截断金属膜片及其构成的E面波导带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了截断金属膜片及其构成的E面波导带通滤波器，截断金属膜片，包括第一级耦合金属膜片、第二级耦合金属膜片、第三级耦合金属膜片，第一级耦合金属膜片与第二级耦合金属膜片之间连接有中间横向膜片A，第二级耦合金属膜片与第三级耦合金属膜片之间连接有中间横向膜片B；第一级耦合金属膜片远离中间横向膜片A的一侧连接有2个边缘横向膜片A，2个边缘横向膜片A远离第一级耦合金属膜片的一侧各自都连接有前截断金属膜片，第三级耦合金属膜片远离中间横向膜片B的一侧连接有2个边缘横向膜片B，2个边缘横向膜片B远离第三级耦合金属膜片的一侧各自连接有后截断金属膜片。用E面截断金属膜片单元代替比较短的第一级金属膜片。

【技术实现步骤摘要】
截断金属膜片及其构成的E面波导带通滤波器
本专利技术涉及微波滤波器领域，具体是指截断金属膜片及其构成的E面波导带通滤波器。
技术介绍
滤波器作为频率选择元件在当今的通讯系统中具有重要作用，也是高频微波电路不可或缺的重要组成部分。现今在微波、毫米波及太赫兹电路中常用的带通滤波器都是基于波导传输元件实现的波导滤波器，特别是E面金属膜片波导滤波器因其具有结构简单，易于加工和安装，易于批量生产，能获得较高的Q值和良好的滤波特性等优点而获得了广泛的应用。但E面金属膜片滤波器因其膜片厚度的加工精度问题在高频段应用时存在难加工、加工误差大、一致性差等一些系类问题。在高频段为获得比较好的滤波器性能，E面膜片波导滤波器中的金属膜片的第一级金属膜片长度通常要取很小的值，这使得加工困难且实物与仿真结果相差较大，特别是随着频率的进一步提升到140GHz的时候滤波器的第一级金属膜片长度已减小到加工精度以下，这会造成无法加工。同时，在谐振腔比较少的时候其高频抑制性能不行。微波滤波器是微波系统中用来分离或组合各种不同频率信号的重要元件，在微波中继通讯、卫星通讯、雷达、电子对抗及微波测量仪表中都有极其广泛的应用。为了满足各种不同的用途，出现了许多种类的微波滤波器。过去，带通滤波器多采用感性金属杆和横向膜片结构，不仅结构复杂不利于集成，而且制造成本高，不宜大批量生产，在毫米波段尤其如此。1974年Konishi首先提出由E面膜片构成的矩形波导带通滤波器，由于这种滤波器具有结构简单、易于加工和安装、易于批量生产，能获得较高的Q值和良好的滤波特性等优点，因而获得了广泛的应用。其后，在结构上，除了全金属插入，还有介质基片制成的单侧鳍线，双侧鳍线以及双金属条带插入、偏置膜片、变形波导、高温超导等多种E面结构形式的滤波器。与鳍线插入相比，全金属片插入由于无介质的影响而具有较小的插入损耗和较高的Q值，并且现在对金属片的加工能达到很高的精度，因而金属片E面滤波器得以广泛应用。但是，当带宽增大时，由于需要较强的耦合，单金属膜片的第一级就变得很细，带宽达到一定的程度时，加工精度和机械强度不能满足设计和使用的要求，便会遇到加工上的困难。另外这些结构的阻带特性并不令人满意，特别是高端阻带抑制度差，在许多对阻带特性要求较高的场合，如双工器中的滤波器，就很难满足相应的指标。为解决这些问题提出了大量的设计想法，其中比较有效的一种是采用双膜片法来设计滤波器，但采用双模片后会使加工和装配变得困难，且在要求宽频带的时候仍然存在第一级金属太短的问题。例如专利号为：的Ka波段E面纵向膜片加载波导滤波器。如图1，的结构，金属膜片中有五个谐振腔，编号分别为202、204、206、208、210，五个谐振腔的长度相同，五个谐振腔的宽度由外向内依次增加，其中谐振腔202和210的宽度一致，谐振腔204和208的宽度一致，谐振腔206的宽度最大。五个谐振腔共形成六条耦合机构，编号依次为201、203、205、207、209、211，六条耦合机构的长度相同，六条耦合机构的宽度由外向内依次增加，其中耦合机构201和211的宽度一致，耦合机构203和209的宽度一致，耦合机构205和207的宽度一致。