100GHz双频带通腔体滤波器的设计及制作工艺研究

eefishing

随着各个国家对5G通信技术研发的不断深入，已经有国家在部分地区完成了5G毫米波通讯频段相关通讯设备的部署，5G通信技术的不断成熟意味着下一代（6G）通讯技术的研发已提上日程，并且已经有了一些相关的成果面世。关于6G通信技术的所有相关政策、频谱划分及通信协议的制定还没有具体的定论，但是可以确定的是，6G通信技术的工作频段将主要以 100GHz~300GHz的高频毫米波为主。同时，毫米波因其带宽更宽、工作效率更快和精确度更高的特点，引起了大批国内外研究学者的关注。随着相关技术的不断成熟，第一个被重点开发的频段必然是100GHz附近频段。

目前，国内外对于多频腔体滤波器的研究以工作频率在30GHz以内的低频电磁波为主，而在毫米波频段则基本上都是以单频超宽带的设计为主。


与低频段电磁波不同，处于高频毫米波阶段的电磁波，由于其波长较小，使用微带或者共面波导对其进行传输时，存在损耗大和传输效率低的问题。并且考虑到频率过高，结构之间存在的耦合情况也极为复杂，这就意味着在设计时存在很大的难度。同时，想要对高频毫米波进行传输，对基板的材质也有着极高的要求。而波导传输线及矩形谐振腔由于其密封性，电磁波在其内部进行传输时，所产生的损耗小，并且能够承载的功率也更大。这就使得在高频毫米波频段进行工作的滤波器基本上是以波导腔的形式存在的，这意味着使用矩形波导和矩形谐振腔来进行高频毫米波领域的高选择性多频腔体滤波器设计有着极大的研究意义。


在此转载一篇发表于《传感技术学报》的文章《100GHz双频带通腔体滤波器的设计及制作工艺研究》，作者冯伟等。本文首先利用能够传输 100GHz 的 TE10波的 3mm 矩形波导，设计出一款单频段带通腔体滤波器，其工作频率为99.81GHz~103.96GHz、中心频率为101.89GHz、相对带宽为4.07%。然后，通过运用非谐振节点产生传输零点的特性，在单频段腔体滤波器的带通频段内引入传输零点，将其工作频率一分为二，从而设计出一款工作频段为100.67GHz~101.67GHz和102.67GHz~102.78GHz、两个带通频段之间的传输零点为 102.36GHz 的高选择性超窄带双频腔体滤波器。并使用以SU-8 2100型号的负性光刻胶为材料的 UV-LIGA 工艺将其成功制备，且利用搭建的W波段电磁性能测试平台完成其性能测试，经测试，所设计双频超窄带腔体滤波器工作频段分别为100.61GHz~101.49GHz和102.62GHz~102.75GHz，中心频率分别为 101.05GHz和102.69GHz，相对带宽分别为0.87％和0.13%，两个带通频段之间的传输零点为102.33GHz，所对应的插入损耗为58.85dB。通过非谐振节点产生传输零点的特性，将其应用在将一款单频带通腔体滤波器转变成一种双频带通腔体滤波器的设计中，可以设计出不同性能的双频带通腔体滤波器。使用这种方式来进行双频腔体滤波器的设计，可以极大地简化设计的流程，同时所设计的双频带通腔体滤波器还具有结构简单和易于加工的特点，在未来关于高频毫米波射频器件的的发展中具有极大的优势和应用前景。内容源自网络，以供学习交流。

文章转自射频攻城狮公众号

阅读全文