CN105190990B - 在siw和波导接口之间的过渡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在SIW和波导接口(3)之间的过渡布置(1)。SIW包括电介质材料(4)、第一和第二金属层(5，6)以及基本上平行并且电连接金属层(5，6)的第一和第二电壁元件(7a，7b)。过渡布置(1)包括第一金属层(5)中的耦合孔(8)以及在第一和第二电壁元件(7a，7b)之间的第三壁元件(7c)。过渡布置(1)进一步包括具有第一和第二主表面(10，11)的中间过渡元件(9)以及具有第一和第二开口(13，14)的过渡孔(12)，第一和第二开口(13，14)具有相应的第一和第二宽度(w1，w2)。过渡元件(9)被安装在耦合孔(8)上，第一宽度(w1)超过第二宽度(w2)，并且从第一宽度(w1)到第二宽度(w2)的过渡以至少一个台阶(15，16)在第一开口(13)和第二开口(14)之间发生。第二开口(14)被安装到波导接口(3)，该波导接口(3)具有接口开口(17)，其相对于第二开口(14)偏移，形成前端台阶(18)。

Description

在SIW和波导接口之间的过渡
技术领域
本发明涉及适配为提供在基板集成波导SIW与波导接口之间的信号过渡的过渡布置。SIW包括电介质材料、第一金属层、第二金属层和电壁元件布置，该电介质材料具有层厚度并且位于第一金属层和第二金属层之间。电壁元件布置包括第一电壁元件和第二电壁元件，第一电壁元件和第二电壁元件至少部分地彼此平行，在SIW纵向延伸上以SIW宽度分离，并且将第一金属层与第二金属层电连接。微波信号被布置为在限域内沿着SIW纵向延伸传播，该限域通过至少第一金属层、第二金属层、第一电壁元件和第二电壁元件来限定。过渡布置包括在第一金属层中的耦合孔以及第三电壁元件，该第三电壁元件跨SIW纵向延伸位于第一电壁元件和第二电壁元件之间。
背景技术
在微波技术中，在很多情况下需要在不同功能块之间、以及在功能块和测试设备之间的波导接口。天线、双工滤波器和放大器是这样的功能块的示例，并且测试设备可以由任何类型的适当测量或测试设备构成。
在该上下文中，这些功能块中的一个由所谓的基板集成波导SIW构成，并且需要从空气填充的波导到SIW的增强的过渡。发现以下属性是重要的：
-机械稳健
-重量轻
-低成本
-宽带
-对制造容差稳健
-低损耗
-良好的匹配
-毫米波范围的功能性，即对于约30-300GHz的频率，特别是60和70/80GHz。
已经作出了不同类型的过渡，但是其中没有一个提供足够的带宽、稳健性和低损耗，并且因此期望在SIW和波导接口之间的增强的过渡。
发明内容
本发明的目的在于提供在SIW和波导接口之间的过渡，这提供了与以上列出的属性，特别是带宽、稳健性和低损耗，相关的增强的功能。
该目的通过过渡布置来获得，该过渡布置被适配为提供在基板集成波导SIW与波导接口之间的信号过渡。该SIW包括电介质材料、第一金属层、第二金属层和电壁元件布置，电介质材料具有层厚度并且位于第一金属层和第二金属层之间。电壁元件布置包括第一电壁元件和第二电壁元件，第一电壁元件和第二电壁元件至少部分地彼此平行，在SIW纵向延伸上以SIW宽度分离，并且将第一金属层与第二金属层电连接。微波信号被布置为在限域内沿着SIW纵向延伸传播，该限域通过至少第一金属层、第二金属层、第一电壁元件和第二电元件来限定。过渡布置包括在第一金属层中的耦合孔以及第三电壁元件，该第三电壁元件跨SIW纵向延伸位于第一电壁元件和第二电壁元件之间。
过渡布置还包括至少部分导电的中间过渡元件，其进而包括第一主表面、第二主表面和过渡孔。过渡孔包括在第一主表面中具有第一宽度的第一开口、以及第二主表面中具有第二宽度的第二开口，宽度沿着SIW纵向延伸进行延伸。过渡元件被安装到第一金属层，使得第一开口面对耦合孔并且至少部分地覆盖耦合孔，第一宽度超过第二宽度。此外，从第一宽度到第二宽度的过渡以至少一个台阶在第一开口和第二开口之间发生。第二开口面对波导接口并且被安装到波导接口，使得波导接口开口部分地覆盖第二开口。波导接口开口相对于第二开口朝着第三电壁元件偏移，使得在波导接口开口内的第二主表面的一部分上形成前端台阶。
