CN111668589A - 在基板集成波导和信号发生器之间包括狭槽过渡的信号装置 - Google Patents

在基板集成波导和信号发生器之间包括狭槽过渡的信号装置 Download PDF

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Abstract

一种说明性示例电子装置(22)，其包括具有至少一个导电输出构件(32、34)的信号发生器(24)。基板集成波导(SIW)(26)包括基板(36)和处在基板(36)中的多个导体件(38)。基板(36)包括在基板(36)的一个外表面(31)中狭槽(40)。该狭槽(40)定位成邻近信号发生器(24)的至少一个导电输出构件(32、34)，使得信号发生器(24)的信号穿过该狭槽(40)耦合到基板集成波导(26)中。

Description

在基板集成波导和信号发生器之间包括狭槽过渡的信号装置
背景技术
现代乘用车量包括越来越多的电子器件。技术的进步使得将各种系统结合到车辆上成为可能。例如，已经开发出各种传感器构造以向驾驶员提供关于车辆周围环境的辅助或信息。各种物体检测和传感技术可提供例如停车辅助和避免碰撞功能。
射频信号技术的进步使复杂的系统级芯片(system-on-a-chip)集成电路的发展成为可能。环境感测或通信所需的功能可以在集成电路部件中实施。例如，单片微波集成电路(MMIC)以微波频率工作并且可用于生成雷达检测信号。
已知可用于汽车雷达系统的各种天线，例如包括基板集成波导(SIW)。这些装置在车辆环境中是有用的，因为它们通常具有较高效率并且是相对较低成本的。与将基板集成波导用于基于车辆的感测或通信系统相关联的一个挑战是关于信号产生集成电路部件和基板集成波导之间的连接。例如，微带(微波传输带)或共面波导微波传输线(线路)可以提供集成电路部件和基板集成波导之间的接口。这种连接存在缺点，诸如需要与每个传输线特有的场配置匹配的微波部件。与这种微波部件相关联的过渡增加微波损耗并且引入微波反射，这可能会限制带宽并影响生产此类系统的能力。当使用微带时，带宽可能受到针对接地连接从集成电路部件连接器穿过基板集成波导基板到该基板上的金属层的要求的限制。通常使用相对昂贵的盲导通孔工艺来进行这种连接。
发明内容
一种说明性示例的电子装置包括：具有至少一个导电输出构件的信号发生器。基板集成波导(SIW)包括基板和基板中的多个导体件。基板包括在基板的一个外表面中的狭槽。该狭槽定位成邻近信号发生器的至少一个导电输出构件，使得信号发生器的信号穿过该狭槽耦合到基板集成波导中。
在具有先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，至少一个导电输出构件包括两个输出构件，并且狭槽的一部分位于两个输出构件之间。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，信号发生器的信号包括差分信号。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，两个输出构件分别包括焊球。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，基板集成波导具有与对应于沿着基板集成波导的信号传播方向的长度，狭槽的长度与基板集成波导的长度平行，并且狭槽的长度对应于由信号发生器产生的信号的波长的一半。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，基板包括靠近狭槽的一端的第二狭槽，并且第二狭槽横向于狭槽。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，第二狭槽垂直于狭槽。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，至少一个导电输出构件在第二狭槽与狭槽的另一端之间。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，至少一个导电输出构件包括两个输出构件，第二狭槽具有长度，并且第二狭槽的长度与在两个输出构件之间的中心至中心间隔至少一样长。
