CN206250362U - 一种e面鳍线波导滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种E面鳍线波导滤波器，包括金属印制电路板和金属波导；所述金属印制电路板包括双面对称覆铜的介质基板，介质基板的长度方向上间隔平行排列有若干个双面对称覆铜的基片，介质基板上位于相邻基片之间的位置未覆铜，相邻基片与相邻基片之间未覆铜的介质基板形成谐振单元；介质基板宽度方向上相对两侧均设有若干个金属化通孔，形成两个接地面结构；金属波导的H面中间开槽，金属印制电路板设于金属波导的E面，其中，两个接地面结构均位于金属波导的腔体外侧，各谐振单元均位于金属波导的腔体内部。本实用新型大大减小了电磁辐射损耗，提高了谐振Q值，并具有微带电路制作上的优点，同时具有良好的加工性能和环境适应性。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种E面鳍线波导滤波器。
背景技术
现有技术W波段滤波器广泛应用于导弹制导、直升机防撞、成像和战场监视等雷达系统中，滤波器作为通信系统中的重要部件之一，其性能很大程度上决定了当今电子设备和系统功能的实现与性能的高低。波导腔体谐振器具有较高的Q值，使得其实现的带通滤波器具有较低的插损、良好的矩形系数。
鳍线结构技术的发展受到业界广泛关注。在高频段，鳍线结构的Q值高，传输衰减小。与波导相比，鳍线结构和尺寸都易于集成固态器件，适用于高频集成电路，便于批量生产。鳍线的出现避免了矩形金属波导在毫米波频段所要求的严格机械加工公差和温度变化引起的腔体形变，并具有微带平面电路制作上的优点。在金属波导腔的E面插入鳍线形成的鳍线谐振器，其封闭式结构大大减少了电磁辐射损耗，提高了谐振Q值。
1984年，L.Q.Bui提出利用鳍线结构实现D波段的毫米波E面带通滤波器，采用微波cuflon基片设计出了相对带宽高达8.5％的滤波器的准确参数。然而，对于宽带滤波器的设计，由于所有部分的耦合均为强耦合，尤其是在高频段，传统鳍线滤波器的金属耦合结构物理尺寸变得很小。当利用传统方法在设计中心频率为95GHz，相对带宽10％左右的滤波器时，所有铜条变得极细，甚至会因为加工精度不能达到而无法实现。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出一种E面鳍线波导滤波器，其在结构布局和金属印制电路板设计方面，采用以尽量降低壳体设计对滤波器性能指标影响的原则，在满足滤波器性能指标要求的前提下，设计具有加工简便，通用性强，工程应用价值高的产品。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种E面鳍线波导滤波器，包括金属印制电路板和金属波导；所述金属印制电路板包括双面对称覆铜的介质基板，介质基板的长度方向上间隔平行排列有若干个双面对称覆铜的基片，介质基板上位于相邻基片之间的位置未覆铜，形成未覆铜的介质基板块，相邻基片与相邻基片之间未覆铜的介质基板块共同形成谐振单元；介质基板宽度方向上相对两侧均设有若干个金属化通孔，形成两个接地面结构；所述金属波导的H面中间开槽，金属印制电路板设于金属波导的E面，且金属波导H面上的槽位于谐振单元与接地面结构的分界面上，两个接地面结构均位于金属波导的腔体外侧，各谐振单元均位于金属波导的腔体内部，各谐振单元与金属波导的空气波导腔共同形成滤波结构。
作为本实用新型的进一步改进，所述基片为长条型铜条，位于排列的最两端的长条型铜条上分别刻蚀有间隙。
作为本实用新型的进一步改进，所述金属波导为矩形波导，其长度为2.54mm，宽度为1.27mm。
作为本实用新型的进一步改进，所述滤波结构的长度小于或者等于金属波导的长度。
作为本实用新型的进一步改进，所述基片的延伸方向与金属波导的宽度方向相同，且基片的长度与金属波导的宽度相同。
作为本实用新型的进一步改进，所述介质基板上间隔平行排列有8个双面对称覆铜的基片，相邻基片与相邻基片之间未覆铜的介质基板块共同形成谐振单元，各谐振单元与金属波导的空气波导腔共同形成7阶滤波结构。
作为本实用新型的进一步改进，所述介质基板位于金属波导H面上的槽下方的位置设有若干个金属化通孔，用于与金属波导的腔体形成共地结构。
作为本实用新型的进一步改进，所述介质基板与金属波导H面上的槽之间填充有导电胶。
作为本实用新型的进一步改进，所述介质基板为RT/duriod5880板，其厚度为0.127mm，介电常数为2.2，损耗角正切为0.001。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的E面鳍线波导滤波器是将矩形结构嵌入标准矩形波导的E面，这种封闭式结构大大减小了电磁辐射损耗，提高了谐振Q值，无需考虑矩形金属波导在毫米波频段所要求的严格机械加工工差和温度变化引起的腔体变形，并具有微带电路制作上的优点，同时具有良好的加工性能和环境适应性。
附图说明
图1为滤波器的T型网络等效电路图；
图2为金属印制电路板尺寸示意图；
图3为金属印制电路板的电路结构示意图；
图4为滤波器的三维结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。
一种E面鳍线波导滤波器，包括金属印制电路板1和金属波导2；所述金属印制电路板1包括双面对称覆铜的介质基板，介质基板的长度方向上间隔平行排列有若干个双面对称覆铜的基片；介质基板上位于相邻基片之间的部分未覆铜，形成未覆铜的介质基板块，本实用新型中介质基板上未覆铜的部分是通过在介质基板上进行腐蚀得到的；相邻基片与相邻基片之间未覆铜的介质基板块共同形成谐振单元；介质基板宽度方向上相对两侧均设有若干个金属化通孔，形成两个接地面结构；所述金属波导2的H面中间开槽，金属印制电路板1设于金属波导2的E面，且金属波导2H面上的槽位于谐振单元与接地面的分界面上，两个接地面结构均位于金属波导2的腔体外侧，各谐振单元均位于金属波导2的腔体内部，各谐振单元与金属波导2的空气波导腔共同形成滤波结构。本实用新型中的金属印制电路板1为双面对称结构。
优选地，所述基片为长条型铜条；为了增加级间耦合强度和增加带宽，同时降低了加工精度的要求，排列中位于最两端的长条型铜条上分别刻蚀有间隙，这种结构可等效为一个T型网络，如图1所述。图2和图3分别为金属印制电路板1的尺寸示意图及电路结构示意图。
优选地，所述金属波导2为矩形波导，优选为WR-10标准矩形波导，其长度为2.54mm，宽度为1.27mm；所述滤波结构的长度小于或者等于金属波导2的长度。其中，当滤波结构的长度与金属波导2的长度相同时，通过计算可以得到的谐振频率约为95GHz左右。加工过程中，由于误差可能导致铜条腐蚀不精确，这对输入和输出驻波有一定的影响，因此，设计壳体时应遵循以下原则：a.使谐振单元的宽度和金属波导宽度一致；b.基板厚度和波导长度的比值要小于0.1；c.金属印制电路板嵌在标准矩形波导的E面；d.波导H面中间开槽，槽的开口尺寸略小于介质基板的厚度，以便将金属印制电路板压紧，保持良好的接地效果。同时，为了减小装备不精密所导致的接地不良，利用导电胶将介质基板粘到波导腔体上，再用螺钉压接；e.在不影响性能的基础上，适当增加滤波器的级数以增强带外抑制能力，即加长滤波器的长度；f.在对加工好的腔体与金属印制电路板1进行组装前，对腔体和金属印制电路板1进行清洗，减小加工杂质对滤波器性能的影响。E面鳍线波导滤波器三维结构图如图4所示。
优选地，所述基片的延伸方向与金属波导2的宽度方向相同，且为了减少插入损耗，基片的长度与金属波导2的宽度相同。
优选地，所述介质基板上间隔平行排列有8个双面对称覆铜的基片，由于相邻基片之间存在耦合，因此，相邻基片与相邻基片之间的未覆铜的介质基板块形成谐振单元，各谐振单元与金属波导的空气波导腔共同形成7阶滤波结构。多阶滤波结构具有宽带宽和高抑制的特点，实现了W波段的7阶带通滤波器，该滤波器的工作中心频率为95GHz，3dB带宽为10GHz，带内插损小于5dB。该E面鳍线波导滤波器已经成功应用于W波段变频设计中，能对镜频和带外杂散起到很好的抑制作用。
优选地，所述介质基板位于金属波导的H面上的槽下方的位置设有若干个金属化通孔，用于与金属波导2的腔体形成共地结构，以保证金属印制电路板与波导腔体的共地性能。
优选地，为了减小装配精密度问题导致的接地不良，所述介质基板与金属波导2H面上的槽之间填充有导电胶，利用导电胶将介质基板粘到波导腔体，最后再用螺钉3固定压接。
