CN115117610A - 集成在电路板上的单层空气波导天线 - Google Patents

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CN115117610A CN202210282861.8A CN202210282861A CN115117610A CN 115117610 A CN115117610 A CN 115117610A CN 202210282861 A CN202210282861 A CN 202210282861A CN 115117610 A CN115117610 A CN 115117610A
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Abstract

本文档描述了集成在电路板上的单层空气波导天线。波导引导电磁能量通过充满空气的信道。它由单层材料形成，诸如金属片、金属涂覆的塑料或具有附接到电路板的导电表面的其他材料。电路板表面的一部分被配置成作为充满空气的信道的底部。该底部是在电路板和充满空气的信道之间的电气界面。单层材料位于这个电气界面的顶部，以用于限定充满空气的信道的壁和顶部。单层材料可以通过各种方式被固定到电路板。通过这种方式将空气波导天线集成到电路板的成本可以比其他波导制造技术更便宜。

Description

集成在电路板上的单层空气波导天线
背景技术
空气波导被用于许多应用中，例如，作为天线，以基于频率对电磁能量束进行成形(shape)或过滤。充满空气的信道是空气波导的内部特征中的一些。这些信道可以包括被称作辐射体或槽的开口，这些开口允许电磁能量被滤入或滤出。一些波导信道可以由多层衬底材料形成，这些衬底材料堆叠并焊接在一起以形成信道壁。其他空气波导使用特氟龙(Teflon)和FR4印刷电路板(PCB)材料形成。又一些其他空气波导是使用注塑塑料(例如，填充聚醚酰亚胺(PEI))制造的，这些塑料被提供有金属涂层(例如，银)。使用现有制造技术形成空气波导对于一些应用(包括需要最终大规模生产的汽车情境)来说可能太过昂贵。
发明内容
本文档描述了集成在电路板上的单层空气波导天线。在一个示例中，一种装置包括空气波导天线，该空气波导天线被配置成用于引导电磁能量通过充满空气的信道。空气波导包括到电路板的电气界面和具有导电表面并位于电气界面顶部的单层材料。该电气界面将电路板表面的一部分配置用于充当充满空气的信道的底部。该单层材料限定充满空气的信道的壁和顶部。
在另一个示例中，描述了一种方法。该方法包括标识电路板表面的一部分以充当与充满空气的波导信道的电气界面。该方法进一步包括：获得具有导电表面的单层材料，该导电表面限定充满空气的波导信道的壁和顶部；并将单层材料放置在电路板表面的所述部分的顶部。该方法进一步包括：将单层材料附接到电路板表面的所述部分以形成空气波导天线，该空气波导天线被配置成用于引导电磁能量通过充满空气的波导信道。
本概述介绍了集成在电路板上的单层空气波导的简化概念，如具体实施方式和附图中进一步描述的。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，也并非旨在用于确定要求保护的主题的范围。
附图说明
集成在电路板上的单层空气波导的一个或多个方面的细节在本文档中参考以下附图被描述。贯穿附图通常使用数字来引用相似的特征和部件：
图1示出了示例环境，其中具有单层空气波导天线的雷达系统集成在电路板上，该电路板被配置成用于车辆上；
图2示出了集成在电路板上的单层空气波导天线的示例；
图3示出了示例单层材料，该单层材料在被集成在电路板上时，被配置成作为具有信道的单层波导天线，该信道至少部分地由电路板限定并充满空气；
图4示出了电路板的示例表面，该电路板的表面被配置成充当集成在电路板上的单层空气波导天线的充满空气的信道的底部(floor)；
图5示出了集成在电路板上的单层空气波导天线的另一示例；
图6示出了制造集成在电路板上的单层空气波导天线的示例过程；以及
图7-图13示出了用于将单层材料附接到电路板表面以形成集成在电路板上的单层空气波导天线的不同技术。
具体实施方式
概述
雷达系统是一种感测技术，一些汽车系统依靠它来获取有关周围环境的信息。雷达系统通常使用天线或波导来引导被发射或被接收的电磁能量或信号。此类雷达系统可使用天线和波导的任何组合来提供增加的增益和方向性。随着汽车行业越来越多地在更多的交通工具中使用雷达系统，降低与这些雷达系统的波导相关联的成本的挑战成为制造商的更高优先事项。
空气波导被用于许多应用中，例如，作为天线，以基于频率对电磁能量束进行成形或过滤。充满空气的信道是空气波导的内部特征中一些。这些信道可以包括被称作辐射体或槽的开口，这些开口允许电磁能量被滤入或滤出。一些波导信道可以由多层衬底材料形成，这些衬底材料堆叠并焊接在一起以形成信道壁。其他空气波导使用特氟龙(Teflon)和FR4印刷电路板(PCB)材料形成。又一些其他空气波导是使用注塑塑料(例如，填充聚醚酰亚胺(PEI))制造的，这些塑料在精确控制的条件下被赋予金属涂层(例如，银)以避免热磨损。使用现有制造技术形成空气波导对于一些应用(包括需要最终大规模生产的汽车情境)来说可能太昂贵。需要更低成本但是仍然高性能的空气波导天线技术，使得雷达和其他感测技术可以负担得起，这可以提高驾驶安全性。
本文档描述了集成在电路板上的单层空气波导天线。波导引导电磁能量通过充满空气的信道。它由单层材料形成，所述单层材料诸如金属片、金属涂层塑料或具有附接到电路板的导电表面的其他材料。电路板表面的一部分被配置成作为充满空气的信道的底部。该底部在电路板和充满空气的信道之间形成电气界面。单层材料位于这个电气界面的顶部，以用于限定充满空气的信道的壁和顶部(ceiling)。单层材料可以通过各种方式被固定到该电路板。通过这种方式将空气波导天线集成到电路板上的成本可以比其他波导制造技术更便宜。由于可以通过将单层材料堆叠到电路板顶部来制造示例空气波导天线，因此可以通过布置在两个相邻表面之间的机械界面来将两种材料保持在一起。该机械界面可以进一步包括在空气波导天线的上部(由单层材料形成)和空气波导天线的下部(由电路板形成)之间的电气界面。电路板可以包括一个或多个电触头，该电触头与空气波导天线的信道相对齐，使得机械界面也可以电耦合这两层。这个界面可以消除连接之间的焊料的需求，该连接可以直接通过在两种材料之间形成的界面来形成。
由于可以不再需要使用焊料将空气波导天线附接到电路板上，因此对电路板或单层材料(例如，金属涂覆的塑料)造成热损伤的风险可以更小。这些不那么严格的制造要求可以更容易地实现，从而导致执行的制造步骤更少，并且缺陷更少，这可以降低成本，尤其是当大量制造时。因此，与现有波导技术相比，该示例空气波导制造可以更为简单和便宜得多。
示例环境
图1示出了示例环境100，其中具有单层104空气波导天线106的雷达系统102集成在电路板108上，并被配置成用于在交通工具110上使用。交通工具110可以使用一个或多个空气波导天线106，以实现雷达系统112的操作。例如，响应于从雷达系统102接收的指示对象112相对于交通工具110的位置的雷达数据，交通工具110执行驾驶操纵以避免与对象112发生碰撞。
尽管示出为汽车，但是交通工具110可以表示其他类型的机动交通工具(例如，摩托车、公共汽车、拖拉机、半挂车或施工设备)、非机动交通工具(例如，自行车)、有轨交通工具(例如，火车或电车)、水运工具(例如，船只或船舶)、飞行器(例如，飞机或直升机)、或航天器(例如，卫星)。通常，制造商可以将雷达系统102安装到任何移动平台，包括移动机械或机器人设备。在其他实现中，其他设备(例如，台式计算机、平板电脑、膝上型计算机、电视、计算手表、智能电话、游戏系统等)可以将雷达系统102与空气波导天线106和本文描述的支持技术结合。
雷达系统102可以是交通工具110的一部分。在所描绘的环境100中，雷达系统102安装在交通工具110的前部附近或集成在交通工具108的前部内，以检测对象112并避免碰撞。雷达系统102提供朝向对象112的视场118。雷达系统102可以从交通工具110的任何外表面投射视场118。例如，交通工具制造商可以将雷达系统102集成到保险杠、侧视镜、前灯、尾灯、或对象112需要检测的任何其他内部位置或外部位置中。在一些情况下，交通工具110包括多个雷达系统102，诸如提供更大视场118的第一雷达系统102和第二雷达系统102。通常，交通工具制造商可以将一个或多个雷达系统102的位置设计成提供包含感兴趣区域的特定视场118，包括例如在与交通工具路径对齐的行驶车道中或该行驶车道周围。
交通工具110还可以包括依赖于来自雷达系统102的数据的至少一个汽车系统，包括驾驶员辅助系统、自主驾驶系统、或半自主驾驶系统。雷达系统102可以包括到这样的汽车系统的接口。可以基于由雷达系统102接收到的电磁能量经由该接口输出信号。通常，汽车系统使用由雷达系统102提供的雷达数据来执行功能。例如，驾驶员辅助系统可提供盲点监测并生成警报，该警报指示与由雷达系统102检测到的对象112的潜在碰撞。在该情况下，来自雷达系统102的雷达数据指示改变车道何时是安全或不安全的。自主驾驶系统可以将交通工具110移动到道路上的特定位置，同时避免与由雷达系统102检测到的对象112发生碰撞。由雷达系统102提供的雷达数据可以提供与到对象112的距离和对象110的位置有关的信息，以使自主驾驶系统能够执行紧急制动、执行车道改变、或调整交通工具110的速度。
