多层波导、装置及其制造方法制造方法及图纸

多层波导器件、多层波导装置及其制造方法，其中，所述多层波导包括组装成多层波导的至少三个水平划分的层。所述层至少是顶层(2a)、中间层(2c)和底层(2e)，其中，各层都具有延伸穿过整个层的贯穿的孔(3)。所述孔(3)以相对于邻接层的邻接孔(3)偏移的方式设置，从而形成泄漏抑制结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层波导、装置及其制造方法
本专利技术总体上涉及一种多层波导(MLW：multi-layerwaveguide)，该MLW制造成本低廉并且可以表面安装。
技术介绍
波导(waveguide)在本领域中是众所周知的，并且是用于将电磁波从起点传送至终点的常用部件。用最一般的术语来说，波导可以是中空金属管。对于在开放空间中传播的波，功率随着距离增大而损失，从而降低了可能的传输距离和波质量两者。因此，波导是适于通过在至少一个维度限制波的扩展方向来引导波的结构。其概念是要限制波，从而强制波在特定方向上传播并因而减少损耗。在理想条件下，这将导致波完全不损失功率，然而这种情况很少或永远不会发生。根据波导设计，存在泄漏，并且波会耦合至波导通道的边缘，从而造成能量损失。波导的概念早已为人所知并且用于传输例如信号、声音或光。
技术实现思路
尽管在本领域中已知许多不同形式的波导，但是当前解决方案存在缺陷。例如，在本解决方案的开发期间已经认识到，难以制造适于需要表面安装波导的应用领域的波导。在电磁无线电波的一般应用中，可以使用矩形波导，该矩形波导基本上是具有矩形截面的中空金属结构。例如，可以利用组装成波导的两个金属块来制造该矩形波导。这样的波导可以具有组装在一起的顶层和底层。将这两层中的一部分切掉，以使当这两层组装在一起时形成作为波导的中空空间。这两个块需要具有良好的连接性以减少泄漏。然而，由于仅切掉了这些层中的一小部分并且保留了较大部分以仅用于机械支撑，因此这些波导块在大多数情况下通常是体积庞大且笨重的并且不适于表面安装和/或重量较轻的应用。另一解决方案是使用所谓的介电波导。介电波导和空气填充的金属表面波导之间存在差异。在金属表面波导中，磁场穿透到金属中的距离较短，但是如果两层之间存在间隙(尤其是如果间隙处于水平方向)，则泄漏变得很严重。其原因是电磁波被严格限制并且意在仅穿透很短的距离进入金属。对于介电波导，例如，由于非传播消逝波(non-propagatingevanescentwave)，所以问题的特性有所不同。这也是为什么不具有所附权利要求中所述的特征的金属表面波导需要在层之间具有高水平的导电性以便减少泄漏的原因。与波导的制作有关的另一问题是，与其它方法(诸如激光切割或刻蚀)相比，在制造方法中的现有水平的CNC铣削(milling)和成型(molding)通常提供差的公差。这使得制造基本用于表面安装应用的波导结构变得困难和/或昂贵。相比于对于其它频率范围，对于某些频率范围，该问题更为明显，例如，CNC铣削和成型两者都是适用于80GHz以下频率的波导的常见制造方法。对于波导，在110GHz至170GHz的D波段频率范围内，CNC铣削和成型变得非常昂贵，因为对于制造技术的运作方式而言，一切都非常小。因此，在某些情况下这是不合适的，并且在某些情况下甚至不可能获得期望的结果。对于远高于100GHz的频率范围，存在一些技术，其中，例如在硅晶片(而不是金属块)上进行刻蚀以用于部分地解决制造问题。然而，由于波导特性，该制造方法不适于低于200GHz的频率范围。其原因是难以在硅晶片上进行深刻蚀(例如，超过300μm)。因此，某些波导太大而不适于硅芯片，而对于成型或CNC铣削版本却太小。此外，对于波导来说，泄漏和功率损耗是普遍的问题。专利技术人已经认识到，具有许多层的波导通常会遭受高水平的泄漏，特别是这些层堆叠在彼此之上从而使得层之间的界面设置在水平面中的情况下。更进一步地，存在其它制造方法，例如使用多层铜来制造能够处理D波段频率范围内的频率的波导。对于这种方法，例如，使用扩散边界来实现层之间的良好导电性，这减少了从波导的泄漏。然而，这种制造方法既昂贵又需要特殊的设备进行操作，甚至不适于大批量制造大的波导结构。为了简要描述所附权利要求中描述的解决方案的概念，在80GHZ至200GHz频率范围附近存在间隙，其中，CNC铣削公差不足(并且如前所述，CNC铣削不适于批量制造)，波导需要大于适合利用硅刻蚀解决方案制造的波导，并且其中，结合铜(bondedcopper)解决方案昂贵且难以用于大批量产品的制作。此外，泄漏通常在所有类型的分层波导中都是一个问题，并且对于大多数应用领域，波导的重量向来是不太重要的次要因素。在诸如无人机、太空应用、汽车雷达、飞机等类似的应用中，减轻重量是至关重要的因素，而且与表面安装的兼容性也很重要，以获得高容量。因此，紧凑、轻便且无需任何困难的制造方法即可满足市场性能要求的表面安装波导将是有利的。可以用于至少所有上述频率范围而不受先前解决方案限制的一类波导将是进一步有益的。应当注意，所附权利要求中描述的本解决方案还可以用于除D波段频率范围之外的其它频率范围，从而代替利用任何其它制造方法制造的波导。还应注意，本解决方案的结构可以利用CNC铣削来制造，因此单一类型的波导可以用于许多不同应用领域。本专利技术的目的是提供一种易于制造的波导。本专利技术的另一目的是提供一种制造成本低廉的波导。本专利技术的另一目的是提供一种适用于毫米波频带(30GHz至300GHz)的波导。本专利技术的另一目的是提供一种可以用于宽频率范围的波导解决方案。本专利技术的另一目的是提供一种减少泄漏的多层波导。本专利技术的另一目的是提供一种不需要层之间的电流接触来减少泄漏的多层波导。本专利技术的另一目的是提供一种不需要层之间的连接来减少泄漏的多层波导。本专利技术的另一目的是提供一种比现有技术的解决方案重量更轻的波导。本专利技术的另一目的是提供一种具有低形状因数(formfactor)的波导。本专利技术的又一目的是提供一种根据上述目的的多层波导的制造方法。因此，本解决方案涉及一种多层波导，该多层波导包括组装成多层波导的至少三个水平划分(horizontallydivided)的层。该层至少是顶层、中间层和底层。各层具有延伸穿过整个层的贯穿(throughgoing)的孔，并且孔以相对于邻接(adjoin)层的邻近(adjacent)孔偏移的方式设置，从而形成泄漏抑制结构。本解决方案的一个优点是孔延伸穿过整个层，从而更易于制造。以相对于彼此偏移的方式设置的邻接层的孔的另一优点在于，其基于EBG电磁带隙结构形成了泄漏抑制结构。形成电磁带隙(EBG：Electromagneticbandgap)结构的EBG结构材料或结构被设计为防止指定频率带宽的传播，并且在本解决方案中用于最小化多层波导中的泄漏。这使得能够使用具有许多层的波导，而没有这种解决方案先前具有的缺点。还应注意，在例如其中层之间需要电接触和电流接触的其它解决方案中，水平面中的泄漏比竖直面中的泄漏多得多。根据一个实施方式，孔不对齐，而是被设置成形成EBG结构的单位晶胞图案(unitcellpattern)的阵列。根据一个实施方式，多层波导还包括设置在顶层之上的第二顶层以及设置在底层之下的第二底层，其中，第二顶层和第二底层包括延伸以仅部分地穿过层的孔。根据一个实施方式，孔以高阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层波导器件，所述多层波导器件包括被组装成多层波导(1)的至少三个水平划分的层，其中，所述层至少是顶层(2a)、中间层(2c)和底层(2e)，其特征在于，各层具有延伸穿过整个层的贯穿的孔(3)，并且所述孔(3)以相对于邻接层的邻近孔(3)偏移的方式进行设置，从而形成泄漏抑制结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171027 SE 1751333-41.一种多层波导器件，所述多层波导器件包括被组装成多层波导(1)的至少三个水平划分的层，其中，所述层至少是顶层(2a)、中间层(2c)和底层(2e)，其特征在于，各层具有延伸穿过整个层的贯穿的孔(3)，并且所述孔(3)以相对于邻接层的邻近孔(3)偏移的方式进行设置，从而形成泄漏抑制结构。


