專利名稱：復合材料帶狀線波導的制作方法
技術領域：
本發明涉及雷達或通訊天線領域，特別涉及到重量要求比較嚴格的微波陣列天 線，具體是一種復合材料帶狀線波導，主要應用于雷達、通訊、測量、天文觀測等系統。
背景技術：
微波傳輸線分為同軸線波導、矩形波導、圓形波導、微帶線波導、帶狀線波導等多 種傳輸線。根據應用背景不同選用不同的傳輸線波導。隨著微波有源器件技術及工藝的發 展進步，其價格大幅度下降，使有源器件的應用范圍大大擴展，微波有源電路、微波有源陣 列天線的需求強勁，這就需要應用如微帶線波導、帶狀線波導等能與微波有源器件良好匹 配的微波傳輸線。由于微帶線結構開放，不利于電磁兼容性設計，如果考慮電磁兼容，就需 要增加屏蔽盒，這樣一來其重量就會增加，尤其對于較大的有源陣列天線更是如此。而帶狀 線波導結構本身就是一種封閉結構，具有良好的電磁兼容性，但是傳統的帶狀線波導是由 上下兩塊相距一定距離的金屬板和中心導帶組成，為了在物理上能夠實現，兩塊金屬板需 要一定的厚度來保證其強度，同時需要有特殊的設計來支撐中心導帶。由此導制這種帶狀 線波導結構笨重、加工復雜、重量大，不能滿足某些重量要求嚴格的場合(如天線舉高、航 天、航空等領域)。
發明內容
本發明要解決的技術問題克服上述現有技術之不足，提出一種全新的復合材料 帶狀線波導，解決雷達或通訊系統能與有源微波元器件良好匹配，復合材料帶狀線波導具 有良好的電磁兼容性和密封性，其重量輕、傳輸損耗相對較小，能在工程實踐中大量推廣應 用。本發明解決問題的技術方案采用兩塊LPI無鹵素型聚酰亞胺薄膜單面覆銅層壓 板，一正一反作為帶狀線的外導體；采用一塊LPI無鹵素型聚酰亞胺薄膜印制帶線的單面 覆銅層壓板作為帶狀線的中心導體；內外導體之間的支撐介質選用PMI聚甲基丙烯酰亞胺 泡沫；帶狀線波導的內外導體和支撐介質等五層之間選用共四層AFA無鹵素型丙烯酸膠 膜。這九層平面材料按照順序疊放，通過模壓或袋壓高溫膠接工藝制成超輕、低損耗的帶狀 線波導，重量基本由支撐介質PMI聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的密度決定，因為PMI聚甲基丙烯 酰亞胺泡沫的密度很小，所以這種帶狀線波導的比重也很小，重量很輕。為了適合不同的應 用背景要求，在其上下兩面各加一層環氧玻璃布或阻燃環氧紡綸布預浸料作為超輕低損耗 帶狀線波導的加固層；帶狀線與加固層之間選用環氧膠膜。兩層加固層、超輕低損耗帶狀線 波導、兩層環氧膠膜之間通過模壓或袋壓高溫膠接工藝制成強度適中、重量輕、低損耗的帶 狀線波導。加固層和加固所用的膠膜，其電性能不作嚴格要求，所以可選用價格較低的環氧 玻璃布或阻燃環氧紡綸布預浸料和環氧膠膜。本發明與現有技術相比，具有如下有益效果本發明保證低損耗的前提下，通過采用膠接方法實現了結構穩定、簡單、密封性良好的帶狀線波導；通過膠接加固層的方法實現了一定強度、降低了材料成本；通過選用單 面覆銅板材料，進行印制線加工，降低了加工難度和成本。克服了傳統帶狀線波導實現上結 構復雜、密封性能差、加工復雜等問題，并實現了帶狀線波導的功能和指標要求。在損耗相 對較小的前提下，其重量是傳統帶狀線波導的十分之一，同時還具有加工簡單、強度可調等 特點，
圖1本發明復合材料帶狀線波導的13層平面材料的疊放順序和結構2本發明復合材料帶狀線波導中心導體的印刷圖形及相對位置3本發明復合材料帶狀線波導實物照片圖4本發明復合材料帶狀線波導插入損耗實測曲線，橫坐標為頻率，單位為GHz， 縱坐標為插入損耗，單位為dB