雷达系统102通常包括发射器(未示出)和至少一个天线，包括空气波导天线106，以发射电磁信号。雷达系统102通常包括接收器(未示出)和至少一个天线，包括空气波导天线106，以接收这些电磁信号的反射版本。发射器包括用于发射电磁信号的部件。接收器包括用于检测所反射的电磁信号的部件。发射器和接收器可以一起并入同一集成电路(例如，收发器集成电路)上或分开地并入不同的集成电路上。雷达系统102还包括一个或多个处理器(未示出)以及计算机可读存储介质(CRM)(未示出)。处理器可为微处理器或片上系统。处理器执行存储在CRM内的指令。例如，处理器可以控制发射器的操作。处理器还可以处理由空气波导天线106接收的电磁能量并确定对象112相对于雷达系统102的位置。处理器还可以为汽车系统生成雷达数据。例如，处理器可基于来自空气波导天线106的经处理的电磁能量来控制交通工具110的自主驾驶系统或半自主驾驶系统。
由于从多层衬底材料形成空气波导天线以及从堆叠衬底材料和焊接注塑塑料形成空气波导天线对于一些应用(包括需要最终的大规模生产的汽车情境)来说可能过于昂贵，因此空气波导天线106仅由两个主要部分组成。
第一主要部分由金属或金属化塑料层104组成，该金属或金属化塑料层104将开口116(例如，端口和辐射体)限定到充满电介质的信道114中，在这个示例中该电介质为空气。信道114部分地被垂直壁120和顶部122包围。该信道114的目的是将由空气波导天线106捕获的期望的电磁能量引导到雷达系统102的其他组件(例如，收发器)，或从雷达系统102的其他组件(例如，收发器)引导。
空气波导天线106的第二主要部分由电路板108的一部分组成(例如，衬底或其他电路板)。单层104被集成到电路板108上并附接到电路板108，以便限定包含电介质(例如，空气)的信道114。在空气波导天线106的第一主要部分内形成信道114的垂直壁120与电路板108的表面相配合，该电路板108被配置成用于限定信道114的底部。底部124被布置成与顶部12相对(例如，基本平行)。当两个主要部分被放在一起时，它们在空气波导天线106与雷达系统102的其他组件之间创建电气连接。
单层104可以由冲压或弯曲成特定形状的单个金属片形成。单层104可以由金属化塑料组成；金属材料的表面涂层可以应用于处于期望形状的注塑的或印刷的塑料部分。单层104材料可以包括非导电芯体和外部导电表面。例如，该单层104材料的非导电芯体可以包括塑料，该外部导电表面可以包括金属。
如图1所示，空气波导天线106包括两个信道114。通常，信道114限定由三个垂直壁120包围的矩形腔体，其中一端具有开口。信道114和开口116以有利于空气波导天线106的特定应用的方式操纵电磁能量。信道114的垂直壁120(例如，相对于穿过信道114的电磁能量流垂直的信道114的表面)横向引导电磁能量穿过电路板108的表面。信道114的顶部122和底部124(例如，与通过信道的电磁能量流平行的表面)在垂直方向上调节电磁能量通过开口116的流入和流出。
例如，单层104包括穿过顶部122并进入信道114的开口116，该开口116允许不期望的电磁能量(例如，操作频率之外的能量)逃逸出空气波导106，并且该开口116允许期望的电磁能量(例如，操作频率之内的能量)在空气波导106内流动。开口116允许电磁能量进入信道114(例如，充当端口)和离开信道114(例如，充当辐射体或槽)。
由电路板108提供的信道114的底部124防止通过信道114的电磁能量通过电路板108逃逸出空气波导106。信道114的底部124由与单层104的垂直壁120接触的电路板108的外表面形成。尽管没有在图1中示出，但是信道114的底部124可以包括到导线、焊盘(pad)或迹线的连接，该导线、焊盘或迹线将空气波导天线106电耦合到雷达系统102的其他组件，例如，集成在电路板108上或以其他方式附接到电路板108的其他组件(未示出)。被定位在与电路板108相对位置的信道144的顶部122(例如，与通过信道的电磁能量流平行的表面)调节电磁能量在电路板108上方和通过开口116的流入和流出。
层104可以是任何固体材料，包括木材、碳纤维、玻璃纤维、金属、塑料、或它们的组合。一种常见的用于该层104的材料是注塑塑料(例如，填充的PEI)。层104可以金属化(例如，通过电镀、物理气相沉积、涂刷(painting)或其他形式的金属化进行涂覆)。用于使层104金属化的金属可以是银、银合金、铜、铝、冷轧钢、不锈钢或其他导电金属。
层104与电路板108共享界面126。界面126提供了两种材料之间的机械接合(joint)。此外，界面126可以提供电气功能。界面126可以被称为电气连接层。
