[發明專利]用于將電磁信號從微帶線發射到介電波導的喇叭天線

在審

• 申請號: 201410103295.5
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN104064852A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: J·A·赫布薩摩;H·阿里
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q13/02;H01L23/66
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

根據35U.S.C.119(e)主張優先權

本申請要求2013年3月19日提交的題為“Dielectric Waveguides”的美國臨時申請第61/803,435號（代理人案號TI-73114PS）的優先權并且通過引用將其并入本申請。

技術領域

本發明總體涉及用于高頻信號的波導，并且特別涉及用于將高頻信號發射到介電波導中的嵌入式結構。

背景技術

在電磁和通信工程中，術語“波導”可以是指在端點之間傳送電磁波的任何線狀結構。原始的和最常見的含義是一種用于運載無線電波的中空金屬管。這類波導被用作傳輸線以實現在例如微波爐、雷達裝置、衛星通信以及微波無線鏈路的設備中將微波發射器和接收器連接到其天線的目的。

介電波導采用固體電介質核心而不是中空管。電介質是一種可以被所施加的電場極化的電絕緣體。當電介質被放置在電場中時，電荷不會像其在導體中那樣流過所述材料，而是僅從其平均平衡位置略微地移動，引起電介質極化。由于電介質極化，故正電荷朝向所述場移位而負電荷沿相反方向移動。這產生了內部電場，所述內部電場使在電介質本身內的總體場減小。如果電介質由弱鍵合分子構成，則那些分子不僅變得被極化，而且重新定向以使其對稱軸對準所述場。雖然術語“絕緣體”意味著低電導，但是“電介質”通常用來描述具有高極化率的材料；這由被稱作介電常數（εk）的數字來表示。術語“絕緣體”主要用來指示電阻礙，而術語“電介質”則用來指示材料通過極化得到的能量存儲能力。

金屬管波導中的電磁波可以想像成以Z形路徑沿著引導件向前行進，在引導件的相對側壁之間反復地反射。對于矩形波導的特定情況，有可能基于這一觀察進行準確分析。可以用相同方式觀察介電波導中的傳播，其中波被介電波導表面處的全內反射限制于電介質中。

附圖說明

現將僅以示例方式參考附圖來描述根據本發明的特定實施例：

圖1是穿過具有各種介電常數的材料的波長對比頻率的曲線圖；

圖2A-2D示出使用印刷電路板技術產生的介電波導（DWG）的各種配置；

圖3A-3C一起是示例性介電波導的正投影；

圖4是示出用于制造介電波導的工藝的流程圖；

圖5是與偶極天線一起使用的反射器的等距視圖；

圖6是圖5的反射器的截面視圖；

圖7是顯示圖5的偶極天線和反射器的插入損耗的曲線圖；

圖8A和圖8B示出耦合到集成電路（IC）的DWG的另一實施例；

圖9-10示出用于將DWG直接接合到IC的實施例；

圖11-13示出來自各種DWG接口配置的輻射能量的模擬；

圖14是示出各種接口配置的插入損耗的曲線圖；

圖15示出與具有硅間隙填充劑材料的搭扣連接器耦合的兩個DWG；

圖16A-16B示出來自DWG的直角轉角的輻射能量的模擬；

圖17是直角轉角被屏蔽以使輻射泄漏最小化的DWG的圖示；

圖18A-18B示出來自DWG的被屏蔽的直角轉角的輻射能量的模擬；

圖19是示出具有直角彎曲段的DWG的插入損耗對比頻率的曲線圖；

圖20是示例性柔性DWG的圖示；

圖21A-21D示出多通道柔性DWG的各種配置；

圖22-25示出柔性DWG與柔性電纜的各種組合方式；

圖26示出具有耦合到DWG的偶極天線的微電子封裝體，所述DWG具有引導元件以改進輻射信號的耦合；

圖27A-27C是用于將信號從帶狀線發射到DWG的結構的多個視圖；

圖28示出各種長度的金屬波導過渡段的模擬結果；

圖29是用于將信號從微帶線發射到DWG的喇叭天線的等值線圖；

圖30A和圖30B是圖29的喇叭天線的俯視圖和正視圖；

圖31示出來自圖29的喇叭天線的信號輻射的模擬；

圖32示出RJ45連接器用于耦合DWG的用途；

圖33-34示出RJ45連接器用于耦合DWG的各種應用；

圖35是示出DWG在系統中的用途的流程圖；以及

圖36是用DWG互連的兩個系統的圖示。

本發明實施例的其它特征將通過附圖和以下詳細描述而變得顯而易知。

具體實施方式