2.根据权利要求1所述的多层波导器件，其中，所述孔(3)具有如下形状中的任何一种：圆形形状、三角形形状、方形形状、五边形形状、矩形形状、矩形形状、方形形状、六边形形状或矩形形状。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的多层波导器件，其中，所述多层波导(1)包括波导通道(77)，所述波导通道(77)是延伸穿过所有层的狭缝。


4.根据权利要求1或2中任一项所述的多层波导器件，其中，所述多层波导(1)包括波导通道(77)，所述波导通道(77)是位于至少一个中间层(2b)中的细长狭缝(7)。


5.根据权利要求4所述的多层波导器件，其中，所述多层波导(1)包括：与所述波导通道(77)的始端对齐的波导通道入口(4)、以及与所述波导通道(77)的末端对齐的波导通道出口(5)，其中，所述波导通道入口(4)根据以下项中的任何一项进行设置：
-在所述顶层(2a)中，
-在所述底层(2a)中，
并且所述波导通道出口(5)根据以下项中的任何一项进行设置：
-在所述顶层(2a)中，
-在所述底层(2a)中。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的多层波导器件，其中，至少一排孔(3)被设置在所述波导通道(77)周围。


7.根据权利要求1至2或4至6中任一项所述的多层波导器件，其中，所述多层波导(1)至少具有第一中间层(2b)、第二中间层(2c)和第三中间层(2d)，并且其中，各个中间层(2b、2c、2d)包括针对各个中间层(2b、2c、2d)同心设置的细长狭缝(7)。


8.根据权利要求7所述的多层波导器件，其中，所述第一中间层(2b)中的细长狭缝(7)比所述第二中间层(2c)中的细长狭缝(7)长，并且所述第二中间层(2c)中的细长狭缝(7)比所述第三中间层(2d)中的细长狭缝(7)长。


9.根据权利要求7或8中任一项所述的多层波导器件，其中，
-所述第一中间层(2b)、所述第二中间层(2c)和所述第三中间层(2d...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·沃索格，何仲夏，
申请(专利权)人：梅塔苏姆公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE