本文的主題總體涉及沿一路徑傳送高頻電磁波的波導(dǎo)組件。

背景技術(shù)：

介電波導(dǎo)和導(dǎo)電波導(dǎo)是用于通信應(yīng)用以沿一路徑傳送電磁波形式的高頻信號(hào)的兩種類(lèi)型的波導(dǎo)。導(dǎo)電波導(dǎo)通常包括分隔開(kāi)以在其間限定腔的導(dǎo)電壁，所述腔由空氣或其他介電材料填充。電磁波沿導(dǎo)電波導(dǎo)穿過(guò)導(dǎo)電壁之間的空氣腔傳播。導(dǎo)電波導(dǎo)的一個(gè)缺點(diǎn)是，在高頻下，導(dǎo)電波導(dǎo)具有高的能量損耗，諸如回波損耗和插入損耗，其顯著限制了導(dǎo)電波導(dǎo)傳遞信號(hào)的有效距離。

介電波導(dǎo)包括至少一種介電材料，并且通常具有兩個(gè)或更多介電材料。介電質(zhì)是能夠被施加的電場(chǎng)極化的電絕緣材料。介電材料的極化度通過(guò)稱(chēng)作介電常數(shù)或相對(duì)電容率的值來(lái)表示。給定材料的介電常數(shù)是它的介電電容率，其表示為相對(duì)于真空的電容率的比率，真空的電容率定義為1。與第二介電材料相比具有更大介電常數(shù)的第一介電材料能夠通過(guò)極化的方式存儲(chǔ)比第二介電材料更多的電荷。

一些已知的介電波導(dǎo)包括芯部介電材料和包圍芯部介電材料的包覆層介電材料。電磁波沿著介電波導(dǎo)穿過(guò)芯部介電材料、包覆層介電材料、以及可能還有包覆層的徑向外部。介電波導(dǎo)內(nèi)的電磁場(chǎng)的分布至少部分取決于芯部和包覆層介電材料的介電常數(shù)。與導(dǎo)電波導(dǎo)相比，介電波導(dǎo)具有相對(duì)低的損耗，且因此能夠在相對(duì)長(zhǎng)的距離上傳輸高頻信號(hào)。例如，導(dǎo)電波導(dǎo)可提供通信傳輸線(xiàn)用于連接通信設(shè)備，諸如將天線(xiàn)連接到射頻發(fā)射器和/或接收器。

介電波導(dǎo)也有一些缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)在使用介電波導(dǎo)以提供兩個(gè)遠(yuǎn)程通信設(shè)備之間的信號(hào)傳輸路徑時(shí)顯著。例如，盡管應(yīng)用中的可用空間可要求介電波導(dǎo)圍繞其他部件彎曲，但是介電波導(dǎo)通常不能很好地彎曲。隨著彎曲半徑縮短，更大量的穿過(guò)波導(dǎo)傳播的電磁波將從波導(dǎo)的側(cè)部發(fā)射出并損耗至周?chē)h(huán)境。因此，要獲得應(yīng)用環(huán)境中所需的波導(dǎo)路徑同時(shí)保持穿過(guò)介電波導(dǎo)的可 接受的信號(hào)質(zhì)量和損耗水平可以是困難的。盡管可能將介電波導(dǎo)包在或以其他方式包圍在導(dǎo)電屏蔽層中以提供更好的電磁波密閉度，但是這樣的導(dǎo)電屏蔽層可能導(dǎo)致介電波導(dǎo)中不期望的高損耗水平。進(jìn)一步，外金屬屏蔽層可能允許傳播的不期望模式，其具有不良的(hard)截止頻率，使得在一些特定頻率下，期望的場(chǎng)傳播可能被完全停止或“截止”。

在另一個(gè)例子中，許多應(yīng)用需要比單個(gè)介電波導(dǎo)更長(zhǎng)的信號(hào)傳輸路徑長(zhǎng)度，因此需要將多個(gè)波導(dǎo)接在一起以實(shí)現(xiàn)需要的長(zhǎng)度。但是，難以將兩個(gè)介電波導(dǎo)接在一起使得穿過(guò)第一波導(dǎo)傳播的電磁波橫穿界面有效地傳遞到第二波導(dǎo)。波導(dǎo)的端部通常被放置為彼此直接面對(duì)面地鄰接或者在其間具有非常窄的間隙。第一波導(dǎo)的層，諸如芯部和包覆層，必須與第二波導(dǎo)的相應(yīng)層以相對(duì)高的精度水平對(duì)齊，以減小界面處的反射，界面處的反射表明從傳輸波導(dǎo)發(fā)射出而不是被相應(yīng)接收波導(dǎo)接收的能量。由于加工和組裝公差，難以將兩個(gè)波導(dǎo)面對(duì)面連接以實(shí)現(xiàn)不增大損耗和/或引起信號(hào)退化的所必需的精度。

