm的等边三角形。厚度可以为大约1mm。因为频率选择性结构可以根据通风气流要求、屏蔽要求、要阻挡的频率和/或要穿过的频率等而不同地构造，所以该段落中提供的维数仅是示例。例如，导电构件和/或电磁能量吸收构件720可以被构造(例如，定尺、成形等)为衰减或阻挡一个或更多个特定频率下或频率范围处的电磁能量。导电构件和/或电磁能量吸收构件720还可以被构造(例如，定尺、成形等)为允许特定频率或频率范围穿过(例如，单频带或多频带带通)。因为减小了开放区域或通风孔的尺寸，所以频率选择性结构704可以可操作为也允许通风或空气流动的单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。
图7所示的构造仅仅是可以用于示例性实施方式中的可能频率选择性结构的一个示例(因为其它示例性实施方式可以包括通过改变电介质构件和/或导电构件和/或电磁能量吸收构件的形状、尺寸、隔开距离、整体几何布局等来调谐到不同频率的一个或更多个频率选择性结构)。其它布局或几何结构可以用于频率选择性结构704(诸如更多或更少数量的、不同隔开的(例如，彼此更近或更远)、和/或具有不同形状的等的导电构件和/或电磁能量吸收构件)。例如，导电构件和/或电磁能量吸收构件720可以为非圆形的(例如，三角形的、矩形的、五边形的、六边形的、螺旋、交叉等)。另外，电介质构件740可以为非线性的和/或不同地布置为限定除了图7所示的等边三角形或六边形图案之外的其它形状。
另外，频率选择性结构704可以被定位在开放结构内，使得该频率选择性结构可操作用于在不完全堵塞开放结构(例如，允许通风气流等)的情况下阻挡传播通过开放结构的、一个或更多个带阻频率下的电磁信号。或者，例如，频率选择性结构704可以被定位在封闭结构的空腔内，使得频率选择性结构可操作用于衰减空腔内的一个或更多个带阻频率下的电磁信号，从而降低空腔内的空腔共振和/或电磁能量传播。作为另外的示例，频率选择性结构704可以单独使用或例如连同一个或更多个波导结构、电介质/导电柱、以及其它工程结构一起使用，以将电磁能量引导到将吸收能量的区域或对电路操作不那么重要的区域。
图8是示出针对两个不同测试的信号强度(单位为分贝(dB))对频率(单位为千兆赫(GHz))的示例性线图。在两个测试期间，在频率选择性结构的示例性实施方式在和不在指向彼此的两个天线之间的情况下测量或记录两个天线之间的参考信号。结果示出频率选择性结构的带阻能力。图8中所示的这些测试结果仅为了例示的目的而提供，而不是为了限制的目的而提供。
对于第一测试(被称为S21)，在指向彼此的两个天线之间测量或记录参考信号。然后，在两个天线之间***或定位频率选择性结构，并且再次测量或记录参考信号。在图8中，S21测试结果表示在频率选择性结构在两个天线之间时进行的测量。
通常，S21测试结果示出频率选择性结构阻挡、反射、重定向和/或吸收大约9GHz的频率下的能量。带阻的等级(level)优于30dB，这意味着通过的信号处于参考信号的电平的1/1000。这些测试结果示出包括频率选择性结构的该示例性实施方式具有大约9GHz下的显著带阻能力。虽然图8示出了包括频率选择性结构的该示例性实施方式阻挡大约9GHz的频率下的能量，但其它示例性实施方式可以包括被调谐为阻止其它合适频率下的能量的一个或更多个频率选择性结构。
在微带线上执行第二测试(被称为微带线(MSL)测试)。参考测量利用空夹具来进行。然后，将频率选择性结构704放置在如图7所示的微带线736的上导体上，并且测量信号。图8中的MSL测试结果示出了大约8GHz下的显著带阻能力(例如，大于25dB的带阻等级)。通常，MSL测试指示包括频率选择性结构的带阻波导和/或屏蔽结构的带阻能力。信号在MSL测试期间与频率选择性结构平行地行进，并且电场和磁场与频率选择性结构的表面或平面垂直。相比之下，能量在S21测试期间与频率选择性结构的表面垂直地行进，并且电场和磁场与频率选择性结构的表面平行。
频率选择性结构可以被设计或构造有在特定频率下共振的导电材料、元件或构件。在示例性实施方式中，电磁能量吸收材料被涂敷、粘附或以其它方式附接到导电元件。电磁能量吸收材料和/或导电元件可以由电介质基板来支撑和/或耦合(例如，附接、粘附等)到该电介质基板。另选地，频率选择性结构(例如，图7中的704等)可以不包括任何电介质基板。在示例性实施方式中，电磁能量吸收材料粘附在导电元件的顶部上，这些导电元件转而可以粘附到电介质基板或由电介质构件等耦合在一起。在使用中，频率选择性结构可操作用于降低或减轻封闭结构内部的空腔共振和电磁能量传播(还被称为驻波)。
频率选择性结构可以减少封闭结构内部所需的电磁能量和EMI屏蔽量。频率选择性结构可以在能量到达EMI屏蔽件之前减少封闭结构的空腔中的能量。例如，频率选择性结构可以相对于屏蔽件(例如，屏蔽件的上游等)来定位，以在电磁能量到达屏蔽件之前减少空腔中的电磁能量。在这种情况下，频率选择性结构因此可以提高整体屏蔽性能。频率选择性结构还可以被认为是空腔共振降低结构和/或屏蔽结构或其部分。