可以通过将单层104堆叠在电路板108的顶部来制造空气波导天线106。该两种材料可以通过界面126保持在一起，界面126被配置成布置在两个相邻表面之间的机械界面，此外还被配置为两个件之间的电气界面。
关于界面126提供的机械界面，在一些示例中，该界面126包括由放置在两个相邻表面周围的外部压力(例如，使用夹子、螺钉或其他紧固件)形成的摩擦接合。界面126可以包括相邻表面中的一个或两个上的机械特征的图案(pattern)(例如，突起、凹陷、凸块、齿、块、卡扣、球窝、相互糙表面)，使得当在压力下保持在一起时，该特征会导致限制横向移动的接合，并因此，保持两种材料之间的垂直对齐。在一些情况下，在两个空气波导件之间的界面126包括粘合接合件、绕包型接合件(taped-joint)、焊接接合件、焊接件、带有低温焊料的回流(reflow)焊接接合件、分配的(dispensed)导电或非导电的粘合接合件、压敏粘合剂、低压烧结接合件、热压(hot-bar)焊接接合件或其他类型的连接。
该界面126可以进一步包括在空气波导天线106的上部(由单层104材料形成)和空气波导天线106的下部(由电路板形成)之间的电耦合或电气界面。
尽管未在图1中示出，但是电路板108可以包括一个或多个电触头，该电触头与空气波导天线106的信道114相对齐，使得界面126也可以将两种材料电耦合。例如，收发器或雷达系统102的其他组件的输入或输出可以利用电路板108通过界面126被电耦合到空气波导天线106。作为另一个示例，界面126可以将空气波导天线106电耦合到雷达系统102的公共电位。此界面126可以消除连接之间焊料接的需求，替代地，该连接可以直接通过界面126来进行。
单层104材料可以以各种方式在结构上被固定至电路板108并被电耦合至电路板108，如下文更为详细地描述的。通常，界面126实现了空气波导天线106的便宜的制造工艺，而无需焊料来将层104物理地连接并电耦合到电路板108。使用相对便宜的空气波导天线106用于交通工具110中的雷达应用可以最终有助于在交通工具中更多地采用高级的安全技术，这可以提高驾驶的安全性。
示例空气波导天线
图2示出了集成在电路板108-1上的空气波导天线106-1的单层104-1的示例。空气波导天线106-1是空气波导天线106的示例。
在图2的右上角，空气波导天线106-1以组装的形式被示出。图2的其余部分显示了空气波导天线106-1，其带有部分切口A以助于解释。
层104-1与电路板108-1的表面200的顶部对齐，使得表面200的各部分202被配置为一个或多个信道114-1的底部。信道114-1的壁120-1和顶部122-1由层104-1的材料限定。顶部122-1包括开口116-1，用于辐射或吸收能量。
图2中还示出了与电路板108-1的示例电气连接204(例如，迹线、焊盘、端子、插针、电线)。由层104-1限定的信道114-1可以与电气连接204对齐。空气波导天线106-1的其他部分，例如，在信道114-1之间的层104-1的材料，可以包括通过电气连接204的电气界面，以例如将空气波导106设置为公共电位。
图3示出了示例单层104-2材料，当集成在电路板上时，该单层104-2材料被配置成单层波导天线，该单层波导天线具有至少部分由电路板限定并充满空气的信道。图4示出了电路板108-2的示例表面，该表面被配置作为到集成在电路板上的单层空气波导天线的充满空气的信道的底部。如虚线B所示，突出显示了具有三个通向空气电介质的开口的单个信道。当参考图4查看时，图3中突出显示的单个信道与电路板108-2的类似尺寸的一部分相对齐，如虚线B所示。
示例机械界面
图5示出了集成在电路板108-3上的单层空气波导天线106-3的另一个示例。单层104-3材料与电路板108-3的一部分对齐，以产生界面500。当空气波导天线106-3的两个主要部分如图所示组合在一起时，界面500包括机械以及电气特征。电气连接204-1在两个表面之间形成。
第一层104-3的表面可以与电路板108-3的互补表面共享界面500。例如，如果界面500包括球窝(ball-and-socket)类型的界面，则第一界面表面可以包括球，而第二界面表面可以包括窝。替代地，第一和第二界面表面可以包括“球”和“窝”的组合，只要它们在相邻表面之间是互补的。无论使用哪种界面都是这种情况，除非在该实现中，在两个界面表面上的机械界面是不规则的粗糙区域。在该实现中，粗糙表面的不规则的性质，以及被压缩在一起的层的性质，使得两个相邻的界面表面之间具有互补关系。在界面表面上的机械界面可以是一种类型的机械界面的一个互补界面、一种类型的机械界面的互补界面的组合或上述任何组合，以及包括其他类型的机械界面。界面500在空气波导天线106-3的两个部分之间提供机械连接；两部分之间的横向移动被减少。
