小型化微波陶瓷滤波器

【研究背景】

随着第五代通讯技术的飞速发展，通讯系统对微波器件的体积和性能提出了更高的要求。滤波器作为一种频率选择器件，能够有效抑制干扰信号，是保证通讯系统能够正常工作的关键射频组件。因此小体积、高性能滤波器的研究对实现5G技术的应用具有重要意义。传统的金属同轴腔体滤波器因其体积质量较大，难以满足5G基站的小型化、轻量化要求；陶瓷波导滤波器凭借其小体积、高Q值和良好的热稳定性，成为了当前5G基站滤波器的主流选择。

【成果介绍】

本成果涵盖材料研发、仿真设计、实物制造和性能测试一整套滤波器制造流程。制备的陶瓷材料具有较高的介电常数、超低的介电损耗、近零的温度漂移系数。以陶瓷材料生产的产品包括：单腔单模陶瓷波导滤波器、单腔多模陶瓷波导滤波器和集成式陶瓷波导双频滤波器等，具有更小的体积、更低的成本、更加成熟的制造工艺，具有非常广阔的应用前景和商业价值。

图1 微波介电陶瓷材料体系

图2 （a）六腔陶瓷波导滤波器仿真模型；（b）八腔陶瓷波导滤波器仿真模型；（c）六腔陶瓷波导滤波器实物；（d）八腔陶瓷波导滤波器实物；（e）六腔陶瓷波导滤波器仿真及测试曲线；（f）八腔陶瓷波导滤波器仿真及测试曲线

图3 （a）单腔三模感性CT六阶陶瓷波导滤波器仿真模型；（b）单腔三模容性CT六阶陶瓷波导滤波器仿真模型；（c）单腔三模感性CT六阶陶瓷波导滤波器传输曲线；（d）单腔三模容性CT六阶陶瓷波导滤波器传输曲线；（e）单腔双模六阶陶瓷波导滤波器仿真模型；（f）单腔双模三模混合八阶陶瓷波导滤波器仿真模型；（g）单腔双模三模混合八阶陶瓷波导滤波器传输曲线；（h）单腔双模三模混合八阶陶瓷波导滤波器传输曲线

图4 （a）采用六阶双零点滤波器的集成式陶瓷波导双频滤波器仿真模型；（b）采用八阶四零点滤波器的集成式陶瓷波导双频滤波器仿真模型；（c）采用六阶双零点滤波器的集成式陶瓷波导双频滤波器传输曲线；（d）采用八阶四零点滤波器的集成式陶瓷波导双频滤波器传输曲线

【技术优势】

（1）研制的两种微波介质陶瓷体系，具有较高的介电常数、更低的损耗、近零的频率温度系数，有效解决5G基站发热量大导致陶瓷器件频率漂移的问题；

（2）单腔单模陶瓷波导滤波器可以形成多种耦合结构，在通带以外引入多个传输零点，实现传输零点的灵活调整，极大提高滤波器带外抑制；

（3）首次提出单腔三模谐振器结构，可以根据实际需要灵活使用单腔单模、单腔双模、单腔三模结构，具有极高的设计灵活性，极大降低滤波器的体积、重量和生产成本；

（4）集成式陶瓷波导双频滤波器实现功分器、滤波器以及阻抗匹配结构的集成化设计，能有效降低双频滤波器体积及成本，改善双通带内回波损耗，减小器件体积，降低通带内插入损耗。

审核编辑 ：李倩