【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器。
技术介绍
1、毫米波是指波长在1-10毫米之间的无线电频段，对应的频率范围为30-300ghz。与传统的通信频段相比，毫米波具有更高的频率和更大的带宽，因此可以实现更快速的数据传输和更稳定的网络连接。毫米波通信被广泛应用在自动驾驶车辆、车联网等领域，实现车辆间的通信和信息共享。其也可以实现更快速的wifi和5g无线网络连接，提升用户体验。毫米波通信可实现对人体行为的检测和识别，被广泛应用在安防监控领域。毫米波通信可实现对身体表面的检测和诊断，被广泛应用在医疗保健领域。
2、如何减小毫米波通信的损耗成为目前研究的热点。损耗不仅仅影响毫米波通信的性能还决定了毫米波通信的成本，倘若通带内损耗很高则需要很高的传输功率这对于节省成本来说是不能容忍的。对于如何去降低损耗，目前主要从三个角度进行分析和解决。首先最为容易想到的即材料角度，如何使用新材料去改善滤波器通带内的损耗特性。利用高阻硅片进行加工的微波滤波器不仅仅具有小型化尺寸还降低了器件的通带内损耗。但是高阻硅片的价格十分昂贵，这造成了制造成本十分昂贵。再一个角度就是利用新型的设计理论，例如电磁耦合理论通过改变不同谐振腔的耦合强度来改善滤波器的带内特性，如损耗、带宽等。最后便是从结构角度进行考虑，三维金属微同轴结构成为关注焦点。因为其外表被三维金属外壳所包覆具有非常低的电磁辐射，而且金属传输线悬置于金属外壳之内，具有理想的空气腔环境，介质损耗大大减小。这两点原因造成了该结构于高频段的低损特性。该结
技术实现思路
1、解决的技术问题：本专利技术公开了一种应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，提出了一种新型的三维微同轴结构，采用耦合线的方式，即射频信号传输线在金属外壳之内悬置且交错耦合，通过控制耦合线长度以及耦合间距可以调节滤波器的电磁特性，有效实现高频、低损耗传输特性，本专利技术尤其适用于毫米波通信的60ghz耦合滤波器；同时，以3d打印技术结合电镀技术为加工手段，在保证高电磁性能的情况下，大大降低了加工成本。
2、技术方案：
3、第一方面，本专利技术公开了一种应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，所述三维微同轴结构耦合滤波器包括金属接地外壳、信号传输轴线、信号传输线支撑结构和三维微同轴线转共面波导转接口；
4、所述信号传输轴线通过信号传输线支撑结构悬置在金属接地外壳内部的空气腔体内，金属接地外壳和信号传输轴线之间形成用于传输的电磁场的空气谐振腔；所述信号传输轴线包括分成两列且交错排列的多根金属传输线，所有金属传输线的传输方向一致，相邻金属传输线之间相互耦合，通过调整耦合部分的耦合长度和耦合距离以调整耦合强度，进而调整三维微同轴结构耦合滤波器的带宽、损耗以及带外抑制特性；
5、所述三维微同轴线转共面波导转接口安装在金属接地外壳的其中一个端部，与信号传输轴线相连，将微同轴的三维结构转变为共面波导的平面结构。
6、进一步地，所述信号传输线支撑结构包括多个支撑组件，每个支撑组件包括呈l型的下支撑件以及呈一字型的左支撑件和右支撑件；下支撑件的长边远离短边的端部抵接在金属接地外壳内侧壁上，与短边交接的端部位于金属接地外壳下方，由短边垂直支撑在金属接地外壳底部和金属传输线底面之间；左支撑件和右支撑件的一端抵接在金属接地外壳内侧壁上，另一端抵接在金属传输线的其中一个侧壁上；左支撑件和右支撑件对称设置在下支撑件两侧且与下支撑件分别位于金属传输线的两个相对侧。
7、进一步地，所述信号传输线支撑结构采用绝缘材料制成。
8、进一步地，所述金属传输线采用铜材料。
9、进一步地，所述金属接地外壳的侧壁上周期性设置有孔洞；所述金属接地外壳的侧壁上周期性设置有孔洞；孔洞的尺寸满足以下条件：w孔洞＜w微同轴/5；其中w孔洞代表的是正方形孔洞的宽度，w微同轴是金属接地外壳的宽度。
10、进一步地，所述金属接地外壳包括有机材料支撑的微同轴框架以及电镀在微同轴框架表层的金属层。
11、进一步地，所述微同轴框架采用3d打印加工制成。
12、进一步地，所述金属层采用铜层。
13、进一步地，所述金属传输线的长度取值范围为1.96mm至2.04mm；所述耦合部分的耦合长度的取值范围为0.375mm至0.425mm；所述耦合部分的耦合距离的取值范围为0.03mm至0.11mm。
14、第二方面，本专利技术还公开了一种基于前述三维微同轴结构耦合滤波器的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
15、采用3d打印技术制作微同轴框架，微同轴框架分为上框架和下框架，下框架的中心处设置有第一凹槽，第一凹槽的两侧周期性设置有第一台阶部；上框架的中心处设置有第二凹槽，第二凹槽和第一凹槽位置相对，第二凹槽两侧周期性设置有第二台阶部，第二台阶部之间由连接轴连接以在上框架的上表面构成第一周期性孔洞，第一台阶部和第二台阶部位置相对，并且第一台阶部和第二台阶部连接后，下框架结合连接轴在下框架的下表面构成第二周期性孔洞；
16、采用电镀工艺在微同轴框架的内侧和外侧分别镀上金属层，得到金属接地外壳；
