波导到带状线转接制造技术

本发明专利技术涉及一种用于从波导（１０），特别是多频带波导引导电磁波到布置在所述波导（１０）一端的传输线（２０），特别是微带线的设备，包括用于在所述波导（１０）和传输线（２０）之间机械固定和阻抗匹配的耦合装置（３０－１，…，３０－７）。本发明专利技术的目的是以相比现有技术制造更为容易和便宜的方式改进这种结构。根据本发明专利技术，该目的是以该耦合装置包括至少一个与所述传输线的主平面机械连接的介质层（３０）实现的，沿电磁波的传播方向伸展的所述至少一个介质层的几何尺寸与电磁波的中心频率相关，以便实现最佳阻抗匹配。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从波导(特别是多频带波导)引导电磁波到布置在该波导一端的传输线(特别是微带线)的设备，包括用于在所述波导和所述传输线之间机械固定和阻抗匹配的耦合装置。
技术介绍
这种设备的一个问题是要保证在波导-传输线转接中有效地传输电能。转接不良导致插入损耗变大，而且这可能降低整个模块，例如收发信机模块的性能。图9示出了具有现有技术已知结构的设备。图中示意了波导10和传输线20(特别为微波传输带结构)，二者相互连接以使电磁波从所述波导10被转接到所述传输线20。所述传输线20包括基片22，其贴在接地面24上，用于实现良好的转接特性。传输线的基片22通常由低温或高温共燃(cofired)陶瓷LTCC或HTCC制成。所述波导10和所述转接线20之间的阻抗匹配是通过在所述波导10和所述转接线20之间的转接区提供补片26实现的。此外，为改善阻抗匹配，从所述波导10内固定的绝缘材料中提供一个独立的大理石配电板12。所述配电板12例如附在机制凸肩14之间的所述波导10内部。所述用于实现阻抗匹配的现有技术方案基于一种复杂结构，这种结构只能通过艰难而昂贵的制造过程实现。此外，使用通常所说的back-short，即，在波导10开口的对面在微波传输带20后连接一个金属部件，以便实现阻抗匹配。连接所述back-short将进一步增加这种结构的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过使制造过程更为简单和廉价的方式改进用于引导电磁波的已知设备。所述目的是通过权利要求1的主题实现的。具体来说，对于上述结构是以下述方式实现所述目的的耦合装置包括至少一个与传输线的主平面机械连接的介质层，沿电磁波传播方向伸展的所述至少一个介质层的几何尺寸与电磁波的中心频率相关。由于机械固定功能和电阻抗匹配功能被结合到一个组件中，因此所述分层结构的制造过程简单而便宜。根据本专利技术阻抗匹配是通过改变波导和传输线之间的至少一个介质层的厚度实现的。这种层结构即使包括若干个层，也能被认为只是一个用于实现阻抗匹配的元件。因此，用于实现阻抗匹配的调整过程得以简化。本专利技术的优选实施例在附属权利要求中描述。其中一个优选实施例是传输线为所述耦合装置的必要组成部分。在此情况下在多层陶瓷制造过程中共燃整个转接结构。实现最佳阻抗匹配的另一优选功能是在一个层内提供敷以金属的通孔，以便建立一种类似栅栏的结构，以在电磁波离开波导一端后进一步引导电磁波。另外优选在传输线或所述至少一个层和波导之间提供至少一个附加层，所述附加层包括一个充气空腔。所述附加层增强了该结构的机械稳定性，而所述充气空腔确保所述附加层不会影响所述结构的转接性能。所述空腔与波导的开口对准更佳，因为在此情况下所述附加层对该结构的转接性能的不良影响被降低倒最低。此外，波导和与之相邻的层之间的连接采用焊球连接更佳，因为在此情况下可使用所述焊球连接的自校准性能。附图说明在下面的附图中参考优选实施例详细描述本专利技术，其中图1公开了根据本专利技术的结构的第一个实施例； 图2是根据本专利技术的波导-微波传输带转接的转接特性图；图3是在根据本专利技术的结构中，用于最佳阻抗匹配的中心频率和介质厚度之间的关系图；图4是根据本专利技术的结构的波导-微波传输带转接的转接特性图，其中该结构中的各层厚度可变；图5是根据本专利技术的结构的第二个实施例；图6是包含通孔的各层的制造过程；图7是根据本专利技术的结构的第三个实施例；图8是图7所示结构的顶视图；以及图9是从现有技术了解的用于引导电磁波的结构。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的第一个实施例用于引导电磁波的结构。