本发明专利技术提供了用于传输毫米波信号的电介质波导和包括该电介质波导的电缆，所述电介质波导包括：内芯，其具有电介质媒介，适于通过沿着所述电介质波导携载电磁场来传输毫米波信号，所述电介质媒介包括电介质材料，所述电介质材料具有的介电性质适于将传播的电磁场限制在所述内芯，同时在毫米波频率范围中的信号频率下增加低传输损耗。所述电介质媒介可以设置为实心电介质材料的芯、沿着所述内芯的长度延伸的光纤的一个或多个线束，或设置为填充所述内芯的体积的电介质材料的颗粒。所述电介质材料可以是石英或氧化铝。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于传输毫米波信号的低损耗电介质波导和包括其的电缆
本专利技术涉及用于毫米波通信链路的电介质波导，更特别地，涉及电介质波导，其具有向在毫米波频率下操作的通信链路增加低传输损耗的介电性质。
技术介绍
基于光纤的通信链路已越来越多地用作用于高速数据传输的全电线链路的替代，例如在200nm至2000nm范围内的传输信号波长下。鉴于对增加(数据速率)带宽的持续需求，电线链路长度受到传输损耗的限制，而光链路是可行的并且广泛用于长链路长度。另一方面，由于与非硅半导体技术、光纤对准和表面精度相关的成本，常规的光链路解决方案随着链路长度的减小而变得不那么吸引人。电介质波导/光纤已被证明可用于以低损耗传输毫米波信号，并且是使用85GHz和140GHz附近的载波频率的新通信系统的有希望的候选者。然而，由于在高频范围内工作的集成电路的发射功率受到限制，并且相应的接收器需要最小信号输入功率电平，因此需要具有非常低衰减水平的波导以便获得足够的链路长度。在由纯电介质材料组成并且不包含金属部件的电介质波导中，行波的电磁场分布细分为在电介质芯内传播的部分和在光纤周围的媒介内传播的部分，该媒介通常是空气。然而，由于大多数可用电介质材料的介电损耗正切tanδ，这些电介质波导向通信链路增加了过高的传输损耗。研究表明，具有极低传输损耗的常规电介质波导主要在周围空气中引导传播场。由于这个原因，为了沿着光纤的长度获得较低的损耗，通常将常规的电介质光纤配置为确保电磁场的显著部分在光纤周围的媒介中传播。然而，这种常规配置的缺点在于，由于在围绕光纤的媒介中传播的电磁场与外部实体(例如触碰电介质波导的手指或手)之间的相互作用，传输信号变差，甚至可能被中断。例如，已经表明，利用基于常规聚合物材料的电介质波导，可以实现120Ghz下的超过1米的12.7Gbps链路。然而，如果用户触碰光纤，则可能中断沿光纤的信号传输。专利申请公开No.US2014/0368301A1描述了在电介质光纤的芯和包层周围添加金属屏蔽作为用于减少传输信号和外部物体之间的电磁干扰的手段。然而，包括金属屏蔽(例如铜或铝屏蔽)的电介质波导相当昂贵。此外，集成聚合物和金属材料的波导的制造工艺比仅由聚合物材料制成的波导更复杂和耗时。另外，由于可用的电介质波导配置为使得大部分传播的电磁场在电介质芯周围的媒介(空气/泡沫)内行进，这种波导具有相当大的截面，这可能对它们在需要紧凑设计的应用中的使用造成限制。因此，仍然需要用于传输毫米波信号的电介质波导解决方案，其将低传输损耗添加到通信链路并且能够沿着电介质波导保持信号完整性，并且可以以简单且成本有效的方式产生，同时具有比现有技术更小的直径。
技术实现思路
本专利技术是鉴于现有技术的缺点和不足而作出的，其目的是提供一种用于毫米波信号传输的电介质波导，其增加低传输损耗并沿通信链路保持信号完整性，同时比具有金属部件的波导配置具有更低的生产成本，本专利技术还提供一种包括该电介质波导的低损耗电缆。该目的通过所附的独立权利要求的主题来解决。本专利技术的有利实施例是所附的从属权利要求的主题。本专利技术提供一种用于传输毫米波信号的电介质波导，包括：内芯，其包括电介质媒介，适于通过沿着所述电介质波导携载电磁场来传输毫米波信号，其中所述电介质媒介包括电介质材料，所述电介质材料具有的介电性质适于将传播的电磁场限制在所述内芯，同时在毫米波频率范围中的信号频率下增加低传输损耗。在进一步的改进中，所述电介质媒介的特征在于在所述毫米波频率范围中的信号频率下的高于3.0的介电常数和低于0.001的损耗正切。在进一步的改进中，所述毫米波频率范围包括50GHz至300GHz的范围中的频率。在进一步的改进中，所述电介质波导还包括围绕所述内芯的包层，所述包层适于在所述毫米波频率范围中的频率下将所述电磁场进一步限定到所述内芯。在进一步的改进中，所述包层直接邻接所述内芯，且由非金属材料制成。在进一步的改进中，所述包层由聚合物材料制成，所述聚合物材料在所述毫米波频率范围中的频率下具有低于0.001的损耗正切。在进一步的改进中，所述电介质材料包括石英和/或氧化铝，所述石英的介电常数高于3.0且损耗正切低于0.0001。根据进一步的改进，所述电介质媒介是所述电介质材料的实心体。根据进一步的改进，所述电介质媒介包括所述电介质材料的粉末和/或颗粒，其填充所述内芯的体积。根据进一步的改进，所述电介质媒介包括由所述电介质材料制成的多个光纤的一个或多个线束。根据进一步的改进，至少一个线束的多个光纤中的每一个沿着所述内芯延伸。根据进一步的改进，至少一个线束的多个光纤形成纱线，所述纱线沿着所述内芯延伸，所述纱线中的每个光纤的长度短于所述内芯的长度。根据进一步的改进，在所述毫米波频率范围中的信号频率下，传播的电磁场的小于3％由所述电介质波导周围的媒介携载。所述周围的媒介可以是空气。本专利技术还提供了一种用于在毫米波频率下传输信号的电缆，其包括本专利技术的电介质波导。附图并入说明书中并形成说明书的一部分以说明本专利技术的若干实施例。这些附图与描述一起用于解释本专利技术的原理。这些附图仅仅是为了说明如何制造和使用本专利技术的优选和替代示例的目的，而不应被解释为将本专利技术限制为仅示出和描述的实施例。此外，实施例的几个方面可以单独地或以不同的组合以形成根据本专利技术的解决方案。因此可以将以下描述的实施例单独考虑或以其任意组合考虑。附图说明从以下对本专利技术的各种实施例的更具体的描述中，进一步的特征和优点将变得显而易见，如附图中所示，其中相同的附图标记指代相同的元件，并且其中：图1是根据本专利技术的实施例的电介质波导的示意图；图2是根据本专利技术的另一实施例的电介质波导的示意图；以及图3是根据本专利技术的另一实施例的电介质波导的示意图。具体实施方式现在将参照附图更全面地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将本专利技术的范围充分地传达给本领域技术人员。现在将参考图1描述用于传输毫米波信号的电介质波导100。电介质波导100包括沿着电介质波导长度L延伸的内芯110，并且包括电介质媒介120，其用于通过携载与毫米波信号相关联的电磁场而沿电介质波导100传输毫米波信号。电介质媒介120包括或由电介质材料制成，该电介质材料的介电性质选择为使得将传播的电磁场限制在内芯110，同时在毫米波频率范围(例如，在50Ghz至300GHz的频率范围内)中的信号频率下引入低传输损耗。为了实现低传输损耗和低衰减性质，选择电介质媒介120的电介质材料，使得其在毫米波频率范围中的信号频率下具有高于3.0的介电常数εr和低于0.001的损耗正切tanδ。对电介质媒介120使用具有高介电常数值(εr>3.0)的电介质材料导致电磁场的显著部分被限制在电介质媒介120内，而只有场的减小部分在内芯110周围的媒介中传播。结果，沿着电介质波导100的信号传播对于与周围物体的触碰或电磁耦合相对不敏感，同时沿波导100增加低传输损耗。例如，为电介质媒介120选择的电介质材料可以是石英，其可以在毫米波频率下具有高于4.0的介电常数εr和低于0.0001的损耗正切tanδ。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于传输毫米波信号的电介质波导，包括：内芯(110；210；310)，其包括电介质媒介，所述电介质媒介适于通过沿着所述电介质波导携载电磁场来传输毫米波信号；其中，所述电介质媒介(120；220；320)包括电介质材料，所述电介质材料具有的介电性质适于将传播的电磁场限制在所述内芯(110；210；310)，同时在毫米波频率范围中的信号频率下增加低传输损耗。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.16 EP 16160596.91.一种用于传输毫米波信号的电介质波导，包括：内芯(110；210；310)，其包括电介质媒介，所述电介质媒介适于通过沿着所述电介质波导携载电磁场来传输毫米波信号；其中，所述电介质媒介(120；220；320)包括电介质材料，所述电介质材料具有的介电性质适于将传播的电磁场限制在所述内芯(110；210；310)，同时在毫米波频率范围中的信号频率下增加低传输损耗。2.如权利要求1所述的电介质波导，其中所述电介质媒介(120；220；320)的特征在于在所述毫米波频率范围中的信号频率下高于3.0的介电常数和低于0.001的损耗正切。3.如前述权利要求中任一项所述的电介质波导，其中所述毫米波频率范围包括50GHz至300GHz的范围中的频率。4.如前述权利要求中任一项所述的电介质波导，还包括：围绕所述内芯(110；210；310)的包层(130；230；330)，所述包层(130；230；330)适于在所述毫米波频率范围中的频率下将所述电磁场限制在所述内芯(110；210；310)。5.如权利要求4所述的电介质波导，其中所述包层(130；230；330)直接邻接所述内芯(110；210；310)，且由非金属材料制成。6.如权利要求4或5所述的电介质波导，其中所述包层(130；230；330...
【专利技术属性】
技术研发人员：C鲁施，M迪特曼，C阿尔梅达，
申请(专利权)人：泰连德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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