CN113302793B - 功率分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率分配器。本发明还涉及一种包括这种功率分配器的天线单元以及一种包括该天线单元的电子装置。根据本发明，使用中心第一通孔和围绕第一通孔分布的多个第二通孔形成同轴传输线状结构。馈送到第一通孔的一端的信号可分布在连接到第一通孔的另一端上的公共区域的各种线段上。

Description

功率分配器

技术领域

本发明涉及一种功率分配器。本发明还涉及一种包括这种功率分配器的天线单元以及一种包括该天线单元的电子装置。

背景技术

在射频RF电子领域，功率合成技术和功率分流技术是众所周知的。功率合成和分流的目的通常是均匀地分布或收集RF信号。应当注意，除非另有说明，否则功率分配器和功率合成器这两个词在本文中可以互换使用。例如，通过使信号流反向，大多数功率分配器可用作功率合成器。

本发明尤其涉及往复式分流器。这些分流器通常是无源分流器，且使用各向同性材料制造。

通过Christian Rave等人于2015年3月16-18日在德国纽伦堡举办的GeMiC 2015上发表的论文“A Wideband Radial Substrate Integrated Power Divider at K-Band(在K波段的集成宽带径向衬底的功率分配器)”，可知对应于权利要求1的前序部分的功率分配器的一个示例。

在这篇论文中介绍了一种包括三层介电衬底的功率分配器。在顶层上布置线段，这些线段与布置在顶层和中间层之间的相关接地平面一起形成传输线。这些线段从公共区域径向地延伸。在底层上布置线段，该线段与布置在底层和中间层之间的相关接地平面一起形成传输线。

多个通孔延伸穿过整个衬底，并电连接位于中间层和底层之间的相关接地平面和位于中间层和顶层之间的相关接地平面。这些通孔共同形成电气围栏。

中心通孔将底层上的线段连接到顶层上的公共区域。在中心通孔和通孔围栏之间，提供从顶层上的线段向下延伸的另外的通孔。

在这篇论文中描述的功率合成器中，在中间层中形成空腔。由从底层上的线段向上延伸的通孔在该空腔中激发电磁波。这些波被另外的通孔拾取，使得供应给底层上的线段的功率均匀地分布在顶层上的线段上。使用上述电气围栏将电磁能量保持在空腔内。

这种已知的功率合成器的缺点与空腔的尺寸有关。该空腔沿着横向方向延伸，即平行于介电层延伸，并由通孔围栏界定。这样，由功率合成器占据的横向区域基本上对应于通孔围栏的外部尺寸。由空腔占据的区域不能用于其他目的，例如信号路由。

还从JPS61239701A中已知一种功率分配器。这种已知的功率分配器配置为通过使用衬底间连接元件在层次不同的三条线之间提供T分支来增加介电衬底中T分支的安装密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改进的传输特性的功率分配器。

该目的通过如权利要求1所限定的功率分配器来实现，其特征在于，第一通孔与第一相关接地平面和第二相关接地平面电隔离，且第一通孔和多个第二通孔用作同轴传输线，该同轴传输线具有由第一通孔形成的内部导体和由多个第二通孔形成的外部导体。

根据本发明，第一通孔和多个第二通孔用作同轴传输线。这条线支持横向电磁(TEM)波。这个波沿着圆周方向是均匀的。在同轴传输线的与公共区域相连接的一端，波在多条第一传输线上被分开，这些第一传输线的第一线段均从公共区域延伸。由于TEM波沿着圆周方向的均匀特性，使得可实现TEM波在多条第一传输线路上的高度均匀分布。另外，与Rave等人的已知功率合成器相反，第二线段不接地，而是直接连接到第一线段，从而还允许分割DC信号。

应当注意，在本文中讨论了多层介电衬底，其中金属层布置在各种介电层上。在一些情况下，金属层可布置在直接相邻的介电层之间，例如，其第一表面接触层B的第二表面的层A。在这种情况下，认为措辞“布置在层A的第一表面上的金属层”、“布置在层B的第二表面上的金属层”和“布置在层A和层B之间的金属层”是等同的。

另外，多个第一相关接地平面可合并成一个或多个更大的第一相关接地平面。然而，即使使用单个接地平面，该平面的区域也可识别为相应的第一相关接地平面。

此外，认为金属层嵌入单个介电层中的情况等同于该相同金属层布置在共同形成所述单个介电层的两个介电层之间的情况。

本发明的功率分配器优选地配置为将由第二传输线支持的第二类型的第二电磁波转换成由用作同轴传输线的第一通孔和多个第二通孔支持的TEM波。例如，第二传输线可以是微带、带状线或共面波导，它们每一个支持准TEM电磁波。

