CN108780959A

CN108780959A - 用于连接导体的导体耦合装置

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Publication number: CN108780959A
Application number: CN201780016453.5A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托夫·施普兰格尔; 史蒂夫·马登; 保罗·克莱辛那
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: EP3217470B1; WO2017152837A1; EP3217470A1; CN108780959B

Abstract

一种用于连接两个导体(101、102)的导体耦合装置(100)，包括第一导体(101)和第二导体(102)，其中在所述第一导体(101)上由导电材料形成的突起(103)基本垂直于所述第一导体(101)的纵向延伸方向延伸，并且其中所述突起(103)的至少一个耦合表面(103a)通过至少一种介电材料(105)与所述第二导体(102)的耦合部(104)分开，在所述第一导体(101)和所述第二导体(102)之间形成电容性耦合。

Description

用于连接导体的导体耦合装置

技术领域

本发明涉及射频(radio frequency，RF)系统领域，并且，尤其是提供一种用于实现RF系统导体之间的电容性耦合的导体耦合装置。

背景技术

在通常的RF系统中，例如天线系统，RF系统组件的耦合通过同轴电缆来促进。诸如天线馈电网络、移相器、天线元件(例如天线辐射器)的组件通过同轴电缆连接。同轴电缆例如将天线馈电网络的输入端口连接到移相器，又将移相器的输出端口连接到天线元件。RF系统的RF系统组件通常在预定的频带中操作。由于RF系统通常是多频带系统，因此通常有许多由同轴电缆连接的RF系统组件。由于同轴电缆需要特定的应用措施(例如最大弯曲半径)，并且每根电缆必须单独连接，所以这种RF系统难以组装，并且各连接占用大量空间。

同样的，当使用基于印刷电路板(printed circuit board，PCB)的RF系统组件、导体时，例如在PCB中和/或PCB上形成的诸如带状线和/或微带(或微带线)的导体，常常通过同轴电缆连接到其它RF系统组件。

EP0901181A2公开了这种连接的一个例子，其描述了微带线和同轴电缆之间的电流耦合。该专利中，天线馈电网络和天线元件之间的电流耦合通过将同轴电缆的内导体和外导体电流连接到相应的微带线而形成。需要一个稳定的机械支撑来实现可靠的连接，因为机械应变会损坏电流连接。而且，该实施方式复杂，制造过程耗时，并且不适合于低无源互调(passive intermodulation，PIM)操作。PIM指在RF系统中处理两个或更多不同RF信号时出现附加RF信号的不利效应。

此外，US 7629944B2描述了另一种方法。通过手动将同轴电缆的两个导体焊接到非电缆天线馈电网络而将同轴电缆连接到非电缆天线馈电网络，这不适应于批量生产，并且可能成为PIM的源头。

根据这些方法，为了避免诸如信号衰减或信号干扰的不利影响，特别是为了避免PIM，需要通过焊接或电流连接实现强耦合。

另一种用于无需焊接即可耦合RF系统组件的解决方案，甚至不需要使用同轴电缆，就是将RF系统组件机械固定在一起。这可以例如通过螺纹连接来实现。

US 20120256794 A1描述了如何建立微带和带状线的电容性耦合。悬空的带状线连接到悬空的微带。带状线的接地平面同时也是微带的接地平面。带状线的一部分经由电容分段耦合到微带的一部分。通过使用螺纹连接来确保该耦合，该螺纹连接将两个部分按压到电容性耦合分段，其中使用的螺钉延伸穿过这两个部分。这个概念只能用于较厚的金属片导体，因为导体需要提供足够的稳定性以支撑两部分的螺纹连接。然而，组装过程是困难的，因为两个厚金属板导体需要被适当地对准并且可能需要被精确地弯曲以促进良好的耦合。而且，这种解决方案不适用于基于PCB的RF系统组件。

由于所描述的方法包括焊接或螺纹连接等制造技术，所以难以实施。因此，传统方法仍然导致长生产时间和高生产成本。

当使用导体，特别是传输线，优选带状线和微带，来实现用于RF系统的RF系统组件时，如何将RF系统组件的输入和输出端口耦合到RF系统的其它RF系统组件的问题同样存在。

因此，需要一种实现RF系统组件的耦合的方式，能够降低制造成本和制造时间以及提高耦合质量。在理想情况下，可以只要求最少的生产步骤即可实现所述耦合。具体来说，需要更容易地耦合用于传输RF信号的导体和/或传输线，特别是微带或带状线，同时避免焊接或螺纹连接等制造步骤。

鉴于以上所述，本发明能够实现导体的电容性耦合，适合与PCB一起使用，其允许在导体之间的简单的、可拆卸的和非电流的或无焊接的连接。也解决了制造成本高，制造时间长的问题。特别地，本发明旨在提高电容性导体耦合质量的方法。

发明内容

本发明的上述目的是通过独立权利要求提供的方案来实现的。本发明的有利的实施方式由从属权利要求限定。

根据第一方面，本发明提供了一种用于连接两个导体的导体耦合装置，包括：第一导体和第二导体，其中在所述第一导体上由导电材料形成的突起(基本)垂直于所述第一导体的纵向延伸方向延伸，并且其中所述突起的至少一个耦合表面通过至少一种介电材料与所述第二导体的耦合部分开，在所述第一导体和所述第二导体之间形成电容性耦合。

所述第一导体和所述第二导体的电容性耦合能够在耦合所述导体时避免诸如焊接或螺纹连接的制造技术。因此可以降低RF导体电容性耦合时的高制造成本和长制造时间。所述电容性耦合的特性可以通过所述第一导体、所述第二导体、所述突起、所述耦合部和所述介电材料的形状、设置和尺寸精确地控制。