仍然存在對(duì)能夠用于在長(zhǎng)距離上和/或圍繞急彎傳播高頻信號(hào)同時(shí)提供可接受的低損耗水平的波導(dǎo)組件的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，用于沿限定的路徑傳播電磁信號(hào)的波導(dǎo)(waveguide)組件包括在第一端部和第二端部之間延伸的導(dǎo)電波導(dǎo)。導(dǎo)電波導(dǎo)包括彼此平行地在第一端部和第二端部之間延伸的兩個(gè)側(cè)壁。導(dǎo)電波導(dǎo)限定兩個(gè)側(cè)壁之間的通道，所述通道在第一端部和第二端部處敞開(kāi)。波導(dǎo)組件包括具有配合端部的介電波導(dǎo)。介電波導(dǎo)包括由第一介電材料形成的包覆層。包覆層限定穿過(guò)其的芯部區(qū)域，芯部區(qū)域112填充與第一介電材料不同的第二介電材料。介電波導(dǎo)的配合端部在導(dǎo)電波導(dǎo)的第一端部處被接收在通道中，以電磁地連接介電波導(dǎo)到導(dǎo)電波導(dǎo)。介電波導(dǎo)的其余部分在導(dǎo)電波導(dǎo)的外界，且遠(yuǎn)離導(dǎo)電波導(dǎo)延伸。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)實(shí)施例形成的波導(dǎo)組件的俯視透視圖。

圖2是沿圖1中所示的線(xiàn)2-2截取的圖1中所示的波導(dǎo)組件的實(shí)施例的 橫截面視圖。

圖3是根據(jù)替代實(shí)施例的波導(dǎo)組件的橫截面視圖。

圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的波導(dǎo)組件的透視圖。

圖5是沿圖1中所示的線(xiàn)5-5截取的圖4中所示的波導(dǎo)組件的實(shí)施例的橫截面視圖。

圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的波導(dǎo)組件的透視圖。

具體實(shí)施方式

本文描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例指向包括導(dǎo)電波導(dǎo)的波導(dǎo)組件，該導(dǎo)電波導(dǎo)電磁地連接到至少一個(gè)介電波導(dǎo)。波導(dǎo)組件的實(shí)施例配置為將能量從導(dǎo)電波導(dǎo)順暢地傳遞到(一個(gè)或多個(gè))介電波導(dǎo)，反之亦然。每個(gè)介電波導(dǎo)包括支持場(chǎng)極化的矩形層(或其他橫截面)。因此。穿過(guò)各介電波導(dǎo)傳播的電磁波將沿x軸線(xiàn)或y軸承極化。每個(gè)介電波導(dǎo)與導(dǎo)電波導(dǎo)對(duì)齊，以使得在介電波導(dǎo)中行進(jìn)的電磁能的模式能夠容易地激勵(lì)導(dǎo)電波導(dǎo)中具有相同或相似極化的模式，其允許從介電波導(dǎo)至導(dǎo)電波導(dǎo)的順暢且有效的能量傳輸。每個(gè)介電波導(dǎo)的小段長(zhǎng)度被插入導(dǎo)電波導(dǎo)內(nèi)，其可通過(guò)提供一定程度的阻抗配合而改善信號(hào)傳輸性能。

導(dǎo)電波導(dǎo)在各個(gè)實(shí)施例中可為矩形波導(dǎo)或平行板波導(dǎo)。在一實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)橋接兩個(gè)彼此分隔開(kāi)的介電波導(dǎo)，并且導(dǎo)電波導(dǎo)電磁地連接該兩個(gè)介電波導(dǎo)。信號(hào)可以從介電波導(dǎo)中的一個(gè)被傳遞穿過(guò)導(dǎo)體波導(dǎo)，并隨后進(jìn)入另一個(gè)介電波導(dǎo)?？蛇x地，導(dǎo)電波導(dǎo)可以是曲線(xiàn)形的或彎曲的而不是直線(xiàn)的，使得導(dǎo)電波導(dǎo)提供兩個(gè)介電波導(dǎo)之間或介電波導(dǎo)和通信設(shè)備(諸如天線(xiàn))之間的曲線(xiàn)形連接。

圖1是根據(jù)實(shí)施例形成的波導(dǎo)組件100的頂部透視圖。波導(dǎo)組件100配置為沿波導(dǎo)組件100的長(zhǎng)度傳送電磁波形式的信號(hào)，用于兩個(gè)通信設(shè)備(未示出)之間的信號(hào)傳輸。電磁波包括電場(chǎng)和磁場(chǎng)二者。通信設(shè)備可包括天線(xiàn)、射頻發(fā)射器和/或接收機(jī)、計(jì)算設(shè)備(例如，臺(tái)式或便攜式計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)等)、媒體存儲(chǔ)設(shè)備(例如，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、服務(wù)器等)、網(wǎng)絡(luò)界面設(shè)備(例如，調(diào)制解調(diào)器、路由器等)等。波導(dǎo)組件100可用于傳輸子太赫射頻范圍內(nèi)(例如120-160吉赫(GHz))的高速信號(hào)。在此頻率范圍內(nèi)的高速信號(hào)具有小于五毫米的波長(zhǎng)。波導(dǎo)組件100可用于傳輸調(diào)制射頻(RF)信號(hào)。 調(diào)制RF信號(hào)可在正交數(shù)學(xué)域中被調(diào)制以增加數(shù)據(jù)吞吐量。波導(dǎo)組件100可具有可變的長(zhǎng)度，以沿待連接的兩個(gè)通信設(shè)備之間所期望的直線(xiàn)或迂回路徑延伸。