此外，功率分配器优选地配置为将所述TEM波转换成由第一传输线支持的第一类型的第一电磁波。例如，每个第一传输线可以分别和独立地是微带、带状线或共面波导，它们每一个支持准TEM电磁波。应当注意，第二传输线和多个第一传输线均可以是不同类型的传输线。

第二通孔可围绕第一通孔均匀地且环形地分布。例如，对于每个第二通孔，第一通孔的中心点和第二通孔的中心点之间的距离可以相同。此外，第一通孔的中心点可以与公共区域的中心点相同。

第二通孔和第一通孔中的每一个可包括孔，该孔在第一端和第二端之间延伸穿过介电单元的至少所述一个或多个介电层。该孔可包括被金属覆盖的内壁。第一金属焊盘可形成在第一端，第二金属焊盘可形成在第二端。第一金属焊盘和第二金属焊盘可通过覆盖内壁的金属电连接。

第二通孔可布置成使得相邻的第二通孔的第一金属焊盘和/或第二金属焊盘彼此接触，从而实现电接触。如果功率分配器还包括使第一金属焊盘相互连接的第一环形金属环和/或使第二金属焊盘相互连接的第二环形金属环，则还可确保这种接触。不排除用于电连接第二通孔的目的的、除了环形环之外的形状和/或形式。

公共区域可包括贴片，优选地圆形贴片，且优选地对应于如上限定的第一金属焊盘或第二金属焊盘。

功率分配器的工作频率可位于1GHz和100GHz之间的范围内。介电单元的厚度可以大于在工作频率下传播通过介电单元的TEM波的电波长的0.05倍。通过具有最小厚度，可确保在第一通孔的第一端和第二端处与电磁波的转换相关联的边缘场不会相互干扰。换言之，通过具有这种最小厚度，可确保只有TEM波传播通过介电单元的至少一部分。

第一传输线单元可包括第一介电层，第一介电层具有背离介电单元指向的第一表面和接触介电单元的第二表面。第一线段和公共区域可布置在第一表面和第二表面中的一个表面上，并且其中，第一相关接地平面布置在第一表面和第二表面中的另一个表面上。

作为第一示例，第一线段和公共区域可布置在第一介电层的第一表面上。在这种情况下，第一通孔延伸穿过第一介电层。这种配置对应于微带线。在另一示例中，功率分配器可包括另一个第一介电层，其中第一介电层布置在另一个第一介电层和介电单元之间，其中另一个第一介电层包括背离第一介电层指向的第一表面和接触第一介电层的第二表面。每个第一传输线还可包括布置在另一个第一介电层的第一表面上的相应的另一个第一相关接地平面。另外，多个第二通孔延伸穿过第一介电层和另一个第一介电层。这种配置对应于带状线。

在第二示例中，第一线段和公共区域布置在第一介电层的第二表面上，且多个第二通孔延伸穿过第一介电层。这种配置对应于反向微带，其中第一相关接地平面布置在第一介电层的第一表面上。

在第三示例中，第一线段、公共区域和第一相关接地平面布置在第一介电层的第一表面上。在该示例中，第一通孔和多个第二通孔延伸穿过第一介电层。这种配置对应于共面波导。

在第四示例中，第一线段、公共区域和第一相关接地平面布置在介电单元的第一表面上。这种配置也对应于共面波导，但是没有第一介电层。

第二传输线单元可包括第二介电层，第二介电层具有背离介电单元指向的第一表面和接触介电单元的第二表面。第二线段可布置在第二介电层的第一表面和第二表面中的一个表面上，且第二相关接地平面可布置在第二介电层的第一表面和第二表面中的另一个表面上。

作为第一示例，第二线段可布置在第二介电层的第一表面上。此外，第一通孔可延伸穿过第二介电层。这种配置对应于微带线。在另一示例中，功率分配器可包括另一个第二介电层，其中第二介电层布置在另一个第二介电层和介电单元之间，其中另一个第二介电层包括背离第一介电层指向的第一表面和接触第一介电层的第二表面。第二传输线还可包括布置在另一个第二介电层的第一表面上的另一个第二相关接地平面。另外，多个第二通孔可延伸穿过另一个第二介电层。这种配置对应于带状线。

在第二示例中，第二线段布置在第二介电层的第二表面上，且多个第二通孔延伸穿过第二介电层。这种配置对应于反向微带。

在第三示例中，第二线段和第二相关接地平面布置在第二介电层的第一表面上。在该示例中，第一通孔和多个第二通孔延伸穿过第二介电层。这种配置对应于共面波导。

在第四示例中，第二线段和第二相关接地平面布置在介电单元的第二表面上。这种配置也对应于共面波导，但是没有第二介电层。

根据第二方面，本发明提供一种天线单元，天线单元包括多个天线元件，例如贴片天线，以及包括如上限定的功率分配器，其中，每个第一线段连接到相应的天线元件。天线元件可布置在与第一线段相同的介电层上。

根据第三方面，本发明提供一种电子装置，电子装置包括如上限定的天线单元或功率分配器。

附图说明

接下来，将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1以剖视图示出了根据本发明的功率分配器的一般实施例；

图2示出了图1中的功率分配器的介电单元中使用的第一通孔和第二通孔的俯视图；

图3、图4和图5示出了与图1所示的功率分配器类似的功率分配器的俯视图、仰视图和剖视图，其中第一传输线单元和第二传输线单元以微带技术实现；

图6示出了与图1所示的功率分配器类似的功率分配器的剖视图，其中第一传输线单元以带状线技术实现，第二传输线单元以反向微带技术实现；

图7示出了与图1所示的功率分配器类似的功率分配器的俯视图，其中第一传输线单元以共面波导技术实现；

图8A和图8B示出了根据本发明的另一个功率分配器的不同剖视图，其中第一传输线单元基于带状线技术；以及

图9A和图9B示出了根据本发明的另一个功率分配器的不同剖视图，其中第一传输线单元基于共面技术。

具体实施方式

图1以剖视图示出了根据本发明的功率分配器1的一般实施例。在该实施例中，功率分配器1包括第一传输线单元2、第二传输线单元3和布置在传输线单元2、3之间的介电单元4。介电单元4可包括一个或多个介电层。此外，第一通孔5和多个第二通孔6延伸穿过介电单元4的一个或多个介电层。

如图2所示，示出了第一通孔5和第二通孔6位于介电单元4中的俯视图，第一通孔5和第二通孔6中的每一个包括孔7B，孔7B具有被金属覆盖的内壁。在孔7B的相对端，布置金属焊盘7A，金属焊盘7A与孔7B的内壁上的金属电接触。在图2中，只示出了这些焊盘中的一个焊盘。

在图2中，第二通孔6通过金属焊盘7A彼此电连接。在这不可能进行的情况下，可使用环形环17来实现相同的效果。然而，当第二通孔6相互连接时，还可使用这种环。本发明不排除作为用于电连接第二通孔6的导电连接元件的其他形状或形式。图2还示出了第二通孔6围绕第一通孔5环形地且均匀地分布。

第一传输线单元2和第二传输线单元3可以以各种技术实现，例如以微带、带状线或共面波导实现。不排除其他技术。用于实现第一传输线单元2的技术类型可以不同于用于实现第二传输线单元3的技术类型。此外，在第一传输线单元2内部，可同时使用不同的传输线。

图3-5示出了根据图1的功率分配器1的功率分配器100的实现，其中第一传输线单元2和第二传输线单元3使用微带技术实现。

更具体地，功率分配器100包括第一介电层12和第二介电层14。在第一介电层12的背离介电单元4指向的表面上，布置两个第一线段8A、9A，每个第一线段从公共区域10延伸。在图3中，公共区域10由第一通孔5的金属焊盘形成。在其他实施例中，可使用专用贴片，例如圆形贴片，该贴片的中心点与第一通孔5的中心点重合。

为了实现微带传输线，第一线段8A、9A与第一相关接地平面8B、9B协作，第一相关接地平面8B、9B布置在第一介电层12的朝向介电单元4指向的表面上。

在功率分配器100的相对侧上，第二线段11A布置在第二介电层14的背离介电单元4指向的表面上。第二相关接地平面布置在第二介电层14的朝向介电单元4指向的表面上。

第一通孔5从第二线段11A朝向公共区域10延伸穿过第二介电层14、介电单元4的一个或多个介电层和第一介电层12。类似地，第二通孔6从第二相关接地平面11B朝向第一相关接地平面8B延伸穿过介电单元4的一个或多个介电层。

在图3和图4中，第一相关接地平面8B和9B以及第二相关接地平面11B示出为矩形贴片。然而，本发明不限于此。例如，可使用接地互连13A将第一相关接地平面8B、9B合并成单个第一相关接地平面。这种接地平面可延伸到第一线段8A、9A下面的区域之外的其他区域。然而，优选地，该接地平面不延伸超过第二通孔6，以避免由第一通孔5和第二通孔6形成的同轴传输线状结构的电磁行为受到不利影响。对于第二相关接地平面11B，也是如此。该接地平面甚至可延伸到同一介电层上不靠近第二传输线11A布置的其他区域。类似于接地平面8B、9B，可使用接地互连13B。

