本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多層毫米波濾波器。

背景技術(shù)：

毫米波是指波長在1mm-10mm，也就是頻率在30GHz-300GHz范圍內(nèi)的電磁波。毫米波位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼有兩種波譜的特點。毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

毫米波在空間中傳播時存在大氣窗口，在35GHz，94GHz等頻段附近傳播的衰減很對較小,這就為無線通信技術(shù)帶來了極大的便利。同時在60GHz，120GHz等頻段附近有較強的衰減特性，這就為軍事上的保密通信和雷達隱藏工作提供了相對好的條件。由于毫米波的頻段從30GHz-300GHz之間，270GHz的帶寬是微波的10倍左右，在當今頻譜資源日益趨緊的時候，開發(fā)毫米波就顯得格外重要。毫米波由于波束更窄，所以定位更加準確，圖形成像更加清晰。由于波長較微波短，所以在毫米波器件更小，有利于器件的小型化。

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，濾波器作為選頻器件，在電子電路中的作用日益重要。對于電子電路而言，高性能、小型化、低成本、高集成度等一直是元器件發(fā)展的主要方向。在毫米波頻段，波導(dǎo)、同軸結(jié)構(gòu)等濾波器還仍占據(jù)重要的位置，這些類型濾波器制約著器件的小型化和集成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中濾波器小型化困難及集成度低等問題，本發(fā)明提出了一種多層毫米波濾波器，以期實現(xiàn)濾波器的小型化和高集成度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多層毫米波濾波器，包括從上往下依次層疊的第一PCB層、第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、第四金屬層、第五金屬層及第二PCB層；所述第一PCB層上表面兩端對稱設(shè)置有輸入端口和輸出端口，下表面鍍金并設(shè)置有兩個關(guān)于長邊中垂線對稱的耦合窗；所述第一金屬層、第三金屬層及第五金屬層均設(shè)置有兩個關(guān)于長邊中垂線對稱的諧振腔，兩個諧振腔之間均設(shè)置有橫梁；所述第三金屬層和第五金屬層的橫梁中間均設(shè)有開口；所述第二金屬層和第四金屬層均設(shè)置有兩個關(guān)于長邊中垂線對稱的耦合窗。

進一步地，所述第一PCB層的輸入端口和輸出端口均采用共面波導(dǎo)。

進一步地，所述共面波導(dǎo)的中心帶通過微帶線與第一PCB層耦合窗連接。

進一步地，所述第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、第四金屬層、第五金屬層及第二PCB層表面均鍍金。

進一步地，所述第五金屬層的橫梁的開口大小大于第三金屬層的橫梁的開口大小。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的多層毫米波濾波器結(jié)合了金屬工藝和PCB工藝，融合了腔體結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，具有工作頻率高、帶內(nèi)插損小、通用性強、體積小、易于集成與制造等優(yōu)點，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的多層毫米波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例中仿真結(jié)果示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，為本發(fā)明的多層毫米波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。一種多層毫米波濾波器，包括從上往下依次層疊的第一PCB層、第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、第四金屬層、第五金屬層及第二PCB層；所述第一PCB層上表面兩端對稱設(shè)置有輸入端口和輸出端口，下表面鍍金并設(shè)置有兩個關(guān)于長邊中垂線對稱的耦合窗；所述第一金屬層、第三金屬層及第五金屬層均設(shè)置有兩個關(guān)于長邊中垂線對稱的諧振腔，兩個諧振腔之間均設(shè)置有橫梁；所述第三金屬層和第五金屬層的橫梁中間均設(shè)有開口；所述第二金屬層和第四金屬層均設(shè)置有兩個關(guān)于長邊中垂線對稱的耦合窗。

本發(fā)明的第一PCB層采用通過PCB工藝加工的PCB板，第一PCB層上表面為端口層，其長邊兩端對稱設(shè)置有輸入端口和輸出端口，輸入端口和輸出端口均采用共面波導(dǎo)，共面波導(dǎo)阻抗為50歐姆，從而便于與其它器件進行連接，同時也有利于大規(guī)模集成。第一PCB層下表面關(guān)于長垂邊中線對稱設(shè)置有兩個耦合區(qū)域，下表面除耦合區(qū)域外的其它區(qū)域均進行鍍金處理，從而在耦合區(qū)域形成兩個耦合窗。第一PCB層上表面的共面波導(dǎo)中心帶與微帶線的一端連接，微帶線的另一端與耦合區(qū)域重合，從而實現(xiàn)與第一PCB層下表面的耦合窗連接，將輸入端口輸入的電磁波耦合到諧振腔中或?qū)⒅C振腔中的電磁波耦合到輸出端口；微帶線采用漸變結(jié)構(gòu)，與共面波導(dǎo)中心帶連接的一端至于耦合區(qū)域重合的一端逐漸變寬，從而在導(dǎo)入或?qū)С鲭姶挪〞r能夠更好的過渡，防止電磁波在某一段發(fā)生激變。

