本發(fā)明涉及新類型的微波器件,且特別是用于設(shè)計(jì)、集成并封裝用于通信、雷達(dá)或傳感器應(yīng)用的天線系統(tǒng)的射頻(RF)部件,以及例如構(gòu)件例如波導(dǎo)耦合器、雙工器、濾波器、天線、集成電路封裝件等的技術(shù)。
本發(fā)明主要涉及高于30GHz的頻率,即毫米波區(qū),且涉及甚至高于300GHz的頻率,即亞毫米波,但本發(fā)明在比30GHz低的頻率下也是有利的。
背景
電子電路在今天用在幾乎所有產(chǎn)品中,且特別是在與信息的傳輸有關(guān)的產(chǎn)品中。信息的這樣的傳輸可沿著電線和電纜在低頻下(例如結(jié)合電線的電話)進(jìn)行或使用無線電波在較高頻率下通過空氣無線地進(jìn)行,無線電波用于例如廣播音頻和TV的接收并用于例如在移動(dòng)電話中的雙向通信。在后一高頻情況下,高頻和低頻傳輸線和電路都用于實(shí)現(xiàn)所需的硬件。高頻構(gòu)件用于傳輸并接收無線電波,而低頻電路用于調(diào)制關(guān)于無線電波的聲音或視頻信息并用于相應(yīng)的解調(diào)。因此,低頻和高頻電路都是需要的。本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)高頻構(gòu)件例如發(fā)射機(jī)電路、接收機(jī)電路、濾波器、匹配網(wǎng)絡(luò)、功率分配器和合成器、耦合器、天線等的新技術(shù)。
第一次無線電傳輸發(fā)生在低于100MHz的相當(dāng)?shù)偷念l率下,而現(xiàn)在無線電頻譜(也被稱為電磁頻譜)在商業(yè)上在高達(dá)40GHz和以上被使用。對(duì)探究較高頻率感興趣的原因是大帶寬可用。當(dāng)無線通信普及到越來越多的用戶并對(duì)越來越多的服務(wù)變得可用時(shí),新頻帶必須被分配以為所有業(yè)務(wù)給予空間。主要要求是針對(duì)數(shù)據(jù)通信,即在盡可能短的時(shí)間內(nèi)大量數(shù)據(jù)的傳輸。
已經(jīng)存在以可被掩埋的光纖的形式的光波傳輸線并當(dāng)大帶寬被需要時(shí)代表無線電波的可選方案。然而,這樣的光纖還需要被連接在任一端處的電子電路。甚至可能需要針對(duì)高于40GHz的帶寬的電子電路以使光學(xué)傳輸線的巨大可用帶寬的使用變得可能。本發(fā)明涉及間隙波技術(shù)(見下文),其被發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的特性例如低損耗,且非常適合于大量生產(chǎn)。
此外,存在對(duì)涉及高增益天線、預(yù)期用于消費(fèi)者市場(chǎng)的用于特別是在60GHz和以上的快速無線通信的技術(shù)的需要,所以低成本可制造性是必備的事情。消費(fèi)者市場(chǎng)偏愛平面天線,且這些只可以被實(shí)現(xiàn)為平面陣列,以及這些系統(tǒng)的寬帶寬需要全體分布網(wǎng)絡(luò)。這是給陣列的每個(gè)元件饋送相同的相位和振幅以實(shí)現(xiàn)最大增益的線路和功率分配器的完全分支的網(wǎng)絡(luò)。
常見類型的平面天線基于在印刷電路板(PCB)上實(shí)現(xiàn)的微帶天線(microstrip antenna)技術(shù)。PCB天線非常適合于這樣的緊湊輕重量的全體饋送天線陣列的大量生產(chǎn),特別是因?yàn)槿w分布網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件可被微型化以連同微帶天線元件一起安裝在一個(gè)PCB層上。然而,這樣的微帶網(wǎng)絡(luò)遭受在介電和導(dǎo)電部分中的大損耗。介電損耗不取決于微型化,但導(dǎo)電損耗由于微型化而非常高。不幸的是,微帶線只可以通過增加基片厚度而變得更寬,且接著微帶網(wǎng)絡(luò)開始輻射,以及表面波開始傳播,都嚴(yán)重地破壞性能。
存在具有低導(dǎo)電損耗且沒有伴隨表面波和輻射的問題的一種已知的基于PCB的技術(shù)。這通過如在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中的兩個(gè)名稱“基片集成波導(dǎo)(SIW)”或“后壁波導(dǎo)”中的任一個(gè)被提到。我們?cè)谶@里將只使用術(shù)語SIW。然而,SIW技術(shù)仍然有明顯的介電損耗,且低損耗介電材料非常昂貴和柔軟,且因此不適合于低成本大量生產(chǎn)。因此,存在對(duì)更好的技術(shù)的需要。
因此,存在對(duì)例如達(dá)60GHz或以上的高頻的且具有減少的介電損耗和伴隨輻射和表面波的問題的平面天線系統(tǒng)的需要。特別是,存在對(duì)用于實(shí)現(xiàn)不遭受介電損耗和伴隨輻射和表面波的問題的、達(dá)60GHz或以上的全體分布網(wǎng)絡(luò)的基于PCB的技術(shù)的需要。
間隙波導(dǎo)技術(shù)基于也在介紹性論文錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中所述的并在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中實(shí)驗(yàn)地驗(yàn)證的來自2008和2009錯(cuò)誤!沒有找到引用源。的Prof.Kildal的發(fā)明。該專利申請(qǐng)以及論文錯(cuò)誤!沒有找到引用源。描述了可代替在高頻電路和天線中的微帶技術(shù)、共面波導(dǎo)和正常矩形波導(dǎo)的幾種類型的間隙波導(dǎo)。
間隙波導(dǎo)在平行的金屬板之間形成。借助于在一個(gè)或兩個(gè)板中的紋理來控制波傳播。在平行板之間的波被阻止在紋理是周期性或準(zhǔn)周期性的(以阻帶為特征)方向上傳播,且它在紋理平滑的方向上如沿著凹槽、脊和金屬條增強(qiáng)。這些凹槽、脊和金屬條形成三種不同類型的間隙波導(dǎo):凹槽間隙波導(dǎo)、脊間隙波導(dǎo)和微帶間隙波導(dǎo)錯(cuò)誤!沒有找到引用源。,如也在原始專利申請(qǐng)錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中所述的。
紋理可以是在平板金屬表面上的金屬柱或銷或基片上的具有金屬化通孔的金屬貼片的周期性或準(zhǔn)周期性集合,金屬化通孔將金屬貼片連接到接地平面,如在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中提出的并也在原始專利申請(qǐng)錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中所述的。具有通孔的貼片通常被稱為蘑菇狀物(mushroom)。
懸掛式(也被稱為倒置)微帶間隙波導(dǎo)在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中被介紹且也存在于錯(cuò)誤!沒有找到引用源。和錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中的描述中。這由被蝕刻在PCB基片上并由PCB基片懸掛的金屬條組成,PCB基片擱置在具有金屬銷的規(guī)則紋理的表面的頂部上。這個(gè)基片沒有接地平面。傳播的準(zhǔn)TEM波模式在金屬條和上部平滑金屬板之間形成,從而形成懸掛式微帶間隙波導(dǎo)。
這種波導(dǎo)可具有低介電和導(dǎo)電損耗,但它不與標(biāo)準(zhǔn)PCB技術(shù)兼容。紋理化銷表面可由在PCB上的蘑菇狀物實(shí)現(xiàn),但這然后變成兩個(gè)PCB層之一以實(shí)現(xiàn)微帶網(wǎng)絡(luò),由此,它比只使用一個(gè)PCB層實(shí)現(xiàn)的間隙波導(dǎo)生產(chǎn)起來昂貴得多。此外,這種技術(shù)有很多問題:難以找到從底部將傳輸線連接到波導(dǎo)的良好的寬帶方式。
由蘑菇狀物制成的具有阻帶-紋理的微帶間隙波導(dǎo)在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中在單個(gè)PCB上實(shí)現(xiàn)。這個(gè)PCB型間隙波導(dǎo)被稱為微帶-脊間隙波導(dǎo),因?yàn)榻饘贄l必須以與蘑菇狀物相同的方式具有通孔。
在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中描述了準(zhǔn)平面倒置微帶間隙波導(dǎo)天線。在直接位于銷表面上的基片上的微帶饋送網(wǎng)絡(luò)之下制造周期性銷陣列和輻射元件都是昂貴的,輻射元件在這種情況下是緊湊的喇叭天線。
在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中介紹了具有4x4狹槽的小平面陣列。天線被實(shí)現(xiàn)為兩個(gè)PCB,上部PCB具有被實(shí)現(xiàn)為具有2x2子陣列的陣列的輻射狹槽,每個(gè)子陣列由SIW腔所支撐的2x2狹槽組成。4個(gè)SIW腔中的每個(gè)由在下部PCB的表面中的微帶-脊間隙波導(dǎo)饋送的耦合狹槽激發(fā),下部PCB以一空氣間隙定位在上部輻射PCB之下。實(shí)現(xiàn)具有足夠的容限的PCB且特別是保持具有恒定高度的空氣間隙非常昂貴。微帶-脊間隙波導(dǎo)還需要大量金屬化細(xì)通孔,其制造起來非常昂貴。特別是,鉆孔是昂貴的。
因此存在對(duì)具有良好的性能且此外生產(chǎn)起來有成本效益的新微波器件和特別是微波和RF封裝技術(shù)的需求。
發(fā)明概述
因此,本發(fā)明的目的是緩解上面討論的問題,且特別是提供新微波器件(例如波導(dǎo)或FR部件)和RF封裝技術(shù),其具有良好的性能且生產(chǎn)起來有成本效益,特別是在30GHz之上使用,以及例如在用于在通信、雷達(dá)或傳感器應(yīng)用中使用的天線系統(tǒng)中使用。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了微波器件,例如波導(dǎo)、傳輸線、波導(dǎo)電路、傳輸線電路或天線系統(tǒng)的射頻(RF)部件,微波器件包括其間布置有間隙的兩個(gè)導(dǎo)電層和一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件,突出元件固定地連接到至少一個(gè)所述導(dǎo)電層,從而形成紋理以停止在除了沿著預(yù)期波導(dǎo)路徑以外的其它方向上的操作頻帶中的波傳播,所有突出元件在其基部處至少經(jīng)由它們固定地連接到的所述導(dǎo)電層電連接到彼此,以及其中一些或所有突出元件也處于與另一導(dǎo)電層的導(dǎo)電或非導(dǎo)電接觸中。
突出元件優(yōu)選地布置在紋理化表面中的周期性或準(zhǔn)周期性圖案中,并設(shè)計(jì)成阻止波在這兩個(gè)金屬表面之間在除了沿著波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以外的其它方向上傳播。這個(gè)被禁止的傳播的頻帶被稱為阻帶,且這定義間隙波導(dǎo)的最大可用操作帶寬。
在本申請(qǐng)的上下文中,術(shù)語“微波器件”用于命名能夠,特別是在其中器件或它的機(jī)械細(xì)節(jié)的尺寸具有與波長(zhǎng)相同的數(shù)量級(jí)的高頻下能夠傳輸、傳送、引導(dǎo)和控制電磁波的傳播的任何類似的器件和結(jié)構(gòu),例如波導(dǎo)、傳輸線、波導(dǎo)電路或傳輸線電路。在下文中,將關(guān)于各種實(shí)施方式例如波導(dǎo)、傳輸線、波導(dǎo)電路或傳輸線電路來討論本發(fā)明。然而,本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到,關(guān)于這些實(shí)施方式中的任一個(gè)討論的特定的有利特征和優(yōu)點(diǎn)也可適用于其它實(shí)施方式。
所謂RF部件,在本申請(qǐng)的上下文中意指天線系統(tǒng)的在天線系統(tǒng)的射頻傳輸和/或接收區(qū)段——通常被稱為天線系統(tǒng)的前端或RF前端的區(qū)段——中使用的部件。RF部件可以是連接到天線系統(tǒng)的其它構(gòu)件的單獨(dú)部件/器件,或可形成天線系統(tǒng)的整體部件或天線系統(tǒng)的其它部件。本發(fā)明的波導(dǎo)和RF封裝技術(shù)特別適合于實(shí)現(xiàn)寬帶和有效的平面陣列天線。然而,它也可用于天線系統(tǒng)的其它部件,例如波導(dǎo)、濾波器、集成電路封裝等,且特別是用于這樣的部件到完整RF前端或天線系統(tǒng)內(nèi)的集成和RF封裝。特別是,本發(fā)明適合于是或包括間隙波導(dǎo)的RF部件的實(shí)現(xiàn)。