根据示例，波导接口具有接口表面，该接口表面面向第二主表面，并且使得与第二主表面电接触。然后，波导接口开口相对于第二开口朝着第三电壁元件偏移，使得接口表面的一部分覆盖背朝第三电壁元件的第二开口的一部分。然后，通过接口表面的所述部分形成重叠台阶。
根据另一示例，电壁元件布置包括多个通孔连接或者贯穿电介质材料的镀槽，将第一金属层电连接到第二金属层。
在从属权利要求中公开了其他示例。
通过本发明获得了许多优点：
-小尺寸
-重量轻，因为体积小
-低成本，因为组件可以由标准取放(pick&place)组件工艺或者利用导引销来组装
-板内不需要加工，仅在适配器中单侧加工
-宽带，放宽了容差要求
-降低的损耗
-增强的匹配和带宽属性
-毫米波能力，30-300GHz，特别是60和70/80GHz
-机械稳健。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示意性示出了具有耦合孔的SIW的顶视图；
图2示意性显示了图1的横截面侧视图；
图3示意性示出了过渡元件的顶视图；
图4示意性示出了过渡元件的仰视图；
图5示意性示出安装到SIW的过渡元件的顶视图；
图6示意性示出了图5的横截面侧视图；
图7示意性示出了过渡布置的顶视图，其中过渡元件被安装到SIW并且波导接口被安装到过渡元件；以及
图8示意性示出了图7的横截面侧视图。
具体实施方式
参考图1和图2，基板集成波导SIW是由位于两个导电层之间的电介质中的至少两个平行壁限定的波导。
更具体地，SIW 2包括电介质材料4、第一金属层5和第二金属层6，其中，电介质材料4具有层厚度td，并且位于在第一金属层5和第二金属层6之间。SIW还包括通孔21形式的电壁元件布置7a、7b、7c，通孔21贯穿电介质材料4并且电连接金属层5、6。电壁元件布置包括第一电壁元件7a和第二电壁元件7b，其中第一电壁元件7a和第二电壁元件7b彼此平行，在SIW纵向延伸es上以SIW宽度ws分离。
微波信号23被布置为在限域内沿着SIW纵向延伸es传播，该限域由至少第一金属层5、第二金属层6、第一电壁元件7a和第二电壁元件7b限定。
作为后面将要更详细地描述的过渡布置1的一部分，SIW 2包括第一金属层5中的耦合孔8以及第三电壁元件7c，该第三电壁元件7c也具有通孔21的形式，通孔21贯穿电介质材料4并且电连接金属层5、6。第三电壁元件7c跨SIW纵向延伸es位于第一电壁元件7a和第二电壁元件7b之间。在SIW中传播的微波信号23由此被引导通过耦合孔8。
根据本发明，参考图3和图4，过渡布置1还包括导电中间过渡元件9，其进而包括第一主表面10、第二主表面11和过渡孔12。图3示出了过渡元件9的顶视图，并且图4示出了过渡元件9的仰视图。过渡元件9包括导引销孔24、25、26、27和螺栓安装孔28、29、30。
此外，如图4所示，过渡孔12包括在第一主表面10中具有第一宽度w1的第一开口13、以及如图3所示的在第二主表面中具有第二宽度w2的第二开口14。在开口13、14之间，存在第一中间台阶15和第二中间台阶16，在第一中间台阶15和第二中间台阶16之间的过渡限定第三宽度w3。
宽度w1、w2、w3沿着SIW纵向延伸es进行延伸，并且还参考图5和图6，过渡元件9被安装到第一金属层5，使得第一开口13面对耦合孔8并且覆盖耦合孔8。第一宽度w1超过第二宽度w2，并且第三宽度w3在第一宽度w1和第二宽度w2之间。从第一宽度w1到第二宽度w2的过渡在第一开口13和第二开口14之间在所述台阶15、16中发生。