波導(dǎo)組件100包括導(dǎo)電波導(dǎo)102、第一介電波導(dǎo)106和第二介電波導(dǎo)108。波導(dǎo)組件100相對(duì)于豎直或仰角軸線(xiàn)191、橫向軸線(xiàn)192和縱向軸線(xiàn)193定向。軸線(xiàn)191-193互相垂直。盡管仰角軸線(xiàn)191看起來(lái)沿大體平行于重力的豎直方向延伸，應(yīng)理解軸線(xiàn)191-193不需要具有相對(duì)于重力的任何特定定向。

導(dǎo)電波導(dǎo)102在第一端部118和第二端部120之間延伸一長(zhǎng)度。在所示出的實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)102是直線(xiàn)的并且平行于縱向軸線(xiàn)193延伸。導(dǎo)電波導(dǎo)102包括彼此平行延伸的兩個(gè)側(cè)壁122。側(cè)壁122由一個(gè)或多種金屬或金屬合金構(gòu)成，所述一個(gè)或多種金屬或金屬合金為波導(dǎo)102提供導(dǎo)電性質(zhì)。兩個(gè)側(cè)壁122二者在第一和第二端部118、120之間延伸波導(dǎo)102的長(zhǎng)度。側(cè)壁122彼此分隔開(kāi)以至少部分地限定通道124，該通道124延伸導(dǎo)電波導(dǎo)102的長(zhǎng)度。通道124在第一和第二端部118、120二者處敞開(kāi)。通道124被空氣和/或另一氣相或固相的介電材料占據(jù)。

在所示出的實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)102還包括兩個(gè)端壁126，所述兩個(gè)端壁126在側(cè)壁122之間延伸并機(jī)械地接合側(cè)壁122以封閉通道124。端壁126平行于彼此延伸并沿豎直軸線(xiàn)191分隔開(kāi)。端壁126垂直于側(cè)壁122。因此，導(dǎo)電波導(dǎo)102具有矩形的橫截面形狀。通道124具有矩形棱柱形狀。導(dǎo)電波導(dǎo)102是在第一和第二端部118、120二者處敞開(kāi)的中空矩形棱柱(或立方體)。端壁126限定頂壁和底壁，并且側(cè)壁122限定左壁和右壁。如本文所使用的，諸如“第一”、“第二”、“頂”、“底”、“左”、“右”的相對(duì)或空間術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分所參考的元件而不必要地要求特定的位置、順序、或相對(duì)于重力或相對(duì)于波導(dǎo)組件100的周?chē)h(huán)境的定向。

第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108配置為配合到導(dǎo)電波導(dǎo)102以電磁地將各波導(dǎo)106、108直接連接到導(dǎo)電波導(dǎo)102并且將各波導(dǎo)106、108彼此間接連接。如圖1所示，第二介電波導(dǎo)106配合到導(dǎo)電波導(dǎo)102的第二端部120，并且第一介電波導(dǎo)106準(zhǔn)備配合到導(dǎo)電波導(dǎo)102的第一端部118。第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108可是相同的或至少基本上是相似的。例如，介電波導(dǎo)106、108可由相同材料構(gòu)成，具有相同形狀，并且/或者可使用相同的制造工藝成形。因此，第一介電波導(dǎo)106的以下描述也適用于第 二介電波導(dǎo)108。

介電波導(dǎo)106是縱長(zhǎng)的以從配合端部128到遠(yuǎn)端130延伸。在一實(shí)施例中，配合端部配置為被接收在導(dǎo)電波導(dǎo)102的通道124中，并且遠(yuǎn)端130布置在導(dǎo)電波導(dǎo)102的外部。例如，第二介電波導(dǎo)108的配合端部128被以虛線(xiàn)示出，超過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)102的第二端部120突出、進(jìn)入通道124。盡管未在圖1中示出，當(dāng)配合到導(dǎo)電波導(dǎo)102時(shí)，第一介電波導(dǎo)106的配合端部128可超過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)102的第一端部118突出、進(jìn)入通道124。

在一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝唤殡姴▽?dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108二者均配合到導(dǎo)電波導(dǎo)102時(shí)，導(dǎo)電波導(dǎo)106的配合端部128在通道124內(nèi)與波導(dǎo)108的配合端部128分隔開(kāi)，使得第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108不直接彼此接合。導(dǎo)電波導(dǎo)102起在第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108之間延伸(或橋接第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108)并且將介電波導(dǎo)106、108彼此電磁地連接的橋接連接器的作用。例如，波導(dǎo)組件100限定信號(hào)傳輸路徑，該信號(hào)傳輸路徑具有穿過(guò)第一介電波導(dǎo)106的第一長(zhǎng)度、穿過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)106的第二長(zhǎng)度、以及穿過(guò)第二介電波導(dǎo)108的第三長(zhǎng)度。形式為沿第一傳輸方向131穿過(guò)第一介電波導(dǎo)106傳播的波的電磁信號(hào)被從第一介電波導(dǎo)106發(fā)射出，進(jìn)入導(dǎo)電波導(dǎo)102的通道124，并繼續(xù)沿相同方向穿過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)102傳播。波從導(dǎo)電波導(dǎo)102被接收在第二介電波導(dǎo)108中，并繼續(xù)沿第一傳輸方向131傳播。其他信號(hào)可以沿與第一方向131相反的第二傳輸方向133從第二介電波導(dǎo)108穿過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)102傳輸，且然后進(jìn)入第一介電波導(dǎo)106。因此，導(dǎo)電波導(dǎo)102交流地鏈接第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108，允許波導(dǎo)組件100延伸比波導(dǎo)組件106、108中單獨(dú)的每一個(gè)更長(zhǎng)的總長(zhǎng)度?？蛇x的，附加的導(dǎo)電波導(dǎo)和介電波導(dǎo)可以交替的順序連接，以進(jìn)一步增大波導(dǎo)組件100的長(zhǎng)度。

