一种小型化W波段滤波器的制作方法

本发明属于毫米波通信的技术领域。更具体地，本发明涉及一种小型化w波段带通滤波器的结构设计方法。

背景技术：

毫米波滤波器在毫米波通信、卫星通信、雷达、导航、制导、电子对抗、测试仪表等系统中都有着广泛的应用，其性能的优劣往往会直接影响整个毫米波系统的质量。

波导型滤波器是毫米波滤波器的一个重要分支。近年来，随着毫米波技术的迅猛发展，对工作在毫米波频段的波导型滤波器提出了越来越高的要求。

平面结构的毫米波滤波器的谐振电路由微带线和共面波导等平面传输线构成，容易与有源器件集成，但这类滤波器有矩形系数低和带内插损大的缺点。

近几年发展起来的腔体滤波器具有矩形系数好的优点，但这类滤波器带宽窄，带内插损大。

现有技术中的高频的滤波器，无论是介质滤波器还是mems滤波器都很难实现，且大多数腔体滤波器体积都比较大，不利于整机的集成化设计。

技术实现要素：

本发明提供一种小型化w波段滤波器，其目的是解决带外杂波干扰问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明小型化w波段滤波器，包括谐振电路、谐振腔、标准波导和法兰盘；所述的标准波导与滤波器两端的法兰盘连接；所述的滤波器设置滤波器上腔体和滤波器下腔体，所述的滤波器上腔体和滤波器下腔体结合形成屏蔽盒，所述的谐振腔由滤波器上腔体和滤波器下腔体的中心凹槽构成。

所述的谐振电路中的微带为关于波导电壁面和磁壁面对称的薄金属板。

所述的微带采用厚度0.127mm的rogers5880板材。

所述的标准波导与滤波器两端的法兰盘相连接。

所述的滤波器上腔体和滤波器下腔体的材质为黄铜，表面镀金，表面粗糙度ra小于3.2μm。

所述的标准波导的材料为黄铜。

所述的谐振电路为基板的正反两面设有16块介质组成的12阶滤波器。

所述的屏蔽盒的长度为18mm，宽度为4mm，高度为9mm。

所述的谐振腔的长度为15mm，宽度为1.8mm，高度为6mm。

本发明采用上述技术方案，利用该带通滤波器，可较好地解决带外杂波干扰问题；在通带范围内，插入损耗在1.5～1.8db之间，最大值仅为1.8db；其矩形系数好，带外抑制度在偏离通带10ghz处大于45db。

附图说明

附图所示内容及图中的标记简要说明如下：

图1为本发明的滤波器的剖面结构示意图(沿平行于波导电壁面的中心纵向对称面的剖面的视图)；

图2为本发明的毫米波滤波器的结构示意图；

图3为本发明的滤波器的腔体的端口截面结构示意图；

图4为本发明的滤波器的盖板端口截面结构示意图；

图5为本发明的滤波器的端口截面结构示意图。

图中标记为：

1、定位孔，2、空气腔，3、定位螺孔，4、微带，5、腔体，6、标准波导，7、滤波器上腔体，8、滤波器下腔体，9、法兰盘。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图5所示本发明的结构，为一种工作于w波段的小型化带通滤波器，包括谐振电路、谐振腔、标准波导6和法兰盘9；所述的标准波导6与滤波器两端的法兰盘9连接。其中核心为谐振电路和谐振腔。

e面金属微带波导滤波器是w波段广泛使用的滤波器形式，它结构简单，易于加工和安装，并能获得优良的滤波特性，常用来实现毫米波带通滤波器。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现解决带外杂波干扰问题的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图3至图5所示，本发明小型化w波段滤波器，所述的滤波器设置滤波器上腔体7和滤波器下腔体8，所述的滤波器上腔体7和滤波器下腔体8结合形成屏蔽盒，所述的谐振腔由滤波器上腔体7和滤波器下腔体8的中心凹槽构成。

滤波器由夹在标准波导6中央的微带4、滤波器两端的法兰盘9以及上下两个腔体7和腔体8组成。这种工作于w波段的小型化w波段带通滤波器，利用该带通滤波器，可较好地解决带外杂波干扰问题。其插入损耗在1.5～1.8db之间，最大值仅为1.8db；其矩形系数好，带外抑制度在偏离通带10ghz处大于45db。

