專(zhuān)利名稱(chēng)：微帶線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波通信領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及ー種微帶線(xiàn)。
背景技術(shù)：
微帶線(xiàn)(Mi crostrip Line)是目前混合微波集成電路(Hybrid MicrowaveIntegrated Circuits, HMIC)和單片微波集成電路(Monolithic Mictowave IntegratedCircuits, MMIC)中 使用最多的ー種平面型傳輸線(xiàn)。如圖1所示，從結(jié)構(gòu)上看，微帶線(xiàn)是由很薄的金屬帶I以遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的間隔置于ー接地板3上，金屬帶I與接地板2之間用介質(zhì)基板3隔開(kāi)。微帶線(xiàn)的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)小巧、重量輕，可以用刻板、光刻、腐蝕等エ藝在不大的體積內(nèi)制成復(fù)雜的微波電路，并且容易與其他的微波器件集成，實(shí)現(xiàn)微波部件和系統(tǒng)的集成化。隨著微波元器件和系統(tǒng)的日益小型化，在ー些對(duì)體積和重量要求苛刻的場(chǎng)合，可以采用微帶傳輸線(xiàn)取代波導(dǎo)來(lái)構(gòu)成微波電路并在同一塊基板上組成各種不同的復(fù)雜平面電路，包括橋型電路、匹配負(fù)載、衰減器天線(xiàn)等。但是采用微帶線(xiàn)傳輸同樣存在缺點(diǎn)，即微帶線(xiàn)損耗較大、易泄漏電磁能量造成串?dāng)_、Q值低、難以實(shí)現(xiàn)微調(diào)、功率容量小等。在使用微帶線(xiàn)傳輸過(guò)程中，微帶線(xiàn)上的導(dǎo)行電磁波沿微帶線(xiàn)軸向不斷向空間輻射能量而產(chǎn)生漏波，其中電磁波泄露有兩種形式表面波形式5和空間波形式4，如圖2所示。目前已經(jīng)知道微帶線(xiàn)在高頻段存在一個(gè)泄漏主摸，這個(gè)泄漏主模以表面波的形式向外泄漏電磁波能量；而在低頻段，微帶線(xiàn)的各個(gè)高次模則以空間波的形式向外泄漏電磁波能量。不管是表面波泄漏還是空間波泄漏，在集成電路中，這些漏波都是有害的，它不僅帶來(lái)傳輸功率的下降，而且其泄漏的能量還會(huì)給周?chē)渌娐穾?lái)電磁干擾問(wèn)題，從而使得系統(tǒng)總體性能下降，因此需要抑制它?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于抑制微帶線(xiàn)主模泄漏的方法主要采用在微帶線(xiàn)上敷一層介電常數(shù)足夠大的薄的介質(zhì)層；然而，對(duì)于微帶線(xiàn)高次模泄漏的抑制，則沒(méi)有什么簡(jiǎn)單有效的方法。這主要是由于微帶線(xiàn)主模泄漏與高次模泄漏的物理機(jī)制不同而造成的，微帶線(xiàn)高次模的空間波泄漏幾乎很難被完抑制棹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中微帶線(xiàn)高次模的空間波泄露的缺陷，提供ー種微帶線(xiàn)，該微帶線(xiàn)能夠有效的抑制空間波泄露，解決微帶線(xiàn)之間電磁波串?dāng)_的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案ー種微帶線(xiàn)，所述微帶線(xiàn)包括金屬帶、介質(zhì)基板以及接地板，所述微帶線(xiàn)還包括超材料薄膜，所述介質(zhì)基板由填充有空心玻璃微珠的FR-4組成,所述超材料薄膜和金屬帶位于所述介質(zhì)基板的ー側(cè)，且均緊貼于所述介質(zhì)基板，其中，所述超材料薄膜覆蓋所述金屬帶，所述接地板位于所述介質(zhì)基板的另ー側(cè)。
進(jìn)ー步地，所述超材料薄膜由多個(gè)超材料片層堆疊而成，且多個(gè)超材料片層具有相同折射率分布。 進(jìn)ー步地,所述姆ー超材料片層均由多個(gè)超材料單元組成。進(jìn)ー步地，所述超材料単元包括人造微結(jié)構(gòu)和供人造微結(jié)構(gòu)附著的単元基材。進(jìn)ー步地，所述每ー超材料片層內(nèi)的折射率分布是均勻的，且其折射率的取值范圍為0 I。進(jìn)ー步地，所述每ー超材料片層內(nèi)的折射率為0. 7。進(jìn)ー步地，所述介質(zhì)基板內(nèi)的所有空心玻璃微珠的體積相同，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率小于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的數(shù)量分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的數(shù)量最多，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的數(shù)量逐漸減少。進(jìn)ー步地，所述介質(zhì)基板內(nèi)的所有空心玻璃微珠的體積相同，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率大于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的數(shù)量分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的數(shù)量最少，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的數(shù)量逐漸增多。

