包括SIW与波导或天线之间的非接触过渡或连接的过渡装置制造方法及图纸

技术编号:19076813 阅读:35 留言:0更新日期:2018-09-29 18:19
本发明专利技术涉及一种过渡装置(100),其包括电路装置的基片集成波导SIW(20)与波导和/或天线结构(10)之间的过渡。它包括第一导电板(1)和第二导电板(2)。所述SIW(20)被布置在所述第一导电板上,以及阻抗匹配结构(4)连接到所述第二导电板。对于所述SIW(20)与所述波导结构之间的过渡,所述阻抗匹配结构(4)延伸开路λg/4短截线(5)以用于反转阻抗以有效地提供短路连接,从而电磁耦合所述SIW与所述阻抗匹配结构(4)之间的电磁场,所述阻抗匹配结构(4)被布置成使得当所述第一和第二导电板被互连或在间隙结构的情况下仅以非接触方式组装时,所述开路λg/4短截线(5)被设置在所述SIW上方,而在所述SIW与所述阻抗匹配结构(4)之间以及在所述SIW(20)与所述λg/4短截线(5)之间没有任何电流接触,从而提供平面的非接触过渡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括SIW与波导或天线之间的非接触过渡或连接的过渡装置
本专利技术涉及一种过渡装置,其具有权利要求1的第一部分的特征,并且包括电路装置所关联的SIW或电路装置的SIW与波导或天线或天线接口之间的过渡,所述电路装置例如有源或无源电路装置。本专利技术还涉及一种用于提供过渡装置的方法,其具有权利要求23的第一部分的特征。
技术介绍
对于许多不同的应用,例如在微波或毫米波技术等中,需要电路与例如波导或天线之间的过渡或连接。具体地说,由于对高速无线链路的需求增加,例如对超快移动因特网、高分辨率汽车雷达链路、千兆位/秒数据和视频链路、用于医疗和安全应用的精确成像设备等的需求增加,能够使用毫米或亚毫米波频率区域是有吸引力的,因为在这些频率区域中,可获得更大的频率带宽。因此,高频的使用正在稳定地获得更多关注。例如,基于例如毫米(mm)波技术的天线阵列系统中的电子控制天线具有巨大潜力,能够产生多个瞬时波束,每个瞬时波束对应于相对大的天线孔径面积,其提供高接收灵敏度或大天线增益。但是,这些系统很复杂,并且采用许多天线单元的复杂天线阵列系统涉及高成本。在毫米波频率下,在单个工艺中将天线与集成电路结合变得可能,因为天线的大小减小到几分之一毫米,允许它们与集成电路(IC)一起放置在载体上。这减少制造成本和时间,并且天线小于无电介质天线。数个问题与例如包括高频电路的封装和波导端口或天线之间的过渡关联。波导过渡通常将其主导波导模式转换为微带或共面传输线模式。已提出直接的脊到传输线连接,但具有缺点,特别是从制造的观点来看,因为电路可能容易中断。对于传输线与芯片(电路)之间的连接,已使用键合线或倒装芯片连接。这种连接在高频率下具有很大电抗,导致额外损耗和可获得带宽的减少。在高频率下使用键合线连接的另一个缺点是键合线可能导致阻抗失配、是感性的并因此限制带宽,并且电路的键合焊盘接触区域在高频下变得非常小而且键合经常破坏高频焊盘,因此影响产量。键合线可以进一步产生寄生辐射,并且可以在被封装时激励空腔模式。此外,例如对于天线,天线所在的基片在毫米波频率下将有损耗,这意味着例如天线辐射效率降低。但是,对于需要高功率效率的系统或者处理高功率的系统,低辐射效率是不可接受的。例如,在高SNR(信噪比)的通信系统中,允许使用最大化数据速率的更高级别调制方案是至关重要的。因此,关于天线/波导-电路过渡的这些已知解决方案涉及由于使用RF键合线而导致性能下降的缺点,因此产生封装问题,例如发生共振,并且天线和传输线具有高损耗。倒装芯片连接也具有数个缺点。由于缺少载体,它们不易更换并且不适合于手动安装。更进一步,它们需要非常平坦的安装表面,这通常难以布置,并且有时在板被加热和冷却时难以维持。此外,短连接非常坚硬,因此芯片的热膨胀必须与支撑板匹配,否则连接可能破裂。底部填充材料充当芯片与板的热膨胀系数的差异之间的中间物。基于倒装芯片连接的电路与传输线之间的连接还涉及大的对准问题,并且未对准可能导致集成被破坏。WO2014/154232公开一种在SIW(基片集成波导)与波导接口之间的过渡。但是,在两侧的金属波导与SIW结构之间需要接触,从而需要焊接等。此外,该结构需要90°非平面设置,这由于数个原因是不利的。US2014/0091884示出一种在SIW与充气波导之间的过渡,其在两侧的金属波导与SIW结构之间也需要接触。此外,需要逐渐变细的基片,这由于制造原因是不利的。在所有已知设备中,如果电路损坏,则需要更换整个过渡。因此,若干问题与在电路(无源以及有源)和波导或天线之间提供过渡关联,并且到目前为止,还没有建议令人满意的解决方案。
技术实现思路