介電波導(dǎo)106包括由第一介電材料形成的包覆層110。包覆層110在配合端部和遠(yuǎn)端128、130之間延伸波導(dǎo)106的長(zhǎng)度。包覆層110限定沿著包覆層110的長(zhǎng)度穿過(guò)其的芯部區(qū)域112。芯部區(qū)域112填充與第一介電材料不同的第二介電材料。如本文所使用的，介電材料是可被施加的電場(chǎng)極化的電絕緣體。包覆層110的第一介電材料包圍芯部區(qū)域112的第二介電材料。包覆層110的第一介電材料本文被稱(chēng)為包覆層材料，且芯部區(qū)域112中的第二介電材料本文被稱(chēng)為芯部材料。芯部材料具有與包覆層材料的介電常數(shù)值 不同的介電常數(shù)值。芯部區(qū)域112中的芯部材料可處于固相或氣相。例如，芯部材料可為固體介電聚合物，諸如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)等。可替代地，芯部材料可以是一種或多種氣體，諸如空氣。

芯部材料和包覆層材料的相應(yīng)介電常數(shù)影響介電波導(dǎo)106內(nèi)的電磁場(chǎng)的分布。大體上，穿過(guò)介電波導(dǎo)的電磁場(chǎng)集中在具有較大介電常數(shù)的材料內(nèi)，至少對(duì)于介電常數(shù)在0-15的范圍內(nèi)的材料是這樣。在一實(shí)施例中，芯部區(qū)域112中的芯部材料的介電常數(shù)大于包覆層材料的介電常數(shù)，使得電磁場(chǎng)大體集中在芯部區(qū)域112內(nèi)，盡管小部分電磁場(chǎng)可在包覆層110中和/或在包覆層110外部。在另一實(shí)施例中,芯部材料的介電常數(shù)小于包覆層材料的介電常數(shù)，因此電磁場(chǎng)大體集中在包覆層110內(nèi)，并且可有小部分在芯部區(qū)域112中和/或包覆層110外部。

在一實(shí)施例中，介電波導(dǎo)106的包覆層110和/或芯部區(qū)域112具有包括左邊緣132、右邊緣134、頂邊緣136和底邊緣138的矩形橫截面形狀。左邊緣和右邊緣132、134彼此平行。頂邊緣和底邊緣136、138平行于彼此且垂直于左邊緣和右邊緣132、134。矩形形狀將波導(dǎo)106中的電磁場(chǎng)定向在特定模式。在示出的實(shí)施例中，包覆層110具有矩形的橫截面形狀并限定邊緣132-138。芯部區(qū)域112具有圓的橫截面形狀。在可替代實(shí)施例中，芯部區(qū)域112可具有矩形的橫截面形狀，且包覆層110可具有圓的或矩形的橫截面形狀。

介電波導(dǎo)106相對(duì)于導(dǎo)電波導(dǎo)102定向，使得電磁波穿過(guò)介電波導(dǎo)106傳播的模式激發(fā)穿過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)102傳播的相應(yīng)模式，該相應(yīng)模式具有相同或相似的場(chǎng)極化，其允許電磁場(chǎng)有效地從介電波導(dǎo)106過(guò)渡進(jìn)入導(dǎo)電波導(dǎo)102。如果介電波導(dǎo)106沒(méi)有相對(duì)于導(dǎo)電波導(dǎo)102適當(dāng)?shù)囟ㄏ?，在該兩個(gè)波導(dǎo)106、102之間傳輸而未被反射或輻射的電磁能的部分可被大大減少。在示出的實(shí)施例中，介電波導(dǎo)106被定向，使得包覆層110的左邊緣和右邊緣132、134平行于導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122延伸。傳播波導(dǎo)組件100傳輸?shù)男盘?hào)可以是沿平行于縱向軸線(xiàn)193的方向(例如傳輸方向131)傳播，但具有垂直于傳播方向的振蕩或場(chǎng)分量(諸如平行于橫向軸線(xiàn)192)的橫波。例如，電磁信號(hào)可穿過(guò)介電波導(dǎo)106以具有水平場(chǎng)極化的第一模式傳播。在水平場(chǎng)極化中，場(chǎng)可近似平行于橫向軸線(xiàn)192大體在左邊緣和右邊緣132、134之間對(duì)齊。當(dāng)過(guò)渡到導(dǎo)電波導(dǎo)102內(nèi)時(shí)，信號(hào)穿過(guò)通道124以具有水平場(chǎng)極化的導(dǎo)電波 導(dǎo)102的相應(yīng)第一模式傳播。由于導(dǎo)電壁122提供了用于電磁場(chǎng)的反射邊界，波的分量可在導(dǎo)電波導(dǎo)102的兩個(gè)側(cè)壁122之間反射或振蕩。

