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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Hochfrequenz-(HF-)Plastikwellenleiter, insbesondere (Steck-)Verbinder zum Koppeln von Plastikwellenleitern an die jeweiligen Antennen.
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HINTERGRUND
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Moderne Chip-Herstellungstechnologien ermöglichen vergleichsweise hohe Trägerfrequenzen in drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikationssystemen, um Datenraten im Bereich von einigen Gigabits pro Sekunde zu erreichen. Eine vielversprechende Übertragungstechnologie basiert auf der Ausbreitung von Millimeterwellen durch Wellenleiter aus Kunststoff. Ähnlich wie Fasern, die für die optische Datenübertragung genutzt werden, können Fasern aus Kunststoff eine Übertragung mit niedrigen Verlusten für Millimeterwellen bieten, d.h. Hochfrequenz-(HF-)Signale im Bereich von 100 bis 200 GHz (entspricht einer Wellenlänge von rund 1,5 bis 3 mm). Anders als bei optischen Datenübertragungssystemen ermöglichen Übertragungssysteme, die Millimeterwellen verwenden, jedoch komplexere Signalmodulationsschemata wie z.B. Phasenumtastung (phase shift keying, PSK), Frequenzumtastung (frequency shift keying, FSK), Quadraturamplitudenmodulation (QAM), etc. Da die elektromagnetische Welle auf den dielektrischen Wellenleiter begrenzt ist, werden Signalverluste durch Wellenausbreitung im leeren Raum eliminiert, was im Empfänger ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis (signal-to-noise ratio, SNR) zur Folge hat. Des Weiteren können HF-Wellenleiter aus vergleichsweise billigen Kunststoffmaterialien hergestellt sein wie z.B. Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder Polyethylen (PE). Die HF-Sender und Empfänger können in Standard-CMOS-Technologie hergestellt werden ohne elektro-optische Wandler (Leuchtdioden und Fotodioden) zu benötigen.
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Eine HF-Plastikwellenleiterverbindung ist ausgebaut aus einem Transmitter-Chip, dem dielektrischen Wellenleiter und dem Empfänger-Chip. Alternativ können kombinierte Transmitter-/Empfänger-Chips (Transceiver-Chips) verwendet werden. Die jeweiligen Antennen können im Chip integriert oder außerhalb des Chips auf einem separaten Substrat gebildet sein. In vielen Anwendungen (z.B. im Automobilbereich) sind zuverlässige und einfach zu handhabende (Steck-)Verbinder zum Koppeln von Antenne und Wellenleiter von größter Bedeutung. Folglich existiert ein Bedarf an (Steck-)Verbindern, welche für die erwähnte Übertragungstechnologie mittels sich in Plastikwellenleitern ausbreitenden Millimeterwellen geeignet sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen einen Verbinder (connector) für dielektrische Wellenleiter. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Verbinder ein Verbindergehäuse (connector housing), das eine Buchse (receptacle) bildet, die im Betrieb den dielektrischen Wellenleiter durch eine Öffnung im Gehäuse aufnimmt. Des Weiteren umfasst der Verbinder eine Antenne, die mit dem Verbindergehäuse gekoppelt ist und die nach dem Einführen in die Öffnung des Verbindergehäuses mit dem dielektrischen Wellenleiter elektromagnetisch gekoppelt ist.
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Einige der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen eine Vorrichtung zum Koppeln eines dielektrischen Wellenleiters. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung eine HF-Frontend-Schaltung (RF frontend circuit), die in einem Chip-Gehäuse (chip package) integriert und dazu ausgebildet ist, ein HF-Signal zu erzeugen und/oder zu empfangen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung ein Verbindergehäuse, das eine Buchse bildet, die im Betrieb den dielektrischen Wellenleiter durch eine Öffnung im Gehäuse aufnimmt, sowie eine Antenne, die mit der HF-Frontend-Schaltung gekoppelt ist.
