[发明专利]用于波导的复合基底以及制造复合基底的方法

说明书

一种用于具有信号频率的RF信号的波导的复合基底，其中所述复合基底包括至少介电材料的第一层和介电材料的第二层、以及被布置在所述第一层与所述第二层之间的导电材料的至少一个导体层，其中所述至少一个导体层的层厚度小于在所述导体层的所述导电材料内的所述RF信号的趋肤深度的约120％。

技术领域

本公开涉及一种用于射频(RF)信号的波导的复合基底。本公开还涉及一种制造用于RF信号的波导的复合基底的方法。

背景技术

用于RF波导的传统单层基底材料(诸如微带线等)通常由它们的制造方以介电性能的标准集合来提供，例如，相对介电常数(ε_r)的值从2到10。该限制由与具有其介电和电特性的定制值的基底的开发相关的成本决定。不利的是，这迫使RF设计人员不基于“最适合的基底”为自己的设计选择合适的基底，而是基于特定设计的“最差的基底”。

通过使用多层RF介电基底可以稍微改善此问题，其中将不同厚度的组成基底(constituent substrates)、或层堆叠在一起，以获得适合于特定设计/项目的多层基底的“有效”介电性能。即使这种方法在一定范围的可用介电基底的开发中可能是有效的，但它对本构基底(constitutive substrates)的可用性提出了严格的限制，这增加了生产成本。此外，以这种方式获得的传统多层基底受到介电常数的可获得值的限制，介电常数的可获得值由层状叠层的最小介电常数和最大介电常数及其相应高度决定。

因此，强烈需要具有可精确控制的介电性能、特别是其相对介电常数的特定值的RF波导的基底，这些基底不具有上述缺点。

发明内容

各种实施例提供了一种用于具有信号频率的射频RF信号的波导的复合基底，其中所述复合基底包括至少介电材料的第一层和介电材料的第二层、以及被布置在所述第一层与所述第二层之间的导电材料的至少一个导体层，其中所述至少一个导体层的层厚度小于在所述导体层的所述导电材料内的所述RF信号的趋肤深度的约120％。

根据申请人的分析，这种配置可以提供新的一系列新型介电基底，其介电特性可以是定制的，而不受传统多层介电基底的限制。有利地，与传统多层介电基底的情况一样，根据实施例的复合基底介质的有效介电常数(即，“宏观”，总介电常数)的最大值例如不受组成介电基底(例如，二氧化硅)的单个介电常数的限制。因此，通过控制导体层的层厚，可以获得复合基底的期望的有效相对介电常数(ε_r)。

根据一个实施例，RF信号的信号频率是复合基底可以被使用或符合基底将与之一起被使用的目标系统的操作频率。作为示例，根据实施例的复合基底可以在微带传输线中用作目标系统，并且所述微带传输可以被提供为以一定的操作频率(例如，20GHz)传输RF信号。在这种情况下，作为示例，可以根据基于实施例的原理来设计根据实施例的复合基底，考虑将20GHz的所述操作频率作为“RF信号的频率”，以确定相应的趋肤深度。

根据另外的实施例，如果考虑用于复合基底的目标系统的特定操作频率范围，则可以将所述特定操作频率范围的中心频率或所述特定操作频率范围内的频率值用作所述“RF信号的频率”以确定相应的趋肤深度。

众所周知，趋肤深度(skin depth)被定义为与电导体表面处的电流密度相比，电流密度已经下降到1/e的电导体表面下方的深度。同样众所周知，趋肤深度可以使用以下等式来确定：

其中ρ表示电导体的电阻率，其中ω分别表示信号或电流的角频率(其中ω＝2πf，其中f是信号频率)，其中μ＝μ₀μ_r，其中μ₀是自由空间的磁导率，其中μ_r是导体的相对磁导率，其中ε＝ε₀ε_r，其中ε₀是自由空间的介电常数，并且其中ε_r是导体的相对介电常数。