图6和图7示出了进一步的示例。功率分配器200与功率分配器100的不同之处在于：第一传输线单元2以带状线技术实现，第二传输线单元3以反向微带技术实现。如图6中可看到的，带状线技术使用另一个第一介电层15，在另一个第一介电层15上布置有另一个第一相关接地平面16。同样，接地平面16可合并成单个接地平面。

当使用不同的传输线技术时，可能需要不同地实现第一通孔5和第二通孔6。例如，在图6中，第一通孔5延伸穿过介电单元4的一个或多个介电层并穿过第一介电层12。另一方面，第二通孔6延伸穿过第二介电层14、介电单元4的一个或多个介电层、第一介电层12以及另一个第一介电层15。

第一线段8A、9A和第二线段11A的布线需要穿过第二通孔6环的间隙。在这方面，应当注意，第一通孔5和第二通孔6均可包括多个堆叠的通孔，每个通孔延伸穿过一个或多个介电层。通过在通孔的堆叠中省去一个通孔，可产生间隙。例如，在图6中，第二通孔6均可包括延伸穿过第二介电层14的第一子通孔、延伸穿过介电单元4的一个或多个介电层的第二子通孔、延伸穿过第一介电层12的第三子通孔、以及延伸穿过另一个第一介电层15的第四子通孔。通孔的单个堆叠包括第一子通孔、第二子通孔、第三子通孔和第四子通孔的堆叠。通过在这样的堆叠中省去第三子通孔和第四子通孔，产生允许第一线段8A、9A从公共区域10布线到第二通孔6之外的间隙。然而，间隙的量应该最小化，以防止由第一通孔和多个第二通孔形成的同轴线结构中的TEM波传播的不期望的干扰。

在图7所示的功率分配器300中，共面波导技术用于实现第一传输线单元2。如虚线所示，一些第二通孔6不朝向布置有第一线段8A、9A和接地平面8B、9B的表面延伸，以避免传输线短路。类似于图6的实施例，这可通过省去第二通孔6的一部分或者完全省去特定的第二通孔6来实现。

图8A和图8B示出了根据本发明的功率分配器400的两个不同的剖视图。功率分配器400包括实现为带状线的第一传输线单元和实现为微带线的第二传输线单元。

第一传输线单元包括第一介电层12和另一个第一介电层15。第一介电层12与包括一个或多个介电层的介电单元4直接接触。

第一传输线单元包括一对相对地布置的线段8A、9A，线段8A、9A布置在第一介电层12和另一个第一介电层15之间。第一传输线单元还包括第一接地平面8B、9B，第一接地平面8B、9B与两个线段8A、9A相关联，并布置在介电单元4和第一介电层12之间。另一个第一接地平面16设置在另一个第一介电层15的顶部。虽然由两个附图标记即8B、9B表示，但是应当注意，第一接地平面8B、9B通常配置成设有中心开口21的单个接地平面，这将在后面解释。该单个接地平面与两个线段8A、9A相关联。类似地，另一个第一接地平面16通常还配置成与两个线段8A、9A相关联的单个平面。

第二传输线单元包括第二介电层14，第二介电层14在背离介电单元4指向的一侧被第二线段11A覆盖。在介电单元4和第二介电层14之间，设置第二接地平面11B，第二接地平面11B配置成设有开口21的单个接地平面，这将在后面解释。

线段8A、9A、11A使用第一通孔5电耦合。应当注意，第一通孔5可包括一个或多个子通孔，每个子通孔延伸穿过一个或多个介电层。

通常，通孔包括延伸穿过至少一个介电层的孔。这个孔的内壁被金属覆盖。此外，通孔在这个孔的两个相对端上设有金属焊盘。如图8A和图8B所示，在第一通孔5顶端的金属焊盘形成公共区域或至少部分地与公共区域重叠，线段8A、9A从公共区域向外延伸。应当注意，在图8A、图8B中，第一线段和第二线段的宽度对应于第一通孔5的金属焊盘的外部尺寸。然而，本发明不限于此，第一线段和第二线段可以比第一通孔5的金属焊盘更宽或更窄。

在本发明的上下文中，当位于下方的通孔或子通孔的上部金属焊盘接触位于上方的通孔或子通孔的下部金属焊盘或至少部分地与位于上方的通孔或子通孔的下部金属焊盘重叠时，通孔或子通孔或其组合被称为堆叠。