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Andere der hier beschriebenen Ausführungsbeispiel betreffen ein Verbindersystem (connector system) für einen dielektrischen Wellenleiter. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verbindersystem einen Stecker (plug), der an einem Endbereich eines dielektrischen Wellenleiter angeordnet ist, sowie ein Verbindergehäuse, das eine Buchse bildet, die dazu ausgebildet ist, den Stecker mit dem dielektrischen Wellenleiter durch eine Öffnung im Gehäuse aufzunehmen. Eine Antenne ist mit dem Verbindergehäuse gekoppelt und dazu ausgebildet, ein elektrisches HF-Signal als elektromagnetisches Signal zum Endbereich des dielektrischen Wellenleiters hin abzustrahlen und/oder dazu ausgebildet, ein von dem dielektrischen Wellenleiter empfangenes elektromagnetisches Signal in ein elektrisches HF-Signal zu wandeln.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Die Erfindung lässt sich mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und Abbildungen besser verstehen. Die in den Figuren dargestellten Komponenten sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. Des Weiteren bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile. Zu den Abbildungen:
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1 illustriert ein Beispiel eines Verbinders, der einen Bereich mit konventionellen Metallkontakten aufweist sowie einen Bereich, der eine Schnittstelle zu einem Plastikwellenleiter bildet;
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2 illustriert einen Querschnitt durch den Verbinder aus 1, wobei der Querschnitt die konventionellen Metallkontakte zeigt;
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3 illustriert ein exemplarisches Verbindersystem mit einem Verbinder, der eine Buchse als Schnittstelle zu einem Plastikwellenleiter bildet, und einen korrespondierenden Stecker, der an einem Endbereich des Plastikwellenleiters angeordnet ist; eine Antenne ist auf der Rückseite der Buchse aufgebracht;
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4 illustriert eine Alternative zu dem Beispiel aus 3, wobei die Antenne in einem Verbindergehäuse eingebettet ist;
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5 illustriert ein Verbindersystem ähnlich dem System aus 3, jedoch mit einer zusätzlichen in dem Verbindergehäuse aufgebrachte Schirmung, um die HF-Strahlung abzuschirmen;
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6 illustriert ein Verbindersystem ähnlich dem System aus 5, wobei die Schirmung ein rohrförmiges Teil umfasst, das in dem Verbindergehäuse so angeordnet ist, dass der Plastikwellenleiter in dem rohrförmigen Teil aufgenommen wird, wenn der Stecker in das Verbindergehäuse eingesteckt wird;
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7 illustriert einen Verbinder ähnlich dem Verbinder aus 1, wobei der Bereich des Verbindergehäuses, der den Stecker mit dem Plastikwellenleiter aufnimmt, Versteifungen aufweist, die diagonal im Inneren des Verbindergehäuses angeordnet sind;
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8 illustriert Vorder- und Querschnittsansichten des Verbinders aus 7 (nur jene Teile, die den Wellenleiter verbinden) und eines korrespondierenden Steckers, der den Wellenleiter trägt; das Steckergehäuse umfasst Versteifungen, die vertikal und horizontal angeordnet sind, sodass sie sich mit den Versteifungen des Verbindergehäuses zusammengefügt werden können;
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9 illustriert ein Beispiel ähnlich dem aus 8, wobei die Antenne in ein Chipgehäuse integriert ist, das auch die HF-Frontend-Schaltung beinhaltet; das Chip-Gehäuse ist in der Nähe der Rückseite des Verbindergehäuses angeordnet;
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10 illustriert eine Alternative zu dem Beispiel aus 9, wobei der Chip, der die HF-Frontend-Schaltung beinhaltet, sowie die Antenne in der Rückwand des Verbindergehäuses eingebettet sind;
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11 illustriert weitere exemplarischen Verbinder und korrespondierende Stecker, wobei die Verbinder jeweils einen weiteren Wellenleiter als Schnittstelle zu dem Plastikwellenleiter aufweisen, wobei der weitere Wellenleiter dazu ausgebildet ist, das von einer Antenne, die in einem Chip-Gehäuse integriert ist, abgestrahlte elektromagnetische HF-Signal zu dem Verbinder zu leiten;
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12 illustriert ein weiteres Beispiel eines Verbinders, wobei der Verbinder eine daran befestigte resonierende Antenne zum Empfangen des HF-Signals, das von einem Chip mit einer integrierten Antenne abgestrahlt wird, und zum Lenken der Strahlung hin zum dielektrischen Wellenleiter aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In dem Gebiet der Opto-Elektronik und der optischen Kommunikation werden optische Wellenleiter (optische Fasern) häufig verwendet. Jedoch ist die Kommunikation mittels Übertragung von Millimeterwellen durch dielektrische Wellenleiter (die nicht notwendigerweise für Licht transparent sind) eine vergleichsweise neue Technologie, die noch nicht in industriellen oder Verbraucherprodukten angewendet wird. Anders als optische Übertragungssysteme ermöglichen Übertragungssysteme, die Millimeterwellen verwenden, jedoch komplexere Signalmodulationsschemata wie beispielsweise BPSK, QPSK, FSK, QAM, etc. Was noch wichtiger ist, die HF-Transmitter und Empfänger können in Standard-Halbleitertechnologien (z.B. CMOS-Technologien) hergestellt werden, ohne dass elektro-optische Wandler wie beispielsweise Leuchtdioden und Fotodioden benötigt werden. Im Vergleich zu optischen Kommunikationssystemen können die elektro-optischen Konverter einfach durch Antennen ersetzt werden, d.h. kurze Leitungen aus leitfähigem Material (z.B. Streifenleitung).