具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例包括处在狭槽的一端附近的端头部，该端头部的端头部宽度比狭槽的宽度更宽，该端头部的端头部长度比狭槽的长度短。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，狭槽和端头部包括穿过基板的外表面的开口。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，基板的外表面包括导电金属。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，外表面包括在狭槽的第一端附近的横向狭槽，外表面包括在狭槽的第二端附近的端头部，比起狭槽的第二端，至少一个导电输出构件更靠近狭槽的第一端，并且横向狭槽位于至少一个导电输出构件的与端头部相反的一侧。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，至少一个导电输出构件包括两个输出构件，两个输出构件之间有间隔，狭槽的一部分位于两个输出构件之间的间隔内。
在具有任意先前段落的装置的一个或多个特征的示例性实施例中，狭槽的宽度小于间隔。
一种制造电子装置的说明性示例方法包括：在基板的外表面上形成狭槽，该基板包括多个导体件，该基板和多个导体件建立基板集成波导(SIW)；并且将信号发生器放置成邻近基板的外表面、靠近狭槽，该信号发生器具有定位成邻近狭槽的至少一个导电输出构件，使得信号发生器的信号穿过狭槽耦合到基板集成波导中。
在具有先前段落的方法的一个或多个特征的示例性实施例中，形成狭槽包括在基板的外表面上蚀刻金属层。
具有任意先前段落的方法的一个或多个特征的示例性实施例包括：在狭槽的一端附近形成横向狭槽，并且在该狭槽的相对端附近形成端头部。
在具有任意先前段落的方法的一个或多个特征的示例性实施例中，信号发生器的信号具有差分信号，并且形成狭槽包括建立对应于波长的一半的狭槽的长度。
在具有任意先前段落的方法的一个或多个特征的示例性实施例中，至少一个导电输出构件包括两个输出构件，两个输出构件之间有间距，并且将信号发生器放置成邻近基板的外表面包括将狭槽的一部分定位在两个输出构件之间的间隔内。
通过以下详细说明，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将变得显而易见。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图解地示出了包括根据本发明的实施例设计的信号装置的车辆。
图2图解地示出了根据本发明的实施例设计的信号装置。
图3示出了图2的实施例的选择的特征。
图4是沿图2中的线4-4截取的横截面视图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种在信号发生器输出与基板集成波导(SIW)之间具有唯一连接的信号装置。本发明的实施例消除了信号发生器和基板集成波导之间的互连过渡，这使系统性能最大化同时使复杂度最小化。
图1示出了车辆20，包括以22示意性示出的多个信号装置。在一些示例中，信号装置22被构造成用于基于由装置22发送的信号来检测车辆20附近的物体的雷达信号装置。示例性信号装置22可用于在乘用车辆上的停车辅助、避免碰撞和其它物体检测特征。
如图2至4所示，信号装置22的实施例包括信号发生器24和基板集成波导(SIW)26。信号发生器24包括被固定至处在基板集成波导26的一个表面或一侧上的金属层31上的多个焊球30。信号发生器24包括至少一个导电信号输出构件。所示的示例实施例包括导电信号输出构件32和34。两个信号输出构件允许信号发生器24的输出为差分信号。信号输出构件32和34包括焊球。生成信号的电路未示出，并且可包括已知的雷达信号生成电路或部件。
基板集成波导26包括基板36，基板36可以包括已知的介电材料。基板36在一侧上具有金属层31并且在相对侧上具有金属层37。在一些实施例中，金属层31和37包括铜。
多个导体件38位于基板36中以建立基板集成波导的波导。导体件38可例如包括在金属层31和37之间的开放或填充的导通孔。在所示示例中，导体件38的布置与已知基板集成波导构造中的导通孔布置一致。