在示出的實(shí)施例中，包覆層110的頂邊緣和底邊緣136、138平行于導(dǎo)電波導(dǎo)102的端壁126延伸。介電波導(dǎo)106可以第二模式傳播信號(hào)，該第二模式具有豎直場(chǎng)極化，在豎直場(chǎng)極化中電場(chǎng)可平行于豎直軸線(xiàn)191對(duì)齊。當(dāng)過(guò)渡到導(dǎo)電波導(dǎo)102內(nèi)時(shí)，信號(hào)穿過(guò)通道124以具有豎直場(chǎng)極化的導(dǎo)電波導(dǎo)102的相應(yīng)第二模式傳播。波的分量可在提供了用于電磁場(chǎng)的反射邊界的兩個(gè)端壁126之間反射或振蕩。因此，包覆層110的矩形邊緣132-138將介電波導(dǎo)106中的場(chǎng)沿水平和/或豎直極化定向。介電波導(dǎo)106被特別地相對(duì)于導(dǎo)電波導(dǎo)102的端壁126和/或側(cè)壁122定向，使得介電波導(dǎo)106中的場(chǎng)誘導(dǎo)導(dǎo)電波導(dǎo)102內(nèi)的場(chǎng)的配合或互補(bǔ)極化，反之亦然。

在一實(shí)施例中，介電波導(dǎo)106具有由介電材料(諸如聚丙烯、聚乙烯、PTFE等)構(gòu)成的外部護(hù)套140。外部護(hù)套140包圍包覆層110。介電外部護(hù)套140可包括在包覆層110外部延伸的電磁波的一些部分。因此，介電外部護(hù)套可以是包覆層110與外部環(huán)境之間的緩沖，其改善波導(dǎo)106對(duì)由于人工操作或其他外部影響導(dǎo)致的擾動(dòng)的敏感性。

外部護(hù)套140延伸至相對(duì)于介電波導(dǎo)106的配合端部128凹進(jìn)的護(hù)套端部142。未被外部護(hù)套140包圍的包覆層110的暴露部分144突出超過(guò)護(hù)套端部142至配合端部128。暴露部分144的長(zhǎng)度限定在護(hù)套端部142和配合端部128之間。包覆層110的暴露部分144暴露在空氣中。當(dāng)介電波導(dǎo)106配合至導(dǎo)電波導(dǎo)102時(shí)，包覆層110的暴露部分144被接收在通道124中。因此，與外部護(hù)套140相比，包覆層110更遠(yuǎn)地延伸進(jìn)入通道124。形成暴露部分144(諸如通過(guò)削減外部層140)減少了延伸進(jìn)入通道124的介電材料。導(dǎo)電波導(dǎo)102可固有地具有比介電波導(dǎo)106更低的阻抗。將包覆層110的暴露部分144延伸進(jìn)入通道124可提供一定水平的阻抗配合，其減少了電磁信號(hào)在介電波導(dǎo)106和導(dǎo)電波導(dǎo)102之間過(guò)渡時(shí)的反射。芯部區(qū)域112的芯部材料可與包覆層110的暴露部分144一起延伸進(jìn)入通道124。芯部材料可比包覆層材料更遠(yuǎn)地延伸進(jìn)入通道124，可延伸與包覆層材料相同的距離，或可延伸不如包覆層材料那么遠(yuǎn)的距離。

圖2是沿圖1中所示的線(xiàn)2-2截取的圖1中所示的波導(dǎo)組件100的實(shí)施例的橫截面視圖。圖2示出了配合至導(dǎo)電波導(dǎo)102的第二介電波導(dǎo)108。第 二介電波導(dǎo)108與圖1所示的第一介電波導(dǎo)106相同或至少相似。波導(dǎo)108可通過(guò)擠壓、拉伸、熔融、模制等制造。

包覆層110具有包括左邊緣132、右邊緣134、頂邊緣136和底邊緣138的矩形橫截面形狀。在圖2所示的配合位置，包覆層110的左邊緣和右邊緣132、134平行于導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122延伸。頂邊緣和底邊緣136、138比左邊緣和右邊緣132、134更長(zhǎng)。例如，在一實(shí)施例中頂邊緣和底邊緣136、138為1.0mm，且左邊緣和右邊緣132、134為0.6mm。在各種實(shí)施例中，邊緣132-138可具有其他尺寸，使得包覆層110的橫截面積在0.2和4mm²之間，或者更具體地在0.5和1mm²之間。在可替代實(shí)施例中，左邊緣和右邊緣132、134比頂邊緣和底邊緣136、138更長(zhǎng)。包覆層110由介電聚合物材料構(gòu)成，所述介電聚合物材料諸如聚丙烯、聚乙烯、PTFE、聚苯乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、諸如此類(lèi)，并包括它們的組合。這些材料大體具有低損耗特性，其允許波導(dǎo)108將高頻信號(hào)傳輸相對(duì)長(zhǎng)的距離。包覆層材料與芯部區(qū)域112內(nèi)的芯部材料不同。