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1 umfasst eine Vorderansicht, in der ein exemplarischer Verbinder dargestellt ist, der aus einem ersten Teil (rechter Teil), der konventionelle Metallkontakte aufweist, und aus einem zweiten Teil (linker Teil), der eine Schnittstelle zu einem dielektrischen Wellenleiter bildet, aufgebaut ist. Des Weiteren ist ein Querschnitt durch jenen Teil, der eine Schnittstelle zu dem dielektrischen Wellenleiter bildet, gezeigt. Im Allgemeinen umfasst der Verbinder ein Verbindergehäuse 10, welches mittels einer Öffnung in dem Verbindergehäuse 10 eine Buchse für den dielektrischen Wellenleiter (z.B. Plastikfaser) bildet. Das heißt, die Vorderseite des Verbindergehäuses 10 ist offen, und folglich kann ein Stecker, der einen Endbereich des dielektrischen Wellenleiters trägt, in das Verbindergehäuse 10 eingeführt (eingesteckt) werden. Ein Teil des Verbindergehäuses 10 kann Metallkontakte 11 aufweisen, wie sie in Draht-auf-Platine-(wire-to-board) oder Platine-auf-Platine-(board-to-board)Steckverbinder standardmäßig verwendet werden.
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Eine Antenne 21 ist mit dem Verbindergehäuse gekoppelt. In dem vorliegenden Beispiel ist die Antenne 21 an der äußeren Oberfläche der Rückwand des Verbindergehäuses 10 angebracht. Die Antenne 21 empfängt das elektrische HF-Signal und strahlt ein korrespondierendes elektromagnetisches Signal hin zu der Öffnung in dem Verbindergehäuse 10 ab, durch die der dielektrische Wellenleiter eingeführt wird. Aufgrund der kurzen Distanz zwischen Antenne 21 und dem dielektrischen Wellenleiter (wenn in das Verbindergehäuse 10 eingeführt) wird ein signifikanter Anteil des von der Antenne abgestrahlten elektromagnetischen HF-Signals in den dielektrischen Wellenleiter eingekoppelt. Das elektromagnetische Signal kann sich dann durch den Wellenleiter ausbreiten. In ähnlicher Weise kann ein durch den dielektrischen Wellenleiter einfallendes elektromagnetisches Signal von der Antenne 21 empfangen und in ein korrespondierendes elektrisches HF-Signal gewandelt werden. Die Verluste sind aufgrund der räumlichen Nähe zwischen Antenne 21 und dielektrischem Wellenleiter gering. Um die elektromagnetische Kopplung zwischen der Antenne 21 und dem Wellenleiter (wenn ins Verbindergehäuse eingeführt) weiter zu verbessern, kann eine Schirmung 22 vorgesehen sein. Unterschiedliche Beispiele der Schirmung 22 werden später unter Bezugnahme auf 5 und 6 besprochen.
