CN109149036B - 一种滤波器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滤波器结构，包括作为下面地的接地板以及作为上面地的盖板；接地板与盖板之间设置有由周期性排针排列而成的排针墙；排针墙底部安装于接地板并电连接，排针墙顶部与盖板之间间隔一段间隙形成人工带隙结构。本发明通过采用排针工艺的间隙空腔滤波器技术，避免金属间的接触，加工工艺及组装简单、物料成本低。

Description

一种滤波器结构

技术领域

本发明涉及电子元器件领域，尤其是指一种滤波器结构。

背景技术

在滤波器现实技术中，实现高Q值（品质因数）的技术主要有两种，一种为金属腔体同轴腔结构，另外一种为金属波导滤波器结构。金属腔体同轴腔结构滤波器主要包括：（1）金属同轴谐振杆，起到调节谐振频率的作用；（2）金属同轴谐振腔地面；（3）金属盖板，封闭在腔体上，并以螺钉紧固；（4）金属腔的墙壁；（5）金属盖板上的调试螺钉，用以实现调节谐振频率和谐振腔之间的能量耦合。上述5部分一起联合起来形成一个封闭的谐振腔结构，并通过谐振腔之间的耦合最终形成一个完整的滤波器。波导滤波器方案其实是同轴滤波器的一种变形方案，去掉同轴滤波器中的同轴谐振杆即可获得波导滤波器。同轴滤波器一般应用于射频领域，而波导滤波器则在微波和毫米波领域中使用。

随着技术的发展，近些年也有关于间隙波导的结构，该结构分别由金属地面、金属盖板、以及周期性金属柱共同包围而成；周期性金属柱与金属地面接触构成的人工磁导体表面（AMC）或者电磁带隙结构（EBG），此外，周期性金属柱必须与金属盖板之间留有一个小于四分之一波长的间隙，从而构成了一个完整的间隙波导单谐振腔结构。

现有技术的前两种滤波器是使用螺钉进行紧固并封闭整个谐振腔，在频率较高的微波和毫米波领域，盖板甚至需要进一步焊接封闭。使用大量的螺钉进行紧固并封闭整个谐振腔在工程上是很复杂的操作，焊接以及紧固螺钉过多造成组装上费时费力、物料繁多，导致成本上升，紧固过程中发生大量的金属间接触，容易引起金属非线性效应，造成微波或者射频信号出现无源互调问题，无源互调是当今通技术信领域最难以解决的技术问题。而现有间隙波导结构，存在加工困难的难题，间隙波导的周期性金属柱在当前的机加工技术下，存在加工周期常长，加工工具和原材料容易被损坏、成本过高等技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种滤波器，避免金属与金属间的接触，减少了大量的组装时间、物料成本以及复杂的机加工工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种滤波器结构，包括作为下面地的接地板以及作为上面地的盖板；接地板与盖板之间设置有由周期性排针排列而成的排针墙；排针墙底部安装于接地板并电连接，排针墙顶部与盖板之间间隔一段间隙形成人工带隙结构。

排针墙顶部形成一个人工磁导体表面，排针墙的侧面则形成人工电磁软表面，并对传输中的电磁波形成截至模式，使电磁波无法从中穿透而过；所述排针墙顶部与盖板之间间隔不超过工作波长的四分之一，排针侧面之间的间隙形成所述人工电磁软表面；所述盖板为金属盖板和/或PCB板；排针为金属细棒；接地板与排针通过回流焊工艺连接；接地板为PCB接地板、镀铜或者镀银金属薄板；排针的顶端设置类蘑菇头贴片以减少尺寸。

接地板、排针墙及盖板共同围成滤波器的若干谐振腔，并将滤波器结构分隔形成若干个滤波器；每个滤波器中设置一对接地馈电探针，接地馈电探针对滤波器进行耦合馈电，且通过电容耦合方式将滤波器的能量传导至滤波器外部；谐振腔内设置有谐振柱；滤波器内设置耦合增强块；若干个滤波器中相邻的两个滤波器内各设置一根探针构成一对对称探针，所述一对对称探针在滤波器内形成对称零点；滤波器结构还包括排针座，所述排针墙的周期性排针由排针座连接成整体。

所述滤波器顶部设置输入输出PCB；接地馈电探针底部电连接于接地板而接地，顶部与输入输出PCB电连接；输入输出PCB装配于盖板的顶部外侧，接地馈电探针顶端穿过盖板以及输入输出PCB上设置的过孔；所述输入输出PCB上设置有与外部电连接的输入输出接头，输入输出接头通过微带线与接地馈电探针顶端电连接；所述一对接地馈电探针分别位于第一个谐振腔和最后一个谐振腔，将第一个和最后一个谐振腔的信号通过电容耦合方式传输至输入输出PCB与外界连接；谐振腔之间相互耦合；耦合增强块安装于接地板且与接地板电连接；谐振柱安装于接地板且与接地板电连接；所述耦合增强块设置于相邻谐振腔之间；对称探针的两根探针分别设置于两相邻滤波器各自的第一谐振腔与最后一个谐振腔之间实现对称零点；每个谐振腔中心设置一个谐振柱。

所述耦合增强块包括水平片状本体，水平片状本体的两侧向下垂直地设置引脚；对称探针为T型PCB结构，其中有电作用的部分位于T型结构的顶部，无电作用的部分则位于底部，底部向下延伸形成引脚，PCB结构的顶部与底部的引脚之间没有电连接；对称探针为竖直片状；接地馈电探针包括直立本体，直立本体为竖直片状，直立本体向上延伸形成上引脚穿过盖板连接于输入输出PCB，向下延伸形成接地引脚；耦合增强块的引脚、对称探针的引脚、接地馈电探针的接地引脚焊接于接地板。