進(jìn)ー步地，所述介質(zhì)基板內(nèi)為單位體積的FR-4內(nèi)填充有相同數(shù)量的空心玻璃微珠，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率小于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的體積分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的體積最大，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的體積逐漸減少。進(jìn)ー步地于，所述介質(zhì)基板內(nèi)為單位體積的FR-4內(nèi)填充有相同數(shù)量的空心玻璃微珠，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率大于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的體積分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的體積最小，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的體積逐漸增加。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果本發(fā)明ー種微帶線(xiàn)通過(guò)在介質(zhì)基板上設(shè)置ー層超材料薄膜以及采用空心玻璃微珠和FR-4混合制成的介質(zhì)基板，且所述超材料薄膜覆蓋金屬帶，有效的抑制了微帶線(xiàn)空間波形式的漏波，減小了相鄰微帶線(xiàn)的電磁波串?dāng)_。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中微帶線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中微帶線(xiàn)的兩種漏波形式的示意圖；圖3是本發(fā)明基于超材料的微帶線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所述超材料薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明所述超材料單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖3所示，本發(fā)明基于超材料的微帶線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述微帶線(xiàn)包括金屬帶10、接地板20以及介質(zhì)基板30，其中，金屬帶10和接地板20分別位于所述介質(zhì)基板30的兩側(cè)，金屬帶10—般通過(guò)電路印刷的方式置于介質(zhì)基板30上，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，還在與所述金屬帶10同一側(cè)的介質(zhì)基板表面涂覆ー層超材料薄膜40，且超材料薄膜40完全覆蓋所述金屬帶10。本發(fā)明中，所述金屬帶10和所述接地板20都采用相同的金屬，且一般采用銅。為了抑制金屬帶10電磁波傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的空間波形式泄露，采用超材料薄膜40作為覆蓋金屬帶10，進(jìn)而減少相鄰微帶線(xiàn)之間的電磁波串?dāng)_。所述超材料薄膜40由多個(gè)超材料片層401組成，其中每ー超材料片層401均由多個(gè)超材料單元50組成，所述超材料單元50包括人造微結(jié)構(gòu)502和供人造微結(jié)構(gòu)502附著的單元基材501。所述多個(gè)超材料片層401是具有相同折射率分布的多個(gè)超材料片層。所述每ー超材料片層401內(nèi)的折射率分布是均勻的，但是折射率取值范圍在0和I之間，因?yàn)檫@個(gè)折射率范圍 是制造隱身衣的介質(zhì)折射率范圍，用這樣的超材料薄膜覆蓋金屬帶10，能夠有效的抑制微帶線(xiàn)的空間波形式泄露，減少相鄰微帶線(xiàn)的電磁波串?dāng)_。本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，每ー超材料片層401內(nèi)的折射率的取值為0. 7。為使超材料薄膜40的每ー超材料片層401實(shí)現(xiàn)圖3所示折射率的變化，經(jīng)過(guò)理論和實(shí)際證明，可對(duì)所述人造微結(jié)構(gòu)502的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及其在単元基材501上分布的設(shè)計(jì)，単元基材501采用介電絕緣材料制成，可以為陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料等，高分子材料例如可以是、環(huán)氧樹(shù)脂或聚四氟こ烯。