新型3-D打印毫米波波导滤波器研究

发布时间：2020-04-21 21:14

【摘要】：近些年无线通信技术因为5G的研发和应用受到了越来越多人的关注,而滤波器作为组成无线通信技术重要的电子元器件也随着这一热点被更多的科研工作者青睐。因现在无线电波频段越来越高,如何得到更小的体积、更轻的质量以及更短的加工周期的滤波器就成了急需解决的问题。随着3-D打印技术日益发展成熟,让滤波器研究工作者看到了解决这一系列问题的关键突破点。事实上,最近几年3-D打印技术在微波毫米波器件上的研究投入越来越多,市场中也逐步出现了基于3-D打印技术的微波毫米波器件,滤波器便是其中重要的产品之一。本文中,主要由3-D打印滤波器发展历史背景为切入点,重点介绍了滤波器原理以及3-D打印技术。在介绍滤波器理论部分,首先对滤波器设计思路来源的微波网络进行了分析;其次对滤波器的综合理论进行了阐述,最后对切比雪夫滤波器和初始耦合矩阵的理论进行了讲解。这些介绍为后文中滤波器的设计奠定理论基础。而在3-D打印技术理论部分的介绍中,特别是对3-D打印技术在微波毫米波器件中的应用分析以及3-D打印主要加工工艺进行对比介绍。本文中滤波器加工工艺选定的是光固化(SLA)打印技术。本文的主要工作是设计了三款不同结构的Ka频段滤波器来对这一新的加工工艺进行验证。它们的结构分别是:椭球结构,CQ(Cascaded Quadruplet)结构以及双模滤波器。最后对每个滤波器进行理论分析、单腔仿真、整体仿真以及优化。在不考虑加工以及测试带来的误差之外也符合预期。并且加工周期明显缩短,质量更轻。三款滤波器的最终仿真结果:回波损耗均优于20dB,插入损耗均小于0.4dB。椭球滤波器的测试结果:回波损耗优于5dB,插入损耗小于2dB。CQ结构滤波器的测试结果:回波损耗优于10dB,插入损耗小于2dB。双模结构滤波器的测试结果:回波损耗约优于14dB,插入损耗小于1.6dB。
【图文】：

射频前端,滤波器,介质滤波器

图 1-1 射频前端组成结构图在 1910 年，人们研发出了载波电话系统，它属于多路通信系统。这是电信系统革命性的进步与发展。该系统内需要出现一种在特定的频带内可以检测和提取信号的新技术，基于此背景下滤波器被逐渐的推上了舞台。1915 年美国研发人员Canbel 发明了镜像参数法。无独有偶，德国科研人员 Wagner 发明了“Wagnbel 滤波器”，至此开启了滤波器设计的帷幕。1939 年报道出介质滤波器，跟之前的滤波器相比较,它拥有更高的 Q 值以及体积更小的特性。到了 1970 年左右，陶瓷材质滤波器的产生，致使介质滤波器得到了广泛的应用，其在 Q 值和温度的稳定性上有着重大突破。1980 年左右的高温超导材料的提出以及 21 世纪初期左手介质滤波器的发展，为滤波器的功能增添了新的色彩。更多的科学研发人员寻找新的材质种类来提高滤波器的功能性[6]。如上文介绍，滤波器以及滤波器的设计的发展已有很长的历史。目前 4G 系统的普及以及 5G 系统的预演对频带的划分更为精准，，与此同时对滤波器的性能提出

滤波器图,滤波器,光刻胶,加工技术

图 1-2 CNC 技术加工滤波器内部光刻胶加工技术胶加工技术具体的方式方法是：将波导滤波器分为光刻技术加工出来后对表面进行金属化后进行多层是光刻胶，具有超强的抗腐蚀性、力学性能以及的流程相对复杂，需要经过各种烘干以及多层结据其特定的加工工艺，SU-8 光刻胶加工成本较低误差和装配误差的问题。如图 1-3 所示为利用该工组成多层复杂的组成方式，再加之其热导率要低于SU-8：0.2W/m/k，铜：401W/m/k），导致器件的精
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713

【参考文献】