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Der linke Teil der 2 ist eine Querschnittsansicht durch jenen Teil des Verbinders aus 1, der die konventionellen Metallkontakte 11 beinhaltet (z.B. Hülsen oder Federkontakte). Der rechte Teil der 2 ist eine Querschnittsansicht eines korrespondierenden Steckers mit einem Steckergehäuse 50 und Metallkontakten 51 (z.B. Pins). Die Metallkontakte 11 und 51 können jedoch eine beliebige geeignete Geometrie aufweisen, beispielsweise eine Geometrie wie sie in den Milli-GridTM-Verbindern von Molex verwendet werden. In manchen Anwendungen kann es wünschenswert sein, einen einzigen Stecker für galvanische Kontakte (um z.B. Kupferkabel zu verbinden) und für den hier beschriebenen dielektrischen Wellenleiter zu haben. In manchen Anwendungen können jedoch separate Verbinder gewünscht sein, um getrennte Verbinder für die galvanischen Kontakte und den Wellenleiter zu haben. Die meisten der mit Bezug auf die 3 bis 11 beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen umfassen nur einen Verbinder für den dielektrischen Wellenleiter. Selbstverständlich kann jede beliebige dieser Ausführungsbeispiele mit konventionellen galvanischen Kontakten wie in 1 dargestellt kombiniert werden.
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Jede der 3, 4 und 5 umfasst Vorder- und Querschnittsansicht eines Verbinders (linke Teile der Abbildungen), welcher eine mechanische und eine elektromagnetische Schnittstelle zum Ankoppeln eines dielektrischen Wellenleiters bereitstellt, sowie eines korrespondierenden Steckers (rechter Teil der Abbildungen), welcher an einem Endbereich des dielektrischen Wellenleiters angeordnet ist. Im Folgenden wird der dielektrische Wellenleiter auch als Plastikfaser bezeichnet. Der Verbinder kann auf einer Leiterplatte (printed circuit board) oder einer beliebigen anderen Trägerplatte befestigt sein. In elektronischen Steuereinheiten (electronic control units, ECUs), wie sie beispielsweise in einem Automobil verwendet werden, wird der Verbinder zusammen mit anderen elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte montiert sein, um ein kompaktes Modul zu bilden. Der Verbinder kann es ermöglichen, eine Kommunikationsverbindung zwischen zwei oder mehreren Modulen (ECUs) über einen dielektrischen Wellenleiter (Plastikfaser) herzustellen. Es sei angemerkt, dass mehr als ein dielektrischer Wellenleiter mit zugehörigen Antennen in einem Verbindergehäuse elektromagnetisch verbunden werden kann. Das Verbindergehäuse kann für jeden anzukoppelnden dielektrischen Wellenleiter eine Öffnung aufweisen.
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Die erste und die zweite Ansicht (von links nach rechts) aus 3 sind eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht eines exemplarischen Verbinders zum Einkoppeln eines HF-Signals (als elektromagnetische(s) Welle/Signal) in eine Plastikfaser, die als dielektrischer Wellenleiter dient und aus Kunststoffmaterialien wie z.B. PE, PP, PS oder ähnlichem hergestellt ist. Die dritte und die vierte Ansicht (von links nach rechts) aus 3 sind eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht eines korrespondierenden Steckers, der einen Endbereich der Plastikfaser trägt. Der Verbinder umfasst ein Verbindergehäuse 10, das mittels Spritzgießen (injection molding) eines geeigneten beispielsweise