一种介质波导及其制作方法

技术领域

本申请涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种介质波导及其制作方法。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。具有传输速率高、信噪比高、频段极宽、穿透性好等特性，在电子信息、卫星通信、电子对抗、医学成像、传感和雷达通信领域有广阔的应用前景。太赫兹波传输技术也是未来实现6G无线网络的关键传输技术。

传统的通信波导主要为金属波导，金属波导为矩形或圆形，材料为高导电率导体，内部为空气。在太赫兹光谱范围内，金属的有限传导率会导致能量的高损耗，导致太赫兹波在金属波导中远距离传输损耗大，难以满足远距离能量传输要求。

发明内容

有鉴于此，本申请的第一目的是提供一种介质波导，有效地解决了太赫兹波在传统金属波导中远距离传输损耗大的技术问题

本申请的第二目的是提供一种介质波导制作方法。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种介质波导，包括由塑料介质材料制备而成的介质芯层；

所述介质芯层内部设有中空通道；

所述介质芯层具有微孔结构。

进一步地，所述介质芯层内部还设有空气通道；

所述空气通道为多个；

多个所述空气通道环绕所述中空通道圆周分布。

进一步地，所述塑料介质材料为聚乙烯材料或者聚四氟乙烯材料。

进一步地，所述介质芯层的厚度为0.5mm～0.85mm。

进一步地，还包括屏蔽层；

所述屏蔽层包覆于所述介质芯层外；

所述屏蔽层为金属箔纵包搭接屏蔽层、金属丝编织屏蔽层、金属管屏蔽层或其它金属屏蔽结构。

本申请还提供了一种介质波导制作方法，应用于所述的介质波导的制作，包括：

S1，制备直径与预设中空通道直径相同的牵引导线；

S2，将塑料介质材料制备成预备物料；

S3，将所述预备物料成型地包裹于牵引导线，形成具有微孔结构的介质层；

S4，将所述牵引导线拉伸预设拉伸量以使得所述牵引导线直径变小，再将所述牵引导线从固化的所述介质层中抽离。

进一步地，所述塑料介质材料为聚乙烯材料；

所述S2具体为：

将聚乙烯材料加热成熔融状态，再与高纯氮气均匀混合形成熔体；

所述S3具体为：

基于预设压力，将所述熔体经发泡模具挤出包裹于所述牵引导线上，再冷却固化，形成具有微孔结构的介质层。

进一步地，所述塑料介质材料为聚四氟乙烯材料；

所述S2具体为：

将聚四氟乙烯材料与预设质量百分比的溶剂油混合预设时间，混料后进行预成型，形成预制棒；

所述S3具体为：

将所述与预制棒经推挤拉伸模具推挤拉伸包裹于所述牵引导线，再干燥烧结固化，形成具有微孔结构的介质层。

进一步地，所述预设质量百分比为15％～30％；

所述预设时间为≥20h。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的介质波导，通过采用塑料介质材料来制备介质芯层，可以利用塑料介质材料相较于金属介质材料具有的低损耗优点，来降低太赫兹波的传输损耗。再者，介质芯层内部设有中空通道，形成空芯结构设计，能够减小介质芯层的介电常数，降低了介质波导的损耗。而且，介质芯层还设计为具有微孔结构，利用微孔结构能够进一步减小介电常数，进一步降低介质波导中太赫兹波的传输损耗，从而有效地解决了太赫兹波在传统金属波导中远距离传输损耗大的技术问题。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的介质波导制作方法，用于制作上述改进的介质芯层，具体的，先制备直径与预设中空通道直径相同的牵引导线，再将经塑料介质材料制备而成的预备物料成型地包裹于牵引导线，以形成具有微孔结构的介质层，使得中空通道在成型过程中都能够受到牵引导线的支撑作用，保证中空通道的成型质量。最后通过拉伸牵引导线，使得牵引导线直径变小，再将牵引导线抽离介质层，从而快速地形成具有中空通道的介质芯层。通过这一制作方法，能够高效且高质量的制作出上述改进的介质芯层。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请中提供的一种介质波导的第一种结构的轴侧示意图；

图2为本申请中提供的一种介质波导的第一种结构不带有屏蔽层的侧视图；

图3为本申请中提供的一种介质波导的第二种结构的轴侧示意图；

图4为本申请中提供的一种介质波导的第二种结构不带有屏蔽层的侧视图；

图5为本申请中提供的一种介质波导制作方法的流程示意图；

图中：1、介质芯层；11、微孔结构；12、空气通道；2、屏蔽层；3、中空通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例公开了一种介质波导及其制作方法。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种介质波导及其制作方法的一个实施例包括：

由塑料介质材料制备而成的介质芯层1。采用塑料介质材料来制备介质芯层1，可以利用塑料介质材料相较于金属介质材料具有的低损耗优点，来降低太赫兹波的传输损耗。再者，介质芯层1内部设有中空通道3，形成空芯结构设计，由于介质芯层1的折射率大于空气折射率，光束在反射过程中部分泄漏在介质芯层1中，能够减小介质芯层1的介电常数，降低了介质波导的损耗，使得介质芯层1具有传输损耗低、色散低、传输带宽等优点。而且，介质芯层1具有微孔结构11。利用微孔结构11能够进一步减小介电常数，进一步降低介质波导中太赫兹波的传输损耗，从而有效地解决了太赫兹波在传统金属波导中远距离传输损耗大的技术问题。

以上为本申请实施例提供的一种介质波导的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种介质波导的实施例二，具体请参阅图1至图4。

基于上述实施例一的方案：

进一步地，介质芯层1内部还设有空气通道12。空气通道12沿介质芯层1的一端面向与一端面对应的另一端面方向贯穿介质芯层1。其中沿介质芯层1轴向方向分布的空气通道12可以是一个或多个，不做限制。

以空气通道12为多个为例，多个空气通道12环绕中空通道3圆周分布，优选均匀圆周地分布，不做限制。在介质芯层1中设置多个空气通道12，能够进一步地且显著地降低在介质波导中太赫兹波的传输损耗，进一步减小散射，从而具有更高的传输性能，使得介质波导能够更好地应用于远距离的太赫兹波传输。

进一步地，就塑料介质材料来说，优选为聚乙烯材料或者聚四氟乙烯材料。其中，聚乙烯在太赫兹波段具有较低的吸收损耗，吸收损耗系数为0.5cm

进一步地，通过调整介质芯层1的厚度可以调整太赫兹波的传输带宽和传输范围，为了较好地传输带宽与传输范围效果，介质芯层11的厚度优选为0.5mm～0.85mm。

进一步地，还包括屏蔽层2，屏蔽层2包覆于介质芯层1外。相比于单一的介质芯层1设计来说，增加设置屏蔽层2可以起到提高介质波导内壁的反射率、减弱电磁波干扰和加强机械强度的作用。屏蔽层2可以为金属箔纵包搭接屏蔽层2、金属丝编织屏蔽层2、金属管屏蔽层2或其它金属屏蔽结构。

如图5所示，本申请还公开了一种介质波导制作方法，应用于上述实施例一或二的介质波导的制作，包括：

S1，制备直径与预设中空通道直径相同的牵引导线。需要说明地是，预设中空通道直径也即是如图1所示的介质芯层1的中空通道3的设计直径，其根据实际需要进行选择确定，不做限制。为了方便牵引导线的制备以及后续的拉伸形变并抽出的操作，牵引导线优选金属材料制备。就牵引导线的制备来说，可以通过相应的放线装置控制牵引导线的放线速度，再经过定径模拉制成与预设中空通道直径相同的导线，当然，制备方式不仅仅局限于提出的这一种方式，还可以是其它方式，具体不做限制。

S2，将塑料介质材料制备成预备物料。

S3，将预备物料成型地包裹于牵引导线，形成具有微孔结构的介质层。

S4，将牵引导线拉伸预设拉伸量以使得牵引导线直径变小，再将牵引导线从冷却固化的介质层中抽离。需要说明地是，可以采用拉伸设备拉伸牵引导线直至牵引导线直径变小至能够脱离介质层，此时再将牵引导线抽出，也就形成了如图1所示的介质芯层1结构了。预设拉伸量可以根据历史试验数据总结得到，不做限制。

通过这一制作方法，能够高效且高质量的制作出上述改进的介质芯层1。

进一步地，当塑料介质材料为聚乙烯材料时。

上述步骤S2则具体可以为：

将聚乙烯材料加热成熔融状态，再与高纯氮气均匀混合形成熔体。具体的，可以通过挤塑机将加热成熔融状态的聚乙烯树脂与高纯氮气均匀混合后形成高温高压的熔体。

对应的步骤S3具体可以为：

基于预设压力，将熔体经发泡模具挤出包裹于牵引导线上，再冷却固化，形成具有微孔结构的介质层。具体的，通过挤塑机以一定压力将熔体从发泡模芯、模套构建的发泡模具挤出均匀包裹在牵引导线上，离开发泡模具后熔体失压并适度膨胀发泡形成微孔介质，随即再经水槽冷却固化，最终形成具有微孔结构的介质层。这一挤出过程中，牵引导线是穿过发泡模具的，以实现包覆于牵引导线。

进一步地，当塑料介质材料为聚四氟乙烯材料时。

上述步骤S2则具体可以为：

将聚四氟乙烯材料与预设质量百分比的溶剂油混合预设时间，混料后进行预成型，形成预制棒。具体的，先将聚四氟乙烯分散粉末料和优选15-30％质量百分比的溶剂油放于密封容器中充分混合，混合时间优选不小于20小时，使聚四氟乙烯分散粉末和溶剂油混合均匀，混料后进行预成型，形成预制棒。

对应的步骤S3具体可以为：

将与预制棒经推挤拉伸模具推挤拉伸包裹于牵引导线，再干燥烧结固化，形成具有微孔结构的介质层。具体的，通过推挤机将预制棒经推挤拉伸模具进行推挤拉伸，利用拉伸使得介质层纤维化而获微孔结构。这一推挤拉伸过程中，牵引导线是穿过推挤拉伸模具的，以实现包裹于牵引导线。本步骤中，推挤拉伸模具可以设置水平的工作面，这样能够使得聚四氟乙烯纤维化时间充分，纤维化程度更高，防止介质层在被拉伸过程中皲裂。

以上对本申请所提供的一种介质波导及其制作方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。