DE202016008742U1 - Frequenzselektive Strukturen zur EMI - Abschwächung - Google Patents

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Abstract

Eine mehrschichtige frequenzselektive Struktur zur Abschirmung oder Abschwächung elektromagnetische Beeinflussung (EMI), ohne den Luftstrom durch diese vollständig zu blockieren, wobei die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) aufweist.

Description

  • Verweis auf verwandte Anmeldungen
  • Diese Anmeldung beansprucht die Prioritäten und Vorteile der internationalen PCT Anmeldung PCT/US2016/044672 aus der US Anmeldung Nr. 14/814,008 , eingereicht am 30. Juli 2015, die wiederum
    • - eine continuation-in-part der internationalen PCT Anmeldung Nr. PCT/ US2014/012551 , eingereicht am 22. Januar 2014 (veröffentlicht als WO2014/116703 am 31. Juli 2014), ist, die wiederum die Priorität der US Patentanmeldung Nr. 13/853,248 , eingereicht am 29. März 2013, und der US Patentanmeldung Nr. 13/750,680 , eingereicht am 25. Januar 2013, beansprucht; und
    • - eine continuation-in-part der US Patentanmeldung Nr. 13/853,248 , eingereicht am 29. März 2013 (veröffentlicht als US2014/0209374 am 31. Juli 2014), ist, die wiederum eine continuation-in-part der US Patentanmeldung Nr. 13/750,680 , eingereicht am 25. Januar 2013, war; und
    • - eine continuation-in-part der US Patentanmeldung Nr. 13/750,680 , eingereicht am 25. Januar 2013 (veröffentlicht als US2014/0209373 am 31. Juli 2014), ist.
  • Die gesamte Offenbarung der vorliegenden Anmeldungen wird hiermit per Referenz eingebunden.
  • Fachgebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft frequenzselektive Strukturen (z.B. eine zweidimensionale oder dreidimensionale frequenzselektive Struktur oder Oberfläche etc.) zur Abschirmung oder Abschwächung elektromagnetischer Beinflussung (EMI).
  • Hintergrund
  • Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
  • Der Betrieb elektronischer Vorrichtungen erzeugt elektromagnetische Strahlung innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung der Ausrüstung. Eine solche Strahlung kann zu elektromagnetischen Störungen (EMI) oder Hochfrequenzstörungen (RFI) führen, die den Betrieb anderer elektronischer Geräte innerhalb eines gewissen Abstands stören können. Ohne ausreichende Abschirmung kann eine EMI/RFI Störung zu einer Verschlechterung bzw. zu einem vollständigen Verlust wichtiger Signale führen, wodurch die elektronische Ausrüstung uneffizient oder inoperabel gemacht wird.
  • Eine übliche Lösung, die Auswirkungen von EMI/RFI zu verbessern, ist durch die Verwendung von Abschirmungen, die EMI-Energie absorbieren und/oder reflektieren und/oder umlenken können. Diese Abschirmungen werden typischerweise eingesetzt, um EMI/RFI an ihrer Quelle einzugrenzen, und andere Vorrichtungen in der Nähe der EMI/RFI-Quelle zu isolieren.
  • Der hier verwendete Begriff „EMI“ ist so zu verstehen, dass er sich allgemein auf EMI-Emissionen und RFI-Emissionen bezieht und diese umfasst, und der Begriff „elektromagnetisch“ ist so zu verstehen, dass er sich allgemein auf elektromagnetische und Hochfrequenzen aus externen Quellen und internen Quellen bezieht und diese umfasst. Dementsprechend bezieht sich der Begriff Abschirmung (wie er hier verwendet wird) allgemein auf und umfasst eine Abschwächung (oder Begrenzung) von EMI und/oder RFI, wie z. B. durch Dämpfung, Absorbierung, Reflektierung, Blockierung, und/oder Umlenkung der Energie, oder einer Kombination hiervon, so dass sie nicht mehr stört, beispielsweise zur Erfüllung von Vorschriften und/oder der internen Funktionalität der elektronischen Baugruppe.
  • Figurenliste
  • Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken ausgewählter Ausführungsformen, und nicht aller möglichen Implementierungen, und sind nicht dazu gedacht, den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
    • 1 zeigt eine Leiterplatte (PCB) mit einer integrierten Schaltung, einer frequenzselektiven Oberfläche/periodischen Struktur innerhalb der PCB, und einer frequenzselektiven Oberfläche/periodischen Struktur, die über der integrierten Schaltung aufgebracht oder angeordnet ist, wobei die frequenzselektiven/ periodischen Strukturen geeignet sind, um eine Abschirmung für die integrierte Schaltung gemäss beispielhafter Ausführungsformen bereitzustellen.
    • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsformen einer frequenzselektiven Struktur, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann, wobei die frequenzselektive Struktur jede geeignete Anzahl geeignet ausgestalteter (z. B. geformter und dimensionierter, etc.) elektrisch leitfähiger, elektromagnetische Energie absorbierende, und/oder magnetische Elemente (z. B. Ringe und/oder andere Konfigurationen, etc.), aufweisen kann, wie durch die Folge von Punkten dargestellt.
    • 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann, wobei die frequenzselektive Struktur elektromagnetische Energie absorbierendes Material umfasst, das auf elektrisch leitfähiges Material aufgebracht ist, das sich in einem dielektrischen Material befindet.
    • 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann, wobei die frequenzselektive Struktur ein Dielektrikum und elektrisch leitfähiges Material auf einer Oberfläche des Dielektrikums umfasst.
    • 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann, wobei die frequenzselektive Struktur ein Dielektrikum und elektromagnetische Energie absorbierendes Material auf einer Oberfläche des Dielektrikums umfasst.
    • 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann, wobei die frequenzselektive Struktur ein Dielektrikum und elektromagnetische Energie absorbierendes Material umfasst, aufgebracht auf elektrisch leitendem Material auf einer Oberfläche des Dielektrikums.
    • 7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur mit dielektrischen Bauelementen und elektrisch leitfähigen Ringen, die durch die dielektrischen Bauelemente an bestimmten Stellen abgestützt und voneinander beabstandet sind, wobei die frequenzselektive Struktur innerhalb einer Testvorrichtung auf einem Mikrostreifenleiter für einen MSL-Test dargestellt ist, für den die Ergebnisse in 8 gezeigt sind.
    • 8 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm, dass die Signalstärke in Dezibel (dB) über der Frequenz in Gigahertz (GHz) für erste und zweite Tests zeigt (im folgenden als S21 und MSL Tests bezeichnet), bei dem Referenzsignale zwischen zwei aufeinandergerichteten Antennen aufgezeichnet wurden, mit und ohne einer dazwischenliegenden beispielhaften Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur, um Bandsperrfähigkeiten der frequenzselektiven Struktur zu zeigen.
    • 9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur, die zur Hohlraumresonanzreduzierung innerhalb einer geschlossenen Struktur verwendet werden kann, wobei die frequenzselektive Struktur elektromagnetische Energie absorbierendes Material umfasst, das auf elektrisch leitfähigem Material auf einem dielektrischen Substrat aufgebracht ist, und zeigt auch die frequenzselektive Struktur, die innerhalb einer Hohlraumresonanz-Testvorrichtung angeordnet ist.
    • 10 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm, dass die Energiemenge in Dezibel (dB) zeigt, die von Anschluss 1 an Anschluss 2 (als S21 bezeichnet) einer Testvorrichtung gekoppelt ist, über der Frequenz in Gigahertz (GHz), gemessen wenn sich innerhalb des in 9 gezeigten Testvorrichtungshohlraums frequenzselektive Strukturtestmuster befanden, sowie zu Vergleichszwecken gemessen, wenn nur eine Folie eines elektromagnetische Energie absorbierenden Materials innerhalb des Testvorrichtungshohlraums war.
    • 11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer mehrschichtigen oder dreidimensionalen frequenzselektiven Struktur, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann, wobei die dreidimensionale frequenzselektive Struktur vielfache Schichten frequenzselektiver Oberflächen umfasst, die aufeinander gestapelt sind.
    • 12 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm des Einfügungsverlustes (oder S21) in Dezibel (dB) über der Frequenz in Gigahertz (GHz), wobei die Ergebnisse tatsächliche Messungen der Referenzsignale zwischen zwei aufeinander gerichteten Antennen, mit einem Prototyp einer dreidimensionalen frequenzselektiven Struktur zwischen den beiden Antennen, und modellierte Ergebnisse der Referenzsignale zwischen zwei aufeinander gerichteten Antennen mit unterschiedlichen metallischen Folien 1 mit Löchern zwischen den beiden Antennen, umfassen.
    • 13 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm der Abschirmeffektivität (dB) über der Frequenz (GHz), wobei die Abschirmeffektivität in Bezug auf positive dB definiert ist und das Negative des in 12 gezeigten Einfügungsverlustes ist.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Nun werden beispielhafte Ausführungsformen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben.
  • Wie bereits weiter oben im Abschnitt Hintergrund erläutert, werden häufig Abschirmungen verwendet, um die Auswirkungen von EMI/RFI durch absorbieren und/oder reflektieren und/oder umlenken der EMI Energie zu verbessern. Übliche Abschirmmethoden und Materialien verlassen sich auf eine elektrisch leitfähige Oberfläche, die eine Quelle von elektromagnetischer Strahlung komplett umschließt. In Wirklichkeit müssen jedoch einige Spalten in der elektrisch leitfähigen Oberfläche übrig bleiben, um Instrumentenzugang und/oder Luftströmung zu ermöglichen, wobei die Spalten einen Austritt von Signalen zulassen. Elektromagnetisch absorbierendes Material kann verwendet werden, um den Signalaustritt durch einen Spalt zu dämpfen. Der Absorber muss allerdings den Spalt komplett überdecken, um wirksam zu sein. In diesem Fall verzögert oder verhindert der Absorber Zugang zur Ausrüstung oder den Luftstrom, was meistens nicht brauchbar ist, da der Zuggang zur Ausrüstung und/oder der Luftstrom manchmal erhalten bleiben muss.
  • Nachdem sie das Obige erkannt hatten, haben die Erfinder die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen entwickelt, die eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen enthalten, die zur Abschirmung oder Abschwächung von EMI innerhalb von offenen oder geschlossenen Strukturen verwendet werden können. Ebenso werden Verfahren zur Verwendung von einer oder mehreren frequenzselektiven Strukturen zur Abschirmung oder Abschwächung elektromagnetische Beeinflussung (EMI) innerhalb von offenen oder geschlossenen Strukturen offenbart.
  • Beispielhafte Ausführungsformen von Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleitern und/oder Abschirmungsstrukturen werden offenbart, die eine oder mehrere frequenzselektive Oberflächen/periodische Strukturen verwenden oder aufweisen. Ebenso werden hier beispielhafte Verfahren zur Dämpfung elektromagnetischer Signale durch offene Strukturen oder innerhalb von geschlossenen Strukturen offenbart, die eine oder mehrere frequenzselektive Oberflächen/periodischen Strukturen verwenden. Die Erfinder haben die Vorteile der Verwendung von frequenzselektiven Strukturen für Abschirmungszwecke erkannt, die darin bestehen, dass frequenzselektive Strukturen innerhalb von offenen Strukturen installiert werden können, um elektromagnetische Signale durch die offenen Strukturen zu dämpfen, zu reflektieren, zu blockieren, umzulenken und/oder zu absorbieren, ohne zu verhindern, dass Gegenstände und Luftstrom durch die offenen Strukturen hindurch gehen.
  • In beispielhaften Ausführungsformen kann die frequenzselektive Struktur eine zweidimensionale Form (z.B. eine zweidimensionale frequenzselektive Oberfläche oder Folie etc.) oder eine dreidimensionale Form (z.B. eine dreidimensionale periodische Struktur mit einem periodischen Muster, vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen, etc.) aufweisen. Die frequenzselektive Struktur kann eine elektromagnetisch passive Folie oder Struktur aufweisen, die ausgebildet ist, elektromagnetische Energie über eine oder mehrere spezifische Frequenzbänder zu dämpfen, zu reflektieren, zu blockieren, umzulenken und/oder zu absorbieren. Die frequenzselektive Struktur weist elektrisch leitfähiges und/oder elektromagnetische Energie absorbierendes Material in Mustern auf, welches auf einem dielektrischen Substrat angeordnet oder schwebend beispielsweise in Luft gehalten werden kann (die als dielektrisch betrachtet werden kann). Die Bandsperreigenschaften bestehen auch bei sehr großen Einfallswinkeln, z.B. bei Einfallswinkeln oder Glanzwinkeln bei denen sich die elektromagnetischen Signale nahezu parallel zu der frequenzselektiven Struktur bewegen. In beispielhaften Ausführungsformen sind eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen ausgebildet, um elektromagnetische Signale zu dämpfen, zu reflektierten, zu blockieren, umzuleiten, zu dämpfen und/oder zu absorbieren, die sich durch einen Kanal, eine Wellenleiterstruktur, ein Lüftungspaneel oder eine andere offene Struktur fortpflanzen, wobei sie weiterhin Zugang zur Ausrüstung und/oder den Durchzug von Luftstrom zulassen.