芯部區(qū)域112具有圓的橫截面形狀。例如，芯部區(qū)域112可具有0.1和1mm之間的直徑，諸如0.3mm。在替代實(shí)施例中芯部區(qū)域112可具有矩形的(或至少拉長(zhǎng)的)橫截面形狀，使得芯部區(qū)域112限定平面?zhèn)?，該平面?zhèn)榷皇前矊?10將穿過(guò)波導(dǎo)108傳播的場(chǎng)定向，或者是除了包覆層110之外該平面?zhèn)纫矊⒋┻^(guò)波導(dǎo)108傳播的場(chǎng)定向。在示出的實(shí)施例中，波導(dǎo)108包括在相應(yīng)芯部區(qū)域112內(nèi)的芯部構(gòu)件112。芯部構(gòu)件146由至少一種固體介電材料構(gòu)成，所述固體介電材料諸如聚丙烯、聚乙烯、PTFE、聚苯乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、諸如此類(lèi)，并包括它們的組合。芯部構(gòu)件146填充芯部區(qū)域112，使得在芯部構(gòu)件146和限定芯部區(qū)域112的包覆層110的表面之間不存在徑向的間隙或縫隙。包覆層110因此接合并包圍芯部構(gòu)件146。在替代實(shí)施例中，芯部材料可以是空氣或另一氣相介電材料而不是固體材料?？諝饩哂屑s1.0的低介電常數(shù)。

在示出的實(shí)施例中波導(dǎo)108的外部護(hù)套140具有矩形的橫截面形狀。例如，外部護(hù)套140包括平面的頂表面152、平面的底表面154、和兩個(gè)平面的側(cè)表面156。外部護(hù)套140的橫向?qū)挾?57在兩個(gè)側(cè)表面156之間延伸。在一實(shí)施例中，外部護(hù)套140機(jī)械地接合導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122以將介電波導(dǎo)108固定到導(dǎo)電波導(dǎo)102。例如，側(cè)壁122可以橫向彼此分隔開(kāi)一等于 或至少略微小于外部護(hù)套140的橫向?qū)挾?57的距離，使得外部護(hù)套140的側(cè)表面156接合側(cè)壁122的內(nèi)表面158，以將波導(dǎo)108機(jī)械地固定到導(dǎo)電波導(dǎo)102。介電波導(dǎo)108和導(dǎo)電波導(dǎo)102可經(jīng)由過(guò)盈配合或施加在側(cè)表面156和內(nèi)表面158之間的粘合劑而保持在一起。在替代實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)102的尺寸可以比介電波導(dǎo)108的外部尺寸更大，以捕獲更多的電磁能。

在示出的實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)102的端壁126被分隔開(kāi)一大于外部護(hù)套140在頂和底表面152、154之間的豎直高度159的距離，使得開(kāi)口160被限定在頂和底表面152、154以及相應(yīng)端壁126的內(nèi)表面162之間。在替代實(shí)施例中，端壁126可以豎直地彼此分隔開(kāi)一等于或至少略微小于外部護(hù)套140的豎直高度159的距離，使得除了外部護(hù)套140的側(cè)表面156接合側(cè)壁122之外，頂和底表面152、154接合相應(yīng)側(cè)壁126，或者是外部護(hù)套140的側(cè)表面156不接合側(cè)壁122而頂和底表面152、154接合相應(yīng)側(cè)壁126。

側(cè)壁122和端壁126由一個(gè)或多種金屬或金屬合金構(gòu)成，所述一個(gè)或多種金屬或金屬合金為波導(dǎo)102提供導(dǎo)電性質(zhì)。例如，側(cè)壁122和/或端部126可以是片狀或板狀的銅、鋁、銀等。在替代實(shí)施例中，側(cè)壁122和/或端部126除了一種或多種金屬外還可包括介電聚合物，使得壁122、126是鍍金屬的塑料板或通過(guò)在介電聚合物內(nèi)散布金屬顆粒而形成。

圖2中所示的橫截面延伸穿過(guò)包覆層110的暴露部分144(圖1中所示)。在一實(shí)施例中，在通道124(圖1所示)內(nèi)沿暴露部分144的包覆層110從導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122橫向分隔開(kāi)，并且從端壁126垂直分隔開(kāi)。因此，包覆層110不結(jié)合導(dǎo)電壁122、126中的任何一個(gè)，且完全被空氣包圍?？蛇x地，包覆層110大約處于導(dǎo)電波導(dǎo)102的通道124的中心。包覆層110的左邊緣和右邊緣132、134平行于導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122延伸。

圖3是根據(jù)替代實(shí)施例的波導(dǎo)組件100的橫截面視圖。第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108配合至導(dǎo)電波導(dǎo)102。與圖1所示的實(shí)施例不同，在所示的實(shí)施例中導(dǎo)電波導(dǎo)102沿曲線(xiàn)彎曲，且因此不是直線(xiàn)的。例如，第一端部118沿第一平面170定向，且第二端部120沿橫向于第一平面170的第二平面172定向。在所示出的實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)102的曲線(xiàn)是直角曲線(xiàn)，使得第一平面170和第二平面172大約垂直。如圖3所示，第一介電波導(dǎo)106穿過(guò)第一端部118直線(xiàn)地延伸進(jìn)入導(dǎo)電波導(dǎo)102的通道124中，且第二介電波導(dǎo)108穿過(guò)第二端部120直線(xiàn)地延伸進(jìn)入通道124中。第一介電波導(dǎo)106 沿第一波導(dǎo)軸線(xiàn)176定向，且第二介電波導(dǎo)108沿橫向于第一波導(dǎo)軸線(xiàn)176的第二波導(dǎo)軸線(xiàn)178定向。例如，由于導(dǎo)電波導(dǎo)102的直角曲線(xiàn)，第一和第二波導(dǎo)軸線(xiàn)176、178在圖3中大約垂直。