优选地，为保证使用频率和信号质量，所述介质基板为RT/duriod5880板，其厚度为0.127mm，介电常数为2.2，损耗角正切为0.001。
本实用新型中的各个参数，还可以在HFSS仿真软件里构建滤波器模型，并进行参数优化仿真，根据仿真经验，在仿真过程中就将滤波器通带频率人为往高端走1GHz左右。即根据印制板制作经验，由于对铜条的腐蚀过多，导致铜条之间的间距变宽，引起通带频率往低走。正是考虑到印制板制作过程中出现的误差，如此做出来的滤波器带宽会往低走1GHz，采用仿真结果中将通带频率设置为91-101GHz，直到结果令人满意，如此做出来的实物才能满足所要求的滤波器性能指标。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：包括金属印制电路板和金属波导；所述金属印制电路板包括双面对称覆铜的介质基板，介质基板的长度方向上间隔平行排列有若干个双面对称覆铜的基片，介质基板上位于相邻基片之间的位置未覆铜，形成未覆铜的介质基板块，相邻基片与相邻基片之间未覆铜的介质基板块共同形成谐振单元；介质基板宽度方向上相对两侧均设有若干个金属化通孔，形成两个接地面结构；所述金属波导的H面中间开槽，金属印制电路板设于金属波导的E面，且金属波导H面上的槽位于谐振单元与接地面结构的分界面上，两个接地面结构均位于金属波导的腔体外侧，各谐振单元均位于金属波导的腔体内部，各谐振单元与金属波导的空气波导腔共同形成滤波结构。
2.根据权利要求1所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述基片为长条型铜条，位于排列的最两端的长条型铜条上分别刻蚀有间隙。
3.根据权利要求2所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述金属波导为矩形波导，其长度为2.54mm，宽度为1.27mm。
4.根据权利要求3所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述滤波结构的长度小于或者等于金属波导的长度。
5.根据权利要求3所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述基片的延伸方向与金属波导的宽度方向相同，且基片的长度与金属波导的宽度相同。
6.根据权利要求1所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述介质基板上间隔平行排列有8个双面对称覆铜的基片，相邻基片与相邻基片之间未覆铜的介质基板块共同形成谐振单元，各谐振单元与金属波导的空气波导腔共同形成7阶滤波结构。
7.根据权利要求1所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述介质基板上位于金属波导H面上的槽下方的位置设有若干个金属化通孔，用于与金属波导的腔体形成共地结构。
8.根据权利要求1所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述介质基板与金属波导H面上的槽之间填充有导电胶。
9.根据权利要求1所述的一种E面鳍线波导滤波器，其特征在于：所述介质基板为RT/duriod5880板，其厚度为0.127mm，介电常数为2.2，损耗角正切为0.001。
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|---|---|---|---|---|
| CN109274386A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-01-25 | 安徽芯核防务装备技术股份有限公司 | 一种毫米波接收机 |
| CN113347780A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-03 | 电子科技大学 | 一种多层电路板构成的鳍线结构 |
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