耦合增强块水平片状本体向下垂直延伸形成三条引脚，包括自水平片状本体同一侧的两端向下延伸形成一对相对的引脚以及相对的另一侧中部向下垂直延伸形成第三条引脚，引脚设置为台阶状；对称探针向下延伸的引脚为阶梯状；馈电探针的直立本体向上延伸形成台阶状上引脚，上引脚穿过盖板后***输入输出PCB上设置的过孔并焊接于输入输出PCB ；馈电探针本体底部设置三条接地引脚，包括中间向下延伸形成一条较窄的中间引脚，本体两侧侧向垂直地形成一对左右引脚，接地引脚为台阶状；同一滤波器内设置多个耦合增强块，各耦合增强块设置有一对引脚的一侧相对；接地板上设置过孔，耦合增强块的引脚、对称探针的引脚、接地馈电探针的接地引脚***对应的过孔并焊接于接地板。

滤波器结构还包括作为中间地的外腔体，接地板及盖板分别紧固在外腔体的底部和顶部；外腔体内壁竖直地设置若干螺钉槽，紧固螺钉穿过接地板并向上穿入螺钉槽的下段而紧固，紧固螺钉穿过盖板向下穿入螺钉槽的上段而紧固，所述外腔体内壁还设置有竖直筋；盖板上安装若干调整滤波器谐振频率和谐振腔之间的耦合的调试螺钉，调试螺钉穿过盖板并向下伸入谐振腔内；所述调试螺钉底端位于耦合增强块、对称探针和谐振柱上方；排针座安装于外腔体内，且由外腔体内壁的竖直筋抵紧固定。

排针墙、接地馈电探针、耦合增强块、对称探针以及谐振柱焊接至接地板中形成滤波器结构的核心部分；输入输出接头焊接至输入输出PCB中形成输入输出PCB整体，输入输出PCB整体连同调试螺钉装配至盖板上形成盖板整体；由紧固螺钉分别将滤波器的核心部分、盖板整体与外腔体接触地紧固在一起，并将输入输出PCB与滤波器核心部分中的馈电探针焊接在一起形成滤波器结构；调试螺钉借助金属垫片以及紧固螺母紧固于盖板。

排针座是非导电的介质材料制成的连接结构；排针墙压入排针座从而将周期性排针连接成整体结构；排针座上设置有穿孔，每根排针穿过一个所述穿孔而固连；接地板上设置金属化过孔，金属化过孔与周期性排针和／或排针座上的穿孔对应设置，每根排针穿过排针座上的穿孔后其底端***一个金属化过孔并焊接于接地板；每个滤波器内，排针墙包括位于四周的排针环形阵列以及位于滤波器中心的排针分隔阵列，排针分隔阵列将一个滤波器分隔成若干谐振腔；两相邻滤波器以排针环形阵列的一侧边并列相邻。

分隔阵列包括若干横排和竖排排针交叉排列而成的排针十字交叉阵列；自环形阵列一侧边、与所述竖排排针对齐地，所述周期性排针还排列形成一段延伸的竖排阵列，延伸的竖排阵列与十字交叉阵列的竖排排针间隔一段间隙，所述一对对称探针之一横向地安装于所述间隙；所述十字交叉的排针阵列将每个滤波器分成四个谐振腔，相邻两滤波器中的谐振腔对称排列。

两相邻滤波器内的排针座包括一个整体结构的非导电介质框体，框体上设置若干圈穿孔，所述排针环形阵列对应压入该若干圈穿孔；排针座还包括介质隔段，介质隔段连接介质框体相对底边，介质隔段设置若干竖排穿孔，位于两环形阵列并列相邻的侧边的排针对应压入该若干竖排穿孔形成整体结构；介质隔段将排针座对分成两个排针座单元，与每个滤波器对应，每个排针座单元中心设置十字交叉介质体，十字交叉介质体上设置若干横排和竖排的穿孔排列成十字交叉穿孔排列，十字交叉排针阵列压入十字交叉介质体上的穿孔而连接成整体结构；所述介质框体的一底边延伸一段竖直介质体，与十字形交叉介质体的竖直底端间隔所述间隙地对齐；竖直介质体上设置若干竖排穿孔，排针延伸的竖排阵列压入该若干竖排穿孔而连接成整体结构；所述排针墙的环形阵列为方形阵列。

一个滤波器内设置有三个耦合增强块，三个耦合增强块以及对称探针中的一根分别位于十字交叉排针阵列的十字形末端外侧，且与十字形末端间隔一定空隙。

本发明的有益效果是：

本发明的滤波器结构通过采用排针工艺的间隙空腔滤波器技术，使得盖板与空腔之间留有一层间隙，避免金属与金属间的接触，加工工艺及组装简单、物料成本低。

本发明通过使用排针技术、接地板（包括PCB接地板）和金属盖板（包括其他形式实现的金属盖板，如PCB）共同包围形成的同轴或者波导谐振腔结构，滤波性能较佳。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例的滤波器结构的立体结构图。