導(dǎo)電波導(dǎo)102具有強(qiáng)的場(chǎng)密閉(containment)性質(zhì)，其允許導(dǎo)電波導(dǎo)102成曲線(xiàn)形，且曲線(xiàn)的曲率半徑顯著小于通過(guò)彎曲介電波導(dǎo)106、108中的一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)的曲率半徑。例如，以小半徑曲線(xiàn)彎曲介電波導(dǎo)可允許大量傳播的電磁能從波導(dǎo)發(fā)射出并損耗至周?chē)h(huán)境，而不是傳播波導(dǎo)的整個(gè)長(zhǎng)度。盡管示出的波導(dǎo)組件將導(dǎo)電波導(dǎo)102示出為連接該兩個(gè)介電波導(dǎo)106、108的橋接連接器，在另一實(shí)施例中第一端部118或第二端部120可直接連接到通信設(shè)備，諸如天線(xiàn)、收發(fā)器等，而不是連接到介電波導(dǎo)。因此，導(dǎo)體波導(dǎo)102不限于被用作兩個(gè)介電波導(dǎo)106、108之間的橋接，并且可被用于提供將介電波導(dǎo)電磁地連接到通信設(shè)備的彎曲部或曲線(xiàn)部。

每一個(gè)介電波導(dǎo)106、108限定包括相應(yīng)配合端部128的端部段164。端部段164是波導(dǎo)106、108突出進(jìn)入導(dǎo)電波導(dǎo)102的通道124中的部分。各波導(dǎo)106、108的其余部分或其余段在通道124的外界并遠(yuǎn)離導(dǎo)電波導(dǎo)102延伸。在示出的實(shí)施例中，由于外部護(hù)套140僅超過(guò)相應(yīng)第一和第二端部118、120略微突出進(jìn)入通道124中，包覆層110的暴露部分構(gòu)成端部段164的大部分。在替代實(shí)施例中，暴露部分144可構(gòu)成端部段164的整個(gè)長(zhǎng)度。

端部段164的長(zhǎng)度和/或暴露部分144的長(zhǎng)度可被選擇為提供介電波導(dǎo)106、108和導(dǎo)電波導(dǎo)102之間的阻抗配合。例如，導(dǎo)電波導(dǎo)102在示出的實(shí)施例中沿著非直線(xiàn)的，諸如曲線(xiàn)的中心軸線(xiàn)190(但在圖1所示的實(shí)施例中中心軸線(xiàn)190是直線(xiàn)的)。每個(gè)端部段164延伸進(jìn)入通道124小于導(dǎo)電波導(dǎo)的軸向長(zhǎng)度的一半的距離。第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108的配合端部128沿著導(dǎo)電波導(dǎo)102的軸向長(zhǎng)度彼此分隔開(kāi)縱向間隙168，縱向間隙168可以是空氣間隙。

圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的波導(dǎo)組件100的透視圖。導(dǎo)電波導(dǎo)102包括彼此平行的兩個(gè)側(cè)壁122。與圖1所示的實(shí)施例不同，導(dǎo)電波導(dǎo)102不包括連接兩個(gè)側(cè)壁122的端壁。因此，導(dǎo)電波導(dǎo)102是平行板波導(dǎo)。每個(gè)側(cè)壁122沿縱向軸線(xiàn)193在導(dǎo)電波導(dǎo)102的第一端部118和第二端部120之間延伸一長(zhǎng)度。側(cè)壁122沿豎直軸線(xiàn)191延伸一高度，以限定導(dǎo)電波導(dǎo)102的頂端180和底端182。通道124限定在兩個(gè)側(cè)壁122之間。在一實(shí)施例中，側(cè)壁122 沿導(dǎo)電波導(dǎo)102的整個(gè)高度彼此分隔開(kāi)，使得通道在頂端和底端180、182處敞開(kāi)。

圖5是沿圖4中所示的線(xiàn)5-5截取的圖4中所示的波導(dǎo)組件100的實(shí)施例的橫截面視圖。側(cè)壁122橫向分隔開(kāi)一距離，該距離等于或略微小于介電波導(dǎo)106的外部護(hù)套140在側(cè)表面156之間的寬度。在替代實(shí)施例中，導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)部122之間的空間可大于外部護(hù)套140的寬度。外部護(hù)套140在頂表面和底表面152、154之間的高度顯著小于側(cè)壁122在頂端和底端180、182之間的高度。介電波導(dǎo)106相對(duì)于導(dǎo)電波導(dǎo)102定向，使得矩形包覆層110的左邊緣和右邊緣132、134平行于側(cè)壁122。圖4和圖5中示出的實(shí)施例支持穿過(guò)波導(dǎo)組件100、具有水平場(chǎng)極化(沿橫向軸線(xiàn)192)的電磁信號(hào)的傳播。例如，電磁波可穿過(guò)介電波導(dǎo)106沿第一傳輸方向131、以具有水平場(chǎng)極化的波導(dǎo)106的第一模式傳播。當(dāng)過(guò)渡到導(dǎo)電波導(dǎo)102內(nèi)時(shí)，信號(hào)沿相同方向131、以也具有水平場(chǎng)極化的導(dǎo)電波導(dǎo)102的模式繼續(xù)傳播。例如，場(chǎng)被容納在側(cè)壁122之間。波是橫波，使得在信號(hào)穿過(guò)通道124傳播時(shí)波的分量195可在側(cè)壁122之間反射。