在空气波导天线106和电路板108之间产生的界面500可以减少(如果不能消除)在它们的接合处对焊料的需求。消除了使用焊接技术进行电气连接并从而将空气波导集成到电路板上降低了与制造相关联的成本。将空气波导天线106附接到电路板108而无需使用焊料呈现出对电路板108或单层104材料(例如，金属涂层塑料)造成热损伤的风险较小。这些不那么严格的制造技术可以更容易地实现，从而导致更少的执行的制造步骤和更少的缺陷，这可以降低成本，尤其是当大量制造时。因此，与现有波导技术相比，该示例空气波导制造可以更为简单和便宜得多。
示例方法
图6示出了制造集成在电路板上的单层空气波导天线的示例过程600。在图1的情境中描述图6；然而，过程600可以应用于形成关于任何其他附图讨论的任何示例空气波导天线。
换言之，尽管波导106是可以通过过程600形成的波导天线的一个示例，但波导106的其他变型是可能的。在602处，标识电路板表面的一部分以充当与充满空气的波导信道的电气界面。例如，电路板108表面的一部分(例如，靠近与雷达系统102的电气连接的区域)被配置用于操作作为波导天线106的信道114的底部124，该信道114是通过过程600形成并且充满空气。
在604处，获得具有导电表面的单层材料，该导电表面限定了充满空气的波导信道的壁和顶部。例如，可以通过注塑模制技术或通过其他制造工艺创建单层104材料(例如，金属、金属涂覆的塑料)，包括单独的或结合精密切割技术的对金属片的弯曲和成形。单层104包括限定信道114的壁120和顶部122的表面，该信道114是通过过程600形成并且充满空气。
在606处，单层材料(即，在604处获得的)被放置在电路板108标识的表面的一部分(即，在602处标识的)的顶部。例如，单层104材料与电路板108对齐，因此当它们因接合在一起而相遇时，产生的波导天线106包括限定信道114的腔体，其中信道114的表面是由单层104材料的表面和电路板108的表面组合形成的。
在608处，将单层材料附接到电路板表面的所述部分以形成空气波导天线，该空气波导天线被配置成用于引导电磁能量通过充满空气的波导信道。例如，使用图7-图13中描绘的技术中的一项或多项，电路板108和单层104材料之间的接合被配置成作为防止分离并进一步防止横向移动的机械界面。在608处形成的机械界面将两个件配置为波导天线设备。与传统波导制造技术相比，使用过程600将波导技术集成在电路板上可以实现成本和材料的节约。图7-图12示出了将单层材料附接到电路板的表面以形成集成在电路板上的单层空气波导天线的不同技术700。
在许多情形中，在602处形成的机械界面包括通过执行过程600形成的电气界面。例如，在单层104材料和电路板108之间的机械连接还可以提供电气功能，诸如实现单层104材料和电路板108之间的电气连接(例如，电气连接204)。该电气连接可以包括电路板108的公共电位、与天线阵列的连接或雷达芯片的端口(例如，MMIC)。
在图7中，在过程600的608处执行的附接包括将单层材料附接到电路板表面的一部分，包括使用低温焊料将单层材料回流焊接到电路板。如图7中所示，单层104材料和电路板108之间的电气界面可以使用回流焊接形成，包括低温焊料(例如，基于氩(Ag)、苄基(Bn)、镉(Cd)、铟(in)、铅(Pb)或硅(Si)等低温熔点在30到200摄氏度范围的其他元素中的一种或多种的化合物)。即使采取了预防措施，使用高温焊料也可能对单层104材料或电路板108造成热损伤。在执行低温焊接时，当夹具(fixturing)和引脚被添加到电路板108时，机器会在回流期间控制该两种材料的移动。为了防止低温焊料中作为焊料中间物(in-solder)的部分，可以使用阻焊剂来防止焊料中间物泄漏到信道114中。从金属化塑料表面移除的金属可以被用于产生阻焊剂。
在图8和图9中，示出了压敏粘合剂800，该压敏粘合剂800可以形成电路板108和单层104材料之间的界面。该粘合剂800可以包括双面胶。图8描绘了粘合剂800具有防粘衬里(in-solder)802以及夹在两个粘合剂层806之间的载体层804。图9示出了从不同角度来看的粘合剂800。
粘合剂800可以被应用于单层104材料或电路板108。该粘合剂可以是导电粘合剂或导电和非导电材料的混合物。在制备单层104材料和电路板108时考虑粘合剂800的导电性，以确保在需要电气界面的地方使用导电材料，并允许出于成本或其他考虑，在单独的机械界面已经足够的区域中使用非导电材料。粘合剂800可以是切割成一形状的压敏粘合剂，并用于将单层104材料粘附到电路板108上。因为该粘合剂至少部分地充满导电颗粒，所以它在信道114的周边周围将波导天线106电气连接到电路板108。此外，或替代使用粘合剂800，其他粘合剂可以分配在电路板108上或单层104材料上，以接合波导天线106的这两个件。