根据第一方面的第一实施方式，所述第二导体的耦合部可以连接到耦合构件，其中所述耦合构件优选地可以是被构造成接收和/或至少部分地容纳所述突起的壳体，并且其中所述壳体可以优选地形成在所述第二导体上和/或可以由导电材料形成。

这可以实现所述突起和所述壳体的最佳电容性耦合，同时突起可以沿着所述壳体的纵向延伸方向移动，这使得机械灵活性提高。

根据第一方面的第二实施方式或其任何实施方式，面向所述突起的至少一个耦合表面的耦合构件的表面可以至少部分地被介电材料覆盖，特别是在所述突起被接收和/或容纳之处。

所述介电材料能够实现电容性耦合，并影响着电容性耦合的质量，例如，通过其厚度和电容率来影响。能够精确地控制施加介电材料的位置和量，则可以提高电容性耦合的质量。

根据第一方面的第三实施方式或其任何实施方式，所述突起可以基本上是圆柱形、桶形、圆锥形、金字塔形、环曲面形、棱柱形和/或椭圆形的形状。

圆柱形或桶形突起使得所述突起沿着所述壳体的纵向延伸方向可移动。锥形或金字塔形的突起能够在所述耦合构件的形状与所述突起互补的情况下使所述突起与所述耦合构件自动对中。复曲面、棱柱或椭圆形突起使得能够以所述突起和耦合构件的复杂设置方式建立电容性耦合。圆柱形、桶形或圆锥形突起可以实现所述突起和/或所述壳体围绕所述突起和/或所述耦合构件的纵向轴线旋转。

根据第一方面的第四实施方式或其任何实施方式，所述突起可以被焊接到所述第一导体，和/或所述耦合构件可以被焊接到所述第二导体。

将所述突起和/或所述耦合构件焊接到所述导体提供了强大的机械连接，并确保了高耦合质量。焊接是有利的，因为它可以通过基本的半导体制造技术来实现，优选地在所述RF系统的组装之前实现。

根据第一方面的第五实施方式或其任何实施方式，所述第一导体可以形成在第一非导电板上，和/或所述第二导体可以形成在第二非导电板上，例如成为PCB或MID。

能够在非导电板上形成所述第一导体和/或所述第二导体允许为各种RF系统组件配备根据本发明的导体耦合装置，因为RF系统组件通常使用诸如PCB或MID的非导电板制造。

根据第一方面的第六实施方式或其任何实施方式，所述耦合构件可以是通过所述第二非导电板与所述第二导体分离的导电区域，优选地设置在所述第二非导电板的相对侧上，和/或所述耦合构件可以导电地链接到所述第二导体的耦合部，例如通过通孔链接。

这确保了所述导体耦合装置的设计能够以所述第一导体和所述第二导体的各种设置方式进行电容性耦合，以符合各种RF系统组件的设计要求。

根据第一方面的第七实施方式或其任何实施方式，所述突起可以突出第一接地平面，与所述第一接地平面电绝缘，和/或可以至少部分地突出所述第二非导电板，和/或所述第一接地平面可以设置在所述第一导体和所述第二导体之间。

这确保了所述导体耦合装置的设计可以符合各种RF系统组件的设计要求。

根据第一方面的第八实施方式或其任何实施方式，所述耦合构件可以至少部分地延伸穿过所述第二非导电板。

这确保了所述耦合构件和所述突起的电容性耦合可以在所述耦合构件、所述突起和所述第二非导电板的各种设置方式中建立。

根据第一方面的第九实施方式或其任何实施方式，所述第一导体可以直接或间接地由支撑件支撑，优选地使所述第一导体与第二接地平面分开，其中所述支撑件可以被构造成支撑所述第一导体，尤其是在包括所述突起的区域中支撑，和/或其中所述支撑件可以由非导电材料形成。

当向所述突起施加力以建立与所述第二导体和/或所述耦合部和/或所述耦合部件的电容性耦合时，所述支撑件防止所述第一导体、所述突起或所述第一非导电板被损坏。

根据第一方面的第十实施方式或其任何实施方式，所述支撑件可以是或可以包括回弹件，其被构造成向所述突起施加力，其中所述力可以基本平行于所述突起的纵向延伸方向，将所述突起压向所述第二导体。

所述回弹件有利于电容性耦合的质量，因为其避免了所述突起、所述介电材料和所述耦合部或所述耦合部件之间可能对耦合质量产生不利影响的间隙。

根据第一方面的第十一实施方式或其任何实施方式，所述第一非导电板、所述第二非导电板、所述第一接地平面、所述第二接地平面、所述突起和所述耦合构件中的至少两个可以通过夹紧机构彼此固定或抵靠。

所述夹紧机构确保RF系统能够以最少数量的工艺步骤、工具和/或所需的单独部件进行组装。这通过用所述导体耦合装置的所述夹紧机构将RF系统的两个RF系统组件电容性耦合来促成。

根据第一方面的第十二实施方式或其任何实施方式，所述夹紧机构可以包括夹紧件，所述夹紧件可以特别地与所述第一非导电板和/或所述第二非导电板一体成型。

因为能够与所述第一非导电板和/或所述第二非导电板一体成型地形成所述夹紧件，所以能够减少制造所述导体耦合装置时的制造步骤，因为必须制造和组装的部件更少。

根据第一方面的第十三实施方式或其任何实施方式，可以从所述第二非导电板的相对侧接近所述耦合部。

这确保了所述耦合构件和所述突起的电容性耦合可以以所述耦合构件和所述突起的各种设置方式建立。

根据第二方面，本发明提供了一种RF系统，其包括根据第一方面或第一方面的第一实施方式至第十三实施方式中的任一个的导体耦合装置。

这提供了将导体耦合装置包括在以射频操作的任何类型的系统中的方式。所述导体耦合装置可以例如用在天线系统、天线馈电网络、天线元件、天线辐射器或移相器中。

根据第二方面及其实施方式的系统实现了与第一方面及其实施方式的导体耦合装置相同的优点。

附图说明

下面将参照附图更详细地解释本发明的上述方面和实施方式。

图1示出了根据本发明实施例的导体耦合装置的示意图。

图2更详细地示出了根据本发明实施例的导体耦合装置的示意图。

图3详细示出了根据本发明另一实施例的导体耦合装置的示意图。

图4示出了根据本发明实施例的耦合构件的实施方式的示意图。

图5示出了包括夹紧机构的本发明的实施例的示意图。

图6示出了包括夹紧机构的本发明的另一个实施例的示意图。

图7示出了本发明的一个实施例的示意图。

图8示出了本发明的另一个实施例的示意图。

图9示出了本发明的又一个实施例的示意图。

图10示出了根据本发明实施例的系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的用于连接两个导体101、102的导体耦合装置100的示意图。导体耦合装置100包括第一导体101和第二导体102。第一导体101和第二导体102可以由任何种类的导电材料制成，特别是导线或金属带。导体101、102也可以是传输线的一部分，例如微带和/或带状线，并且优选地可以是两条不同传输线的一部分。

为了提供第一导体101和第二导体102的电容性耦合，在第一导体101上形成优选为导电材料的突起103，并且耦合部104即为第二导体102或形成第二导体102的一部分。突起103与第一导体101导电性连接，而耦合部104与第二导体102导电性连接。突起103可与第一导体101一体成型。耦合部104可与第二导体102一体成型。特别地，耦合部104可以被认为是第二导体102的一部分，并与突起103建立电容性耦合。突起103也可以是电流连接、焊接和/或螺纹连接到第一导体101的单独的导电元件。耦合部104也可以是电连接、焊接和/或螺纹连接到第二导体102的单独的导电元件。特别地，焊接确保了高耦合质量，提供了强的机械连接并且简化了制造，因为可以在第一导体101和第二导体102的制造过程期间使用基本的半导体制造技术(semiconductor manufacturing technology，SMT)来进行焊接。

为了建立第一导体101和第二导体102的电容性耦合，突起103的至少一个耦合表面103a和耦合部104由至少一种介电材料105分开。介电材料105可以是防止电荷流动的电绝缘体。介电材料105可以是固体层、液体层、气体层或(高)真空层。示例介电材料105可以例如包括水晶、玻璃、陶瓷、塑料、聚合物、油、空气和/或氮材料。能量从一个导体101、102到另一个的传递是通过第一导体101和第二导体102相互间在耦合部104和至少在突起103的至少一个耦合表面103a处的电容作用。在至少一个介电材料105是液体或固体的情况下，介电材料105可以同时接触突起103的所述至少一个耦合表面103a和耦合部104。也可能介电材料105每次仅接触突起103或耦合部104中的一个，或者当设置在突起103，并且尤其是所述至少一个耦合表面103a，和耦合部104之间时，既不接触突起103也不接触耦合部104。

在另一个实施方式中，突起103和耦合部104可以彼此隔开，并且可以被至少部分地围绕突起103、至少一个耦合表面(103a)和/或耦合部104的气体绝缘材料分离。为了实现电容性耦合，突起103和耦合部104的表面可以被至少一种介电材料105完全覆盖。如果各表面，特别是突起103的至少一个耦合表面103a和耦合部104，至少部分地被至少一种介电材料105覆盖，或者被介电材料105分开，也可以满足要求。为了将突起103与耦合部104隔离，可以使用至少一种介电材料105。根据上述设置方式也可以组合多种介电材料105。第一导体101和第二导体102的电容性耦合可以仅通过利用所述至少一个耦合表面103a、耦合部104和介电材料105来实现。

为了促进电容性耦合，突起103基本上垂直于第一导体101的纵向延伸方向延伸。这使得至少一个耦合表面103a可以与耦合部104紧密对准，以形成第一导体101和第二导体102的电容性耦合，同时，第一导体101和第二导体102可以在空间上彼此分离。确保第一导体101和第二导体102(每个都可以是分开的RF系统组件的一部分)能够电容性耦合，同时RF系统组件被空间分离地设置。从而，可以有一种设置和耦合单独的RF系统组件的灵活方式。RF系统组件也可以是射频子系统。

突起103通常可以是任意的三维形状，其中突起103的至少一个耦合表面103a面向耦合部104。

图2更详细地示出了根据本发明实施例的导体耦合装置200的示意图。在图2中，示出了第一导体201、第二导体202、具有至少一个耦合表面203a的突起203、耦合部204和介电材料205。这些特征基本上对应于图1的特征。因此，现在参照图2描述的导体耦合装置200、第一导体201、第二导体202、突起203、至少一个耦合表面203a、耦合部204和介电材料205本质上包括参考图1描述的用于导体耦合装置100的各个部件的特征和功能。

第二导体202的耦合部204可以连接到耦合构件208。在存在耦合构件208的情况下，耦合部204通常可以是将耦合构件208连接到第二导体202的部分。耦合构件208可以优选地形成在第二导体202上，并且可以由导电材料制成。耦合构件208可以被焊接、螺纹连接到第二导体202和/或耦合部204或与其一体成型，以提高制造效率，改善耦合质量，提供强的机械稳定性，并且特别提供无PIM操作。SMT可用于焊接。

