一种基于多层印刷技术的波导及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多层印刷技术的波导及制备方法，该波导采用多层平面板作为介质基板组，并对上层和下层平板进行金属涂覆、并在多层平面板组成的介质基板组中设计空腔和布设金属通孔，得到的基片集成金属波导，该波导沿用了SIW的离散接地代替连续接地的方法，在多层印刷结构中实现了准金属波导结构，利用本发明专利技术方法设计得到的基片集成金属波导，在忽略辐射损耗时，其传输特性与金属波导一致，且降低了波导加工工艺。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于多层印刷技术的波导及制备方法，该波导采用多层平面板作为介质基板组，并对上层和下层平板进行金属涂覆、并在多层平面板组成的介质基板组中设计空腔和布设金属通孔，得到的基片集成金属波导，该波导沿用了SIW的离散接地代替连续接地的方法，在多层印刷结构中实现了准金属波导结构，利用本专利技术方法设计得到的基片集成金属波导，在忽略辐射损耗时，其传输特性与金属波导一致，且降低了波导加工工艺。【专利说明】-种基于多层印刷技术的波导及其制备方法
本专利技术涉及微波传输线领域，特别是涉及一种基于多层印刷技术的波导及制备方 法，采用平面多层印刷和离散接地处理设计得到平面金属波导。
技术介绍
基片集成波导（SIW)是近几年来风靡国际的微波集成化技术，得到了学术界的极 大关注。在微波高频段，SIW相对于普通的平面电路，可以得到较高的单腔无载Q值，其中 普通平面电路的最高无载Q值约为 100,而SIW的无载Q值可高达3〇〇?500,因此采用SIW 传输微波信号，其插入损耗约为平面结构波导的一半，因此得到了广泛应用。 金属波导采用立体结构，其传输损耗比平面结构波导的传输损耗小，一般金属结 构波导的传输损耗约为SIW传输损耗的十分之一，但是由于金属波导采用立体结构，通过 机械加工实现时对工艺要求较高，实现难度大，特别是结构件与平面电路的连接问题，一直 是金属波导的集成化的难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多层印刷技术的波导及制 备方法，该波导在多层印刷结构中实现了准金属波导结构，本专利技术提供的波导为基片集成 金属波导（SIMW)，在忽略辐射损耗时，其传输特性与金属波导一致，而相对于金属波导的加 工工艺，本专利技术可以进一步简化加工工艺，并且在本专利技术的基片集成金属波导制备过程中 采用了成熟的加工工艺，可以大幅降低波导制造成本，提高同批次或不同批次产品间的生 产一致性。 本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的： 一种基于多层印刷技术的波导，其介质基板组为m层平面印刷板，所述m层平面印 刷板由上到下排序为第1层?第m层，m为正整数且m多3,其中第1层平面印刷板的下表 面和第m层平面印刷板的上表面分别有一层金属涂覆层；所述两层金属涂覆层之间有一个 空腔，空腔的窄边和空腔的宽边相互垂直，空腔的窄边长度等于b，空腔的宽边长度等于c， 其中b为第2层?第m-Ι层的平面印刷板的总厚度；在平面印刷板表面上设有金属通孔， 所述金属通孔贯通m层平面印刷板，且所述金属通孔在平面印刷版表面平行分布为两排， 分布方向与所述空腔的宽边垂直，其中，每排金属通孔中相邻两个金属通孔间的中心间距E =3D，D为金属通孔的孔径，且其中一排金属通孔中心的连线与另一排金属通孔中心的连 线之间的垂直距离等于所述空腔宽边长度c ;所述空腔的窄边垂直于平面印刷板表面，所 述空腔的宽边平行于平面印刷板表面，且窄边与宽边构成的平面与波导的传输方向垂直。 上述的基于多层印刷技术的波导，第1层平面印刷板的下表面和第m层平面印刷 板的上表面上的金属涂覆层厚度大于波导工作频段的趋肤深度S : δ：= ?-|- 其中，f为波导的工作频率，μ为所述金属涂覆材料的磁导率，σ为所述金属涂覆 材料的电导率。 上述的基于多层印刷技术的波导，在平面印刷板表面的两排金属通孔外侧分别设 有η排金属通孔，所述同一侧的η排金属通孔中心连线的垂直间距为3D，每排金属通孔中相 邻金属通孔的中心间距为3D，增加的2η排金属通孔用于减小波导的辐射损耗。 上述的基于多层印刷技术的波导的制备方法，包括如下步骤： (1)、设定金属波导的宽边长度a和高度b ; (2)、选用m层平面印刷板作为介质基板组，其中，m为正整数且m多3 ;所述m层平 面印刷板由上到下排序为第1层?第m层，其中，第2层?