图1中的耦合机构201和211即为我们所说的第一级金属，可以看出，耦合机构201和211的宽度比其他耦合机构的宽度要小很多，在通常的E面金属膜片滤波器设计中为提高滤波器的性能需要将第一级金属膜片的长度（耦合机构201和211的宽度）设计的很小，特别是在微波的高频段和太赫兹的低频段长度更小，这使的加工不易（精度达不到），且由于第一级金属膜片长度太小会使加工误差对滤波器的性能影响较大。波导滤波器由于在高频段尺寸较小，膜片的长度和厚度也随之减小，这会使金属膜片易变型、不稳定。现有技术的缺点为：现有的E面膜片滤波器随着频率的升高滤波器的尺寸会减小，E面金属的整体尺寸也会减小，特别是E面膜片的第一级金属膜片减小更加剧烈，在高频段第一级金属膜片长度太短不易加工，由于第一膜片控制着能量的耦合其对滤波器的性能影响很大，太短的长度会使加工一致性变差。太小的金属膜片尺寸会使金属膜片易变型不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供截断金属膜片及其构成的E面波导带通滤波器，在高频段，普通E面膜片波导滤波器中的金属膜片的第一级金属膜片长度通常要取很小的值，这使得加工困难且实物与仿真结果相差较大，特别是随着频率的进一步提升到140GHz的时候滤波器的第一级金属膜片长度已减小到加工精度以下，这会造成无法加工，同时，在谐振腔比较少的时候其高频抑制性能不理想；本设计采用E面截断金属单元和谐振腔的结构来提高第一级金属膜片长度和提高高频抑制性能，且在金属膜片的中间引入横向金属可使金属膜片更稳固、不易变形，通过在E面膜片的第一级金属上增加截断单元和横向加固金属膜片可解决第一级金属膜片太短问题，并增加滤波器在高频处的抑制性能。本专利技术的实现方案如下：截断金属膜片，包括沿Y轴方向依次设置的第一级耦合金属膜片、第二级耦合金属膜片、第三级耦合金属膜片，第一级耦合金属膜片与第二级耦合金属膜片之间连接有中间横向膜片A，第二级耦合金属膜片与第三级耦合金属膜片之间连接有中间横向膜片B；第一级耦合金属膜片远离中间横向膜片A的一侧连接有2个边缘横向膜片A，2个边缘横向膜片A之间存在间隙M，2个边缘横向膜片A远离第一级耦合金属膜片的一侧各自都连接有前截断金属膜片，2个前截断金属膜片之间存在间隙X；第三级耦合金属膜片远离中间横向膜片B的一侧连接有2个边缘横向膜片B，2个边缘横向膜片B之间存在间隙N，2个边缘横向膜片B远离第三级耦合金属膜片的一侧各自连接有后截断金属膜片，2个后截断金属膜片之间存在间隙Y。第一级耦合金属膜片、第二级耦合金属膜片、第三级耦合金属膜片，第一级耦合金属膜片、中间横向膜片A、中间横向膜片B、2个边缘横向膜片A、2个边缘横向膜片B、2个前截断金属膜片、2个后截断金属膜片按照上述结构设置后形成主体金属膜片，主体金属膜片作为一个整体插入在标准波导的E面，标准波导用标准矩形波导WR-10，主体金属膜片用0.1mm厚的铜质金属板；其中，2个前截断金属膜片中间形成间隙X，相当是采用一个金属板将其中间区域挖空，从而形成2个上下对称的前截断金属膜片，2个后截断金属膜片中间形成间隙Ｙ，相当是采用一个金属板将其中间区域挖空，从而形成2个上下对称的后截断金属膜片；中间的间隙Ｙ和间隙Ｘ可增加电场耦合量达到可达到类似短金属的效果，以此来增加第一级金属膜片的长度，第一级金属膜片就是我们上述的前截断金属膜片和后截断金属膜片；其中主体金属膜片是采用矩形金属板用光电腐蚀法加工出矩形空缺作为谐振腔，第一级耦合金属膜片、第二级耦合金属膜片、第三级耦合金属膜片作为耦合金属膜片使谐振腔级联形成滤波器；其中第一级耦合金属膜片、第二级耦合金属膜片之间为谐振腔，第二级耦合金属膜片、第三级耦合金属膜片之间也为谐振腔，在谐振腔中央插入横向的金属膜片并将之与耦合金属膜片连接，即采用中间横向膜片B和中间横向膜片Ａ分别插入２个谐振腔；横向金属膜片Ａ和横向金属膜片Ｂ可看作在谐振腔内插入的金属微扰，会小范围的增加谐振器长度，但通过微扰可改善滤波器高频抑制性能；其中边缘横向膜片Ａ和边缘横向本文档来自技高网...

