波导组件制造技术

公开了一种波导组件，其包括细长波导元件(1)和连接器本体(2)。连接器本体(2)连接至细长波导元件(1)的端部，并且该连接器本体(2)具有大致平坦的底面(24)以及相反的顶面(23)。连接器本体由单件部分金属化的电介质制成。连接器本体具有与细长波导元件(1)相邻的波导耦合元件(21)。连接器本体还具有与波导耦合元件(21)相邻的电磁带隙元件(27)的布置结构。

Waveguide module

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波导组件
本专利技术属于高频和波导
更具体地，本专利技术属于波导组件以及电磁信号传输和高频部件耦合的方法的领域。
技术介绍
在高频
，需要将不同的部件互连，例如将印刷电路板(PCB)与其它PCB或天线互连。通常，这种互连是通过带有相应焊接连接器的同轴线缆来实现的。然而，该解决方案需要多个部件以及精细的处理步骤(包括焊接)，因此相对复杂和昂贵。此外，同轴线缆的中心导体会造成显著损耗。作为通过同轴线缆进行电流(galvanic)互连的替代，已知可以用于互连目的的柔性波导线缆。然而，将波导的终止部附接至波导线缆的端部是非常关键的，并且需要精确且小心地处理多个部件。特别地，由仅具有薄(且非常脆的)金属部的固体介电芯(大多数波导是空心金属管)形成的波导使得可靠的机械连接变得困难。
技术实现思路
本专利技术的总体目标是改善关于高频部件互连的情况。有利地，可以全部或部分地改善现有技术的缺点。一般而言，该总体目标是通过独立权利要求的主题实现的。从属权利要求和本文件的公开内容作为一个整体来限定示例性且特别有利的实施方式。随着描述的进行，与所有实施方式或一些实施方式相关的特定优点和有利特性将变得更加明显。根据一个方面，该总体目标是通过波导组件实现的。波导组件包括细长波导元件和连接器本体。连接器本体连接到波导元件的端部。连接器本体具有平坦或大致平坦的底面以及相反的顶面，并且由单件部分金属化的电介质制成。连接器本体具有与波导元件相邻的波导耦合元件。连接器本体还包括电磁带隙元件(electromagneticbandgapelement)的布置结构。该电磁带隙元件的布置结构被布置为与波导耦合元件相邻。单个电磁带隙元件通常具有相同的设计。电磁带隙元件的布置结构通过连接器本体的三维结构化来实现，这会导致顶面不是平面连续的。在操作配置中，连接器本体的底面附接至或安装在带有其它集成波导的其它高频器件(例如印刷电路板PCB或区域天线)的配对面上。波导耦合元件是连接器本体的一部分，细长波导元件的端部连接至连接器本体。波导耦合元件是连接器本体的实心部分，并且从细长波导元件贯穿至底面。波导耦合元件在工作时将细长波导元件与其它高频器件的另一波导耦合，从而实现双向信号传输。电磁波穿过波导耦合元件的电介质，其中电磁带隙元件的布置结构防止不希望的将导致损耗的横向波传播。在顶视图中，通过与波导耦合元件相邻的电磁带隙元件的布置结构，波导耦合元件至少部分地被电磁带隙元件所包围。顶视图是顶面的视图，其具有朝向底面的观察方向。波导耦合元件中除底面之外被金属化。根据本公开的波导组件特别是连接器本体可以被大规模且低成本地有效制造，这是因为其设计是源自用作电介质的单件塑料。如下面将进一步详细解释的，连接器本体可以通过许多不同的技术(特别是许多不需要焊接的技术)连接到诸如PCB之类的其它部件。进一步发现，具有电磁带隙元件布置结构的电磁带隙结构允许相对较大的公差，并具有低信号劣化和良好的屏蔽性能。有利地，根据本公开的波导组件可用于1GHz至250GHz的频率范围，例如60GHz。有利地，通过数值模拟和试验，针对期望的目标频率优化连接器本体的设计，特别是电磁带隙元件的特定设计和尺寸。理想地，电磁带隙元件的数量应该尽可能多。出于实际目的，电磁带隙元件的数量可以处于例如8至40的范围内，通常采用下面进一步描述的布置结构。应注意，连接器本体的覆盖区(footprint)(底视图)以及因此在例如PCB的配对面上占据的横向区域将随着电磁带隙元件数量的增加而增加，如将随着描述的进行所理解的那样。特别是在细长波导元件的附接区域中，多个电磁带隙元件可能不完整，而是部分地切除。例如，连接器本体可以成型为矩形覆盖区的盒或盘，其具有大致平行的顶面和底面，并且其高度小于盒的侧面。覆盖区的侧面可以具有3mm至8mm范围的长度，并且高度可以在0.5mm至1.5mm的范围内。例如，对于约60GHz频率下的应用，覆盖区可以是6.2mm×4.4mm或4.35mm×3.5mm，高度为0.8mm。通常，尺寸可以与波长呈线性比例，即，尺寸与频率呈倒数关系，导致在相对较低的频率(例如，几GHz)时有非常大的尺寸。在一些实施方式中，即使顶面和底面是大致平行的，波导耦合元件也可以在顶面上方突出。有利地，下述连接器本体和可选的细长波导元件可通过注塑成型或3D打印来实现。塑料材料(特别是各种热塑性材料)，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚烯烃、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)或液晶聚合物(LCP)，可以用作电介质。