为了改善电容性耦合的质量，耦合构件208可以是壳体。壳体形状的耦合构件208使得能够接收和/或容纳突起203，至少是接收和/或容纳所述至少一个耦合表面203a。为了被耦合构件208接收和/或容纳，突起203可以延伸到耦合构件208的开口中。因此，可以提供突起203和耦合构件208的灵活的且特别是可移除的电容性耦合。电容性耦合在突起203，特别是至少一个耦合表面203a和耦合构件208重叠的区域中实现。这实现了突起203和耦合构件208的优化电容性耦合，而突起203可以沿着耦合构件208的纵向轴线移动。突起203可以完全地或至少部分地被耦合构件208接收和/或容纳。耦合构件208在形成为壳体时可以在两端开口，但也可以在一端封闭。在耦合构件208两端开口的情况下，突起203可以完全延伸穿过耦合构件208的内部，甚至伸出耦合构件208。这确保了只要突起203至少部分地被连接构件208接收，就能在保持电容性耦合的同时，让突起203和耦合构件208可以相互移动。

通常，耦合构件208的形状适应于能够接收突起203，并且因此优选地形成为与突起203的形状相对应的构件，反映着突起203的形状。优选地，耦合构件208是圆柱形的。然而，耦合构件208可具有调整到突起203的形状的并使得能够接收和/或容纳突起203的任何其它形状。

为了实现突起203和耦合构件208的电容性耦合，耦合构件208的面向突起203的至少一个耦合表面203a的至少一个表面可以至少部分地被介电材料205覆盖或涂覆。在耦合构件208一端封闭的情况下，介电材料205可以被施加于耦合构件208的封闭端的表面，以避免突起203的至少一个耦合表面203a与耦合构件208的封闭端直接导电性接触。在另一示例中，突起203和耦合构件208的电容性耦合可以通过至少部分地用介电材料205覆盖突起203的至少一个耦合表面203a来实现，其中突起203的至少一个耦合表面面向耦合构件208的至少一个表面。作为图2中的所示的替代，本例将使得突起203至少部分地被介电材料205覆盖，而耦合构件208的内表面保持导电。

电容性耦合的特性可以通过突起203的尺寸、电介质205的厚度以及突起203和连接构件208重叠的耦合区域的大小来控制。耦合区域尤其可以是当突起203被耦合构件208接收和/或容纳时耦合构件208与突起203重叠的区域。

为了提供电容性耦合，介电材料205的厚度d、介电材料205的电容率ε_r、介电常数或自由空间电容率ε₀以及耦合区域A的面积应该满足以下关系：

特别地，如果耦合区域A的最大延伸长度小于由导体耦合装置200电容性耦合的信号的工作频率的波长f的四分之一，则是有利的。

如果提供了合适的匹配结构，则根据本发明的导体耦合装置200在值不满足上述关系时也仍可工作。

为了提高电容性耦合的质量，可以通过使用匹配结构来补偿电容性耦合的不利影响，所述匹配结构例如应用于第一导体201和第二导体202、突起203、至少一个耦合表面203a、耦合部204或耦合构件208。为了补偿耦合的电容效应，使用与第一导体201和第二导体202中的一者或两者串联的电感性匹配结构是有利的。电感性匹配结构可以是相比输入和输出传输线，即第一和/或第二导体201、202，的宽度较细的细导线。存在于耦合区域中的特性阻抗可以不同于存在于第一导体201或第二导体202的输入阻抗，并且可以用来将电容性耦合调谐到预定的频带。存在于耦合区域的特性阻抗还可以使用阶梯式阻抗变换器来适应于存在于第一和/或第二导体201、202的输入处的阻抗。所述匹配可以例如通过改变PCB上铜线的形状来实现。

突起203的形状可以大体上为圆柱形、桶形、圆锥形、金字塔形、环曲面形、棱柱形和/或椭圆形。圆柱形或桶形突起203例如使得突起203沿壳体208的纵向延伸方向可移动。圆柱形、桶形或圆锥形突起203可实现突起和/或壳体至少围绕突起和/或壳体208的纵向轴线旋转。例如，在耦合构件208与突起203互补的形状的情况下，锥形或金字塔形突起203使得突起203能够在耦合构件208内自动地居中。环曲面形、棱柱形或椭圆形形状的突起203可实现以突起203和耦合构件208的复杂设置方式建立电容性耦合。突起203也可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形、梯形或多边形横截面。通常，突起203也可以是任何类型的插销或插栓。所述插销或插栓可以是均匀或不均匀的形状。所述插销或插栓可以包括沿其纵向延伸部分具有不同直径的部分，以改善电容性耦合。至少一个耦合表面203a的形状可以至少部分地或完全地反映和/或遵循突起203的形状。

图2进一步示出了第一非导电板206和第二非导电板207。第一非导电板206和第二非导电板207可以例如是PCB或模塑互连器件(molded interconnect device，MID)结构，其中MID技术用于制造三维电子组件、模块和电路。尽管第一非导电板206和第二非导电板207被称为板，但是第一非导电板206和/或第二非导电板207可能是任意三维形状，特别是当第一非导电板206或第二非导电板207是MID时。在包括MID的非导电板206、207的导体耦合装置200的示例性实施方式中，非导电板206、207的一侧可以被认为是MID的表面，其中MID的反面或者另一面可以被认为是MID的任何其它表面。

为了提供基于PCB或MID的导体耦合装置200，导体201、202可以形成在非导电板206、207上。具体地，第一导体201可以形成在第一非导电板206上，并且第二导体202可以形成在第二非导电板207上。为了建立优选地由导体201、202和接地平面211和209形成的不同类型的传输线的电容性耦合，例如带状线和微带，带状线的导体可以形成在第一非导电板206上，微带的导体可以形成在第二非导电板207上，反之亦然。

为了改进RF系统的制造，可以在非导电板206、207上设置诸如天线馈电网络组件、移相器或天线元件(即，天线辐射器)之类的其它RF系统组件，并且可以分别电连接到导体201、202。在包括导体耦合装置200的RF系统的示例性实施方式中，可以在第一非导电板206上设置天线馈电网络，并且在第二非导电板207上设置天线元件。

为了实现第一导体201、第二导体202、突起203、耦合部204、第一非导电板206和第二非导电板207的各种设置，耦合部204可从第二非导电板207的相对侧接近。特别地，突起203可以至少部分地突出第二非导电板207以到达耦合部204。

在不包括耦合构件208的导体耦合装置200的示例性实施方式中，包括耦合部204的第二导体202可以设置在第二非导电板207的一侧，而耦合部204可从第二非导电板207的相对侧接近。这可以通过第二非导电板207上的开口来实现。由于耦合部204可以从第二非导电板207的相对侧通过在非导电板207上的开口接近，故而可以与通过介电材料205与第二导体202分离的突起203建立电容性耦合。在这种情况下，介电材料205可以至少部分地施加到突起203的表面，或者耦合构件204的表面，或者可以设置在突起203和耦合构件204之间。

在包括第二非导电板207和耦合构件208的导体耦合装置200的示例性实施方式中，耦合构件208可以至少部分地延伸穿过第二非导电板207。这确保了如果第二导体202设置在第二非导电板207的一侧上并且突起203位于第二非导电板207的相对侧上，则能够建立耦合构件208和突起203的电容性耦合。在耦合构件208是壳体的具体实施示例中，耦合构件208可以延伸穿过第二非导电板207，并且可以从第二非导电板207的任何一侧接收和/或容纳突起203。

导体耦合装置200还可以包括第一接地平面209。突起203可以突出第一接地平面209，以实现导体耦合装置200的组件的设置。突起203可以通过已经参照图1描述的介电材料，例如空气，与第一接地平面209隔离。第一接地平面209尤其可以设置在第一导体201和第二导体202之间，以避免诸如信号衰减或信号干扰的不利影响。为了实现第一导体201和第二导体202的电容性耦合，突起203可以突出第一接地平面209，并且另外可以至少部分地突出第二非导电板207。

图2还示出了支撑件210和第二接地平面211。利用支撑件210机械地支撑和稳定第一导体201。支撑件210可以直接或间接地稳定第一导体201。也就是说，当第一导体201直接放置在支撑件210上时，支撑件210可以直接支撑第一导体201，或者支撑件210可以通过支撑其上形成有第一导体201的第一非导电板206和/或附加的中间层，间接地支撑第一导体201。支撑件210尤其在第一导体201上形成有突起203的区域处支撑第一导体201。这防止了第一导体201、突起203或第一非导电性板206在受到施加到突起203以建立与第二导体202和/或耦合部204和/或耦合构件208的电容性耦合力时被损坏。支撑件210可以由非导电材料形成，例如参照图1所述的介电材料。

支撑件210还可以将第一导体201和/或突起203和/或其上形成有第一导体201的第一非导电板206与第二接地平面211隔开。这尤其确保设置在第一接地平面209和第二接地平面211之间的第一导体201与接地平面209、211适当隔开。另外，支撑第一导体201和/或突起203和/或第一非导电板206的支撑件210另外由第二接地平面211支撑，这提供了额外的机械稳定性。

另外，支撑件210可以是或可以包括回弹件。所述回弹件可以是适应于将力施加到第一导体201和/或突起203和/或第一非导电板206的弹性的，例如弹簧或橡胶，或机械、电、气动和/或液压的，装置。所述回弹件可以构造成向突起203施加力。特别地，该力可以基本平行于突起203的纵向延伸的方向施加，以便改善第一导体201和第二导体202的电容性耦合。这具体可以通过将突起203压向第二导体202、耦合部204和/或耦合构件208来实现。

在一个具体的实施示例中，可以将突起203压向第二导体202和/或耦合部204和/或耦合构件208，所述第二导体202和/或耦合部204和/或耦合构件208形成在第二非导电板207的一侧上并且可从第二非导电板207的相对侧(例如，通过第二非导电板207上的开口)接近，其中突起被压向第二非导电板207的相对侧。

在上述每种情况下，介电材料205设置在突起203、耦合部204和/或耦合构件208之间。

在另一个具体实施例中，突起203可以被压向耦合构件208，例如，壳体。耦合构件208一端被封闭。通过经由耦合构件208的开口端接收和/或容纳突起203，能够实现突起203和耦合构件208的电容性耦合，其中突起203被进一步按压到耦合构件208的封闭端的内表面。突起203和耦合构件208的封闭端的内表面通过介电材料205分开。

所述回弹件确保电容性耦合的质量，因为其避免了可能负面地影响耦合质量的突起203、介电材料205和耦合部204和/或耦合构件208之间的间隙。

如图2所示，为了进一步提高电容性耦合的质量，可以在第二非导电板207的一侧上施加绝缘层212。绝缘层212可以由参考图1描述的介电材料制成。绝缘层212尤其可以是空气。具体实施方式中，绝缘层212可以设置在第二非导电板207与第一接地平面209之间。绝缘层212可以用于避免电容性耦合的不利影响，特别是改善PIM行为。具体地，通过绝缘层212防止第一接地平面209和第二接地平面210之间的导电性接触。绝缘层212典型地用于接地平面209、210的电容性耦合。

图3示出了根据本发明另一个实施例的导体耦合装置300的示意图。在图3中，示出了第一导体301、第二导体302、具有至少一个耦合表面303a的突起303、耦合部304、介电材料305、第一非导电板306、第二非导电板307、第一接地平面309、支撑件310、第二接地平面311和绝缘层312。参考图3描述的导体耦合装置300、第一导体301、第二导体302、突起303、耦合部304、介电材料305、第一非导电板306、第二非导电板307、第一接地平面309、支撑件310、第二接地平面311和绝缘层312基本包括参考图1和/或2描述的各个部件的特征和功能。

如图3和图4所示，耦合构件408可以是通过第二非导电板307与第二导体302分离的导电区域。耦合构件408在图4中更详细地示出；图4示意性地示出了第二非导电板307的一侧，其为设置有第二导体302的一侧的相对侧。特别地，耦合构件408可以分别设置在第二非导电板307的面向突起303的至少一个耦合表面303a的一侧，或者所述至少一个耦合表面303a的一侧。为了实现第一导体301和第二导体302的电容性耦合，耦合构件408导电地链接到第二导体302的耦合部304，例如，通过穿过第二非导电板307的通孔313。通孔313可以与第二导体302(在图4中用虚线示意性地示出)和/或耦合构件408一体成型。

图4特别示出了连接构件408是设置在第二非导电板307上的导电区域，且可以导电地链接到第二导体302的耦合部304。耦合构件408尤其可以是圆形，也可以是与突起303的耦合表面形状匹配的其它形状。

在具体实施例中，第二接地平面309可以实现为第二非导电板307一侧上的金属化层，该侧为设置有第二导体302的一侧的相对侧。耦合构件408可以设置在与金属化层相同的一侧上。为了实现突起303的至少一个耦合表面303a与耦合构件408的电容性耦合，耦合构件408必须与金属化层隔离，以避免耦合构件408和金属化层的直接接触。这可以通过提供不具有金属化层的第二非导电板307的一部分来实现，其中将耦合构件408定位在该不具有金属化层的部分中，和/或在耦合构件408周围留下隔离的边界区。

如图3和图4所示，根据本实施例的电容性耦合由突起303的至少一个耦合表面303a、介电材料305和耦合部件408提供。电容性耦合的质量可以通过支撑件310改进，所述支撑件将突起303压向耦合构件408，由此，突起303的至少一个耦合表面303a和耦合构件408被介电材料305分开。该解决方案通过分别最小化突起303与介电材料305之间、介电材料305与耦合构件408之间的间隙来改进耦合质量。在图3中，支撑件310是回弹件，将突起303压向所述耦合构件。图示的所述回弹件为弹簧。然而，所述回弹件可以是任何回弹件，例如参照图2所描述的回弹件。

电容性耦合的特性可以通过突起303的至少一个耦合表面303a的尺寸(例如通过其直径)、介电材料305的厚度以及突起303与耦合构件408重叠的耦合区域的尺寸来控制。参考图3和图4，所述耦合区域就是突起303的至少一个耦合表面303a与耦合构件408对齐的区域。所述耦合区域的表面尤其由突起303的至少一个耦合表面303a和耦合构件408的表面中的较小一个的直径决定。

为了提供良好的电容性耦合，介电材料305的厚度d，介电材料305的电容率ε_r，介电常数或自由空间电容率ε₀以及耦合区域A的面积会但不是必须满足以下关系：

如果设计不能满足该关系，那么由电容性耦合引入的电容可以通过如前面参考图2所描述的适当的匹配结构来补偿。为了解决制造公差和机械失准，耦合构件的表面408可以大于突起303的至少一个耦合表面303a。反之，当突起303的至少一个耦合表面303a大于耦合构件408的表面时，也可以达到相同的效果。

现在参照图5描述导体耦合装置200的另一个实施示例。图5示出了基于根据本发明的导体耦合装置200的实施例的示意图，其包括夹紧机构。更具体地，图5示出了用于将RF系统组件与两个导体耦合装置500耦合的双连接器。

在图5中，示出了导体耦合装置500、突起503、介电材料505、第一非导电板506、第二非导电板507、耦合构件508、第一接地平面509和第二接地平面511。导体耦合装置500、突起503、介电材料505、第一非导电板506、第二非导电板507，耦合构件508、第一接地平面509和第二接地平面511基本上包括导体耦合装置200的各个部件的特征和功能。

图5另外示出了夹紧机构。所述夹持机构确保第一非导电板506、第二非导电板507、第一接地平面509、第二接地平面511、突起503、耦合部204(图5中未示出)、介电材料505和耦合构件508中的至少两个可以彼此固定在一起。所述夹紧机构可以包括夹紧件514。夹紧件514尤其可以与第一非导电板506和/或第二非导电板507一体成型或者固定在其上。然而，夹紧件514也可以与突起503、介电材料505、耦合构件508、第一接地平面509和/或第二接地平面511一体成型或固定在其上。

在图5中，示出的夹紧件514为卡扣钩514，其被用于将第一非导电板506固定到第二非导电板507或者抵靠第二非导电板507。在图5所示的示例中，所述夹紧机构可以用于将设置在第二非导电板507上的天线元件安装到设置在第一非导电板506上的天线馈电网络。第一接地平面509可以同时是所述天线元件的天线反射器。所述夹紧机构确保可以用最少数量的加工步骤、工具和/或单独部件组装RF系统。具体地，所述两个RF系统组件可以通过卡扣钩514夹持在一起。