在前面所述的間隙波導(dǎo)中,波主要在兩個(gè)導(dǎo)電層之間的空氣間隙中傳播,其中至少一個(gè)導(dǎo)電層設(shè)置有表面紋理,其在這里由突出元件形成。間隙因而設(shè)置在一層的突出元件和另一導(dǎo)電層之間。這樣的間隙波導(dǎo)具有非常有利的特性和性能,特別是在高頻下。然而,已知的間隙波導(dǎo)的缺點(diǎn)是,它們是相對(duì)笨重的且制造起來昂貴。特別是,提供在突出元件之上的或差不多恒定的高度處懸掛的第二層并同時(shí)避免在第二層和突出元件之間的接觸很復(fù)雜。
然而,現(xiàn)在驚人地發(fā)現(xiàn),即使一些突出元件——但不一定是它們中的全部——也與另一導(dǎo)電層接觸,也可實(shí)現(xiàn)與以前的間隙波導(dǎo)中相同的有利波導(dǎo)特性和性能。發(fā)現(xiàn)在另一導(dǎo)電層和一些任意選擇或全部的突出元件之間的機(jī)械連接不影響微波器件的有利特性。還發(fā)現(xiàn),即使在一些突出元件和導(dǎo)電層之間存在偶爾的電接觸,或即使在所有突出元件和另一導(dǎo)電層之間存在電接觸,特性也不被影響。
因此,可通過允許另一導(dǎo)電層擱置在突出元件上或甚至連接或固定到這些突出元件中的一些或全部來制造微波器件。這極大地便于制造,且也使微波器件更魯棒和以后更容易調(diào)節(jié)和修理。
已發(fā)現(xiàn),在突出元件和上覆導(dǎo)電層之間的輪廓分明和恒定的間隙的提供是復(fù)雜的且實(shí)現(xiàn)起來昂貴。還眾所周知,在兩個(gè)表面之間的全電接觸的提供是復(fù)雜的,且通常需要幾個(gè)均勻分布的夾具、螺栓等?,F(xiàn)在驚人地發(fā)現(xiàn),在突出元件和上覆導(dǎo)電層之間的一些接觸例如僅僅機(jī)械接觸但沒有電接觸或壞的電接觸或甚至良好的電接觸的提供不影響器件的電磁性能。
突出元件優(yōu)選地在沿著每個(gè)波導(dǎo)路徑的兩側(cè)上布置在至少兩個(gè)平行的行中。然而偶然地,例如沿著筆直通道和類似物且在一些特定的應(yīng)用中,單行可能就足夠了。此外,在很多實(shí)施方式中,也可有利地使用多于兩個(gè)平行的行,例如三個(gè)、四個(gè)或更多平行的行。
例如,在一個(gè)實(shí)施方式中,RF部件是波導(dǎo),以及其中突出元件進(jìn)一步也與另一導(dǎo)電層接觸并優(yōu)選地固定地連接到另一導(dǎo)電層,以及其中突出元件布置成至少部分地圍繞在所述導(dǎo)電層之間的腔,所述腔從而起波導(dǎo)的作用。因此,突出元件可布置成至少部分地提供越過導(dǎo)電層之間的間隙來連接所述導(dǎo)電層的隧道或腔的壁,所述隧道從而起波導(dǎo)或波導(dǎo)腔的作用。因此,在這個(gè)實(shí)施方式中,平滑上部板(導(dǎo)電層)也可擱置在由另一導(dǎo)電層的突出元件形成的網(wǎng)格陣列上或在它的某個(gè)部分上,以及提供支撐的突出元件/銷可以例如通過在爐子中烘焙結(jié)構(gòu)來焊接到上部平滑金屬板(導(dǎo)電層)。因而可能形成如在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中所述的后壁波導(dǎo),所述文件特此通過引用被全部并入。但沒有在波導(dǎo)內(nèi)部的任何基片。因此,可以這么說,SIW波導(dǎo)在沒有基片的情況下被提供。與常規(guī)SIW比較,這樣的矩形波導(dǎo)技術(shù)是有利的,因?yàn)樗捎谠诓▽?dǎo)內(nèi)部沒有基片而減少了介電損耗以及矩形波導(dǎo)也可更有成本效益地被生產(chǎn),因?yàn)楝F(xiàn)在可減小或甚至省略昂貴的低損耗基片材料的使用。
至少一個(gè)導(dǎo)電層此外優(yōu)選地設(shè)置有至少一個(gè)導(dǎo)電元件,所述導(dǎo)電元件不與所述兩個(gè)導(dǎo)電層中的另一個(gè)電接觸,所述導(dǎo)電元件從而形成所述波導(dǎo)路徑,優(yōu)選地針對(duì)單模波。導(dǎo)電元件優(yōu)選地是導(dǎo)電脊和具有導(dǎo)電壁的凹槽之一。因此,設(shè)置了與另一導(dǎo)電層之間的間隙,而周圍的突出元件與這層也機(jī)械接觸和可能也電氣接觸。在這里,在脊和上覆導(dǎo)電層之間的間隙優(yōu)選地在突出元件的高度的1-50%的范圍內(nèi),且優(yōu)選地在5-25%的范圍內(nèi),以及最優(yōu)選地在10-20%的范圍內(nèi)。突出元件的高度一般小于四分之一波長(zhǎng)。在脊和上覆導(dǎo)電層之間的間隙在一些示例性實(shí)施方式中可以小于10mm,例如小于5.0mm,和/或大于0.5mm,例如大于1.0mm,以及例如在0.5-10mm的范圍內(nèi),例如在1.0-5.0mm的范圍內(nèi),例如在2.0-4.0mm的范圍內(nèi)。
與所述另一導(dǎo)電層接觸的突出元件也可固定地連接到這個(gè)另一導(dǎo)電層。此外,突出元件可布置成至少部分地圍繞在所述導(dǎo)電層之間的腔,所述腔從而形成起波導(dǎo)的作用的所述凹槽。
一般根據(jù)操作頻率來選擇導(dǎo)電元件例如脊的寬度。在一些示例性實(shí)施方式中,寬度可被選擇為小于6.0mm,例如小于4.0mm,和/或大于1.0mm,例如大于2.0mm,以及例如在1.0-6.0mm的范圍內(nèi),例如在2.0-4.0mm的范圍內(nèi)。
微波器件優(yōu)選地是例如用于在通信、雷達(dá)或傳感器應(yīng)用中使用的天線系統(tǒng)的射頻(RF)部件。
突出元件優(yōu)選地具有小于在空氣中在操作頻率下的波長(zhǎng)的一半的最大橫截面尺寸。進(jìn)一步優(yōu)選地,在停止波傳播的紋理中的突出元件間隔開小于在空氣中在操作頻率下的波長(zhǎng)的一半的間距。這意味著在紋理中的任一對(duì)相鄰?fù)怀鲈g的間隔小于波長(zhǎng)的一半。
在這組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件中的相鄰?fù)怀鲈闹芷趦?yōu)選地小于波長(zhǎng)的一半。一般根據(jù)操作頻率選擇突出元件的周期。在一些示例性實(shí)施方式中,周期可被選擇為小于3.0mm,例如小于1.0mm,和/或大于0.05mm,例如大于0.1mm,以及例如在0.05-2.0mm的范圍內(nèi),例如在0.1-1.0mm的范圍內(nèi)。
突出元件或銷可具有任何橫截面形狀,但優(yōu)選地具有正方形、矩形或圓形橫截面形狀。此外,突出元件優(yōu)選地具有小于在空氣中在操作頻率下的波長(zhǎng)的一半的最大橫截面尺寸。優(yōu)選地,最大尺寸比這小得多。最大橫截面/寬度尺寸是在圓形橫截面的情況中的直徑或在正方形或矩形橫截面的情況中的對(duì)角線。
此外,每個(gè)突出元件優(yōu)選地具有小于它們的周期的最大寬度。一般根據(jù)操作頻率來選擇突出元件的最大寬度。在一些示例性實(shí)施方式中,最大寬度可被選擇為小于1.0mm,例如小于0.5mm,和/或大于0.05mm,例如大于0.1mm,以及例如在0.05-1.0mm的范圍內(nèi),例如在0.1-0.5mm的范圍內(nèi)。
可能僅僅幾個(gè)突出元件或突出元件的一部分與另一導(dǎo)電層機(jī)械接觸。然而,優(yōu)選地,所有突出元件與另一導(dǎo)電層機(jī)械地接觸。
另一導(dǎo)電層可簡(jiǎn)單地?cái)R置在突出元件的突出端上。這使制造非常簡(jiǎn)單,且也便于另一導(dǎo)電層的隨后移除,例如用于維護(hù)。然而,也可能確保至少一些所述突出元件例如借助于焊接或粘附固定地附著到所述另一導(dǎo)電層。這樣的固定附著提供更魯棒的組裝。
優(yōu)選地,突出元件具有本質(zhì)上相同的高度,在任一對(duì)突出元件之間的最大高度差是由于機(jī)械容限。這取決于制造方法和操作頻率,并可使一些突出元件與上覆導(dǎo)電層機(jī)械地和甚至電氣地接觸,其它突出元件不與上覆導(dǎo)電層接觸。容限應(yīng)優(yōu)選地足夠好以確保在任何突出元件和上覆導(dǎo)電層之間的可能出現(xiàn)的間隙保持到最小值。在一些示例性實(shí)施方式中,高度差小于0.1mm,例如小于0.05mm,例如小于0.01mm,例如小于0.005mm。因此,可能提供在突出元件和上覆導(dǎo)電層之間的機(jī)械和電連接的相對(duì)均勻的分布。
兩個(gè)導(dǎo)電層可在具有導(dǎo)波的區(qū)之外的一段距離處為了剛度而通過機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)一步連接在一起,其中機(jī)械結(jié)構(gòu)可整體地和優(yōu)選地在限定導(dǎo)電層之一的至少一種導(dǎo)電材料上單塊地形成。
優(yōu)選地,兩個(gè)導(dǎo)電層的至少部分大部分是平面的,除了由脊、凹槽和紋理(即突出元件)提供的精細(xì)結(jié)構(gòu)以外。
這組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件在實(shí)施方式的一個(gè)方案中在所述導(dǎo)電層之一上單塊地形成且優(yōu)選地通過鑄造單塊地形成,由此,每個(gè)突出元件單塊地固定到導(dǎo)電層,所有突出元件在它們的基部處經(jīng)由它們固定地連接到的所述導(dǎo)電層電連接到彼此。
因此,突出元件都與上部或下部導(dǎo)電層單塊地集成在一起,并優(yōu)選地都與導(dǎo)電層和相鄰?fù)怀鲈幱趯?dǎo)電金屬接觸中。
突出元件優(yōu)選地通過鑄造以下面討論的方式在導(dǎo)電層上單塊地形成。
RF部件優(yōu)選地是間隙波導(dǎo),且還包括至少一個(gè)脊,波沿著該脊傳播,所述脊與突出元件布置在相同的導(dǎo)電層上且也在所述導(dǎo)電層上單塊地形成。
脊間隙波導(dǎo)利用在銷之間的脊來引導(dǎo)波。這樣的脊也可通過將可成形的材料壓到模具中的凹部?jī)?nèi)來以上面討論的方式單塊地形成。然后,可具有樹的形式的這個(gè)波導(dǎo)脊結(jié)構(gòu)在它用于實(shí)現(xiàn)分支型分布網(wǎng)絡(luò)時(shí)可同時(shí)在突出元件之間形成。
微波器件還優(yōu)選地包括至少一個(gè)脊,波沿著該至少一個(gè)脊傳播,所述脊與突出元件布置在同一個(gè)導(dǎo)電層上,且也在所述導(dǎo)電層上單塊地形成。
根據(jù)實(shí)施方式的另一方案,微波器件包括多個(gè)單塊波導(dǎo)元件,每個(gè)波導(dǎo)元件具有基部和從基部向上延伸的突出指狀物,從而形成所述突出元件,其中波導(dǎo)元件與所述導(dǎo)電層之一導(dǎo)電地連接并布置成沿著這個(gè)導(dǎo)電層形成波導(dǎo)。
導(dǎo)電層(單塊波導(dǎo)元件被置于該導(dǎo)電層上)可被布置為金屬板或類似物,但優(yōu)選地被布置為在基片上的金屬化層。導(dǎo)電層優(yōu)選地非常薄,這通過將它定位在堅(jiān)硬和實(shí)心的介電基片上來簡(jiǎn)化以提高機(jī)械性能并降低成本。波導(dǎo)元件優(yōu)選地包括用于凹槽間隙波導(dǎo)的形成的扁平底板。
因此,間隙波導(dǎo)被形成,其具有其間布置有間隙的兩個(gè)導(dǎo)電層以及連接到至少一個(gè)所述導(dǎo)電層的一組周期性或準(zhǔn)周期性地布置的突出指狀物。單塊波導(dǎo)元件及其突出指狀物優(yōu)選地都經(jīng)由它們連接到的所述導(dǎo)電層電連接到彼此,從而形成紋理以停止在除了沿著預(yù)期波導(dǎo)路徑以外的其它方向上的在操作頻帶中的波傳播。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),較小的單塊波導(dǎo)元件可以相當(dāng)容易和有成本效益地被制造,每個(gè)單塊波導(dǎo)元件具有基部和從基部向上延伸的突出指狀物。此外,也可以用相對(duì)簡(jiǎn)單和有成本效益的方式例如通過使用拾取和放置技術(shù)或其它表面安裝技術(shù)(SMT)構(gòu)件放置系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)在第一導(dǎo)電層/基片上的波導(dǎo)元件的放置和連接。特別是,本發(fā)明使提供標(biāo)準(zhǔn)化波導(dǎo)元件和當(dāng)生產(chǎn)各種類型的RF部件時(shí)完全地或至少在相對(duì)大的程度上使用這樣的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件變得可能。