thermoplastischen Materials hergestellt werden kann. Das Verbindergehäuse 10 kann die Form eines Quaders haben, wobei eine Vorderseite des Verbindergehäuses 10 offen ist, sodass ein Stecker (Steckergehäuse 50) mit einer Plastikfaser 51 eingeführt werden kann. In dem Beispiel aus 3 ist eine Antenne 21 an der Rückseite einer Rückwand (d.h. gegenüber der Vorderseite, durch die die Plastikfaser eingeführt werden kann) des Verbindergehäuses 10 befestigt. Die Antenne 21 kann eine kurze Streifenleitung sein, die (z.B. mittels einer Drucktechnik oder mittels Kleben) auf die Oberfläche des Verbindergehäuses 10 aufgetragen wird. Da die Wellenlänge des HF-Signals, das von der Antenne 21 gesendet oder empfangen werden soll, im Bereich von einigen wenigen Millimetern liegt, kann die Antenne 1 eine gerade Leitung von weniger als einem Millimeter sein. Beispielsweise ist für eine Wellenlänge von 3 mm (entspricht einer Trägerfrequenz von 100 GHz) eine Antenne von 0,75 mm Länge ausreichend (entspricht einer viertel Wellenlänge). Im vorliegenden Beispiel kann die Antenne 21 elektrisch mit einem Chip-Kontakt 31 eines Halbleiterchips 30 verbunden sein, der unter anderem eine HF-Frontend-Schaltung eines HF-Transceivers aufweisen kann. Die HF-Frontend-Schaltung erzeugt das von der Antenne 21 auszusendende HF-Signal und verarbeitet das von der Antenne 21 empfangene HF-Signal. Obwohl nicht explizit in 3 dargestellt kann das Verbindergehäuse 10 auf einer Leiterplatte oder einer anderen Trägerplatte befestigt sein. Das Steckergehäuse 50 des Steckers trägt einen Endbereich der Plastikfaser 52 und hat eine Form, die in das Verbindergehäuse 10 passt, und hält einen Endbereich der Plastikfaser an einer definierten Position nahe der Antenne 21, sodass eine Stirnseite 53 der Plastikfaser 52 zur Antenne 21 hin zeigt. Klemmen oder Snap-in-Verbinder können verwendet werden, um den Stecker in dem Verbindergehäuse zu halten.
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Ähnlich wie 3 sind die ersten und zweiten Ansichten in 4 und 5 Vorder- und Querschnittsansichten des Verbinders, wohingegen die dritten und vierten Ansichten Vorder- und Querschnittsansichten des korrespondierenden Steckers sind, der die Plastikfaser enthält. Das Beispiel aus 4 ist im Wesentlichen das gleiche wie in 3. Der einzige Unterschied besteht jedoch darin, dass gemäß 4 die Antenne 21 in der Rückwand des Verbindergehäuses 10 eingebettet ist, statt auf deren Oberfläche befestigt zu sein. Ein derartiges Einbetten kann bewerkstelligt werden, indem die Antenne in die Gussform während des Spritzgussprozesses, der für die Herstellung des Verbindergehäuses 10 verwendet wird, eingesetzt wird. Das Beispiel aus 5 ist ebenso sehr ähnlich dem vorherigen Beispiel aus 3. Im Vergleich zu dem Beispiel aus 3 hat das Beispiel gemäß 5 zusätzlich eine Schirmung 22, die auf der Vorderseite der Rückwand des Verbindergehäuses 10 angeordnet ist. Wie man in der Vorderansicht (erste Ansicht von links) sehen kann, hat die Schirmung 22 in der Mitte eine Öffnung 22‘, sodass elektromagnetische Strahlung durch die Öffnung 22‘ in der Schirmung 22 von der Antenne 21 hin zur Plastikfaser (wenn eingesteckt) passieren kann und umgekehrt. Der Innendurchmesser der Öffnung 22‘ kann ungefähr der gleiche sein wie der Außendurchmesser der Plastikfaser. Der Chip 30 wurde der Einfachheit halber in 5 weggelassen.