因此,本专利技术的一个目标是提供一种如开头提到的过渡装置,其包括电路装置(例如有源或无源电路装置,特别是SIW)与波导或天线或天线接口之间的过渡,通过该过渡装置,克服一个或多个上述问题。所述电路装置通常可以包括一个或多个有源和/或无源电路,例如一个或多个RF电路,特别是一个或多个毫米波电路或亚毫米波电路或一个或多个有源MMIC(单片微波集成电路)和用于同一个电路装置或MMIC的多个电路到波导过渡。此外,一个特定目标是提供一种具有高优化产量的过渡或连接,其不受在小键合焊盘区域上的键合的影响,并且通过它,能够减少或避免由于存在键合线和电流接触而导致的损耗。此外,一个特定目标是提供一种高频过渡装置,其不易受对准问题的影响,并且其特别允许容易的电路对准。此外,一个特定目标是提供一种过渡装置,其制造容易和便宜,并且其允许例如使用取放机器以快速和容易的方式组装。一个特定目标是提供一种过渡装置,其能够用于各种不同的频率,从极低频率到极高频率。一个最特定的目标是提供一种过渡装置,其能够用于不同的电路装置(无源以及有源)、任意大小的一个或多个MMIC(即,还包括大型MMIC),并且甚至更一般地说,在毫米或亚毫米波频率下工作的许多不同种类的电路,包括混合电路、RF电路。另一个目标是提供一种允许高辐射效率的过渡装置。进一步目标是提供一种具有良好匹配能力的过渡装置。此外,一个目标是提供一种在操作中可靠和精确的过渡装置。具体地说,本专利技术的一个目标是提供一种过渡装置,通过它能够避免或减少使用RF键合线连接的需要。更进一步,一个特定目标是提供一种在电路装置与一个或多个天线和/或一个或多个波导之间的过渡装置。因此,提供一种如开头提到的过渡装置,其具有权利要求1的表征特征。更进一步,一个目标是提供一种用于制造过渡装置的方法,其具有权利要求23的第一部分的特征,通过该方法克服一个或多个上述问题。因此,提供一种如开头提到的方法,其具有权利要求23的表征特征。由相应的所附从属权利要求给出有利的实施例。本专利技术的一个特定优势是,在包括电路装置与天线之间的过渡的实现中,借助新颖的集成概念,克服了天线和IC的互连和封装问题。此外,一个优势是不需要高速信号线的键合布线,并且例如能够使天线具有超低损耗(仅金属)。具体地说,根据本专利技术的过渡从极低频率到极高频率工作。如果在应用板上提供所述电路,则它可以包括从所述应用板到所述波导的SIW过渡。所述一个或多个SIW形成所述电路装置的一部分,所述电路装置可以在芯片上或芯片外(即在应用板上)。附图说明下面将以非限制性方式并且参考附图进一步描述本专利技术,这些附图是:图1是根据本专利技术的第一实施例的过渡装置的透视图,图2是图1的过渡装置的横截面侧视图,图2A是图1中所示的过渡装置的示意性剖面模型,图2B是图2A的剖面模型的简化示意性单模传输线网络模型,图2C是根据本专利技术的过渡装置的一个备选实施例的横截面侧视图,图3是从图1中所示的过渡装置的下方的非常示意性的简化平面视图,图4是示出根据本专利技术的过渡装置的另一个实施例的透视图,图5是示出根据本专利技术的过渡装置的又一个实施例的透视图,图6是示出根据本专利技术的过渡装置的又一个实施例的透视图,图7是示出根据本专利技术的过渡装置的又一个实施例的透视图,图8A是根据本专利技术的包括天线与电路装置之间的过渡的过渡装置的示意图,图8B是图8A中的过渡装置处于待组装位置的示意图,以及图9是根据本专利技术的天线与电路装置之间的另一个过渡装置的示意图。具体实施方式图1示意性地示出根据本专利技术的第一实施例的过渡装置100,其包括SIW(基本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),用于提供或包括电路装置(11;11A;…;11F)或者与电路装置(11;11A;…;11F)关联的基片集成波导SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与波导和/或天线结构或接口(10;10A、10A;10B;10C、10C;10D、10D;10E;10F)之间的至少一个过渡,所述电路装置(11;11A;…;11F)包括一个或多个电路,其中,所述过渡装置包括第一导电板或块(1;11;1A;1B;1C;1D;1E;1F)和第二导电板或块(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F),所述第一导电板或块(1;11;1A;1B;1C;1D;1E;1F)和所述第二导电板或块(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F)包括板或分块组件,所述板或分块组件包括至少一个波导和/或天线端口(25),其特征在于:所述或每个SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)被布置在所述第一导电板或块(1;11;1A;1B;1C;1D;1E;1F)上,多个脊和/或阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)连接到所述第二导电板或块(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F),以使得对于所述基片集成波导SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与所述波导和/或天线结构或接口(10;10A、10A;10B;10C、10C;10D、10D;10E;10F)之间的所述或每个过渡,所述或每个脊和/或阻抗匹配或变换结构(4;4A;14B;4C;14D;4E;14F)与开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)相关联或者延伸开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F),以用于反转阻抗以及提供短路以用于在所述第一和第二导电板或块(1、2;1A、2A;…;1F;2F)的组装状态下电磁耦合所述SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与所述脊或阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