图2是本发明实施例滤波器结构移去上盖组件后的俯视图。

图3是本发明实施例滤波器结构俯视图。

图4是图3的滤波器结构沿B-B线的剖视图。

图5是是图3的滤波器结构沿B-B线的剖视图，其中图（a）正投影图，图（b）是图（a）中区域A对应的局部放大图。

图6是本发明实施例的滤波器结构的六面视图。

图7是本发明实施例的滤波器结构的***图。

图8是本发明实施例的滤波器结构的部分结构的放大图。

图9是本发明实施例的滤波器结构的调试螺钉的结构及排布图。

图10本发明实施例的滤波器结构的部分结构的放大图。

图11是本发明实施例的滤波器周期性排阵单单元布里渊图以及单腔能量分布图。

图12是本发明实施例的滤波器WIFI 36信道滤波器结果曲线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1~10，本发明提供一种滤波器结构100，包括接地板2、外腔体3及盖板9紧固在一起，内部形成封闭腔体。腔体内设置有排针座4以及周期性排针包围而成的排针墙5。

接地板2与盖板9之间设置有由周期性排针50排列而成的排针墙5；排针墙5底部安装于接地板2并电连接，排针墙顶部与盖板9之间间隔一段间隙并因此形成人工带隙结构。排针墙顶部形成一个人工磁导体表面，排针墙的侧面则形成人工电磁软表面，并对传输中的电磁波形成截至模式，使电磁波无法从中穿透而过。所述排针墙5顶部与盖板9之间间隔不超过工作波长的四分之一。

所述盖板9为金属盖板和/或PCB板；排针5为金属细棒；接地板2与排针50通过回流焊工艺连接。

接地板为PCB接地板、镀铜或者镀银金属薄板。在下述具体实施例中，以接地板2为PCB接地板为例进行具体说明，接地板2是排针以及滤波器主要部件的地，作为滤波器结构的最下面的地。外腔体3为外腔体，作为滤波器结构的中间地，支撑着滤波器的PCB接地板2和盖板9，形成周围侧壁的外墙。盖板9为金属盖板，作为滤波器结构中最上面的地。周期性排针墙5压入排针座4形成排针结构。腔体内还设置安装于且电连接于PCB接地板2上的接地馈电探针61、耦合增强块62、PCB对称探针7以及谐振柱8。

参照图2，本实施例的滤波器结构100包括两个相邻的滤波器101，分别为滤波器一和滤波器二，中间由Y轴隔开，每个滤波器101内部由位于中心的十字形排针阵列隔开形成四个单腔即谐振腔18。可以理解，滤波器结构100也可以包括一个滤波器或者多个滤波器。接地板2、排针结构及盖板9围成谐振腔18。两个滤波器的相邻谐振腔18之间相互耦合，且由耦合增强块62进一步增强耦合。

周期性排针墙5、接地馈电探针61、耦合增强块62、PCB对称探针7以及谐振柱8焊接至PCB接地板2，从而形成了本发明滤波器结构100的核心部分。也可以用其它装配方式替代焊接方式，例如，以插接或卡接或其它安装方式，将周期性排针墙5、接地馈电探针61、耦合增强块62、PCB对称探针7以及谐振柱8安装于PCB接地板2上且与PCB接地板2电连接。

再次参照图2和图6，PCB接地板2作为接地板，与周期性排针墙5、接地馈电探针61、耦合增强块62、PCB对称探针7以及谐振柱8电连接，PCB接地板2上设置过孔、焊点、焊盘或接口与上述元件对接。周期性排针墙5、接地馈电探针61、耦合增强块62、PCB对称探针7以及谐振柱8可通过回流焊工艺焊接于PCB接地板2上。PCB接地板2上设置与排针墙5形状一致的排针孔，PCB接地板2排针孔的排布与排针墙5的排针周期性排布一致，排针底部***排针孔中。PCB接地板2的排针孔为金属过孔。排针墙5底部***PCB接地板2上的金属过孔中，通过回流焊工艺进行焊接固定。排针超出PCB接地板部分的引脚回流焊在PCB接地板2。

请同时参照图6-8，长方形的PCB接地板2的靠近其边缘上设置有若干圈（例如3圈）排针孔（金属化过孔），中间Y轴两侧由若干竖排（例如Y轴左右各两竖排共四竖排）排针孔对称排列，且由Y轴隔开围成两个对称接地板元单元，每个接地板单元对应一个滤波器101，其周围设置有若干圈排针孔以及中间设置若干竖排（例如四竖排中的两排）排针孔。接地板单元的中心由若干横排和竖排排针孔交叉配置成十字形排针孔（例如三横排与三竖排交叉排列），周围的若干圈排针孔的一边向内与十字形排针孔中的竖排对齐地延伸一段对应排数的竖排排针孔，且与十字形排针孔的竖排排针孔底部之间间隔一定间隙21（图8），PCB接地板2上的两段竖排排针孔（十字交叉的竖排与一边向内延伸的竖排）之间的间隙21用于安装对称探针7。可以理解，竖排与横排的方向是相对而言的，本实施例中竖排方向与Y轴对应。两相邻接地板单元中两段竖排排针孔之间的间隙21关于Y轴对称。PCB接地板2上，位于十字形排针孔中的竖排顶部上方一段间隔地安装一个耦合增强块62，与安装于间隙21中探针7分别位于十字形的竖排相对的两端。十字形的横排排针孔左右两端间隔一定间隔地对称再安装一对耦合增强块62。由十字形排针孔隔开的四个区域对应与四个单腔（谐振腔）18对应，每个单腔18对应的接地板中心安装一个降低谐振频率的谐振柱8。一个滤波器中有四个谐振腔18，谐振柱8相互对称。三个耦合增强块62以及一个对称探针7分别位于相邻谐振腔之间。一对称探针7中的分别位于两个滤波器器各自的第一谐振腔与最后一个谐振腔之间实现对称零点。

