CN113745777B - 一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法 - Google Patents

一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法，滤波器包括：M×N个由谐振层及介质基底组成的相同单元，谐振层由周期性排列的图案阵列组成，谐振层和介质基底的材料分别是Ti3C2Tx和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；制备方法为依次在基底上旋涂光刻胶、光刻、旋涂Ti3C2Tx分散液及去除光刻胶胶膜。本发明滤波器结构简单，具有良好的频率选择性，且在对不同的极化电磁波具有稳定的频率响应；制备方法工艺简单，易于实现。

Description

一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法
技术领域
本发明涉及无线通信器件及微加工技术领域，特别是涉及一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法。
背景技术
滤波器作为选频器件，在无线通信领域其主要作用是阻挡不需要的信号，使得目标频率的信号通过，从而提高信噪比以改善通信效果。传统的滤波器通常采用印刷电路板(PCB)技术制作，即在介质基板上印制35um厚的铜，使用该方法制作的滤波器很难满足轻薄且可弯曲即具有柔性的性能需求，因此不适合便携和可穿戴应用。而随着无线通信及物联网技术的高速发展，对轻薄、便携、可穿戴的电子设备的需求日益增长。因此，设计柔性轻薄的高性能滤波器，对可穿戴电子设备的发展及实用化具有重要意义。此外，现有的用于无线通信的滤波器，多数只能实现单频滤波。而随着通信频率的增加，可用通信频带增加，双频段器件适用范围更广。
基于上述问题，如何设计薄、轻、柔性可穿戴的用于无线局域网频段的双频段带通滤波器成为本领域亟需解决的问题。
发明内容
基于此，有必要提出一种结构简单，易于实现的应用于无线局域网的双频段带通滤波器。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器的制备方法，其特征在于：所述滤波器为周期性结构，包括M×N个单元，相邻单元无间距，M、N均为大于等于2的正整数，M小于、等于或大于N；
所述单元包括谐振层和基底；沿着波入射方向，依次为谐振层，基底；
所述单元的边长为2.5cm；
所述谐振层的材料为Ti3C2Tx MXene；所述基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
所述谐振层的厚度在2um和10um之间；
所述谐振层的结构为正方形上镂空一个方形环和四个工字形；所述四个工字形呈旋转对称；所述正方形的中心、方形环的中心和四个工字形旋转对称的中心重合；
所述方形环镂空的最外的边长为2.4cm，宽度为0.2cm；
所述工字形镂空的两个平行边的长度为1.05cm，宽度为0.2cm；所述工字形镂空的连接两个平行边的横边的长度为0.6cm，宽度为0.1cm；
所述滤波器在2.4GHz和5.2GHz两个频率谐振深度分别为0.4dB和0.5dB，并在这两个频率附近各有一个通带；所述滤波器在1.7-2.9GHz和4.9-6.0GHz 范围内对电磁波的***损耗低于3dB；
所述滤波器对不同极化的电磁波即TE极化和TM极化的电磁波具有稳定的频率响应，且在两通带间具有较好的隔离特性；
首先，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上旋涂12um厚的正光刻胶以形成厚度均匀的胶膜；
其次，依次曝光、显影后得到所需要的图案；
然后，旋涂Ti3C2Tx MXene分散液，静置；待分散液中液体成分蒸发完毕后，基底上全是Ti3C2Tx MXene固态薄膜后，烘烤3分钟；Ti3C2Tx MXene薄膜的厚度小于等于10um；在基片上依次涂覆戊酮、乙二醇，然后静置等待这两种溶液中的溶剂自然蒸发完毕；
最后，去除正光刻胶，得到所述的应用于无线局域网的双频段带通滤波器；
所述显影使用是AZ400K显影液与水按照1:4的体积配比稀释后浓度为3％的硼酸钾溶液；
所述去除正光刻胶使用的刻蚀液是按照1g草酸铵、1.66g甘氨酸、0.005g 十二烷基苯黄、1ml 25％浓度的双氧水加100ml水溶液的配比配制的溶液；
所述去除正光刻胶的最佳时间为11分钟。
可选的，所述基底的厚度范围为50-200um。
可选的，所述正光刻胶是AZ4562。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法，通过使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底使得滤波器具有柔性，使用Ti3C2Tx MXene使得滤波器在不损失滤波性能的前提下具备轻薄的结构特点。本发明滤波器具有两个工作频段，其结构简单新颖，具有良好的频率选择性，且在两通带内具有较好的隔离效果；本发明中的制备方法工艺简单，无需复杂昂贵的加工设备，易于实现。
附图说明
图1为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器单个单元的结构示意图；
图2为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器2×2单元阵列的正视图；
图3为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器2×2单元阵列的侧视图；
图4为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器单个单元的谐振层结构示意图；
图5为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器的传输响应图；
图6为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器的TE模式下的不同极化角下的传输响应图；
