CN105680135A - 导波管对电介质导波管的迁移构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了导波管对电介质导波管的迁移构造，本发明直接连接电介质导波管与导波管，在迁移信号时减少损失，充分地满足在车辆用雷达要求的频带宽度来传达信号，并且可均匀地维持频带内各个频率分别的信号传达特性。另外，无需单独的电介质基板，因此可小型化、轻量化及节省费用，并且无需为了接合相互不同的基板的工艺。
Description
技术领域
本发明涉及导波管对电介质导波管的迁移构造，尤其是涉及可在毫米波频带利用的导波管对电介质导波管的迁移构造。
背景技术
汽车给人们提供了多样的便利，相反也具有威胁乘坐者及步行者安全的很多要素，因此最近车辆正在向着不仅是便利性而且提高其安全性发展。
在为了提高车辆安全性的技术中，代表性技术有利用车辆用雷达的防止车辆碰撞的技术。雷达作为传输电波接收反射波，来探测及追踪与目标的距离、速度、角度的传感器，在现有技术主要使用于军事，但是在最近其使用于车辆，正在扩大其应用范围。
车辆用雷达，其安装在车辆前方或后方等，为了智能巡航控制(SmartCruiseControl:SCC)及能动安全控制(ActiveSafetyControl)，探索及追踪周边车辆、步行者、自行车或构造物等。车辆用雷达一般使用具有30～300GHz频带的毫米波(millimeterwave)频带的频率信号，毫米波波长为1～10mm水准非常短，因此在空间传输时传输损失大具有传输距离极短(例如，10mm以内)的缺点，相反具有可实现回路或零部件小型化，并且可构成高分辨率雷达的优点。
图1是图示一般车辆用雷达概略性构成的图面。
如图1所示，车辆用雷达大致由传输部10与接收部20构成，根据对车辆用雷达系统的要求可多样地设定接收部20的频道数量。
传输部10具有传输RF模块(TRF)与传输天线(TANT)，传输RF模块(TRF)生成电波，传输天线(TANT)放射由传输RF模块(TRF)生成的电波。还有，在接收部120的多个频道的各个频道具有接收天线(RANT)与接收RF模块(RRF)，接收天线(RANT)接收反射由传输部110放射的电波而入射的反射波，接收RF模块(RRF)接收通过接收天线(RANT)入射的反射波并进行分析。
即，传输部10与接收部20的多个频道的各个频道基本具有连接RF模块(TRF、RRF)与天线(TANT、RANT)的构造，还有RF模块(TRF、RRF)与天线(TANT、RANT)分别连接于传输线路(TL)，传输线路(TL)被导波管(Wavegudie)连接，一般被标准导波管(StandardWaveguide)(SW)连接。
最近，在车辆用雷达系统中，利用电介质导波管(DielectricWaveguide)来实现天线(TANT,RANT)及传输线路(TL)的情况较多。
图2是图示一般电介质导波管的基本构造。
如图2所示，在如同铁氟龙(Teflon)的电介质基板31的内部以预定图案配置多个通孔32(Via)来实现电介质导波管30，并且在电介质基板的上部与下部配置金属接地面，如图2在电介质基板31的内部并排配置2列多个通孔的情况，在电介质基板31内的2个通孔列之间可低损失地传输信号，这与现有的如同微带线路开放一部分的传输路线不同，是因为根据上、下部的金属接地面与通孔列，关闭构造的电介质导波管不产生信号的放射损失，即通孔列之间的电介质基板可执行传输线路的功能。
从而，在电介质基板31内部沿着待传输信号的路径配置多个通孔32，可实现电介质导波管30，因此其构造简单并且可使用一般的印刷回路基板(PCB)工艺来实现，进而具有易于大量生产的优点。电介质导波管30主要使用为对如同毫米波的高频带信号的传输线路。
另一方面，导波管(SW)使用为传输线路(TL)与毫米波迁移装置，毫米波迁移装置是为了低损失连接传输线路(TL)之间，但是导波管(SW)为了低损失连接由电介质导波管实现的传输线路(TL)，必须实现迁移构造(TransitStructure)，以使毫米波在电介质导波管易于迁移到导波管(SW)。为了雷达系统的节约成本及小型化，迁移构造应该以简单的构造，除了实现电介质导波管的基板以外无其它附加构成，能够利用一般PCB工艺来实现。另外，相比于在雷达系统运用的频率，根据迁移构造的信号迁移特性以充分宽的频带，应构成使信号尽可能均匀的在该频带迁移信号。