  • Die Erfinder haben auch Vorteile darin erkannt, frequenzselektive Strukturen zur Dämpfung von elektromagnetischen Signalen innerhalb von geschlossenen Strukturen zu verwenden. Es werden hier beispielhafte Ausführungsformen von Hohlraumresonanzverminderungs- und/oder Abschirmungsstrukturen offenbart, die frequenzselektive Strukturen aufweisen. Die frequenzselektive Struktur ist mit elektrisch leitfähigen Elementen konstruiert oder ausgebildet, die bei einer oder mehreren Bandsperrfrequenzen in Resonanz treten. Absorbierendes Material ist mit den elektrisch leitfähigen Elemente verbunden oder an diese angeschlossen. Vorteilhafterweise haben die Erfinder herausgefunden, dass die frequenzselektive Struktur und das absorbierende Material in der Lage sind, eine Hohlraumresonanz zu reduzieren oder abzuschwächen, wobei wesentlich weniger absorbierendes Material als bei den bestehenden üblichen Verfahren verwendet wird, die absorbierende Folien verwenden, die über weite Frequenzbänder arbeiten. Mit Blick auf die gewünschten Frequenz(en) können hier offenbarte beispielhafte Ausführungsformen mindestens eine gleichwertige oder ähnliche Verminderung der Hohlraumresonanz liefern, verglichen mit einer flachen Absorberfolie, während gleichzeitig eine wesentliche Kostenreduzierung aufgrund der geringeren benötigten Menge von Absorber erzielt wird.
  • Die Erfinder haben auch Vorteile darin erkannt, frequenzselektive Strukturen zur Dämpfung von elektromagnetischen Signalen durch offene Strukturen, die einen Luftstrom zulassen müssen, zu verwenden. Beispielsweise sind in vielen elektronischen Vorrichtungen Belüftungslöcher notwendig, um einen Luftstrom zur Vermeidung eines Hitzestaus in elektronischen Bauteilen zuzulassen. Um jedoch eine elektronische Vorrichtung hinreichend zu kühlen, müssen Belüftungslöcher groß genug sein, um einen ausreichenden Luftstrom zum Kühlen der Vorrichtung zu ermöglichen. Bei höheren Frequenzen (kleineren Wellenlängen) lassen die Belüftungslöcher jedoch eine Leckage von elektromagnetischer Energie zu. In beispielhaften Ausführungsformen wird eine frequenzselektive Struktur in Anwendungen verwendet, bei denen eine Ventilation oder ein Luftstrom benötigt oder gewünscht ist. Vorteilhafterweise kann eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur elektrisch leitfähige Elemente (z.B. Ringe etc.) enthalten, die offene Bereiche aufweisen, wobei der offene Bereich dann als Belüftungslöcher verwendet werden kann. Oder es kann beispielsweise eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen aufweisen, die die Blockierung von Luftstrom vermindern und gleichzeitig die Abschirmungswirkung erhöhen. Folglich können hier offenbarte beispielhafte Ausführungsformen eine verbesserte Wirkung bei der Blockierung von elektromagnetischer Energie zur Verfügung stellen, wobei sie gleichzeitig den Luftstrom zu lassen.
  • Die frequenzselektive Struktur kann ausgebildeten sein, um elektromagnetische Energie bei einer oder mehreren spezifischen Frequenzen oder Frequenzbereichen zu dämpfen oder zu blockieren. Zusätzlich, oder alternativ, kann die frequenzselektive Struktur ausgebildet sein, um elektromagnetische Signale bei einer oder mehreren Durchlassfrequenzen durchzulassen. Beispielsweise kann die frequenzselektive Struktur ausgebildet sein, elektromagnetische Signale bei einer oder mehreren Durchlassfrequenzen, die unterschiedlich zu der einen oder den mehreren Bandsperrfrequenzen sind, durchzulassen. Oder die frequenzselektive Struktur kann beispielsweise ausgebildet sein, elektromagnetische Signale bei einer oder mehreren Durchlassfrequenzen durchzulassen, auch wenn die frequenzselektive Struktur nicht verwendet wird, um EMI direkt zu kontrollieren oder abzuschwächen. Als weiteres Beispiel kann die frequenzselektive Struktur mit kleineren offenen Bereichen der elektrisch leitfähigen Elemente ausgebildet sein, um (eine(n)) spezifische(n) Frequenz(en) oder Frequenzbereich(e) durchzulassen, z.B. ein Einzelband oder Mehrband Bandpass. Wenn die Größe der offenen Bereiche oder Belüftungslöcher verringert wird, kann die frequenzselektive Struktur als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder eine Abschirmungsstruktur betrieben werden, die auch eine Lüftung oder einen Luftstrom zulässt. Die offenen Bereiche der elektrisch leitfähigen Elemente (z.B. Ringe, etc.) können verschieden ausgebildet werden, abhängig von den Belüftungsluftstromanforderungen, Abschirmungsanforderungen, den/der zu blockierenden Frequenz(en), und/oder den/der durchzulassenden Frequenz(en), etc.
  • Die Erfinder haben weiterhin Vorteile bei der Verwendung von frequenzselektiven Strukturen zur Minderung von elektromagnetischer Störung festgestellt, die durch umschlossene elektronische Vorrichtungen verursacht werden. Elektronische Vorrichtungen können eine Hülle benötigen, um EMI gegenüber anderen Vorrichtungen zu minimieren und/oder um Vorschriften zu befolgen. In beispielhaften Ausführungsformen können eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen innerhalb der Hüllenstruktur angeordnet sein, um die elektromagnetische Energie bei der (den) vorgesehenen Frequenz(en) selektiv zu blockieren oder umzuleiten. Eine frequenzselektive Struktur kann alleine verwendet werden, oder in Verbindung mit einer oder mehreren Wellenleiterstrukturen, dielektrischen/leitfähigen Stützen, und anderen konstruierten Strukturen, um beispielsweise elektromagnetische Energie zu einem Bereich zu führen wo sie absorbieren wird, oder zu einem Bereich der weniger kritisch für den Betrieb des Schaltkreises ist.
  • Übliche Herangehensweisen an die EMI Abschwächung versuchen, einen Emitter mit einem elektrisch leitfähigen Material zu umgeben (Faradayscher Käfig) um die elektromagnetische Energie einzuschließen. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass die Strukturen nach Art eines „Faradayschen Käfigs“ bei höheren Frequenzen weniger effektiv werden, da die Konstruktion notwendigerweise Spalten aufweist, durch die Energie mit kleineren Wellenlängen (höherer Frequenzen) austreten kann. Dementsprechend weisen hier offenbarte beispielhafte Ausführungsformen frequenzselektive Strukturen auf, die auch selbst dann elektromagnetische Energie blockieren oder umleiten können, wenn kleine Spalten vorhanden sind.
  • Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt 1 eine beispielhafte Ausführungsform, die einen Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder eine Abschirmungsstruktur umfasst, die eine oder mehrere Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist. Diese dargestellte Ausführungsform weist erste und zweite frequenzselektive Strukturen oder periodische Strukturen 104, 108 auf, die zur Bereitstellung einer Abschirmung für einen integrierten Schaltkreis 112 auf einer Leiterplatte (PCB) 116 betrieben werden können. Die erste frequenzselektive Struktur 104 ist innerhalb der PCB 116. Die zweite frequenzselektive Struktur 108 ist über dem integrierten Schaltkreis 112 positioniert, angebracht oder angeordnet. Die frequenzselektiven Strukturen 104, 108 sind zur Dämpfung (z.B. Rückstrahlung, Blockierung, Umlenkung, und/oder Absorbierung, etc.) elektromagnetischer Signale zum/vom integrierten Schaltkreis 112 betreibbar.
  • Die frequenzselektiven Strukturen 104, 108 weisen elektrisch leitfähiges und/oder elektromagnetische Energie absorbierendes Material oder Bauelemente im gleichen oder in unterschiedlichen Mustern auf (z.B. voneinander beabstandete elektrisch leitfähige Ringe, etc.) zur Dämpfung, Blockierung, Rückstrahlung, Umlenkung, und/oder Absorption von elektromagnetischer Energie über ein(e) oder mehrere spezifizierte(s) Frequenz(en) oder Frequenzband/Frequenzbänder. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können entweder eine oder beide der frequenzselektiven Strukturen 104, 108 auch ausgebildet sein, ein(e) oder mehrere spezifizierte(s) Frequenzen oder Frequenzband/Frequenzbänder durchzulassen, um dadurch als Einzelband oder Mehrband Durchlasswellenleiter und/oder Abschirmungsstruktur betreibbar zu sein.
  • Das elektrisch leitfähige und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Material kann in einem Muster relativ zu einem Dielektrikum sein (z.B. ein dielektrisches Substrat, Luft, etc.). Beispielsweise kann das elektrisch leitfähige und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Material auf einer Oberseite und/oder Unterseite eines dielektrischen Substrats sein, und/oder innerhalb des dielektrischen Substrats. Als ein weiteres Beispiel können dielektrische Bauelemente elektrisch leitfähige und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente an voneinander beabstandeten Stellen in einem Muster tragen, aufhängen und/oder aufnehmen. In diesem Beispiel braucht die frequenzselektive Struktur keinerlei dielektrisches Substrat aufweisen, da die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente stattdessen von den dielektrischen Bauelementen z.B in Luft schwebend gehalten werden können. In einem weiteren Beispiel können die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Baulemente einzeln an einer oder mehreren Seitenwände angebracht sein (z.B. klebend befestigt, etc.), die in einer offenen Struktur oder einem Hohlraum einer geschlossenen Struktur sind oder diese bilden. Die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente können einzeln an der einen oder den mehreren Seitenwänden angeordnet sein, so dass sie ein Muster bilden oder eine geordnete oder gemusterte Struktur. In einem weiteren anderen Beispiel können die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente in einer offenen oder geschlossenen Struktur eingebettet sein oder ein integrierter Bestandteil davon sein (z.B. eingebettet in eine Seitenwand eines Rahmens, etc.).
  • In beispielhaften Ausführungsformen, die mehr als eine frequenzselektive Struktur aufweisen, können die frequenzselektiven Strukturen identisch zueinander sein oder unterschiedlich zueinander sein. Zusätzlich kann eine frequenzselektive Struktur jede geeignete Anzahl von elektrisch leitfähigen und/ oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelementen aufweisen, die alle die gleiche Ausbildung haben (z.B. gleiche Form, gleiche Größe, das gleiche Muster, etc.), oder die nicht alle die gleiche Ausbildung haben (z.B. unterschiedliche Form, unterschiedliche Größe, unterschiedliches Muster, etc.). Beispielsweise kann eine frequenzselektive Struktur elektrisch leitfähige und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente haben, die eine unterschiedliche Form und/oder eine unterschiedliche Größe aufweisen, um bei vielfachen Frequenzen und/oder über eine größere Bandbreite zu arbeiten.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine frequenzselektive Struktur elektromagnetische Energie absorbierende(s) Material(ien) oder Absorber auf (einem) elektrisch leitfähigen Material(ien) oder Leiter(n) haben, oder damit verbunden sein, wie es in den 2, 3, und 6 dargestellt ist. Beispielsweise kann (können) (ein) elektromagnetische Energie absorbierende(s) Material(ien) oder Absorber auf das (die) elektrisch leitfähige(n) Material(ien) oder den (die) Leiter geschichtet sein. Oder (ein) elektromagnetische Energie absorbierende(r) dünne(r) Film(e) kann (können) beispielsweise über dem (den) elektrisch leitfähigen Material(ien) oder Leiter(n) angeordnet und daran angeschlossen werden. Als ein noch weiteres Beispiel kann das (können die) elektrisch leitfähige(n) Material(ien) oder der (die) Leiter mit einem oder mehreren elektromagnetische Energie absorbierende Beschichtungen beschichtet sein. In anderen beispielhaften Ausführungsformen weist eine frequenzselektive Struktur nur elektromagnetische Energie absorbierende(s) Material(ien) oder Absorber auf (z. B. 5 etc.) ohne elektrisch leitfähige(s) Material(ien) oder Leiter. In noch anderen beispielhaften Ausführungsformen weist eine frequenzselektive Struktur nur elektrisch leitfähige(s) Material(ien) oder Leiter auf (z.B. 4, etc.), ohne elektromagnetische Energie absorbierende(s) Material(ien) oder Absorber. In noch weiteren beispielhaften Ausführungsformen weist eine frequenzselektive Struktur elektromagnetische Energie absorbierende(s) Material(ien) oder Absorber auf, die benachbart zu oder neben dem (den) elektrisch leitfähigen Material(ien) oder Leiter(n) angeordnet sind, aber nicht auf oder unter diesem (diesen) geschichtet.
  • Die in 1 dargestellte Ausführungsform weist eine erste und zweite frequenzselektive Struktur 104, 108 auf, die jeweils innerhalb der PCB 116 und über dem integrierten Schaltkreis 112 angeordneten sind. Alternative beispielhafte Ausführungsformen können mehr oder weniger als zwei frequenzselektive Strukturen aufweisen. Beispielsweise weisen andere beispielhafte Ausführungsformen entweder eine erste frequenzselektive Struktur innerhalb eines PCB Substrats auf, oder eine zweite frequenzselektive Struktur, die über einem integrierten Schaltkreis auf dem PCB angeordnet ist, aber nicht beides. Zusätzliche beispielhafte Ausführungsformen weisen eine frequenzselektive Struktur auf der oberen Oberfläche und/oder der Unterseite des PCB Substrats auf, ohne irgendeine frequenzselektive Struktur, die innerhalb des PCBs Substrat oder über einem integrierten Schaltkreis auf dem Substrat angeordnet ist. Weitere beispielhafte Ausführungsformen weisen mehr als zwei frequenzselektive Strukturen auf, wie zum Beispiel eine erste frequenzselektive Struktur innerhalb des PCB Substrats, eine zweite frequenzselektive Struktur die über einem integrierten Schaltkreis auf dem PCB angeordnet ist, und eine dritte frequenzselektive Struktur auf der Oberseite oder der Unterseite des PCB Substrats. Noch weitere beispielhafte Ausführungsformen weisen eine erste frequenzselektive Struktur innerhalb des PCB Substrats auf, eine zweite frequenzselektive Struktur die über einem integrierten Schaltkreis auf dem PCB angeordnet ist, eine dritte frequenzselektive Struktur auf der oberen Oberfläche des PCB Substrats, und eine vierte frequenzselektive Struktur auf der Unterseite des PCB Substrats. Zusätzlich, oder alternativ, kann eine frequenzselektive Struktur auf einer anderen Oberfläche in der Nähe eines EMI Rauschverlaufs angebracht werden, anstelle von, oder zusätzlich zu, einer Anordnung einer frequenzselektiven Struktur auf einem Schaltkreis, innerhalb eines PCB, und/oder auf einer Oberfläche einer PCB (z.B. darunter, etc.).
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur oder periodischen Struktur 204, die als ein Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann. Wie durch die Reihen der Punkte und Abstand (d) in 2 dargestellt ist, kann die frequenzselektive Struktur 204 (und andere hier offenbarte frequenzselektive Strukturen) jede geeignete Anzahl von geeignet ausgebildeten (z.B. geformt, größenangepasst, beabstandet, gemustert, etc.) elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelementen aufweisen (z.B. Ringe und/oder andere Formen, etc.), abhängig beispielsweise davon, welche Frequenz oder Frequenzen durch die frequenzselektive Struktur 204 zu reflektieren, absorbieren, blockieren, und/oder umzuleiten sind. Die frequenzselektive Struktur 204 kann konstruiert, ausgebildet, oder abgestimmt sein, Energie bei einer oder mehreren gewünschten Frequenzen oder Frequenzbändern (z.B ungefähr 9 Gigahertz, etc.) zu reflektieren, zu absorbieren, zu blockieren, und/oder umzuleiten. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die frequenzselektive Struktur 204 auch ausgebildet sein, eine(n) oder mehrere spezifische(n) Frequenz(en) oder Frequenzbereich(e) passieren zu lassen, so dass die frequenzselektive Struktur 204 auch als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder Abschirmstruktur betreibbar ist.
  • In dem in 2 gezeigten Beispiel enthält die frequenzselektive Struktur 204 elektrisch leitfähiges Material oder Leiter 220 und elektromagnetische Energie absorbierendes Material oder Absorber 224, auf dem elektrisch leitfähigen Material oder den Leitern 220 oder daran angebracht. 2 zeigt auch ein Dielektrikum 228, welches jedes geeignete Dielektrikum aufweisen kann, einschließlich dielektrische Substratmaterialien, Luft etc.. Im Betrieb reflektiert, absorbiert, blockiert, und/oder leitet die frequenzselektive Struktur 204 Signale in der Nähe des Einfallswinkels um (90 Grad von der normalen), um Energie zu stoppen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die frequenzselektive Struktur 204 (und andere hier offenbarte frequenzselektive Strukturen) auch andere Gegenständen und/oder Ventilationsluftströmen durchlassen, zum Beispiel wenn das Dielektrikum 228 Luft ist, etc..
  • 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur 304, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann. Wie in 3 dargestellt, ist ein elektromagnetische Energie absorbierendes Material oder Absorber 324 auf einem elektrisch leitfähigen Material oder elektrischen Leiter 320, oder daran angebracht. Während des Betriebs ist das elektromagnetische Energie absorbierende Material 324 betreibbar, um elektromagnetische Signale zu dämpfen oder zu absorbieren, die von der frequenzselektiven Struktur 304 reflektiert werden. Obwohl die 3 nur einen einzelnen elektrischen Leiter 320 und einen einzelnen Absorber 324 darauf darstellt, kann die frequenzselektive Struktur 304 jede geeignete Anzahl von geeignet ausgebildeten (z.B. geformt, größenangepasst, beabstandet, gemustert, etc.) elektrischen Leitern 320 und Absorbern 324 (z.B. Ringe und/oder andere Formen, etc.) aufweisen, beispielsweise abhängig davon, welche Frequenz oder Frequenzen durch die frequenzselektive Struktur 304 zu reflektieren sind. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Ausbildung der elektrischen Leiter 320 und Absorber 324 (z.B. Anzahl von, Form, Größe, Abstand, Muster, etc.) auch beispielsweise davon abhängen, ob und welche(s) Frequenz(en) oder Frequenzband(bänder) durchgelassen werden soll(en).
  • 3 zeigt auch Dielektrika 328 und 332. Die Dielektrika 328, 332 können Abschnitte mit dem gleichen Dielektrikum aufweisen, z.B. obere und untere Abschnitte mit dem gleichen Dielektrikumsubstrat. Oder die Dielektrika 328, 332 können verschiedene Dielektrika aufweisen. Beispielsweise kann das Dielektrikum 328 ein Dielektrikumsubstrat sein, und das Dielektrikum 332 kann Luft aufweisen.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur 404, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann. Wie in 4 dargestellt, weist die frequenzselektive Struktur 404 ein elektrisch leitfähiges Material oder elektrischen Leiter 420 auf einer Oberfläche eines Dielektrikums 428 auf. Obwohl die 4 nur einen einzelnen elektrischen Leiter 420 zeigt, kann die frequenzselektive Struktur 404 jede geeignete Anzahl von geeignet ausgebildeten (z.B. geformten, größenangepassten, beabstandeten, gemusterten, etc.) elektrischen Leiter aufweisen, beispielsweise abhängig davon, welche Frequenz oder Frequenzen von der frequenzselektiven Struktur 404 zu reflektieren sind. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der elektrische Leiter 420 der frequenzselektiven Struktur 404 auch so ausgebildet sein, dass er ein(e) oder mehrere spezifische(s) Frequenz(en) oder Frequenzbänder(band) durchlässt, so dass die frequenzselektive Struktur 404 auch als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur betreibbar ist.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur 504, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann. Wie in 5 dargestellt, weist die frequenzselektive Struktur 504 ein elektromagnetische Energie absorbierendes Material oder Absorber 524 auf einer Oberfläche eines Dielektrikums 528 auf. Obwohl 5 nur einen einzelnen Absorber 524 zeigt, kann die frequenzselektive Struktur 504 jede geeignete Anzahl von geeignet ausgebildeten (z.B. geformten, größenangepassten, beabstandeten, gemusterten, etc.) Absorbern 524 aufweisen, beispielsweise abhängig davon, welche Frequenz oder Frequenzen von der frequenzselektiven Struktur 504 zu reflektieren sind. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Absorber 524 der frequenzselektiven Struktur 504 auch so ausgebildet sein, dass er ein(e) oder mehrere spezifische(s) Frequenz(en) oder Frequenzbänder(band) durchlässt, so dass die frequenzselektive Struktur 504 auch als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur betreibbar ist.
  • 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur 604, die als Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur verwendet werden kann. Wie in 6 dargestellt, enthält die frequenzselektive Struktur 604 ein elektromagnetische Energie absorbierendes Material oder Absorber 624, auf einem elektrisch leitfähigen Material oder Leiter 620 oder daran angebracht, welches/welcher wiederum auf einer Oberfläche eines Dielektrikums 628 ist. In einer alternativen Ausführungsform kann die Positionierung des elektromagnetische Energie absorbierenden Materials oder Absorbers 624 und des elektrisch leitfähigen Materials oder Leiters 620 vertauscht sein, so dass das elektrisch leitfähige Material oder der Leiter 620 auf einem elektromagnetische Energie absorbieren Material oder Absorber 624 ist, oder daran angebracht ist. Obwohl 6 nur einen einzelnen elektrischen Leiter 620 und darauf einen einzelnen Absorber 624 zeigt, kann die frequenzselektive Struktur 604 jede geeignete Anzahl von geeignet ausgebildeten (z.B. geformten, größenangepassten, beabstandeten, gemusterten, etc.) elektrischen Leitern 620 und Absorbern 624 (z.B. Ringe und/oder andere Formen, etc.) enthalten, beispielsweise abhängig davon, welche Frequenz oder Frequenzen von der frequenzselektiven Struktur 604 zu reflektieren sind. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können der Leiter 620 und der Absorber 624 der frequenzselektiven Struktur 604 auch ausgebildet sein, ein(e) oder mehrere spezifische(s) Frequenz(en) oder Frequenzbänder(band) durchzulassen, so dass die frequenzselektive Struktur 604 auch als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur betreibbar ist.
  • 7 zeigt eine beispielhafte frequenzselektive Struktur 704 innerhalb einer Testvorrichtung 732 und angeordnet auf einem Mikrostreifenleiter 736 für einen MSL Test, wobei die Ergebnisse in 8 dargestellt sind und nachfolgend beschrieben werden. Wie in 7 dargestellt, enthält die frequenzselektive Struktur 704 eine Anzahl von elektrisch leitfähigen und/oder elektrische Energie absorbierenden Bauelementen 720 und eine Anzahl von dielektrischen Bauelementen, Verstrebungen, oder Abstandshaltern 740. Die dielektrischen Bauelemente 740 sind angeschlossen an und erstrecken sich zwischen Paaren von elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelementen 720.
  • In diesem Beispiel enthält die frequenzselektive Struktur 704 kein dielektrisches Substrat. Die elektrisch leitfähigen Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente 720 sind stattdessen aufgehängt, z.B. in Luft (die als ein Dielektrikum betrachtet werden kann) und werden durch die dielektrischen Bauelemente 740 an Ort und Stelle gehalten. Mit dieser Ausgestaltung ist ein großer Bereich der frequenzselektiven Struktur 704 offen. Wie in 7 dargestellt, hat die frequenzselektive Struktur 704 offene Bereiche, die durch die kreisförmigen elektrisch leitfähigen Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 und die offenen Bereiche, die zwischen den dielektrischen Bauelementen 740 gebildet sind, gebildet werden. Diese offenen Bereiche der frequenzselektiven Struktur 704 können als Belüftungslöcher verwendet werden. Dementsprechend kann die frequenzselektive Struktur 704 vorteilhafterweise verwendet werden, um elektromagnetische Signale durch offene Strukturen zu dämpfen, die Ventilationsluftströme benötigen, wie zum Beispiel eine elektronische Vorrichtung, die einen Luftstrom benötigt um einen Wärmestau in elektronischen Bauteilen zu verhindern.
  • In diesem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die elektrisch leitfähigen Baulemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 kreisförmige Ringe. Die Mehrzahl der dielektrischen Bauelemente 740 sind lineare oder geradlinige Bauelemente, von denen jedes zwischen einem zusammenhängenden Paar der elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Ringe verbunden ist. Die elektrisch leitfähigen Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 sind an den Spitzen von gleichseitigen Dreiecken, die durch die dielektrischen Bauelemente 740 gebildet werden.
  • Mit diesem in 7 gezeigten Beispiel weitermachend, können die elektrisch leitfähigen Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 einen inneren Ringdurchmesser von ungefähr 10,2 mm und einen äußeren Ringdurchmesser von ungefähr 12 mm haben. Die Mittelpunkte der Ringe können voneinander mit ungefähr 17,5 mm in einem sechseckigen Muster getrennt sein. Jeweils 3 benachbarte Ringe bilden ein gleichseitiges Dreieck, wobei die Seiten ungefähr gleich 17,5 mm sind. Die Dicke kann ungefähr 1 mm sein. Die in diesem Abschnitt bereitgestellten Abmessungen sind nur Beispiele, da die frequenzselektive Struktur unterschiedlich ausgebildet werden kann, abhängig von den Anforderungen an den Belüftungsluftstrom, den Anforderungen an die Abschirmung, der(den) zu blockierenden Frequenz(en), und/oder der(den) Frequenz(en) die durchgelassen wird(werden), etc.. Beispielsweise können die elektrisch leitfähigen Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 ausgebildet sein (z.B. größenangepasst, geformt, etc.) um elektromagnetische Energie bei einer oder mehreren spezifischen Frequenzen oder Frequenzbereichen zu dämpfen oder zu blockierten. Die elektrisch leitfähigen Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 können auch ausgebildeten sein (z.B. größenangepasst, geformt, etc.) (eine(n)) spezifische(n) Frequenz(en) oder Frequenzbereich(e) durchzulassen, zum Beispiel ein Einzelband oder Mehrband Bandpass. Wenn die Größe der offenen Bereiche oder Belüftungslöcher verringert wird, ist die frequenzselektive Struktur 704 als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur betreibbar, die auch eine Belüftung oder einen Luftstrom zulässt.
  • Die in 7 gezeigte Ausbildung ist nur ein Beispiel einer möglichen frequenzselektiven Struktur, die in einer beispielhaften Ausführungsform verwendet werden kann, während andere beispielhafte Ausführungsformen eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen enthalten können, die durch die Veränderung der Form, der Größe, des Abstands der Trennung, der übergreifenden geometrischen Ausformung etc. der dielektrischen Bauelemente und/oder der elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente an verschiedene Frequenzen angepasst sind. Andere Anordnungen oder Geometrien können für die frequenzselektive Struktur 704 verwendet werden, wie zum Beispiel elektrisch leitfähige und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente in einer größeren oder kleineren Anzahl, die unterschiedlich voneinander beabstandet sind (z.B. näher zueinander oder weiter voneinander entfernt), und/oder die verschiedene Formen haben, etc.. Beispielsweise können die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente 720 auch nichtkreisförmig sein, z.B. dreieckig, rechteckig, fünfeckig, sechseckigen, spiralförmig, kreuzförmig, etc.. Zusätzlich können die dielektrischen Bauelemente 740 auch nichtlinear sein und/oder verschieden angeordnet sein, um andere Formen zu bilden als die in 7 gezeigten gleichschenkligen Dreiecke oder sechseckigen Muster.
  • Zusätzlich kann die frequenzselektive Struktur 704 so innerhalb einer offenen Struktur angeordnet werden, dass die frequenzselektive Struktur zum blockieren elektromagnetischer Signale bei einer oder mehreren Bandsperrfrequenzen betreibbar ist, die sich durch die offene Struktur ausbreiten, ohne die offene Struktur vollständig zu blockieren (z.B. lässt sie einen ventilierenden Luftstrom zu, etc.). Oder die frequenzselektive Struktur 704 kann beispielsweise innerhalb eines Hohlraums einer geschlossenen Struktur so angeordnet werden, dass die frequenzselektive Struktur zum dämpfen elektromagnetischer Signale innerhalb des Hohlraums bei einer oder mehreren Bandsperrfrequenzen betreibbar ist, um dadurch die Hohlraumresonanz und/oder die Fortpflanzung elektromagnetischer Energie innerhalb des Hohlraums zu verringern. Als ein weiteres Beispiel kann die frequenzselektive Struktur 704 alleine oder in Verbindung mit beispielsweise einer oder mehreren Wellenleiterstrukturen, dielektrischen/leitfähigen Stützen, und anderen konstruierten Strukturen verwendet werden, um die elektromagnetische Energie zu einem Bereich zu leiten, wo sie absorbiert wird, oder zu einem Bereich der weniger kritisch für den Betrieb des Schaltkreises ist.
  • 8 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm, dass die Signalstärke in Dezibel (dB) über der Frequenz in Gigahertz (GHz) für zwei unterschiedliche Tests zeigt. Während der zwei Tests wurden Referenzsignale zwischen zwei aufeinandergerichteten Antennen gemessen oder aufgezeichnet, mit und ohne einer dazwischenliegenden beispielhaften Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur. Die Ergebnisse zeigen die Bandsperrfähigkeiten der frequenzselektiven Struktur. Die in 8 gezeigten Testergebnisse werden nur zum Zweck der Beschreibung zur Verfügung gestellt, und nicht zum Zwecke der Einschränkung.
  • Für den ersten Test (bezeichnet als S21) wurde das Referenzsignal zwischen zwei aufeinander gerichteten Antennen gemessen oder aufgezeichnet. Dann wurde eine frequenzselektive Struktur zwischen den beiden Antennen eingeführt oder positioniert, und das Referenzsignal wurde erneut gemessen oder aufgezeichnet. In 8 repräsentieren die S21 Testergebnisse die Messungen, die durchgeführt wurden, als die frequenzselektive Struktur zwischen beiden Antennen war.
  • Im allgemeinen zeigen die S21 Testergebnisse, dass die frequenzselektive Struktur Frequenzen bei ungefähr 9 GHz blockiert, reflektiert, umlenkt und/oder absorbiert. Der Pegel der Bandsperre war besser als 30 dB, was bedeutet, dass das Signal was durchging 1/1000 des Pegels des Referenzsignals war. Diese Testergebnisse zeigen, dass diese beispielhafte Ausführungsform mit der frequenzselektiven Struktur signifikante Bandsperreigenschaften bei ungefähr 9 GHz hat. Obwohl 8 zeigt, dass diese beispielhafte Ausführungsform mit der frequenzselektiven Struktur Energie bei Frequenzen um 9 GHz blockiert, können andere beispielhafte Ausführungsformen eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen enthalten, die ausgelegt sind, um Energie bei einer anderen geeigneten Frequenz oder Frequenzen zu stoppen.
  • Der zweite Test (bezeichnet als Mikrostreifenleiter (MSL) Test) wurde auf einem Mikrostreifenleiter durchgeführt. Die Referenzmessung wurde bei einer leeren Vorrichtung durchgeführt. Dann wurde eine frequenzselektive Struktur 704 auf dem oberen Leiter des Mikrostreifenleiters 736 angeordnet, wie in 7 dargestellt, und das Signal wurde gemessen. Die MSL Testergebnisse in 8 zeigen signifikante Bandsperreigenschaften (z.B. Pegel der Bandsperrung von mehr als 25 dB) um 8 GHz herum. Im allgemeinen ist der MSL Test kennzeichnend für die Bandsperreigenschaften eines Bandsperrwellenleiters und/ oder einer Abschirmstruktur, die eine frequenzselektive Struktur enthält. Das Signal bewegt sich parallel zu der frequenzselektiven Struktur während des MSL Tests, und die elektrischen und magnetischen Felder sind senkrecht zu der Oberfläche oder Ebene der frequenzselektiven Struktur. Zum Vergleich so bewegt sich die Energie während des S21 Tests senkrecht zu der Oberfläche der frequenzselektiven Struktur, und die elektrischen und magnetischen Felder sind parallel zu der Oberfläche der frequenzselektive Struktur.
  • Eine frequenzselektive Struktur kann mit elektrisch leitfähigem Material, Elementen, oder Bauelementen, die bei einer spezifischen Frequenz in Resonanz treten, konstruiert oder ausgebildet sein. In beispielhaften Ausführungsformen ist elektromagnetische Energie absorbierendes Material auf elektrisch leitfähige Elemente aufgebracht, aufgeklebt, oder auf andere Weise angebracht. Das elektromagnetische Energie absorbierende Material und/oder die elektrisch leitfähigen Elemente können durch ein dielektrisches Substrat unterstützt und/oder angeschlossen sein (z.B. angebracht, angeklebt auf, usw. etc.). Alternativ kann die frequenzselektive Struktur (z.B. 704 in 7, etc.) auch kein dielektrisches Substrat enthalten. In einer beispielhaften Ausführungsform ist elektromagnetische Energie absorbierendes Material oben auf elektrisch leitfähige Elemente aufgeklebt, welche wiederum an ein dielektrisches Substrat angeklebt sein können, oder durch dielektrische Elemente zusammengefügt sein können, etc.. Im Betrieb ist die frequenzselektive Struktur betreibbar, um Hohlraumresonanzen und die Fortpflanzung elektromagnetischer Energie (auch als stehende Welle bezeichnet) innerhalb einer geschlossenen Struktur zu verringern oder abzuschwächen.
  • Die frequenzselektive Struktur kann die elektromagnetische Energie und die Menge von EMI Abschirmung, die innerhalb der geschlossenen Struktur benötigt wird, reduzieren. Die frequenzselektive Struktur kann Energie in einem Hohlraum der geschlossenen Struktur verringern, bevor die Energie zu einer EMI Abschirmung gelangt. Beispielsweise kann die frequenzselektive Struktur relativ zu der Abschirmung angeordnet werden (z.B. oberstromig von, etc.), um die elektromagnetische Energie in dem Hohlraum zu verringern, bevor die elektromagnetische Energie die Abschirmung erreicht. Daher kann in diesem Fall die frequenzselektive Struktur die gesamte Abschirmwirkung verbessern. Die frequenzselektive Struktur kann auch als eine Struktur betrachtet werden, die die Hohlraumresonanz reduziert, und/oder als eine Abschirmstruktur oder als ein Teil hiervon.
  • Als Hintergrundinformation, eine Hohlraumresonanz entsteht, wenn eine elektronische Vorrichtung innerhalb eines elektrisch leitfähigen Gehäuses (für physikalischen und elektromagnetischen Schutz) eingeschlossen ist. Von Vorrichtungen abgegebene Energie kann innerhalb des Hohlraums in Resonanz treten. Ein Hohlraum hat spezifische Frequenzen, bei denen er in Resonanz tritt, abhängig von der Größe oder den Abmessungen des Hohlraums. Wenn das abgegebene Signal bei einer von diesen Eigenfrequenzen ist, wird der Hohlraum in Resonanz treten. Dieses führt dazu, dass das elektrische und magnetische Feld über dem Volumen des Hohlraums variiert, was sich nachteilig auf die gewünschte Wirkung des Schaltkreises auswirken kann.
  • Übliche Hohlraumresonanzmethoden verwenden eine dünne Folie eines elektromagnetischen Absorbers, die auf einer Wand des Hohlraums angeordnet ist. Das Absorbermaterial ist üblicherweise mit einem absorbierenden Füllstoff beladen, der das magnetische Feld und/oder das elektrische Feld absorbiert. Der Absorber verändert die Frequenz der Hohlraumresonanz und absorbiert die Streuenergie, welches dem Schaltkreis erlaubt ordnungsgemäß zu arbeiten. Ein üblicher Hohlraumresonanzabschwächungsabsorber arbeitet über einen weiten Bereich von Frequenzen. Ein vorgegebenes Absorbermaterial kann für eine Hohlraumresonanzreduzierung über z.B. einen Frequenzbereich von 2 GHz bis 26 GHz, etc., empfohlen werden. Kosten spielen eine Rolle bei Hohlraumresonanzabsorbern, wobei die Kosten hauptsächlich von dem absorbierenden Füllmaterial abhängen.
  • Eine frequenzselektive Struktur ist eine passive elektromagnetische Folie, die ausgebildet ist, um elektromagnetische Energie über eine oder mehrere spezifizierte Frequenzbänder zu dämpfen, zu reflektieren, zu blockieren, umzuleiten und/oder zu absorbieren, unter Verwendung von elektrisch leitfähigen Mustern auf einem dielektrischen Substrat. Wenn die elektrisch leitfähigen Muster innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind, werden sie mit der einen oder den mehreren Frequenzen, für die die frequenzselektive Struktur ausgelegt ist, in Resonanz treten. In beispielhaften Ausführungsformen ist elektromagnetische Energie absorbierendes Material an den elektrisch leitfähigen Mustern angebracht, um Energie zu absorbieren und eine Struktur zur Abschwächung von Hohlraumresonanz zur Verfügung zu stellen. Vorteilhafterweise können diese beispielhaften Ausführungsformen mindestens gleichwertige oder ähnliche Reduzierungen der Hohlraumresonanz zur Verfügung stellen, verglichen mit einer flachen Absorberfolie, während sie gleichzeitig eine signifikante Kostenverringerung wegen der geringeren benötigten Menge von Absorber zur Verfügung stellen. Beispielhafte hier offenbarte Ausführungsformen von Strukturen zur Abschwächung von Hohlraumresonanzen können in einem weiten Bereich von Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel Anwendungen bei denen eine Absorbierung über ein enges Frequenzband benötigt wird, und die nicht notwendigerweise eine Absorbierung über ein breites Frequenzband erfordern.
  • 9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur 804, die einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Offenbarung beinhaltet. Die frequenzselektive Struktur 804 kann zur Reduzierung von Hohlraumresonanzen innerhalb einer geschlossenen Struktur verwendet werden. Die frequenzselektive Struktur 804 kann Energie in einem Hohlraum der geschlossenen Struktur reduzieren, bevor die Energie zu einer Abschirmung gelangt, die auch innerhalb der geschlossenen Struktur ist. Auf diese beispielhafte Weise kann die frequenzselektive Struktur 804 daher vorteilhafterweise die gesamte Abschirmwirkung verbessern. Dementsprechend kann die frequenzselektive Struktur 804 auch eine Struktur zur Hohlraumresonanzverringerung und/ oder eine Abschirmstruktur sein, oder ein Teil davon.
  • Wie in 9 gezeigt, enthält die frequenzselektive Struktur 804 elektromagnetische Energie absorbierendes Material 824 auf, angebracht auf und/ oder verbunden mit (z.B. angeschlossen an oder auf eine obere Oberfläche davon geklebt etc.), elektrisch leitfähigem Material 820. Das elektrisch leitfähige Material 820 und das elektromagnetische Energie absorbierende Material 824 sind auf der Oberfläche eines Dielektrikums 828 oder darauf gehalten. In anderen beispielhaften Ausführungsformen enthält die frequenzselektive Struktur jedoch kein Dielektrikum 828.
  • In alternativen Ausführungsformen kann die Positionierung des elektromagnetische Energie absorbierenden Materials oder Absorbers und des elektrisch leitfähigen Materials oder Leiters umgekehrt sein, so dass das elektrisch leitfähige Material oder der Leiter auf dem elektromagnetische Energie absorbierenden Material oder Absorber ist, oder daran angebracht ist. Wie hier für andere beispielhafte Ausführungsformen einer frequenzselektiven Struktur offenbart ist, kann die frequenzselektive Struktur 804 jede geeignete Anzahl von zweckmäßig ausgebildeten (z.B. geformt, größenangepasst, beabstandet, gemustert etc.) elektrischen Leitern und Absorbern (z.B. Ringe und/oder andere Formen etc.) aufweisen, abhängig beispielsweise von der gewünschten Bandsperrfrequenz oder den gewünschten Bandsperrfrequenzen, etc., bei denen die elektrischen Leiter und Absorber gedacht sind in Resonanz zu treten.
  • Ein großer Bereich von Materialien kann für das dielektrische Substrat, das elektrisch leitfähige Material, und das elektromagnetische Energie absorbierende Material in beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden. Eine beispielhafte Ausführungsform enthält ein dielektrisches Schaumstoffsubstrat, welches elektrisch leitfähige Aluminiumringe auf dem dielektrischen Schaumstoffsubstrat hat. Elektromagnetische Energie absorbierendes Material, welches die gleiche Ringform wie die elektrisch leitfähigen Ringe hat, ist oben auf die elektrisch leitfähigen Ringe aufgeklebt (z.B. unter Verwendung eines druckempfindlichen Acrylklebebands, etc.) oder anderweitig angebracht. Dementsprechend enthält diese beispielhafte Ausführungsform metallisch verstärkte Absorberringe auf einem dielektrischen Substrat. So kann das elektromagnetische Energie absorbierende Material, nur als ein Beispiel, magnetisch aufgeladenes Silikongummimaterial aufweisen (z.B.ECCOSORB™ BSR, etc.). Auch kann, ebenfalls nur als ein Beispiel, das dielektrische Schaumstoffsubstrat einen vernetzten Kohlenwasserstoffschaumstoff mit geschlossenen Zellen aufweisen (z.B. ECCOSTOCK™ PP-4 Schaumstoff, etc.), mit geringem dielektrischen Verlust, einer niedrigen dielektrischen Konstante, und einer geringen Dichte. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können auch alternative Materialien für das dielektrisches Substrat (z.B. mit einer höheren dielektrischen Konstanten, etc.), für das elektromagnetische Energie absorbierende Material, und/oder elektrisch leitfähige Material verwendet werden. In noch anderen Ausführungsformen enthält die frequenzselektive Struktur keinerlei dielektrisches Substrat. Stattdessen enthält diese beispielhafte frequenzselektive Struktur metallisch verstärkte Absorberringe (z.B. aluminiumverstärkte magnetisch aufgeladene Silikongummiringe, etc.), unterstützt und miteinander über dielektrische Stützen oder Bauelemente verbunden, die sich im allgemeinen zwischen den Ringen erstrecken, siehe z.B. 7.
  • 10 stellt Betriebstestwerte gemessen für Testbeispiele einer frequenzselektiven Struktur zur Verfügung. Die Testbeispiele und die Testergebnisse werden nur zum Zwecke der Beschreibung zur Verfügung gestellt, und nicht zum Zwecke der Einschränkung.
  • Genauer gesagt, ist 10 ein beispielhaftes Liniendiagramm, dass die Energiemenge in Dezibel (dB) zeigt, die von Anschluss 1 an Anschluss 2 (als S21 bezeichnet) einer Testvorrichtung gekoppelt ist, über der Frequenz in Gigahertz (GHz), gemessen wenn sich innerhalb des in 9 gezeigten Testvorrichtungshohlraums einige wenige Testmuster befanden. Zu Vergleichszwecken wurde auch die Energiemenge gemessen, die von Anschluss 1 an Anschluss 2 gekoppelt war, wenn nur eine Folie eines elektromagnetische Energie absorbierenden Materials innerhalb des Testvorrichtungshohlraums war.
  • In dieser Testreihe wies die Testvorrichtung einen ziemlich großen Hohlraum mit einer Länge von 35,56 cm (14 inches), einer Breite von 20,32 cm (8 inches) und einer Höhe von 1,9 cm (0,75 inches) auf. Die Eingangsanschlüsse/ Ausgangsanschlüsse 1 und 2 der Testvorrichtung waren Mikrowellenanschlüsse vom Typ N.
  • Für dieses Testsreihenbeispiel wurden die Probestücke durch das nachfolgende beispielhafte Verfahren hergestellt. Elektrisch leitfähiges Aluminium mit einer Dicke von ungefähr 0,005 cm (0,002 inches) wurde auf eine Seite einer 30,5 cm mal 30,5 cm (12 inch mal 12 inch) Folie aus ECCOSORB™ BSR-2 mit einer Dicke von 0,1 cm (0,04 inches oder 40 mils) aufgeklebt. ECCOSORB™ BSR-2 ist ein magnetisch aufgeladenes Silikongummimaterial das elektrisch nicht leitfähig ist. Ringe mit wechselnden Durchmessern (z.B einem inneren Ringdurchmesser von ungefähr 7 mm und einem äußeren Ringdurchmesser von ungefähr 8,5 mm, etc.) wurden in das elektrisch leitfähige Material und elektromagnetische Energie absorbierende Material unter Verwendung eines Wasserstrahls geschnitten. Gruppen von 4 Ringen mit identischen oder im wesentlichen identischen Abmessungen wurden auf dielektrischem Material angeordnet. In diesem Beispiel wies das dielektrische Material ein Stück von ECCOSTOCK™ PP-4 mit einer Dicke von 0,3 cm (0,125 inches) auf. ECCOSTOCK™ PP-4 ist ein vernetzter Kohlenwasserstoffschaumstoff mit geschlossenen Zellen und geringer Dichte, geringem dielektrischen Verlust und einer ausreichend geringen dielektrischen Konstante (k = 1,05), so dass es im wesentlichen durchlässig für Radiofrequenzen (RF) und Mikrowellen ist. Das dielektrische Material ist wirksam oder dient dazu, die Ringe aus elektrisch leitfähigem Material und aus elektromagnetische Energie absorbierendem Material in der Mitte des Wellenleiters zu halten.
  • Wie in 10 gezeigt, gab es eine gute Dämpfung der Hohlraumresonanz, wenn einige wenige (z.B. fünf oder sechs, etc.) der mit Metall verstärkten Absorberringe zufallsmäßig im Hohlraum der Testanordnung verteilt waren. Tatsächlich haben zwanzig bis fünfundzwanzig mit Metall verstärkte Absorberringe eine nahezu gleichwertige Dämpfung erzielt, wie sie durch eine 10,2 cm mal 10,2 cm (4 inch mal 4 inch) Folie aus nur dem Absorber ECCOSORB™ BSR-2 erzielt wurde. Dieses Ergebnis war überraschend, ausgehend davon dass die Ringe nur ungefähr 7 Volumenprozent des elektromagnetische Energie absorbierenden Materials der 10,2 cm mal 10,2 cm (4 inch mal 4 inch) Absorberfolie enthielten. Diese Fähigkeit, eine gute Dämpfung mit einer relativ geringen Menge von elektromagnetische Energie absorbierendem Material zu liefern, kann eine wesentliche Kostenreduzierung liefern, wenn man von den relativ hohen Kosten für elektromagnetische Energie absorbierendes Material ausgeht.
  • Beispielsweise können die Ringe mit einem inneren Durchmesser innerhalb eines Bereiches von ungefähr 7 mm bis ungefähr 7,5 mm und einem äußeren Durchmesser innerhalb eines Bereiches von ungefähr 9 mm bis ungefähr 9,5 mm ausgebildet sein, welches das Verhalten für 10,3 GHz optimiert oder verbessert. Zusätzlich hatte das dielektrische Substrat der Probestücke eine Dicke von ungefähr 0,32 cm (0,125 inches). Die hier offenbarten Abmessungen sind ihrer Art nach nur Beispiele und begrenzen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung, da andere beispielhafte Ausführungsformen dielektrisches Substrate mit unterschiedlichen Dicken (z.B kleiner etc.), Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern etc. aufweisen können.
  • 11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer mehrschichtigen oder dreidimensionalen frequenzselektiven Struktur 1104, die eine oder mehrere Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist. Die frequenzselektive Struktur 1104 kann ausgebildet sein, um einen Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur zu verwenden.
  • Wie in 11 dargestellt, umfasst die frequenzselektive Struktur 1104 vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen 1150, 1160 und 1170. Die frequenzselektiven Oberflächen 1150, 1160 und 1170 können übereinander gestapelt oder geschichtet sein, um eine einzelne oder einheitliche frequenzselektive Struktur 1104 zu bilden. Die drei Schichten von frequenzselektiven Oberflächen 1150, 1160 und 1170 können, nur als Beispiel, miteinander unter Verwendung eines dielektrischen Klebemittels, eines druckempfindlichen Klebemittels, oder anderer geeigneter Mittel verbunden werden. Die frequenzselektive Struktur 1104 kann konstruiert, ausgebildet, oder abgestimmt sein, um bei einer oder mehreren gewünschten Frequenzen oder Frequenzbandbreiten (z.B. von ungefähr 20 Gigahertz (GHz) bis ungefähr 27 GHz, von ungefähr 20 Gigahertz (GHz) bis ungefähr 35 GHz, bei ungefähr 25 GHz, bei ungefähr 35 GHz, etc.) Energie zu reflektieren, zu absorbieren, zu blockieren und/oder umzuleiten. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine frequenzselektive Struktur ausgebildet sein, um eine EMI Abschirmung zur Verfügung zu stellen, und gleichzeitig eine Luftstromblockierung zu reduzieren und/oder gleichzeitig eine Luftstrombegrenzung zu minimieren.
  • Die frequenzselektive Struktur 1104 kann auch ausgebildet sein, einen Ventilationsluftstrom durch die frequenzselektive Struktur 1104 hindurchzulassen. Beispielsweise zeigt 11 erste, zweite und dritte Schichten 1150, 1160, 1170, die jeweils eine ringförmige rechteckige Form mit einer durchgehenden Öffnung haben. Wenn die Schichten 1150, 1160, 1170 aufeinander gestapelt sind, sind die Öffnungen oder offenen Bereiche von jeder Schicht 1150, 1160, 1170 miteinander ausgerichtet, so dass ein Ventilationsluftstrom durch die miteinander ausgerichteten Öffnungen oder offenen Bereiche hindurchfließen kann.
  • In der in 11 gezeigten Ausführungsform umfasst die frequenzselektive Struktur 1104 drei Schichten von frequenzselektiven Oberflächen 1150, 1160 und 1170. Andere beispielhafte Ausführungsformen können jedoch eine beliebige Anzahl von Schichten von frequenzselektiven Oberflächen umfassen (z.B. mehr oder weniger als drei Schichten, zwei bis zehn Schichten, etc.).
  • Nicht jede Schicht der frequenzselektiven Oberflächen hat notwendigerweise die gleiche Größe oder die gleiche Form. Stattdessen können beispielhafte Ausführungsformen eine oder mehrere Schichten von frequenzselektiven Oberflächen umfassen, die eine Form und/oder Größe haben, die unterschiedlich zu einer oder mehreren der anderen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen ist. Beispielsweise zeigt 11 die ersten, zweiten und dritten Schichten 1150, 1160, 1170, die jeweils eine ringförmige rechteckige Form unterschiedlicher Größe haben, wobei die erste Schicht 1150 die kleinste Schicht (z.B. mit einer Breite von ungefähr 0,35 cm, etc.) und die zweite Schicht 1160 die größte Schicht ist (z.B. mit einer Breite von ungefähr 0,7 cm, etc.). In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann eine dreidimensionale frequenzselektive Struktur vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen umfassen, die jeweils die gleiche Form und/oder die gleiche Größe haben.
  • Die frequenzselektive Struktur 1104 kann ausgebildet sein, um eine oder mehrere spezifizierte Frequenzen oder Frequenzbereiche durchzulassenden, so dass die frequenzselektive Struktur 1104 auch als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur verwendet werden kann. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können die Schichten von frequenzselektiven Oberflächen jede beliebige Form (z.B. rechtwinklig, kreisförmig, dreieckig, etc.) und/oder Größe aufweisen, z.B. um bei vielfachen Frequenzen und/oder über eine größere Bandbreite zu funktionieren, etc.
  • Die frequenzselektive Struktur 1104 kann elektrisch leitfähiges Material, und/oder Leiter und elektromagnetische Energie absorbierendes Material, und/ oder Absorber auf oder angebracht an elektrisch leitfähigem Material oder Leitern, enthalten. Bei der in 11 gezeigten beispielhaften Ausführungsform der frequenzselektiven Struktur 1104 weist jede der drei Schichten von frequenzselektiven Oberflächen 1150, 1160, 1170 elektrisch leitfähige Elemente auf. Bei alternativen Ausführungsformen enthält jede Schicht einer mehrschichtigen frequenzselektiven Struktur nicht notwendigerweise nur elektrisch leitfähige Elemente. Beispielsweise kann eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur eine oder mehrere Schichten von elektrisch leitfähigen Elementen ohne jeglichen Absorber enthalten, eine oder mehrere Schichten von elektromagnetische Energie absorbierendem Material ohne jegliche elektrisch leitfähige Elemente, und/oder eine oder mehrere Schichten von elektrisch leitfähigen Elementen mit Absorbern darauf.
  • Die frequenzselektive Struktur 1104 kann ein Dielektrikum enthalten, welches jedes geeignete Dielektrikum aufweisen kann, beinhaltend dielektrische Substratmaterialien, Luft, etc.. Im Betrieb reflektiert, absorbiert, blockiert, und/oder leitet die frequenzselektive Struktur 1104 Signale in der Nähe des Einfallswinkel um (90 Grad von der Normalen) um Energie zu stoppen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die frequenzselektive Struktur 1104 (und andere hier offenbarte frequenzselektive Strukturen) auch andere Gegenständen und/oder Ventilationsluftströme hindurchlassen.
  • 12 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm des Einfügungsverlustes (oder S21) in Dezibel (dB) über der Frequenz in Gigahertz (GHz). Die in 12 gezeigten Ergebnisse wurden durch tatsächliche Messungen der Referenzsignale zwischen zwei aufeinander gerichteten Antennen erzielt, mit einem Prototyp einer dreidimensionalen oder mehrschichtigen frequenzselektiven Struktur zwischen den beiden Antennen. Zu Vergleichszwecken enthält die 12 auch modellierte Ergebnisse der Referenzsignale zwischen zwei aufeinander gerichteten Antennen, mit unterschiedlichen üblichen Abschirmmaterialien (d.h. metallische Folien mit Löchern) zwischen den beiden Antennen. Genauer gesagt, zeigen die modellierten S21 Testergebnisse im allgemeinen die Signalstärke zwischen den beiden Antennen, mit einer entsprechenden der drei verschiedenen metallischen Folien mit Löchern zwischen den beiden Antennen angeordnet. Eine erste metallische Folie hat Löcher mit einem Durchmesser von 0,5 mm, die 1 mm voneinander getrennt sind. Eine zweite metallische Folie hat Löcher mit einem Durchmesser von 1 mm, die 1 mm voneinander getrennt sind. Eine dritte metallische Folie hat Löcher mit einem Durchmesser von 1 mm, die 1,25 mm voneinander getrennt sind.
  • 13 ist ein beispielhaftes Liniendiagramm der Abschirmeffektivität (dB) über der Frequenz (GHz). Die Abschirmeffektivität ist in Bezug auf positive Dezibel definiert. Die in 13 gezeigte Abschirmeffektivität ist das Negative des in 12 gezeigten Einfügungsverlustes.
  • 12 und 13 zeigen im allgemeinen die Bandsperrfähigkeit der dreidimensionalen frequenzselektiven Struktur und die Bandsperrfähigkeit von jeder der drei verschiedenen metallischen Folien mit Löchern. 12 zeigt im allgemeinen, dass die dreidimensionale frequenzselektive Struktur besser Energie blockiert, reflektiert, umlenkt und/oder absorbiert als alle drei metallischen Folien mit Löchern, für Frequenzen zwischen ungefähr 24 GHz bis ungefähr 33 GHz. Beispielsweise war der Einfügungsverlust (12) und die Abschirmeffektivität (13) für die dreidimensionale frequenzselektive Struktur bei Frequenzen zwischen ungefähr 20 GHz bis 35 GHz besser als für die dritte metallische Folie mit Löchern mit einem Durchmesser von 1 mm, die 1,25 mm voneinander getrennt sind, bei Frequenzen zwischen ungefähr 23 GHz bis 34 GHz besser als für die zweite metallische Folie mit Löchern mit einem Durchmesser von 1 mm, die 1 mm voneinander getrennt sind, und bei Frequenzen zwischen ungefähr 24 GHz bis ungefähr 33 GHz besser als für die erste metallische Folie mit Löchern mit einem Durchmesser von 0,5 mm, die 1 mm voneinander getrennt sind.
  • Das Niveau der Bandsperrung war bei ungefähr 30 GHz besser als 60 dB, was bedeutet, dass das Signal das durchgelassen wurde oder hindurchging 111.000.000 des Niveaus des Referenzsignals war. 12 und 13 zeigen auch, dass diese beispielhafte Ausführungsform der dreidimensionalen frequenzselektiven Struktur effektiv Energie bei Frequenzen von ungefähr 20 GHz bis ungefähr 35 GHz blockiert, mit einem Spitzenwert oder maximalen Einfügungsverlust und Abschirmeffektivität bei einer Frequenz von ungefähr 30 GHz (z.B. Einfügungsverlust von ungefähr negativ 60 dB (12), Abschirmeffektivität von ungefähr 60 dB (13), etc.). Obwohl 12 und 13 zeigen, dass diese beispielhafte Ausführungsform der dreidimensionalen frequenzselektiven Struktur effektiv Energie bei Frequenzen von ungefähr 20 GHz bis ungefähr 35 GHz blockiert, können andere beispielhafte Ausführungsformen dreidimensionaler frequenzselektiver Strukturen zur Energieblockade bei anderen geeigneten Frequenzen oder Frequenzbändern ausgelegt werden. Mit der hier offenbarten Lösung mit mehreren Schichten können daher beispielhafte Ausführungsformen vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen enthalten, die ausgebildet sind, einen breiteren Frequenzbandbereich zur Energieblockade zu bilden. Die in 12 und 13 gezeigten Ergebnisse werden nur zu Darstellungszwecken zur Verfügung gestellt, und nicht zur Begrenzung, da andere beispielhafte Ausführungsformen unterschiedlich ausgebildet sein können, z.B. ausgelegt zur Energieblockade bei einem anderen Frequenzbereich, etc..
  • Ein großer Bereich von Materialien kann für die elektrisch leitfähigen Elemente oder elektrischen Leiter (z.B. 220, 320, 420, 620, 720, 820 etc.) in beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, die elektrisch leitfähige Bauelemente oder elektrische Leiter enthalten. Beispielhafte Materialien enthalten Metalle (z.B. Kupfer, Nickel/Kupfer, Silber, Aluminium, etc.), elektrisch leitfähige Kompositmaterialien, etc.. Einige beispielhafte Ausführungsformen enthalten elektrisch leitfähige Bauelemente oder elektrische Leiter, die elektrisch leitfähige druckempfindliche Klebemittel aufweisen, wie beispielsweise ein elektrisch leitfähiges druckempfindliches Klebemittel von Laird. Nur als ein Beispiel, eine beispielhafte Ausführungsform enthält eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen, die elektrisch leitfähige Bauelemente haben, die aus Laird's schwarzem leitfähigem Gewebeband 86250 Band hergestellten sind, welches ein Nickel/Kupfer metallisiertes Gewebe mit einem elektrisch leitfähigen druckempfindlichen Klebemittel ist. Als ein weiteres Beispiel, eine andere beispielhafte Ausführungsform enthält eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen, die elektrisch leitfähige und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente haben, die aus einem entsprechenden elektrisch leitfähigem und/oder elektromagnetische Energie absorbierendem druckempfindlichen Klebemittel hergestellt sind. Eine andere beispielhafte Ausführungsform enthält eine oder mehrere frequenzselektive Strukturen, die elektrisch leitfähige Bauelemente, Elemente oder Muster aus Aluminium aufweisen.
  • In hier offenbarten beispielhaften Ausführungsformen kann auch ein großer Bereich von Dielektrika verwendet werden. Beispielsweise können die dielektrischen Bauelemente (z.B. 740 (in 7) etc.), die mit elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelementen (z.B. 720, etc.) verbunden sind, in beispielhaften Ausführungsformen aus Kunststoff (z.B. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Kunststoff, etc.), elektrisch nicht leitfähigen druckempfindlichen Klebemitteln, etc. hergestellt sein. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die dielektrischen Bauelemente 740 aus ABS Kunststoff hergestellt. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform sind die dielektrischen Bauelemente 740 aus elektrisch nicht leitfähigem oder dielektrischem druckempfindlichen Klebemittel hergestellt.
  • Ein großer Bereich von Materialien kann für ein dielektrisches Substrat (z.B. 228, 328, 428, 528, 628, 828, etc.) in beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, die dielektrische Substrate enthalten. Beispielhafte dielektrische Materialien umfassen Kunststoffe (z.B. ABS Kunststoff, Mylar Kunststoff, etc.), Kompositmaterialien (z.B. FR 4 Kompositmaterial, etc.), nachgiebige und/oder wärmeleitfähige Materialien. Eine beispielhafte Ausführungsform enthält eine frequenzselektive Struktur mit einem dielektrischen Substrat, welches ABS Kunststoff aufweist. Eine andere beispielhafte Ausführungsform enthält eine frequenzselektive Struktur mit einem dielektrischen Substrat, welches FR4 Kompositmaterial aufweist, das gewebtes Glasfasertuch mit einem Epoxidharzbindemittel enthält, welches flammhemmend ist. Eine zusätzliche beispielhafte Ausführungsform enthält eine frequenzselektive Struktur mit einem dielektrischen Schaumstoffsubstrat, wie beispielsweise ein vernetzter Kohlenwasserstoff Schaumstoff mit geschlossenen Zellen (z.B. ECCOSTOCK™ PP-4 Schaumstoff, etc.) mit niedrigem dielektrischem Verlust, einer niedrigen dielektrischen Konstante und geringer Dichte.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält die frequenzselektive Struktur (z.B 704 in 7, etc) keinerlei dielektrisches Substrat. Das Fehlen eines dielektrischen Substrats kann für einen besseren Luftstrom sorgen. Beispielsweise kann eine frequenzselektive Struktur elektrisch leitfähige Bauelemente und/oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente enthalten, die ohne jegliches dielektrische Substrat aufgehängt sind und durch dielektrische Bauelemente an Ort und Stelle gehalten werden, die sich zwischen den elektrisch leitfähigen Bauelementen und/oder den elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelementen erstrecken. Als ein weiteres Beispiel können die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente einzeln an eine oder mehrere Seitenwände einer offenen Struktur oder einer geschlossenen Struktur angebracht werden (z.B. klebend angebracht, etc.). Beispielsweise kann elektrisch leitfähiges und/oder elektromagnetische Energie Absorbierendes klebend an eine oder mehrere Innenwände innerhalb eines Hohlraums einer geschlossenen Struktur angebracht werden. Die elektrisch leitfähigen und/oder magnetische Energie absorbierenden Bauelemente können einzelnen entlang der einen oder mehreren Seitenwände angeordnet werden, um eine mit Mustern versehene oder geordnete oder gemusterte Struktur zu bilden. In einer noch weiteren Ausführungsform können die elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente innerhalb einer offenen oder geschlossenen Struktur eingebettet oder ein integrierter Bestandteil davon sein (z.B. in der Seitenwand eines Gestells eingebettet, etc.).
  • Eine frequenzselektive Struktur (z.B. 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104, etc.) mit oder ohne einem dielektrischen Substrat kann innerhalb einer offenen Struktur derart angeordnet werden, dass die frequenzselektive Struktur zum blockieren von elektromagnetischen Signalen bei einer oder mehreren Bandsperrfrequenzen betreibbar ist, die sich durch die offene Struktur fortpflanzen, ohne die offene Struktur vollständig zu blockieren. Oder eine frequenzselektive Struktur (z.B. 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104, etc.) mit oder ohne einem dielektrischen Substrat kann beispielsweise innerhalb eines Hohlraums einer geschlossenen Struktur so angeordnet werden, dass die frequenzselektive Struktur zur Dämpfung elektromagnetischer Signale bei einer oder mehreren Bandsperrfrequenzen innerhalb des Hohlraums betreibbar ist, um hierdurch die Hohlraumresonanz und/oder Fortpflanzung der elektromagnetischen Energie innerhalb des Hohlraums zu reduzieren. Als ein weiteres Beispiel kann eine frequenzselektive Struktur (z.B. 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104, etc.) mit oder ohne einem dielektrischen Substrat als ein Signalformer verwendet werden, wobei die frequenzselektive Struktur mit sich wiederholenden Strukturen ausgebildet oder angepasst ist, um bestimmte Frequenzkomponenten aus Signalen herauszunehmen oder zu entfernen. Als ein noch weiteres Beispiel kann eine frequenzselektive Struktur (z.B. 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104, etc.) mit oder ohne einem dielektrischen Substrat als ein Wellenleiter verwendet werden, um schädliche EMI zu weniger empfindlichen Bereichen zu „lenken“ und/ oder die elektromagnetische Signatur eines elektronischen Gehäuses für eine akzeptable Funktion zu ändern.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine frequenzselektive Struktur nachgiebig und/oder Wärmeleitfähigkeit sein (z.B. mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als die von Luft, mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als 0,5 W pro Meter pro Kelvin (w/mK), etc.). Beispielsweise enthält eine beispielhafte Ausführungsform eine frequenzselektive Struktur mit einer ausreichenden Nachgiebigkeit, die es ihr erlaubt, praktisch an jedem Teil eine Vorrichtung angebracht zu werden, sogar nachdem die Vorrichtung gestaltet und hergestellt wurde. Beispielsweise kann eine frequenzselektive Struktur an einer oder über einer elektronischen Komponente auf einer Leiterplatte (PCB) nach der Herstellung, oder nachdem die Leiterplatte (PCB) und die elektronische Komponente hergestellt wurden, angebracht werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine nachgiebige frequenzselektive Struktur elektrisch nicht leitfähige oder dielektrische Bauelemente und/oder ein Substrat aufweisend ABS Kunststoff. Auch enthält in dieser beispielhaften Ausführungsform die frequenzselektive Struktur elektrisch leitfähige Bauelemente aufweisend elektrisch leitfähige druckempfindliche Klebemittel (z.B. Laird's schwarzes leitfähiges Gewebeband 86250 Band, etc.). In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält eine nachgiebige frequenzselektive Struktur elektrisch leitfähige Bauelemente aufweisend Kupfer und ein Substrat aufweisend Mylar. In diesem Beispiel ist das Kupfermuster auf das Mylar unter Verwendung des Herstellungsprozesses FR4/PCB geätzt, was den Vorteil hat dünner zu sein und vielleicht auch einfacher herzustellen ist.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält eine frequenzselektive Struktur elektromagnetische Energie absorbierendes Material. Während des Betriebs ist das elektromagnetische Energie absorbierende Material betreibbar, um die elektromagnetischen Signale, die durch die frequenzselektive Struktur reflektiert werden, zu dämpfen. Ein großer Bereich von elektromagnetische Energie absorbierenden Materialien kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden (z.B. 2, 3, 5, 6, 7, 11, etc.), enthaltend absorbierende Partikel, Füllstoffe, Flocken, etc. und/oder aus verschiedenen elektrisch leitfähigen und/oder magnetischen Materialien hergestellt werden, wie beispielsweise Carbonyleisen, SENDUST (eine Legierung enthaltend ungefähr 85 % Eisen, 9,5 % Silikon und 5,5 % Aluminium), Permalloy (eine Legierung enthaltend ungefähr 20 % Eisen und 80 % Nickel), Ferrosilizium, Eisen - Chrom Verbindungen, metallisches Silber, magnetische Legierungen, magnetische Pulver, magnetische Flocken, magnetische Partikel, nickelbasierte Legierungen und Pulver, Chromlegierungen, und alle Kombinationen hiervon, etc.. Nur als ein Beispiel, so kann eine beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur ein elektromagnetische Energie absorbierendes Material von Laird und/oder wie in dem US Patent 7,135,643 offenbart, deren gesamter Inhalt hier mit eingebunden wird, enthalten. Auch nur als ein Beispiel, so kann eine andere beispielhafte Ausführungsform einer frequenzselektiven Struktur ein elektromagnetische Energie absorbierendes Material enthalten, welches magnetisch aufgeladenes Silikongummimaterial aufweist (z.B. ECCOSORB™ BSR, etc.).
  • Wie hier offenbart können beispielhafte Ausführungsformen elektrisch leitfähige Bauelemente oder elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente enthalten. Zusätzliche beispielhafte Ausführungsformen können auch sowohl elektrisch leitfähige Bauelemente als auch elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente enthalten, die nebeneinanderliegen, aneinander anstoßend, oder gestapelt angeordnet sind (z.B. elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente sind auf elektrisch leitfähigen Bauelemente gestapelt, oder umgekehrt, etc.). Andere beispielhafte Ausführungsformen können Bauelemente enthalten, die ausgebildet sind, elektrisch leitfähig und elektromagnetische Energie absolvierend zu sein.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine frequenzselektive Struktur ein wärmeleitfähiges, elektromagnetische Energie absorbierendes Material enthalten. In diesem Fall kann das wärmeleitfähige elektromagnetische Energie absorbierende Material betreibbar sein, um elektromagnetische Signale zu dämpfen, die durch die frequenzselektive Struktur reflektiert werden, wobei es der frequenzselektiven Struktur auch ermöglicht wird, nahe bei oder in Kontakt (z.B. als Teil eines Wärmewegs, etc.) mit integrierten Schaltkreisen, oder anderen hitzeerzeugenden elektronischen Bauteilen, Kühlkörpern, etc. verwendet zu werden. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine frequenzselektive Struktur wärmeleitfähige elektromagnetische Energie absorbierende Kompositmaterialien von Laird und/oder wie in dem US Patent 7,608,326 offenbart, deren gesamter Inhalt hier mit eingebunden wird.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur mit einer frequenzselektiven Struktur auch ausgebildet sein, um Wärmeleiteigenschaften zu zeigen oder zu haben. Das Substrat der frequenzselektiven Struktur kann wärmeleitfähig sein, z.B. mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 W pro Meter pro Kelvin (W/mK) oder mehr, mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als die von Luft, etc.. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine frequenzselektive Struktur ein Substrat, welches ein Kompositmaterial aufweist, dass mit wärmeleitfähigem Füllstoff geladen ist. In beispielhaften Ausführungsformen, in denen ein Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/ oder eine Abschirmstruktur Wärmeleiteigenschaften hat oder zeigt, können es die Wärmeleiteigenschaften dem Bändsperrenwellenleiter und/oder der Abschirmstruktur ermöglichen, in der Nähe zu oder in Kontakt mit integrierten Schaltkreisen, anderen wärnneerzeugenden elektronischen Komponenten, Kühlkörpern, etc. verwendet zu werden. Beispielsweise kann ein wärmeleitfähiger Bandsperrenwellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur benachbart oder Kontakt mit einer oder mehreren wärmeerzeugenden Komponenten verwendet werden, so dass mindestens ein Teil des wärmeleitfähigen Bandsperrenwellenleiters und/oder der Abschirmstruktur (z.B Substrate oder elektrisch leitfähige Bauelemente der frequenzselektiven Struktur, etc.) einen wärmeleitfähigen Wärmeweg definiert oder enthält, von der einen oder den mehreren wärmeerzeugenden Komponenten zu einem Kühlkörper.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen hat die frequenzselektive Struktur eine nachgiebig Struktur, die auf einer Oberfläche, über oder innerhalb eines integrierten Schaltkreises zum Beispiel nach dem normalen Fertigungsprozess eingearbeitet, integriert mit oder einteilig mit, angebracht etc. werden kann. Die frequenzselektive Struktur kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen über einer Leiterplatte angepasst und/oder wärmegehärtet werden. Eine frequenzselektive Struktur kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen normal zu einer Leiterplatte in einer Reihe angeordnet sein. Beispielsweise kann eine frequenzselektive Struktur ausgebildet sein, um an eine passende Oberfläche angepasst zu werden und/oder Steifigkeits- und Nachgiebigkeitseigenschaften zu haben, die ähnlich zu Substraten von gedruckten Leiterplatten sind.
  • Vorteilhafterweise können beispielhafte Ausführungsformen mit frequenzselektiven Strukturen, die als hier offenbarte Einzelband oder Mehrband Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstrukturen verwendet werden können, eine oder mehrere der nachfolgenden Vorteile (jedoch nicht notwendigerweise eine oder alle) zur Verfügung stellen. Beispielsweise können beispielhafte Ausführungsformen eine Dämpfung von elektromagnetischen Signalen durch offene Strukturen bereitstellen, während sie gleichzeitig andere Gegenstände und Luftstrom durch die offenen Strukturen hindurchlassen. Ein Bandsperrenwellenleiter und/oder eine Abschirmstruktur kann innerhalb einer offenen Struktur angeordnet oder eingebaut werden (z.B. eine Öffnung, ein Zwischenraum, ein Kanal, etc.), so dass sie zur Dämpfung von elektromagnetischen Signalen oder Energie durch die offene Struktur betreibbar ist, ohne den Zugang zur Ausrüstung oder einen Luftstrom durch die offene Struktur zu verhindern. Eine frequenzselektive Struktur kann in Anwendungen verwendet werden, wo eine Belüftung oder ein Luftstrom benötigt wird oder gewünscht ist, da die offenen Bereiche der frequenzselektiven Struktur als Belüftungslöcher verwendet werden können. Dementsprechend kann ein kühlender Luftstrom durch die offene Struktur fließen und/oder die Ausrüstung ist durch die offene Struktur zugänglich (z.B. zum testen, zum reparieren, zur Wartung, zum Austausch, etc.), auch wenn der Bandsperrenwellenleiter und/oder die Abschirmstruktur in der offenen Struktur eingebaut oder angeordnet bleiben. Ein Werkzeug oder eine Testvorrichtung kann durch die Öffnung, den Zwischenraum, den Kanal, oder eine andere offene Struktur eingeführt werden, da der eingebaute Bandsperrenwellenleiter und/oder Abschirmstruktur die Öffnung, den Zwischenraum, den Kanal, oder die andere offene Struktur nicht vollständig blockiert. Das ist verschieden zu einigen existierenden üblichen Abschirm- oder Absorbierstrukturen, die funktionieren, indem sie die Öffnung, den Zwischenraum, den Kanal, oder die andere offene Struktur vollständig blockieren.
  • Zusätzlich können beispielhafte Ausführungsformen mit frequenzselektiven Strukturen auch eine oder mehrere (aber nicht notwendigerweise eine oder alle) der folgenden Vorteile zur Verfügung stellen, wenn sie für die Dämpfung von elektromagnetischen Signalen innerhalb einer geschlossenen Struktur verwendet werden. Beispielsweise haben die Erfinder herausgefunden, dass eine frequenzselektive Struktur mit einem daran angebrachten Absorbermaterial die Hohlraumresonanz verringern oder abschwächen kann, unter Verwendung von wesentlich weniger Absorbermaterial als bestehende übliche Methoden, die eine Absorberfolie verwenden, welche über ein breites Frequenzband arbeitet. In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist eine primäre Funktion einer frequenzselektiven Struktur, Hohlraumresonanzen und Verbreitung von elektromagnetischer Energie innerhalb einer geschlossenen Struktur zu reduzieren. Weiterhin hat die frequenzselektive Struktur in einigen beispielhaften Ausführungsformen eine zweite Funktion, nämlich die elektromagnetische Energie und die Menge der innerhalb der geschlossenen Struktur benötigten EMI Abschirmung zu reduzieren. In diesen beispielhaften Ausführungsformen kann die frequenzselektive Struktur daher die Energie in einem Hohlraum reduzieren, bevor die Energie zu der Abschirmung kommt, wodurch die frequenzselektive Struktur daher vorteilhafterweise die gesamte Abschirmwirkung verbessert.
