W波段E面波导滤波器制造技术

本发明专利技术涉及滤波器领域，具体是一种W波段E面波导滤波器，其包括下腔体和上腔体，下腔体的上部与上腔体的下部连接，下腔体的上表面开设凹槽，凹槽内设置介质基板，介质基板由下至上依次为下接地层、介质和金属箔层，金属箔层有小型化直线型多模谐振器、上接地层、下接地层。本发明专利技术的有益效果是，本发明专利技术将设置有小型化直线型多模谐振器的介质基板设置在下腔体和上腔体内，可以减小W波段E面波导滤波器的体积。本发明专利技术结构简单和紧凑、加工难度低、中心频率和带宽灵活可控、性能优异，具备很好的设计自由度和矩形系数，可以根据不同应用的需求，通过合理地调整各参数大小来达到设计目的，可以被广泛应用于W波段雷达系统的各个领域之中。中。中。

W-band E-Plane Waveguide Filter

【技术实现步骤摘要】
W波段E面波导滤波器


[0001]本专利技术涉及滤波器领域，具体是一种W波段E面波导滤波器。

技术介绍

[0002]随着近十几年无线通信及卫星通信事业的广泛应用与发展，使得可用频谱资源日益紧张，无线通讯技术也从传统的微波通信向更高频段的毫米波通信发展。一般而言，人们研究的毫米波主要包括3mm，6mm，8mm波长的电磁波，其中3mm和8mm波长的电磁波分别对应微波频域划分中的W波段和Ka波段；同时W波段和Ka波段的电磁波由于在大气中衰减较小被称为大气的窗口。作为大气窗口之一的W波段电磁波由于其波长短，频带宽，频谱资源丰富，广泛的应用于雷达与制导、电子对抗、阵列成像、医疗检测、汽车防撞等系统中。毫米波滤波器是用来分离不同频率毫米波信号的一种器件，它的主要作用是抑制不需要的信号频率，使需要的信号频率顺利通过。金属波导滤波器因具有导体损耗和介质(腔内介质一般为空气)损耗小、功率容量大、没有辐射损耗等优点，广泛应用于毫米波通信、雷达、制导、遥感、卫星通信、无线通信以及军事电子对抗等多种领域。然而，传统的W波段波导滤波器基本采用的是金属腔体进行设计；同时设计者为了提高波导滤波器的选择特性，采用腔体之间的交叉耦合进行设计。虽然腔体之间的交叉耦合技术提高了波导滤波器的选择性，但其体积也随着附加腔体的增加加大了，同时加工难度和加工成本都增加了。
[0003]为了克服传统波导滤波器体积大、笨重的缺陷，在1974年首先由Konishi提出了一种新的波导滤波器实现结构，即E面波导滤波器，该滤波器采用在波导对称面(E面)插入含有多个感性金属条带的金属片，其金属片上的各金属条带宽度及间隔经过理论分析获得。这种E面波导滤波器由于具有损耗小、Q值高、成本低、加工方便及适合批量生产的优越性能，而得到了广泛的应用。然而，传统的W波段E面波导滤波器都是采用多个谐振单元或者多个谐振腔进行设计，这不仅增加了滤波器设计的复杂度，同时也增加了其体积和损耗。随着当今新兴W波段雷达系统的快速发展，对W波段波导滤波器的性能、尺寸、成本等要素也提出着越来越大的挑战和越来越苛刻的要求，传统的E面金属膜片波导滤波器已经不能完全满足现代雷达系统应用的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是现有滤波器具有体积较大、结构复杂、带宽和中心频率可控性差、加工难度大和选择性较差的缺点，为了解决该问题，本专利技术提供一种W波段E面波导滤波器，其体积小、结构简单、带宽和中心频率灵活可控和矩形系数好。
[0005]本专利技术的内容为一种W波段E面波导滤波器，包括下腔体和上腔体，下腔体的上部与上腔体的下部连接，下腔体的上表面开设凹槽，凹槽内设置介质基板，介质基板上部设置金属箔层，介质基板下部设置下接地层，金属箔层有上接地层和小型化直线型多模谐振器，下接地层和上接地层通过上腔体和下腔体进行连接，小型化直线型多模谐振器关于凹槽的中心分别沿横向和纵向对称。
[0006]进一步地，所述的小型化直线型多模谐振器有五个横向的矩形金属箔条和三个纵向的矩形金属箔条，五个横向的矩形金属箔条分别为第一横矩形金属箔条、第二横矩形金属箔条、第三横矩形金属箔条、第四横矩形金属箔条和第五横矩形金属箔条，三个纵向的矩形金属箔条分别为第一纵矩形金属箔条、第二纵矩形金属箔条和第三纵矩形金属箔条，第一纵矩形金属箔条和第三纵矩形金属箔条分别与第二横矩形金属箔条的两端连接，第二纵矩形金属箔条分别与第一横矩形金属箔条、第二横矩形金属箔条、第三横矩形金属箔条、第四横矩形金属箔条和第五横矩形金属箔条连接，第一横矩形金属箔条和第五横矩形金属箔条关于第三横矩形金属箔条沿纵向对称，第二横矩形金属箔条和第四横矩形金属箔条关于第三横矩形金属箔条沿纵向对称，第一纵矩形金属箔条和第三纵矩形金属箔条关于第二纵矩形金属箔条沿横向对称。
[0007]进一步地，所述的上接地层有横向的第一上接地层和第二上接地层，第一上接地层和第二上接地层设置在小型化直线型多模谐振器的两侧，关于小型化直线型多模谐振器的中心沿横向对称。
[0008]进一步地，小型化直线型多模谐振器设计在第一上接地层和第二上接地层之间，关于第一上接地层和第二上接地层的中心分别沿横向和纵向对称。