图10描绘了导电粘合剂1000，该导电粘合剂1000可以被分配或印刷在信道114的周边周围，以确保从波导天线106到电路板108的足够的电气连接。可以在其他区域使用非导电粘合剂以可能地降低成本。
图11示出了示例空气波导天线106-4。图11示出了在过程600的608处将单层104材料附接到电路板108表面的一部分可以包括：使用机械紧固件1002将单层104材料固定到电路板108。该机械紧固件1002可以是螺钉、引脚、螺栓或其他可以保持单层104材料和电路板109之间压力的组件。
图11示出了在过程600的608处将单层104材料附接到电路板108表面的一部分可以包括：通过将单层104材料低压烧结到电路板108来将单层104材料固定到电路板108。在过程600的608处到电路板108表面的一部分的单层104材料可以包括：在单层104材料的模制操作期间形成穿孔凹陷(piercing dimple)，以形成位于信道114之间的界面500-1。类似地，可以在单层104材料的全金属版本中形成凹陷。然后通过PVD或电镀对界面500-1的凹陷进行金属化。然后可以将该凹陷压入先前已经印刷和回流在电路板上的焊料中。
图11示出了在过程600的608处将单层104材料附接到电路板108表面的一部分可以包括：通过执行将单层104材料回流焊接到电路板108来将单层104材料固定到电路板108。在过程600的608处到电路板108表面的一部分的单层104材料可以包括：在单层104材料的模制操作期间形成穿孔凹陷以形成位于信道114之间的界面500-1。类似地，可以在单层104材料的全金属版本中形成凹陷。然后通过PVD或电镀对界面500-1的凹陷进行金属化。然后可以将该凹陷压入先前已经印刷和回流在电路板上的焊料中。这个技术导致了界面500-1的电气和机械功能。
虽然未示出，但是界面500或500-1可以包括其他特征或结构，以实现层104材料和电路板108之间的安全连接。例如，凹陷的图案可以用的齿、脊、突起或与电路板108中的对应元件图案相匹配的其他特征来替代。
图12示出了在过程600的608处将单层104材料附接到电路板108表面的一部分可以包括：通过执行将单层104材料低压烧结到电路板108来将单层104材料固定到电路板108。可以使用低压或无压烧结(例如，使用Cu，使用Ag)将单层104材料电附接到电路板108。烧结工艺的温度大约为两百到两百四十摄氏度，这要求使用银网或铜网可印刷烧结材料来用于单层104。一旦烧结，接合件可以承受超过九百摄氏度以上的温度，并且不受后续焊接操作的影响。
图13示出了在过程600的608处将单层104材料附接到电路板108表面的一部分可以包括：通过执行将单层104材料热压焊接到电路板108来将单层104材料固定到电路板108。热压焊接工具1306被制作成适合单层104材料的形貌。焊料1308印刷在电路板108上。该单层104材料被放置在电路板108上，并且热压焊接工具1306响应于压力1302被施加到热压焊接工具1306而接触单层104材料的表面，并且该热压焊接工具1306通过电流1304施加热量，以使焊料1308回流，并在电路板108和所产生的波导天线106之间产生金属接合件。
附加的示例
以下是一些附加示例，可以单独考虑或与上述任何示例结合考虑，以形成集成在电路板上的单层空气波导天线。
示例1.一种装置，该装置包括：空气波导天线，该空气波导天线被配置成用于引导电磁能量通过充满空气的信道，该空气波导包括：到电路板的电气界面，该电气界面将电路板表面的一部分配置用于充当充满空气的信道的底部；以及单层材料，具有导电表面并放置于该电气界面的顶部，以限定充满空气的信道的壁和顶部。
示例2.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该电气界面包括到该电路板的包括低温焊料的回流焊接。
示例3.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该电气界面包括到该电路板的导电粘合剂。
示例4.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该电气界面包括到该电路板的非导电粘合剂。
示例5.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该电气界面包括到该电路板的压敏粘合剂。