拾取和放置工藝本身是已知的,并已經(jīng)被用于電子組件的生產(chǎn)。這樣的工藝一般涉及供應(yīng)待拾取和放置在例如紙或塑料帶上、托盤或類似物上的元件以及在從供應(yīng)起的時(shí)間例如借助于氣動(dòng)吸杯來拾取元件。吸杯可附著到繪圖儀型設(shè)備或其它布置以將拾取的元件放置在可位于介電基片上的導(dǎo)電層上,從而形成PCB。當(dāng)放置在導(dǎo)電層例如金屬化基片上時(shí),元件通過粘附性焊膏或類似物被維持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。?dāng)所有元件放置在基片/層上時(shí),組件在升高的溫度下被熱處理,由此,焊膏熔化并將所放置的元件固定到基片/層。這個(gè)焊接連接在返回到室溫之后非常強(qiáng)。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),具有基部和從基部向上延伸的突出指狀物的單塊波導(dǎo)元件的提供使預(yù)先生產(chǎn)一種或多種類型的構(gòu)件并通過拾取和放置方法組裝元件變得可能。這例如通過使單塊波導(dǎo)元件的基部做得足夠大以用作由氣動(dòng)吸杯拾取的抽吸區(qū)而變得可能。
突出指狀物可具有任何期望形狀,但優(yōu)選地由基本上一致的寬度、厚度和高度制成,使指狀物基本上在形狀上是矩形的。然而,具有圓形或角形頂部或側(cè)面等的其它形狀也是可行的。指狀物也可以是具有圓形橫截面的圓銷。
波導(dǎo)元件可被提供為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件,并可通過表面安裝放置技術(shù)例如通過本身已知的拾取和放置設(shè)備來組裝。這使以相對(duì)簡(jiǎn)單、快速和有成本效益的方式提供各種各樣的不同RF部分變得可能。因此,得到在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)RF部件中的極大靈活性。同時(shí),與微帶解決方案等比較,RF部件具有更低損耗和更好的EMC特性。
波導(dǎo)元件優(yōu)選地包括用于凹槽間隙波導(dǎo)的形成的扁平底板。扁平底板特別好地適合于由氣動(dòng)吸杯提升。然而可選地,波導(dǎo)元件可包括設(shè)置有突出脊的基部,用于脊間隙波導(dǎo)的形成。在這樣的可選方案中,脊的頂表面、在銷區(qū)域之間或外部的扁平區(qū)域或類似物可用作由氣動(dòng)吸杯提升的表面。
所有波導(dǎo)元件的突出指狀物優(yōu)選地經(jīng)由它們連接到的導(dǎo)電表面與彼此處于導(dǎo)電/電接觸中。波導(dǎo)元件優(yōu)選地包括導(dǎo)電表面,以及其中每個(gè)波導(dǎo)元件的基部和所有指狀物與彼此電接觸。例如,波導(dǎo)元件可由金屬制成。每個(gè)波導(dǎo)元件可以例如由單片金屬制成,其中切出的舌狀物向上彎曲以形成突出指狀物。
突出指狀物優(yōu)選地以朝著基部的平面的角度延伸,且優(yōu)選地垂直于這個(gè)平面延伸。然而,其它方向也是可行的,例如形成相對(duì)于所述平面的銳角或鈍角。
在一個(gè)實(shí)施方式中,波導(dǎo)元件包括設(shè)置有突出脊的基部,用于脊間隙波導(dǎo)的形成。
波導(dǎo)元件優(yōu)選地由導(dǎo)電材料和優(yōu)選地金屬制成。
優(yōu)選地,至少一個(gè)波導(dǎo)元件包括在這里以指狀物的形式的布置在基部的兩個(gè)相對(duì)側(cè)上的多個(gè)突出元件。
至少一個(gè)波導(dǎo)元件還可包括沿著兩個(gè)或更多個(gè)平行但分離的行沿著至少一個(gè)邊緣布置的多個(gè)指狀物。因此對(duì)在波導(dǎo)的每側(cè)上的兩行或更多行突出指狀物的實(shí)現(xiàn)通常更有效。因此,具有沿著一側(cè)或幾側(cè)布置的兩個(gè)或更多個(gè)指狀物行的波導(dǎo)元件的實(shí)現(xiàn)使在導(dǎo)電層/基片上的有效波導(dǎo)的更有效的組裝變得可能。然而,幾個(gè)波導(dǎo)元件也可組合以形成設(shè)置有在沿著兩側(cè)的兩行或更多行中的突出指狀物的波導(dǎo)通道。
此外或可選地,至少一個(gè)波導(dǎo)元件可包括沿著至少一個(gè)邊緣沿著單行布置的多個(gè)指狀物。
至少一些指狀物可以是從基部的外部延伸的向上彎曲的舌狀物。舌狀物可從基部的外周邊延伸。然而,可選地,至少一些指狀物可以是從基部?jī)?nèi)的內(nèi)部切口延伸的向上彎曲的舌狀物。
波導(dǎo)元件優(yōu)選地借助于焊錫連接到第一導(dǎo)電層。因此,第一導(dǎo)電層可在波導(dǎo)元件的放置之前提供有焊膏等,優(yōu)選地使層稍微粘附,以將所放置的波導(dǎo)元件維持在適當(dāng)?shù)牡胤?。?dāng)被放置時(shí),第一導(dǎo)電層與波導(dǎo)元件一起可在升高的溫度下被熱處理,從而將波導(dǎo)元件固定地連接到第一導(dǎo)電層。
突出指狀物以與在以前已知的間隙波導(dǎo)中的相同的方式起銷、釘子等的作用。指狀物的很多不同的形狀和幾何結(jié)構(gòu)是可行的。例如,指狀物可具有隨著高度而改變的形狀,例如是稍微圓錐形的,在中間更寬和/或更厚,例如類似于卵形或球形形狀,在頂部和/或底部處具有較窄的橫截面,等等。然而,優(yōu)選地,指狀物在整個(gè)高度上具有相對(duì)一致的寬度和厚度。進(jìn)一步優(yōu)選地,指狀物的突出高度大于指狀物的寬度和厚度,且優(yōu)選地大于寬度和厚度的兩倍。仍然進(jìn)一步地,優(yōu)選地,指狀物的寬度大于厚度。
底板的扁平中央部分當(dāng)用于沿著底板形成波導(dǎo)時(shí)優(yōu)選地具有大于突出指狀物的高度的寬度。優(yōu)選地,這個(gè)寬度是突出指狀物的高度的2-3倍的范圍,例如大約2.5。
優(yōu)選地,波導(dǎo)元件包括筆直波導(dǎo)元件、曲線或彎曲波導(dǎo)元件、分支型波導(dǎo)元件和過渡波導(dǎo)元件中的至少一個(gè)。過渡波導(dǎo)元件可以是到單塊微波集成電路模塊(MMIC)的連接的過渡。
優(yōu)選地,指狀物的突出高度大于指狀物的寬度和厚度,且優(yōu)選地大于寬度和厚度的兩倍。此外,指狀物的寬度優(yōu)選地大于厚度。
根據(jù)實(shí)施方式的又一方案,突出元件被形成為表面安裝技術(shù)網(wǎng)格陣列,例如銷網(wǎng)格陣列、柱網(wǎng)格陣列和/或球網(wǎng)格陣列,其中每個(gè)銷通過焊接固定到導(dǎo)電層,但其中所有突出元件在它們的基部處經(jīng)由它們固定地連接到的所述導(dǎo)電層電連接到彼此。
可以用各種方式布置表面安裝技術(shù)(SMT)網(wǎng)格陣列。這個(gè)網(wǎng)格陣列可包括以短銷(PGA-銷網(wǎng)格陣列)、焊球(BGA-球網(wǎng)格陣列)、焊柱或圓柱體(CGA-柱網(wǎng)格陣列)等的形式的突出元件。突出元件、即球、銷、柱等可具有任何期望形狀。突出元件被安裝或生長(zhǎng)于的板/表面可以是PCB或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧?。網(wǎng)格陣列可例如布置在由陶瓷(CCGA-陶瓷柱網(wǎng)格陣列;CBGA-陶瓷球網(wǎng)格陣列等)制造的基片上。
在下文中將主要參考PGA和/或BGA。然而,有技能的讀者應(yīng)認(rèn)識(shí)到,其它SMT網(wǎng)格陣列例如CGA或CCGA也可替代地以相同的方式被使用。
本發(fā)明人現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),可通過使用銷網(wǎng)格陣列和/或球網(wǎng)格陣列技術(shù)以更有成本效益的方式得到與以前的間隙波導(dǎo)中的類似的或更好的性能。因此,例如可能在低制造成本下和在60GHz及更高的頻率下足夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)全體分布網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到,與金屬板的常規(guī)研磨比較且也與在介電基片中鉆通孔比較,這樣的PGA、PPGA、CPGA、BGA、CGA、CCGA和其它類似的SMT網(wǎng)格陣列技術(shù)可用于以非常低的價(jià)格制造間隙波導(dǎo)的銷/突出元件表面。
PGA在傳統(tǒng)上用于提供在微處理器(其位于一個(gè)PCB上)的很多端口到可在第一PCB上方或下方的另一PCB上的相應(yīng)數(shù)量的端口之間的導(dǎo)電連接。在這種情況下,一個(gè)PCB包含PGA,而另一PCB包含具有安裝到PGA的所有銷的位置的金屬化孔的相應(yīng)插座。然后,每個(gè)銷代表上部PCB的一個(gè)端口,且每個(gè)金屬化孔代表下部PCB的一個(gè)端口。因此,每個(gè)銷和每個(gè)插座孔與彼此電隔離并代表在第一PCB上的微處理器的單獨(dú)電端口。
相反,當(dāng)PGA或其它SMT網(wǎng)格陣列用于根據(jù)本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)間隙波導(dǎo)和RF封裝等,銷/突出元件經(jīng)由它們被安裝到的導(dǎo)電層例如金屬板或PCB與彼此電連接。因此,它們?cè)诠潭ǖ絇CB或金屬板的固定點(diǎn)處彼此不電隔離。這非常不同于PGA通常被使用的方式。以前已知的安裝在PCB上的PGA確保每個(gè)銷被隔離,即它們之間在其基部處沒有導(dǎo)電或金屬連接。當(dāng)PGA用于根據(jù)本發(fā)明形成波導(dǎo)等時(shí),在它們被安裝到的板上的相鄰銷之間將有導(dǎo)電金屬接觸。
因此,據(jù)此通過與用于將數(shù)字微處理器連接和封裝到印刷電路板的銷網(wǎng)格陣列和/或球網(wǎng)格陣列相同的工藝來形成突出元件,其中每個(gè)銷通過焊接固定到導(dǎo)電層,但與PGA/BGA/CGA的這樣的已知應(yīng)用相反,所有銷在導(dǎo)電層上在其基部處電連接到彼此。
至少一個(gè)導(dǎo)電層可設(shè)置有優(yōu)選地以矩形狹槽的形式的至少一個(gè)開口,所述開口允許輻射傳輸?shù)剿鑫⒉ㄆ骷?或從所述微波器件接收輻射。
微波器件還可包括布置在所述導(dǎo)電層之間的至少一個(gè)集成電路模塊,例如單塊微波集成電路模塊,停止波傳播的紋理從而起移除在所述集成電路模塊的封裝內(nèi)的諧振的裝置的作用。集成電路模塊優(yōu)選地布置在所述導(dǎo)電層之一上,以及其中上覆于集成電路的突出元件比非上覆于所述集成電路的突出元件短。在優(yōu)選的這樣的實(shí)施方式中,至少一個(gè)集成電路是單塊微波集成電路(MMIC)。
優(yōu)選地,集成電路布置在沒有設(shè)置有所述突出元件的導(dǎo)電層上,以及其中上覆于集成電路的突出元件比非上覆于所述集成電路的突出元件短。因此,集成電路可稍微被突出元件包圍,從而提供增強(qiáng)的屏蔽和保護(hù)。然而,突出元件優(yōu)選地不與集成電路接觸,且也優(yōu)選地不與集成電路被布置于的導(dǎo)電層接觸。
微波器件優(yōu)選地適合于形成用于超過20GHz和優(yōu)選地超過30GHz以及最優(yōu)選地超過60GHz的頻率的波導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了由如上討論的微波器件實(shí)現(xiàn)的包括全體分布網(wǎng)絡(luò)的平面陣列天線。
因此,與上面討論的類似的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)是可行的。
優(yōu)選地,全體分布網(wǎng)絡(luò)形成具有功率分配器和在它們之間的波導(dǎo)線的分支樹。這可例如被實(shí)現(xiàn)為如在前文中討論的間隙波導(dǎo)。
間隙波導(dǎo)可形成陣列天線的分布網(wǎng)絡(luò)。分布網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選地是完全或部分地全體的,包含功率分配器和傳輸線,完全或部分地被實(shí)現(xiàn)為間隙波導(dǎo),即在一個(gè)平滑和一個(gè)紋理化表面之間的間隙中形成,包括脊間隙波導(dǎo)、凹槽間隙波導(dǎo)和/或微帶間隙波導(dǎo),取決于在紋理化表面中的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是否是在薄介電基片上的金屬脊、凹槽或?qū)щ妿?。后者可以是倒置微帶間隙波導(dǎo)或如由已知的技術(shù)規(guī)定的微帶脊間隙波導(dǎo)。
在分布網(wǎng)絡(luò)中,波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可像樹一樣形成以借助于功率分配器和在它們之間的線來成為分支型或全體分布網(wǎng)絡(luò)。圍繞波導(dǎo)凹槽、脊或金屬條的銷可通過與上面討論的相同的生產(chǎn)過程來單塊地與支撐金屬板或金屬化基片集成。
天線也可以是以與在前文中已經(jīng)討論的方式的多個(gè)子組件的組裝件,由此,天線的總輻射表面由子組件的輻射子組件表面的組合形成。每個(gè)這樣的子組件表面可設(shè)置有輻射狹槽開口的陣列,如在前文中討論的。子組件表面可以例如布置在并排布置中,以形成組件的正方形或矩形輻射表面。優(yōu)選地,以波紋起作用的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)狹槽可進(jìn)一步布置在子陣列之間,即在E平面中的子組件表面之間。
