【摘 要】
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5G通信是目前最前沿的通信技术,5G频段中的Sub-6GHz采用多天线MIMO技术,这一关键技术会带来通道数激增,因此需要大量的滤波器集成于天线内部,这就要求滤波器具有低插损、低成本、重量轻,高抑制等特点。相较于金属波导滤波器,由高介电常数的陶瓷材料所构成的新型介质滤波器,它没有外部的腔体,尺寸小,温度稳定性好,Q值高,生产成本低,在5G基站射频模块中有很大应用前景。本文主要研究中心频率为3.5G
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5G通信是目前最前沿的通信技术,5G频段中的Sub-6GHz采用多天线MIMO技术,这一关键技术会带来通道数激增,因此需要大量的滤波器集成于天线内部,这就要求滤波器具有低插损、低成本、重量轻,高抑制等特点。相较于金属波导滤波器,由高介电常数的陶瓷材料所构成的新型介质滤波器,它没有外部的腔体,尺寸小,温度稳定性好,Q值高,生产成本低,在5G基站射频模块中有很大应用前景。本文主要研究中心频率为3.5GHz,通带范围是3.4GHz～3.6GHz的带通型陶瓷介质滤波器的传输性能。本文根据相关设计参数,基于耦合矩阵综合设计出四款不同结构的介质滤波器并加工测试了其中的两款。本文主要开展了如下工作:1.基于交叉耦合理论分别设计并加工测试了单层六腔及单层八腔陶瓷介质滤波器,采用CQ拓扑结构,在通带两端产生一对传输零点。由滤波器综合软件得到耦合矩阵,采用双模提取法和群时延法计算耦合系数及外部Q值。采用膜片或膜片+盲孔实现感性耦合结构,采用深盲孔实现容性耦合结构,通过50Ω同轴接头实现输入输出耦合。2.本文对陶瓷介质滤波器进行拓展设计。为了提高远端谐波抑制能力,将带状线低通滤波电路集成于外加的PCB板上,通过建立联合仿真模型,仿真优化可使插损恶化减小到0.4d B,带外远端谐波抑制达到30d Bc以上,满足2-10GHz各频段的指标要求。基于不同的激励类型,本文设计了一款表贴型双层六腔介质滤波器,采用U形输入输出电极实现电磁波的馈入和馈出,上下层谐振腔之间采用耦合窗耦合:分布在边缘的感性耦合窗和分布在中心的容性耦合窗。表贴型介质滤波器有利于系统小型化和系统集成。3.基于现有的金属化工艺,运用本征求解模式,通过设置不同的层状阻抗边界条件,仿真分析金属化膜层对介质谐振单腔性能的影响,提出采用过渡层+导电层+焊接层的多层金属膜系,对实际工程有重要意义。4.借助滤波器综合软件进行参数提取,提供修改的信息,达到辅助优化的目的。通过打磨银层策略进行调谐测试,最终使所测滤波器满足各项性能指标要求,且均留有一定余量。
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