当滤波器遇到毫米波

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滤波器的工程师一直在追求如何能够提高滤波器的抑制度，于是切比雪夫遇到了广义切比雪夫；

滤波器的工程师一直在追求如何能够在有限物理尺寸下降低滤波器的插入损耗，于是空气腔内加载了陶瓷；

当滤波器遇到了毫米波，又会碰撞出什么火花？

什么是毫米波

微波是一种特定频段的电磁波，电磁波有两个特定的因素，频率和波长。依据频率的高低，电磁波的波段可划分为VLF/LF/MF/HF/VHF/UHF/SHF/EHF。远古时代的收音机就工作了LF和VHF。AM广播工作在LF，FM广播工作在VHF。UHF应用就多了，无线电视和我们目前最离不开的手机。EHF目前在军事领域和汽车雷达领域应用较为广泛。

相应的，如果我们以电磁波的波长来划分的话，可以分为米波，分米波，厘米波，毫米波，亚毫米波，光波等等。当然这里的波长是电磁波在自由空间的波长，当电磁波进入介质传播时，波长会受介质介电常数的影响。

电磁波波长和频率的关系如下图，所以无论以频率定义，或者以波长定义，都是一种东西，两种名字而已。

毫米波的定义就是在自用空间中，波长在1mm到10mm的电磁波，对应的频率是30GHz到300GHz之间，通常情况下，频率在26.5GHz以上300GHz以下的电磁波都成为毫米波。无缘无故吃了点厘米波的地盘，反正自家兄弟。

毫米波具有什么特性呢？

很Easy，频率高，波长短！
No.1 超级无敌的可用带宽
按照广义上的定义，毫米波的可用带宽可达273.5GHz（300-26.5）。地盘如此之大，信号再也不用挤在格子间了。厘米波作为移动通信的常用频谱，随着移动通信的的五世同堂，低频频段早就拥挤不堪。做滤波器的最有感受，广播电视的滤波器常常只有四节或者六节就足够了，到了TDLTE，动辄就要10节以上的滤波器。那么到了毫米波频段，信号简直就像在中国西部的国道上一样，畅通无阻，四节滤波器是不是也就足够了？

NO.2 极短的波长，毫米级

对于射频电路和射频器件来说，波长都是一个极其重要的因素，在电路匹配中，经常会用到很多和波长相关的结构，无论是四分之一波长还是二分之一波长，都与波长直接相关。波长越大，对应的器件结构也越大，当然体积越大，重量越重。滤波器工程师也为此绞尽脑汁，加载，加介质，多模，用尽手段去降低滤波器的尺寸，又不想牺牲滤波器的性能。但是到了毫米波这里，尺寸不再是一个棘手的问题，因为本身波长就短，半波长和四分之一波长当然就更短了。所以很多时候，本征模已经不是毫米波滤波器的首选，高次模才是。

有得必有失，好处多多，同样也带来了很多不利。

NO.3 传播衰减很严重

由于波长很短，我们周边的很多东西都可以相比拟。我们知道，当电磁波遇到与其波长相等或者大于其波长的物体时，会发生反射。车载毫米波雷达就是应用了毫米波的反射特性。同样毫米波也会受到空气的影响，空气中的水蒸气，氧气都会对特定频率的电磁波产生影响。

No.4 器件加工精度超级高

对于厘米波频段的器件来说，常用的标准公差已经能够满足大部分的器件要求，尤其是对于可调谐的滤波器来说，公差有时候更是无关紧要，只要有足够的调试螺钉，有足够的调试范围就OK，反正需要调。但是到了毫米波器件，这些公差就成了工程师头疼的地方，标准公差带有时候就逼近了器件的工作波长。比如一个1/4波长的毫米波滤波器中心频率是30GHz，工作波长是10mm，采用四分之一波长同轴谐振器的方案的话，谐振器的长度小于2.5mm，那么0.1mm的公差，已经接近了器件尺寸的百分之四，其影响也足够让工程师头疼。