[发明专利]复合材料带状线波导

说明书

技术领域

本发明涉及雷达或通讯天线领域，特别涉及到重量要求比较严格的微波阵列天线，具体是一种复合材料带状线波导，主要应用于雷达、通讯、测量、天文观测等系统。

技术背景

微波传输线分为同轴线波导、矩形波导、圆形波导、微带线波导、带状线波导等多种传输线。根据应用背景不同选用不同的传输线波导。随着微波有源器件技术及工艺的发展进步，其价格大幅度下降，使有源器件的应用范围大大扩展，微波有源电路、微波有源阵列天线的需求强劲，这就需要应用如微带线波导、带状线波导等能与微波有源器件良好匹配的微波传输线。由于微带线结构开放，不利于电磁兼容性设计，如果考虑电磁兼容，就需要增加屏蔽盒，这样一来其重量就会增加，尤其对于较大的有源阵列天线更是如此。而带状线波导结构本身就是一种封闭结构，具有良好的电磁兼容性，但是传统的带状线波导是由上下两块相距一定距离的金属板和中心导带组成，为了在物理上能够实现，两块金属板需要一定的厚度来保证其强度，同时需要有特殊的设计来支撑中心导带。由此导制这种带状线波导结构笨重、加工复杂、重量大，不能满足某些重量要求严格的场合(如天线举高、航天、航空等领域)。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服上述现有技术之不足，提出一种全新的复合材料带状线波导，解决雷达或通讯系统能与有源微波元器件良好匹配，复合材料带状线波导具有良好的电磁兼容性和密封性，其重量轻、传输损耗相对较小，能在工程实践中大量推广应用。

本发明解决问题的技术方案：采用两块LPI无卤素型聚酰亚胺薄膜单面覆铜层压板，一正一反作为带状线的外导体；采用一块LPI无卤素型聚酰亚胺薄膜印制带线的单面覆铜层压板作为带状线的中心导体；内外导体之间的支撑介质选用PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫；带状线波导的内外导体和支撑介质等五层之间选用共四层AFA无卤素型丙烯酸胶膜。这九层平面材料按照顺序叠放，通过模压或袋压高温胶接工艺制成超轻、低损耗的带状线波导，重量基本由支撑介质PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的密度决定，因为PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的密度很小，所以这种带状线波导的比重也很小，重量很轻。为了适合不同的应用背景要求，在其上下两面各加一层环氧玻璃布或阻燃环氧纺纶布预浸料作为超轻低损耗带状线波导的加固层；带状线与加固层之间选用环氧胶膜。两层加固层、超轻低损耗带状线波导、两层环氧胶膜之间通过模压或袋压高温胶接工艺制成强度适中、重量轻、低损耗的带状线波导。加固层和加固所用的胶膜，其电性能不作严格要求，所以可选用价格较低的环氧玻璃布或阻燃环氧纺纶布预浸料和环氧胶膜。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明保证低损耗的前提下，通过采用胶接方法实现了结构稳定、简单、密封性良好的带状线波导；通过胶接加固层的方法实现了一定强度、降低了材料成本；通过选用单面覆铜板材料，进行印制线加工，降低了加工难度和成本。克服了传统带状线波导实现上结构复杂、密封性能差、加工复杂等问题，并实现了带状线波导的功能和指标要求。在损耗相对较小的前提下，其重量是传统带状线波导的十分之一，同时还具有加工简单、强度可调等特点，

附图说明

图1本发明复合材料带状线波导的13层平面材料的叠放顺序和结构图

图2本发明复合材料带状线波导中心导体的印刷图形及相对位置图

图3本发明复合材料带状线波导实物照片

图4本发明复合材料带状线波导插入损耗实测曲线，横坐标为频率，单位为GHz，纵坐标为插入损耗，单位为dB

具体实施方式

结合上述附图，通过实施例对本发明做进一步的说明。

设计频段为S波段复合材料带状线波导。

如图1所示，本发明由十三层不同厚度的平面材料的构成，各层平面材料名称及厚度分别为：

1、构成加固层1和13的材料是厚度0.2mm阻燃环氧纺纶布预浸料，其固化温度约为130摄氏度；

2、带状线外胶膜层2和12材料为环氧胶膜，0.1mm厚，其固化温度约为130摄氏度；

3、LPI无卤素型聚酰亚胺薄膜覆铜层压板3、7和11，0.035mm厚，其上完整覆铜，如图2所示3b、7b、11b；

4、带状线内胶膜层4、6、8和10材料为AFA无卤素型丙烯酸胶膜，0.05mm厚，其固化温度约为160摄氏度；

5、介质支撑层5、9材料为PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，5mm厚；

其中：7b为宽度为12.0mm的印制铜带线，作为带状线的中心导线，带状线的阻抗约为50欧姆，以便测试。3b和11b皆为完整覆铜层，作为带状线的两接地板。

先把3～11层按照图1所示的顺序及方向叠放，用袋压方法约160摄氏度高温胶接成形后，再按照图1所示的顺序及方向叠放上1、2层和12、13层，用袋压方法约130摄氏度高温胶接成形，做成图2所示的复合材料带状线波导。制成后的带状线波导厚度为10.8mm±0.1mm，长度为1150mm，宽度为100mm，其重量为300g，复合材料带状线波导实物见图3所示照片。测试的插入损耗见图4，在S波段3.5GHz该传输线的插入损耗最大值为0.60dB/m。