类似的夹紧机构也可应用于导体耦合装置300。图6示出了基于导体耦合装置300的实施示例的示意图。更具体地，图6示出了用于耦合RF系统组件的实现两个导体耦合装置300的双连接器。

在图6中，示出了导体耦合装置600、突起603、耦合部604、介电材料605、第一非导电板606、第二非导电板607、耦合构件608、第一接地平面609、支撑件610和第二接地平面611。导体耦合装置600、突起603、耦合部604、介电材料605、第一非导电板606、第二非导电板607、耦合构件608、第一接地平面609、支撑件610和第二接地平面611基本上包括参考图3描述的各个部件的特征和功能。

图6示出了夹紧机构。所述夹持机构确保第一非导电板606、第二非导电板607、第一接地平面609、第二接地平面611、突起603、耦合部604、介电材料605、耦合构件608和支撑件610中的至少两个可以彼此固定或者抵靠。所述夹紧机构可以包括夹紧件614。所述夹紧件尤其可以与第一非导电板606和/或第二非导电板607一体成型或者固定在其上。然而，夹紧件614也可以是与突起603、耦合部604、电气材料605、耦合构件608、第一接地平面609、支撑件610和/或第二接地平面611一体成型或者固定在其上。

在图6中，示出的夹紧件614为卡扣钩614，其用于将第一非导电板606固定到第二非导电板607或者抵靠第二非导电板607。在如图6所示的示例中，所述夹紧机构用于电容连接RF系统组件。由于参照图6描述的导体耦合装置600是基于参照图3所描述的导体耦合装置300的，所以支撑件610是被示出为弹簧的回弹件，其确保由介电材料605分开的突起603和耦合构件608的良好的电容性耦合。所述夹紧机构确保包括导体耦合装置600的RF系统能够以最少数量的处理步骤、工具和/或部件进行组装。具体地，所述两个RF元件可以通过卡扣钩614夹持在一起。

根据基于导体耦合装置600的本发明的实施例，现参照图7描述导体耦合装置700。在图7中，示出了第二导体702、突起703、耦合部704、介电材料705、第一非导电板706、第二非导电板707、耦合构件708、支撑件710、第二接地平面711和夹紧件714，其基本上包括参照图6描述的各个部件的功能和特征。

导体耦合装置700的操作原理涉及参考图6所述的导体耦合装置600的操作原理。图7与图6的不同之处在于，突起703和耦合构件708的位置与突起603和耦合构件608的位置相比是颠倒的。耦合构件708形成在第一导体上。为了便于说明，图7中未示出第一导体。第一导体设置在第一非导电板706上。第二导体702设置在第二非导电板707上并且通过耦合部704导电地连接到突起703。第一导体和第二导体702的电容性耦合由突起703、介电材料705和耦合构件708促进。为了便于说明，介电材料705和耦合构件708被显示为图7中的一个实体。然而，介电材料705设置在突起703和耦合构件708之间。为了将第一非导电板706和第二非导电板707彼此固定或相互抵靠，施加包括夹紧件714的夹紧机构。为了提高电容性耦合的质量，通过设置在第一非导电板706的相对侧上的支撑件710，将耦合构件708压向突起703。支撑件710是回弹件，在图7中示出为弹簧。支撑件710还被配置为将第一非导电板706与第二接地平面711隔开。

如参照图7所描述的实施例可以制造用于连接RF系统组件的双连接器，例如，用于将天线元件连接到馈电网络，其中突起703被焊接到天线元件并且耦合构件708被焊接到馈电网络。这确保当使用导体耦合装置700时提供多种方式来设置RF系统组件。

根据基于导体耦合装置500的本发明的实施例，现参照图8描述导体耦合装置800。在图8中，示出了突起803、介电材料805、第一非导电板806、第二非导电板807、耦合构件808和夹紧件814。导体耦合装置800、突起803、介电材料805、第一非导电板806、第二非导电板807、耦合构件808和夹紧件814基本上包括参照图5所描述的各个部件的特征和功能。

图8示出了导体耦合装置800的横截面，其中突起803被实现为模塑互连器件(MID)结构806的锥形部分上的锥形销。MID结构806表示第一非导电板806。突起803形成在第一导体上。第一导体未在图8中示出。然而，第一导体可以形成在第一非导电板806上或其中。多个导体耦合装置800可以分别共享相同的第一非导电板806和相同的第二非导电板807。为了实现电容性耦合，耦合构件808通过介电材料805与突起803分离。介电材料805和耦合构件808也可以被成形为圆锥形以便匹配突起803的形状。如图8中所示的耦合构件808可以被视为接收和/或容纳锥形突起803的圆锥形壳体808。夹紧机构可以用于通过使用夹紧件814将第一非导电板806固定或抵靠在第二非导电板807。在图8中，夹紧件814和第一非导电板806形成为整体MID结构。

参考图8所描述的实施例可以制造任意三维形状的导体耦合装置800，例如，通过使用MID结构，来实现电容性耦合。MID结构806尤其使得能够在MID结构806中一体成型夹紧件。

根据基于导体耦合装置200的本发明的实施例，现参考图9描述导体耦合装置900。在图9中，示出了突起903，第一非导电板906、第二非导电板907、耦合构件908和第一接地平面909。导体耦合装置900、突起903、第一非导电板906、第二非导电板907、耦合构件908和第一接地平面909基本上包括参照图2描述的各个组件的特征和功能。

