具有介电波导和导电波导的波导组件制造技术

一种用于传播电磁信号的波导组件(100)包括导电波导(102)和介电波导(106)。导电波导包括彼此平行地在导电波导的第一端部(118)和第二端部(120)之间延伸的两个侧壁(122)。导电波导限定两个侧壁之间的通道(124)，所述通道在第一端部和第二端部处敞开。介电波导包括由第一介电材料形成的包覆层(110)，且所述包覆层限定穿过其的芯部区域(112)，该芯部区域由与第一介电材料不同的第二介电材料填充。介电波导的配合端部(128)在导电波导的第一端部处被接收在通道中，以电磁地连接介电波导到导电波导。介电波导的其余部分在导电波导的外界，且远离导电波导延伸。

Waveguide assembly having a dielectric waveguide and a conductive waveguide

A waveguide assembly (100) for propagating an electromagnetic signal includes a conductive waveguide (102) and a dielectric waveguide (106). The conductive waveguide includes two sidewalls (122) extending parallel to the first end (118) of the conductive waveguide () and the second end (120). The conductive waveguide defines a channel (124) between two sidewalls, the channel being opened at the first end and at the second end. The dielectric waveguide includes a cladding layer (110) formed from the first dielectric material, and the coating layer defines a core region (112) that passes through the core region filled with a second dielectric material different from the first dielectric material. The matching end (128) of the dielectric waveguide is received in the channel at the first end of the conductive waveguide to electrically connect the dielectric waveguide to the conductive waveguide. The rest of the dielectric waveguide extends outside the conductive waveguide and extends away from the conductive waveguide.

