用于屏蔽或减轻开放或封闭结构内的emi的频率选择结构的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是于2013年3月29日提交的美国专利申请No. 13/853,248以及于2013 年1月25日提交的美国专利申请No. 13/750,680的PCT国际申请，并且要求了美国专利申 请No. 13/853, 248和美国专利申请No. 13/750,680的优先权。以上申请的全部公开通过引 用方式被并入到本文中。
技术领域
[0003] 本公开涉及用于屏蔽或减轻开放结构或封闭结构内的电磁干扰（EMI)的频率选 择结构（例如，二维频率选择结构或表面或者三维频率选择结构或表面等）。
【背景技术】
[0004] 这部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
[0005] 电子装置的操作在设备的电子电路内产生电磁辐射。这种辐射会导致能够干扰特 定距离内的其它电子装置的操作的电磁干扰（EMI)或射频干扰（RFI)。在没有充分屏蔽的 情况下，EMI/RFI干扰会导致重要信号的劣化或全部丢失，从而使得电子设备低效率或不能 操作。
[0006] 减轻EMI/RFI的影响的常用解决方案是通过使用能够吸收和/或反射和/或重定 向EMI能量的屏蔽件（shields)。这些屏蔽件通常被采用以使EMI/RFI局限在其源内，并且 使邻近于EMI/RFI源的其它装置隔离。
[0007] 本文中使用的术语"EMI"应该被认为通常包括并意指EMI辐射或RFI辐射，并且 术语"电磁"应该被认为通常包括并意指来自外部源和内部源的电磁和射频。因此，术语屏 蔽（如本文中使用的）广泛地包括并意指诸如通过衰减、吸收、反射、阻挡和/或重定向能 量或其一些组合来减轻（或限制）EMI和/或RFI，使得EMI和/或RFI不再干扰例如政府 规定（governmentcompliance)和/或电子组件系统的内部功能。
【发明内容】
[0008] 这部分提供了本公开的总体概要，并且不是其全部范围或其全部特征的全面公 开。
[0009] 根据各个方面，示例性实施方式包括可以被用于屏蔽或减轻开放结构或封闭结构 内的EMI的一个或更多个频率选择结构（例如，二维频率选择结构或表面或者三维频率 选择结构或表面等）。还公开了使用用于屏蔽或减轻开放结构或封闭结构内的电磁干扰 (EMI)的一个或更多个频率选择结构的方法。
[0010] 另外的适用领域将根据本文中提供的描述而变得明显。本
【发明内容】
中的描述和特 定示例仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0011] 本文中描述的附图仅用于选择的实施方式而并非所有可能的实现的说明性目的， 并且不旨在限制本公开的范围。
[0012] 图1例示了根据示例性实施方式的具有集成电路的印刷电路板（PCB)、在PCB内的 频率选择表面/周期结构以及应用或设置在集成电路上的频率选择表面/周期结构，由此 所述频率选择/周期结构可操作用于对集成电路提供屏蔽。
[0013] 图2例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择结构的 示例性实施方式，其中，该频率选择结构可以包括如由一系列的点表示的任何适当数目的 被适当地构造（例如，成形和设置尺寸等）的导电构件、电磁能量吸收构件和/或磁构件 (例如，环和/或其它构造等）。
[0014] 图3例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择结构的 示例性实施方式，其中，该频率选择结构包括应用到介电材料内的导电材料的电磁能量吸 收材料。
[0015] 图4例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择结构的 示例性实施方式，其中，该频率选择结构包括电介质以及在该电介质的表面上的导电材料。
[0016] 图5例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择结构的 示例性实施方式，其中，该频率选择结构包括电介质以及在该电介质的表面上的电磁能量 吸收材料。
[0017] 图6例示了可以用作单频带或多频带带阻波导和/或屏蔽结构的频率选择结构的 示例性实施方式，其中，该频率选择结构包括电介质以及应用到该电介质的表面上的导电 材料的电磁能量吸收材料。
[0018] 图7例示了具有介电构件以及由该介电构件支承并且在特定位置处通过该介电 构件彼此分隔开的导电环的频率选择结构的示例性实施方式，其中，该频率选择结构被示 出在用于MSL测试（在图8中示出了该MSL测试的结果）的微带线（microstripline)上 的测试夹具（fixture)内。
[0019] 图8是示出了针对第一测试和第二测试（被称作S21测试和MSL测试）的以分贝 (dB)为单位的信号强度与以千兆赫兹（GHz)为单位的频率的示例性曲线图，在该第一测试 和第二测试中，在指向彼此的两个天线之间具有频率选择结构的示例性实施方式的情况下 以及在这两个天线之间不具有频率选择结构的示例性实施方式的情况下记录这两个天线 之间的基准信号，以显示该频率选择结构的带阻能力。