PCB接地板2的角部设置为倒角结构。

PCB接地板2的周边设置螺钉孔（未图标），若干螺钉孔均匀分布于周边。

外腔体3形成滤波器结构的环形封闭侧壁或外墙，用于支撑盖板9，可以是金属或非金属材料制成；图中以方形框状结构为例进行说明。框状结构的内壁竖直地设置有若干螺钉槽31。内壁还可形成若干竖直筋32，用于抵紧排针座4，以及获得更好的电性能。图中所示实例中，外腔体3左右两内侧壁对称各设置两条竖直筋32。外腔体3的高度高于排针墙5的顶部到PCB接地板2之间的高度，且高出该高度不超过工作波长的四分之一。在一种具体实例中，该高度为0.5mm。

通过接地板紧固螺钉1将 PCB接地板2紧固于外腔体3下端。紧固螺钉1自PCB接地板2的周边向上穿过PCB接地板2并***外腔体3，***外腔体3内侧壁上设置的螺钉槽31内卡紧配合，可以为螺纹配合的方式固定。接地板紧固螺钉1自螺钉槽31底部伸入卡紧于螺钉槽31下段。

排针墙5是由周期性排针50包围而成，每根排针50可由细长的铜质细棒构成，也可以是其它金属细棒。每个滤波器101内，排针墙5包括位于四周的排针环形阵列51以及位于滤波器中心的排针分隔阵列52，排针分隔阵列52将一个滤波器101分隔成若干谐振腔18；两相邻滤波器以排针环形阵列的一侧边53并列相邻。

在具体实施例中，分隔阵列52包括若干横排排针520和竖排排针521交叉排列而成的排针十字交叉阵列；自环形阵列51的一侧边、与所述竖排排针521对齐地，所述周期性排针还排列形成一段延伸的竖排阵列54，延伸的竖排阵列54与十字交叉阵列的竖排排针521间隔一段间隙21，所述一对对称探针之一横向地安装于所述间隙21；所述十字交叉的排针阵列将每个滤波器分成四个谐振腔18，相邻两滤波器101中的谐振腔对称排列。

如图6-8所示的具体实施例中，相邻两滤波器101中排针50周期性地排列若干圈阵列，例如三圈排针排列成长方形阵列（包括两个环形阵列51），每圈由138根排针排列成长为宽两倍的长方形阵列（即每个环形阵列51为方形），以利于中间竖直方向（Y轴方向）对分成两个正方形排针墙单元。中间沿Y轴方向排列若干列（例如四列由Y轴形成中分线），对分成两相邻的排针墙单元（对应一个排针环形阵列51），与两滤波器对应。每个排针墙单元中，由排针环形阵列51的一侧边向内沿Y轴平行方向（或竖直方向）继续排列一组竖排阵列54（例如三竖排，每排四根排针）。所述竖排阵列54末端间隔一段间隔地、由排针50进一步周期性排列形成所述十字交叉阵列，例如，由三竖排每排9根排针与三横排每排9根排针排布形成十字交叉阵列。

单根排针50的截面可以是方形的也可以是圆形截面，也可以在其上放置类蘑菇头贴片，增加排针间的等效电容耦合，降低排针高度，从而减小排针及排针墙尺寸。

每种排针阵列中的排针数量可以调整，排数也可以根据需要进行调整。调整后获得需要的滤波器电性能。排针的高度小于外腔体3的高度。

排针的排列方式和数量按滤波器实际大小进行具体配置。排针长度结合滤波器的工作频率进行设置，具体的尺寸可由工作频率决定。例如，工作频率为5GHz，长度选择为16.5mm。本领域技术人员根据选定的具体滤波器可实现配置对应的排针及排针墙。在具体实施时，也可根据厂家已有规格进行选择和配置排针及排针墙。

排针墙5的排针50数量及排列、排针座4上设置的穿孔40的数量及排列、PCB接地板2上设置的排针孔（金属化过孔）50数量及排列一一对应。排针墙5的排针穿***排针座4的穿孔40连接形成整体的排针结构，排针墙5的底部焊接于PCB接地板2。

排针座4是非导电介质的座体，由塑料或者其他非导电介质材质制成，与排针墙5的形状对应，用以将排针墙5的周期性排针固定连接成一个整体。排针座上设置有穿孔40，每根排针50穿过一个所述穿孔40而固连；接地板2上设置金属化过孔20，金属化过孔20与周期性排针和／或排针座上的穿孔40对应设置，每根排针50穿过排针座4上的穿孔40后其底端***一个金属化过孔20并焊接于接地板2。

两相邻滤波器101内的排针座4包括一个整体结构的非导电介质框体41，框体41上设置若干圈穿孔40，所述排针环形阵列51对应压入该若干圈穿孔；排针座4还包括介质隔段43，介质隔段43连接介质框体41相对底边，介质隔段43设置若干竖排穿孔，位于两环形阵列51并列相邻的侧边53的排针对应压入该若干竖排穿孔形成整体结构；介质隔段43将排针座4对分成两个排针座单元，与每个滤波器101对应，每个排针座单元中心设置十字交叉介质体42，十字交叉介质体上设置若干横排和竖排的穿孔排列成十字交叉穿孔排列，十字交叉排针阵列压入十字交叉介质体上的穿孔而连接成整体结构；所述介质框体41的一底边延伸一段竖直介质体44，与十字形交叉介质体42的竖直底端间隔所述间隙21地对齐；竖直介质体44上设置若干竖排穿孔，排针延伸的竖排阵列54压入该若干竖排穿孔而连接成整体结构；所述排针墙5的环形阵列51为方形阵列。