韩国注册专利第10-0714451号(电介质导波管与标准导波管迁移构造)提供的迁移构造为，在导波管对电介质导波管之间形成空腔(cavity)，进而易于匹配，但是为了形成孔洞应该增加另外的基板，并且由于增加了为了相互接合电介质基板的工艺，因此存在提高费用的问题。
另外，在“BroadbandKa-bandrectangularwaveguidetosubstrateintegratedwaveguidetransition”(ElectronicsLetters,April242013)提出了迁移构造，其包括两个谐振插槽(双重谐振插槽)，直接连接波导管与电介质波导管。这种迁移构造，相比于包括一个谐振插槽的迁移构造，具有频带宽度(相对频带宽度基准：6.6％)宽的优点，但是由于被双重谐振插槽的传达特性的影响，存在无法具有各个频率分别均匀的信号迁移特性的问题。
发明内容
(要解决的问题)
本发明提供波导管与电介质波导管的迁移构造的目的在于，在除了由简单的构成来构成导波管的基板以外，无其它附加构成，可利用一般的PCB工艺来实现，并且在宽频带可均匀地迁移信号。
(解决问题的手段)
为了达成上述目的，根据本发明一示例的导波管对电介质导波管的迁移构造，包括：电介质导波管；及导波管，其由金属管形成，以直交方向直接结合于所述电介质导波管的下部面，所述电介质导波管，具有：电介质基板；第1导体，其配置在所述电介质基板的上部面；第2导体，其配置在所述电介质基板的下部面，并且蚀刻对应于所述导波管开口面的区域来形成非谐振插槽；多个通孔，其根据已设定的图案配置在所述电介质基板内，形成传输线路与抗阻匹配器，其中传输路线为在所述电介质导波管内传输信号的路径，抗阻匹配器是为了将传输的信号迁移到所述电介质导波管或所述导波管；及桩部，为了执行匹配所述电介质导波管与所述导波管之间的抗阻，其形成在形成所述非谐振插槽的区域内。
所述多个通孔，包括：多个第1通孔，为使所述信号在所述电介质基板内沿着已设定路径传输，其沿着引导所述路径两侧的第1图案配置来形成所述传输线路；多个第2通孔，其以所述非谐振插槽的外廓沿着间隔已设定的第1距离的第2图案配置，形成所述抗阻匹配器。
所述第2图案，其设定为在连接所述非谐振插槽与所述传输线路的位置不配置所述第2通孔。
所述桩部，其在与所述非谐振插槽连接的传输线路的中心轴，由向所述非谐振插槽的中心方向凹陷的形状形成。
所述桩部，在形成所述非谐振插槽时其被遮蔽形成，在所述第2导体不使对应于所述桩部的区域被蚀刻。
(发明的效果)
因此，本发明的导波管对电介质导波管的迁移构造，直接连接电介质导波管与导波管，进而在迁移信号时减少损失，充分满足车辆用雷达要求的频带宽度来传达信号，并且可均匀地维持频带宽度内各个频率分别传达信号的特性。另外，由于不需要单独地电介质基板，因此可小型化、轻量化及节省费用，并且不需要为了接合相互不同的基板的工艺。
附图说明
图1是图示一般车辆用雷达的概略性构成。
图2是图示一般电介质导波管的基本构造。
图3及图4是根据本发明一实施例，图示导波管和电介质导波管迁移构造的立体图与侧视图。
图5至图8在图3的本发明的导波管和
电介质导波管迁移构造中，详细图示各个构成要素的图面。
图9是根据本发明的导波管对电介质导波管迁移构造，图示对各个操作频率分别的信号迁移特性进行模拟的结果。
图10是根据本发明的另一实施例，图示导波管和电介质导波管迁移构造的立体图。
图11是根据图10的迁移构造，对各个操作频率分别的迁移信号特性的进行模拟的结果。
具体实施方法
为了充分理解本发明与本发明在操作上的优点及根据实施本发明而达成的目的，应该只参照示例本发明优选实施例的附图及在附图记载的内容。
以下，参照附图说明本发明优选实施例，进而详细说明本发明。本发明可实现为各种不同的形态，并且并不限定于说明的实施例，为了明确说明本发明，省略与说明无关的部分，并且在图面的相同参照符号表示相同的部件。
在说明书整体内容中，在某部分“包括”某构成要素时，只要没有特别反对的记载，则不将其它构成要素除外，而是意味着还包括其它构成要素。另外，在说明书记载的“…部”、“…器”、“模块”、“块”等用语意味着至少处理一个功能或操作的单位，并且这以硬件或软件及硬件及软件的结合来实现。