【技术保护点】
截断金属膜片，其特征在于：包括沿Y轴方向依次设置的第一级耦合金属膜片（6）、第二级耦合金属膜片（9）、第三级耦合金属膜片（10），第一级耦合金属膜片（6）与第二级耦合金属膜片（9）之间连接有中间横向膜片A（7），第二级耦合金属膜片（9）与第三级耦合金属膜片（10）之间连接有中间横向膜片B（13）；第一级耦合金属膜片（6）远离中间横向膜片A（7）的一侧连接有2个边缘横向膜片A（4），2个边缘横向膜片A之间存在间隙M，2个边缘横向膜片A（4）远离第一级耦合金属膜片（6）的一侧各自都连接有前截断金属膜片（3），2个前截断金属膜片（3）之间存在间隙X；第三级耦合金属膜片（10）远离中间横向膜片B（13）的一侧连接有2个边缘横向膜片B（14），2个边缘横向膜片B（14）之间存在间隙N，2个边缘横向膜片B（14）远离第三级耦合金属膜片（10）的一侧各自连接有后截断金属膜片（11），2个后截断金属膜片（11）之间存在间隙Y。

【技术特征摘要】
1.截断金属膜片，其特征在于：包括沿Y轴方向依次设置的第一级耦合金属膜片（6）、第二级耦合金属膜片（9）、第三级耦合金属膜片（10），第一级耦合金属膜片（6）与第二级耦合金属膜片（9）之间连接有中间横向膜片A（7），第二级耦合金属膜片（9）与第三级耦合金属膜片（10）之间连接有中间横向膜片B（13）；第一级耦合金属膜片（6）远离中间横向膜片A（7）的一侧连接有2个边缘横向膜片A（4），2个边缘横向膜片A之间存在间隙M，2个边缘横向膜片A（4）远离第一级耦合金属膜片（6）的一侧各自都连接有前截断金属膜片（3），2个前截断金属膜片（3）之间存在间隙X；第三级耦合金属膜片（10）远离中间横向膜片B（13）的一侧连接有2个边缘横向膜片B（14），2个边缘横向膜片B（14）之间存在间隙N，2个边缘横向膜片B（14）远离第三级耦合金属膜片（10）的一侧各自连接有后截断金属膜片（11），2个后截断金属膜片（11）之间存在间隙Y。2.根据权利要求1所述的截断金属膜片，其特征在于：第一级耦合金属膜片（6）、第二级耦合金属膜片（9）、第三级耦合金属膜片（10）、边缘横向膜片A（4）、边缘横向膜片B（14）、中间横向膜片A（7）、中间横向膜片B（13）、前截断金属膜片（3）、后截断金属膜片（11）都为矩形膜片。3.根据权利要求1所述的截断金属膜片，其特征在于：前截断金属膜片（3）沿Z轴方向的长度大于边缘横向膜片A（4）沿Z轴方向的长度，后截断金属膜片（11）沿Z轴方向的长度大于边缘横向膜片B（14）沿Z轴方向的长度。4.根据权利要求1所述的截断金属膜片，其特征在于：前截断金属膜片沿Y方向的长度为：1mm至2mm，后截断金属膜片沿Y方向的长度为：1mm至2mm。5.根据权利要求1所述的截断金属膜片，其特征在于：边缘横向膜片A（4）沿Y方向的长度为：1mm至2mm，边缘横向膜片B（14）沿Y方向的长度为：1mm至2mm。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的截断金属膜片，其特征在于：还包括上支架（2）和下支架（12），上支架（2）和下支架（12）都为矩形板，上支架（2）面向下支架（12）的一面为上支架（2）的下表面，下支架（12）面向上支架（2）的一面为下支架（12）的上表面，处于上方的前截断金属膜片（3）、处于上方的边缘横向膜片A（4）、处于上方的边缘横向膜片B（14）、处于上方的后截断金属膜片（11）都固定在上支架（2）的下表面上，处于下方的前截断金属膜片（3）、处于下方的边缘横向膜片A（4）、处于下方的边缘横向膜片B（14）、处于下方的后截断金属膜片（11）都固定在下支架（12）的上表面上，第一级耦合金属膜片（6）的上表面、第二级耦合金属膜片（9）的上表面、第三级耦合金属膜片（10）的上表面均与上支架（2）的下表面连接，第一级耦合金属膜片（6）的下表面、第二级耦合金属膜片（9）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，纪东峰，杨益林，钱骏，牛中乾，闵应存，高欣，樊勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51