图9示出了导体耦合装置900的横截面，其中突起903形成为MID结构906的圆锥部分。MID结构906是第一非导电板906。为了便于说明，第一导体未示出，其可以形成在MID结构906之中或之上。为了建立电容性耦合，其上形成有圆锥形突起903的MID结构906的圆锥形部分可以将第一接地平面909突出成被压向或抵靠在耦合构件908上。耦合构件908也被成形为圆锥形以便接收和/或容纳圆锥形突起903。耦合构件908也可被视为圆锥形壳体908。介电材料设置在耦合构件908处的突起903之间以实现电容性耦合。介电材料在图9中未示出。在图9中，耦合构件908被设置在第二非导电板907上。第二导体和耦合部可以存在于第二非导电板907上，但是为了便于说明，在图9中未示出。

如图9所示的MID结构906可用于容纳天线元件，例如天线辐射器或天线偶极子。MID结构906还可以用于另外容纳天线馈电网络。这有助于直接将包括天线辐射器和天线馈电网络的天线元件电容性耦合到RF装置而不需要其它RF系统组件。

在图10中，示出了根据本发明实施例的包括导体耦合装置100的RF系统1000的示意图。如图10所示的导体耦合装置100是根据图1的导体耦合装置100。然而，RF系统1000还可以包括如参照图2-9中任一个所描述的导体耦合装置。RF系统1000可以是以射频操作的任何类型的系统。RF系统1000可以例如是天线系统、天线馈电网络、天线元件、天线辐射器或移相器。RF系统1000可以用任何带宽的射频来操作，优选地具有从250MHz到70GHz的带宽，更优选地具有从300MHz到30GHz的带宽。导体耦合装置100用于RF系统1000中以耦合RF系统1000的RF系统组件。RF系统1000还可以包括各种数量的导体耦合装置100以便耦合各种RF系统组件。

本发明结合文本的各个实施例进行了描述。然而，本领域的技术人员通过研究附图、公开内容及所附权利要求，实践所要求的发明，能够理解并实现所述实施例的其他变例。在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，而不定冠词“一(a)”或“一(an)”并不排除多个。单处理器或其他单元可实现权利要求所述的若干特征的功能。互不相同的从属权利要求对某些措施进行了描述，而仅仅这一事实并不意味着这些措施的组合不能用于起到有利作用。计算机程序可被存储/分布在适当的介质中，如光学存储介质或固态介质可与其他硬件一起，或作为其他硬件的一部分而提供，但也可以其他形式分布，如通过互联网或其他有线或无线通信系统。

Claims

1.一种用于连接两个导体(101、102)的导体耦合装置(100)，包括：

-第一导体(101)，以及

-第二导体(102)，其中：

在所述第一导体(101)上由导电材料形成的突起(103)基本垂直于所述第一导体(101)的纵向延伸方向延伸，并且其中所述突起(103)的至少一个耦合表面(103a)通过至少一种介电材料(105)与所述第二导体(102)的耦合部(104)分开，在所述第一导体(101)和所述第二导体(102)之间形成电容性耦合。

2.根据权利要求1所述的导体耦合装置(200)，其中：

所述第二导体(202)的所述耦合部(204)连接至耦合构件(208)，其中所述耦合构件(208)优选为壳体，被构造成接收和/或至少部分地容纳所述突起(203)，并且其中所述壳体优选形成在所述第二导体(202)上和/或由导电材料形成。

3.根据权利要求1或2所述的导体耦合装置(200)，其中：

面向所述突起(203)的所述至少一个耦合表面(203a)的所述耦合构件(208)的表面至少部分地被介电材料(205)覆盖，特别是在所述突起(203)被接收和/或容纳之处被覆盖。

4.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中，所述突起(203)基本上为圆柱形、桶形、圆锥形、金字塔形、环曲面形、棱柱形和/或椭圆形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述突起(203)被焊接到所述第一导体(201)，和/或其中所述耦合构件(208)被焊接到所述第二导体(202)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述第一导体(201)形成在第一非导电板(206)上，和/或所述第二导体(202)形成在第二非导电板(207)上，例如，成为PCB或MID。

7.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(300)，其中所述耦合构件(408)是通过所述第二非导电板(307)与所述第二导体(302)分开的导电区域，优选地设置在所述第二非导电板(307)的相对侧，和/或其中所述耦合构件(408)与所述第二导体(302)的所述耦合部(304)导电性链接，例如通过通孔(313)链接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述突起(203)突出第一接地平面(209)，与之电隔离，和/或至少部分地突出所述第二非导电板(207)，和/或其中所述第一接地平面(209)设置在所述第一导体(201)和所述第二导体(202)之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述耦合构件(208)至少部分地延伸穿过所述第二非导电板(207)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述第一导体(201)直接或间接地由支撑件(210)支撑，优选地使所述第一导体(201)与第二接地平面(211)隔开，其中所述支撑件(210)被构造成支撑所述第一导体(201)，特别是在包括所述突起(203；303)的区域中支撑，和/或其中所述支撑件(210)由非导电材料形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述支撑件(210)是，或者包括，回弹件，所述回弹件被构造成向所述突起(203)施加力，所述力基本平行于所述突起(203)的纵向延伸方向施加，将所述突起(203)压向所述第二导体(202)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述第一非导电板(206)、所述第二非导电板(207)、所述第一接地平面(209)、所述第二接地平面(211)、所述突起(203)和所述耦合构件(208)中的至少两个通过夹紧机构彼此固定或者抵靠。

13.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述夹紧机构包括夹紧件(514)，特别地，所述夹紧件(514)与所述第一非导电板(206)和/或所述第二非导电板(207)一体成型。

14.根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(200)，其中所述耦合部(204)可从所述第二非导电板(207)的相对侧接近。

15.一种RF系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的导体耦合装置(100)。