排针座4是由非导电介质材料制成的，其上设置的过孔与排针墙5的排针一一对应，每一根排针穿入排针座4的一个穿孔40内固定，将排针墙5中的周期性排列的排针分别***排针座4的穿孔40中固定从而形成排针结构。

排针座4可由各种不同非导电的介质材料制成的连接结构，甚至可以是空气。本实施例中，排针座4的作用是将所有的排针50固定一起并组成一个整体，排针座4只有支撑固连作用，没有其他电气性能要求，其上的孔也不做金属化要求。

再次参照图2-10，本发明的滤波器结构中还设置有馈电及耦合结构6，馈电及耦合结构6包括输入输出接地馈电探针61以及耦合增强块62。接地馈电探针61将滤波器能量通过电容耦合的方式传导至滤波器外部，耦合增强块62用于增加谐振腔18之间的耦合。本实施例中，接地馈电探针61采用接地方式的电容耦合馈电方式，该馈电结构的面积大小以及距离谐振杆（即谐振柱8）的远近决定耦合出去的能量的强度，面积越大耦合的能量就越强；距离越近耦合的能量出去也越强。

接地馈电探针61包括直立本体610，本体610为竖直片状，向上延伸宽度变窄形成台阶状，顶部较窄地形成上引脚613向上延伸以利于穿过盖板9后焊接于输入输出PCB 11上电连接，直立本体610底部设置接地引脚，包括中间引脚611和左右引脚612。本体610底部的中间向下延伸形成一条较窄的中间引脚611，焊接于PCB接地板2上电连接，从而形成接地方式的电容耦合馈电方式。本体610两侧侧向垂直地形成一对左右引脚612，左右引脚向下延伸焊接于PCB接地板2上电连接，本体610的两侧与左右引脚612连接处形成凹槽。左右引脚612的靠近本体的内侧形成台阶状，以利于焊接固定。接地馈电探针61底部的三个引脚分别位于两侧以及中间且焊接于PCB接地板2，顶部向上延伸形成的上引脚焊接于输入输出PCB11。每一滤波器101中设置一对接地馈电探针61，一对接地馈电探针61对称分布于两相邻的谐振腔18内。两相邻滤波器内的接地馈电探针61对称地设置。较佳地，同一滤波器的第一个谐振腔和最后一个谐振腔内各设置一个接地馈电探针61。

PCB接地板2上设置对应的金属化过孔20，接地馈电探针61的下引脚对应***金属化过孔20中穿出PCB接地板2外，超出部分通过回流焊进行焊接，参照图6的后视图。

耦合增强块62的本体620为水平片状，水平片状本体620的两侧向下垂直地设置引脚，与PCB接地板2焊接实现电连接。其中，片状本体620同一侧的两端向下延伸形成一对相对的引脚621，该对引脚上形成有台阶，较佳地，该对引脚上的台阶相对设置，有利于焊接及插接固定。本体620的另一侧中部向下垂直延伸形成第三只引脚622。三引脚与PCB接地板2焊接实现电连接。引脚622向下变窄形成台台阶，例如截面呈T形，台阶状引脚利于焊接固定。耦合增强块62的三个引脚呈三角形分布，分别位于三角形顶点，例如形成等腰三角形，设置于同一侧面上的一对引脚位于三角形的底边。每个滤波器中包括一对左右对称的耦合增强块62和第三个耦合增强块62，分别位于排针十字交叉阵列的十字形三末端，探针7位于十字形另一末端。相应地，三个耦合增强块62以设置一对引脚621的侧面朝内相对地设置。

三个耦合增强块62以及一个探针7设置于四个谐振腔18中两两相邻的谐振腔18之间，即位于滤波器中心的排针十字交叉阵列的四个端部。一对接地馈电探针61分别位于探针7两侧的相邻谐振腔内，且设置于排针环形阵列的一底边与谐振腔中心的谐振柱8之间。

PCB接地板2上设置对应的金属化过孔20，耦合增强块62的引脚对应***金属化过孔中穿出PCB接地板2外，超出部分通过回流焊接工艺进行焊接。参照图6。耦合增强块62面积越大，高度越高，谐振腔间的相互耦合就越强。

滤波器结构100的两个相邻滤波器器中分别设置一个探针7构成一对对称探针7，从而形成对称零点的PCB对称探针结构，对称零点的引入可增加滤波器的带外衰减，对称探针结构则是一种实现对称零点的较佳方式。对称探针7为 T型PCB结构，其中有电作用的铜箔部分位于T型结构的顶部，无电作用的铜箔部分则位于底部，底部向下延伸形成引脚以便于焊接，顶部与底部之间没有任何电连接。如图10所示的对称探针7，为T形竖直片状结构，向下延伸的引脚为阶梯状，以利于焊接固定于PCB接地板2上。图4-6可见，PCB接地板2上开设金属化过孔20，对称探针7的引脚***金属化过孔穿过PCB接地板2，端部伸出PCB接地板2外部，超出部分通过回流焊接工艺进行焊接。对称探针7的两根探针分别设置于两相邻滤波器101各自的第一谐振腔与最后一个谐振腔之间实现对称零点。