图3及图4是根据本发明一实施例，图示导波管和电介质导波管迁移构造的立体图与侧视图。
参照图3及图4，说明根据本发明的导波管对电介质导波管的迁移构造之前，首先导波管200直交直接结合于电介质导波管100的下部面。
导波管200，其由金属管的形状形成，2个开口面中的一面结合于电介质导波管100的下部面。导波管200，为了传输微波以上的高频率(1GHz)信号，其为由金属管形状形成的传输路的一种，其断面可实现为包括四角形、圆形的各种形状的管形状，但是图3及图4中以代表性的一示例图示了标准导波管(StandardWaveguide)。标准导波管规定其断面为圆形或四角形，根据待传输信号的频率域屏蔽频率，由ElectronicIndustryAssociation(电子行业协会)指定其断面大小。
电介质导波管100，具有：电介质基板101，其由铁氟龙等实现；第1导体102，其配置在电介质基板101的上部面；第2导体103，其配置在电介质基板101的下部面；及多个通孔110，其插入于所述电介质基板101内部，电气性连接所述第1导体102与第2导体103。
多个通孔110沿着第1图案及第2图案排列，其中第1图案是为了在电介质基板101内形成待传输毫米波信号的传输线路(TL)，第2图案是为了将信号迁移到导波管200。
第1图案，为了根据传输到电介质基板101内部的信号传输路线形成指定的传输线路(TL)，如图2其具有多个通孔110并排排成2列的形态，根据第1图案形成的传输线路(TL)将在传输RF模块(TRF)或接收天线(RANT)施加的信号传输到导波管200，或将通过导波管200施加的信号传输到接收RF模块(RRF)或传输天线(TANT)。
然后，第2图案是形成抗阻匹配器的构成，以使传输到电介质导波管100与导波管200之间的信号迁移。第2图案，其具有以导波管200的结合面周边间隔已设定距离配置多个通孔110的形状，其中导波管200结合于电介质导波管100的下部面。只是第2图案对于与第1图案连接的位置不配置通孔110，以使通过根据第1图案形成的传输线路施加的信号传输到导波管200。即，第2图案在与导波管200结合的结合面的周围，具有在不与根据第1图案形成的传输路径重叠的其余区域，从所述结合面间隔已设定的第1距离而配置多个通孔形状。
沿着第1图案配置的多个通孔称为第1通孔，沿着第2通孔配置的多个通孔称为第2通孔。
还有，电介质导波管100的第2导体103，为了与导波管200抗阻匹配，在导波管200蚀刻对应于结合的开口面的区域形成非谐振插槽(slot)120。即，以对应于导波管200开口面大小蚀刻第2导体103来形成非谐振插槽120。只是，在本发明中蚀刻第2导体103形成非谐振插槽120的区域中，在与传输线路(TL)连接的位置放置不以凹陷(invagination)的形状蚀刻第2导体的区域形成桩部121(stub)。即，在蚀刻第2导体103形成非谐振插槽120之前，遮蔽待形成桩部121区域不使其被蚀刻，进而可形成桩部121。在图3及图4图示了一示例，桩部121以矩形形状凹陷在非谐振插槽120，但是为了获取根据抗阻匹配特性的光频带效果，桩部121的形状可多样地设定为三角形、菱形、椭圆形等。
在本发明，桩部121起到消除在电介质导波管100与导波管200直角连接时产生的阻抗不匹配的作用。即，是为了电介质导波管100与导波管200之间的阻抗匹配而具备桩部121。还有，桩部121由在传输线路(TL)的中心部向非谐振插槽120的中心方向凹陷的形状形成，桩部121为使桩部121在待使用的操作频率中执行抗阻匹配，决定其长度与宽度。在这里，不是只根据操作频率决定桩部121的凹陷形状及大小，而是应该考虑导波管200的大小或电介质基板101的介电常数与厚度、第1及第2导体的导电性、传输线路(TL)宽度等多样的使用环境来决定，并且可通过实验获取最优选的桩部121的长度及宽度。
在本发明的导波管对电介质导波管的迁移构造中，导波管200无需另外的空腔(cavity)构造，根据直接结合于电介质导波管100易于其小型化，而且构造简单，也可在由单一电介质基板101构成导波管100的情况操作，其可只使用一般PCB工艺来实现，进而具有以低费用制造的优点。
图5至图8在图3的本发明的导波管对电介质导波管迁移构造中，详细图示各个构成要素的图面。
图5是详细图示导波管200的图面，如上所述在本发明中矩形标准导波管200直交直接结合于电介质导波管100的下部面。导波管200直交直接结合于电介质导波管100的下部面，进而施加到电介质导波管100的垂直方向的毫米波信号向垂直方向的导波管200进行，并且在导波管200对电介质导波管100之间不包括附加性的构成要素，因此可结合为小型简单的构造。
图6是详细图示电介质导波管100的第2导体103的图面，第2导体103配置在电介质导波管100最下部与标准导波管200直接结合，然后在第2导体130蚀刻对应于导波管200开口面的区域来形成非谐振插槽120，在形成非谐振插槽120的区域中，在与传输线路(TL)连接的区域，形成不以延长传输线路(TL)的方向凹陷第2导体103的形状蚀刻的桩部121。即，在为了形成非谐振插槽121而蚀刻第2导体103时，不蚀刻对应于桩部121的区域，进而可形成桩部121。
图7是详细图示电介质导波管100的多个通孔110的图面，如图7所示多个通孔110插入于电介质基板101内部，电气性连接第1导体102与第2导体103，沿着第1图案(PT1)及第2图案(PT2)配置多个通孔110。沿着第1图案(PT1)配置的多个第1通孔，为了形成待传输毫米波信号的传输线路(TL)，其构成使多个通孔110并排排成2列，还有沿着第2图案(PT2)配置的多个第2通孔形成抗阻匹配器，使通过传输线路(TL)施加的信号迁移到导波管200，多个第2通孔沿着非谐振插槽121的周围间隔已设定第1距离以围绕的形态构成。在这里，在第2图案(PT2)中与根据第1图案(PT1)形成的传输线路(TL)连接的位置不配置第2通孔。
然后，沿着第1及第2图案(PT1、PT2)配置的多个通孔110与分别邻接的通孔间隔已设定第2距离进行配置，在这里与分别邻接的通孔相互间隔第2距离来配置多个通孔110，是为了电介质导波管100有效传输毫米波信号，因此应该考虑与桩部121类似的操作频率与电介质基板101的介电常数与厚度、第1及第2导体的导电性、传输线路(TL)的宽度等多样的使用环境来决定多个通孔110。计算第2距离的方法为公知技术，因此在这里不进行详细说明
图8是详细图示电介质导波管100的第1导体102的图面，第1导体102与图6图示的第2导体103不同，其不结合导波管200，因此不形成非谐振插槽120或桩部121，因此如图8所示第1导体102由对应电介质基板101上部面的形态形成。
在上述以导波管的一示例图示了标准导波管，但是本发明的导波管对电介质导波管的迁移构造中，导波管不限定于标准导波管，也可以使用其它形态的导波管。
图9是根据本发明的导波管对电介质导波管迁移构造，图示对各个操作频率分别的信号迁移特性进行模拟的结果。
如图9所示，本发明的导波管对电介质导波管的迁移构造，以77GHz中心操作频率为基准，-15dB频带宽度大致显示75GHz～79GHz(4.1492GHz范围)。即，对于中心操作频率可使用的相对频带宽度为5.4％水准比现有技术宽，并且在相对频带宽度内信号传输特性具有比较平坦的形态，因此具有信号歪曲少的优点。尤其是易于根据桩部121的抗阻匹配，因此可低损失传输。
图10是根据本发明的另一实施例，图示导波管对电介质导波管迁移构造的立体图。
图10的导波管对电介质导波管的迁移构造，其与图3至图8的导波管对电介质导波管的迁移构造进行比较，导波管400的断面形状不是四角形形状，即不实现为标准导波管。标准导波管为对于待传输的频率与待屏蔽的频率规定导波管形状及大小的导波管，可易于设计所需导波管，但是在实际的实施上，很难实现正确形状的标准导波管，并且存在所需费用高的问题，因此在通常主要使用将标准导波管形状修改一部分的形状的导波管。还有在图10中为了图示实际上主要使用的导波管迁移构造，使用了角落为圆形的导波管400为其一示例，而不是角落为直角的四角形形状的标准导波管。
然后，桩部321形状也与图3至图8不同，实现为与三角形类似的形状，而不是矩形形状，在图10中桩部321截断三角形的角落，可实现为上边的长度非常短的梯形形状，并且角落也可实现为圆角形状，图10的桩部321形状如上述是为了获取根据抗阻匹配特性的光频带效果，进而可多样的变化桩部321的形状。