在圖4中，一個(gè)介電波導(dǎo)106在第一端部118處配合到導(dǎo)電波導(dǎo)102。盡管未示出，導(dǎo)電波導(dǎo)102配置為在第二端部120接收通信設(shè)備或另一介電波導(dǎo)(例如，圖1所示的波導(dǎo)108)以提供在其間的電磁連接。為了有效地將信號(hào)從第一介電波導(dǎo)106穿過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)傳送至另一介電波導(dǎo)或通信設(shè)備，介電波導(dǎo)106可需要沿穿過(guò)導(dǎo)電波導(dǎo)102的傳輸路徑與配合部件對(duì)齊。例如，當(dāng)導(dǎo)電波導(dǎo)102連接第一介電波導(dǎo)和第二介電波導(dǎo)106、108時(shí)，在第二端部120處的第二介電波導(dǎo)108與第一波導(dǎo)106對(duì)齊。此外，為了以相同的豎直或水平極化傳播信號(hào)，第二介電波導(dǎo)108與第一介電波導(dǎo)106相似地定向。例如，第二介電波導(dǎo)108的矩形包覆層110(圖2)的左邊緣和右邊緣132、134(圖2所示)可平行于側(cè)壁122以與第一介電波導(dǎo)106的定向配合。

在示出的實(shí)施例中，側(cè)部122包括至少接近第一端部118的第一對(duì)齊特征184(圖5所示)和至少接近第二端部120的第二對(duì)齊特征186(圖4所示)。第一對(duì)齊特征184接合外部護(hù)套140的頂表面和底表面152、154，以將第一介電波導(dǎo)相對(duì)于導(dǎo)電波導(dǎo)102豎直定位。類(lèi)似地，第二對(duì)齊特征186被配置為接合第二介電波導(dǎo)108(圖2)的外部護(hù)套140(圖2)的頂表面和底表面152、154(圖2所示)，以將第一和第二波導(dǎo)106、108沿信號(hào)傳輸路 徑對(duì)齊。第一和第二對(duì)齊特征184、186可以是耳片、突出部、軌道等。

圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的波導(dǎo)組件100的透視圖。示出的實(shí)施例與圖4所示的實(shí)施例不同，因?yàn)閷?dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122平行于橫向軸線(xiàn)192而不是如圖4所示平行于豎直軸線(xiàn)191延伸。因此，導(dǎo)電波導(dǎo)102相對(duì)于圖4所示的定向旋轉(zhuǎn)了90度，而介電波導(dǎo)106維持相同的定向。矩形包覆層110的頂邊緣和底邊緣136、138平行于導(dǎo)電波導(dǎo)102的側(cè)壁122延伸。示出的實(shí)施例支持穿過(guò)波導(dǎo)組件100、具有豎直場(chǎng)極化(沿豎直軸線(xiàn)191)的電磁信號(hào)的傳播。例如，電磁波穿過(guò)介電波導(dǎo)106沿第一傳輸方向131、以具有豎直場(chǎng)極化(與第一模式的水平場(chǎng)極化相比)的波導(dǎo)106的第二模式傳播。當(dāng)過(guò)渡進(jìn)入導(dǎo)電波導(dǎo)102時(shí)，波沿相同方向131、以也具有豎直場(chǎng)極化的導(dǎo)電波導(dǎo)102的模式繼續(xù)傳播，使得場(chǎng)被容納在側(cè)壁122之間且波的分量197在側(cè)壁122之間反射。

上述波導(dǎo)組件100的實(shí)施例在120-160GHz的范圍上被測(cè)試。所有實(shí)施例的插入損耗在140GHz處小于3.6dB/m(分貝每米)，且一些測(cè)試的組件在某些傳播模式下返回了小于1dB/m的損耗。因此，波導(dǎo)組件100可具有可接受的低損耗水平，同時(shí)提供兩個(gè)介電波導(dǎo)之間的簡(jiǎn)單電磁聯(lián)接(不需要精確的對(duì)齊)以及沿小半徑曲線(xiàn)或彎曲延伸的能力。

矩形導(dǎo)電波導(dǎo)102(圖1-3所示)具有沿傳播方向(例如，縱向軸線(xiàn)193)的場(chǎng)分量，該場(chǎng)分量與橫平面中的場(chǎng)分量相比可以是相對(duì)大的。矩形導(dǎo)電波導(dǎo)106能夠支持橫電波和橫磁波，但不能支持橫電磁(“TEM”)波。橫電波中的電場(chǎng)可具有沿橫向軸線(xiàn)192的線(xiàn)性極化。橫磁波的磁場(chǎng)具有垂直于橫平面中的電場(chǎng)極化的線(xiàn)性極化(例如，極化可沿豎直軸線(xiàn)191)。

平行板導(dǎo)電波導(dǎo)102(圖4和5所示)可支持TEM波，所述TEM波具有在兩個(gè)導(dǎo)電板或壁122之間極化的場(chǎng)。場(chǎng)分量中的全部或至少大部分被限制在垂直于傳播方向的橫平面內(nèi)。在TEM波中，電場(chǎng)具有垂直于兩個(gè)導(dǎo)電壁122的極化。磁場(chǎng)具有垂直于橫平面中的電場(chǎng)極化的極化。