CN110137652A - 包括多个基片层的信号处理设备 - Google Patents

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Abstract

信号处理设备(20)包括第一基片(22)。第一基片(22)中的多个第一导体(24)布置成形成基片集成波导。第二基片(26)包括布置成在基片集成波导的一端附近形成谐振腔(50)的多个第二导体。信号载体与基片集成波导的一端对齐。

Description

包括多个基片层的信号处理设备
技术领域
本发明涉及一种用于处理信号的设备。
背景技术
多种场景需要信号处理。例如，无线通信系统和雷达系统包括空中信令。与这种系统相关联的一个挑战是在处理这种信号的设备中提供足够的带宽。
雷达系统需要足够的带宽以提供足够的距离分辨率。更高的带宽通常允许更高的距离分辨率，这增强了成像并便于精确的目标探测。在无线通信中，更高的带宽对应于更高的数据速率，允许诸如视频流和其它数据传输的增强的服务。
一些现有的信号处理设备包括从基片集成波导到正交定向的充气波导的转换。这种设备的带宽通常非常窄，导致可制造性差。增加这种设备的带宽的一种尝试是包括金属板以建立谐振腔。这种板必须特别设计用于特定应用，这引起制造效率低。另外，这种板增加了设备的成本。
发明内容
信号处理设备包括第一基片。第一基片中的多个第一导体布置成形成基片集成波导。第二基片包括布置成在基片集成波导的一端附近形成谐振腔的多个第二导体。信号载体(carrier)与基片集成波导的一端以及谐振腔对齐。
在具有前面段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一基片包括电介质材料，第一导体包括通孔，第二基片包括电介质材料，第二导体包括通孔，并且信号载体包括波导。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，波导包括充气波导。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一基片是平面的，第二基片是平面的并且与第一基片平行，信号载体至少部分地横向于第一基片。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，信号载体至少部分地垂直于第一基片。
具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例包括与第一基片的一个侧部对齐的压敏粘合剂，并且其中信号载体的一端的至少一部分固定到压敏粘合剂。
具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例包括在第一基片的一个侧部上的第一导电层，第一导电层与第一导体导电接触，第一导电层包括与基片集成波导的一端对齐的第一开口；在第一基片的相对面向的侧部上的第二导电层，第二导电层与第一导体导电接触，第二导电层包括与第一开口对齐的第二开口；粘合剂与第二导电层接触，粘合剂将第二基片和第二导电层固定在一起；以及在第二基片的背离第一基片的侧部上的第三导电层，第三导电层与第二导体导电接触。
具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例包括与粘合剂层和第二基片接触的导电带层，导电带层与第二导体对齐并与第二导体导电接触。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，导电带建立屏障以防止信号从第二导体通过粘合剂层泄漏。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，导电带建立对应于由第二导体形成的谐振腔的周边的框架，并且导电带具有与第一和第二开口对齐的开口。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，与第二导电层接触的粘合剂包括浸渍有树脂的纤维材料。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，导电层中的每层包括金属。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一开口大致为矩形，第一开口具有四个侧部，第一开口的三个侧部由第一导体中的至少一些接界，第二开口大致为矩形，第二开口由第二导体中的至少一些包围。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，与第一开口的三个侧部接界的第一导体中的至少一些与第二导体中的至少一些的对应导体同轴。
在具有前面段落中任一段落的信号处理设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一导体中的其它导体布置成两条平行线，并且第一导体中的该其它导体建立基片集成波导的栅栏。
至少一个公开的示例实施例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将从以下具体实施方式变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简要说明如下。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的实施例设计的信号处理设备。
图2是沿着图1中的线2-2剖取的剖视图。
图3示意性地示出了可用于本发明实施例的导电层。
