[發明專利]用于增材制造波導的方法和根據所述方法制造的波導裝置

有效

• 申請號: 201780014717.3
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN109075418B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 埃米爾·德·里克;馬蒂厄·比約;米爾科·法夫雷;亞歷山大·季米特里亞季斯;亞歷山德羅·馬科爾
• 申請（專利權）人: 瑞士十二公司
• 主分類號: H01P3/123
• 分類號: H01P3/123;H01P11/00;H01Q21/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

本發明涉及一種用于制造波導裝置(1)的方法，所述方法包括以下步驟：制造由非導電材料構成的芯(2)，所述芯包括具有外表面(21)和內表面(20)的側壁，內表面限定波導通道(5)；以及通過浸沒在試劑流體中在內表面(20)上沉積導電金屬層(3)；其特征在于，所述芯(2)包括在所述外表面和內表面之間的至少一個孔(7)，其特別地用于在所述浸沒期間促進從所述通道(5)中排出氣泡和/或流體流通。

技術領域

本發明涉及一種用于增材制造波導裝置的方法和根據該方法制造的波導。

背景技術

射頻(RF)信號可以在空間或波導裝置中傳播。這些波導裝置用于在空間域或頻域中引導RF信號或對其進行操縱。

本發明特別涉及無源RF裝置，其使得可以在不使用有源電子部件的情況下傳播和操縱射頻信號。無源波導可以分為三種不同的類別：

●基于中空金屬通道內的波導的裝置，通常稱為波導。

●基于介電基板內的波導的裝置。

●基于借助于金屬基板(例如，PCB(印刷電路板)、微帶等)上的表面波的波導的裝置。

本發明特別涉及上述第一類，下文統稱為波導。這種裝置的示例包括波導自身、濾波器、天線、模式轉換器等。它們可以用于在自由空間中的或來自自由空間的信號路由、頻率濾波、信號分離或重組、信號的發送或接收等。

圖1中示出了常規波導的示例。該常規波導由其形狀和比例確定給定波長的電磁信號的傳播特性的中空裝置組成。用于射頻信號的常規波導具有矩形或圓形截面的內部開口。常規波導使電磁模式對應于沿其截面的不同電磁場分布而傳播。在所示的示例中，波導具有沿y軸的高度b和沿z軸的寬度a。

圖2示意性地示出了這種波導中的電場線E和磁場線H。在這種情況下的主要傳播模式是稱為TE₁₀的電橫向模式。索引1指示跨波導寬度的半波長的數量，而0指示沿高度的半波長的數量。

圖3和4示出了具有圓形截面的波導。圓形傳輸模式可以在這種波導中傳播。圖4中的箭頭示出了傳輸模式TE11；基本上垂直的箭頭表示電場，較為水平的箭頭表示磁場。場的取向通過波導的截面而變化。

除了矩形或圓形波導開口的這些示例之外，在本發明的范圍內設想了或可以設想其他開口形狀，并且其允許一個或更多個電磁模式以給定的信號頻率被保持以發送電磁信號。在圖5中示出了可能的波導開口的示例。所示的表面對應于由導電表面界定的波導開口的截面。截面的形狀和表面還可以沿波導裝置的主方向變化。

制造具有復雜截面的波導是困難且昂貴的。為了解決這個問題，專利申請US2012/0084968提出通過3D打印制造波導。為此，通過增材法打印非導電塑料芯，然后通過電沉積使用金屬涂層覆蓋非導電塑料芯。波導的內表面必須確實是導電的以進行工作。非導電芯的使用一方面使得能夠減輕裝置的重量和成本，另一方面使得能夠實現適用于聚合物或陶瓷并且允許制造具有低壁粗糙度的高精度部件的3D打印方法。該文獻中描述的部件具有復雜的形狀，并且一方面包括用于波傳播的通道，另一方面包括波導的腳上的緊固孔，以將其緊固到另一個元件上。

在圖6中示出了可以通過增材制造來制造的波導1的示例。波導1包括例如由聚合物或陶瓷制成的非導電芯2，非導電芯2例如通過立體光刻(stereolithography)或通過另一增材方法來制造并且限定了用于傳播RF信號的內部開口5。在該示例中，窗口具有寬度a和高度b的矩形截面。該芯的圍繞開口5的內壁涂覆有導電涂層3，例如金屬貼面(veneer)。在這個示例中，波導的外壁還涂覆有金屬鍍層4，金屬鍍層4可以是相同的金屬并具有相同的厚度。該外涂層使波導增強了對外部機械或化學應力的抵抗。

圖7示出了類似于圖6的替選波導，但在外表面上沒有導電涂層。