作为背景，空腔共振在电子装置封闭(用于物理或电磁保护)在导电盒内时发生。由装置发射的能量可能在空腔内共振。空腔具有将根据空腔的大小或尺寸而共振的特定频率。如果所发射的信号处于这些共振频率中的一个，则空腔将共振。这使得电场和磁场随着空腔的体积而变化，这可能不利地影响电路的期望性能。
传统空腔共振方法使用放置在空腔壁上的薄电磁吸收剂片。吸收剂材料通常填充有吸收磁场和/或电场的吸收填料。吸收剂使空腔共振的频率偏移，并且吸收偏离能量，这使得电路能够适当地操作。传统空腔共振减轻吸收剂在宽频率范围内操作。可以针对例如在2GHz至26GHz等频率范围内的空腔共振降低推荐给定的吸收剂材料。成本是空腔共振吸收剂的一个因素，该成本主要是由于吸收填料而产生。
频率选择性结构是无源电磁片，该无源电磁片被设计为使用电介质基板上的导电图案衰减、反射、阻挡、重定向和/或吸收一个或更多个特定频带上的电磁能量。在被放置在空腔内部时，导电图案将在频率选择性结构的一个或更多个设计频率下共振。在示例性实施方式中，电磁能量吸收材料被附接到导电图案，以吸收能量并提供空腔共振减轻结构。有利地，这种示例性实施方式与平吸收剂片相比可以提供至少等效或类似的空腔共振降低，同时还由于所需的更少量吸收剂而提供显著的成本降低。本文所公开的空腔共振减轻结构的示例性实施方式可以用于宽范围的应用(诸如在窄频带上需要吸收且不是在宽频带上必须需要吸收的应用)中。
图9例示了实现本公开的一个或更多个方面的频率选择性结构804的示例性实施方式。频率选择性结构804可以用于封闭结构内部的空腔共振降低。频率选择性结构804可以在能量到达也在封闭结构内的屏蔽件之前减少封闭结构的空腔中的能量。以该示例性方式，频率选择性结构804因此可以有利地提高整体屏蔽性能。因此，频率选择性结构804还可以是空腔共振降低结构和/或屏蔽结构或其部分。
如图9所示，频率选择性结构804包括电磁能量吸收材料824，该电磁能量吸收材料824在导电材料820上、被涂敷和/或耦合到导电材料(例如，附接或粘附到导电材料的顶面等)。导电材料820和电磁能量吸收材料824在或被支撑在电介质828的表面的顶部。但在其它示例性实施方式中，频率选择性结构不包括电介质828。
在另选实施方式中，可以颠倒电磁能量吸收材料或吸收剂与导电材料或导体的定位，使得导电材料或导体在电磁能量吸收材料或吸收剂上或涂敷到电磁能量吸收材料或吸收剂。如本文针对频率选择性结构的其它示例性实施方式公开的，频率选择性结构804例如可以根据目标带阻频率(例如，预期电导体和吸收剂共振的频率)而包括任何合适数量的合适构造(例如，成形、定尺、隔开、图案化等)的电导体和吸收剂(例如，环和/或其它形状等)。
宽范围的材料可以在示例性实施方式中用于电介质基板、导电材料以及电磁能量吸收材料。一个示例实施方式包括电介质泡沫基板，该电介质泡沫基板在其上具有导电铝环。具有与导电环相同环形状的电磁能量吸收材料粘附(例如，使用压敏胶粘剂丙烯酸胶带等)或以其它方式在顶部上附接到导电环。因此，该示例性实施方式在电介质基板上包括金属背衬吸收剂环。仅举例来说，电磁能量吸收材料可以包括磁性承载的硅橡胶材料(例如，ECCOSORBTM BSR等)。收材料或吸收剂624上或涂敷到电磁能量吸收材料或吸收剂624。同样仅举例来说，电介质泡沫基板可以包括具有低电介质损耗、低介电常数以及低密度的封闭单元、交联碳氢化合物泡沫(例如，ECCOSTOCKTM PP-4泡沫等)。另选材料在其它示例性实施方式中也可以用于电介质基板(例如，具有较高介电常数等)、电磁能量吸收材料、和/或导电材料。在又一些实施方式中，频率选择性结构不包括任何电介质基板。相反，该示例频率选择性结构包括经由通常在环之间延伸的电介质支架或构件悬挂并耦合在一起的金属背衬吸收剂环(例如，铝背衬磁性承载的硅橡胶环等)(例如，参见图7)。
图10提供了针对频率选择性结构的测试样本测量的性能测试数据。测试样本和测试结果仅为了例示的目的而提供，而不是为了限制的目的而提供。
更具体地，图10是示出从测试夹具的端口1耦合到端口2(被称为S21)的能量的量(单位为分贝(dB))对在一些测试样本在图9所示的测试夹具空腔内部时测量的频率(单位为千兆赫(GHz))的示例性线图。为了比较目的，还在仅电磁能量吸收材料片在测试夹具空腔内部时测量从端口1耦合到端口2的能量的量。
在该特定系列的测试中，测试夹具包括具有14英寸长度、8英寸宽度以及0.75英寸高度的相当大的空腔。测试夹具的输入/输出端口1和2是类型N微波端口。
对于该示例系列的测试，测试样本由以下示例性工艺制成。具有大约0.002英寸厚度的导电铝由具有0.04英寸或40密耳厚度的12英寸ECCOSORBTM BSR-2片粘附到12英寸的一侧。ECCOSORBTM BSR-2是非导电的、磁性承载的硅橡胶材料。使用水射流在导电材料和电磁能量吸收材料中切割变化直径的环(例如，大约7mm的环内直径和大约8.5mm的环外直径等)。具有相同或大致相同尺寸的多组4个环被放置在电介质材料上。在该示例中，电介质材料包含具有0.125英寸厚度的ECCOSTOCKTM PP-4。ECCOSTOCKTM PP-4是具有低密度、低电介质损耗以及足够低的介电常数(k＝1.05)的封闭单元、交联碳氢泡沫，使得它对RF和微波基本上透明。电介质材料操作或用来悬挂在波导中心的导电材料和电磁能量吸收材料的环。
如图10所示，在一些(例如，五个或六个等)金属背衬吸收剂环被随机放置在测试夹具的空腔中时，存在空腔共振的良好衰减。实际上，二十或二十五个金属背衬吸收剂环获得与由仅吸收剂ECCOSORBTM BSR-2的4英寸*4英寸片获得的几乎等效的衰减。考虑到环仅包含如4英寸*4英寸吸收剂片包含的电磁能量吸收材料的体积的大约7％，该结果出人意料。考虑到电磁能量吸收材料的较高成本，以较少量的电磁能量吸收材料提供良好衰减的该能力可以提供显著的成本节省。
举例来说，环可以定尺有在大约7毫米至大约7.5毫米范围内的内直径和在从大约9mm至大约9.5mm范围内的外直径，这可以优化或提高针对10.3GHz的性能。另外，测试样本的电介质基板具有大约0.125英寸的厚度。因为其它示例性实施方式可以包括具有不同(例如，更小等)厚度的电介质基板、具有不同直径的环等，所以本文所公开的尺寸本质上是示例的且不限制本公开的范围。
图11例示了实现本公开的一个或更多个方面的多层或三维频率选择性结构1104的示例性实施方式。频率选择性结构1104可以被构造用于使用单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构。
如图11所示，频率选择性结构1104包括多层频率选择性表面1150、1160以及1170。频率选择性表面1150、1160以及1170可以堆叠或层叠在彼此的顶部上，以形成单个或统一频率选择性结构1104。仅举例来说，三层频率选择性表面1150、1160以及1170可以使用电介质胶粘剂、压敏胶粘剂或其它合适的手段附接到彼此。频率选择性表面1104可以被设计、构造或调谐为反射、吸收、阻挡和/或重定向一个或更多个期望频率或频率带宽(例如，从大约20千兆赫(GHz)到大约27GHz、从大约20千兆赫(GHz)到大约35GHz、大约25GHz、大约35GHz等)的能量。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构可以被构造为在降低气流阻挡的同时和/或在使空气流动的限制最小化的同时提供EMI屏蔽。
频率选择性结构1104还可以被构造为允许通风气流通过频率选择性结构1104。例如，图11示出了各自具有环状矩形形状的第一、第二以及第三层1150、1160、1170，该环状矩形形状具有通过它的开口。当层1150、1160、1170为堆叠布置时，各层1150、1160、1170的开口或开放区域彼此对齐，使得通风气流可以流过所对齐的开口或开放区域。
在图11所例示的实施方式中，频率选择性结构1104包括三层频率选择性表面1150、1160以及1170。但其它示例性实施方式可以包括任何数量层的频率选择性表面(例如，多于或少于三层、二层至十层等)。
各层频率选择性表面不是必须为相同大小和相同形状。相反，示例性实施方式可以包括具有与其它层频率选择性表面中的一层或更多层不同的形状和/或大小的一层或更多层频率选择性表面。例如，图11示出了各自具有不同大小的环状矩形形状的第一、第二以及第三层1150、1160、1170，其中，第一层1150是最小层(例如，大约0.35厘米(cm)的宽度等)，并且第二层1160是最大层(例如，大约0.7cm的宽度等)。在其它示例性实施方式中，三维频率选择性结构可以包括各自具有相同形状和/或相同大小的多层频率选择性表面。
频率选择性结构1104可以被构造为允许一个或更多个特定频率或频率范围穿过，使得频率选择性结构1104还可以操作为单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。在一些示例性实施方式中，多层频率选择性表面可以具有例如在多个频率下和/或在较宽的带宽上等工作的任何形状(例如，矩形的、圆形的、三角形的等)和/或大小。
频率选择性结构1104可以包括导电材料和/或导体以及在导电材料或导体上或涂敷到导电材料或导体的电磁能量吸收材料和/或吸收剂。在图11所示的频率选择性结构1104的示例性实施方式中，三层频率选择性表面1150、1160、1170中的每一个都包括导电元件。在另选实施方式中，各层频率选择性结构不是必须仅包括导电元件。例如，频率选择性结构的示例性实施方式可以包括没有任何吸收剂的一层或更多层导电元件、没有任何导电元件的一层或更多层电磁能量吸收材料和/或其上具有吸收剂的一层或更多层导电元件。
频率选择性结构1104可以包括电介质，该电介质可以包括任何合适的电介质，包括电介质基板材料、空气等。在操作中，频率选择性结构1104反射、吸收、阻挡和/或重定向几乎掠入射(偏离90度)的信号，以阻止能量。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构1104(以及本文所公开的其它频率选择性结构)还可以允许其它物体和/或通风气流通过该频率选择性结构。