图4示意性地示出了图3的导电层和包括基片集成波导的电介质基片层。
图5示意性地示出了图4中所示的层顶部上的导电层。
图6示意性地示出了图5中所示的层顶部上的粘合剂层和导电带。
图7示意性地示出了图6中所示的层顶部上的电介质基片层，其中基片包括形成谐振腔的导体。
图8示意性地示出了在示例信号处理设备的基片层中的导体之间的位置关系。
图9示意性地示出了图7中所示的层顶部上的导电层。
图10示意性地示出了信号处理设备的另一个示例实施例。
具体实施方式
根据本发明实施例设计的信号处理设备包括由电介质基片中的导体形成的谐振腔，该谐振腔便于将电磁波从基片集成波导传播到横向定向的波导。与包括从基片集成波导到充气波导的转换的先前设备相比，本发明的实施例增加了带宽。例如，一些实施例提供了达到先前信号处理设备可用带宽的四倍。
图1和图2示意性地示出了可用于各种目的的信号处理设备20。一种示例用途包括用于安装在机动车辆上的设备的信号处理。一些实施方式对于具有自主或半自主车辆控制特征的自动车辆是有用的。本发明的实施例的另一个有用的实施方式是用于无线通信。
示例信号处理设备20包括第一基片22，第一基片22包括不导电的电介质材料。如从图1和2可以理解的，第一基片22包括布置成形成基片集成波导的多个第一导体24。第二基片26包括不导电的电介质材料。第二基片26包括布置成在基片集成波导的一端附近形成谐振腔或短背部(backshort)的多个第二导体28。
充气波导30至少部分地横向于第一基片22定向。在该示例中，充气波导30垂直于第一基片22定向。如图2中所示，不导电的压敏粘合剂层36便于将波导30固定到第一基片22。设备20包括便于处理在由第一导体24形成的基片集成波导中传播并且被转换至在充气波导30中传播的电磁波的信号(例如电磁波)的特征(结构)。
第一基片22包括在第一基片22的一个侧部上的导电层32。另一导电层34位于第一基片22的相对侧部。在该示例中，导电层32和34包括诸如铜的导电金属片或层。导电层32和34分别接触第一导体24的各端。
粘合剂层40将第二基片26固定到第一基片22的导电层34。在所示示例实施例中的粘合剂层40包括非导电预浸料层，非导电预浸料层包括浸渍有树脂的纤维材料。导电层42位于第二基片26的一个侧部。导电层42接触第二导体28的一端，并在由第二导体28建立的谐振腔50上提供盖。
另一导电层44位于沿着导体28的、面向第一基片22的相对侧部的一部分。该示例中的导电层44包括诸如铜的导电金属带，导电金属带防止从第二导体28进入并穿过粘合剂层40的电磁泄漏。
所示的布置利用了由第一基片22中的第一导体24形成的基片集成波导和由第二基片26中的第二导体28形成的短背部或谐振腔。谐振腔50与设备20的充气波导30对齐。该对齐便于将传播通过基片集成波导的电磁波转换成传播通过充气波导30的电磁波。
通过考虑设备的不同层以及它们如何相对于彼此布置，能够理解对示例设备20的结构和布置的进一步认识。图3示出了示例导电层32，例如铜片。在该示例中，导电层32包括在完全组装的设备20中与波导30对齐的开口52。开口52可以例如通过蚀刻掉导电层32的相应区域来建立。示出的示例开口52包括凸片54，凸片54定尺寸为提供微波匹配构造。受益于本说明书的本领域技术人员将认识如何选择或调整开口52和凸片54的尺寸以控制第一基片22的基片集成波导与波导30之间的联接。开口52的尺寸或构造也可以用作频率的二次调节。
图4示出了导电层32顶部上的第一基片22。在该示例中，第一基片22包括电介质层，并且第一导体24包括第一基片22中的通孔。在一些示例实施例中，第一导体24是敞开的或空的通孔，而在其它实施例中，通孔至少部分地填充有导电材料。
如图4中所示，由第一导体24形成的基片集成波导的一端与开口52对齐，以便于将在基片集成波导中传播的电磁波转换成在充气波导30中传播的电磁波。在该示例中，第一导体24中的一些与开口52的四个侧部中的三个接界。开口52的第四侧部面向基片集成波导的端口。
图5示出了在基片22与导电层32相对的侧部上的导电层34。导电层34包括与导电层32的开口52对齐的开口58。在一些实施例中，导电层4包括诸如铜的金属片，并且通过蚀刻掉层34的相应部分来建立开口58。
图6示出了粘合剂层40抵靠导电层34。在图6中，导电带44示出为与粘合剂层40接触。该示例中的导电带44具有包围粘合剂层40的、与开口52和58对齐的区域的矩形框架的构造。在一些实施例中，导电带44包括薄的铜层。导电带44用作第二导体28的一个侧部或一端的盖。选择导电带44的尺寸以用作带阻滤波器，以最小化或消除电磁能量泄漏到非导电粘合剂层40中和通过非导电粘合剂层40。受益于本说明书的本领域技术人员将能够选择带构造和尺寸以满足其具体需要。
图7示出了位于粘合剂层40上的第二基片26。第二导体28在谐振腔50周围建立边界，其便于将传播通过第一基片22的基片集成波导的电磁波转换成传播通过充气波导30的电磁波。
在所示的示例中，第二导体28包括第二基片26中的通孔。在一些实施例中，通孔是空的或中空的，而在其它实施例中，它们至少部分地填充有导电材料。
图8示出了导体28和24之间的位置关系。接界于与开口52对齐的区域的第二导体28与接界于开口52中的一些的第一导体24中一些对齐。那些第一导体24与第二导体28中相应的导体同轴。例如，第一导体24a和24b分别与第二导体28a和28b同轴对齐。从图1和2中也能理解导体的对齐。在基片22中建立基片集成波导的栅栏的第一导体24中的其它导体不与第二基片26中的第二导体28对齐。
所示示例的一个特征是对应基片层的导体24和28不必彼此直接连接。这提供了更经济的制造工艺并降低了总成本。使用粘合剂40将基片22和26固定在一起使得制作设备20的制造工艺经济。与第二导体28对齐的导电带44提供盖以防止泄漏到粘合剂层40中或穿过粘合剂层40。
图9示出了与第二基片26相邻的导电层42，导电层42覆盖第二基片26的、位于对着导电带44并且背向第一基片22的一个侧部上的第二导体28。在一些示例中导电层42包括铜片或另一种导电金属。第二导体28和导电层42提供谐振腔50的短背部。
在一些示例中，第二基片层26包括被选择为信号处理设备20将纳入的系统中感兴趣的信号频率的波长的大约四分之一的厚度。这种基片厚度也适用于高效天线，使得设备20适合于高度集成的封装。
图10示出了另一示例实施例，其包括在基片集成波导的开口或端口附近的第二基片26上的天线层70的附加特征。
使用第二导体28和第二基片26来形成设备20的谐振腔或短背部，在第一基片22的基片集成波导和充气波导30之间提供非常宽频带的转换。与具有相对差的带宽特性的其它信号处理设备相比，这具有显著的优点。与现有设备相比，与所示示例一致设计的一些实施例提供了带宽的四倍(four-fold)增加。
前面的描述在本质上是示例性的而不是限制性的。在不一定脱离本发明的实质的情况下，对所公开的示例的变型和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。给予本发明的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种信号处理设备(20)，包括：
第一基片(22)；
在所述第一基片(22)中的多个第一导体(24)，所述第一导体(24)布置成形成基片集成波导；
第二基片(26)；
在所述第二基片(26)中的多个第二导体(28)，所述第二导体(28)布置成在所述基片集成波导的一端附近形成谐振腔(50)；以及
信号载体(30)，所述信号载体(30)与所述基片集成波导的一端对齐。
2.如权利要求1所述信号处理设备(20)，其特征在于
所述第一基片(22)包括电介质材料；
所述第一导体(24)包括通孔；
所述第二基片(26)包括电介质材料；
所述第二导体(28)包括通孔；以及
所述信号载体(30)包括波导。
3.如权利要求2所述的信号处理设备(20)，其特征在于，所述波导(30)包括充气波导。
4.如权利要求1所述信号处理设备(20)，其特征在于
所述第一基片(22)是平面的；
所述第二基片(26)是平面的并与所述第一基片(22)平行；
所述信号载体(30)至少部分地横向于所述第一基片(22)。
5.如权利要求4所述的信号处理设备(20)，其特征在于，所述信号载体(30)至少部分地垂直于所述第一基片(22)。
6.如权利要求1所述的信号处理设备(20)，其特征在于，包括与所述第一基片(22)的一个侧部对齐的压敏粘合剂(40)，并且其中所述信号载体(30)的一端的至少一部分固定到所述压敏粘合剂(40)。
7.如权利要求1所述信号处理设备(20)，其特征在于，包括
在所述第一基片(22)的一个侧部上的第一导电层(32)，所述第一导电层(32)与所述第一导体(24)导电接触，所述第一导电层(32)包括与所述基片集成波导的一端对齐的第一开口；
在所述第一基片(22)的相对面向的侧部上的第二导电层(42)，所述第二导电层(42)与所述第一导体(24)导电接触，所述第二导电层(42)包括与所述第一开口对齐的第二开口；
与所述第二导电层(42)接触的粘合剂(40)，所述粘合剂(40)将所述第二基片(26)和所述第二导电层(42)固定在一起；以及
在所述第二基片(26)的背离所述第一基片(22)的侧部上的第三导电层(44)，所述第三导电层(44)与所述第二导体(28)导电接触。
8.如权利要求7所述的信号处理设备(20)，其特征在于，包括与所述粘合剂(40)和所述第二基片(26)接触的导电带层(44)，所述导电带层(44)与所述第二导体(28)对齐并与所述第二导体(28)导电接触。
9.如权利要求8所述的信号处理设备(20)，其特征在于，所述导电带层(44)建立屏障以防止信号从所述第二导体(28)通过所述粘合剂(40)泄漏。
10.如权利要求8所述信号处理设备(20)，其特征在于
所述导电带层(44)建立对应于由所述第二导体(28)形成的谐振腔(50)的周边的框架；并且所述导电带层(44)具有与所述第一和第二开口对齐的开口。
11.如权利要求7所述的信号处理设备(20)，其特征在于，与所述第二导电层(34)接触的所述粘合剂(40)包括浸渍有树脂的纤维材料。
12.如权利要求7所述的信号处理设备(20)，其特征在于，所述导电层中的每层包括金属。
13.如权利要求7所述信号处理设备(20)，其特征在于
所述第一开口大致为矩形；
所述第一开口具有四个侧部；
所述第一开口的三个侧部由所述第一导体(24)中的至少一些接界。
所述第二开口大致为矩形；以及
所述第二开口由所述第二导体(28)中的至少一些接界。
14.如权利要求13所述的信号处理设备(20)，其特征在于，与所述第一开口的所述三个侧部接界的所述第一导体(24)中的至少一些与所述第二导体(28)中的至少一些的对应的导体同轴。
15.如权利要求13所述信号处理设备(20)，其特征在于
所述第一导体(24)中的其它导体布置成两条平行线；以及
所述第一导体(24)中的所述其它导体建立所述基片集成波导的栅栏。
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