[发明专利]一种基于多层印刷技术的波导及其制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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300～500，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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明可以进一步简化加工工艺，并且在本发明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。

本发明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≥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。

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n排金属通孔，所述同一侧的n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2n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≥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-1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-1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：