具體實施例方式結合上述附圖，通過實施例對本發明做進一步的說明。設計頻段為S波段復合材料帶狀線波導。如圖1所示，本發明由十三層不同厚度的平面材料的構成，各層平面材料名稱及 厚度分別為1、構成加固層1和13的材料是厚度0. 2mm阻燃環氧紡綸布預浸料，其固化溫度約 為130攝氏度；2、帶狀線外膠膜層2和12材料為環氧膠膜，0. Imm厚，其固化溫度約為130攝氏 度；3、LPI無鹵素型聚酰亞胺薄膜覆銅層壓板3、7和11，0. 035mm厚，其上完整覆銅， 如圖2所示3b、7b、llb ；4、帶狀線內膠膜層4、6、8和10材料為AFA無鹵素型丙烯酸膠膜，0.05mm厚，其固 化溫度約為160攝氏度；5、介質支撐層5、9材料為PMI聚甲基丙烯酰亞胺泡沫，5mm厚；其中7b為寬度為12. Omm的印制銅帶線，作為帶狀線的中心導線，帶狀線的阻抗 約為50歐姆，以便測試。3b和lib皆為完整覆銅層，作為帶狀線的兩接地板。先把3 11層按照圖1所示的順序及方向疊放，用袋壓方法約160攝氏度高溫 膠接成形后，再按照圖1所示的順序及方向疊放上1、2層和12、13層，用袋壓方法約130 攝氏度高溫膠接成形，做成圖2所示的復合材料帶狀線波導。制成后的帶狀線波導厚度為 10. 8mm士 0. 1mm，長度為1150mm，寬度為100mm，其重量為300g，復合材料帶狀線波導實物見 圖3所示照片。測試的插入損耗見圖4，在S波段3. 5GHz該傳輸線的插入損耗最大值為 0.60dB/m。
權利要求
1.一種復合材料帶狀線波導，由13層不同厚度的平面材料，通過袋壓或模壓高溫膠合 而成，其特征在于所述的平面材料層的結構順序由上到下分別為加固層(1)，帶狀線外膠 膜層(2)，單面覆銅板層(3)，帶狀線內膠膜層(4)，介質支撐層(5)，帶狀線內膠膜層(6)，單 面覆銅板層(7)，帶狀線內膠膜層(8)，介質支撐層(9)，帶狀線內膠膜層(10)，單面覆銅板 層(11)，帶狀線外膠膜層(12)，加固層(13)。加固層(1、13)材料為環氧玻璃布或阻燃環 氧紡綸布預浸料；帶狀線外膠膜層(2、12)材料為環氧膠膜；單面覆銅板層(3、7、11)材料 為LPI無鹵素型聚酰亞胺薄膜覆銅層壓板；其一個面為覆銅層(3b、7b、llb)，另一面為分別 為介質層(3a、7a、lla)，單面覆銅板的覆銅層(3b)朝下，單面覆銅板的覆銅層(7b、llb)朝 上；覆銅層(3b)與覆銅層(lib)構成帶狀線的外導體；覆銅層(7b)則作為帶狀線的中心導 體；所述帶狀線內膠膜層(4、6、8、10)材料為AFA無鹵素型丙烯酸膠膜；介質支撐層(5、9) 材料為PMI聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。
2.根據權利要求1所述的復合材料帶狀線波導，其特征在于所述的環氧膠膜(2、12) 的厚度為0. 1 0. 3mm ；所述的LPI無鹵素型聚酰亞胺薄膜覆銅層壓板(3、7、11)厚度為 0.035mm;所述的AFA無鹵素型丙烯酸膠膜(4、6、8、10)厚度為0. 05mm ；所述的PMI聚甲基 丙烯酰亞胺泡沫(5、9)厚度為5mm。
全文摘要
一種復合材料帶狀線波導，應用于雷達或通訊領域的微波電路或天線中。該復合材料帶狀線波導由加固層、帶狀線外膠膜層、單面覆銅板層、帶狀線內膠膜層、介質支撐層共13層不同厚度的平面材料組成并按設計的結構順序放置；通過袋壓或模壓法高溫加工工藝制成。其中加固層材料為環氧玻璃布或阻燃環氧紡綸布預浸料；帶狀線外膠膜層材料為環氧膠膜；單面覆銅板層材料為LPI無鹵素型聚酰亞胺薄膜覆銅層壓板；帶狀線內膠膜層材料為AFA無鹵素型丙烯酸膠膜；介質支撐層材料為PMI聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。本發明具有重量輕、損耗小、結構穩定、加工簡單等特點。是雷達或通訊領域中微波電路或天線陣列良好的傳輸線。
文檔編號H01P3/08GK102117948SQ201010614290
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者宗耀, 張軍, 張雪芹, 董亮, 趙迎超 申請人:中國兵器工業第二○六研究所