谐振柱8用于降低谐振频率。谐振柱8的引入可以大幅降低谐振频率，减少滤波器体积。每个谐振器单元中包括四个谐振腔18，每个谐振腔18的中心配置一个谐振柱8，谐振柱8底部焊接于PCB接地板2上，顶部位于调试螺钉14底端以下。

盖板9为滤波器结构中最上面的地，封盖于外腔体3顶部，由螺钉固定。金属盖板9周边设置螺钉孔，中间设置调试螺钉的安装孔。使用盖板紧固螺钉10***并穿过盖板9周围的螺钉孔并向下伸入外腔体3内壁的螺钉槽31内，从而紧固盖板9和外腔体3。螺钉1和螺钉10可分别从外腔体3内壁的螺钉槽31的底部和顶部伸入进行紧固。

输入输出PCB 11，用于将接地馈电探针61通过输入输出PCB上的微带连接至接头12中形成输入输出PCB整体。输入输出PCB 11上设置有螺钉孔、输入输出接头12的引脚插孔、馈电探针6的插孔。紧固螺钉13自上至下穿过输入输出PCB 11和盖板9而紧固，从而将盖板9、PCB 11紧固在外腔体3顶端。馈电探针6顶部引脚向上延伸穿过盖板9的插孔并焊接于输入输出PCB 11上电连接。输入输出接头12上设置有一个输出接口，用于与外部电连接，其底部设置有引脚，如图1、4-7所示，每个输入输出接头12设有5个引脚，其中四个为接地引脚，一个为馈电引脚。输入输出接头的引脚***输入输出PCB 11的引脚孔中并焊接于PCB11的底面实现电连接，并与接地馈电探针61通过输入输出PCB上的微带电连接，从而将接地馈电探针61所在谐振腔的信号通过电容耦合（即第一个和最后一个谐振腔）传输至输入输出PCB 11中，最终通过接头12将滤波器与外界连接。每个滤波器设置一对输入输出接头12，位于滤波器外部顶端，两相邻的滤波器共设置两对接头12，与输入输出接地馈电探针61通过输入输出PCB上的微带相对应电连接。

若干调试螺钉14，如图所示为两组，例如每组7个调试螺钉14排成一圈，自上至下地穿过上盖9上设置的螺钉孔中，底部伸入谐振腔内且位于谐振柱8、对称探针7之上，用以调整滤波器谐振频率和谐振腔之间的耦合。调试螺钉14与上盖9之间设置金属垫片15，调试螺钉14顶部通过紧固螺母16紧固至盖板9上。调试螺钉14直径越大，伸入谐振腔内的长度越大，谐振频率就越低。

本实施例的滤波器的装配顺序为：

先将周期性排针墙5压入排针座4，使之构成一个完整的排针整体，然后通过回流焊接等工艺将排针整体、接地馈电探针61、耦合增强块62、PCB对称探针7以及谐振柱8焊接至PCB接地板2中，从而形成了本发明滤波器结构的核心部分；与此同时，用回流焊接等工艺将输入输出接头12焊接至输入输出PCB 11中形成输入输出PCB整体，然后将PCB 11整体连同调试螺钉14、金属垫片15以及紧固螺母16等装配至金属盖板9中形成盖板整体；最后通过紧固螺钉1、紧固螺钉10以及紧固螺钉14将滤波器结构的核心部分、盖板整体与外腔体3接触地紧固在一起，并将输入输出PCB 11与滤波器结构核心部分中的接地馈电探针61焊接在一起（如图6所示），从而完整地构成了整个滤波器结构。

本发明中的滤波器结构实际上一共包含了两个相同的滤波器101，分别为滤波器一、滤波器二，每个滤波器中均有四个单谐振腔18，如图2所示。

该滤波器的实现原理为：

再次参照图5，首先周期性排针墙5与RF4的PCB接地板2焊接在一起。在理论上，周期性排针墙5在其正前方的俯视的方向上（即排针结构的顶部）会形成了一个人工磁导体表面（AMC）103，同时，在排针侧面则形成一个人工电磁软表面（electromagnetic softsurface）104。其中关于人工磁导体表面（Artificial Magnetic Conduct, AMC）：理想磁导体表面具有高阻抗以及零反射相位等特性。由于理想磁导体在自然界中并不存在，于是通过人工调制超材料结构实现类似于表面高阻抗以及零反射相位特性的导体表面被称为人工磁导体表面。

人工电磁软表面：电磁软表面是超材料的一种，它具有两种特性，一种是对TE极化的平面波入射反射相位为零，而对TM极化的平面波入反射相位为180度；另一种是在可以阻碍其表面的某一个特定极化方向电磁波能量传播。这两种特性分别可以叫做反射相位带隙特性和表面波带隙特性。电磁软表面在自然界中也是不存在的，但是可以通过调制人工超材料实现，因此也成为人工电磁软表面。

