一种低损耗轻量化结构的PMI泡沫介质板带状线的制作方法

本发明属于雷达天馈线领域，涉及一种低损耗轻量化结构的PMI泡沫介质板带状线。

背景技术：

本发明应用于雷达天馈线系统，带状线是经典的微波传输线形式，其具有频带宽、屏蔽性好等优点，在微波传输与馈电领域有着广泛的应用。传统采用印制板或者空气板线的形式来实现。印制板形式具有重量轻且加工简单的优点，但是受制于印制板介质材料与粘接胶膜的损耗正切值，一般损耗较大。如文献(雍爱平，唐璞，王建，基于带状线结构的一体化阵列天线设计，空间电子技术，2009年第3期：58-61.)采用了印制板形式的带状线，其重量较轻，但损耗较大。空气板线是采用介质支撑杆支撑金属内导体的结构形式，其传输介质为空气，因此具有损耗小且耐高功率的优点，但是重量较重的缺点在实际应用中受到较大的限制。文献(孙绍国，张玉梅，冯祖建，大型复杂空气板线馈电网络工程设计，信息与电子工程，第7卷第1期，2009年2月：22-24.)采用了介质杆支撑内导体的空气板线形式，其耐功率较大损耗小但重量较重且加工复杂。为了解决传统带状线形式的缺点，新型带状线形式被文献(韦学科，张华林，朱瑞平，基于新型空气板线结构的低损耗馈电网络，现代雷达，第37卷第9期，2015年9月：64-66.)提出，文中将带状线的内导体用印制板上下双面金属镀层间打金属化过孔的结构实现，文献理论仿真表明该形式的带状线损耗较小，但文献并没有公开具有工程实际意义的结构，如印制板的支撑结构并未明确。此外还可以将空气板线的金属壳体替换成复合材料来减重，如文献(唐宝富，轻型复合材料行馈源设计，2005年机械电子学术会议论文集，26-29.)，文献中将传统空气板线的铝制金属壳体换成了碳纤维加泡沫的复合材料，重量减轻了42％，但损耗有所上升，且存在加工复杂的缺点。除此之外工程中还有采用泡沫板夹载薄膜印制板的带状线形式，该形式重量较轻但该受制于泡沫板与粘接胶膜的损耗正切角，其传输损耗仍然较大。

综上所述，目前带状线的实现仍然没有较好的解决方案，不是重量较重就是损耗较大。本发明采用将聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹载印制板的形式来实现带状线，为了解决PMI泡沫介质损耗过大的问题，将印制板表面导线周围的PMI泡沫开沟槽，印制板双面金属层间采用了金属化过孔联通。采用该结构形式后，其重量较空气板线形式减重了80％以上与印制板形式相当，损耗较印制板形式则大幅下降，与空气板线形式比损耗仅略有增加。

技术实现要素：

针对现有的技术缺点，本发明的目的在于提供一种带状线结构形式，重量较传统空气板线形式大幅减轻，损耗较印制板形式大幅降低。具体的结构方案如下：

该低损耗轻量化带状线包括了上下两层屏蔽层、PMI泡沫板以及泡沫板间夹载的印制板。带状线由上至下分别是屏蔽层、PMI泡沫板、印制板、PMI泡沫板、屏蔽层，各层间利用胶膜进行粘接。其中印制板表面导线周围的泡沫板开有沟槽，开沟槽的目的在于去除介质损耗较大的PMI泡沫，其沟槽的剖面形状可以是矩形、梯形、圆弧形等。屏蔽层可以由镀有金属层的印制板、薄层金属板或者具有导电特性的其他涂层实现。

本发明与现有技术方法相比，其有益效果是：

①本发明将印制板表面导线周围的PMI泡沫板开沟槽，金属导线周围均是空气，大幅降低了PMI泡沫板的介质损耗，因此本发明的带状线形式具有低损耗的优点；

②本发明中所选介质材料均是密度较小的有机介质材料，由于PMI泡沫板的支撑作用，屏蔽层可以很薄，因此本发明带状线重量较轻，较传统的空气板线形式带状线可以减重80％以上。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

四附图说明

图1是本发明所述带状线剖面图示意图，其中：1-屏蔽层，2-PMI泡沫板，3-印制板，4-印制板表面所镀金属层，5-PMI泡沫所开沟槽。

图2是本发明100mm长带状线与相同长度的印制板、空气板线形式带状线的损耗对比图，曲线1-印制板形式带状线的损耗，曲线2-空气板线形式带状线的损耗，曲线3-本发明带状线的损耗。

五具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明做进一步的描述。

本发明一实施例为如图1所示的带状线结构示意图，该带状线由屏蔽层1、PMI泡沫板2、印制板3组成。印制板上下表面均敷有金属层4，两层金属层间采用金属化过孔联通。为了降低损耗，将印制板表面金属层4周围的PMI泡沫板2开有沟槽5。屏蔽层1可以采用敷有金属层的印制板或者金属板来实现，PMI泡沫板2与印制板3采用尽量低的损耗正切值的介质材料以降低损耗，沟槽5本例中采用了矩形剖面的沟槽。屏蔽层1、PMI泡沫板2、印制板3之间采用普通双面胶或者其他胶膜粘接一体成型。这里屏蔽层1选用了聚酰亚胺类敷铜印制板，PMI泡沫板2选用了细孔PMI泡沫，印制板3选用了聚四氟乙烯类的印制板。

本发明带状线的损耗与印制板以及空气板线形式带状线损耗的对比如图2所示。图中曲线1是印制板形式带状线的损耗，曲线2是空气板线形式带状线的损耗，曲线3是本发明带状线的损耗。从图中可以看出频带内本发明带状线每100mm损耗最大为0.062dB，较印制板形式的0.285dB大幅降低，与空气板线的0.058dB相当。

为比较各形式带状线的重量特性，分别仿真计算了100mm长的不同形式带状线。仿真计算表明本发明的100mm带状线重量仅为22g，对应印制板形式重量为37g，对应空气板线形式重量为133g。本发明带状线较空气板线形式重量大幅降低，减重幅度达到80％以上，与印制板形式比重量也减重了40％以上。