天線系統(tǒng)還可包括連接到間隙波導(dǎo)的金屬表面中的開口的喇叭形元件。這樣的狹槽是產(chǎn)生與優(yōu)選地并排位于上部金屬板/導(dǎo)電層中的陣列中的喇叭形元件的陣列的耦合的耦合狹槽。每個(gè)喇叭元件的直徑優(yōu)選地大于一個(gè)波長(zhǎng)。這樣的喇叭陣列的例子本身在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中被描述,所述文檔特此通過引用被全部并入。
當(dāng)幾個(gè)狹槽用作在上部板中的輻射元件時(shí),在狹槽之間的間距優(yōu)選地小于在空氣中在操作頻率下的一個(gè)波長(zhǎng)。
在上部板中的狹槽也可具有大于一個(gè)波長(zhǎng)的間距。于是,狹槽是耦合狹槽,其產(chǎn)生從布置在紋理化表面中的分布網(wǎng)絡(luò)的端部到這個(gè)分布網(wǎng)絡(luò)在它之上的層中的繼續(xù)部分的耦合,該繼續(xù)部分將功率相等地分到共同形成狹槽的子陣列的輻射陣列的額外狹槽的陣列中,其中在每個(gè)子陣列的每個(gè)狹槽之間的間距優(yōu)選地小于一個(gè)波長(zhǎng)。因此,分布網(wǎng)絡(luò)可布置在幾層中,從而得到非常緊湊的組件。例如,第一和第二間隙波導(dǎo)層可以用前面提到的方式被設(shè)置,由包括耦合狹槽的導(dǎo)電層分離,其中每個(gè)耦合狹槽產(chǎn)生從在紋理化表面上的分布網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)端部到這個(gè)分布網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)部分的耦合,該繼續(xù)部分將功率相等地分到在布置在第二間隙波導(dǎo)的上側(cè)處的導(dǎo)電層中形成的狹槽的小陣列中,其共同形成整個(gè)陣列天線的輻射子陣列。在子陣列的每個(gè)狹槽之間的間距優(yōu)選地小于一個(gè)波長(zhǎng)??蛇x地,所述波導(dǎo)層中只有一個(gè)可以是間隙波導(dǎo)層,由此,另一層可通過另一波導(dǎo)技術(shù)來布置。
分布網(wǎng)絡(luò)在饋送點(diǎn)處優(yōu)選地連接到包括雙工器濾波器的RF前端的其余部分以分離發(fā)射頻帶和接收頻帶以及其后的發(fā)射放大器和接收放大器和其它電子器件。后者也被稱為用于發(fā)射和接收的轉(zhuǎn)換器模塊。這些部件可位于與形成分布網(wǎng)絡(luò)的紋理相同的表面上的天線陣列旁邊或該天線陣列下方。優(yōu)選地提供從分布網(wǎng)絡(luò)到雙工器濾波器的過渡,且這可使用在下部導(dǎo)電層的接地平面中的孔來實(shí)現(xiàn),并形成在它的背側(cè)上的矩形波導(dǎo)界面。這樣的矩形波導(dǎo)界面也可用于測(cè)量目的。
像在以前已知的間隙波導(dǎo)中一樣,由本發(fā)明提供的波導(dǎo)引導(dǎo)主要在導(dǎo)電層之間的空氣間隙中并沿著由突出元件界定的路徑傳播的波。在導(dǎo)電層之間形成的且不被突出元件填充的腔也可完全或部分地由介電材料填充。在紋理化表面中的周期性或準(zhǔn)周期性突出元件優(yōu)選地設(shè)置在波導(dǎo)路徑的兩側(cè)上,并設(shè)計(jì)成阻止波在除了沿著波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以外的其它方向上在兩個(gè)金屬表面之間傳播。這個(gè)被禁止的傳播的頻帶被稱為阻帶,且這限定間隙波導(dǎo)的最大可用操作帶寬。
可近似地給出間隙波導(dǎo)和線的特征阻抗。
Zk=Z0h/w
其中Z0是在空氣中(或在填充間隙區(qū)的電介質(zhì)中)的波阻抗,w是導(dǎo)引路徑例如脊或凹槽的寬度,以及h是在凹槽/脊和上覆導(dǎo)電層之間的距離。參數(shù)h和w優(yōu)選地被選擇,使得足夠和適當(dāng)?shù)奶卣髯杩贡坏玫健?/p>
優(yōu)選地,特征阻抗在范圍25-200Ohm內(nèi),且最優(yōu)選地在范圍50-100Ohm內(nèi),例如接近50Ohm或接近100Ohm。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了用于生產(chǎn)微波器件例如波導(dǎo)、傳輸線、波導(dǎo)電路、傳輸線電路或天線系統(tǒng)的射頻(RF)部件的方法,該方法包括:
提供具有固定地連接到導(dǎo)電層的一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件的導(dǎo)電層,所有突出元件在其基部處至少經(jīng)由它們固定地連接到的所述導(dǎo)電層電連接到彼此;
將另一導(dǎo)電層布置在所述導(dǎo)電層之上,從而在導(dǎo)電層之間形成的間隙內(nèi)圍住突出元件;
其中突出元件形成紋理以停止操作頻帶中的在除了沿著預(yù)期波導(dǎo)路徑以外的其它方向上的波傳播,以及其中一些或所有突出元件也與另一導(dǎo)電層處于導(dǎo)電或非導(dǎo)電接觸中。
因此,如上面討論的類似實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)是可行的。
在實(shí)施方式的一個(gè)方案中,提供具有固定地連接到導(dǎo)電層的一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件的導(dǎo)電層的步驟包括:
提供設(shè)置有形成突出元件的負(fù)象的多個(gè)凹部的模具;
將材料的可成形片布置在模具上;以及
將壓力施加在材料的可成形片上,從而壓縮材料的可成形片以與模具的凹部相符。
如在前文中討論的,間隙波導(dǎo)已經(jīng)被證明起作用并具有比常規(guī)微帶線和共面波導(dǎo)低的損耗。本發(fā)明人現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),可通過以可被稱為模具成形或鑄造、且特別是多層模具成形的工藝在導(dǎo)電層上單塊地形成突出元件來以更有成本效益的方式得到類似或更好的性能,其中材料例如鋁的可成形片被壓向設(shè)置有形成RF部件的突出元件的負(fù)象的多個(gè)凹部的模具,從而壓縮材料的可成形片以與模具的凹部相符。因此,例如可能在低制造成本下和在60GHz及更高的頻率下足夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)全體分布網(wǎng)絡(luò)。
模具可設(shè)置在一層中,包括凹部。然而,模具可以可選地包括兩層或更多層,其中的至少一些設(shè)置有通孔,其中通過將層堆疊在彼此的頂部上來形成凹部。使用這樣的多層模具的鑄造或模具成形在這里被稱為多層模具成形。在三、四、五或甚至更多層被使用的情況下,除了可能底層以外的每個(gè)層具有通孔,通孔在層放置在彼此的頂部上時(shí)表現(xiàn)為凹部,且不同層的至少一些通孔彼此連通。
鑄造或模具成形本身是以前已知的,并在用于形成金屬薄板等的其它領(lǐng)域中被使用。這樣的已知方法的例子在例如US 7 146 713、US 3 937 618和US 3 197 843中被找到。然而,用于上面討論的類型的RF部件的生產(chǎn)的鑄造或模具成形的使用在現(xiàn)有技術(shù)中不是已知的也不是預(yù)見的。多層模具和多層模具成形的使用也不是已知的。
可借助于鉆孔、研磨等來形成在模具中的凹部。
現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到,與金屬板的常規(guī)研磨比較且也與在介質(zhì)基片中鉆通孔比較,這樣的鑄造/模具成形工藝可用于以非常低價(jià)格制造間隙波導(dǎo)的銷/突出元件表面。
本發(fā)明使以快速和有成本效益的方式生產(chǎn)上面討論的類型的RF部件變得可能,用于原型和測(cè)試序列的生產(chǎn)以及對(duì)于全規(guī)模生產(chǎn)。相同的生產(chǎn)設(shè)備可用于很多不同的RF部件的生產(chǎn)。對(duì)于不同的RF部件的生產(chǎn),只有模具需要被更換,且在幾個(gè)模具層被使用(見下文)的情況下,只更換單個(gè)模具層或重新布置模具層的順序常常就足夠了。
可通過鉆孔來得到在模具或模具層中的凹部。然而,用于形成凹部的其它手段也是可行的,例如研磨、蝕刻、激光切割等也是可行的。
材料的可成形片可被稱為坯段。坯段優(yōu)選地由比其它構(gòu)件且特別是模具的材料更軟的材料形成。坯段/可成形材料可以例如是軟金屬,例如鋁、錫等或其它材料例如塑料材料。如果塑料材料或其它非導(dǎo)電或差導(dǎo)電材料被使用,則該材料優(yōu)選地在成形之后例如使用銀的薄鍍層被電鍍或金屬化。模具優(yōu)選地由不銹鋼或其它硬材料制成。
可以用各種方式例如通過鉆孔、研磨、蝕刻、激光切割等形成模具/模具層的凹部。
本發(fā)明使有成本效益地生產(chǎn)具有很多突出元件/銷的RF部件、小直徑的突出元件/銷和/或具有與比直徑大的高度的突出元件/銷變得可能。這變得特別適合于形成用于高頻的RF部件。
凹部的深度和承載凹部的模具/模具層的厚度(特別是當(dāng)通孔被使用時(shí))提供所制造的部件例如銷和/或脊的突出結(jié)構(gòu)的高度。因此,這樣的元件的高度容易可控制,并且也可容易布置成沿著所制造的部件改變,使得例如一些銷比其它銷更高,銷比突出脊更高,等等。通孔比腔制造起來更有成本效益。此外,可因此容易通過將具有通孔的模具層定位在彼此的頂部上來得到不同深度的凹部,使得如果兩個(gè)或更多個(gè)模具層具有重合的孔位置,則較深的凹部被得到。
借助于本發(fā)明,可以用非常快的、能量有效和有成本效益的方式來生產(chǎn)上面討論的類型的RF部件。模具層的形成是相對(duì)簡(jiǎn)單的,且同一模具可被重新使用很多次。此外,模具層可容易被更換,使模具的其余部分和生產(chǎn)設(shè)備重新用于其它RF部件的生產(chǎn)變得可能。這使得生產(chǎn)對(duì)設(shè)計(jì)變化等具有靈活性。生產(chǎn)過程也是具有很好的可控制性并且所生產(chǎn)的RF部件具有很好的容差。此外,生產(chǎn)設(shè)備是相對(duì)廉價(jià)的,且同時(shí)提供高生產(chǎn)率。因此,生產(chǎn)方法和裝置適合于低批量原型生產(chǎn)、小批定制部件的生產(chǎn)并適合于大批的大量生產(chǎn)。
模具優(yōu)選地設(shè)置有套環(huán),材料的可成形片可插入套環(huán)中。模具可包括底板和套環(huán),套環(huán)被設(shè)置為松散地布置在底板上的單獨(dú)的元件。
模具還可包括至少一個(gè)模具層,其包括形成所述凹部的通孔。在優(yōu)選實(shí)施方式中,模具包括至少兩個(gè)夾在中間的模具層,其包括通孔。因此,夾在中間的層可布置成提供突出元件的各種高度和/或形狀。例如,這樣夾在中間的模具層可用于具有變化的高度例如不同高度的突出元件的區(qū)的突出元件的有成本效益的實(shí)現(xiàn)或具有變化的寬度尺寸例如圓錐形的、具有階梯狀降低的寬度等的突出元件的實(shí)現(xiàn)。它也可用于形成脊、階梯狀過渡等。優(yōu)選地,至少一個(gè)模具層布置在套環(huán)內(nèi)。
凹部?jī)?yōu)選地布置成在RF部件上形成一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件。
模具可設(shè)置有套環(huán),其中材料的可成形片可插入套環(huán)中。
模具還可包括底板和套環(huán),套環(huán)被設(shè)置為松散地布置在底板上的單獨(dú)的元件。
優(yōu)選地,模具還包括至少一個(gè)模具層,其包括形成所述凹部的通孔。
模具優(yōu)選地包括至少兩個(gè)夾在中間的模具層,其包括通孔。
至少一個(gè)模具層還可布置在套環(huán)內(nèi)。
在實(shí)施方式的另一個(gè)方案中,提供具有固定地連接到其的一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件的導(dǎo)電層的步驟包括:
提供例如被布置為在基片上的金屬化層的第一導(dǎo)電層;
提供多個(gè)單塊波導(dǎo)元件,每個(gè)單塊波導(dǎo)元件具有基部和從基部向上延伸的突出指狀物;以及
導(dǎo)電地連接波導(dǎo)元件與第一導(dǎo)電層,并布置成沿著第一導(dǎo)電層形成波導(dǎo)。