图7为本发明实施例应用于无线局域网的双频段带通滤波器的TM模式下的不同极化角下的传输响应图；
图8为本发明实施例无线局域网的双频段带通滤波器的制备方法示意图。
其中，1、基底，2、谐振层，3、方环形镂空，4、工字形镂空。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器及其制备方法，所述应用于无线局域网的双频段带通滤波器为周期性结构，由M×N个相同的单元组成，相邻单元间无间距，M、N均为大于等于2的整数，M、N均为大于等于2的正整数，M可以小于、等于或大于N。
如图1所示，基底1的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，谐振层2的材料为二维材料Ti3C2Tx。
在本实施例中，取M＝N＝2。如图2所示，相邻单元间无间距。
如图3所示，基底1的厚度b为200um，谐振层2的厚度a为4.3um。
如图4所示，谐振层2的结构为正方形上镂空一个方形环和四个工字形；四个工字形呈旋转对称；正方形的中心、方形环的中心和四个工字形旋转对称的中心重合。如图4所示，本实施例中所述单个传输单元的边长P为2.5cm；方形环镂空3的最外的边长为2.4cm，宽度为0.2cm；工字形镂空4的两个平行边的长度为1.05cm，宽度为0.2cm；工字形镂空的连接两个平行边的横边的长度为0.6cm，宽度为0.1cm。
如图5所示，本发明实施例的滤波器的第一通带的中心频率为2.4GHz，***损耗为-0.4dB，相对带宽为52％；第二个通带的中心频率为5.2GHz，***损耗为-0.5dB，相对带宽为20％，且在第一通带和第二通带间具有良好的隔离特性。
如图6和图7所示的TE模式和TM模式下不同极化角度下的传输响应，本发明所述滤波器对于不同的极化角度具有不敏感性，也就是说本发明所述滤波器是极化不敏感的，即对不同极化的电磁波具有稳定的传输响应。
如图8所示的本发明实施例的制备方法示意图，首先，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上旋涂12um厚的正光刻胶AZ4562以形成厚度均匀的胶膜；其次，依次曝光、显影后得到所需要的团案；然后，旋涂分散液，静置；待分散液中液体成分蒸发完毕后，基底上全是Ti3C2Tx固态薄膜后，烘烤3分钟； Ti3C2Tx薄膜的厚度小于等于10um；在基片上依次涂覆戊酮、乙二醇，然后静置等待这两种溶液中的溶剂自然蒸发完毕；最后，去除正光刻胶，得到所述的无线局域网的双频段带通滤波器；所述显影使用是AZ400K显影液与水按照1:4 的体积配比稀释后浓度为3％的硼酸钾溶液；所述去除正光刻胶使用的刻蚀液是按照1g草酸铵、1.66g甘氨酸、0.005g十二烷基苯黄、1ml 25％浓度的双氧水加100ml水溶液的配比配制的溶液；所述去除正光刻胶的最佳时间为11分钟。
本实施例中的应用于无线局域网的双频段带通滤波器，具有两个工作频段，其-3dB以下的工作频段分别为1.7-2.9GHz和4.9-6.0GHz，谐振频点分别是2.4 GHz和5.2GHz，***损耗分别可达到-0.4dB和-0.5dB，其频率选择性能良好，具有良好的隔离特性，能够满足无线局域网电磁波信号的双频带滤波工作要求。本实施例中的无线局域网的双频段带通滤波器的制备方法，工艺简单，无需复杂昂贵的加工设备，易于实现。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种应用于无线局域网的双频段带通滤波器的制备方法，其特征在于：所述滤波器为周期性结构，包括M×N个单元，相邻单元无间距，M、N均为大于等于2的正整数，M小于、等于或大于N；
所述单元包括谐振层和基底；沿着波入射方向，依次为谐振层，基底；
所述单元的边长为2.5cm；
所述谐振层的材料为Ti3C2TxMXene；所述基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
所述谐振层的厚度在2um和10um之间；
所述谐振层的结构为正方形上镂空一个方形环和四个工字形；所述四个工字形呈旋转对称；所述正方形的中心、方形环的中心和四个工字形旋转对称的中心重合；
所述方形环镂空的最外的边长为2.4cm，宽度为0.2cm；
所述工字形镂空的两个平行边的长度为1.05cm，宽度为0.2cm；所述工字形镂空的连接两个平行边的横边的长度为0.6cm，宽度为0.1cm；
所述滤波器在2.4GHz和5.2GHz两个频率谐振深度分别为0.4dB和0.5dB，并在这两个频率附近各有一个通带；所述滤波器在1.7-2.9GHz和4.9-6.0GHz范围内对电磁波的***损耗低于3dB；
所述滤波器对不同极化的电磁波即TE极化和TM极化的电磁波具有稳定的频率响应，且在两通带间具有较好的隔离特性；
首先，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上旋涂12um厚的正光刻胶以形成厚度均匀的胶膜；
其次，依次曝光、显影后得到所需要的图案；
然后，旋涂Ti3C2TxMXene分散液，静置；待分散液中液体成分蒸发完毕后，基底上全是Ti3C2TxMXene固态薄膜后，烘烤3分钟；Ti3C2TxMXene薄膜的厚度小于等于10um；在基片上依次涂覆戊酮、乙二醇，然后静置等待这两种溶液中的溶剂自然蒸发完毕；
最后，去除正光刻胶，得到所述的应用于无线局域网的双频段带通滤波器；
所述显影使用是AZ400K显影液与水按照1:4的体积配比稀释后浓度为3％的硼酸钾溶液；
所述去除正光刻胶使用的刻蚀液是按照1g草酸铵、1.66g甘氨酸、0.005g十二烷基苯黄、1ml 25％浓度的双氧水加100ml水溶液的配比配制的溶液；
所述去除正光刻胶的最佳时间为11分钟。
2.根据权利要求1所述的应用于无线局域网的双频段带通滤波器的制备方法，其特征在于，所述基底的厚度范围为50-200um。
3.根据权利要求1所述的应用于无线局域网的双频段带通滤波器的制备方法，所述正光刻胶是AZ4562。
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