对于部分金属部，可以使用多种金属，例如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)或金(Au)。由于趋肤效应(skineffect)，金属部可以相对较薄，例如1微米(1μm)或更小。在一些实施方式中，提供附加的非导电绝缘涂层，其覆盖金属部并防止与其它部件的潜在短路。在实施方式中，电磁带隙元件是凹部。凹部在连接器本体中从顶面朝向底面延伸。电磁带隙元件的凹部从顶面延伸并且在顶面开口，这导致顶面是非平面的并且是凹陷的。凹部朝向底面延伸，但其深度小于顶面与底面之间的距离，这导致底面是没有凹部且连续贯通的。通常，沿着从顶面朝向底面的延伸，凹部的截面是恒定的。通常，针对所有电磁带隙元件，凹部的设计和尺寸是相同的。进一步地，凹部通常会消减(shave)平坦或平面的底部。通常，凹部并排布置。凹部彼此分开，并且是由金属化的电介质分开的。像(凹部之间的)顶面一样，凹部的底部和外周壳体表面是金属化的。在凹部之间存在的金属化电介质形成与凹部互补的波导结构。在实施方式中，凹部彼此平行地延伸。在具有凹部的一些实施方式中，凹部具有方形、圆形或十字形的截面。当通过注塑成型制造根据本公开的连接器本体时，连接器本体的凹部作为下凹元件(negativeelement)与模具的上凸元件(positiveelement)相对应。因此，凹部的圆形截面或圆柱形形状需要相应间隔开的销或杆作为模具的一部分的布置结构，这从制造的观点来看是不利的。因此，模具可以代替地通过随后互连(例如，通过铣削)的钻孔的布置结构来形成，从而在模具中形成连续的下凹结构。模具的剩余材料形成注塑成型的连接器本体的凹部。模具的下凹结构规定了连接器本体的上述波导结构。该结构可以被认为是通过连接元件互连的多个柱。在这种布置结构中，连接元件在连接器本体的两个横向尺寸上分隔相邻的凹部。因此，两个连接元件在两个横向方向上从各柱处延伸。通常，凹部沿其延伸方向具有恒定的截面，然而，这不是必需的。由于凹部与柱和连接元件互补，后者也可具有恒定的截面。在具有凹部的一些实施方式中，以行和列的图案来布置凹部，这些行和列通常是等距的。两个横向尺寸的距离可以通过它们的中心距离来测量，该中心距离也与柱的中心距离相对应。因此，凹部布置成矩阵，其中矩阵的行和列与连接器本体的两个(大致垂直的)横向延伸方向相对应。在具有凹部的一些实施方式中，凹部垂直于底面延伸。对于作为凹部的互补结构的柱和连接元件也是如此。对于具有平行的顶面和底面的连接器本体的总体设计，柱连接元件和凹部也因此垂直于顶面延伸。在实施方式中，细长波导元件由金属化电介质制成。特别地，它可以由与连接器本体相同的材料制成，并且可以完全地或部分地与后者一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波导组件，所述波导组件包括：a)细长波导元件(1)；以及b)连接器本体(2)，所述连接器本体(2)连接至所述细长波导元件(1)的端部；所述连接器本体(2)具有大致平坦的底面(24)以及相反的顶面(23)，并且所述连接器本体(2)由单件部分金属化的电介质制成；所述连接器本体(2)具有与所述细长波导元件(1)相邻的波导耦合元件(21)；以及进一步具有与所述波导耦合元件(21)相邻的电磁带隙元件(27)的布置结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.24 CH 00074/171.一种波导组件，所述波导组件包括：a)细长波导元件(1)；以及b)连接器本体(2)，所述连接器本体(2)连接至所述细长波导元件(1)的端部；所述连接器本体(2)具有大致平坦的底面(24)以及相反的顶面(23)，并且所述连接器本体(2)由单件部分金属化的电介质制成；所述连接器本体(2)具有与所述细长波导元件(1)相邻的波导耦合元件(21)；以及进一步具有与所述波导耦合元件(21)相邻的电磁带隙元件(27)的布置结构。2.根据权利要求1所述的波导组件，其中，所述波导元件(1)由金属化的电介质制成。3.根据前述权利要求中任一项所述的波导组件，其中，所述连接器本体(2)中除所述底面(24)之外被完全金属化。4.根据前述权利要求中任一项所述的波导组件，其中，所述电磁带隙元件是凹部(27)，所述凹部(27)在所述连接器本体(2)中从所述顶面(23)朝向所述底面(24)延伸。5.根据权利要求4所述的波导组件，其中，所述凹部(27)具有方形截面、圆形截面或十字形截面中的任一种截面。6.根据权利要求4或5所述的波导组件，其中，所述凹部(27)彼此平行地延伸。7.根据权利要求4至6中任一项所述的波导组件，其中，所述凹部(27)是以行和列的图案进行布置的。8.根据权利要求4至7中任一项所述的波导组件，其中，所述凹部(27)垂直于所述底...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·瓦格纳，U·休格尔，M·蒂尔，
申请(专利权)人：胡贝尔舒纳公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH