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[分享] 面向空间应用的3D打印宽带滤波器

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发表于 2024-10-9 17:51:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着卫星有效载荷技术的快速发展,对产品的工作频率和工作带宽提出了更高的要求,卫星通信系统正向着大功率、多载波、宽频带和高灵敏度的方向发展。由于卫星有效载荷的小型化、轻量化需求,卫星系统逐渐采用收发共用天线结构,由无源部件引发的无源互调问题已无法再被忽视,甚至成为无线通信系统的主要干扰因素之一。无源互调产生的非线性机理主要有两种类型:材料非线性和接触非线性。材料非线性是指非线性导电特性材料如铁磁材料的固有非线性;接触非线性是指非线性电流或电压特性经接触引起的非线性,如经氧化或腐蚀的金属接触表面。为避免无源互调产生,对于材料非线性,通常选用具有弱非线性的材料进行部件设计;对于接触非线性,腔体滤波器采用传统机械加工,腔体和盖板分体加工,而后通过螺钉紧固或采用钎焊的方式连接,这两种封盖方式均不能避免腔体和盖板连接产生的不连续性。电铸技术和3D打印技术可实现滤波器的一体化成型,避免腔体和盖板互连产生的不连续性,但电铸技术的工艺流程较复杂,生产成本高,加工周期长,不适合小批量产品加工。3D打印技术基于数字模型文件,利用金属颗粒、树脂粉末、塑料等不同打印材 料,采用不同热源,从点到线到面逐层烧结固化,实现三维实体产品的快速成型。3D打印技术以其独特的技术优势,近年来在机械制造、生物医学、电子通信、航空航天、汽车工业等诸多领域得到了广泛应用。相比传统的机械加工,3D打印技术在产品小型化、轻量化、低成本等方面具有明显优势,尤其在航空航天领域具有非常重要的意义。随着3D打印技术的不断发展,在空间站微重力环境下实现产品打印与装配,在月球、火星等其他星球就地取材实现产品的打印与装配,可以大幅度减轻货运飞船的运载压力,为人类探索外太空、发展太空产业、实现更多的生产制造提供更多选择的可能。


在此转载一篇发表于《太赫兹科学与电子信息学报》的文章《面向空间应用的3D打印宽带滤波器》,作者张恒等。本文基于3D打印一体化成型的技术特点和滤波器综合理论,提出一种易于3D打印的TE101模波导滤波器设计方法。设计了一款Ka频段的波导滤波器并采用3D打印技术进行加工,整个滤波器结构一体化成型,实测与仿真结果一致性良好;重量为同尺寸传统螺钉紧固方案的70%;滤波器的回波损耗优于22 dB,带内插损优于0.3 dB,电镀前的等效Q值约为1100。仿真结果表明,此滤波器具有单模工作带宽、功率容量大等特点;同时滤波器结构适用3D打印实现一体成型,免于装配和调试,避免了传统滤波器腔体与盖板连接引起的非线性接触。实测滤波器的无源互调电平低于-130 dBm,验证了3D打印技术实现滤波器加工的准确性和可实现性,对3D打印宽带滤波器集成化设计和工程化应用具有非常重要的指导意义。内容源自网络,以供学习交流。
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文章转自射频攻城狮

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