導(dǎo)電地連接波導(dǎo)元件與第一導(dǎo)電層的步驟有利地通過拾取和放置技術(shù)來完成。因此,可使用常規(guī)和本身已知的拾取和放置設(shè)備。這樣的設(shè)備通常用于在PCB上布置的電子電路的放置和生產(chǎn)。然而,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),相同或相似的設(shè)備也可非常有效地用于間隙波導(dǎo)和類似的RF部件的生產(chǎn)。通過使用在波導(dǎo)元件中的基部和/或足夠尺寸的脊,設(shè)置了使元件能夠被氣動(dòng)地提升的提升區(qū)域,且在焊接之前基部還提供在所放置的位置上的元件的足夠的穩(wěn)定性。
導(dǎo)電地連接波導(dǎo)元件與第一導(dǎo)電層的步驟優(yōu)選地包括下列子步驟:
使用真空放置系統(tǒng)將波導(dǎo)元件拾取并放置在所述第一導(dǎo)電層上,使得波導(dǎo)元件變得粘附到第一導(dǎo)電層;以及
在升高的溫度下加熱第一導(dǎo)電層,從而借助于焊接將波導(dǎo)元件連接到第一導(dǎo)電層。
本發(fā)明人現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),通過使用借助于例如表面安裝放置技術(shù)(例如拾取和放置技術(shù))可布置在第一導(dǎo)電層(例如金屬化基片)上的波導(dǎo)元件,可以用更有成本效益的方式得到與以前已知的相比類似或更好的性能。因此,例如可能在低制造成本下和在60GHz及更高的頻率下足夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)全體分布網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)實(shí)施方式的另一方案,提供具有固定地連接到其的一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件的導(dǎo)電層的步驟包括:
提供第一導(dǎo)電層;以及
將一組周期性或準(zhǔn)周期性布置的突出元件固定地連接到第一導(dǎo)電層,其中所述突出元件都經(jīng)由它們固定地連接到的所述導(dǎo)電層電連接到彼此,以及其中所述突出元件通過表面安裝技術(shù)網(wǎng)格陣列例如銷網(wǎng)格陣列、柱網(wǎng)格陣列和/或球網(wǎng)格陣列來形成。
在第一導(dǎo)電層上提供突出元件的步驟優(yōu)選地涉及下列步驟:
在第一導(dǎo)電層上產(chǎn)生突出元件的布局和可能的波導(dǎo)路徑的圖案;
在夾具中布置待連接到第一導(dǎo)電層的部件;以及
將部件連接到第一導(dǎo)電層。
將參考在下文中所述的實(shí)施方式來在下面進(jìn)一步澄清本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)勢(shì)。特別地,本發(fā)明在前文中按照暗示發(fā)射天線的術(shù)語被描述,但自然地,相同的天線也可用于接收或接收和發(fā)射電磁波。作為互易性的結(jié)果,只包含無源構(gòu)件的天線系統(tǒng)的部件的性能對(duì)于發(fā)射和接收是相同的。因此,在上面用于描述天線的任何術(shù)語應(yīng)被廣泛地解釋,允許電磁輻射在任何或兩個(gè)方向上被傳送。例如,術(shù)語“分布網(wǎng)絡(luò)”不應(yīng)被解釋為唯一地用于在發(fā)射天線中使用,而也可以起用于在接收天線中使用的組合網(wǎng)絡(luò)的作用。
附圖的簡(jiǎn)要說明
為了例示目的,本發(fā)明將參考在附圖中示出的其實(shí)施方式在下文中被更詳細(xì)地描述,其中:
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的間隙波導(dǎo)的透視側(cè)視圖;
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的間隙波導(dǎo)的圓形腔的透視側(cè)視圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的陣列天線的示意圖,其中圖3a是所述天線的子陣列/子組件的分解圖,圖3b是包括四個(gè)這樣的子陣列/子組件的天線的透視圖,以及圖3c是實(shí)現(xiàn)圖3b的天線的可選方式的透視圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的且例如在圖3的天線中可用的示例性分布網(wǎng)絡(luò)的頂視圖;
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一可選實(shí)施方式的、利用倒置微帶間隙波導(dǎo)的天線的三個(gè)不同的層的透視圖和分解圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的脊間隙波導(dǎo)的輸入端口的近視圖;
圖7和8是根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的部分地拆卸的間隙波導(dǎo)濾波器的透視圖;
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的間隙波導(dǎo)封裝MMIC放大器鏈的圖示,以及其中圖9a是從側(cè)面看的示意性透視圖而圖9b是側(cè)視圖;
圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制造設(shè)備的示意性分解圖;
圖11是在圖10中的模具成形層的頂視圖;
圖12是圖10的組裝模具的透視圖;
圖13是在組裝布置中的圖10的制造設(shè)備的透視圖;
圖14是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的制造設(shè)備的示意性分解圖;
圖15和16是示出在圖14的實(shí)施方式中的兩個(gè)模具成形層的頂視圖;
圖17是示出由圖14的制造設(shè)備可生產(chǎn)的RF部件的透視圖;
圖18a是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的凹槽間隙波導(dǎo)的透視側(cè)視圖,以及圖18b示出同一波導(dǎo)的橫截面視圖;
圖19a是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的脊間隙波導(dǎo)的透視側(cè)視圖,以及圖19b是同一波導(dǎo)的橫截面視圖;
圖20是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的波導(dǎo)成形元件的透視側(cè)視圖,其中右手圖示出波導(dǎo)成形元件,以及左手圖示出用于右手圖的波導(dǎo)元件的成形的沖壓預(yù)成形件;
圖21是通過圖20的波導(dǎo)元件制造的部分地組裝的波導(dǎo)的透視頂視圖;
圖22是圖21的波導(dǎo)的橫截面視圖;
圖23-26示出與在圖20中類似的類型但具有不同的幾何結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)元件;
圖27-30是示出使用波導(dǎo)元件來形成不同類型的波導(dǎo)的各種方式的示意性橫截面視圖;
圖31-32示出具有沿著每側(cè)的兩行突出指狀物的波導(dǎo)元件的不同實(shí)施方式;
圖33-35是不同的波導(dǎo)元件可如何組合成更復(fù)雜的波導(dǎo)部件的示意圖;
圖36、37和38是示出用于形成脊間隙波導(dǎo)的具有實(shí)心脊的波導(dǎo)元件的實(shí)施方式的透視頂視圖;
圖39是類似于圖31中的波導(dǎo)元件但具有被成形為非實(shí)心脊的基部的波導(dǎo)元件的示意性橫截面視圖;
圖40是示出連接到集成電路的波導(dǎo)元件的使用的示意性頂視圖;
圖41是示出形成突出指狀物的網(wǎng)格的波導(dǎo)元件的使用的示意性頂視圖;
圖42示出無源網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方式;以及
圖43示出具有有源構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)的實(shí)施方式。
詳細(xì)描述
在下面的詳細(xì)描述中,將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而,應(yīng)理解,不同實(shí)施方式的特征在實(shí)施方式之間是可互換的并可以用不同的方式組合,除非任何其它事情被特別指示。即使在下面的描述中,也闡述了很多特定的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的更徹底的理解。對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將明顯,本發(fā)明可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)施。在其它實(shí)例中,沒有詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)或功能,以便不使本發(fā)明模糊。
在如圖1所示的第一實(shí)施方式中,示出矩形波導(dǎo)的例子。波導(dǎo)包括第一導(dǎo)電層1和第二導(dǎo)電層2(在這里為了增加的可見性而被制造為半透明的)。導(dǎo)電層布置成離彼此一段恒定距離h,從而形成在其間的間隙。
這個(gè)波導(dǎo)類似于具有在PCB中的金屬化通孔的常規(guī)SIW,該P(yáng)CB具有在兩側(cè)上的金屬層(地),上部(頂部)和下部(底部)接地平面。然而,這里沒有在導(dǎo)電層之間的介電基片,且用包括導(dǎo)電層和從這個(gè)第一導(dǎo)電層延伸并與這個(gè)第一導(dǎo)電層固定地單塊地集成的突出元件3的單塊部件代替金屬化通孔。第二導(dǎo)電層2擱置在突出元件3上且也例如借助于焊接來連接到這些突出元件。突出元件3由導(dǎo)電材料例如金屬制成。它們也可由金屬化塑料或陶瓷制成。
此外,第一和第二導(dǎo)電層可借助于圍繞導(dǎo)電層之一的周界延伸的墊環(huán)附著到彼此。為了增加的可見性,沒有示出墊環(huán)。
類似于SIW波導(dǎo),波導(dǎo)在這里在導(dǎo)電元件之間形成,在這里在第一端口和第二端口4之間延伸。
在這個(gè)例子中,示出非常簡(jiǎn)單的筆直波導(dǎo)。然而,可以用相同的方式實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的路徑,包括曲線、分支等。
圖18示出凹槽間隙波導(dǎo)的類似實(shí)現(xiàn),但不是具有圓形突出元件(如在圖1中的),而是突出元件在這里具有矩形或正方形橫截面幾何結(jié)構(gòu)。
圖19示出另一類似的實(shí)現(xiàn),但在這里間隙波導(dǎo)形成脊間隙波導(dǎo),脊從導(dǎo)電層之一延伸并形成在波導(dǎo)中的波導(dǎo)路徑。
圖2示出間隙波導(dǎo)的圓形腔。這以與在圖1的上面討論的筆直波導(dǎo)中類似的方式實(shí)現(xiàn),并包括其間布置有間隙的第一和第二導(dǎo)電層1、2和突出元件,突出元件在導(dǎo)電層之間延伸并連接到這些層。突出元件單塊地連接到導(dǎo)電層之一。突出元件3在這里沿著圓形路徑布置,圍住圓形腔。此外在這個(gè)示例性實(shí)施方式中,提供饋送裝置6和X形輻射狹槽開口5。
這個(gè)圓形波導(dǎo)腔以與圓形SIW腔類似的方式起作用。
參考圖3,現(xiàn)在將討論平面陣列天線的實(shí)施方式。這個(gè)天線在結(jié)構(gòu)上和功能上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中討論的天線,所述文檔特此通過引用被全部并入。
圖3a在分解圖中示出子組件的多層結(jié)構(gòu)。子組件包括具有第一接地平面/導(dǎo)電層32的下部間隙波導(dǎo)層31和由突出元件33和脊結(jié)構(gòu)34形成的紋理,一起形成在第一接地平面32和第二接地平面/導(dǎo)電層35之間的間隙波導(dǎo)。第二接地平面35在這里布置在第二上部波導(dǎo)層36上,第二上部波導(dǎo)層36也包括第三上部接地平面/導(dǎo)電層37。第二波導(dǎo)層也可被形成為間隙波導(dǎo)層。間隙因此分別在第一和第二接地平面之間和在第二和第三接地平面之間形成,從而形成兩個(gè)波導(dǎo)層。上層的底部第二接地平面35具有耦合狹槽38,且上部第二接地平面具有4個(gè)輻射狹槽39,以及在這兩個(gè)接地平面之間有間隙波導(dǎo)腔。圖3a只示出形成大陣列的單位單元(元件)的單個(gè)子陣列。圖3b示出并排布置在矩形配置中的4個(gè)這樣的子陣列的陣列??梢杂羞@樣的子陣列的甚至更大的陣列以形成更具方向性的天線。
在子陣列之間,在一個(gè)方向上提供間隔,從而形成在上部金屬板中的細(xì)長(zhǎng)狹槽。突出元件/銷沿著狹槽的兩側(cè)布置。這形成子陣列之間的在E平面中的波紋。