人造微結(jié)構(gòu)502為以一定的幾何形狀附著在単元基材501上能夠?qū)﹄姶挪ㄓ许憫?yīng)的金屬線(xiàn)，金屬線(xiàn)可以是剖面為圓柱狀或者扁平狀的銅線(xiàn)、銀線(xiàn)等，一般采用銅，因?yàn)殂~絲相對(duì)比較便宜，當(dāng)然金屬線(xiàn)的剖面也可以為其他形狀，金屬線(xiàn)通過(guò)蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等エ藝附著在単元基材501上，所述每ー超材料片層401由多個(gè)超材料単元50組成，每ー超材料単元50都具有ー個(gè)人造微結(jié)構(gòu)502，每ー個(gè)超材料單元50都會(huì)對(duì)通過(guò)其中的電磁波產(chǎn)生響應(yīng)，從而影響電磁波在其中的傳輸，每個(gè)超材料単元50的尺寸取決于需要響應(yīng)的電磁波，通常為所需響應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)的十分之一，否則空間中包含人造微結(jié)構(gòu)502的超材料單元50所組成的排列在空間中不能被視為連續(xù)。在単元基材501的選定的情況下，通過(guò)調(diào)整人造微結(jié)構(gòu)502的形狀、尺寸及其在單元基材501上的空間分布，可以調(diào)整超材料上各處的等效介電常數(shù)及等效磁導(dǎo)率進(jìn)而改變超材料各處的等效折射率。當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)502采用相同的幾何形狀時(shí)，某處人造微結(jié)構(gòu)的尺寸越大，則該處的等效介電常數(shù)越大，折射率也越大。
本實(shí)施例采用的人造微結(jié)構(gòu)502的圖案為雪花狀的衍生圖案，由圖4和圖5可知，雪花狀人造微結(jié)構(gòu)502的尺寸可以根據(jù)具體的應(yīng)用來(lái)定。除了采用超材料薄膜40減少相鄰微帶線(xiàn)之間的電磁波串?dāng)_外，還可以通過(guò)填充有玻璃微珠的FR-4改變介質(zhì)基板30內(nèi)部的折射率分布情況，我們知道電磁波通常是朝著折射率大的方向進(jìn)行偏折，因此，在所述介質(zhì)基板30內(nèi)的折射率分布規(guī)律為，靠近金屬帶10正下面的介質(zhì)基板的折射率最大，且朝著兩側(cè)方向折射率逐漸減小。所述玻璃微珠可以為空心玻璃微珠，也可以不為空心玻璃微珠，本發(fā)明較佳實(shí)施例中采用空心玻璃微珠。所述空心玻璃微珠的直徑一般為10 180微米。為了使得介質(zhì)基板30實(shí)現(xiàn)上述折射率變化規(guī)律，我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)空心微粒微珠的大小，密度，以及在空心玻璃微珠內(nèi)填充不同折射率的介質(zhì)材料，下面從以上三個(gè)方面來(lái)具體詳述。如圖3所示，若所述介質(zhì)基板30內(nèi)的所有空心玻璃微珠的體積相同，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率小于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板30內(nèi)的玻璃微珠的數(shù)量分布規(guī)律為與所述金屬帯10正下方處的玻璃微珠的數(shù)量最多，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶10兩側(cè)的地方玻璃微珠的數(shù)量逐漸減少。如圖4所示，若所述介質(zhì)基板30內(nèi)的所有空心玻璃微珠的體積相同，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率大于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板30內(nèi)的玻璃微珠的數(shù)量分布規(guī)律為與所述金屬帯10正下方處的 玻璃微珠的數(shù)量最少，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶10兩側(cè)的地方玻璃微珠的數(shù)量逐漸增多。如圖5所示，若所述介質(zhì)基板30內(nèi)為單位體積的FR-4內(nèi)填充有相同數(shù)量的空心玻璃微珠，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率小于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板30內(nèi)的玻璃微珠的體積分布規(guī)律為與所述金屬帶10正下方處的玻璃微珠的體積最大，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶10兩側(cè)的地方玻璃微珠的體積逐漸減少。本發(fā)明較佳實(shí)施例中，所述介質(zhì)材料為空氣。如圖6所示，若所述介質(zhì)基板30內(nèi)為單位體積的FR-4內(nèi)填充有相同數(shù)量的空心玻璃微珠，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率大于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板30內(nèi)的玻璃微珠的體積分布規(guī)律為與所述金屬帶10正下方處的玻璃微珠的體積最小，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶10兩側(cè)的地方玻璃微珠的體積逐漸増加。