当外腔体3高度高于排针墙5顶部到PCB接地板2之间的高度时，且高该高度不超过工作波长的四分之一，此时，将金属盖板9紧固至外腔体3上，由于金属盖板9与排针墙5之间留有一个不超过四分之一波长厚度的空气或者介质间隙从而形成带隙结构102（如图4-5所示），该带隙结构102会对电磁波形成一个有足够宽带的电磁带隙，在该带隙的带宽范围内，各种极化方向的电磁波均无法在该间隙内传输，即电磁波在该间隙内被完全截止；此外，由于排针侧面形成的一个人工的电磁软表面104，电磁软表面有截止所有极化方向上的电磁波传播的特性，使得电磁波无法穿透排针的侧面。因此，不管是在排针的顶部的间隙中还是在排针的侧面，电磁波只能反射回排针墙围起来的空腔部分，并被束缚在该空腔部分中。当空腔内的每一个单腔18（如图2中的虚线共同围成的方框）中的金属谐振柱8的大小根据谐振腔的具体谐振频率而调整至合适尺寸时，被排针墙5、PCB接地板2以及金属盖板9包围起的单腔18就会在工作的频率上发生谐振，形成谐振腔。谐振腔与谐振腔之间通过耦合装置传递能量，耦合增强块62起到增强谐振腔之间能量耦合的作用，而输入输出接地馈电探针61则是将第一个和最后一个谐振腔18的信号通过电容耦合的方式传输至输入输出PCB的接头12中，通过该接头12与外界连接，从而形成完整的滤波器结构。此处的耦合装置指耦合增强块62，腔体滤波器的谐振腔之间的耦合一般是磁耦合，接地的金属耦合增强块62的引入能增强耦合位置的磁场幅度，从而增强谐振腔间的耦合。

在滤波器中，当有用信号在滤波器通带内时，信号可以畅通无阻地通过滤波器，而在远离谐振频率的频带上，能量则会被滤波器大量衰减，无法通过滤波器，这也是滤波器能有效滤除带外杂波的原因。

如图11所示为一个周期性排针50、接地板2以及盖板9构成的一个单元带隙仿真图。图中曲线表明该禁带形成于4-7GHz，能满足滤波器工作于5-6GHz WIFI频段的要求，并从右图单腔中的电磁能量可见大部分的电磁能量都被束缚在空腔中，而能通过周期性排针50与接地板2和盖板9之间向外辐射的能量很少。

图12为基于排阵工艺设计的WIFI 36信道滤波器结果曲线。该曲线为滤波器的输入输出响应曲线，反映了滤波器的***损耗、带外抑制，以及回波损耗的情况。其中波峰向上的曲线反映了***损耗和带外抑制，波峰朝下的曲线为回波损耗曲线。本发明实现了一个***损耗小于1.3dB，5.3-5.8GHz带外抑制小于43dB，以及回波损耗小于20dB的具有良好性能的WIFI滤波器。

可以理解，上述实施例中，排针的数量、排列方式可进行调整、相应地，PCB接地板上的金属化过孔20、排针座上对应的过孔进行相应调整。各元件的引脚数量、形状也可适当调整。馈电探针、耦合增强块、对称探针、谐振柱、输入输出接头、和/或调试螺钉的数量、结构及排布均可根据具体的滤波器滤波性能的要求进行调整。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (11)

1.一种滤波器结构，包括作为下面地的接地板以及作为上面地的盖板；其特征在于：接地板与盖板之间设置有由周期性排针排列而成的排针墙；排针墙底部安装于接地板并电连接，排针墙顶部与盖板之间间隔一段间隙形成人工带隙结构；

接地板、排针墙及盖板共同围成滤波器的若干谐振腔，并将滤波器结构分隔形成若干个滤波器；每个滤波器中设置一对接地馈电探针，接地馈电探针对滤波器进行耦合馈电，且通过电容耦合方式将滤波器的能量传导至滤波器外部；谐振腔内设置有谐振柱；滤波器内设置耦合增强块；若干个滤波器中相邻的两个滤波器内各设置一根探针构成一对对称探针，所述一对对称探针在滤波器内形成对称零点；滤波器结构还包括排针座，所述排针墙的周期性排针由排针座连接成整体；排针墙顶部形成一个人工磁导体表面，排针墙的侧面则形成人工电磁软表面，并对传输中的电磁波形成截至模式，使电磁波无法从中穿透而过。

2.如权利要求1所述的滤波器结构，其特征在于：所述排针墙顶部与盖板之间间隔不超过工作波长的四分之一，排针侧面之间的间隙形成所述人工电磁软表面；所述盖板为金属盖板和/或PCB板；排针为金属细棒；接地板与排针通过回流焊工艺连接；接地板为PCB接地板、镀铜或者镀银金属薄板；排针的顶端设置类蘑菇头贴片以减少尺寸。

3.如权利要求1所述的滤波器结构，其特征在于：滤波器顶部设置输入输出PCB；接地馈电探针底部电连接于接地板而接地，顶部与输入输出PCB电连接；输入输出PCB装配于盖板的顶部外侧，接地馈电探针顶端穿过盖板以及输入输出PCB上设置的过孔；所述输入输出PCB上设置有与外部电连接的输入输出接头，输入输出接头通过微带线与接地馈电探针顶端电连接；所述一对接地馈电探针分别位于第一个谐振腔和最后一个谐振腔，将第一个和最后一个谐振腔的信号通过电容耦合方式传输至输入输出PCB与外界连接；谐振腔之间相互耦合；耦合增强块安装于接地板且与接地板电连接；谐振柱安装于接地板且与接地板电连接；所述耦合增强块设置于相邻谐振腔之间；对称探针的两根探针分别设置于两相邻滤波器各自的第一谐振腔与最后一个谐振腔之间实现对称零点；每个谐振腔中心设置一个谐振柱。