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6 illustriert ein weiteres Beispiel, welches im Wesentlichen gleich ist wie das Beispiel aus 5, jedoch mit einer komplexeren Schirmung 22. Die linke Ansicht aus 6 ist eine Querschnittsansicht des Verbinders, wohingegen die rechte Ansicht eine Querschnittsansicht des korrespondierenden Steckers ist. Wie in dem vorherigen Beispiel ist die Schirmung 22 an der inneren Oberfläche der Rückwand des Verbindergehäuses 10 befestigt, und die Schirmung umfasst eine Öffnung 22‘ (nicht sichtbar in 6, siehe 5), durch die elektromagnetische Strahlung hindurchtreten kann. Die Öffnung 22‘ ist von einem hohlen rohrförmigen Teil 22‘‘ (tubular member) umgeben, welches aus Metall gemacht und elektrisch sowie mechanisch mit der Schirmung verbunden ist. Das rohrförmige Teil 22‘‘ der Schirmung 22 ist so angeordnet, dass der Endbereich der Plastikfaser in dem Inneren des rohrförmigen Teils 22‘‘ aufgenommen wird, wenn der Stecker, der die Plastikfaser trägt, in das Verbindergehäuse 10 eingeführt wird. Daher fallen die Längsachse des Endbereichs der Plastikfaser und die Längsachse des rohrförmigen Teils 22‘‘ ungefähr zusammen. Im Allgemeinen kann die Schirmung 22 die Menge der Strahlung, die durch das Verbindergehäuse hindurchtritt und die Funktion benachbarter Elektronikkomponenten potentiell stört, verringern. Zusätzlich zu seiner Funktion als Schirmung kann das rohrförmige Teil 22‘‘ die mechanische Stabilität verbessern und eine präzise Positionierung der Endbereiche der Plastikfaser 52 relativ zur Antenne 21 sicherstellen. Um die elektromagnetische Schirmung weiter zu verbessern kann eine zusätzliche Schirmung 23 (rückseitige Schirmung) so angeordnet sein, dass sich die Antenne 21 zwischen der Schirmung 22, die im Inneren des Verbindergehäuses 10 angeordnet ist, und der Schirmung 23 befindet. Die zusätzliche Schirmung kann am Verbindergehäuse 10 befestigt sein. Des Weiteren kann sie einen Lötkontakt 23‘ aufweisen, der an der gleichen Leiterplatte angelötet sein kann, auf der auch das Verbindergehäuse 10 befestigt ist. Die Antenne 21 und die rückseitige Schirmung 23 können mechanisch verbunden (jedoch elektrisch voneinander isoliert) sein, um eine bauliche Komponente zu bilden. Die rückseitige Schirmung 23 kann auch als Reflektor für die von der Antenne 21 erzeugte elektromagnetische Strahlung fungieren. Das heißt, die Schirmung 23 kann ein Reflektor sein, der dazu ausgebildet ist, Strahlung, die sich von der Öffnung im Verbindergehäuse weg ausbreitet, zurück in Richtung der Öffnung in dem Verbindergehäuse (wo die Plastikfaser eingeführt wird) zu reflektieren. Der Reflektor kann so geformt sein, dass die reflektierte Strahlung in den dielektrischen Wellenleiter hinein fokussiert wird, wenn dieser in die Öffnung des Verbindergehäuses eingeführt wird.
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Um die mechanische Stabilität des Verbindergehäuses 10 zu verbessern und um eine präzise Positionierung der Plastikfaser 52 relativ zur Antenne 21 vorzusehen, kann das Verbindergehäuse Versteifungen (stiffeners) aufweisen, welche, wie in 7 und 8 dargestellt, die Form von flachen Leisten oder Platten haben. 7 ist eine Vorderansicht eines großen Verbinders mit galvanischen Kontakten (rechter Teil des Verbinders) und einer Schnittstelle zum Einkoppeln eines HF-Signals in eine Plastikfaser (linker Teil des Verbinders) analog zu dem Beispiel aus 1. Im vorliegenden Beispiel erstrecken sich die Versteifungen 25 diagonal ausgehend von den Ecken hin zur Mitte jenes Teils des Verbindergehäuses, der den Stecker mit der Plastikfaser aufnimmt. Die erste Ansicht von links in 8 zeigt die gleiche Situation; die zweite Ansicht in 8 ist die korrespondierende Querschnittsansicht des Verbinders. In der Querschnittsansicht haben die Versteifungen eine im Wesentlichen dreieckige Form, um die Kontaktfläche zwischen den Versteifungen 25 und der Plastikfaser klein zu halten, um eine Leckage von Strahlung von der Faser in die Versteifungen zu vermeiden. Leckage kann auftreten, da die Permittivität der Plastikfaser 52 und er Versteifungen 25 ähnlich sein kann wie die Permittivität der Plastikfaser 52. Die dritte und vierte Ansicht in 8 sind Querschnitts- und Vorderansicht des korrespondierenden Steckers, der ebenfalls Versteifungen 55 aufweisen kann, die sich von den inneren Oberflächen des Steckergehäuses 50 hin zur Mantelfläche der Plastikfaser erstrecken können. Im vorliegenden Beispiel sind die Versteifungen 25 im Verbindergehäuse diagonal angeordnet, wohingegen die Versteifungen 55 in dem Steckergehäuse vertikal und horizontal angeordnet sind, sodass der Stecker in das Verbindergehäuse 10 passt, wobei die Versteifungen 25 und 55 abwechselnd um die Längsachse der Plastikfaser angeordnet sind, wenn der Stecker in das Verbindergehäuse eingesteckt ist. Ähnlich wie in den vorherigen Beispielen in 3, 5 und 6 ist die Antenne an der Rückseite des Verbindergehäuses 10 befestigt.