技术人员应当理解，结合本发明描述的且延伸穿过多于一个介电层的任何通孔或子通孔可由通孔的堆叠代替。类似地，多个通孔的堆叠可由单个通孔代替。

现在参考图8A，第二接地平面11B使用多个第二通孔连接到第一接地平面8B、9B和另一个第一接地平面16。每个第二通孔包括延伸穿过第一介电层12的子通孔6B和延伸穿过介电单元4的子通孔6C。一些第二通孔还包括延伸穿过另一个第一介电层15的子通孔6A。

子通孔6A、6B、6C围绕第一通孔5以环形图案布置。可选地，子通孔6C的金属焊盘可连接到环形金属环。不排除其他图案。

图8A中在右侧单独示出了功率分配器400的示意性俯视图。如图所示，第一线段8A、9A垂直于第二线段11A延伸。图8A所示的剖视图对应于通过第二线段11A截取截面时的视图。图8B所示的剖视图对应于通过第一线段8A、9A截取截面时的视图。

如图8B所示，在特定位置省略子通孔6A、6B。这允许第一线段8A、9A从公共区域10延伸到由子通孔6A、6B、6C形成的圆之外。更具体地，子通孔6C围绕第一通孔5均匀地且环形地分布。对于子通孔6A、6B，也是如此，但除了布置有线段8A、9A的那些位置之外。

此外，第一接地平面8B、9B和第二接地平面11B设有相应的开口21，第一通孔5可延伸穿过开口21，而不与这些接地平面电接触。

功率分配器400的第一传输线单元基于带状线技术。图9A和图9B示出了功率分配器500的不同的剖视图，其中第一传输线单元基于共面技术。在这种情况下，第一传输线单元包括布置在第一介电层12上的一对相对的第一线段8A、9A。另外，第一传输线单元包括第一接地平面8B、9B，每个第一接地平面布置在相应的线段的两侧上。这在图9A右侧所示的示意性俯视图中进一步示出。第一接地平面8B、9B还布置在第一介电层12上。

第一通孔5连接线段8A、9A和11A。同样，在通孔5顶端的金属焊盘形成公共区域10或至少部分地与公共区域10重叠，第一线段8A、9A从公共区域10向外延伸。

每个第一接地平面8B、9B连接到第二接地平面11B。更具体地，每个第一接地平面8B、9B的一部分分别连接到第二接地平面11B。使用延伸穿过第一介电层12的子通孔6B和延伸穿过介电单元4的子通孔6C的堆叠，使得这种连接成为可能。

类似于功率分配器400，功率分配器500在第二接地平面11B中设有开口121。

子通孔6B和6C围绕第一通孔5以环形图案布置。可选地，子通孔6C的金属焊盘可连接到环形金属环。

如图9B所示，在特定位置省略子通孔6B，以允许第一线段8A、9A从公共区域10向外延伸超过由子通孔6B和6C形成的圆。更具体地，子通孔6C围绕第一通孔5均匀地且环形地分布。对于子通孔6B，也是如此，但除了布置有线段8A、9A的那些位置之外。

本发明可容易地扩展到包括两个以上第一线段的功率分配器。这可能需要省略在其他位置的子通孔6A(如果有的话)和子通孔6B，以允许额外的第一线段远离公共区域10布线。

在上面，已使用本发明的详细实施例描述本发明。然而，应当注意，本发明不限于这些实施例，而是可以在不脱离由所附的权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改。

特别地，还可使用如下编号的条款来描述本发明的各方面和/或实施例：

条款1：

一种功率分配器(1；100；200；300)，包括：

第一传输线单元(2)，第一传输线单元包括多条第一传输线，每条第一传输线包括相应的第一线段(8A、9A)和相应的第一相关接地平面(8B、9B)，其中第一线段从单个公共区域(10)延伸；

第二传输线单元(3)，第二传输线单元包括第二传输线，第二传输线包括第二线段(11A)和第二相关接地平面(11B)；

介电单元(4)，介电单元包括一个或多个介电层，并具有第一表面和第二表面；

第一通孔(5)，第一通孔电连接第二线段和公共区域；

多个第二通孔(6)，每个第二通孔将第二相关接地平面连接到至少一个第一相关接地平面，其中多个第二通孔围绕第一通孔分布，其中第一通孔和每个第二通孔延伸穿过介电单元；

其特征在于，

第一通孔与第一相关接地平面和第二相关接地平面电隔离，并且第一通孔和多个第二通孔用作同轴传输线，同轴传输线具有由第一通孔形成的内部导体和由多个第二通孔形成的外部导体。

