[发明专利]基于矩形微同轴结构的W波段带通滤波器

说明书

本发明提供了一种基于矩形微同轴结构的W波段带通滤波器，包括金属外壁、金属内芯和介质支撑条，金属内芯通过介质支撑条悬置在金属外壁围合而成的腔体内，金属内芯为轴对称结构，包括四分之一波长谐振结构和渐变型馈电结构；四分之一波长谐振结构包括第二谐振结构，二谐振结构的两端分别连接有第一谐振结构和第三谐振结构，第一谐振结构和金属外壁相连接，两个四分之一波长谐振结构分布在金属外壁中心的两侧，两个渐变型馈电结构分别设置两个四分之一波长谐振结构的外侧；本发明提供的基于矩形微同轴结构的W波段带通滤波器能根据需求灵活调整通带位置，具有辐射损耗小，功率容量高的优势，能满足W波段通信系统集成化和小型化的设计要求。

技术领域

本发明属于滤波器技术领域，具体是涉及到一种基于矩形微同轴结构的W波段带通滤波器。

背景技术

随着通信技术的不断发展，人们着眼于应用在更高频率的通信系统。W波段一般是指75-110GHz，属于短毫米波范围。由于应用在较高的频率范围，W波段通信系统具有较大的传输带宽。此外，根据毫米波在大气中的传输特性，94GHz附近的电磁波位于传输损耗较小的“大气窗口”，所以W波段通信系统大多工作在94GHz附近。W波段通信系统的应用领域较多，当前主要需求集中在高速卫星通信、精密探测与成像和气象雷达等领域。该系统具有以下的优势：可使用的频带宽，提高了通信系统的信道容量；多普勒频率响应大，提高了成像精度和探测精度；可以实现小型化和高度的集成化。滤波器是通信系统中的重要无源器件，它能对电磁信号进行选择通过，对杂波信号进行有效的抑制，进而保证整个通信系统高效稳定的工作，所以对于高性能的滤波器设计是十分必要的。基于传统工艺(包括印制电路板和数控机加工)设计加工的W波段带通滤波器往往难以实现小型化，这阻碍了W波段系统小型化和集成化的设计。

随着加工工艺的不断发展，先进的MEMS(微电子机械系统)制造工艺已经广泛应用在射频无源器件的加工中。基于MEMS工艺设计加工的滤波器可以在实现小型化的同时保持着良好的性能。如中国专利CN113131111B(W波段带通滤波器)中公开了一种以3D矩形同轴结构为基础的W波段带通滤波器，其采用二分之一波长谐振结构，谐振结构之间的内部耦合结构为贯穿金属内芯并和内腔上下两壁相连接的金属圆柱，谐振结构与馈线之间的外部耦合结构与内部耦合结构类似，，它们均可以等效为一个接地电感，通过调整内部耦合结构和外部耦合结构金属圆柱的大小可以分别调整内部耦合和外部耦合的强弱；虽然其体积远远小于基于传统波导结构的器件体积，但是还存在进一步优化的空间，以减小器件尺寸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能实现小型化、辐射损耗小，功率容量高的基于矩形微同轴结构的W波段带通滤波器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下，一种基于矩形微同轴结构的W波段带通滤波器，包括金属外壁、金属内芯和介质支撑条，所述金属内芯通过介质支撑条悬置在金属外壁围合而成的腔体内，所述金属内芯为轴对称结构，包括四分之一波长谐振结构和渐变型馈电结构；所述四分之一波长谐振结构包括第二谐振结构，所述第二谐振结构的两端分别连接有第一谐振结构和第三谐振结构，所述第一谐振结构和金属外壁相连接，两个所述四分之一波长谐振结构分布在金属外壁中心的两侧，两个渐变型馈电结构分别设置两个四分之一波长谐振结构的外侧。

更具体的，所述渐变型馈电结构包括第二馈电结构，所述第二馈电结构的两端分别连接有第一馈电结构和第三馈电结构，所述第一馈电结构、第二馈电结构和第三馈电结构呈直线型串联在一起，且垂直于金属外壁轴心线方向的宽度依次递减。

更具体的，所述金属外壁、第二谐振结构、第一馈电结构、第二馈电结构和第三馈电结构的轴心线重合。