示例6.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该电气界面进一步包括到该电路板的机械界面。
示例7.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该机械界面包括与电路板中的对应齿图案匹配的齿图案。
示例8.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该机械界面包括到该电路板的低压烧结。
示例9.以上或以下任何示例的装置，其中，到电路板的该机械界面包括到该电路板的热压焊接。
示例10.以上或以下任何示例的装置，其中，充满空气的信道的底部与充满空气的信道的顶部平行。
示例11.以上或以下任何示例的装置，其中，充满空气的信道的壁与充满空气的信道的底部正交。
示例12.以上或以下任何示例的装置，其中，该单层材料被放置于电气界面的顶部以进一步限定到充满空气的信道的开口，到充满空气的信道的开口包括矩形开口，该矩形开口的两侧包括充满空气的信道的壁，并且该矩形开口的另外两侧包括充满空气的信道的顶部和底部。
示例13.以上或以下任何示例的装置，其中，该单层材料包括非导电芯体和外部导电表面。
示例14.以上或以下任何示例的装置，其中，该非导电芯体包括塑料，并且该外部导电表面包括金属。
示例15.以上或以下任何示例的装置，其中，该单层材料包括金属。
示例16.以上或以下任何示例的装置，其中，充满空气的信道的顶部包括一个或多个槽，该一个或多个槽被配置成用于辐射电磁能量。
示例17.一种方法，该方法包括：标识电路板表面的一部分以充当到充满空气的波导信道的电气界面；获得具有导电表面的单层材料，该导电表面限定充满空气的波导信道的壁和顶部；将单层材料放置在电路板表面的所述部分的顶部；以及将单层材料附接到电路板表面的所述部分以形成空气波导天线，该空气波导天线被配置成用于引导电磁能量通过充满空气的波导信道。
示例18.以上或以下任何示例的方法，其中，将单层材料附接到电路板表面的所述部分包括：使用低温焊料将单层材料回流焊接到电路板。
示例19.以上或以下任何示例的方法，其中，将单层材料附接到电路板表面的所述部分包括：将粘合剂施加到单层材料或电路板。
示例20.以上或以下任何示例的方法，其中，将单层材料附接到电路板表面的所述部分包括：使用机械紧固件将单层材料固定到电路板。
示例21.以上或以下任何示例的方法，其中，将单层材料附接到电路板表面的所述部分包括：执行将单层材料低温烧结到电路板。
示例22.以上或以下任何示例的方法，其中，将单层材料附接到电路板表面的所述部分包括：执行将单层材料热压焊接到电路板。
示例23.以上或以下任何示例的方法，其中，将单层材料附接到电路板表面的所述分包括：在单层材料和电路板之间形成机械界面。
示例24.以上或以下任何示例的方法，其中，该机械界面包括电气界面。
示例25.以上或以下任何示例的方法，其中，形成单层材料和电路板之间的机械界面包括：实现单层材料和电路板之间的电气连接。
示例26.以上任何示例的方法，其中，该电气连接包括电路板的公共电位。
示例27.一种系统，该系统包括用于执行任一上述示例的方法的装置。
示例28.一种系统，该系统包括至少一个处理器，该处理器配置用于控制制造设备以执行以上任一示例的方法。
示例29.一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令在被执行时使系统的至少一个处理器控制制造设备以执行以上任一示例的方法。
结语
虽然在前述描述中描述并且在附图中示出了本公开的各种实施例，但应当理解，本公开不限于此，而是可以在接下来的权利要求的范围内以各种方式实施为实践。根据前述描述，将显而易见的是，可以做出各种更改而不偏离由所附权利要求所限定的本公开的范围。除雷达系统外，与信号衰减相关联的问题也可能在其他射频(RF)系统中出现。因此，尽管被描述作为改进用于交通工具系统的雷达天线和空气波导天线的方式，但是前述描述的技术还可以应用在交替工具情境之外。
除非上下文另有明确规定，否则“或”和语法上相关的术语的使用表示无限制的非排他性替代方案。如本文所使用的，引述一列项目“中的至少一者”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一种”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c、和a-b-c，以及具有多个相同元素的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c、和c-c-c，或者a、b和c的任何其他排序)。

Claims (20)

1.一种装置，所述装置包括：