17、采用传输线支撑结构将金属传输线悬置在金属接地外壳的空气腔体内，调整耦合部分的耦合长度和耦合距离以调整耦合强度，进而调整三维微同轴结构耦合滤波器的带宽、损耗以及带外抑制特性；
18、在金属接地外壳一端接入三维微同轴线转共面波导转接口。
19、有益效果：
20、第一，本专利技术的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，具备传统矩形波导高功率容量的特点，能够在极高的传输频率下保证极低的拆损耗。
21、第二，本专利技术的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，在输入和输出采用了微同轴结构到cpw传输线的转接口，实现了三维结构到平面结构的过渡，结合新设计的金属接地外壳的结构，便于测试和系统组装。
22、第三，本专利技术的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，采用了耦合传输线原理，射频信号传输线在金属外壳之内悬置且交错排列，耦合长度及耦合间距决定了滤波器传输特性的零点和极点；该三维微同轴结构耦合滤波器打破了高频与低损耗的制约，实现了高频低损耗传输。
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1.一种应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述三维微同轴结构耦合滤波器包括金属接地外壳、信号传输轴线、信号传输线支撑结构和三维微同轴线转共面波导转接口；
2.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述信号传输线支撑结构包括多个支撑组件，每个支撑组件包括呈L型的下支撑件以及呈一字型的左支撑件和右支撑件；下支撑件的长边远离短边的端部抵接在金属接地外壳内侧壁上，与短边交接的端部位于金属接地外壳下方，由短边垂直支撑在金属接地外壳底部和金属传输线底面之间；左支撑件和右支撑件的一端抵接在金属接地外壳内侧壁上，另一端抵接在金属传输线的其中一个侧壁上；左支撑件和右支撑件对称设置在下支撑件两侧且与下支撑件分别位于金属传输线的两个相对侧。
3.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述信号传输线支撑结构采用绝缘材料制成。
4.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述金属传输线采用铜材料。
5.根据权利要求1所述的应用毫米波通
6.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述金属接地外壳包括有机材料支撑的微同轴框架以及电镀在微同轴框架表层的金属层。
7.根据权利要求6所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述微同轴框架采用3D打印加工制成。
8.根据权利要求6所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述金属层采用铜层。
9.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述金属传输线的长度取值范围为1.96mm至2.04mm；所述耦合部分的耦合长度的取值范围为0.375mm至0.425mm：所述耦合部分的耦合距离的取值范围为0.03mm至0.11mm。
10.一种基于权利要求1-9任一项中所述三维微同轴结构耦合滤波器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述三维微同轴结构耦合滤波器包括金属接地外壳、信号传输轴线、信号传输线支撑结构和三维微同轴线转共面波导转接口；
2.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述信号传输线支撑结构包括多个支撑组件，每个支撑组件包括呈l型的下支撑件以及呈一字型的左支撑件和右支撑件；下支撑件的长边远离短边的端部抵接在金属接地外壳内侧壁上，与短边交接的端部位于金属接地外壳下方，由短边垂直支撑在金属接地外壳底部和金属传输线底面之间；左支撑件和右支撑件的一端抵接在金属接地外壳内侧壁上，另一端抵接在金属传输线的其中一个侧壁上；左支撑件和右支撑件对称设置在下支撑件两侧且与下支撑件分别位于金属传输线的两个相对侧。
3.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述信号传输线支撑结构采用绝缘材料制成。
4.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微同轴结构耦合滤波器，其特征在于，所述金属传输线采用铜材料。
5.根据权利要求1所述的应用毫米波通信的三维微...
【专利技术属性】
技术研发人员：方中元，李忠良，秦巍彬，孙伟锋，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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