4.如权利要求3所述的滤波器结构，其特征在于：所述耦合增强块包括水平片状本体，水平片状本体的两侧向下垂直地设置引脚；对称探针为T型PCB结构，其中有电作用的部分位于T型结构的顶部，无电作用的部分则位于底部，底部向下延伸形成引脚，PCB结构的顶部与底部的引脚之间没有电连接；对称探针为竖直片状；接地馈电探针包括直立本体，直立本体为竖直片状，直立本体向上延伸形成上引脚穿过盖板连接于输入输出PCB，向下延伸形成接地引脚；耦合增强块的引脚、对称探针的引脚、接地馈电探针的接地引脚焊接于接地板。

5. 如权利要求4所述的滤波器结构，其特征在于：耦合增强块水平片状本体向下垂直延伸形成三条引脚，包括自水平片状本体同一侧的两端向下延伸形成一对相对的引脚以及相对的另一侧中部向下垂直延伸形成第三条引脚，引脚设置为台阶状；对称探针向下延伸的引脚为阶梯状；馈电探针的直立本体向上延伸形成台阶状上引脚，上引脚穿过盖板后***输入输出PCB上设置的过孔并焊接于输入输出PCB ；馈电探针本体底部设置三条接地引脚，包括中间向下延伸形成一条较窄的中间引脚，本体两侧侧向垂直地形成一对左右引脚，接地引脚为台阶状；同一滤波器内设置多个耦合增强块，各耦合增强块设置有一对引脚的一侧相对；接地板上设置过孔，耦合增强块的引脚、对称探针的引脚、接地馈电探针的接地引脚***对应的过孔并焊接于接地板。

6.如权利要求5所述的滤波器结构，其特征在于：滤波器结构还包括作为中间地的外腔体，接地板及盖板分别紧固在外腔体的底部和顶部；外腔体内壁竖直地设置若干螺钉槽，紧固螺钉穿过接地板并向上穿入螺钉槽的下段而紧固，紧固螺钉穿过盖板向下穿入螺钉槽的上段而紧固，所述外腔体内壁还设置有竖直筋；盖板上安装若干调整滤波器谐振频率和谐振腔之间的耦合的调试螺钉，调试螺钉穿过盖板并向下伸入谐振腔内；调试螺钉底端位于耦合增强块、对称探针和谐振柱上方；排针座安装于外腔体内，且由外腔体内壁的竖直筋抵紧固定。

7.如权利要求6所述的滤波器结构，其特征在于：排针墙、接地馈电探针、耦合增强块、对称探针以及谐振柱焊接至接地板中形成滤波器结构的核心部分；输入输出接头焊接至输入输出PCB中形成输入输出PCB整体，输入输出PCB整体连同调试螺钉装配至盖板上形成盖板整体；由紧固螺钉分别将滤波器的核心部分、盖板整体与外腔体接触地紧固在一起，并将输入输出PCB与滤波器核心部分中的馈电探针焊接在一起形成滤波器结构；调试螺钉借助金属垫片以及紧固螺母紧固于盖板。

8.如权利要求1-7任一项所述的滤波器结构，其特征在于：排针座是非导电的介质材料制成的连接结构；排针墙压入排针座从而将周期性排针连接成整体结构；排针座上设置有穿孔，每根排针穿过一个所述穿孔而固连；接地板上设置金属化过孔，金属化过孔与周期性排针和／或排针座上的穿孔对应设置，每根排针穿过排针座上的穿孔后其底端***一个金属化过孔并焊接于接地板；每个滤波器内，排针墙包括位于四周的排针环形阵列以及位于滤波器中心的排针分隔阵列，排针分隔阵列将一个滤波器分隔成若干谐振腔；两相邻滤波器以排针环形阵列的一侧边并列相邻。

9.如权利要求8所述的滤波器结构，其特征在于：分隔阵列包括若干横排和竖排排针交叉排列而成的排针十字交叉阵列；自环形阵列一侧边、与所述竖排排针对齐地，所述周期性排针还排列形成一段延伸的竖排阵列，延伸的竖排阵列与十字交叉阵列的竖排排针间隔一段间隙，所述一对对称探针之一横向地安装于所述间隙；所述十字交叉的排针阵列将每个滤波器分成四个谐振腔，相邻两滤波器中的谐振腔对称排列。

10.如权利要求9所述的滤波器结构，其特征在于：两相邻滤波器内的排针座包括一个整体结构的非导电介质框体，框体上设置若干圈穿孔，所述排针环形阵列对应压入该若干圈穿孔；排针座还包括介质隔段，介质隔段连接介质框体相对底边，介质隔段设置若干竖排穿孔，位于两环形阵列并列相邻的侧边的排针对应压入该若干竖排穿孔形成整体结构；介质隔段将排针座对分成两个排针座单元，与每个滤波器对应，每个排针座单元中心设置十字交叉介质体，十字交叉介质体上设置若干横排和竖排的穿孔排列成十字交叉穿孔排列，十字交叉排针阵列压入十字交叉介质体上的穿孔而连接成整体结构；所述介质框体的一底边延伸一段竖直介质体，与十字形交叉介质体的竖直底端间隔所述间隙地对齐；竖直介质体上设置若干竖排穿孔，排针延伸的竖排阵列压入该若干竖排穿孔而连接成整体结构；所述排针墙的环形阵列为方形阵列。

11.如权利要求9所述的滤波器结构，其特征在于：一个滤波器内设置有三个耦合增强块，三个耦合增强块以及对称探针中的一根分别位于十字交叉排针阵列的十字形末端外侧，且与十字形末端间隔一定空隙。