CN110459852A - 一种复合材料带状线功分器及实现方法 - Google Patents

一种复合材料带状线功分器及实现方法 Download PDF

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常德杰
丛友记
简玲
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Abstract

本发明提出一种复合材料带状线功分器及实现方法，其中带状线功分器为一种9层不同厚度的复合材料功分器，从上至下分别为PTFE填料玻纤布覆铜板层1，氰酸酯树脂胶膜层2，PMI泡沫层3，氰酸酯树脂胶膜层4，PTFE填料玻纤布覆电路层5，氰酸酯树脂胶膜层,6，PMI泡沫层,7，氰酸酯树脂胶膜层8，PTFE填料玻纤布覆铜板9。该9层不同厚度的平面材料，通过抽真空袋压充分粘结后，再经过高温模压成型。本发明的优点是重量轻，耐高功率，加工不复杂。可应用于雷达天馈线系统及微波系统。

Description

一种复合材料带状线功分器及实现方法
技术领域
本发明属于微波技术领域。
背景技术
在微波系统或无源天线阵列中，普遍采用功分器实现功率的合成与分配。功分器形式一般可采用微带线或带状线等传输线形式，由于微带线是一种半开放的结构，电磁兼容性不佳，一般需要增加屏蔽盒体，这样一来会增加重量，若采用一般封闭结构的介质带状线，虽电磁兼容性较好，但损耗较大。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，其馈电损耗较大。空气板线采用介质支撑杆支撑金属内导体的形式具有传输损耗小，且耐高功率的优点，但是其重量较重，在很多应用场合受到的限制。如文献(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大且加工复杂。在已公开的专利《一种复合材料带状线波导》(公开号：102117948B)中发明了13层复合材料带状线波导，其金属电路部分采用的是聚酰亚胺薄膜覆铜板，本身没有强度，外层需要用环氧玻璃布进行加固，且薄膜覆铜板本身的定位与加工也比较复杂。
综上所述，为解决带状线功分器重量，耐功率及加工复杂性之间的矛盾，本发明提出了一种复合带状线功分器及其实现方法。
发明内容
本发明为一复合材料带状线功分器，可应用于雷达天馈线系统及微波系统。
本发明通过采用PTFE填料玻纤布覆铜板与聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫相结合的复合材料带状线，通过热压成压制成一种9层不同厚度的功分器，从上至下分别为由上到下分别为上接地层1、第一连接层2、上支撑层3、第二连接层4、电路层5、第三连接层6、下支撑层7、第四连接层8、下接地层9。
其中上接地层1、电路层5、下接地层9采用PTFE填料玻纤布覆铜板，上支撑层3、下支撑层7采用聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫，第一连接层2、第二连接层4、第三连接层6、第四连接层8采用氰酸酯树脂胶膜。
由于PTFE填料玻纤布覆铜板本身具有一定的强度，在与有一定刚性PMI泡沫压制成型后，形成重量轻，也具有一定的强度的低损耗复合材料功分器，只需根据应用场合需要，在PMI 泡沫喷涂一些防潮涂料即可。
本发明提出的复合材料带状线功分器具有良好的电磁兼容性，重量轻，相比于介质带状线损耗小，本身具备一定的刚度，可应用于对重量要求比较严格、损耗要求相对较小的场合。
附图说明
图1 9层复合材料功分器叠层结构及顺序图。
图中：1-上接地层(PTFE填料玻纤布覆铜板)；2-第一连接层(氰酸酯树脂胶膜)；3-上支撑层(PMI泡沫)；4-第二连接层(氰酸酯树脂胶膜)；5-电路层(PTFE填料玻纤布覆铜板)；6-第三连接层(氰酸酯树脂胶膜)；7-下支撑层(PMI泡沫)；8-第四连接层(氰酸酯树脂胶膜)；9-下接地层(PTFE填料玻纤布覆铜板)。
图2复合材料功分器设计仿真模型。
图3复合材料功分器实测驻波比曲线。
图4复合刺啦功分器实测插入损耗曲线。
具体实施方式
结合上述附图，通过实例对本发明做进一步说明：
(1)设计一S频段的1分8复合材料功分器，可应用于雷达天馈线系统及微波系统；
(2)如图1顺序从上到下布置功分器的叠层顺序及结构组成；各层的设计的材料名称及厚度为①PTFE填料玻纤布覆铜板层，厚度0.25mm，敷铜厚度0.035mm；②氰酸酯树脂胶膜层，厚度0.1mm；③PMI泡沫层，厚度4mm；④氰酸酯树脂胶膜层，厚度0.1mm；⑤PTFE填料玻纤布覆电路层，厚度0.25mm，敷铜厚度0.035mm；⑥氰酸酯树脂胶膜层，厚度0.1mm；⑦PMI泡沫层，厚度4mm；⑧氰酸酯树脂胶膜层，厚度0.1mm；⑨PTFE填料玻纤布覆铜板层，厚度0.25mm，敷铜厚度0.035mm；
(3)利用传统介质带状线的功分器的设计方法进行近似设计，按图1设计的叠层顺序和厚度在HFSS仿真软件中进行仿真优化，仿真设计的功分器模型如图2所示；
(4)加工时，按图1的层叠顺序进行铺贴，通过抽真空的方式保证粘接面的空气尽可能排出，使各层之间充分粘接，之后送入热压罐热压成型，加工的实物如图3所示具体步骤如下；
步骤1：将⑦～⑨层按顺序叠放；
步骤2：通过抽真空袋压方法在常温下使上述3层材料充分粘结；
步骤3：将③～⑥层按顺序叠放在⑦层上；
步骤4：通过抽真空袋压方法在常温下使上述7层材料充分粘结；
步骤5：将①～②层按顺序叠放在③层上；
步骤6：通过抽真空袋压方法在常温下使上述9层材料充分粘结；
步骤7：在130摄氏度下使用模压高温成型；
(5)实物测试的功分器驻波比如图3所示，实测的插入损耗如图4所示，插入损耗在S 波段3.5GHz附件小于9.6dB。

Claims (3)

1.一种复合材料带状线功分器，其特征在于：所述功分器由上到下分别为上接地层(1)、第一连接层(2)、上支撑层(3)、第二连接层(4)、电路层(5)、第三连接层(6)、下支撑层(7)、第四连接层(8)、下接地层(9)。
2.根据权利要求1所述的复合材料带状线功分器，其特征在于：所述的上接地层(1)、电路层(5)、下接地层(9)采用PTFE填料玻纤布覆铜板，上支撑层(3)、下支撑层(7)采用聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫，第一连接层(2)、第二连接层(4)、第三连接层(6)、第四连接层(8)采用氰酸酯树脂胶膜。
3.一种复合材料带状线功分器实现方法，其特征在于：
步骤1：将第7～9层按顺序叠放；
步骤2：通过抽真空袋压方法在常温下使上述3层材料充分粘结；
步骤3：将3～6层按顺序叠放在第⑦层上；
步骤4：通过抽真空袋压方法在常温下使上述7层材料充分粘结；
步骤5：将1～2层按顺序叠放在第③层上；
步骤6：通过抽真空袋压方法在常温下使上述9层材料充分粘结；
步骤7：在130摄氏度下使用模压高温成型。
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