  • Eine frequenzselektive Struktur kann konstruiert sein, um elektromagnetische Energie bei einer oder mehreren spezifizierten Frequenzen oder Frequenzbereichen zu dämpfen oder zu blockieren. Die frequenzselektive Struktur kann mit kleineren offenen Bereichen der elektrisch leitfähigen Elemente konstruierten sein, um (eine(n)) spezifizierte(n) Frequenz(en) oder Frequenzbereiche) durchzulassen, z.B. ein Einzelband oder Mehrband Bandpass. Wenn die Größe der offenen Bereiche vermindert wird, ist die frequenzselektive Struktur als ein Einzelband oder Mehrband Bandpasswellenleiter und/oder Abschirmstruktur betreibbar, die auch eine Belüftung oder einen Luftstrom zulässt. Eine frequenzselektive Struktur kann beispielsweise alleine oder in Verbindung mit einer oder mehreren Wellenleiterstrukturen, dielektrischen/leitfähigen Stützen, und anderen konstruierten Strukturen verwendet werden, um elektromagnetische Energie zu einem Bereich zu leiten, wo sie absorbiert wird, oder zu einem Bereich, der für den Betrieb des Schaltkreises weniger kritisch ist. Beispielsweise kann die frequenzselektive Struktur als ein Wellenleiter verwendet werden, um schädliche EMI zu weniger empfindlichen Bereichen zu „lenken“ oder richten und/oder die elektromagnetische Signatur eines elektronischen Gehäuses für eine akzeptable Funktion zu ändern. Als ein anderes Beispiel kann die frequenzselektive Struktur konstruiert sein, um den Durchlass von elektromagnetischen Signalen bei einer oder mehreren Durchflussfrequenzen zu ermöglichen, auch wenn die frequenzselektive Struktur nicht verwendet wird, um direkt zu kontrollieren oder abzuschwächen.
  • Hier offenbarte frequenzselektive Strukturen können unter Verwendung verschiedener Methoden oder Techniken gebildet werden. Beispielsweise kann eine frequenzselektive Struktur als eine dreidimensionale Punktstruktur unter Verwendung dreidimensionaler Drucktechniken gebildet werden. Als ein weiteres Beispiel kann eine frequenzselektive Struktur als eine dreidimensionale oder vielschichtige Struktur gebildet werden, die vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen enthält. Eine frequenzselektive Struktur kann auf einer Leiterplatte und/oder in einer Leiterplatte unter Verwendung von Durchgangskontaktierungen aufgebracht werden (z.B. 3D gedruckt, etc.), welche Kontaktierungen gegenwärtig nur verwendet werden, alle Schichten der Leiterplatte mit Erde zu verbinden. Eine frequenzselektive Struktur kann in einem oder mehreren vorbestimmten oder besonderen Bereichen einer Leiterplatte eingebaut werden, verschiedene Bereiche heraustrennend. Eine unter Verwendung von 3-D Drucktechniken hergestellte frequenzselektive Struktur kann auch ausgebildet werden, um einen Luftstrom zuzulassen.
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich sein wird und den Schutzbereich Fachleuten der Technik vollständig vermitteln wird. Zahlreiche spezifische Details, wie etwa Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, werden dargelegt um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für Fachleute der Technik offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen verschiedenen Arten ausgeführt werden können und dass beide nicht ausgelegt werden sollten, um den Schutzbereich der Offenbarung zu beschränken. In einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohl bekannte Verfahren, wohl bekannte Vorrichtungsstrukturen und wohl bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben. Außerdem werden Vorteile und Verbesserungen, die mit einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erreicht werden können, lediglich zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und beschränken den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht, da hier offenbarte beispielhafte Ausführungsformen alle oder keinen der vorstehend erwähnten Vorteile und Verbesserungen bereitstellen können und immer noch in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
  • Spezifische Abmessungen, spezifische Materialien und/oder spezifische Formen, die hier offenbart werden, sind von beispielhafter Natur und beschränken den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht. Die Offenbarung bestimmter Werte und bestimmter Wertebereiche für gegebene Parameter schließt hier andere Werte und Wertebereiche, die in einem oder mehreren der offenbarten Beispiele nützlich sein können, nicht aus. Überdies ist vorgesehen, dass beliebige zwei bestimmte Werte für einen spezifischen Parameter, die hier dargelegt werden, die Endpunkte eines Wertebereichs definieren können, der für den gegebenen Parameter geeignet sein kann (d.h. die Offenbarung eines ersten Werts und eines zweiten Werts für einen gegebenen Parameter kann als Offenbarung ausgelegt werden, dass jeder Wert zwischen den ersten und zweiten Werten ebenfalls für den gegebenen Parameter verwendet werden könnte). Wenn zum Beispiel der Parameter X hier beispielhaft den Wert A hat und ebenso beispielhaft den Wert Z hat, ist vorgesehen, dass der Parameter X einen Wertebereich von etwa A bis etwa Z haben kann. Ebenso ist vorgesehen, dass die Offenbarung von zwei oder mehr Wertebereichen für einen Parameter, (ob derartige Bereiche verschachtelt, überlappend oder getrennt sind) jede mögliche Kombination von Bereichen für den Wert zusammenfassen, der unter Verwendung von Endpunkten der offenbarten Bereiche beansprucht werden könnte. Wenn zum Beispiel der Parameter X hier beispielhafte Werte im Bereich von 1-10 oder 2-9 oder 3-8 hat, wird ebenso vorgesehen, dass der Parameter X andere Wertebereiche haben kann, die 1-9, 1-8, 1-3, 1-2, 2-10, 2-8, 2-3, 3-10 und 3-9 umfassen.
  • Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu beschreiben und soll nicht einschränkend sein. Wie sie hier verwendet werden, sollen die Singularformen „ein“ und „eine“, wenn nicht deutlich anders angegeben, die Pluralformen ebenfalls umfassen. Die Begriffe „aufweisen“, „aufweisend“, „umfassend“ und „haben“ sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein dargelegter Einrichtungen, ganzer Zahlen, Schritte, Arbeitsgänge, Elemente und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder das Zufügen einer oder mehrerer anderer Einrichtungen, ganzer Zahlen, Schritte, Arbeitsgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Verfahren und Arbeitsgänge sollen, wenn nicht spezifisch als eine Durchführungsreihenfolge spezifiziert, nicht notwendigerweise derart ausgelegt werden, dass ihre Durchführung in der bestimmten diskutierten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist. Es versteht sich auch, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
  • Wenn auf ein Element oder eine Schicht als „auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer Schicht Bezug genommen wird, kann es direkt auf, in Eingriff mit, verbunden oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der Schicht sein, oder es können Elemente oder Schichten dazwischen vorhanden sein. Wenn auf eine ein Element oder eine Schicht im Gegensatz dazu als „direkt auf“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder "direkt gekoppelt mit"einem anderen Element oder einer Schicht Bezug genommen wird, können keine Elemente oder Schichten dazwischen vorhanden sein. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“, etc.), sollten in einer ähnlichen Weise ausgelegt werden. Wie er hier verwendet wird, umfasst der Begriff „und/oder“ jede oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgeführten Gegenstände.
  • Der Begriff „etwa“ gibt, wenn er auf Werte angewendet wird, an, dass die Berechnung oder die Messung eine geringe Ungenauigkeit im Wert (mit einer gewissen Näherung an die Exaktheit des Werts; ungefähr oder halbwegs nahe an den Wert; nahezu) zulässt. Wenn die Ungenauigkeit, die durch „etwa“ bereitgestellt wird, aus irgendeinem anderen Grund in der Technik nicht anders verstanden wird, dann gibt „etwa“ mit dieser gewöhnlichen Bedeutung an, wie es hier verwendet wird, wenigstens Schwankungen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren oder der Verwendung derartiger Parameter ergeben können. Zum Beispiel können die Begriffe „im Allgemeinen“, „etwa“ und „im Wesentlichen“ hier derart verwendet werden, dass sie innerhalb von Fertigungstoleranzen bedeuten.
  • Wenngleich die Begriffe erster, zweiter, dritter, etc. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, schichte und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht und/oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und andere numerische Begriffe, implizieren, wenn sie hier verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird durch den Kontext klar angegeben. Somit könnten ein erstes Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder ein Abschnitt als ein zweites Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder ein Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
  • Relative räumliche Begriffe, wie etwa „innen“, „außen“, „unterhalb“, „unter“, „tiefer“, „über“, „obere“ und ähnliche können hier der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder einer Einrichtung zu einem anderen Element(en) oder einer Einrichtung(en), wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben. Relative räumliche Begriffe sollen neben der in den Figuren abgebildeten Orientierung verschiedene Orientierungen der Vorrichtung in Verwendung oder im Betrieb umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht ist, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ anderen Elementen oder Einrichtungen beschrieben werden, dann „über“ den anderen Elementen oder Einrichtungen orientiert sein. Somit kann der Beispielbegriff „unter“ sowohl eine Orientierung darüber als auch darunter umfassen. Die Vorrichtung kann ansonsten anders orientiert (um 90 Grad gedreht oder in anderen Orientierungen) sein, und die hier beschriebenen relativen räumlichen Deskriptoren können entsprechend interpretiert werden.
  • Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und der Beschreibung bereitgestellt. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung beschränken. Einzelne Elemente, geplante oder dargelegte Verwendungen oder Einrichtungen einer bestimmten Ausführungsform sind im allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind, sofern anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben sind. Das Gleiche kann auf vielfältige Weise variiert werden. Der artige Variationen sind nicht als eine Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sollen innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung enthalten sein.
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Claims (13)

  1. Eine mehrschichtige frequenzselektive Struktur zur Abschirmung oder Abschwächung elektromagnetische Beeinflussung (EMI), ohne den Luftstrom durch diese vollständig zu blockieren, wobei die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) vielfache Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) aufweist.
  2. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 1, bei der die vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) ausgebildet sind, um gemeinsam für eine Energieblockierung über einen weiten Frequenzbandbereich betreibbar zu sein.
  3. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 1, bei der die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ausgebildet ist, um für eine Energieblockierung über einen Frequenzbereich betreibbar zu sein.
  4. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 1, bei der die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ausgebildet ist, um für eine Energieblockierung über einen Frequenzbereich von ungefähr 20 Gigahertz bis ungefähr 35 Gigahertz betreibbar zu sein.
  5. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 1, bei der die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ausgebildet ist, um über einen Frequenzbereich von ungefähr 20 Gigahertz bis ungefähr 35 Gigahertz betreibbar zu sein, mit einer Abschirmeffektivität von mindestens ungefähr 20 Dezibel.
  6. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 1, bei der die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ausgebildet ist, um mit einer Abschirmeffektivität von mindestens 60 Dezibel und/oder einer maximalen Abschirmeffektivität bei einer Frequenz von ungefähr 30 Gigahertz betreibbar zu sein.
  7. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der jede der vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) mindestens eine durch sie hindurchgehende Öffnung aufweist, die mit mindestens einer Öffnung durch die anderen vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) ausgerichtet ist, so dass ein Luftstrom durch die ausgerichteten Öffnungen der vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) hindurch fließen kann, wodurch die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ausgebildet ist, um zur Abschirmung oder Abschwächung elektromagnetischer Beeinflussung (EMI) betreibbar zu sein, ohne einen Luftstrom durch diese vollständig zu blockieren.
  8. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der: - jede der vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) mindestens ein elektrisch leitfähiges und/oder elektromagnetische Energie absorbierendes Bauelement (720) mit einer ringförmigen Form mit einer Öffnung aufweist, die mit der Öffnung von mindestens einem elektrisch leitfähigem und/oder elektromagnetische Energie absorbierendem Bauelement (720) jeder der anderen vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) ausgerichtet ist; und - die ausgerichteten Öffnungen der elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Bauelemente (720) der vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) einen Ventilationsluftstrom durch die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ermöglichen.
  9. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) erste (1150), zweite (1160) und dritte (1170) Schichten von frequenzselektiven Oberflächen übereinander angeordnet aufweisen, wobei die zweite Schicht (1160) zwischen den ersten (1150) und den dritten (1160) Schichten angeordnet ist.
  10. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 9, bei der: - jede der ersten (1150), zweiten (1160) und dritten (1170) Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) mindestens ein elektrisch leitfähiges und/oder elektromagnetische Energie absorbierendes Element (720) mit einer ringförmigen rechteckigen Form mit einer Öffnung aufweist; und - die Öffnungen der elektrisch leitfähigen und/oder elektromagnetische Energie absorbierenden Elemente (720) der ersten (1150), zweiten (1160) und dritten (1170) Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) einen Luftstrom durch die mehrschichtige frequenzselektive Struktur (104, 108, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 1104) ermöglichen.
  11. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach Anspruch 9, bei der die zweite Schicht (1160) an den ersten (1150) und dritten (1170) Schichten klebend angebracht ist.
  12. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei' der jede der vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) aufweist: - elektrisch leitfähige Bauelemente (220, 320, 420, 620, 820); oder - elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente (224, 324, 524, 624, 824); oder - elektrisch leitfähige, elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente (720); oder - elektrisch leitfähige Bauelemente (220, 320, 420, 620, 820) und elektromagnetische Energie absorbierende Bauelemente (224, 324, 524, 624, 824).
  13. Die mehrschichtige frequenzselektive Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der jede der vielfachen Schichten von frequenzselektiven Oberflächen (1150, 1160, 1170) elektrisch leitfähige Bauelemente (220, 320, 420, 620, 820) und elektromagnetische Energie absorbierendes Material (224, 324, 524, 624, 824) aufweist, das an den elektrisch leitfähigen Bauelementen (220, 320, 420, 620, 820) angebracht ist.
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