条款2：

根据条款1所述的功率分配器，其中，功率分配器配置为：

将由第二传输线支持的第二类型的第二电磁波转换成由用作同轴传输线的第一通孔和多个第二通孔支持的TEM波；和

将所述TEM转换成由第一传输线支持的第一类型的第一电磁波。

条款3：

根据条款1或2所述的功率分配器，其中，第二通孔围绕第一通孔均匀地且环形地分布。

条款4：

根据条款3所述的功率分配器，其中，每个第二通孔和第一通孔包括：

孔(7B)，该孔在第一端和第二端之间延伸穿过至少所述一个或多个介电层，并具有被金属覆盖的内壁；

第一金属焊盘(7A)，第一金属焊盘形成在第一端；以及

第二金属焊盘，第二金属焊盘形成在第二端；

其中，第一金属焊盘和第二金属焊盘通过覆盖内壁的金属电连接。

条款5：

根据条款4所述的功率分配器，其中，第二通孔布置成使得相邻的第二通孔的第一金属焊盘和/或第二金属焊盘彼此接触。

条款6：

根据条款4所述的功率分配器，功率分配器还包括使第一金属焊盘相互连接的第一环形金属环和/或使第二金属焊盘相互连接的第二环形金属环(17)。

条款7：

根据前述条款中任一项所述的功率分配器，其中，公共区域包括贴片，优选地圆形贴片，且优选地对应于如条款4-6中任一项所限定的第一金属焊盘或第二金属焊盘。

条款8：

根据前述条款中任一项所述的功率分配器，其中，功率分配器的工作频率位于1GHz和100GHz之间的范围内，并且其中，介电单元的厚度大于在工作频率下传播通过介电单元的TEM波的电波长的0.05倍。

条款9：

根据前述条款中任一项所述的功率分配器，其中，第一传输线单元包括第一介电层(12)，第一介电层具有背离介电单元指向的第一表面和接触介电单元的第二表面，其中第一线段和公共区域布置在第一表面和第二表面中的一个表面上，并且其中，第一相关接地平面布置在第一表面和第二表面中的另一个表面上。

条款10：

根据条款9所述的功率分配器，其中，第一线段和公共区域布置在第一介电层的第一表面上，并且其中，第一通孔延伸穿过第一介电层。

条款11：

根据条款10所述的功率分配器，功率分配器还包括：

另一个第一介电层(15)，其中第一介电层布置在另一个第一介电层和介电单元之间，其中另一个第一介电层包括背离第一介电层指向的第一表面和接触第一介电层的第二表面，

其中，每个第一传输线还包括布置在另一个第一介电层的第一表面上的相应的另一个第一相关接地平面(16)；

其中，多个第二通孔延伸穿过第一介电层和另一个第一介电层。

条款12：

根据条款9所述的功率分配器，其中，第一线段和公共区域布置在第一介电层的第二表面上，并且其中，多个第二通孔延伸穿过第一介电层。

条款13：

根据条款9所述的功率分配器，其中，第一线段、公共区域以及第一相关接地平面布置在第一介电层的第一表面上，并且其中，第一通孔和多个第二通孔延伸穿过第一介电层。

条款14：

根据条款1-8中任一项所述的功率分配器，其中，第一线段、公共区域以及第一相关接地平面布置在介电单元的第一表面上。

条款15：

根据前述条款中任一项所述的功率分配器，其中，第二传输线单元包括第二介电层(14)，第二介电层具有背离介电单元指向的第一表面和接触介电单元的第二表面，其中第二线段布置在第二介电层的第一表面和第二表面中的一个表面上，并且其中，第二相关接地平面布置在第二介电层的第一表面和第二表面中的另一个表面上。