本發(fā)明的第一金屬層采用通過金屬工藝加工的金屬板，具體為采用化學(xué)腐蝕方法在黃銅上腐蝕出諧振腔；諧振腔設(shè)置為兩個，并且關(guān)于第一金屬層長邊中點連線即中垂線對稱；兩個諧振腔之間采用橫梁隔開；腐蝕處理完成后對第一金屬層表面進行鍍金處理。

本發(fā)明的第二金屬層采用通過金屬工藝加工的金屬板，具體為采用化學(xué)腐蝕方法在黃銅上腐蝕出耦合窗；耦合窗設(shè)置為兩個，并且關(guān)于第二金屬層長邊中點連線即中垂線對稱，從而將電磁波引入到下一個腔體中，使得電磁波可以在不同的諧振器之間有耦合，可以形成帶外零點得到良好的帶外抑制效果。

本發(fā)明的第三金屬層采用通過金屬工藝加工的金屬板，具體為采用化學(xué)腐蝕方法在黃銅上腐蝕出諧振腔；諧振腔設(shè)置為兩個，并且關(guān)于第三金屬層長邊中點連線即中垂線對稱；兩個諧振腔之間采用橫梁隔開；為了使得兩個諧振腔內(nèi)的電磁場發(fā)生耦合，本發(fā)明在橫梁中間設(shè)置開口，形成耦合窗；腐蝕處理完成后對第三金屬層表面進行鍍金處理。

本發(fā)明的第四金屬層采用通過金屬工藝加工的金屬板，具體為采用化學(xué)腐蝕方法在黃銅上腐蝕出耦合窗；耦合窗設(shè)置為兩個，并且關(guān)于第四金屬層長邊中點連線即中垂線對稱，從而將電磁波引入到下一個腔體中，使得電磁波可以在不同的諧振器之間有耦合，可以形成帶外零點得到良好的帶外抑制效果。

本發(fā)明的第五金屬層采用通過金屬工藝加工的金屬板，具體為采用化學(xué)腐蝕方法在黃銅上腐蝕出諧振腔；諧振腔設(shè)置為兩個，并且關(guān)于第五金屬層長邊中點連線即中垂線對稱；兩個諧振腔之間采用橫梁隔開；為了使得兩個諧振腔內(nèi)的電磁場發(fā)生耦合，本發(fā)明在橫梁中間設(shè)置開口，形成耦合窗，第五金屬層的橫梁的開口大小大于第三金屬層的橫梁的開口大??；腐蝕處理完成后對第五金屬層表面進行鍍金處理。

為了同其他的器件進行更好的集成，本發(fā)明的第二PCB層采用通過PCB工藝加工的PCB板，第二PCB層表面全部鍍金，從而有效的防止電磁波的泄露。

本發(fā)明將上述從上往下依次層疊的第一PCB層、第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、第四金屬層、第五金屬層及第二PCB層采用導(dǎo)電膠進行粘合，從而形成完整的多層毫米波濾波器。本發(fā)明結(jié)合了金屬工藝和PCB工藝，加工形成多層的諧振結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)融合了腔體結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在毫米波頻段具有帶寬窄、損耗小、帶外抑制好的優(yōu)點，體積僅為13mm X 8mm，較同性能的腔體濾波器小50％左右，而且便于集成等。

濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。由于頻率的逐漸升高，微波毫米波濾波器有自己獨特的特點。將濾波器看成是一個二端口網(wǎng)絡(luò)，利用矩陣來設(shè)計濾波器，而且設(shè)計濾波器的器材多為微帶，共面波導(dǎo)，金屬腔體等。

本發(fā)明的多層毫米波濾波器結(jié)合了腔體濾波器和微帶濾波器的優(yōu)點。具有腔體濾波器的帶內(nèi)損耗小，矩形系數(shù)高，一致性好，還兼有微帶濾波器的成本低，加工簡單，易于同其他器件集成等優(yōu)點。其工作過程為：電磁場經(jīng)共面波導(dǎo)，通過第一PCB層上的耦合窗口引入到腔體內(nèi)部，在腔體內(nèi)部電磁場發(fā)生震蕩形成電磁諧振器，此時腔體具有儲能和選頻的特性，通過控制諧振腔的大小就可以選擇所需的信號頻率。由于第三金屬層和第五金屬層的諧振腔之間開有耦合窗，那么諧振腔之間就會產(chǎn)生耦合，實際上是電磁場可以通過多條路徑匯聚于輸出端口，由于電磁場走的路徑的不同，會產(chǎn)生相位差，通過調(diào)節(jié)濾波器的結(jié)構(gòu)就能使得兩條不同路徑電磁場在輸出端口有180°的相位差，這樣就會在某一點產(chǎn)生一個輸出零點，提高濾波器的選頻特性。如圖2所示，為本發(fā)明實施例中仿真結(jié)果示意圖，其中S21為濾波器傳輸損耗曲線，S11為濾波器的回波損耗曲線，對于無耗的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有S11²+S21²＝1，可以清晰的看見濾波器在30GHz左右有一個傳輸通帶，在通帶外曲線下降的很快，這表明濾波器讓某一頻段的信號通過，對其他頻段的信號起衰減作用。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。