[0020] 图9例示了可以用于减少封闭结构内部的空腔谐振（cavityresonance)的频率 选择结构的示例性实施方式，其中，该频率选择结构包括应用到介电基板上的导电材料的 电磁能量吸收材料，并且还示出了设置在空腔谐振测试夹具内的频率选择结构。
[0021] 图10是示出了在频率选择结构测试样品位于图9示出的测试夹具空腔内部时测 量的从测试夹具的端口 1耦合到测试夹具的端口 2(被称作S21)的以分贝（dB)为单位的 能量的量与以千兆赫兹（GHz)为单位的频率的示例性曲线图，以及还出于比较目的，在仅 一片电磁能量吸收材料位于该测试夹具空腔内部时测量的从测试夹具的端口1耦合到测 试夹具的端口 2 (被称作S21)的能量的量与以千兆赫兹（GHz)为单位的频率的示例性曲线 图。
【具体实施方式】
[0022] 现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。
[0023] 如以上在【背景技术】中所解释的，屏蔽件通常被用于通过吸收和/或反射和/或重 定向EMI能量来减轻EMI/RFI的影响。传统的屏蔽方法和材料依赖于完全地包围电磁辐射 源的导电表面。然而，实际上，必须保留导电表面中的一些间隙以允许仪器退出和/或允许 空气流动，这些间隙将使得信号泄露。电磁吸收材料可以被用于使通过间隙的信号泄露减 弱。但是，吸收体（absorber)必须完全地覆盖间隙以便有效。在这种情况下，吸收体抑制 或防止仪器接入或空气流动，由于通常必须保持仪器接入和/或空气流动，因此这经常不 可行。
[0024] 在认识到以上问题之后，本发明人开发了所公开的包括一个或更多个频率选择结 构的示例性实施方式，所述频率选择结构可以被用于屏蔽或减轻开放结构或封闭结构内的 EMI。还公开了使用用于屏蔽或减轻开放结构或封闭结构内的电磁干扰（EMI)的一个或更 多个频率选择结构的方法。
[0025] 公开了使用或包括一个或更多个频率选择表面/周期结构的单频带或多频带带 阻波导和/或屏蔽结构的示例性实施方式。本文中还公开了用于通过使用一个或更多个频 率选择表面/周期结构来使通过开放结构的电磁信号或在封闭结构内部的电磁信号衰减 的示例性方法。本发明人已经认识到在使用用于屏蔽目的的频率选择结构方面的优点，其 中，所述频率选择结构可以被安装在开放结构内，以在不阻止物体和气流经过开放结构的 情况下衰减、反射、阻挡、重定向和/或吸收通过所述开放结构的电磁信号。
[0026] 在示例性实施方式中，频率选择结构可以具有二维形式（例如，二维频率选择表 面或片材等）或三维形式（例如，具有周期图案的三维周期结构等）。频率选择结构可以包 括被设计为衰减、反射、阻挡、重定向和/或吸收一个或更多个特定频带上的电磁能量的无 源电磁片材或结构。频率选择结构在图案中包括导电材料和/或电磁能量吸收材料，所述 图案可以位于介电基板上或者例如悬浮在空气（空气可以被认为是电介质）中。即使以电 磁信号几乎平行于频率选择结构行进的非常大的角度（例如，掠射角或掠入角）入射，也存 在带阻特性。在示例性实施方式中，一个或更多个频率选择结构可操作用于在仍然允许仪 器退出和/或气流通过的同时，衰减、反射、阻挡、重定向和/或吸收通过通道、波导结构、通 风孔盖板或其它开放结构传播的电磁信号。
[0027] 本发明人还已经认识到在使用用于使封闭结构内部的电磁信号衰减的频率选择 结构方面的优点。本文中公开了包括频率选择结构的空腔谐振减少结构和/或屏蔽结构的 示例性实施方式。该频率选择结构被设计或构造有在一个或更多个带阻频率下谐振的导电 元件。吸收体材料连接或附接到导电元件。有利地，本发明人已经发现频率选择结构和吸 收体材料能够使用比使用在宽频带上操作的多片吸收体的现有传统方法的吸收体材料显 著少的吸收体材料，来减少或减轻空腔谐振。通过以期望的频率为目标，与平坦吸收体片材 相比，本文中公开的示例性实施方式可以提供空腔谐振方面的至少等同或相似的减少，同 时还提供了由于需要更少量的吸收体而在成本方面的显著减小。
[0028] 本发明人还已经认识到在使用用于使通过必须允许空气流动的开放结构的电磁 信号衰减的频率选择结构方面的优点。例如，在很多电子装置中需要通风孔以允许空气流 动，从而防止电子组件中的热积累。但是为了充分地冷却电子装置，通风孔必须足够大，以 允许足够的气流来冷却该装置。但是在较高的频率（较小的波长）下，通风孔使得电磁能 量泄漏。在示例性实施方式中，在需要或期望通风或空气流动的应用中使用频率选择结构。 有利地，频率选择结构可以包括具有开放区域的导电元件（例如，环等），所述开放区域则 能够被用作通风孔。因此，本文中公开的示例性实施方式可以在仍然允许空气流动的同时 提供在阻挡电磁能量方面改进的性能。
[0029] 频率选择结构可以被设计为衰减或阻挡在一个或更多个特定频率或频率范围下 的电磁能量。另外地或另选地，频率选择结构可以被设计为允许一个或更多个带通频率下