空气波导天线，所述空气波导天线被配置成用于引导电磁能量通过充满空气的信道，所述空气波导包括：
到电路板的电气界面，所述电气界面将所述电路板的表面的一部分配置用于充当充满空气的所述信道的底部；以及
单层材料，具有数个导电表面并位于所述电气界面顶部，以限定充满空气的所述信道的壁和顶部。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面包括：到所述电路板的包括低温焊料的回流焊接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面包括到所述电路板的导电粘合剂。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面包括到所述电路板的非导电粘合剂。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面包括到所述电路板的压敏粘合剂。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面进一步包括到所述电路板的机械界面。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述机械界面包括与所述电路板中的对应的齿的图案相匹配的齿的图案。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面包括到所述电路板的低压烧结。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，到所述电路板的所述电气界面包括到所述电路板的热压焊接。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，充满空气的所述信道的所述底部与充满空气的所述信道的所述顶部平行。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，充满空气的所述信道的所述壁与充满空气的所述信道的所述底部正交。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单层材料被放置于所述电气界面的顶部以进一步限定到充满空气的所述信道的开口，到充满空气的所述信道的所述开口包括矩形开口，所述矩形开口的两侧包括充满空气的所述信道的所述壁，并且所述矩形开口的另外两侧包括充满空气的所述信道的所述顶部和所述底部。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单层材料包括非导电芯体和外部导电表面。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述非导电芯体包括塑料，并且所述外部导电表面包括金属。
15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单层材料包括金属。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，充满空气的所述信道的所述顶部包括一个或多个槽，所述一个或多个槽被配置成用于辐射电磁能量。
17.一种方法，所述方法包括：
标识电路板的表面的一部分以充当到充满空气的波导信道的电气界面；
获得具有数个导电表面的单层材料，所述数个导电表面限定充满空气的所述波导信道的壁和顶部；
将所述单层材料放置在所述电路板的所述表面的所述部分的顶部；以及
将所述单层材料附接到所述电路板的所述表面的所述部分，以形成如权利要求1-16中任一项所述的装置的所述空气波导天线。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述单层材料附接到所述电路板的所述表面的所述部分包括以下各项中的一项或多项：
使用低温焊料将所述单层材料回流焊接到所述电路板；
将粘合剂施加到所述单层材料或所述电路板；
使用机械紧固件将所述单层材料固定到所述电路板；
执行将所述单层材料低压烧结到所述电路板；或
执行将所述单层材料热压焊接到所述电路板。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述单层材料附接到所述电路板的所述表面的所述部分包括：形成在所述单层材料和所述电路板之间的机械界面，所述机械界面实现所述单层材料和所述电路板之间的电气连接。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述电气连接包括所述电路板的公共电位。
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