【技术实现步骤摘要】
具有介电波导和导电波导的波导组件
本文的主题总体涉及沿一路径传送高频电磁波的波导组件。
技术介绍
介电波导和导电波导是用于通信应用以沿一路径传送电磁波形式的高频信号的两种类型的波导。导电波导通常包括分隔开以在其间限定腔的导电壁，所述腔由空气或其他介电材料填充。电磁波沿导电波导穿过导电壁之间的空气腔传播。导电波导的一个缺点是，在高频下，导电波导具有高的能量损耗，诸如回波损耗和插入损耗，其显著限制了导电波导传递信号的有效距离。介电波导包括至少一种介电材料，并且通常具有两个或更多介电材料。介电质是能够被施加的电场极化的电绝缘材料。介电材料的极化度通过称作介电常数或相对电容率的值来表示。给定材料的介电常数是它的介电电容率，其表示为相对于真空的电容率的比率，真空的电容率定义为1。与第二介电材料相比具有更大介电常数的第一介电材料能够通过极化的方式存储比第二介电材料更多的电荷。一些已知的介电波导包括芯部介电材料和包围芯部介电材料的包覆层介电材料。电磁波沿着介电波导穿过芯部介电材料、包覆层介电材料、以及可能还有包覆层的径向外部。介电波导内的电磁场的分布至少部分取决于芯部和包覆层介电材料的介电常数。与导电波导相比，介电波导具有相对低的损耗，且因此能够在相对长的距离上传输高频信号。例如，导电波导可提供通信传输线用于连接通信设备，诸如将天线连接到射频发射器和/或接收器。介电波导也有一些缺点，这些缺点在使用介电波导以提供两个远程通信设备之间的信号传输路径时显著。例如，尽管应用中的可用空间可要求介电波导围绕其他部件弯曲，但是介电波导通常不能很好地弯曲。随着弯曲半径缩短，更大量的穿过波导传播的电磁波将从波导的侧部发射出并损耗至周围环境。因此，要获得应用环境中所需的波导路径同时保持穿过介电波导的可接受的信号质量和损耗水平可以是困难的。尽管可能将介电波导包在或以其他方式包围在导电屏蔽层中以提供更好的电磁波密闭度，但是这样的导电屏蔽层可能导致介电波导中不期望的高损耗水平。进一步，外金属屏蔽层可能允许传播的不期望模式，其具有不良的(hard)截止频率，使得在一些特定频率下，期望的场传播可能被完全停止或“截止”。在另一个例子中，许多应用需要比单个介电波导更长的信号传输路径长度，因此需要将多个波导接在一起以实现需要的长度。但是，难以将两个介电波导接在一起使得穿过第一波导传播的电磁波横穿界面有效地传递到第二波导。波导的端部通常被放置为彼此直接面对面地邻接或者在其间具有非常窄的间隙。第一波导的层，诸如芯部和包覆层，必须与第二波导的相应层以相对高的精度水平对齐，以减小界面处的反射，界面处的反射表明从传输波导发射出而不是被相应接收波导接收的能量。由于加工和组装公差，难以将两个波导面对面连接以实现不增大损耗和/或引起信号退化的所必需的精度。仍然存在对能够用于在长距离上和/或围绕急弯传播高频信号同时提供可接受的低损耗水平的波导组件的需求。
技术实现思路
根据本专利技术，用于沿限定的路径传播电磁信号的波导(waveguide)组件包括在第一端部和第二端部之间延伸的导电波导。导电波导包括彼此平行地在第一端部和第二端部之间延伸的两个侧壁。导电波导限定两个侧壁之间的通道，所述通道在第一端部和第二端部处敞开。波导组件包括具有配合端部的介电波导。介电波导包括由第一介电材料形成的包覆层。包覆层限定穿过其的芯部区域，芯部区域112填充与第一介电材料不同的第二介电材料。介电波导的配合端部在导电波导的第一端部处被接收在通道中，以电磁地连接介电波导到导电波导。介电波导的其余部分在导电波导的外界，且远离导电波导延伸。附图说明图1是根据实施例形成的波导组件的俯视透视图。图2是沿图1中所示的线2-2截取的图1中所示的波导组件的实施例的横截面视图。图3是根据替代实施例的波导组件的横截面视图。图4是根据另一实施例的波导组件的透视图。图5是沿图1中所示的线5-5截取的图4中所示的波导组件的实施例的横截面视图。图6是根据另一实施例的波导组件的透视图。具体实施方式本文描述的一个或多个实施例指向包括导电波导的波导组件，该导电波导电磁地连接到至少一个介电波导。波导组件的实施例配置为将能量从导电波导顺畅地传递到(一个或多个)介电波导，反之亦然。每个介电波导包括支持场极化的矩形层(或其他横截面)。因此。穿过各介电波导传播的电磁波将沿x轴线或y轴承极化。每个介电波导与导电波导对齐，以使得在介电波导中行进的电磁能的模式能够容易地激励导电波导中具有相同或相似极化的模式，其允许从介电波导至导电波导的顺畅且有效的能量传输。每个介电波导的小段长度被插入导电波导内，其可通过提供一定程度的阻抗配合而改善信号传输性能。导电波导在各个实施例中可为矩形波导或平行板波导。在一实施例中，导电波导桥接两个彼此分隔开的介电波导，并且导电波导电磁地连接该两个介电波导。信号可以从介电波导中的一个被传递穿过导体波导，并随后进入另一个介电波导。可选地，导电波导可以是曲线形的或弯曲的而不是直线的，使得导电波导提供两个介电波导之间或介电波导和通信设备(诸如天线)之间的曲线形连接。图1是根据实施例形成的波导组件100的顶部透视图。波导组件100配置为沿波导组件100的长度传送电磁波形式的信号，用于两个通信设备(未示出)之间的信号传输。电磁波包括电场和磁场二者。通信设备可包括天线、射频发射器和/或接收机、计算设备(例如，台式或便携式计算机、平板电脑、智能手机等)、媒体存储设备(例如，硬盘驱动器、服务器等)、网络界面设备(例如，调制解调器、路由器等)等。波导组件100可用于传输子太赫射频范围内(例如120-160吉赫(GHz))的高速信号。在此频率范围内的高速信号具有小于五毫米的波长。波导组件100可用于传输调制射频(RF)信号。调制RF信号可在正交数学域中被调制以增加数据吞吐量。波导组件100可具有可变的长度，以沿待连接的两个通信设备之间所期望的直线或迂回路径延伸。波导组件100包括导电波导102、第一介电波导106和第二介电波导108。波导组件100相对于竖直或仰角轴线191、横向轴线192和纵向轴线193定向。轴线191-193互相垂直。尽管仰角轴线191看起来沿大体平行于重力的竖直方向延伸，应理解轴线191-193不需要具有相对于重力的任何特定定向。导电波导102在第一端部118和第二端部120之间延伸一长度。在所示出的实施例中，导电波导102是直线的并且平行于纵向轴线193延伸。导电波导102包括彼此平行延伸的两个侧壁122。侧壁122由一个或多种金属或金属合金构成，所述一个或多种金属或金属合金为波导102提供导电性质。两个侧壁122二者在第一和第二端部118、120之间延伸波导102的长度。侧壁122彼此分隔开以至少部分地限定通道124，该通道124延伸导电波导102的长度。通道124在第一和第二端部118、120二者处敞开。通道124被空气和/或另一气相或固相的介电材料占据。在所示出的实施例中，导电波导102还包括两个端壁126，所述两个端壁126在侧壁122之间延伸并机械地接合侧壁122以封闭通道124。端壁126平行于彼此延伸并沿竖直轴线191分隔开。端壁126垂直于侧壁122。因此，导电波导10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波导组件(100)，其用于沿限定的路径传播电磁信号，所述波导组件的特征在于：导电波导(120)，其在第一端部(118)和第二端部(120)之间延伸，所述导电波导包括在所述第一端部和所述第二端部之间彼此平行延伸的两个侧壁(122)，所述导电波导限定所述两个侧壁之间的通道(124)，所述通道在所述第一端部和所述第二端部处敞开，以及具有配合端部(128)的介电波导(106)，所述介电波导包括由第一介电材料形成的包覆层(110)，所述包覆层限定穿过其的芯部区域(112)，所述芯部区域由不同于所述第一介电材料的第二介电材料填充，其中所述介电波导的配合端部在所述导电波导的第一端部处被接收在所述通道中，从而电磁地连接所述介电波导至所述导电波导，所述介电波导的其余部分在所述导电波导的外界、并远离所述导电波导延伸。