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未違背本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微帶線(xiàn)，所述微帶線(xiàn)包括金屬帶、介質(zhì)基板以及接地板，其特征在于，所述微帶線(xiàn)還包括超材料薄膜，所述介質(zhì)基板由填充有空心玻璃微珠的FR-4組成，所述超材料薄膜和金屬帶位于所述介質(zhì)基板的一側(cè)，且均緊貼于所述介質(zhì)基板，其中，所述超材料薄膜覆蓋所述金屬帶，所述接地板位于所述介質(zhì)基板的另一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超材料的微帶線(xiàn)，其特征在于，所述超材料薄膜由多個(gè)超材料片層堆疊而成，且多個(gè)超材料片層具有相同折射率分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超材料的微帶線(xiàn)，其特征在于，所述每一超材料片層均由多個(gè)超材料單元組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超材料的微帶線(xiàn)，其特征在于，所述超材料單元包括人造微結(jié)構(gòu)和供人造微結(jié)構(gòu)附著的單元基材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的基于超材料的微帶線(xiàn)，其特征在于，所述每一超材料片層內(nèi)的折射率分布是均勻的，且其折射率的取值范圍為0 I。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于超材料的微帶線(xiàn)，其特征在于，所述每一超材料片層內(nèi)的折射率為0. 7。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶線(xiàn)，其特征在于，所述介質(zhì)基板內(nèi)的所有空心玻璃微珠的體積相同，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率小于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的數(shù)量分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的數(shù)量最多，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的數(shù)量逐漸減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶線(xiàn)，其特征在于，所述介質(zhì)基板內(nèi)的所有空心玻璃微珠的體積相同，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率大于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的數(shù)量分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的數(shù)量最少，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的數(shù)量逐漸增多。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶線(xiàn)，其特征在于，所述介質(zhì)基板內(nèi)為單位體積的FR-4內(nèi)填充有相同數(shù)量的空心玻璃微珠，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率小于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的體積分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的體積最大，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的體積逐漸減少。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶線(xiàn)，其特征在于，所述介質(zhì)基板內(nèi)為單位體積的FR-4內(nèi)填充有相同數(shù)量的空心玻璃微珠，所述所有空心玻璃微珠內(nèi)填充有具有相同折射率的介質(zhì)材料，且填充在空心玻璃微珠內(nèi)的介質(zhì)材料的折射率大于所述FR-4的折射率，則所述介質(zhì)基板內(nèi)的玻璃微珠的體積分布規(guī)律為與所述金屬帶正下方處的玻璃微珠的體積最小，且往遠(yuǎn)離所述金屬帶兩側(cè)的地方玻璃微珠的體積逐漸增加。
全文摘要
本發(fā)明涉及微帶線(xiàn)領(lǐng)域，提供一種微帶線(xiàn)，該微帶線(xiàn)包括金屬帶、介質(zhì)基板以及接地板，所述介質(zhì)基板為填充有空心玻璃微珠的FR-4組成，所述微帶線(xiàn)還包括超材料薄膜，所述超材料薄膜和金屬帶位于所述介質(zhì)基板的一側(cè)，且均緊貼于所述介質(zhì)基板，其中，所述超材料薄膜覆蓋所述金屬帶，所述接地板位于所述介質(zhì)基板的另一側(cè)。本發(fā)明一種微帶線(xiàn)采用超材料薄膜覆蓋金屬帶以及采用空心玻璃微珠和FR-4混合制成的介質(zhì)基板，能夠有效的抑制空間波泄露，解決微帶線(xiàn)之間電磁波串?dāng)_的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01P3/08GK103035993SQ201110294399
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 李星昆 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司