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In den vorherigen Beispielen war die Antenne separat von dem Chip 30 (siehe 3 und 4), in dem sich die HF-Frontend-Schaltung befindet, an dem Verbindergehäuse 10 befestigt oder in dieses eingebettet. Da jedoch die Abmessung der Antenne klein sein kann, kann sie auf dem Halbleiterchip oder in dem glecihen Chip-Gehäuse wie der Halbleiterchip 30 integriert sein. In dem Beispiel gemäß 9 ist die Antenne nicht direkt an dem Verbindergehäuse 10 befestigt, sondern der Halbleiterchip 30, der die Antenne 21 beinhaltet, ist an dem Verbindergehäuse 10 befestigt. Alternativ, kann der Chip 30, der die Antenne beinhaltet, wie in 9 (linke Ansicht) gezeigt direkt angrenzend an oder in kleinem Abstand zu dem Verbindergehäuse 10 auf der gleichen Leiterplatte befestigt sein wie der Verbinder. Während des Betriebs tritt das von der Antenne, die im Chip 30 enthalten ist, abstrahlende elektromagnetische (HF-)Signal durch die Rückwand des Verbindergehäuses 10 hindurch und wird in die Plastikfaser 52 eingekoppelt oder umgekehrt. im vorliegenden Beispiel sind das Verbindergehäuse 10 und der Stecker (Steckergehäuse 50, Versteifungen 55, Plastikfaser 52) im Wesentlichen auf die gleiche Weise konstruiert wie in dem vorhergehenden Beispiel aus 8. 10 ist ein anderes Beispiel, welches sich von 9 dadurch unterscheidet, dass der Chip 30, der die Antenne beinhaltet, in der Rückwand des Verbindergehäuses 10 eingebettet ist. Beispielsweise kann der Chip 30 während des Spritzgießens des Verbindergehäuses 10 in die Gussform eingesetzt werden. Die Chip-Kontakte 31 werden durch die Bodenfläche des Gehäuses 10 geführt, um eine elektrische Kontaktierung des Chips 30 zu ermöglichen, z.B. mittels korrespondierender Lötpads, die auf der Leiterplatte (nicht dargestellt) angeordnet sind.
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11 illustriert drei sehr ähnliche Beispiele, in denen der Chip 30, der die RF-Frontend-Schaltung sowie eine integrierte Antenne beinhaltet, auf einer Platine beabstandet von dem Verbindergehäuse 10 befestigt ist. Ein weiterer Wellenleiter 26 wird verwendet, um die elektromagnetische Strahlung von der integrierten Antenne in dem Chip 30 in das Verbindergehäuse zu leiten. Der Wellenleiter 26 kann an einer Rückseite des Verbindergehäuses enden oder durch die Rückseite des Verbindergehäuses in das Innere des Verbindergehäuses 10 durchgeführt sein. Um die von dem weiteren Wellenleiter 26 ausgehende elektromagnetische Welle in dem Verbindergehäuse zu sammeln (und umgekehrt) kann eine dielektrische Linse verwendet werden. Die dielektrische Linse kann in dem Verbindergehäuse 10 am Ende des weiteren Wellenleiters 26 angeordnet sein (siehe 11a, dielektrische Linse 24) oder in dem Steckergehäuse 50 am Ende der Plastikfaser 52 (siehe 11b, dielektrische Linse 54). Eine Kombination von beidem ist auch anwendbar (11c, dielektrische Linsen 24 und 54). Abgesehen von der Kopplung der integrierten Antenne an das Verbindergehäuse 10 mittels des weiteren Wellenleiters 26 ist das vorliegende Beispiel sehr ähnlich zu den zuvor beschriebenen. Der weitere Wellenleiter 26 kann die der dielektrische Wellenleiter 52 eine Plastikfaser sein. Jedoch können auch andere Typen von Wellenleitern verwendet werden wie z.B. ein hohler metallischer Wellenleiter.