条款16：

根据条款15所述的功率分配器，其中，第二线段布置在第二介电层的第一表面上，并且其中，第一通孔延伸穿过第二介电层。

条款17：

根据条款16所述的功率分配器，功率分配器还包括：

另一个第二介电层，其中第二介电层布置在另一个第二介电层和介电单元之间，其中另一个第二介电层包括背离第二介电层指向的第一表面和接触第二介电层的第二表面；

其中，第二传输线还包括布置在另一个第二介电层的第一表面上的相应的另一个第二相关接地平面；

其中，多个第二通孔延伸穿过第二介电层和另一个第二介电层。

条款18：

根据条款15所述的功率分配器，其中，第二线段和公共区域布置在第二介电层的第二表面上，并且其中，多个第二通孔延伸穿过第二介电层。

条款19：

根据条款15所述的功率分配器，其中，第二线段和第二相关接地平面布置在第二介电层的第一表面上，并且其中，第一通孔和多个第二通孔延伸穿过第二介电层。

条款20：

根据条款1-14中任一项所述的功率分配器，其中，第二线段和第二相关接地平面布置在介电单元的第二表面上。

条款21：

一种天线单元，包括：

多个天线元件，例如贴片天线；

如前述条款中任一项所限定的功率分配器，其中，每个第一线段连接到相应的天线元件。

条款22：

根据条款21所述的天线单元，其中，天线元件布置在与第一线段相同的介电层上。

条款23：

一种电子装置，包括如条款21或22所限定的天线单元，或者如条款1-20中任一项所限定的功率分配器。

附图标记的列表

1、100、200、300 功率分配器

2 第一传输线单元

3 第二传输线单元

4 介电单元

5 第一通孔

6 第二通孔

6A、6B、6C 子通孔

7A 通孔金属焊盘

7B 通孔的孔

8A、9A 第一线段

8B、9B 第一相关接地平面

10 公共区域

11A 第二线段

11B 第二相关接地平面

12 第一介电层

13A、13B 接地互连

14 第二介电层

15 另一个第一介电层

16 另一个第一相关接地平面

17 环形环

21 开口

Claims (21)

1.一种功率分配器，包括：

介电单元(4)，所述介电单元包括一个或多个介电层，并具有第一表面和第二表面；

共面型或带状线型的第一传输线单元(2)，所述第一传输线单元包括：

多条第一传输线，每条第一传输线包括相应的第一线段和相应的第一相关接地平面，其中所述第一线段从单个公共区域(10)延伸；和

第一介电层(12)，所述第一介电层具有背离所述介电单元指向的第一表面和接触所述介电单元的第二表面，其中所述第一线段和所述公共区域布置在所述第一介电层的第一表面上；

第二传输线单元(3)，所述第二传输线单元包括：

第二传输线，所述第二传输线包括第二线段(11A)和第二相关接地平面(11B)；和

第二介电层(14)，所述第二介电层具有背离所述介电单元指向的第一表面和接触所述介电单元的第二表面，其中所述第二线段布置在所述第二介电层的第一表面和第二表面中的一个表面上，并且其中，所述第二相关接地平面布置在所述第二介电层的第一表面和第二表面中的另一个表面上；

第一通孔(5)，所述第一通孔电连接所述第二线段和所述公共区域；

多个第二通孔(6)，所述多个第二通孔围绕所述第一通孔分布，其中所述第一通孔和每个所述第二通孔至少延伸穿过所述介电单元；

其中，每个所述第二通孔包括一个或多个子通孔的堆叠；

其中，一些所述第二通孔包括延伸穿过所述第一介电层的第一子通孔，并且其中，对于其他第二通孔，省略所述第一子通孔，从而给多个所述第一线段中的每一个创建相应的间隙，以允许所述第一线段从所述公共区域布线到所述第二通孔之外；

其中，所述第一通孔与所述第一相关接地平面和所述第二相关接地平面电隔离，并且其中，在所述介电单元内部，所述第一通孔和所述多个第二通孔配置为用作同轴传输线，所述同轴传输线具有由所述第一通孔形成的内部导体和由所述多个第二通孔形成的外部导体，

其中，所述介电单元(4)具有最小厚度，所述最小厚度配置为确保在所述第一通孔的第一端和第二端处与电磁波的转换相关联的边缘场不会相互干扰；并且

其中，所述多个第二通孔(6)配置为将所述第二相关接地平面连接到至少一个所述第一相关接地平面，所述多个第二通孔位于至少一个所述第一相关接地平面中。

2.根据权利要求1所述的功率分配器，其中，所述功率分配器的工作频率位于1GHz和100GHz之间的范围内，并且其中，所述介电单元的厚度大于在所述工作频率下传播通过所述介电单元的TEM波的电波长的0.05倍。

3.根据权利要求1或2所述的功率分配器，其中，所述第一传输线单元是带状线型传输线单元，所述功率分配器还包括另一个第一介电层(15)，其中所述第一介电层布置在所述另一个第一介电层和所述介电单元之间，其中所述另一个第一介电层包括背离所述第一介电层指向的第一表面和接触所述第一介电层的第二表面，其中每个第一传输线还包括布置在所述另一个第一介电层的第一表面上的相应的另一个第一相关接地平面(16)；

其中，所述第一相关接地平面布置在所述第一介电层的第二表面上；并且

其中，一些所述第二通孔还包括第二子通孔，所述第二子通孔延伸穿过所述另一个第一介电层，以用于将所述第一相关接地平面电连接到所述另一个第一相关接地平面，并且其中，对于其他第二通孔，省略所述第二子通孔，从而给多个所述第一线段中的每一个创建相应的间隙，以允许所述第一线段从所述公共区域布线到所述第二通孔之外。