第m-1层的平面印刷板的总厚度 等于所述步骤（1)设定的金属波导高度b ; (3)、在第1层平面印刷板的下表面和第m层平面印刷板的上表面进行金属涂覆； (4)、对第2层?第m-Ι层的平面印刷板进行加工处理，在步骤（3)中得到的两层 金属涂覆层之间形成一个空腔，使得所述空腔的窄边长度等于b，所述空腔的宽边长度c由 步骤（1)设定的金属波导宽边长度a计算得到； (5)、在平面印刷板表面开设金属通孔，所述金属通孔贯通m层平面印刷板，且所 述金属通孔在平面印刷版表面平行分布为两排，分布方向与所述空腔的宽边方向垂直，其 中，所述金属通孔的孔径为D，每排金属通孔中相邻两个金属通孔间的中心间距E = 3D，其 中一排金属通孔中心的连线与另一排金属通孔中心的连线之间的垂直距离等于所述空腔 宽边长度c。 上述的基于多层印刷技术的波导的制备方法，在步骤（4)中对第2层?第m-ι层 的平面印刷板进行加工处理按照多层PCB或LTCC工艺进行。 上述的基于多层印刷技术的波导的制备方法，所述空腔的宽边长度c由步骤（1) 设定的金属波导宽边长度a通过如下公式计算得到： a = -0. 047c3+0. 1825c2-1. 3035c+9. 3771 〇 上述的基于多层印刷技术的波导的制备方法，在步骤（5)中采用金属孔化工艺在 平面印刷板表面开设金属通孔。 上述的基于多层印刷技术的波导的制备方法，步骤（5)中，在平面印刷板表面开 设金属通孔，在已开设的两排金属通孔外侧分别开设η排金属通孔，所述同一侧的η排金属 通孔中心连线的垂直间距为3D，每排金属通孔中相邻金属通孔的中心间距为3D，其中η为 正整数。 上述的基于多层印刷技术的波导的制备方法，如果波导在高频段工作，则选聚四 氟乙烯材质的介质基板组。 本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果： (1)本专利技术提供的波导采用多层平面印刷板作为介质基板组，并在上层和下层平 面印刷的表面有金属涂覆层，在多层平面印刷板组成的介质基板组中有空腔，在平面印刷 板表面设有设置金属通孔，得到基片集成金属波导（SIMW)，该基片集成金属波导在多层印 刷结构中实现了准金属波导结构，其传输性能与宽边长度为a、高度为b的金属波导相近， 与平面结构的基片集成波导（SIW)相比，其传输效率大大提高； ⑵本专利技术提供的的波导制备方法，可以得到与金属波导传输性能相近的基片集 成金属波导，但加工工艺相对立体结构的金属波导大幅简化，本专利技术的波导制备方法与金 属波导的制备方法相比，将机械立体加工变为平面印刷制造，大幅提升了波导器件与平面 电路的集成化设计，因为避免了金属波导的立体加工，因此提高了加工精度，并节省了金属 资源，并避免了部分金属波导机械连接问题。 (3)本专利技术提供的波导及其制备方法，在波导制备过程中，采用成熟的加工工艺， 如多层PCB或LTCC工艺，可以大幅降低波导制造成本，并提高同批次或不同批次产品间的 生产一致性。 【专利附图】【附图说明】 图1为采用本专利技术波导实现方法得到的一段基片集成金属波导的俯视图； 图2为图1所示波导在A-A方向进行剖视的剖视图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述： 本专利技术选用多层平面印本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多层印刷技术的波导，其特征在于：介质基板组为m层平面印刷板，所述m层平面印刷板由上到下排序为第1层～第m层，m为正整数且m≥3，其中第1层平面印刷板的下表面和第m层平面印刷板的上表面分别有一层金属涂覆层；所述两层金属涂覆层之间有一个空腔，空腔的窄边和空腔的宽边相互垂直，空腔的窄边长度等于b，空腔的宽边长度等于c，其中b为第2层～第m‑1层的平面印刷板的总厚度；在平面印刷板表面上设有金属通孔，所述金属通孔贯通m层平面印刷板，且所述金属通孔在平面印刷版表面平行分布为两排，分布方向与所述空腔的宽边垂直，其中，每排金属通孔中相邻两个金属通孔间的中心间距E＝3D，D为金属通孔的孔径，且其中一排金属通孔中心的连线与另一排金属通孔中心的连线之间的垂直距离等于所述空腔宽边长度c；所述空腔的窄边垂直于平面印刷板表面，所述空腔的宽边平行于平面印刷板表面，且窄边与宽边构成的平面与波导的传输方向垂直。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：禹旭敏，杨毅民，林浩佳，李秋强，杨军，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61