在圖3c中,示出可選的實(shí)施方式,其中包括幾個(gè)子陣列的上部導(dǎo)電層被形成為連續(xù)金屬板。這個(gè)金屬板優(yōu)選地具有足夠的厚度以允許凹槽在其中形成。因此,具有與在圖3b中的狹槽類似的效應(yīng)的細(xì)長(zhǎng)波紋可替代地被實(shí)現(xiàn)為在單位單元之間延伸的細(xì)長(zhǎng)凹槽。
分別在第一和第二導(dǎo)電層以及第二和第三導(dǎo)電層之間的波導(dǎo)層中的任一個(gè)或兩個(gè)可被形成為如在前文中討論的單塊間隙波導(dǎo),而沒有在這兩個(gè)金屬接地平面之間的任何基片,且突出元件在這兩個(gè)導(dǎo)電層之間延伸。然后,如在[13]中討論的常規(guī)通孔替代地是在整個(gè)天線陣列的每個(gè)單位單元內(nèi)在這兩個(gè)金屬板之間單塊地形成的金屬銷等。
在圖4中,示出在圖3中的天線的下部間隙波導(dǎo)層中的紋理的例子的頂視圖。這示出對(duì)于在兩個(gè)下部間隙導(dǎo)電層之間的間隙中的波的、根據(jù)錯(cuò)誤!沒有找到引用源。的脊間隙波導(dǎo)技術(shù)中的分布網(wǎng)絡(luò)41。脊結(jié)構(gòu)形成從一個(gè)輸入端口42到四個(gè)輸出端口43的分支,所謂的全體分布網(wǎng)絡(luò)。分布網(wǎng)絡(luò)可以比這個(gè)大得多,具有多得多的輸出端口以饋送較大的陣列。與[13]的天線對(duì)比,布置成提供停止紋理的通孔在這里被形成為以上面所述的方式單塊地形成的突出元件44。因此,沒有或部分地沒有基片,且通孔由突出元件/銷代替。脊結(jié)構(gòu)可以用相同的方式形成,以單塊地布置在導(dǎo)電層上。因此,脊變成例如在例如錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中的脊間隙波導(dǎo)中所示的實(shí)心脊。可選地,脊可被繪制為由銷支持的細(xì)金屬條、微帶。
參考圖5,現(xiàn)在將討論天線的另一實(shí)施方式。這個(gè)天線包括在分解圖中單獨(dú)地示出的三層。上層51(左邊)包括在其中形成的輻射喇叭元件52的陣列。中間層53布置在離上層51一段距離處,使得朝著上層的間隙被提供。這個(gè)中間層53包括布置在沒有接地平面的基片上的微帶分布網(wǎng)絡(luò)54。波在上層和中間層之間和在微帶路徑之上的空氣間隙中傳播。下層55(右邊)布置在中間層53之下并與中間層53接觸。這個(gè)下層包括在導(dǎo)電層57上以上面討論的方式單塊地制造的突出元件56例如金屬銷的陣列。導(dǎo)電層可被形成為單獨(dú)的金屬層或?yàn)镻CB的上部接地平面的金屬表面。突出元件整體地連接到導(dǎo)電層,使得在所有突出元件的基部之間的金屬接觸被確保。
因此,這個(gè)天線在功能上和結(jié)構(gòu)上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中公開的天線,所述文檔特此通過引用被全部并入。然而,雖然這個(gè)已知的天線通過研磨來實(shí)現(xiàn)以形成倒置微帶間隙波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),本例子提供被實(shí)現(xiàn)為單塊地形成的間隙波導(dǎo)的分布網(wǎng)絡(luò),這產(chǎn)生很多優(yōu)點(diǎn),如在本申請(qǐng)的前述章節(jié)中徹底地討論的。
圖6提供在下層上的微帶-脊間隙波導(dǎo)的輸入端口的近視圖,其示出穿過接地平面中的狹槽63到矩形波導(dǎo)的過渡。在這個(gè)實(shí)施方式中,沒有介電基片存在,且常規(guī)使用的通孔由突出元件61代替,突出元件61單塊地連接到導(dǎo)電層62,使得在所有突出元件61之間沒有電接觸。因此,提供微帶間隙波導(dǎo)。為了清楚起見,移除上金屬表面。由銷支撐的微帶、即微帶-脊也可以用與上面關(guān)于圖4討論的相同的方式由實(shí)心脊代替。
圖7示出在結(jié)構(gòu)上和功能上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中討論的間隙波導(dǎo)濾波器的間隙波導(dǎo)濾波器的示例性實(shí)施方式,所述文檔特此通過引用被全部并入。然而,與在這個(gè)文檔中公開的波導(dǎo)濾波器對(duì)比,布置在下部導(dǎo)電層72上的突出元件71在這里以上面討論的方式由單塊地和整體地形成的突出元件形成。上部導(dǎo)電層73以與在[12]中討論的相同的方式布置在突出元件之上。因此,這然后成為凹槽間隙波導(dǎo)濾波器。
圖8提供也可被稱為間隙-波導(dǎo)封裝微帶濾波器的波導(dǎo)濾波器的另一例子。這個(gè)濾波器在功能上和結(jié)構(gòu)上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中公開的濾波器,所述文檔特此通過引用被全部并入。然而,與在[15]中公開的濾波器對(duì)比,濾波器在這里由具有突出元件的表面封裝,其中設(shè)置在導(dǎo)電層82上的突出元件81以上面所述的方式實(shí)現(xiàn)。示出包括不同數(shù)量和布置的突出元件81的兩個(gè)可選的蓋。
參考圖9,將討論提供集成電路的封裝的實(shí)施方式。在這個(gè)例子中,集成電路是以鏈構(gòu)造布置在下部板92上的MMIC放大器模塊91,下部板92在這里被實(shí)現(xiàn)為具有設(shè)置有下部接地平面93的上部主基片的PCB。提供由例如由鋁或任何其它適當(dāng)?shù)慕饘僦瞥傻膶?dǎo)電層95形成的蓋。蓋可借助于周圍框架等連接到下部板92。
蓋進(jìn)一步設(shè)置有朝著下部板92突出的突出元件96、97。這在功能上和結(jié)構(gòu)上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中公開的封裝,所述文檔特此通過引用被全部并入。突出元件優(yōu)選地具有不同的高度,使得在集成電路91上面的元件具有較低的高度,且在橫向地在集成電路外部的區(qū)域上面的元件具有較大的高度。因此,在由突出元件呈現(xiàn)的表面中形成孔,其中集成電路被插入孔中。突出元件與上層95電接觸,并由這個(gè)層電連接到彼此。此外但未在附圖中示出,至少一些突出元件也可與下部板92和也可能與集成電路模塊91接觸。
在這里且與在[16]中公開的對(duì)比,突出元件單塊地在上層95上形成。這個(gè)封裝因此是根據(jù)本發(fā)明使用如上面討論的間隙波導(dǎo)作為封裝技術(shù)的例子。
上面討論的示例性實(shí)施方式例如根據(jù)本發(fā)明的微波器件的其它實(shí)現(xiàn)可以用各種方式被制造和生產(chǎn)。例如,可能使用常規(guī)制造技術(shù),例如鉆孔、研磨等。
然而,根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)選方案,微波器件且特別是突出元件是通過PGA、BGA或其它表面安裝技術(shù)(SMT)網(wǎng)格陣列例如CGA等來形成。
根據(jù)實(shí)施方式的另一優(yōu)選方案,可使用將在下文中更詳細(xì)討論的模具形成或鑄造技術(shù)來生產(chǎn)微波器件,從而單塊地集成突出元件。
根據(jù)實(shí)施方式的又一優(yōu)選方案,通過拾取和放置技術(shù)并使用標(biāo)準(zhǔn)化或定制微波元件來生產(chǎn)微波器件。這也在下文中被更詳細(xì)地討論。
特別地,所有這三個(gè)優(yōu)選技術(shù)可不僅用于形成微波器件,其中一些或所有突出元件也與其它導(dǎo)電層處于導(dǎo)電或非導(dǎo)電接觸中,而且也可用于形成并生產(chǎn)常規(guī)間隙波導(dǎo)等,其中間隙設(shè)置在突出元件和上覆導(dǎo)電層/表面之間。
接著將參考圖10-17更詳細(xì)地描述用于制造單塊地形成的微波器件和RF部件的設(shè)備和方法。
參考圖10,用于生產(chǎn)RF部件的裝置的第一實(shí)施方式包括模具,其包括設(shè)置有形成RF部件的突出元件的負(fù)象的多個(gè)凹部的模具層104。在圖11中示出這樣的模具層104的例子。這個(gè)模具層104包括均勻分散的通孔的網(wǎng)格陣列以形成突出元件的相應(yīng)網(wǎng)格陣列。凹部在這里具有矩形形狀,但也可使用其它形狀例如圓形、橢圓形、六邊形等。此外,凹部不需要在模具層的高度上具有均勻橫截面。凹部可以是圓柱形的,但也可以是圓錐形的或呈現(xiàn)具有變化的直徑的其它形狀。
模具還包括布置在所述至少一個(gè)模具層周圍的套環(huán)103。套環(huán)和模具層優(yōu)選地形成所需尺寸,使得模具層具有與套環(huán)的內(nèi)部的緊密配合。在圖12中,示出布置在套環(huán)內(nèi)的模具層。
模具還包括底板105,模具層和套環(huán)布置在該底板105上。在模具包括通孔的情況下,底板將形成由通孔提供的腔的底部。
材料的可成形片102進(jìn)一步布置在套環(huán)內(nèi)以被壓到模具層104上。壓力可直接施加到材料的可成形片上,但優(yōu)選地,印記(stamp)101布置在材料的可成形片的頂部上,以便均勻地分布?jí)毫ΑS∮泝?yōu)選地也布置成可插入套環(huán)內(nèi),并具有與套環(huán)的內(nèi)部的緊密配合。在圖13中,在組裝布置中示出布置在套環(huán)103中的材料的可成形片的頂部上的印記101。
上面討論的布置可布置在常規(guī)壓制裝置例如機(jī)械或液壓壓力機(jī)中,以將壓力施加到印記和模具的底板,從而壓縮材料的可成形片以與至少一個(gè)模具層的凹部相符。
上面討論的多層模具壓制或鑄造布置可提供突出元件/銷、脊和在材料的可成形片中的具有相同高度的其它突出結(jié)構(gòu)。例如借助于鉆孔可得到通孔。在非貫穿凹部在模具層中被使用的情況下,這個(gè)布置也可用于產(chǎn)生具有變化的高度的這樣的突出結(jié)構(gòu)。
然而,為了生產(chǎn)具有變化的高度的突出結(jié)構(gòu),也可能使用幾個(gè)模具層,每個(gè)具有通孔?,F(xiàn)在將參考圖14-17來討論這樣的實(shí)施方式。
參考圖14的分解圖,這個(gè)裝置包括與在前面討論的實(shí)施方式中相同的層/構(gòu)件。然而,在這里提供兩個(gè)單獨(dú)的模具層104a和104b。這樣的模具層的例子在圖15和16中示出。布置成最接近材料的可成形片102的模具層104a(在圖15中示出)設(shè)置有多個(gè)通孔。更遠(yuǎn)離材料的可成形片102的另一模具層104b(在圖16中示出)包括較少的凹部。第二模具層104b的凹部?jī)?yōu)選地與在第一模具層104a中的相應(yīng)凹部相關(guān)。因此,第一模具層的一些凹部將在與第二模具層相遇處結(jié)束以形成短突出元件,而一些凹部還將在第二模具層內(nèi)延伸以形成高突出元件。因此,通過模具層的足夠成形,生產(chǎn)各種高度的突出元件是相對(duì)簡(jiǎn)單的。
在圖17中示出根據(jù)在圖15和16中所示的模具層的實(shí)施方式的具有變化的高度的突出元件的RF部件的例子。
在前文中,印記101、套環(huán)103、模具層104和底板105被例示為單獨(dú)的元件,可分離地布置在彼此的頂部上。然而,在各種組合中,這些元件也可永久地或可分離地連接到彼此或被形成為集成單元。例如,底板105和套環(huán)103可被設(shè)置為組合單元,模具層可連接到套環(huán)和/或底板等。
可在室溫下執(zhí)行壓制,其中壓力被施加以形成與模具層相符的可成形材料。然而,為了便于成形,特別是當(dāng)相對(duì)硬的材料被使用時(shí),熱也可被施加到可成形材料。例如,如果鋁用作可成形材料,則材料可被加熱到幾百攝氏度或甚至高達(dá)500攝氏度。如果錫被使用,則材料可被加熱到100-150攝氏度。通過施加熱,成形可更快,且需要較小的壓力。
為了便于在成形之后從模具/模具層移除可成形材料,凹部可被制成稍微圓錐形的或類似形狀。也可能將熱或冷施加到模具和可成形材料。因?yàn)椴煌牟牧暇哂胁煌臒崤蛎浵禂?shù),當(dāng)冷和/或熱被施加時(shí),模具和可成形材料將不同地收縮和膨脹。例如,錫具有比鋼低得多的熱膨脹系數(shù),所以如果模具由鋼制成且可成形材料由錫制成,則通過冷卻將十分便于移除??衫缤ㄟ^浸漬或以將模具和/或可成形材料暴露于液態(tài)氮的其它方式來進(jìn)行冷卻。
也可提供以單塊波導(dǎo)元件106的形式的突出元件/指狀物3,且現(xiàn)在將更徹底地討論這些元件。
每個(gè)波導(dǎo)元件包括基部161和優(yōu)選地在基本上正交的方向上從基部突出的指狀物3。在圖20的右手圖中示出這樣的波導(dǎo)元件的例子。在這里,基部161具有細(xì)長(zhǎng)矩形形狀,且突出指狀物設(shè)置在兩個(gè)縱向側(cè)處??赏ㄟ^沖壓出以矩形中心和從縱向側(cè)延伸出的舌狀物的形狀的坯料來生產(chǎn)這個(gè)波導(dǎo)元件,如在圖20的左手圖中示出的。舌狀物可接著例如通過壓制成形來向上彎曲到圖20的右手側(cè)圖的直立位置。