)之间的电磁场,所述阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)和所述开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)被布置成使得当所述第一和第二导电板或块(1、2;11、21;1A、2A;…;1F;2F)被组装时,在距所述SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)的第一接地平面(9;91;9A;…;9F)的一部分的微小距离处,设置与所述短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)的连接到所述第二板(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F)的侧面或表面相对的所述开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)的侧面或表面,其中所述微小距离例如对应于气隙,而在所述SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与所述脊和/或阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)之间以及在所述SIW(20;20A、20A;…;20F)与所述开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)之间没有任何电流接触,以使得在所述SIW(20;20A、20A;…;20F)与所述波导和/或天线结构(10;10A、10A;10B;10C、10C;10D、10D;10E;10F)之间形成非接触的基本上是平面的过渡。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 SE 1650181-91.一种过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),用于提供或包括电路装置(11;11A;…;11F)或者与电路装置(11;11A;…;11F)关联的基片集成波导SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与波导和/或天线结构或接口(10;10A、10A;10B;10C、10C;10D、10D;10E;10F)之间的至少一个过渡,所述电路装置(11;11A;…;11F)包括一个或多个电路,其中,所述过渡装置包括第一导电板或块(1;11;1A;1B;1C;1D;1E;1F)和第二导电板或块(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F),所述第一导电板或块(1;11;1A;1B;1C;1D;1E;1F)和所述第二导电板或块(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F)包括板或分块组件,所述板或分块组件包括至少一个波导和/或天线端口(25),其特征在于:所述或每个SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)被布置在所述第一导电板或块(1;11;1A;1B;1C;1D;1E;1F)上,多个脊和/或阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)连接到所述第二导电板或块(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F),以使得对于所述基片集成波导SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与所述波导和/或天线结构或接口(10;10A、10A;10B;10C、10C;10D、10D;10E;10F)之间的所述或每个过渡,所述或每个脊和/或阻抗匹配或变换结构(4;4A;14B;4C;14D;4E;14F)与开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)相关联或者延伸开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F),以用于反转阻抗以及提供短路以用于在所述第一和第二导电板或块(1、2;1A、2A;…;1F;2F)的组装状态下电磁耦合所述SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与所述脊或阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)之间的电磁场,所述阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)和所述开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)被布置成使得当所述第一和第二导电板或块(1、2;11、21;1A、2A;…;1F;2F)被组装时,在距所述SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)的第一接地平面(9;91;9A;…;9F)的一部分的微小距离处,设置与所述短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)的连接到所述第二板(2;21;2A;2B;2C;2D;2E;2F)的侧面或表面相对的所述开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)的侧面或表面,其中所述微小距离例如对应于气隙,而在所述SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D;20E;20F)与所述脊和/或阻抗匹配或变换结构(4;41;4A、4A;14B、14B;4C、4C;14D、14D;4E;14F)之间以及在所述SIW(20;20A、20A;…;20F)与所述开路λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)之间没有任何电流接触,以使得在所述SIW(20;20A、20A;…;20F)与所述波导和/或天线结构(10;10A、10A;10B;10C、10C;10D、10D;10E;10F)之间形成非接触的基本上是平面的过渡。2.根据权利要求1所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:所述或每个SIW(20;20A、20A;…;20F)和/或包括所述SIW(20;20A、20A;…;20F)或与所述SIW(20;20A、20A;…;20F)关联的所述电路装置(11;11A;…;11F)适于可释放地连接到或接地到所述第一导电板或块(1;11;1A;...1F)。3.根据权利要求1或2所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:所述电路装置(11;11A;…;11F)包括RF电路、有源电路装置、或者无源电路装置,所述有源电路装置例如是一个或多个有源MMIC。4.根据上述任一权利要求所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:所述过渡装置适于高RF频率信号。5.根据上述任一权利要求所述的过渡装置(100;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:所述第一和第二导电板或块(1、2;11、21;1A、2A;...、1F、2F)适于是可安装/可拆卸的,所述可安装/可拆卸例如是可释放地互连的,例如借助诸如螺钉等的互连装置,或者所述第一和第二导电板或块(1、2;11、21;1A、2A;...、1F、2F)适于是非接触地组装/拆卸的,可选地提供对准装置以用于当安装或组装时辅助对准所述第一和第二导电板或块。6.根据上述任一权利要求所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:所述或每个SIW(20;20A、20A;…;20F)包括介电基片(6;6A、6A;…;6F),在所述介电基片(6;6A、6A;…;6F)的相对两侧分别设置有第一接地平面(9;91;9A、9A;…;9E;9F)和第二接地平面(9’;91’;9A’、9A’;…;9E’;9F’),所述第一和第二接地平面借助穿过所述介电基片(6;6A、6A;…;6F)的过孔(7)而电连接。7.根据权利要求6所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:在所述SIW的所述介电基片(6;6A、6A;…;6F)的一侧上设置的所述第二导电接地平面(9’;91’;9A’、9A’;…;9F)连接到所述第一导电板(1;11;1A、1A;…;1E;1F)或者连接到所述电路装置(11;11A;11B;…11F),所述第一SIW接地平面(9;91;9A、9A;…;9F)被布置为用作所述SIW(20;20A、20A;…;20F)和所述λg/4短截线(5;51;5A、5A;5B、5B;5C、5C;5D、5D;5E;5F)的公共接地平面,以及所述第二接地平面(9’;91’;9A’、9A’;…;9E’;9F’)被布置为用作所述SIW(20;20A、20A;…;20F)和所述波导和/或天线结构(10;10A、10A;…;10F)的公共接地平面。8.根据上述任一权利要求所述的过渡装置,其特征在于:所述SIW被设置在连接到包括所述电路装置的芯片的载板或低介电常数应用板上,所述连接例如是线键合。9.根据权利要求1-7中任一项所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D;100E;100F),其特征在于:所述SIW(20;20A、20A;…;20F)被设置在包括所述电路装置的芯片或裸芯片上,例如包括放大器、混频器、倍频器的任意组合中的任一者中的一者或多者。10.根据上述任一权利要求所述的过渡装置(100;1001;100A;100B;100C;100D),其特征在于:所述至少一个过渡包括SIW(20;20A、20A;20B、20B;20C、20C;20D、20D)与波导(10;10A、10A;10B、10B;10C、10C;10D、10D)之间的过渡。11...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·乌兹扎曼A·阿尔贾罗沙R·马斯坎特
申请(专利权)人:瑞典爱立信有限公司
类型:发明
国别省市:瑞典,SE

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