图12是***损耗(或S21)(单位为分贝(dB))对频率(单位为千兆赫(GHz))的示例性线图。图12所示的结果在三维或多层频率选择性结构的原型在指向彼此的两个天线之间的情况下由两个天线之间的参考信号的实际测量来获得。为了比较目的，图12还包括在不同的传统屏蔽材料(例如，具有孔的金属片)在指向彼此的两个天线之间的情况下的、两个天线之间的参考信号的建模结果。更具体地，建模S21测试结果通常示出在具有孔的三个不同金属片中相应的一个被定位在两个天线之间的情况下的、两个天线之间的信号强度。第一金属片具有相隔1mm的0.5mm直径孔。第二金属片具有相隔1mm的1mm直径孔。第三金属片具有相隔1.25mm的1mm直径孔。
图13是屏蔽效能(dB)对频率(GHz)的示例性线图。屏蔽效能依据正分贝来限定。图13所示的屏蔽效能是图12所示的***损耗的相反数。
图12和图13总体演示了三维频率选择性结构的带阻能力和具有孔的三个不同金属片中的每一个的带阻能力。图12总体示出了三维频率选择性结构针对在大约24GHz到大约33GHz之间的频率比具有孔的所有三个金属层更佳地阻挡、反射、重定向和/或吸收能量。例如，针对三维频率选择性结构的***损耗(图12)和屏蔽性能(图13)在大约20GHz到35GHz之间的频率下优于具有相隔1.25mm的1mm直径孔的第三金属片，在大约23GHz到34GHz之间的频率下优于具有相隔1mm的1mm直径孔的第二金属片，并且针对大约24GHz到大约33GHz之间的频率下优于具有相隔1mm的0.5mm直径孔的第一金属片。
带阻的等级在大约30GHz下优于60dB，这意味着穿过或通过的信号处于参考信号的电平的1/1000000。图12和图13还示出了三维频率选择性结构的该示例性实施方式有效地阻挡从大约20GHz到大约35GHz的频率下的能量，峰值或最大***损耗和屏蔽效能在大约30GHz下产生(例如，大约负60dB的***损耗(图12)、大约60dB的屏蔽效能(图13)等)。虽然图12和图13示出了三维频率选择性结构的该示例实施方式有效地阻挡从大约20GHz到大约35GHz的频率下的能量，但三维频率选择性结构的其它示例性实施方式可以被调谐为在其它合适频率或频率范围的能量阻挡。由此，利用本文所公开的多层方法，示例性实施方式可以包括被调谐为产生用于能量阻挡的较宽频率范围的多层频率选择性表面。因为其它示例性实施方式可以不同地进行构造(例如被调谐为用于能量阻挡的不同频率范围)，所以图12和图13所示的结果仅为了例示的目的而提供，而不是为了限制的目的而提供。
在包括导电构件或电导体的示例性实施方式中，宽范围的材料可以用于导电构件或电导体(例如，220、320、420、620、720、820等)。示例材料包括金属(例如，铜、镍/铜、银、铝等)、导电复合材料等。一些示例性实施方式包括导电构件或电导体，这些导电构件或电导体包括导电压敏胶粘剂(诸如来自莱尔德(Laird)的导电压敏胶粘剂)。仅举例来说，示例性实施方式包括具有由莱尔德黑色导电织带86250胶带制成的导电构件的一个或更多个频率选择性结构，该莱尔德黑色导电织带86250胶带是具有导电压敏胶粘剂的镍/铜金属化织物。通过另一示例，另一示例性实施方式包括具有由对应的导电和/或电磁能量吸收压敏胶粘剂制成的导电和/或电磁能量吸收构件的一个或更多个频率选择性结构。另一个示例性实施方式包括一个或更多个频率选择性结构，所述一个或更多个频率选择性结构包括导电铝构件、元件或图案。
宽范围的电介质也可以用于本文所公开的示例性实施方式中。例如，在示例性实施方式中连接到导电和/或电磁能量吸收构件(例如，720等)的电介质构件(例如，740(图7中)等)可以由塑料(例如，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料等)、非导电压敏胶粘剂等制成。在示例性实施方式中，电介质构件740由ABS塑料制成。在另一示例性实施方式中，电介质构件740由非导电或电介质压敏胶粘剂制成。
在包括电介质基板的示例性实施方式中，宽范围的材料可以用于电介质基板(例如，228、328、428、528、628、828等)。示例性电介质材料包括塑料(例如，ABS塑料、聚酯薄膜塑料等)、复合材料(例如，FR4复合材料等)、挠性和/或导热材料。示例性实施方式包括具有包括ABS塑料的电介质基板的频率选择性结构。另一示例性实施方式包括具有包括RF4复合材料的电介质基板的频率选择性结构，该复合材料包括具有耐火的环氧树脂粘结剂的编织玻璃纤维。另外的示例性实施方式包括具有电介质泡沫基板(诸如，封闭单元、交联碳氢化合物泡沫(例如，ECCOSTOCKTM PP-4泡沫等))的频率选择性结构，该电介质泡沫基板具有低电介质损耗、低介电常数以及低密度。
在一些示例性实施方式中，频率选择性结构(例如，图7中的704等)不包括任何电介质基板。电介质基板的缺乏可以允许更佳的空气流动。举例来说，频率选择性结构可以包括不用电介质基板悬挂且由电介质构件保持在适当位置的导电构件和/或电磁能量吸收构件，该电介质构件在导电构件和/或电磁能量吸收构件之间延伸。通过另一示例，导电和/或电磁能量吸收构件可以独立附接(粘合附接等)到开放结构或封闭结构的一个或更多个侧壁。例如，导电和/或电磁能量吸收构件可以粘合附接到封闭结构的空腔内的一个或更多个内部侧壁。导电和/或电磁能量吸收构件可以沿着一个或更多个侧壁独立定位，以便形成图案或者有序或图案化结构。在又一示例中，导电和/或电磁能量吸收构件可以嵌在开放或封闭结构内(例如，嵌在底盘的侧壁内等)或为该开放或封闭结构不可缺少的一部分。