本发明制作出的滤波器通带频率为90ghz～95ghz；带内波动在2db以内，插入损耗小于等于2db。

本发明提供的带通滤波器用于某型号辐射计系统中，对其性能和体积均提出了较高的要求。因此，综合考量技术指标和紧密的结构，采用微带腔体滤波器实现，输出端口采用微带转波导形式与系统模块之间相连，能够很好的解决自身插损和连接问题。

屏蔽盒采用上下两个腔体合成，谐振腔由两个腔体中心凹槽组成。所述谐振电路由0.127mm厚的rogers5880板材，12阶谐振电路构成。

其中对滤波器性能影响最大的微带4由金属微带中构成谐振器的部分、定位孔1、空气腔2、定位螺孔3等四个部分组成。

所述的谐振电路中的微带4为关于波导电壁面和磁壁面对称的薄金属板。

所述的微带4采用厚度0.127mm的rogers5880板材。所述的微带4为rogers5880板材加工而成。

所述的微带4的金属板上设有定位螺孔3和定位孔1，金属微带中构成谐振器的部分4之间的空隙形成空气腔2，从而通过空气腔2的尺寸确定金属微带的结构，从而构成谐振器来实现滤波功能。

所述的微带4采用烧结的方式固定在腔体上，装配时需要加工压块来保证微带4的平整。

所述的标准波导6与滤波器两端的法兰盘9相连接。

所述的滤波器为微带4设置在标准波导6中央的电壁面处，标准波导6与滤波器两端的法兰盘9相连，从而在w频段实现滤波。

标准波导6中间的一段构成滤波器，靠近输入口和输出口的两段标准波导6起转换作用，用于滤波器两端的法兰盘和标准法兰盘的转接。

所述的标准波导6夹持微带4部分为以电壁面为对称轴分开成的独立结构，输入和输出端口标准波导6分别在滤波器腔体的腔体和盖板上，滤波器两端设有标准法兰的安装孔，加工出的滤波器腔体为两个实体。

所述的滤波器的四角上设有六个螺孔9，中间为标准波导6的端口，从而起到毫米波滤波器连接外部器件，完成输入和输出作用。

所述的滤波器上腔体7和滤波器下腔体8的材质为黄铜，表面镀金，表面粗糙度ra小于3.2μm。

谐振电路封装于一个铜镀金的屏蔽腔内，形成腔体滤波器，输入输出经微带波导转换，通过波导口与外界连接。

所述的标准波导6的材料为黄铜。

所述的谐振电路为基板的正反两面设有16块介质组成的12阶滤波器。即滤波器的阶数为12；谐振电路采用rogers5880基板。谐振电路中基板采用0.127mm厚的rogers5880板材。

所述的屏蔽盒的长度为18mm，宽度为4mm，高度为9mm。

所述滤波器中谐振腔由屏蔽盒的上下两个盖板的中心凹槽组成，形成一个长度为15mm，宽度为1.8mm，高度为6mm的腔体。

本发明的加工要求：

采用模式匹配法定出滤波器的初始尺寸，采用复功率守恒技术修正微带4端面电壁条件的影响，通过u-wave、cst和hfss等软件仿真优化确定滤波器尺寸，针对工艺上的加工误差进行尺寸调整，最终确定出滤波器的加工尺寸。

微带4的厚度和表面的基片尺寸对滤波器性能影响很大，加工时要严格控制其加工精度。滤波器中夹持微带部分的那一段加工时分为对称的两半，组装时先将微带烧结上去后，保证微带4平整。一个高性能的w波段金属微带波导滤波器，通带内插入损耗为1～1.5db，带外抑制高达45db。

加工过程中要严格控制金属微带4的加工精度，保证金属微带中构成谐振器的部分1的厚度误差控制在预定范围内，

另外，空气腔2的加工精度也是需要得到保证的；加工好的微带4和滤波器腔体镀金，这样可以减少滤波器的插入损耗；将微带4放在空气腔2中央的电壁面处，将定位螺丝插入定位孔1，定位螺丝的安放必须保证微带4平整，对准后拧紧螺丝；定位螺孔3比定位孔1直径大，分别起紧固作用和安装定位作用；最后，在滤波器的两端连接有用于标准法兰盘的标准波导接口。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。