一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构及制作方法，所述传输结构包括叠加而成的导体层、隔离层以及基板，所述导体层位于隔离层与基板之间，或者隔离层位于导体层与基板之间。本发明专利技术提高了加工精度，同时还节省了时间，降低了天线成本，很大程度上解决了射频微波器件及天线的微型化、批量化、集成化和低成本化难题。与此同时，本发明专利技术还提出了一种分级分层馈电结构，这种馈电结构降低了天线馈电系统的密集程度，节省了空间，避免了馈电网络间的互耦，减少了馈电损耗，同时也为馈电设计增加了更多的自由度，降低了馈电网络的设计难度和加工难度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构及制作方法
本专利技术涉及射频微波器件及天线
，具体是一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构及制作方法。
技术介绍
不论是射频微波器件还是天线，都需要良好的金属导体来保证电磁波信号的传输，导体的电导率越好，其传输过程中的损耗就越低。为了降低传输过程中由导体的电导率所带来的电磁波损耗，我们通常都选用高电导率的材料，例如铜，银等来制造微波器件及天线。更多地，为了降低器件或天线的重量和成本，通常采用表面金属化的工艺来实现实际的生产制作，如铝制波导的内壁覆铜或镀银，塑料电镀铜，介质基板表面覆铜等，基于这些工艺的金属层厚度都很容易达到其所在工作频率的一个甚至几个趋肤深度以上，所以都能很好的满足电磁波的传输需求。但当微波器件或天线越来越微型化，批量化，集成化和低成本化时，传统的机械加工工艺很难满足上述的加工需求。而对于新型的加工工艺，如液晶面板产线的加工工艺而言，加工达到传统的几个趋肤深度厚度以上的金属薄膜导体层，不论是工艺难度还是加工时间或是加工成本，都是一个不容忽视的难题和挑战。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构及制作方法，解决现有的液晶面板产线的加工工艺在加工获得传统的几个趋肤深度以上的导体层时，不仅是工艺难度大，而且加工时间长，加工成本高的问题。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构，包括叠加而成的导体层、隔离层以及基板，所述导体层位于隔离层与基板之间，或者隔离层位于导体层与基板之间。进一步地，作为优选技术方案，所述导体层为铜、银或铝。进一步地，作为优选技术方案，所述隔离层为铁、钴或镍。进一步地，作为优选技术方案，所述基板为硅、玻璃、蓝宝石、碳化硅、PCB、PI等平面或曲面介质基材中的一种。一种制作射频微波器件及天线的方法，包括以下步骤：步骤1-1：采用单层或多层高电导率的金属材料和/或高磁导率的金属材料来互相叠加，利用一个或几个当前工作频率趋肤深度厚度的基于玻璃镀膜工艺的良导体来充当导体层；步骤1-2：利用超高磁导率的趋肤深度为20-700纳米级别的金属材料来充当隔离层，并采用多层叠加的方法，实现电磁波的良好传输；步骤1-3：利用镀膜、光刻、刻蚀技术，将步骤1中的导体层和步骤2中的隔离层刻蚀成所需要的微波器件或天线的图案；步骤1-4：利用液晶制盒技术，将液晶材料封装作为基板来制作射频微波器件及天线。进一步地，作为优选技术方案，所述步骤1-1中的良导体为铜、银或铝。进一步地，作为优选技术方案，所述步骤1-2中的超高磁导率的趋肤深度为20-700纳米级别的金属材料为铁、钴或镍。一种制作射频微波器件及天线的方法，包括以下步骤：步骤2-1：采用真空镀膜工艺使导体层与隔离层组成的金属薄膜附着在基板上，液晶材料被灌注在两基板之间构成液晶移相器天线单元，两基板之间的间距为1微米—200微米；步骤2-2：基于该结构的天线单元在辐射贴片侧，以微带线功分器的形式给每个天线单元馈电，射频信号以微带线孔耦合的方式进入液晶移相层；步骤2-3：16个天线单元通过与辐射贴片同层的微带线功分器网络组成一个4*4的子阵；步骤2-4：一个带有扼流槽的波导端口通过地板层的开孔以孔耦合的形式给微带线功分器网络馈电。进一步地，作为优选技术方案，所述步骤2-3中的子阵还可以是2*4的子阵,、6*6的子阵、4*8的子阵。进一步地，作为优选技术方案，所述步骤2-3中，以子阵为基础，通过波导功分器馈电网络，按照所需阵元个数组合拼阵满足需求的大尺寸阵列天线。本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果是：(1)本专利技术充分利用铜材料优异的导电性及镍材料极低的趋肤深度特性，采用叠加架构，使绝大多数的电磁波能量沿着铜层传输，镍层隔绝吸收掉多余的透过铜层的电磁波，在对电磁波能量不进行较大衰减的前提下，避免了电磁波的泄露，达到与纯铜传输线等效的传输特性，同时膜层厚度有效降低，大大提高了生产效率，节省了生产成本。