[发明专利]一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片

说明书

本发明提供一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片，包括：滤波器外导体、微同轴内导体和射频端口。本发明使用微同轴工艺分层制备，通过在硅晶圆衬底上多次反复运用旋涂光刻胶、匀胶、烘干、曝光、显影、电铸、研磨、抛光等微加工工艺，在完成各层制备后利用研磨工艺去除硅晶圆衬底，最后去除光刻胶从而完成滤波器的加工。本发明基于微同轴制备工艺，通过采用准封闭的微同轴多腔耦合谐振结构，结合内外导体多点连通设计，从而实现滤波器的小型化、轻量化、高制备精度、电磁内部封闭、静电屏蔽、高带外抑制的同时，避免采用微同轴内导体介质支撑结构，实现了滤波器的全金属化、低损耗、高功率容量和强环境适应能力。

技术领域

本发明涉及基本电气元件技术领域，具体涉及一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片。

背景技术

为提升信息传输容量和码速率，现代电子通信系统正朝向微波高频段甚至太赫兹频段快速发展。为充分利用时间、频谱和空间资源，诸如5G基站、火箭测控通信、卫星通信和中继数传系统一般采用收发同时工作，天线共面或共口径设计。为抑制发射信号对接收通道的干扰，发射通道射频前端需集成低损耗收阻滤波器，接收通道射频前端需集成低损耗发阻滤波器。

随着工作频率的不断提高，常见的声表面波(SAW)滤波器、薄膜腔体谐振(FBA)滤波器、微带和SIW等介质滤波器插入损耗越来越大。此外，由于温度、辐照等外界环境因素影响，各类介质滤波器在诸如箭载、星载等恶劣环境下应用受限。腔体滤波器虽具有高品质因素、低插入损耗、高功率容量和强环境适应能力，然而空间尺寸过大，难以实现与其它微波器件或集成电路、印制电路板等进行集成，特别是在单元间距受限的相控阵天线T/R组件中难以应用。

基于微同轴制备工艺的滤波器具有小型化、轻量化、高制备精度、电磁内部封闭、低损耗、适应频率高等优点。然而已公开的微同轴滤波器均需要介质支撑内导体，且滤波器的尺寸大、带外抑制度不高。

发明内容

本发明是为了解决现有微波滤波器难以兼具小型化、轻量化、低损耗、高带外抑制的问题，提供一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片，本发明基于微同轴制备工艺，提供一种环境适应能力强，且兼具小型化、轻量化、高制备精度、电磁内部封闭、静电屏蔽、高带外抑制、低损耗、高功率容量优点的全金属化微同轴微波滤波器芯片。

本发明提供一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片，包括：滤波器外导体、设置在滤波器外导体内部的微同轴内导体(2)和与滤波器外导体和内导体均相连的射频端口，射频端口与外部射频互连；

滤波器外导体包括谐振腔外导体和谐振腔耦合孔，谐振腔外导体的内部形成空腔，微同轴内导体设置在谐振腔外导体的空腔内，谐振腔耦合孔将谐振腔外导体的内部空腔连通；

微同轴内导体包括至少两个谐振腔内导体和与谐振腔内导体末端连接的耦合线，耦合线设置在谐振腔耦合孔的内部，耦合线用于微同轴谐振腔之间电磁信号的耦合；

谐振腔外导体和谐振腔内导体组成微同轴谐振腔，谐振腔耦合孔和耦合线组成微同轴耦合腔，微同轴耦合腔与多个微同轴谐振腔连通以引入零点提升滤波器的带外抑制。

本发明所述的一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片，作为优选方式，谐振腔内导体通过与谐振腔外导体空腔的长度向两端相连进行固定；

耦合线通过与谐振腔外导体空腔的宽度向两端相连进行固定。

本发明所述的一种小型化全金属结构的微同轴微波滤波器芯片，作为优选方式，微同轴谐振腔为矩形微同轴谐振腔；

滤波器外导体、微同轴内导体和射频端口均为多层铜质结构；

滤波器外导体为内部有空腔的长方体，滤波器外导体的长度与滤波器中心频点的半波长相近、宽度与射频端口宽度的N倍相近、高度与射频端口的高度相同，滤波器外导体的高度小于1mm，N为滤波器微同轴谐振腔的数量，谐振腔外导体的内部空腔为长条形、横截面高度小于1mm、宽度在毫米量级；