图11是根据图10的迁移构造，对各个操作频率分别迁移信号特性的进行模拟的结果。
若将图11的模拟结果与图9的模拟结果进行比较，则根据变形桩部的形状，以中心操作频率为基准，-15dB的频带宽度大致显示73GHz～80GHz(6.4637GHz范围)。即，变化抗阻匹配特性可获得光频带效果。另外，在相对频带宽度内信号传输特性具有比较平坦的形状，因此信号歪曲少，并且可低损失传输。
根据本发明的方法，在利用电脑读取的记录媒体可实现为电脑可读取的代码，电脑可读取的记录媒体包括保存可被电脑系统读取的数据的所有种类的技术装置，记录媒体的示例有ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储设备等，另外也包括实现为载波(例如，通过网络传输)的形态。另外电脑可读取的记录媒体，分散在以网络连接的电脑系统，以分散方式储存并施行电脑可读取的代码。
参照在图面图示的实施例说明了本发明，但是这不过是示例性的，并且应理解在本技术领域具有通常知识的技术人员，从此可实施多样的变形计均等的其它实施例。
因此本发明的真正的保护范围应该根据附加的注册请求范围的技术思想定义。
Claims (10)
1.一种导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，包括：
电介质导波管；及
导波管，其由金属管形成，以直交方向直接结合于所述电介质导波管的下部面，
所述电介质导波管，具有：
电介质基板；
第1导体，其配置在所述电介质基板的上部面；
第2导体，其配置在所述电介质基板的下部面，并且蚀刻对应于所述导波管开口面的区域来形成非谐振插槽；
多个通孔，其根据已设定的图案配置在所述电介质基板内，形成传输线路与抗阻匹配器，其中传输路线为在所述电介质导波管内传输信号的路径，抗阻匹配器是为了将传输的信号迁移到所述电介质导波管或所述导波管；及
桩部，为了执行匹配所述电介质导波管与所述导波管之间的抗阻，其形成在形成所述非谐振插槽的区域内。
2.根据权利要求1所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述多个通孔，包括：
多个第1通孔，为使所述信号在所述电介质基板内沿着已设定路径传输，其沿着引导所述路径两侧的第1图案配置来形成所述传输线路；
多个第2通孔，其以所述非谐振插槽的外廓沿着间隔已设定的第1距离的第2图案配置，形成所述抗阻匹配器。
3.根据权利要求2所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述第2图案，
其设定为在连接所述非谐振插槽与所述传输线路的位置不配置所述第2通孔。
4.根据权利要求3所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述桩部，
其在与所述非谐振插槽连接的传输线路的中心轴，由向所述非谐振插槽的中心方向凹陷的形状形成。
5.根据权利要求4所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述桩部，
在形成所述非谐振插槽时其被遮蔽形成，在所述第2导体不使对应于所述桩部的区域被蚀刻。
6.根据权利要求5所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述桩部，
其形状及大小，根据所述信号的频率与所述导波管的大小、所述电介质基板的介电常数与厚度、所述第1及第2导体的导电性及所述传输线路的宽度中，至少根据其中一种设定。
7.根据权利要求6所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述桩部形成矩形形状。
8.根据权利要求6所述的导波管对电介质导波管的迁移构造，其特征在于，
所述桩部形成梯形形状。
9.根据权利要求1所述的导波管对电介质导波管的迁移构造置，其特征在于，
所述信号为70～110GHz频带的毫米波的信号。
10.根据权利要求1所述的导波管对电介质导波管的迁移构造置，其特征在于，
所述多个通孔，
其配置为与分别邻接的通孔间隔已设定的第2距离。
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