如图7和图8中所示，波导接口3被安装到过渡元件9，该过渡元件被夹在第一金属层5和波导接口3之间。波导接口3包括在波导凸缘22中的波导螺栓安装孔31、32、33、34，其中，三个第一波导螺栓安装孔31、32、33被布置为与过渡元件9的螺栓安装孔28、29、30吻合(co-inside)。由于SIW 2的位置而导致这里不使用第四波导螺栓安装孔34。螺栓(未示出)用于将波导接口3经由所述螺栓安装孔28、29、30；31、32、33和相应的通过电介质层4及其金属层5、6的孔35安装到过渡元件9和SIW电介质材料4及其金属层5、6。波导凸缘22适当地包括导引销(未示出)，该导引销被布置为当波导接口3被安装到过渡元件9时，与导引销孔24、25、26、27相互作用。
第二开口14面对波导接口3并且被安装到波导接口3，使得波导接口开口17部分地覆盖第二开口14。波导接口开口17相对于第二开口14朝着第三电壁元件7c偏移，使得在波导接口开口17内的第二主表面11的一部分上形成前端台阶18。
如图8所示，波导接口3具有接口表面19，接口表面19面向过渡元件9的第二主表面11并且使得与第二主表面11电接触。波导接口开口17相对于第二开口14朝着第三电壁元件7c偏移，使得接口表面19的一部分覆盖背朝第三电壁元件7c的第二开口14的一部分。以该方式，由接口表面19的所述部分形成重叠台阶20。
本发明不限定于上述示例，而是可以在所附权利要求的范围内变化。例如，波导接口3和中间过渡元件9中的至少一个可以由金属制成，或者替代地以塑料材料形成并且由导电涂层覆盖。因此，这些元件3、9至少部分地导电。
电壁元件布置已经被示出为包括多个通孔连接。其他替代是可行的，诸如镀沟或镀槽，其贯穿电介质材料4，将第一金属层5电连接到第二金属层6。
第一电壁元件7a和第二电壁部件7b至少部分地彼此平行，可以存在例如以虹状或类似的形式的宽度改变，SIW宽度ws在不同的值之间改变。
从第一宽度w1到第二宽度w2的过渡已经被示出经由第三宽度w3在两个台阶15、16中发生，但是所述过渡可以仅在一个台阶中发生。替代地，所述过渡可以在多于两个的台阶中发生。此外，台阶15、16、18、20提供增强的传输和匹配性能。
波导接口开口17不一定如上所述相对于第二开口14朝着第三电壁元件7c偏移。在该情况下，不存在重叠台阶20。
与过渡元件9的厚度相比，第一中间台阶15通常相对薄。
使用螺栓用于安装过渡布置1仅仅是示例，其他类型的安装是可以想象的，诸如导电胶、焊料或压配合。导引销的数目可以是任何适当的，导引销的使用是可选的。
过渡元件9和波导接口3可以是表面安装的，并且在普通取放过程中被安装。
波导接口3可以由任何适当的波导接口构成，波导接口可电磁连接到耦合孔8，并且具有本发明所需要的机械属性。
因此，本发明涉及过渡布置1，该过渡布置1被适配为提供在基板集成波导SIW 2与波导接口3之间的信号过渡。该SIW包括电介质材料4、第一金属层5、第二金属层6和电壁元件布置7a、7b、7c。电介质材料4具有层厚度td，并且位于第一金属层5和第二金属层6之间。
电壁元件布置包括第一电壁元件7a和第二电壁元件7b，其中第一电壁元件7a和第二电壁元件7b至少部分地彼此平行，在SIW纵向延伸es上以SIW宽度ws分离，并且将第一金属层5与第二金属层6电连接。SIW宽度ws沿着SIW纵向延伸es可以是变化的。
微波信号被布置为在限域内沿着SIW纵向延伸es传播，该限域通过至少第一金属层5、第二金属层6、第一电壁元件7a和第二电壁元件7b来限定。过渡布置1包括在第一金属层5中的耦合孔8以及第三电壁元件7c，该第三电壁元件7c跨SIW纵向延伸es贯穿在第一电壁元件7a和第二电壁元件7b之间。
过渡布置1进一步包括至少部分导电的中间过渡元件9，其进而包括第一主表面10、第二主表面11和过渡孔12。过渡孔12包括在第一主表面10中具有第一宽度w1的第一开口13、以及在第二主表面中具有第二宽度w2的第二开口14，宽度w1、w2沿着SIW纵向延伸es进行延伸。过渡元件9被安装到第一金属层5，使得第一开口13面对耦合孔8并且至少部分地覆盖耦合孔8。第一宽度w1超过第二宽度w2，并且从第一宽度w1到第二宽度w2的过渡以至少一个台阶15、16在第一开口13和第二开口14之间发生。第二开口14面对波导接口3并且被安装到波导接口3，使得波导接口开口17部分地覆盖第二开口14，波导接口开口17相对于第二开口14朝着第三电壁元件7c偏移，使得在波导接口开口17内的第二主表面11的一部分上形成前端台阶18。