(2)本专利技术通过采用单层或多层高电导率的金属材料和(或)高磁导率的金属材料来互相叠加，利用一个或几个当前工作频率趋肤深度厚度的基于玻璃镀膜工艺的良导体，如铜、银或铝等充当导体层，利用超高磁导率的趋肤深度为纳米级别的金属材料，如铁、钴或镍等来充当隔离层，采用多层叠加的方法，实现电磁波的良好传输，利用镀膜、光刻、刻蚀技术，将金属镀膜刻蚀成所需要的微波器件或天线的图案，利用液晶制盒技术，将液晶材料封装作为基板来制作射频微波器件及天线，在原有LCD产线的基础上无需过多改动就可以直接加工满足所需要的射频微波器件或天线，无需额外的传统机械加工，由于采用LCD产线上成熟的多层金属薄膜加工工艺，且金属层厚度对于LCD产线镀膜工艺而言也是可以高效完成的，通常射频微波器件或天线的加工精度要求都在微米级别，而LCD面板产线达到这一加工精度是轻而易举的，使用LCD面板的加工产线制造射频微波器件和天线，不仅提高了加工精度，同时还节省了时间，降低了天线成本，很大程度上解决了射频微波器件及天线的微型化、批量化、集成化和低成本化难题。(3)本专利技术通过控制加载于回形线与地板间的偏置电压，合理选择各辐射单元之间的相位偏差，就可以使该液晶相控阵天线的波束进行扫描，基于LCD面板制造工艺的液晶相控阵天线相比于传统的无源相控阵天线，具有低成本、低重量、高效率和易于批量化的优点，在5G通信、物联网、低成本动中通等领域将得到广泛的运用。(4)本专利技术通过缝隙耦合的形式，在天线馈电系统中采用分层分级馈电结构，与传统的微带功分馈电网络相比，这种馈电形式降低了馈电系统的设计难度，避免了馈电网络过于密集，馈电网络间互耦等问题。主馈电网络采用波导功分器的形式，降低了馈电系统的馈电损耗；分支馈电网络采用微带线的形式，降低了馈电系统的设计难度和加工难度。附图说明图1为本专利技术的传输结构的结构示意图；图2为本专利技术的长度为100mm的微带传输线结构示意图；图3为本专利技术的长度为100mm的微带传输线结构的传输特性图；图4为本专利技术的导电地板采用200纳米的镍层与500纳米的铜层叠加时的传输特性图；图5为本专利技术的导电地板采用500纳米单一铜层时的传输特性图；图6为本专利技术的实施例2的液晶移相器天线单元的结构示意图；图7为本专利技术的实施例2的液晶相控阵天线的结构示意图一；图8为本专利技术的实施例2的液晶相控阵天线的结构示意图二；图9为本专利技术的实施例2的液晶相控阵天线的结构示意图三；图10为本专利技术的实施例2的液晶相控阵天线的结构示意图四；图11为本专利技术的实施例3的液晶相控阵天线的结构示意图。附图中附图标记对应的名称为：601、液晶移相器，602、回形延迟线，603、地板，604、玻璃基板一，605、玻璃基板二，606、孔，607、微带线，701、天线单元，702、辐射贴片，703、微带线功分器，801、子阵，803、开孔，901、扼流槽，902、波导端口。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1当射频电磁波沿着导体传播时，电磁波的电流主要分布于导体的表面，这一现象称为趋肤效应，趋肤效应使导体的有效电阻增加。电磁波的频率越高，趋肤效应越显著，衰减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构，其特征在于：包括叠加而成的导体层、隔离层以及基板，所述导体层位于隔离层与基板之间，或者隔离层位于导体层与基板之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构，其特征在于：包括叠加而成的导体层、隔离层以及基板，所述导体层位于隔离层与基板之间，或者隔离层位于导体层与基板之间。2.根据权利要求1所述的一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构，其特征在于：所述导体层为铜、银、或铝。3.根据权利要求1所述的一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构，其特征在于：所述隔离层为铁、钴或镍。4.根据权利要求1所述的一种用于制作射频微波器件及天线的传输结构，其特征在于：所述基板为硅、玻璃、蓝宝石、碳化硅、PCB、PI等平面或曲面介质基材中的一种。5.一种制作射频微波器件及天线的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1-1：采用单层或多层高电导率的金属材料和/或高磁导率的金属材料来互相叠加，利用0.5-3个当前工作频率趋肤深度厚度的基于玻璃镀膜工艺的良导体来充当导体层；步骤1-2：利用超高磁导率的趋肤深度为20-700纳米级别的金属材料来充当隔离层，并采用多层叠加的方法，实现电磁波的良好传输；步骤1-3：利用镀膜、光刻、刻蚀技术，将步骤1中的导体层和步骤2中的隔离层刻蚀成所需要的微波器件或天线的图案；步骤1-4：利用液晶制盒技术，将液晶材料封装作为基板来制作射频微波器件及天线。6.根据权利要求5所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，修威，杨光，
申请(专利权)人：北京华镁钛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11