4.根据权利要求1或2所述的功率分配器，其中，所述第一传输线单元是共面型传输线单元，其中所述第一相关接地平面布置在所述第一介电层的第一表面上。

5.根据权利要求1或2所述的功率分配器，其中，所述功率分配器配置为：

将由所述第二传输线支持的第二类型的第二电磁波转换成由用作同轴传输线的所述第一通孔和所述多个第二通孔支持的TEM波；和

将所述TEM波转换成由所述第一传输线支持的第一类型的第一电磁波。

6.根据权利要求1或2所述的功率分配器，其中，每个所述第二通孔包括第三子通孔，所述第三子通孔延伸穿过所述介电单元并围绕所述第一通孔均匀地分布。

7.根据权利要求6所述的功率分配器，其中，每个所述第二通孔或由每个所述第二通孔包括的一个或多个子通孔中的每个子通孔包括：

孔(7B)，所述孔在第一端和第二端之间延伸穿过以下介电层之中的一个或多个介电层：所述介电单元的一个或多个介电层、所述第一介电层、所述第二介电层、以及如果存在的话所述另一个第一介电层，并且所述孔具有被金属覆盖的内壁；

第一金属焊盘(7A)，所述第一金属焊盘形成在所述第一端；以及

第二金属焊盘，所述第二金属焊盘形成在所述第二端；

其中，所述第一金属焊盘和第二金属焊盘通过覆盖所述内壁的金属电连接。

8.根据权利要求7所述的功率分配器，其中，所述第二通孔布置成使得相邻的第二通孔的第一金属焊盘和/或第二金属焊盘彼此接触，或者所述第二通孔的第三子通孔布置成使得相邻的第二通孔的第三子通孔的第一金属焊盘和/或第二金属焊盘彼此接触。

9.根据权利要求7或8所述的功率分配器，所述功率分配器还包括使所述第一金属焊盘相互连接的第一环形金属环和/或使所述第二金属焊盘相互连接的第二环形金属环(17)。

10.根据权利要求7所述的功率分配器，其中，所述公共区域包括贴片。

11.根据权利要求1或2所述的功率分配器，其中，所述第二线段布置在所述第二介电层的第一表面上，并且其中，所述第一通孔延伸穿过所述第二介电层。

12.根据权利要求11所述的功率分配器，所述功率分配器还包括：

另一个第二介电层，其中所述第二介电层布置在所述另一个第二介电层和所述介电单元之间，其中所述另一个第二介电层包括背离所述第二介电层指向的第一表面和接触所述第二介电层的第二表面；

其中，所述第二传输线还包括布置在所述另一个第二介电层的第一表面上的相应的另一个第二相关接地平面；

其中，一些所述第二通孔包括延伸穿过所述第二介电层的第四子通孔和延伸穿过所述另一个第二介电层的第五子通孔，并且其中，对于其他第二通孔，省略所述第四子通孔和第五子通孔，从而给所述第二线段创建相应的间隙，以允许所述第二线段从所述第一通孔布线到所述第二通孔之外。

13.根据权利要求1或2所述的功率分配器，其中，所述第二线段和所述第二相关接地平面布置在所述第二介电层的第一表面上，并且其中，一些所述第二通孔包括延伸穿过所述第二介电层的第四子通孔，并且其中，对于其他第二通孔，省略所述第四子通孔，从而给所述第二线段创建相应的间隙，以允许所述第二线段从所述第一通孔布线到所述第二通孔之外。

14.根据权利要求6所述的功率分配器，其中，所述第三子通孔围绕所述第一通孔环形地分布。

15.根据权利要求6所述的功率分配器，其中，所述第一通孔包括：

孔(7B)，所述孔在第一端和第二端之间延伸穿过以下介电层之中的一个或多个介电层：所述介电单元的一个或多个介电层、所述第一介电层和所述第二介电层，并且所述孔具有被金属覆盖的内壁；

第一金属焊盘(7A)，所述第一金属焊盘形成在所述第一端；以及

第二金属焊盘，所述第二金属焊盘形成在所述第二端；

其中，所述第一金属焊盘和第二金属焊盘通过覆盖所述内壁的金属电连接。

16.根据权利要求10所述的功率分配器，其中，所述贴片是圆形贴片。

17.根据权利要求10所述功率分配器，其中，所述贴片对应于所述第一金属焊盘或所述第二金属焊盘。

18.一种天线单元，包括：

多个天线元件；

如权利要求1-17中任一项所限定的功率分配器，其中，每个所述第一线段连接到相应的天线元件。

19.根据权利要求18所述的天线单元，其中，所述天线元件是贴片天线。

20.根据权利要求18所述的天线单元，其中，所述天线元件布置在与所述第一线段相同的介电层上。

21.一种电子装置，包括如权利要求18所限定的天线单元，或者如权利要求1-17中任一项所限定的功率分配器。

Images