Claims (7)

1.一种过渡布置(1)，所述过渡布置(1)被适配为提供在基板集成波导SIW(2)与波导接口(3)之间的信号过渡，所述SIW包括电介质材料(4)、第一金属层(5)、第二金属层(6)和电壁元件布置(7a、7b、7c)，所述电介质材料(4)具有层厚度(td)并且位于所述第一金属层(5)和所述第二金属层(6)之间，所述电壁元件布置包括第一电壁元件(7a)和第二电壁元件(7b)，所述第一电壁元件(7a)和所述第二电壁元件(7b)至少部分地彼此平行、在SIW纵向延伸(es)上以SIW宽度(ws)分离、并且将所述第一金属层(5)与所述第二金属层(6)电连接，微波信号被布置为在限域内沿着所述SIW纵向延伸(es)传播，所述限域通过至少所述第一金属层(5)、所述第二金属层(6)、所述第一电壁元件(7a)和所述第二电壁元件(7b)来限定，所述过渡布置(1)包括所述第一金属层(5)中的耦合孔(8)以及第三电壁元件(7c)，所述第三电壁元件(7c)跨所述SIW纵向延伸(es)位于所述第一电壁元件(7a)和第二电壁元件(7b)之间，其特征在于，所述过渡布置(1)进一步包括至少部分导电的中间过渡元件(9)，所述中间过渡元件(9)进而包括第一主表面(10)、第二主表面(11)和过渡孔(12)，所述过渡孔(12)包括在所述第一主表面(10)中具有第一宽度(w1)的第一开口(13)、以及在所述第二主表面中具有第二宽度(w2)的第二开口(14)，所述宽度(w1、w2)沿着所述SIW纵向延伸(es)而延伸，所述过渡元件(9)被安装到所述第一金属层(5)，使得所述第一开口(13)面对所述耦合孔(8)、并且至少部分地覆盖所述耦合孔(8)，所述第一宽度(w1)超过所述第二宽度(w2)，并且从所述第一宽度(w1)到所述第二宽度(w2)的过渡以至少一个台阶(15、16)在所述第一开口(13)和所述第二开口(14)之间发生，其中所述第二开口(14)面对所述波导接口(3)并且被安装到所述波导接口(3)，使得波导接口开口(17)部分地覆盖所述第二开口(14)，所述波导接口开口(17)相对于所述第二开口(14)朝着所述第三电壁元件(7c)偏移，使得在所述波导接口开口(17)内的所述第二主表面(11)的一部分上形成前端台阶(18)。
2.根据权利要求1所述的过渡布置，其特征在于，从所述第一宽度(w1)到所述第二宽度(w2)的过渡以至少两个台阶(15、16)在所述第一开口(13)和所述第二开口(14)之间发生。
3.根据权利要求1或2所述的过渡布置，其特征在于，所述波导接口(3)具有接口表面(19)，所述接口表面(19)面对所述第二主表面(11)并且使得与所述第二主表面(11)电接触，其中，所述波导接口开口(17)相对于所述第二开口(14)朝着所述第三电壁元件(7c)偏移，使得所述接口表面(19)的一部分覆盖背朝所述第三电壁元件(7c)的所述第二开口(14)的一部分，由所述接口表面(19)的所述部分形成重叠台阶(20)。
4.根据权利要求1或2所述的过渡布置，其特征在于，所述波导接口(3)和所述中间过渡元件(9)中的至少一个以塑料材料形成并且由导电涂层覆盖。
5.根据权利要求1或2所述的过渡布置，其特征在于，所述波导接口(3)包括波导凸缘(22)，所述波导凸缘(22)通过螺栓被附连到所述中间过渡元件(9)。
6.根据权利要求1或2所述的过渡布置，其特征在于，所述电壁元件布置包括多个通孔连接(21)，所述多个通孔连接(21)将所述第一金属层(5)电连接到所述第二金属层(6)。
7.根据权利要求1或2所述的过渡布置，其特征在于，所述电壁元件布置包括贯穿所述电介质材料(4)的镀槽，所述镀槽将所述第一金属层(5)电连接到所述第二金属层(6)。
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