基板集成波导26在外表面上包括狭槽40，狭槽40用于将信号发生器24的信号耦合到基板集成波导26中。狭槽40具有延伸穿过金属层31的深度。狭槽40的长度对应于由信号发生器24产生的信号的波长的一半，狭槽40的长度与基板集成波导的长度平行。这样的狭槽长度不必并且在许多实施例中也不会与信号波长的一半完全相同。代替的，对应于二分之一波长的狭槽长度将微微地调整或调节以实现所需的性能。在包括85GHz信号的一个示例实施例中，基板36的介电材料中的波长约为2mm，因为该材料的介电常数约为3。在示例实施例中，狭槽40的长度为大约1mm。这样的狭槽长度有助于超宽带(ultra-wideband)过渡到基板集成波导26中。包括设计成与所示示例实施例中的狭槽类似的狭槽的信号装置对于65GHz至90GHz之间的信号频率是有用的。
狭槽40的宽度大约等于导电信号输出构件32和34之间的间隔。在示出的示例中，狭槽40的宽度至少为0.1mm，并且不比导电信号输出构件32和34之间的间隔宽。在一些实施例中，狭槽宽度基于焊接之后的信号输出构件32和34的焊接材料之间的间隔。
在狭槽40的一端处的端头部(stub)42包括穿过金属层31的开口，该端头部42比狭槽40宽且短。端头部42有效地提供了较低频率处的附加谐振，并扩展了由狭槽40提供的谐振。端头部2有助于将超宽带过渡(转换)建立到基板集成波导26中。
如图3中最佳所示，狭槽40的一部分位于信号输出构件32和34之间。横向狭槽44位于狭槽40的靠近信号输出构件32和34的端部处，并且与狭槽40包括端头部42的端部相对。用穿过基板集成波导26的信号传播方向为基准，横向狭槽44位于信号输出构件32和34的后面。横向狭槽44有效地扩大了狭槽40的谐振带宽。
在所示示例中，横向狭槽44的长度垂直于狭槽40的长度。狭槽40和44的垂直布置使狭槽的相应电场中的互耦最小化。横向狭槽44的电场垂直于狭槽40的电场。基于导电信号输出构件32和34的尺寸或放置来选择横向狭槽44的长度。在一些实施例中，横向狭槽44的长度不宽于横向狭槽44附近的导电导通孔38之间的间隔，并且不小于信号输出构件32和34之间的中心至中心距离。
在一些示例实施例中，通过蚀刻掉一些金属，在金属层31中形成狭槽40、端头部42和横向狭槽44。
示例性装置构造的一个特征是，与相应信号发生器输出构件对应的多个狭槽40可以被支承在同一基板上。具有狭槽40的邻近基板集成波导之间的隔离度可以在-34dB的数量级上。能够在单个基板上包括多个信号源和多个基板集成波导可以有助于在更严格的封装限制内的更多种的装置功能。
狭槽40将能量从信号输出构件32和34直接耦合到基板集成波导26中，而没有任何较高的过渡损耗(渡越损失)。具有横向狭槽44和端头部42的狭槽40提供了超宽带渡越(过渡)。此外，狭槽40对于差分信号是有用的，微带线不能处理差分信号，因为那些微带线仅限于处理单端信号。即使出于讨论目的考虑车辆雷达检测器作为示例，本发明的实施例适用于各种信号或检测装置。
前面的说明本质上是示例性的而不是限制性的。在不必脱离本发明的实质的情况下，对所公开的示例的变体和变形对本领域技术人员而言将变得显而易见。给予给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 (20)

1.一种电子装置(22)，包括：
信号发生器(24)，所述信号发生器(24)具有至少一个导电输出构件(32、34)；以及
基板集成波导(26)，所述基板集成波导(26)包括基板(36)和在所述基板(36)中的多个导体件(48)，所述基板(36)包括在所述基板(36)的一个外表面(31)中的狭槽(40)，所述狭槽(40)定位成邻近所述信号发生器(24)的所述至少一个导电输出构件(32、34)，使得所述信号发生器(24)的信号穿过所述狭槽(40)耦合到所述基板集成波导(26)中。
2.根据权利要求1所述的装置(22)，其特征在于，
所述至少一个导电输出构件(32、34)包括两个输出构件(32、34)；并且
所述狭槽(40)的一部分位于所述两个输出构件(32、34)之间。
3.根据权利要求2所述的装置(22)，其特征在于，所述信号发生器(24)的信号包括差分信号。
4.根据权利要求2所述的装置(22)，其特征在于，所述两个输出构件(32、34)分别包括焊球。
5.根据权利要求1所述的装置(22)，其特征在于，
