【摘要】：近些年無線通信技術(shù)因?yàn)?G的研發(fā)和應(yīng)用受到了越來越多人的關(guān)注,而濾波器作為組成無線通信技術(shù)重要的電子元器件也隨著這一熱點(diǎn)被更多的科研工作者青睞。因現(xiàn)在無線電波頻段越來越高,如何得到更小的體積、更輕的質(zhì)量以及更短的加工周期的濾波器就成了急需解決的問題。隨著3-D打印技術(shù)日益發(fā)展成熟,讓濾波器研究工作者看到了解決這一系列問題的關(guān)鍵突破點(diǎn)。事實(shí)上,最近幾年3-D打印技術(shù)在微波毫米波器件上的研究投入越來越多,市場中也逐步出現(xiàn)了基于3-D打印技術(shù)的微波毫米波器件,濾波器便是其中重要的產(chǎn)品之一。本文中,主要由3-D打印濾波器發(fā)展歷史背景為切入點(diǎn),重點(diǎn)介紹了濾波器原理以及3-D打印技術(shù)。在介紹濾波器理論部分,首先對濾波器設(shè)計思路來源的微波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析;其次對濾波器的綜合理論進(jìn)行了闡述,最后對切比雪夫?yàn)V波器和初始耦合矩陣的理論進(jìn)行了講解。這些介紹為后文中濾波器的設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。而在3-D打印技術(shù)理論部分的介紹中,特別是對3-D打印技術(shù)在微波毫米波器件中的應(yīng)用分析以及3-D打印主要加工工藝進(jìn)行對比介紹。本文中濾波器加工工藝選定的是光固化(SLA)打印技術(shù)。本文的主要工作是設(shè)計了三款不同結(jié)構(gòu)的Ka頻段濾波器來對這一新的加工工藝進(jìn)行驗(yàn)證。它們的結(jié)構(gòu)分別是:橢球結(jié)構(gòu),CQ(Cascaded Quadruplet)結(jié)構(gòu)以及雙模濾波器。最后對每個濾波器進(jìn)行理論分析、單腔仿真、整體仿真以及優(yōu)化。在不考慮加工以及測試帶來的誤差之外也符合預(yù)期。并且加工周期明顯縮短,質(zhì)量更輕。三款濾波器的最終仿真結(jié)果:回波損耗均優(yōu)于20dB,插入損耗均小于0.4dB。橢球?yàn)V波器的測試結(jié)果:回波損耗優(yōu)于5dB,插入損耗小于2dB。CQ結(jié)構(gòu)濾波器的測試結(jié)果:回波損耗優(yōu)于10dB,插入損耗小于2dB。雙模結(jié)構(gòu)濾波器的測試結(jié)果:回波損耗約優(yōu)于14dB,插入損耗小于1.6dB。
【圖文】：

圖 1-1 射頻前端組成結(jié)構(gòu)圖在 1910 年，人們研發(fā)出了載波電話系統(tǒng)，它屬于多路通信系統(tǒng)。這是電信系統(tǒng)革命性的進(jìn)步與發(fā)展。該系統(tǒng)內(nèi)需要出現(xiàn)一種在特定的頻帶內(nèi)可以檢測和提取信號的新技術(shù)，基于此背景下濾波器被逐漸的推上了舞臺。1915 年美國研發(fā)人員Canbel 發(fā)明了鏡像參數(shù)法。無獨(dú)有偶，德國科研人員 Wagner 發(fā)明了“Wagnbel 濾波器”，至此開啟了濾波器設(shè)計的帷幕。1939 年報道出介質(zhì)濾波器，跟之前的濾波器相比較,它擁有更高的 Q 值以及體積更小的特性。到了 1970 年左右，陶瓷材質(zhì)濾波器的產(chǎn)生，致使介質(zhì)濾波器得到了廣泛的應(yīng)用，其在 Q 值和溫度的穩(wěn)定性上有著重大突破。1980 年左右的高溫超導(dǎo)材料的提出以及 21 世紀(jì)初期左手介質(zhì)濾波器的發(fā)展，為濾波器的功能增添了新的色彩。更多的科學(xué)研發(fā)人員尋找新的材質(zhì)種類來提高濾波器的功能性[6]。如上文介紹，濾波器以及濾波器的設(shè)計的發(fā)展已有很長的歷史。目前 4G 系統(tǒng)的普及以及 5G 系統(tǒng)的預(yù)演對頻帶的劃分更為精準(zhǔn)，，與此同時對濾波器的性能提出

圖 1-2 CNC 技術(shù)加工濾波器內(nèi)部 光刻膠加工技術(shù)膠加工技術(shù)具體的方式方法是：將波導(dǎo)濾波器分為光刻技術(shù)加工出來后對表面進(jìn)行金屬化后進(jìn)行多層 是光刻膠，具有超強(qiáng)的抗腐蝕性、力學(xué)性能以及的流程相對復(fù)雜，需要經(jīng)過各種烘干以及多層結(jié)據(jù)其特定的加工工藝，SU-8 光刻膠加工成本較低誤差和裝配誤差的問題。如圖 1-3 所示為利用該工組成多層復(fù)雜的組成方式，再加之其熱導(dǎo)率要低于SU-8：0.2W/m/k，銅：401W/m/k），導(dǎo)致器件的精
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 郭誠;基于3D打印技術(shù)和微加工的微波和THz波導(dǎo)器件研究[D];電子科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 郭韻語;基于3D打印技術(shù)的微波腔體帶通濾波器研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 王瀟;新型3D打印微波波導(dǎo)帶通濾波器研究[D];電子科技大學(xué);2018年

3 吳呈龍;腔體濾波器小型化的研究與設(shè)計[D];西南交通大學(xué);2017年

4 李健;腔體帶通濾波器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究[D];安徽大學(xué);2016年

5 陶夢婷;太赫茲腔體濾波器設(shè)計與分層結(jié)構(gòu)交叉耦合研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 吳國建;腔體濾波器的小型化研究[D];電子科技大學(xué);2013年

本文編號：2635738