這些波導(dǎo)元件可接著被拾取和放置在具有導(dǎo)電層的基片上,如在圖21中示意性示出的,其中沿著T形路徑布置關(guān)于圖20討論的類型的六個(gè)元件。這樣的元件的拾取和放置可由本身已知的拾取和放置設(shè)備進(jìn)行。優(yōu)選地,波導(dǎo)元件可設(shè)置在帶上、托盤等上,并由拾取裝置例如使用氣動(dòng)吸杯來拾取。波導(dǎo)元件然后放置在基片上?;瑑?yōu)選地具有粘附表面,以在組裝期間將所放置的波導(dǎo)元件維持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。?dāng)所有波導(dǎo)元件被正確地放置時(shí),在波導(dǎo)元件和基片之間的連接是固定的。例如,焊膏可在放置之前布置在基片上,焊膏是粘附的以在組裝期間將所放置的元件維持在正確的位置上,并在基片隨后在升高的溫度下例如通過將紅外加熱施加到基片或通過在爐子中的處理而被熱處理時(shí)固定元件。
波導(dǎo)元件優(yōu)選地由金屬制成,但也可由例如塑料材料等制成,設(shè)置有金屬化表面。
圖22在示意性橫截面視圖中示意性示出以這種方式形成的波導(dǎo)。波導(dǎo)包括下部基片,在這個(gè)例子中包括下部基片層111、在所述下部基片層的頂部上的可選的導(dǎo)電金屬層112和焊料或焊膏層113。波導(dǎo)元件106布置在焊料或焊膏層113的頂部上,且因此波導(dǎo)元件與基片的導(dǎo)電層處于電和導(dǎo)電接觸中,并借助于焊接固定到基片。下部基片層可由金屬制成,由此,它本身將用作導(dǎo)電層。在這種情況下,可省略導(dǎo)電層112。在波導(dǎo)元件的頂部上,布置第二導(dǎo)電層104,如在前文中討論的,使得在突出元件和第二導(dǎo)電層之間有至少部分的接觸,且使得間隙在導(dǎo)電層之間形成,導(dǎo)電層圍住在其間的波導(dǎo)元件的突出指狀物。
圖20的波導(dǎo)元件布置成提供筆直波導(dǎo)區(qū)段。然而,可以用本質(zhì)上相同的方式提供更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。在圖23-26中示出這樣的可選幾何結(jié)構(gòu)的一些例子。
圖23示出曲線波導(dǎo)區(qū)段,其中底板形成曲線,且突出指狀物沿著側(cè)面被設(shè)置。
圖24是類似于圖20的筆直波導(dǎo)區(qū)段但具有更少的沿著縱向側(cè)的突出指狀物的筆直波導(dǎo)區(qū)段。
圖25示出甚至更短的波導(dǎo)元件。這樣的短波導(dǎo)元件可包括四個(gè)、六個(gè)或八個(gè)突出指狀物,各自在每個(gè)縱向側(cè)上具有2-4個(gè)指狀物。這樣的短波導(dǎo)元件可以用各種方式組合以提供在中心中或沿著波導(dǎo)的側(cè)面等布置的波導(dǎo)。這的一些例子在下文中被提供。
圖26示出提供分配器的更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),其中一個(gè)進(jìn)入的波導(dǎo)分成兩個(gè)外出的波導(dǎo),反之亦然。
通過使用這樣的波導(dǎo)元件來形成波導(dǎo)可以用幾種方式進(jìn)行,且一些例子參考圖27-30在下文中被提供。
在圖27中,波導(dǎo)元件形成沿著底板的波導(dǎo),突出指狀物布置在這個(gè)波導(dǎo)的側(cè)面上。波因此沿著基部傳播,且每側(cè)上只設(shè)置有單行突出元件。這樣的實(shí)施方式對(duì)于一些實(shí)施方式起作用,特別是如果突出指狀物與第一和第二導(dǎo)電層都處于導(dǎo)電接觸中,但沿著每側(cè)提供兩行或更多行突出元件常常是優(yōu)選的。
在圖28中,兩個(gè)波導(dǎo)成形元件放置成彼此平行,且在其間有分隔距離。在這個(gè)實(shí)施方式中,波沿著分隔距離傳播,且波導(dǎo)元件沿著每側(cè)形成雙行突出指狀物。
在圖29中,沿著每個(gè)縱向側(cè)具有突出指狀物的波導(dǎo)成形元件以與在圖27的實(shí)施方式中的類似的方式用作波導(dǎo)。然而此外,只在一側(cè)上具有突出指狀物的額外波導(dǎo)元件布置成與中心波導(dǎo)元件平行,從而提供沿著波導(dǎo)的雙行突出指狀物。額外的波導(dǎo)元件也可在每側(cè)上具有突出指狀物,從而沿著波導(dǎo)的每側(cè)提供三行突出指狀物,如在圖30中所示的。
然而,波導(dǎo)元件也可包括兩行或更多行突出指狀物。在下文中關(guān)于圖31和32討論了這樣的波導(dǎo)元件的一些例子。
在圖31的實(shí)施方式中,提供類似于關(guān)于圖20討論的波導(dǎo)的波導(dǎo),舌狀物在基部的邊緣處形成。然而在這個(gè)實(shí)施方式中,舌狀物在每側(cè)沿著兩個(gè)不同折疊線向上彎曲,使得每個(gè)其它舌狀物位于更遠(yuǎn)離波導(dǎo)元件的中心線處。因此,得到兩行交錯(cuò)的突出指狀物。
在圖32的實(shí)施方式中,舌狀物替代地在底板的周邊內(nèi)被沖壓出,由此,可以交錯(cuò)或非交錯(cuò)布置得到兩行或更多行突出指狀物。在圖32的例證性例子中,沿著每個(gè)縱向側(cè)且以非交錯(cuò)布置提供兩行突出指狀物。在圖32a和b的實(shí)施方式中,當(dāng)使用拾取和放置組裝時(shí),在突出指狀物之間的基部區(qū)域可用作提升區(qū)域。然而,對(duì)于一些應(yīng)用,在指狀物之間的基部區(qū)域可能是不夠的。例如,基部區(qū)域可能對(duì)某個(gè)拾取和放置設(shè)備來說具有太有限的尺寸,波導(dǎo)元件可能需要更穩(wěn)定的基部等。為此目的,基部區(qū)域可延伸而經(jīng)過一行或兩行突出指狀物以形成額外的基部區(qū)域。在圖32c和d中示出這樣的實(shí)施方式,其中基部延伸而經(jīng)過在一側(cè)上的各行突出指狀物。
可在任何類型的波導(dǎo)元件上自然地使用在一側(cè)或幾側(cè)上的這樣的額外基部區(qū)域,且這個(gè)概念不限于圖32的特定波導(dǎo)元件。
到目前為止討論的波導(dǎo)元件具有沿著側(cè)面相對(duì)均勻地分布的突出指狀物。然而,其它配置也是可行的。例如,突出指狀物可以只布置在波導(dǎo)元件的端部處,如在圖33中示意性示出的實(shí)施方式中的。然而,很多其它配置也是可行的。
此外,波導(dǎo)元件可包括被設(shè)置為從邊緣延伸的舌狀物的突出指狀物和在底板內(nèi)被沖壓出的舌狀物的組合。此外,小波導(dǎo)元件——每個(gè)具有相對(duì)簡(jiǎn)單的配置——可組裝在一起以形成復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。
作為例子,圖34是具有三個(gè)端口的T形功率分配器的圖示,其中每個(gè)端口由關(guān)于圖33討論的類型的波導(dǎo)元件形成,且中心波導(dǎo)元件由內(nèi)部和外部突出指狀物的組合形成。
作為另一例子,圖35是具有兩個(gè)端口的直角轉(zhuǎn)彎的圖示,每個(gè)端口由關(guān)于圖33討論的類型的波導(dǎo)元件形成,且中心波導(dǎo)元件由內(nèi)部和外部突出指狀物的組合形成。
上面的兩個(gè)實(shí)施方式僅僅是例子,且其它和甚至更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)可以用相同的方式得到。例如,可以用相同的方式得到位于耦合狹槽之下的特殊天線激勵(lì)器構(gòu)件。
到目前為止,討論了主要為凹槽間隙波導(dǎo)設(shè)計(jì)的波導(dǎo)元件的各種例子。然而,通過將這樣的波導(dǎo)元件放置在脊周圍或通過在這些元件的基部上提供脊,這些波導(dǎo)元件中的大部分也可用于形成脊間隙波導(dǎo)。此外,用于形成脊間隙波導(dǎo)的波導(dǎo)元件的很多其它例子是可行的,其中一些將在下文中被簡(jiǎn)要討論。
在圖36中,示出用于形成脊波導(dǎo)的筆直區(qū)段的簡(jiǎn)單波導(dǎo)成形元件。波導(dǎo)元件包括基部161和突出指狀物3,例如銷、柱等。此外,提供脊107,波可沿著脊107傳播。脊在這里是實(shí)心脊??梢岳缤ㄟ^蝕刻、電火花蝕刻、模塑例如注射模塑等來生產(chǎn)元件例如此元件。波導(dǎo)元件可由金屬制成或設(shè)置有金屬化導(dǎo)電表面。
可以通過使用例如脊的上表面作為用于拾取元件的提升表面例如借助于氣動(dòng)吸杯以與上面討論的類似的方式來拾取和放置這種類型的脊元件。
然而,脊不需要是實(shí)心的。類似于圖36的元件的這樣的波導(dǎo)元件的例子在圖37的橫截面視圖中示意性地示出。在這里,波導(dǎo)元件以與圖31的實(shí)施方式類似的方式形成,沿著每個(gè)縱向側(cè)具有被形成為向上彎曲的舌狀物的雙行突出指狀物。然而,與圖31的實(shí)施方式對(duì)比,基部在這里以彎曲形狀形成,以形成沿著基部的中心的矩形脊。脊因此設(shè)置有實(shí)心側(cè)壁和上表面,但在中間未被填充。
圖38的實(shí)施方式類似于圖36的實(shí)施方式,但包括稍微更復(fù)雜的形狀,具有從一側(cè)延伸并進(jìn)入基片中的開口內(nèi)的中心脊,開口起耦合端口的作用。脊在這里優(yōu)選地設(shè)置有非均勻?qū)挾?,從而形成朝著耦合開口的過渡。這個(gè)元件可用作脊間隙波導(dǎo)的輸入或輸出端口。
圖39的實(shí)施方式是用根據(jù)錯(cuò)誤!沒有找到引用源。的脊間隙波導(dǎo)技術(shù)形成的分支型分布網(wǎng)絡(luò)。脊結(jié)構(gòu)形成從一個(gè)輸入端口到四個(gè)輸出端口的分支,所謂的全體分布網(wǎng)絡(luò)。分布網(wǎng)絡(luò)可以比此大得多,具有多得多的輸出端口以饋送較大的陣列。與[13]的天線對(duì)比,停止紋理在這里被形成為突出元件/指狀物。脊優(yōu)選地是例如在例如錯(cuò)誤!沒有找到引用源中的脊間隙波導(dǎo)中所示的實(shí)心脊。
現(xiàn)在討論波導(dǎo)元件的一些例子。然而,有技能的收件人應(yīng)承認(rèn),很多其它實(shí)施方式和變化是可行的。因此,一系列的標(biāo)準(zhǔn)化波導(dǎo)元件可被提供并用于基本上任何類型的波導(dǎo)或RF部件的全部或部分的形成。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化元件可被使用并由例如普通拾取和放置設(shè)備拾取和放置,波導(dǎo)和RF部件可因此小批或大批地非常有成本效益地被制造??缮踔烈钥焖俸陀谐杀拘б娴姆绞蕉ㄖ芌F部件。
在下文中討論了RF部件的一些例子。然而,可通過使用波導(dǎo)元件以上面討論的方式生產(chǎn)很多其它類型的本身已知的RF部件。例如,矩形波導(dǎo)的圓形腔可以例如使用曲線波導(dǎo)元件以這種方式形成,使得突出指狀物/元件沿著圓形路徑布置,圍住圓形腔。此外,在這樣的實(shí)施方式中,饋送裝置可設(shè)置在腔以及輻射開口例如X形輻射狹槽開口內(nèi)。
也可能使用這種技術(shù)產(chǎn)生RF部件以形成平面陣列天線。例如,可以用這種方式有成本效益地生產(chǎn)在結(jié)構(gòu)上和功能上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中公開的天線和/或在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中討論的天線的天線,所述文檔特此通過引用被全部并入。這樣的天線的一個(gè)或幾個(gè)波導(dǎo)層可被制造為如在前文中討論的波導(dǎo),其沒有在兩個(gè)金屬接地平面之間的任何基片,且具有在這兩個(gè)導(dǎo)電層之間延伸的突出指狀物/元件,由具有附著到基片的基部的波導(dǎo)元件形成。然后,如在[13]中討論的常規(guī)通孔將替代地是指狀物,例如金屬銷等,在整個(gè)天線陣列的每個(gè)單位單元內(nèi)形成在兩個(gè)金屬板之間的波導(dǎo)腔。
RF部件也可以是在結(jié)構(gòu)上和功能上類似于在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中公開的間隙波導(dǎo)濾波器的間隙波導(dǎo)濾波器,所述文檔特此通過引用被全部并入。然而與在本文檔中公開的波導(dǎo)濾波器對(duì)比,突出指狀物/元件現(xiàn)在然后通過上面討論的波導(dǎo)元件布置在下部導(dǎo)電層上。以這種方式可生產(chǎn)的波導(dǎo)濾波器的另一例子是在錯(cuò)誤!沒有找到引用源。中公開的濾波器,所述文檔特此通過引用被全部并入。