所述基板集成波导(26)具有与对应于沿着所述基板集成波导(26)的信号传播方向的长度；
所述狭槽(40)的长度与所述基板集成波导(26)的长度平行；并且
所述狭槽(40)的长度对应于由所述信号发生器(24)产生的信号的波长的一半。
6.根据权利要求1所述的装置(22)，其特征在于，
所述基板(36)包括靠近所述狭槽(40)的一端的第二狭槽(44)；并且
所述第二狭槽(44)横向于所述狭槽(40)。
7.根据权利要求6所述的装置(22)，其特征在于，所述第二狭槽(44)垂直于所述狭槽(40)。
8.根据权利要求7所述的装置(22)，其特征在于，
所述至少一个导电输出构件(32、34)在所述第二狭槽(44)与所述狭槽(40)的另一端之间。
9.根据权利要求6所述的装置(22)，其特征在于，
所述至少一个导电输出构件(32、34)包括两个输出构件(32、34)；
所述第二狭槽(44)具有长度；并且
所述第二狭槽(44)的长度与在所述两个输出构件(32、34)之间的中心至中心间隔至少一样长。
10.根据权利要求1所述的装置(22)，其特征在于，包括处在所述狭槽(40)的一端附近的端头部(42)，所述端头部(42)的端头部宽度比所述狭槽(40)的宽度更宽，所述端头部(42)的短端柱长度比所述狭槽(40)的长度短。
11.根据权利要求10所述的装置(22)，其特征在于，所述狭槽(40)和所述端头部(42)包括穿过所述基板(36)的外表面(31)的开口。
12.根据权利要求11所述的装置(22)，其特征在于，所述基板(36)的外表面(31)包括导电金属。
13.根据权利要求1所述的装置(22)，其特征在于，
所述外表面(31)包括在所述狭槽(40)的第一端附近的横向狭槽(40)；
所述外表面(31)包括在所述狭槽(40)的第二端附近的端头部(42)；
比起所述狭槽(40)的第二端，所述至少一个导电输出构件(32、34)更靠近所述狭槽(40)的第一端；并且
所述横向狭槽(40)位于所述至少一个导电输出构件(32、34)的与所述端头部(42)相反的一侧。
14.根据权利要求31所述的装置(22)，其特征在于，
所述至少一个导电输出构件(32、34)包括两个输出构件(32、34)；
所述两个输出构件(32、34)之间有间隔；
所述狭槽(40)的一部分位于所述两个输出构件(32、34)之间的所述间隔内。
15.根据权利要求14所述的装置(22)，其特征在于，所述狭槽(40)的宽度小于所述间隔。
16.一种制作电子装置(22)的方法，所述方法包括：
在基板(36)的外表面(31)上形成狭槽(40)，所述基板(36)包括多个导体件(38)，所述基板(36)和所述多个导体件(38)建立基板集成波导(26)；并且
将信号发生器(24)放置成邻近所述基板(36)的外表面(31)、靠近所述狭槽(40)，所述信号发生器(24)具有定位成邻近所述狭槽(40)的至少一个导电输出构件(32、34)，使得所述信号发生器(24)的信号穿过所述狭槽(40)耦合到所述基板集成波导(26)中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，形成所述狭槽(40)包括在所述基板(36)的外表面(31)上蚀刻金属层。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括
在所述狭槽(40)的一端附近形成横向狭槽(44)；并且
在所述狭槽(40)的相对端附近形成短柱(42)。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
所述信号发生器(24)的信号具有差分信号；并且
形成所述狭槽(40)包括建立对应于波长的一半的所述狭槽(40)的长度。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
所述至少一个导电输出构件(32、34)包括两个输出构件(32、34)；
所述两个输出构件(32、34)之间有间隔；并且
将所述信号发生器(24)放置成邻近所述基板(36)的外表面(31)包括将所述狭槽(40)的一部分定位在所述两个输出构件(32、34)之间的所述间隔内。
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