具有或不具有电介质基板的频率选择性结构(例如，104、204、304、404、504、604、704、804、1104等)可以被定位在开放结构内，使得频率选择性结构可操作用于在不完全堵塞开放结构的情况下阻挡传播通过开放结构的一个或更多个带阻频率下的电磁信号。或者，例如，具有或不具有电介质基板的频率选择性结构(例如，104、204、304、404、504、604、704、804、1104等)可以被定位在封闭结构的空腔内，使得频率选择性结构可操作用于衰减空腔内的一个或更多个带阻频率下的电磁信号，从而降低空腔内的空腔共振和/或电磁能量传播。作为又一示例，具有或不具有电介质基板的频率选择性结构(例如，104、204、304、404、504、604、704、804、1104等)可以用作信号调整器，在该信号调整器中，频率选择性结构被构造或定制有从信号取出或去除特定频率分量的重复结构。作为又一个示例，具有或不具有电介质基板的频率选择性结构(例如，104、204、304、404、504、604、704、804、1104等)可以用作波导，以使有害EMI转向到不那么敏感的区域和/或改变电子盒电磁特征，以便实现可接受性能。
在一些示例性实施方式中，频率选择性结构可以为挠性和/或导热的(例如，具有大于空气的热导率，具有大于0.5瓦特每米每开尔文(Kelvin)(w/mK)的热导率等)。举例来说，示例性实施方式包括频率选择性结构，该频率选择性结构具有足以使得它在设计并制造装置之后能够实质上应用于该装置的任何部分的灵活性。例如，频率选择性结构可以应用于制造后PCB上的电子组件或其上方，或者在制造PCB和电子组件之后应用于电子组件或其上方。
在示例性实施方式中，挠性频率选择性结构包括非导电或电介质构件和/或包括ABS塑料的基板。同样在该示例性实施方式中，频率选择性结构包括导电构件，该导电构件包括导电压敏胶粘剂(例如，莱尔德的黑色导电织带86250胶带等)。在另一示例性实施方式中，挠性频率选择性结构包括导电构件，该导电构件包括铜和基板，该基板包括聚酯薄膜。在该示例中，使用FR4/PCB制造工艺将铜图案蚀刻到聚酯薄膜上，这具有更薄且可能更容易制造的优点。
在一些示例性实施方式中，频率选择性结构包括电磁能量吸收材料。在使用期间，电磁能量吸收材料可操作用于衰减由频率选择性结构反射的电磁信号。在一些示例性实施方式(例如，图2、图3、图5、图6、图7、图11等)中，可以使用宽范围的电磁能量吸收材料，这些电磁能量吸收材料包括吸收颗粒、填料、小薄片等，和/或由导电和/或磁性材料(诸如羰基铁、铁硅铝磁合金(SENDUST)(含有大约85％铁、9.5％硅以及5.5％铝的合金)、坡莫合金(含有大约20％铁和80％镍的合金)、硅化铁、铁-铬化合物、含金属银、磁性合金、磁性粉末、磁性薄片、磁性颗粒、镍基合金和粉末、铬合金、及其任意组合等)制成。仅举例来说，频率选择性结构的示例性实施方式可以包括来自莱尔德和/或如在美国专利7135643所公开的电磁能量吸收材料，该专利的整体内容通过引用并入本文。同样，仅举例来说，频率选择性结构的另一个示例性实施方式可以包括电磁能量吸收材料，该电磁能量吸收材料包括磁性承载的硅橡胶材料(例如，ECCOSORBTM BSR等)。
如本文所公开的，示例性实施方式可以包括导电构件或电磁能量吸收构件。另外的示例性实施方式还可以包括导电构件和电磁能量吸收构件这二者，这些导电构件和电磁能量吸收构件相邻、抵靠彼此或为堆叠布置(例如，电磁能量吸收构件堆叠在导电构件上，反之亦然等)。其它示例性实施方式可以包括被构造为导电且电磁能量吸收的构件。
在一些示例性实施方式中，频率选择性结构可以包括导热电磁能量吸收材料。在这种情况下，导热电磁能量吸收材料可以可操作用于衰减由频率选择性结构反射的电磁信号，同时还允许频率选择性结构与集成电路、其它热量生成电子组件、散热器等紧邻或接触(例如，形成热量路径的一部分等)地使用。在示例性实施方式中，频率选择性结构包括来自莱尔德和/或如在美国专利7608326所公开的导热电磁能量吸收复合材料，该专利的整体内容通过引用并入本文。
在一些示例性实施方式中，具有频率选择性结构的单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构也可以被构造为展示或具有导热特性。频率选择性结构的基板可以是导热的(例如，具有至少0.5瓦特每米每开尔文(W/mK)或更多的热导率，具有大于空气的热导率等)。在示例性实施方式中，频率选择性结构包括基板，该基板包括载有导热填料的复合材料。在单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构具有或展示导热特性的示例性实施方式中，导热特性可以使得带阻波导和/或屏蔽结构能够与集成电路、其它热量生成电子组件、散热器等紧邻或接触地使用。例如，导热带阻波导和/或屏蔽结构可以与一个或更多个热量生成组件相邻或接触地使用，使得导热带阻波导和/或屏蔽结构的至少一部分(例如，频率选择性结构的基板或导电构件等)限定或包括从一个或更多个热量生成组件到散热器的导热热量路径的一部分。
在一些示例性实施方式中，频率选择性结构具有可以并入电路板中、与电路板集成或一体、应用在电路板的表面上、上方或内部等(诸如在普通制造工艺之后)的灵活结构。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构可以整合和/或热固化在板上方。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构可以被布置成按顺序垂直于板。举例来说，频率选择性结构可以被构造为整合到配套表面和/或具有与印刷电路板基板类似的刚度和挠性特性。
有利地，包括可用作本文所公开的单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择性结构的示例性实施方式可以提供以下优点中的一个或更多个(但不是必须为任何一个或全部)。例如，示例性实施方式可以在允许其它物体和气流通过开放结构的同时提供通过开放结构的电磁信号的衰减。带阻波导和/或屏蔽结构可以被定位或安装在开放结构(例如，开口、间隙、通道等)内，使得它可操作用于在不防止接近设备或气流穿过开放结构的情况下衰减穿过开放结构的电磁信号或能量。因为频率选择性结构的开放区域可以用作通风孔，所以频率选择性结构可以用于需要或期望通风或空气流动的应用中。因此，即使在带阻波导和/或屏蔽结构保持安装或定位在开放结构的同时，冷却气流也可以流过开放结构，和/或可以经由开放结构接近设备(例如，以便测试、修理、维护、更换等)。因为安装的带阻波导和/或屏蔽结构不完全堵塞开口、间隙、通道或其它开放结构，所以可以借助开口、间隙、通道或其它开放结构***工具或测试装置。这与通过完全堵塞安装它们的开口、间隙、通道或其它开放结构来操作的一些现有传统屏蔽或吸收结构不同。
另外，包括频率选择性结构的示例性实施方式在用于衰减封闭结构内部的电磁信号时还可以提供以下优点中的一个或更多个(但不是必须为任何一个或全部)。例如，发明人发现，附接有吸收剂材料的频率选择性结构可以使用比使用在宽频带上操作的吸收剂片的现有传统方法显著更少的吸收剂材料来降低或减轻空腔共振。在一些示例性实施方式中，频率选择性结构的主要功能是降低封闭结构内部的空腔共振和电磁能量传播。同样在一些示例性实施方式中，频率选择性结构具有减少封闭结构内部所需的电磁能量和EMI屏蔽量的辅助功能。在这些示例性实施方式中，频率选择性结构因此可以在能量到达屏蔽之前减少空腔中的能量，由此，频率选择性结构因此可以有利地提高整体屏蔽性能。
频率选择性结构可以被设计为衰减或阻挡一个或更多个特定频率下或频率范围内的电磁能量。频率选择性结构可以被设计有导电元件的更小开放区域，以允许特定频率或频率范围穿过(例如，单频带带通或多频带带通)。因为减小了开放区域的尺寸，所以频率选择性结构可以可操作为也允许通风或空气流动的单频带或多频带带通波导和/或屏蔽结构。频率选择性结构可以单独使用或例如连同一个或更多个波导结构、电介质/导电柱、以及其它工程结构一起使用，以将电磁能量引导到将吸收能量的区域或对电路操作不那么重要的区域。作为示例，频率选择性结构可以用作波导，该波导使有害EMI“转向”或引导到不那么敏感的区域，和/或改变电子盒电磁特征，以便实现可接受性能。作为另一个示例，频率选择性结构可以被设计为即使在频率选择性结构未被用于直接控制或减轻时也允许一个或更多个带通频率下的电磁信号的穿过。
本文所公开的频率选择性结构可以使用各种方法或技术来形成。举例来说，频率选择性结构可以使用三维打印技术形成为三维周期结构。通过另一示例，频率选择性结构可以被形成为包括多层频率选择性表面的三维或多层结构。频率选择性结构可以使用通孔过孔(thru-hole vias)应用(例如，3D打印等)在板上和/或板中，这些过孔当前仅用于穿过板的所有层接地。频率选择性结构可以并入板的一个或更多个预定或特定区域(将板分成不同部分)中。使用3D打印技术制作的频率选择性结构还可以被构造为允许空气流动。
提供示例实施方式旨在使本公开将彻底并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述许多具体细节(例如，特定部件、装置和方法的示例)以提供对本公开的实施方式的彻底理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，无需采用所述具体细节，示例性实施方式可以按照许多不同的形式实施，不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的处理、装置结构和技术。另外，通过本公开的一个或更多个示例性实施方式可以实现的优点和改进仅为了说明而提供，并不限制本公开的范围，因为本文公开的示例性实施方式可提供所有上述优点和改进或不提供上述优点和改进，而仍落入本公开的范围内。
本文公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状本质上是示例性的，并不限制本公开的范围。本文针对给定参数的特定值和特定值范围的公开不排除本文公开的一个或更多个示例中可能有用的其它值或值范围。而且，可预见，本文所述的具体参数的任何两个具体的值均可限定可适于给定参数的值范围的端点(即，对于给定参数的第一值和第二值的公开可被解释为公开了也能被用于给定参数的第一值和第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被举例为具有值A，并且还被举例为具有值Z，则可预见，参数X可具有从大约A至大约Z的值范围。类似地，可预见，参数的两个或更多个值范围的公开(无论这些范围是否嵌套、交叠或截然不同)包含利用所公开的范围的端点可要求保护的值范围的所有可能组合。例如，如果本文中参数X被举例为具有1-10或2-9或3-8的范围中的值，也可预见，参数X可具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10和3-9在内的其它值范围。
本文使用的术语仅是用来描述特定的示例实施方式，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式的描述可旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”仅指含有，因此表明存在所述的特征、要件、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、要件、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。本文描述的方法步骤、处理和操作不一定要按照本文所讨论或示出的特定顺序执行，除非具体指明执行顺序。还将理解的是，可采用附加的或另选的步骤。
当元件或层被称为“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、或直接接合、连接或耦接到所述另一元件或层，或者也可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”、或“直接耦接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语也应按此解释(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”)等。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
术语“大约”在应用于值时表示计算或测量允许值的一些微小的不精确性(值接近精确；大约近似或合理近似；差不多)。如果因为一些原因，由“大约”提供的不精确性在本领域中不以别的方式以普通意义来理解，那么如本文所用的“大约”表示可能由普通测量方法引起或利用这些参数引起的至少变量。例如，术语“大致”、“大约”和“基本上”在本文中可用来表示在制造公差内。或者例如，修饰本发明的或所采用的成分或反应物的量时所采用的术语“大约”是指在如下情况下可能发生的数量变化：例如当制备浓缩物时通过使用的典型测量和处理程序，或者通过这些程序中的无意错误来解决现实世界中的问题；通过用于制备组合物或进行所述方法的成分的制造、来源或纯度的差异；等等。术语“大约”还包括由于特定初始混合物产生的组合物的不同平衡条件而不同的量。无论是否由术语“大约”修饰，权利要求包括量的等值。
尽管本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用来区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文清楚指示，否则本文所使用的诸如“第一”、“第二”以及其它数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也可称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了易于描述，本文可能使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等来描述图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描述的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被取向为在所述其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。设备也可另行方位(旋转90度或其它方位)，那么本文所使用的空间相对描述也要相应解释。
提供以上描述的实施方式是为了说明和描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的各个元件、旨在或所述的用途、或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可用在选定的实施方式中(即使没有具体示出或描述)。这些实施方式还可以按照许多方式变化。这些变化不应视作脱离本公开，所有这些修改均旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种多层频率选择性结构，该多层频率选择性结构用于在不完全阻挡气流通过所述多层频率选择性结构的情况下屏蔽或减轻电磁干扰EMI，所述多层频率选择性结构包括多层频率选择性表面。