RF部件也可用于形成來回集成電路且特別是MMIC例如MMIC放大器模塊的連接。在圖40中示意性示出這樣的實(shí)施方式。在這里,集成電路布置在基片例如PCB上??山又胖萌缭谇拔闹杏懻摰牟▽?dǎo)元件以形成通向/來自集成電路的波導(dǎo),并形成在波導(dǎo)和集成電路之間的過渡。在例證性實(shí)施方式中,MMIC 181由過渡元件183連接到波導(dǎo)元件182。蓋可布置在基片的頂部上,以形成波導(dǎo)的上部導(dǎo)電表面。
此外,突出指狀物的網(wǎng)格也可由上面討論的一般類型的波導(dǎo)元件提供,用于例如封裝??衫缤ㄟ^提供具有并排地在基片上的一行、兩行或更多行突出指狀物的波導(dǎo)元件來形成這樣的網(wǎng)格。在圖41中示意性示出這樣的實(shí)施方式。在網(wǎng)格的行緊密地被布置使得沒有留下足夠的空間來氣動(dòng)地提升波導(dǎo)元件的情況下,底板的延伸部分可在側(cè)面之一上延伸出以起提升區(qū)域的作用,如在圖41中示意性示出的。
圖42a和圖42b示出包括分支型波導(dǎo)的無源網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)不同的透視圖,并提供各種類型的波導(dǎo)元件可如何組合以產(chǎn)生更復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)的例子。在圖42的例證性例子中,波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)包括類似于圖26的分支波導(dǎo)元件的分支波導(dǎo)元件,跟隨有類似于圖24的筆直波導(dǎo)元件的筆直波導(dǎo)元件,以及隨后跟隨有類似于圖23的曲線波導(dǎo)元件的曲線波導(dǎo)元件。此外,類似于圖25的波導(dǎo)元件的多個(gè)更小的波導(dǎo)元件圍繞波導(dǎo)的周界布置,以提供在由上面討論的波導(dǎo)元件提供的第一行突出指狀物之外的額外突出指狀物。因此,每個(gè)波導(dǎo)區(qū)段在每側(cè)處在所有或至少大部分位置上設(shè)置有兩行或更多行突出指狀物。
圖43a和圖43b示出類似于圖40的實(shí)施方式但更詳細(xì)地被示出的有源構(gòu)件的例子。在這個(gè)實(shí)施方式中,提供兩個(gè)有源構(gòu)件181’,例如MMIC。有源構(gòu)件181’在輸入/輸出端口處連接到多個(gè)輸入/輸出線例如用于向MMIC提供偏壓的微帶線184。此外,一些RF輸入/輸出端口經(jīng)由過渡元件183’連接到間隙波導(dǎo)傳輸線。間隙波導(dǎo)在這里被示為筆直波導(dǎo),例如由類似于關(guān)于圖20和24討論的元件的元件形成。然而,也可使用更復(fù)雜的波導(dǎo)傳輸線或網(wǎng)絡(luò)。此外,圖25所示類型的這里的多個(gè)較小的波導(dǎo)元件設(shè)置在間隙波導(dǎo)和有源構(gòu)件周圍,以提高間隙波導(dǎo)的性能并提供在構(gòu)件之間的屏蔽。此外,可提供另外的元件例如無源構(gòu)件186等。
圖42所示的無源網(wǎng)絡(luò)和圖43的有源構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)僅僅是例子,且有技能的讀者將認(rèn)識(shí)到,其它實(shí)現(xiàn)以類似的方式也是可行的,以得到相同或其它功能。
現(xiàn)在參考特定的實(shí)施方式描述本發(fā)明。然而,在天線系統(tǒng)中的波導(dǎo)和RF封裝的技術(shù)的幾個(gè)變形是可行的。例如,可用于形成各種類型的波導(dǎo)和其它RF部件的許多不同的波導(dǎo)元件是可行的,這些波導(dǎo)元件用于用作標(biāo)準(zhǔn)化元件或用于專用目的或甚至被定制用于某些用途和應(yīng)用。此外,即使借助于拾取和放置設(shè)備來組裝是優(yōu)選的,也可使用其它類型的表面安裝技術(shù)放置,且波導(dǎo)元件也可以用其它方式被組裝。此外,可在很多其它天線系統(tǒng)和裝置中使用突出元件的在這里公開的實(shí)現(xiàn),其中常規(guī)間隙波導(dǎo)被使用或可被設(shè)想。這樣的和其它明顯的修改必須被考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi),如由所附權(quán)利要求限定的。應(yīng)注意,上面提到的實(shí)施方式說明而不是限制本發(fā)明,以及本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)很多可選的實(shí)施方式而不偏離所附權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求中,放置在括號(hào)之間的任何參考符號(hào)不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。詞“包括”并不排除除了在權(quán)利要求中列出的元件或步驟以外的其它元件或步驟的存在。在元件前面的詞“a”或“an”并不排除多個(gè)這樣的元件的存在。此外,單個(gè)單元可執(zhí)行在權(quán)利要求中列舉的幾個(gè)裝置的功能。
參考資料
[1]J.Hirokawa和M.Ando,"Efficiency of 76-GHz post-wall waveguide-fed parallel-plate slot arrays,"IEEE Trans.Antenna Propag.,vol.48,no.11,pp.1742-1745,Nov.2000.
[2]Per-Simon Kildal,"Waveguides and transmission lines in gaps between parallel conducting surfaces",patent application No.PCT/EP2009/057743,22June 2009.
[3]P.-S.Kildal,E.Alfonso,A.Valero-Nogueira,E.Rajo-Iglesias,"Local metamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates,"IEEE Antennas and Wireless Propagation letters,vol.8,pp.84-87,2009.
[4]P.-S.Kildal,A.Uz Zaman,E.Rajo-Iglesias,E.Alfonso和A.Valero-Nogueira,"Design and experimental verification of ridge gap waveguides in bed of nails for parallel plate mode suppression,"IET Microwaves,Antennas&Propagation,vol.5,iss.3,pp.262-270,March 2011.
[5]E.Rajo-Iglesias,P.-S.Kildal,"Numerical studies of bandwidth of parallel plate cut-off realized by bed of nails,corrugations and mushroom-type EBG for use in gap waveguides,"IET Microwaves,Antennas&Propagation,vol.5,no.3,pp.282-289,March 2011.
[6]P.-S.Kildal,"Three metamaterial-based gap waveguides between parallel metal plates for mm/submm waves",3rd European Conference on Antennas and Propagation,Berlin,March 2009.
[7]E.Rajo-Iglesias,P.-S.Kildal,"Numerical studies of bandwidth of parallel plate cut-off realized by bed of nails,corrugations and mushroom-type EBG for use in gap waveguides,"IET Microwaves,Antennas&Propagation,vol.5,no.3,pp.282-289,March 2011.
[8]A.Valero-Nogueira,J.Domenech,M.Baquero,J.I.Herranz,E.Alfonso,和A.Vila,"Gap waveguides using a suspended strip on a bed of nails,"IEEE Antennas and Wireless Propag.Letters,vol.10,pp.1006-1009,2011.
[9]E.Pucci,E.Rajo-Iglesias,P.-S.Kildal,"New Microstrip Gap Waveguide on Mushroom-Type EBG for Packaging of Microwave Components",IEEE Microwave and Wireless Components Letters,Vol.22,No.3,pp.129-131,March 2012.
[10]E.Pucci,E.Rajo-Iglesias,J.-L.Vasquuez-Roy,P.-S.Kildal,"Planar Dual-Mode Horn Array with Corporate-Feed Network in Inverted Microstrip Gap Waveguide",accepted for publication in IEEE Transactions on Antennas and Propagation,March 2014.
[11]E.Pucci,A.U.Zaman,E.Rajo-Iglesias,P.-S.Kildal,"New low loss inverted microstrip line using gap waveguide technology for slot antenna applications",6th European Conference on Antennas and Propagation EuCAP 2011,Rome,11-15April 2011.
[12]E.Pucci,E.Rajo-Iglesias,J.-L.Vazquez-Roy和P.-S.Kildal,"Design of a four-element horn antenna array fed by inverted microstrip gap waveguide",2013IEEE International Symposium on Antennas and Propagation(IEEE AP-S 2013),Orlando,USA,July 7-12,2013.
[13]Seyed Ali Razavi,Per-Simon Kildal,Liangliang Xiang,Haiguang Chen,Esperanza Alfonso,"Design of 60GHz Planar Array Antennas Using PCB-based Microstrip-Ridge Gap Waveguide and SIW",8th European Conference on Antennas and Propagation EuCAP 2014,The Hague,The Netherlands,6-11April 2014.
[14]A.U.Zaman,A.Kishk,和P.-S.Kildal,"Narrow-band microwave filter using high Q groove gap waveguide resonators without sidewalls",IEEE Transactions on Components,Packaging and Manufacturing Technology,Vol.2,No.11,pp.1882-1889,November 2012.
[15]A.Algaba Brazález,A.Uz Zaman,P.-S.Kildal,"Improved Microstrip Filters Using PMC Packaging by Lid of Nails",IEEE Transactions on Components,Packaging and Manufacturing Technology,Vol.2,No.7,July 2012.
[16]A.U.Zaman,T.Vukusic,M.Alexanderson,P.-S.Kildal,"Gap Waveguide PMC Packaging for Improved Isolation of Circuit Components in High Frequency Microwave Modules",IEEE Transactions on Components,Packaging and Manufacturing Technology,Vol.4,Issue 1,p.16-25,2014.