[0009]进一步地，所述的下接地层有横向的第一下接地层和第二下接地层，第一下接地层和第二下接地层分别位于凹槽内的两侧。
[0010]进一步地，所述的凹槽有第一凹槽和第二凹槽。
[0011]进一步地，所述的下腔体的上表面开设下空气腔，上腔体的下表面对应开设上空气腔，下空气腔与凹槽相通。
[0012]进一步地，所述的下腔体和上腔体上分别开设数个连接孔，连接孔内对应设置连接件。
[0013]进一步地，所述的下腔体上分别开设第一销钉孔、第二销钉孔和第一空孔，上腔体上分别开设第三销钉孔、第四销钉孔和第二空孔。
[0014]进一步地，所述的介质基板安插在下腔体开设的凹槽内与上腔体共同构成W波段E面波导滤波器。W波段E面波导滤波器结构中心为原点，介质基板的短边为x轴，介质基板的长边为y轴，按照右手法则确定z轴，W波段E面波导滤波器结构关于y轴对称，介质基板关于x轴左右对称，关于y轴上下对称，小型化直线型多模谐振器关于x轴左右对称，关于y轴上下对称。
[0015]本专利技术的有益效果是，本专利技术将设置有第一谐振单元的介质基板设置在下腔体和上腔体内，可以减小W波段E面波导滤波器的体积，降低W波段E面波导滤波器的设计复杂度，提高W波段E面波导滤波器的设计灵活性。本专利技术结构简单和紧凑、加工难度低、中心频率和带宽灵活可控、性能优异，具备很好的设计自由度和矩形系数，可以根据不同应用的需求，通过合理地调整各参数大小来达到设计目的，可以被广泛应用于W波段雷达系统的各个领域之中。
附图说明
[0016]附图1为本专利技术的结构示意图；
[0017]附图2为本专利技术的金属箔层结构示意图；
[0018]附图3为本专利技术的下接地层结构示意图；
[0019]附图4为本专利技术的下腔体结构示意图；
[0020]附图5为本专利技术的上腔体结构示意图；
[0021]附图6为本专利技术的上腔体和下腔体组合后的结构示意图；
[0022]附图7为本专利技术中W波段E面波导滤波器在电磁仿真软件HFSS中的仿真模型；
[0023]附图8为本专利技术中所述第三横矩形金属箔条在不同长度时，W波段E面波导滤波器的传输系数(S21)在电磁仿真软件HFSS中随频率(Frequency)变化的示意图；
[0024]附图9为本专利技术所述第一横矩形金属箔条，第五横矩形金属箔条在不同长度时，W波段E面波导滤波器的传输系数(S21)在电磁仿真软件HFSS中随频率(Frequency)变化的示意图；
[0025]附图10为本专利技术所述第二横矩形金属箔条,第四横矩形金属箔条在不同长度时，W波段E面波导滤波器的传输系数(S21)在电磁仿真软件HFSS中随频率(Frequency)变化的示意图；
[0026]附图11为本专利技术利用HFSS电磁仿真软件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.W波段E面波导滤波器，其特征在于：包括下腔体(4)和上腔体(5)，下腔体(4)的上部与上腔体(5)的下部连接，下腔体(4)的上表面开设凹槽，凹槽内设置介质基板(2)，介质基板(2)上部设置金属箔层(1)，介质基板(2)下部设置下接地层(3)，金属箔层(1)有小型化直线型多模谐振器(6)、上接地层(7)，下接地层(3)和上接地层(7)通过上腔体(5)和下腔体(4)进行连接，小型化直线型多模谐振器(6)关于凹槽的中心分别沿横向和纵向对称。2.如权利要求1所述的W波段E面波导滤波器，其特征在于：所述的小型化直线型多模谐振器(6)有五个横向的矩形金属箔条和三个纵向的矩形金属箔条，五个横向的矩形金属箔条分别为第一横矩形金属箔条(61)、第二横矩形金属箔条(62)、第三横矩形金属箔条(63)、第四横矩形金属箔条(64)和第五横矩形金属箔条(65)，三个纵向的矩形金属箔条分别为第一纵矩形金属箔条(66)、第二纵矩形金属箔条(67)和第三纵矩形金属箔条(68)，第一纵矩形金属箔条(66)和第三纵矩形金属箔条(68)分别与第二横矩形金属箔条(63)的两端连接，第二纵矩形金属箔条(67)分别与第一横矩形金属箔条(61)、第二横矩形金属箔条(62)、第三横矩形金属箔条(63)、第四横矩形金属箔条(64)和第五横矩形金属箔条(65)连接，第一横矩形金属箔条(61)和第五横矩形金属箔条(65)关于第三横矩形金属箔条(63)沿纵向对称，第二横矩形金属箔条(62)和第四横矩形金属箔条(64)关于第三横矩形金属箔条(63)沿纵向对称，第一纵矩形金属箔条(66)和第三纵矩形金属箔条(68)关于第二纵矩形金属箔条(67)沿横向对称。3.如权利要求1所述的W波段E面波导滤波器，其特征在于：所述的上接地层(7)有横向的第一上接地层(71)和第二上接地层(72)，第一上接地层(71)和第二上接地层(72)设置在小型化直...

【专利技术属性】
技术研发人员：江云，吴微微，黄昭宇，叶源，袁文韬，黄敬健，王青平，袁乃昌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：