该结构包括波导10和传输线20，传输线20的基片层22垂直于波导10的纵轴布置，用于从所述波导10转接电磁波到所述传输线20。在此提供两个层30-1和30-2作为耦合装置，层30-1，30-2布置在所述传输线20的基片层22和所述波导10之间，其中以下述方式调整所述层30-1，30-2的介质厚度。每个层30-1，30-2都包括敷以金属的通孔40，称为“通孔”，形成类似栅栏的结构，分别环绕每个层30-1，30-2的区域，由此引导电磁波。不同层的通孔互连，并且与传输线20的基片层22底部的镀金属层24连接。下面通过参考图2至图4详细示意层30-1和30-2的厚度变化对根据图1的结构的转接特性的影响。图2示意了根据图1的结构的电特性。图2分别示出了传输系数(S12)，从端口1测量的反射系数(S11)，以及从端口2测量的反射系数(S22)的频率曲线。具体地说，从图中可以看出，在中心频率58GHz和介质层厚度250微米时，电特性相当好。曲线S11，表示对于不同频率所述结构的回波损耗，其显示在中心频率58GHz处回波损耗小于13.5dB，而由曲线S12表示的插入损耗为0.8dB。此外，-1.5dB带宽从55GHz到达64GHz，这意味着这种转接对容差或制造工艺波动不敏感。图3示意了根据图1的所述结构的通带中心频率具有介质基片厚度的线性相关性。这种相关性，作为有限元方法模拟的结果，意味着仅通过选择适当的介质厚度，能很容易地调整该转接的中心频率。图4示意了对于不同介质层厚度，根据图1的结构的波导-微波传输带转接的插入损耗。图4示意了对于200和500微米的介质厚度，由参数S12表示的插入损耗。-1.5dB带宽的中心频率在200微米介质厚度的情况下位于63GHz，而对于500微米的层厚度，中心频率位于45GHz。在这两种情况下带宽近似7.5GHz。如上所示，除了改变层的厚度，通过在介质层和/或基片放置通孔-栅栏以确定波导延续部分的横向尺寸可进一步影响和改善阻抗匹配，由此特别影响插入损耗。图5示意了根据本专利技术的结构的第二个实施例，其中在传输线20的基片22和波导10之间的三层30-1，30-2，30-3包括通孔40。通常仅优化直接位于微波传输带接地面24之下的层30-1的尺寸，以及在该基片的其它地方保持尺寸等于金属波导10的截面积就足够了。一般来看，在层30-1，30-2，30-3和传输线20的绝缘基片中波导延续结构的尺寸越大，则插入损耗越小。根据本专利技术，介质层所用的优选材料为低温或高温共燃陶瓷LTCC或HTCC。图6示意了用于制造包含通孔的所述层的过程。在第一步骤S1，通过混合溶剂、陶瓷粉末和塑料粘合剂以及生成基片带来生成基片。在经过烘干和去膜(方法步骤S2)和切削到应有的尺寸(方法步骤S3)后，在所述基片打孔(方法步骤S4)。通常孔直径大约为100到200μm。打孔后，将每个层的通孔填充类似银、铜或钨的导体浆，参见方法步骤印到通孔S5。之后，如同已知的常用共燃陶瓷技术的制造步骤一样，集中这几个层并在一起燃烧。图6详细示意了最后这些方法步骤，其中在方法步骤S5之后，在方法步骤S6用带有给定表面图案的导体垫屏蔽该层，在方法步骤S7将这几个层叠压在一起，之后根据方法步骤S8燃烧该层组件。最后根据方法步骤S9将铜焊针固定到经过燃烧的层组件上。图7示意了根据本专利技术用于引导电磁波的结构的第三个实施例。其基本上对应图5所示的结构，但更为详细地示意了在各层中通孔的实现，而且在该结构内还另外包括层30-4...30-7。虽然在图5中所有层30-1，...30-3具有相同厚度，在但图7中层30-2的厚度有变化以便实现良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从波导（１０），特别是多频带波导引导电磁波到布置在所述波导（１０）一端的传输线（２０），特别是微带线的设备，包括用于在所述波导（１０）和传输线（２０）之间机械固定和阻抗匹配的耦合装置（３０－１，…，３０－７），　　　　其特征在于，该耦合装置包括至少一个与所述传输线的主平面机械连接的介质层（３０），沿电磁波的传播方向伸展的所述至少一个介质层的几何尺寸与电磁波的中心频率相关，以便实现最佳阻抗匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利萨尔梅拉，玛库科伊维斯托，米科萨利科斯基，卡勒约基奥，阿里N亚斯兰，埃萨坎平恩，维萨科弘恩，泰波米廷恩，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]