【技术特征摘要】
1.一种波导组件(100)，其用于沿限定的路径传播电磁信号，所述波导组件的特征在于：导电波导(120)，其在第一端部(118)和第二端部(120)之间延伸，所述导电波导包括在所述第一端部和所述第二端部之间彼此平行延伸的两个侧壁(122)，所述导电波导限定所述两个侧壁之间的通道(124)，所述通道在所述第一端部和所述第二端部处敞开，以及具有配合端部(128)的介电波导(106)，所述介电波导包括由第一介电材料形成的包覆层(110)，所述包覆层限定穿过其的芯部区域(112)，所述芯部区域由不同于所述第一介电材料的第二介电材料填充，其中所述介电波导的配合端部在所述导电波导的第一端部处被接收在所述通道中，从而电磁地连接所述介电波导至所述导电波导，所述介电波导的其余部分在所述导电波导的外界、并远离所述导电波导延伸。2.如权利要求1所述的波导组件，其中所述导电波导还包括平行于彼此、并且垂直于所述侧壁(122)的两个端壁(126)，所述端壁在所述侧壁之间延伸、并且机械地接合侧壁以封闭所述通道(124)，所述通道具有矩形棱柱形状。3.如权利要求1所述的波导组件，其中所述介电波导的芯部区域(112)或包覆层(110)中的至少一个具有矩形的横截面形状，所述矩形的横截面形状有平行的左边缘和右边缘(132、134)、以及平行的顶边缘和底边缘(136、138)。4.如权利要求3所述的波导组件，其中所述左边缘和右边缘(132、134)平行于所述导电波导的侧壁(122)延伸，所述波导组件传播形式为波的电磁信号，所述形式为波的电磁信号以第一模式传播穿过所述介电波导，所述波以水平场极化传播穿过所述导电波导。5.如权利要求3所述的波导组件，其中所述顶边缘和底边缘(136、138)平行于所述导电波导的侧壁(122)延伸，所述波导组件传播形式为波的电磁信号，所述形式为波的电磁信号以第二模式传播穿过所述介电波导，所述波以竖直场极化传播穿过导电波导。6.如权利要求1所述的波导组件，其中所述介电波导具有包围所述包覆层(110)的外部护套(140)，所述外部护套延伸至相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW摩根，黄亮，
申请(专利权)人：泰科电子公司，泰科电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US