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12 illustriert ein Beispiel ähnlich dem Beispiel aus 11. Jedoch kann der weitere Wellenleiter 26 weggelassen werden. Stattdessen breitet sich das elektromagnetische Signal, das von einer im Chip 30 integrierten Antenne abgestrahlt wird, durch den Raum (durch Luft) aus und wird von einer resonierenden Antenne 21‘ (resonating antenna), die an der Rückseite des Verbindergehäuses befestigt ist, empfangen (ähnlich wie Antenne 21 in 3, jedoch ohne galvanische Verbindung zum Chip). Die resonierende Antenne 21‘ ist dazu ausgebildet, das elektromagnetische Signal, das vom Chip 30 abgestrahlt wird, zu empfangen und es zu der Plastikfaser 52 hin zu lenken (und umgekehrt).
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Abschließend sei angemerkt, dass technische Merkmale, die oben mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel beschrieben wurden, auch in anderen Ausführungsbeispielen angewendet werden können, sofern dies nicht in der Beschreibung explizit ausgeschlossen ist. Beispielsweise können die Versteifungen, die im Zusammenhang mit 7 und 8 beschrieben wurden, in jedem beliebigen anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiel implementiert werden. In ähnlicher Weise können die Schirmung 22 und insbesondere das rohrförmige Teil 22‘‘ der Schirmung 22 sowie auch die in 6 dargestellte rückseitige Schirmung 23 einfach in anderen Ausführungsbeispielen, etc. angewendet werden.
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Des Weiteren sei angemerkt, dass die HF-Verbindung (RF link), die mittels dielektrischer Wellenleiter und den Verbindern gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen implementiert ist, zur unidirektionalen und bidirektionalen Übertragung von Daten sowohl im Halb-Duplex-Modus als auch im Voll-Duplex-Modus verwendet werden kann. Das heißt, die, wie in Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispielen beschrieben, mit dem Verbindergehäuse gekoppelte Antenne kann verwendet werden, um ein elektrisches HF-Signal (z.B. bereitgestellt von einer HF-Frontend-Schaltung) als elektromagnetisches Signal abzustrahlen, welches in den dielektrischen Wellenleiter eingekoppelt wird. Alternativ oder gleichzeitig kann die Antenne auch dazu verwendet werden, eine elektromagnetische Welle von dem dielektrischen Wellenleiter zu empfangen und das elektromagnetische Signal in ein elektrisches HF-Signal zu wandeln, welches beispielsweise von der HF-Frontend-Schaltung verarbeitet werden soll (z.B. verstärkt, gefiltert, demoduliert, digitalisiert, etc.), die in dem in Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispiele erwähnten HF-Chip angeordnet ist. Zum Abstrahlen und zum Empfangen des elektromagnetischen Signals kann dieselbe Antenne verwendet werden. Jedoch können stattdessen auch separate Empfangs- und Sendeantennen verwendet werden. Schließlich kann mehr als ein dielektrischer Wellenleiter elektromagnetisch mit den jeweiligen Antennen innerhalb eines Verbindergehäuses gekoppelt werden. Zusätzlich können Metallkontakte in dem Verbindergehäuse vorgesehen werden wie in Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispiele erwähnt.
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Während verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, wird es für Fachleute augenscheinlich, dass viele weitere Ausführungsbeispiele innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung möglich sind. Demnach soll die Erfindung beschränkt werden außer im Lichte der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente. Hinsichtlich der verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systemen, usw.) ausgeführt werden, sollen – sofern nicht s anderes angegeben ist – die Bezeichnungen (einschließlich des Bezugs auf ein „Mittel“), die verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, auch jeder anderen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (d.h. die funktional gleichwertig ist), auch wenn sie der offenbarten Struktur, die in den hier dargestellten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung die Funktion ausführt, nicht strukturell gleichwertig ist.