2.根据权利要求1所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性表面被构造为能够共同操作用于跨宽带频率范围的能量阻挡。
3.根据权利要求1所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性结构被构造为能够操作用于跨频率范围的能量阻挡。
4.根据权利要求1所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性结构被构造为能够操作用于跨从大约20千兆赫到大约35千兆赫的频率范围的能量阻挡。
5.根据权利要求1所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性结构被构造为能够以至少大约20分贝的屏蔽效能跨从大约20千兆赫到大约35千兆赫的频率范围操作。
6.根据权利要求1所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性结构被构造为能够以至少60分贝的屏蔽效能和/或大约30千兆赫频率处的最大屏蔽效能操作。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括通过该表面的至少一个开口，所述至少一个开口与通过其它多层频率选择性表面的至少一个开口对齐，使得气流能够流过所述多层频率选择性表面的对齐的开口，借此，所述多层频率选择性结构被构造为能够操作用于在不完全阻挡气流通过所述多层频率选择性结构的情况下屏蔽或减轻电磁干扰EMI。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的多层频率选择性结构，其中：
所述多层频率选择性表面中的每一个具有环形形状，所述环形形状具有与其它多层频率选择性表面中的每一个的所述开口对齐的开口；并且
所述多层频率选择性表面的对齐的开口允许通风气流通过所述多层频率选择性结构。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性表面包括堆叠布置的第一层、第二层以及第三层频率选择性表面，其中所述第二层布置在所述第一层与所述第三层之间。
10.根据权利要求9所述的多层频率选择性结构，其中：
所述第一层、第二层以及第三层频率选择性表面中的每一个具有拥有开口的环状矩形形状；并且
所述第一层、第二层以及第三层频率选择性表面的所述开口允许气流通过所述多层频率选择性结构。
11.根据权利要求9所述的多层频率选择性结构，其中，所述第二层粘合附接到所述第一层和所述第三层。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括：
导电构件；或
电磁能量吸收构件；或
导电、电磁能量吸收构件；或
导电构件和电磁能量吸收构件。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的多层频率选择性结构，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括导电构件和涂敷到所述导电构件的电磁能量吸收材料。
14.一种方法，所述方法包括以下步骤：堆叠多层频率选择性表面，从而提供多层频率选择性结构，所述多层频率选择性结构被构造用于在不完全阻挡气流通过所述多层频率选择性结构的情况下屏蔽或减轻电磁干扰EMI。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，堆叠多层频率选择性表面包括使通过所述多层频率选择性表面中的每一个的至少一个开口与其它多层频率选择性表面中的每一个的至少一个开口对齐，使得气流能够流过所述多层频率选择性表面的对齐的开口。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括：
导电构件；或
电磁能量吸收构件；或
导电、电磁能量吸收构件；或
导电构件和电磁能量吸收构件。
17.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括导电构件和涂敷到所述导电构件的电磁能量吸收材料。
18.一种方法，所述方法包括以下步骤：相对于一个或更多个电子组件定位包括多层频率选择性表面的多层频率选择性结构，使得所述多层频率选择性结构能够操作用于在不完全阻挡用于帮助减少所述一个或更多个电子组件中的热量积聚的通风气流的情况下屏蔽或减轻电磁干扰EMI。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括至少一个开口，所述至少一个开口与其它多层频率选择性表面中的每一个的至少一个开口对齐，使得气流能够流过所述多层频率选择性表面的对齐的开口。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述多层频率选择性表面中的每一个包括导电构件和涂敷到所述导电构件的电磁能量吸收材料。
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