[發明專利]電介質波導

在審

• 申請號: 201680072898.0
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN108780937A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: C.魯施;M.迪特曼;C.阿爾梅達;C.W.摩根;L（文森特）.黃
• 申請（專利權）人: 泰連德國有限公司;泰連公司;泰科電子（上海）有限公司
• 主分類號: H01P3/12
• 分類號: H01P3/12;H01P3/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

一種用于傳播電磁信號的電介質波導包括包層和導電屏蔽件。包層具有由第一電介質材料構成的本體。本體限定穿過其的芯區域，該芯區域填充有不同于第一電介質材料的第二電介質材料。包層還包括至少兩個肋，所述至少兩個肋從本體的外表面延伸到遠端。屏蔽件接合肋的遠端且周邊地圍繞包層，使得在本體的外表面和屏蔽件的內表面之間徑向地限定氣隙。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年12月14日提交的中國專利申請No.201510922442.6以及于2016年1月21日提交的美國專利申請No.15/002565的優先權，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本文的主題總體上涉及電介質波導。

背景技術

電介質波導用于通信應用中，以沿著路徑傳遞電磁波形式的信號。電介質波導提供用于連接通信裝置的通信傳輸線，例如將天線連接到射頻發射器和/或接收器。雖然開放空間中的波在所有的方向上傳播，但電介質波導通常會限制波并沿著限定的路徑引導波，這允許波導在相對較長的距離上傳輸高頻信號。

電介質波導包括至少一種電介質材料，并且通常具有兩種或更多種電介質材料。電介質是可以通過施加的電場來極化的電絕緣材料。電介質材料的極化率由稱為介電常數或相對電容率(permittivity)的值表示。給定材料的介電常數是其介電電容率，其表示為相對于真空的電容率(其根據定義為1)的比率。相比于第二電介質材料具有更大的介電常數的第一電介質材料與第二電介質材料相比能夠通過極化存儲更多的電荷。

一些已知的電介質波導包括芯電介質材料和圍繞芯電介質材料的包層電介質材料。除了尺寸和其他參數以外，芯電介質材料和包層電介質材料中的每一個的介電常數影響通過波導的電磁場在波導內分布的方式。在已知的電介質波導中，電磁場通常具有徑向延伸通過芯電介質材料、包層電介質材料、以及甚至部分地位于包層電介質材料的外部(例如，在波導外部的空氣內)的分布。

存在與在電介質波導的包層之外延伸到周圍環境中的電磁場的部分相關的若干問題。首先，當多個電介質波導在電纜中被束在一起時，波導外部的電磁場的部分可能產生高串擾水平，并且串擾水平隨著傳播通過波導的更高的調制頻率而增加。其次，空氣中的一些電磁場可能比在波導內傳播的場行進得更快，這導致稱為分散(dispersion)的不希望的電效應。當信號的某些頻率分量以不同于信號的其他頻率分量的速度傳播時，會發生分散，從而導致信號間干擾。第三，由于與電磁場相互作用的外部物理影響，例如人手觸及電介質波導，電介質波導可能經歷干擾和信號劣化。最后，波導外部的電磁場的部分可能沿著波導中的彎曲而丟失，因為飛內含的場趨向于沿直線輻射離開而不是跟隨波導的輪廓。

這些問題中的至少一些的一個可行的解決方案是增加電介質波導的整體直徑，例如通過增加包層的直徑或圍繞包層的電介質外部護套層的直徑。增加電介質材料的量提供了更好的場抑制，并且減少了在波導的外部傳播的電磁場的量或程度。但是，增加電介質波導的尺寸引入了其他缺點，包括波導的柔性降低、材料成本增加、以及可以裝配在給定區域或空間內的波導數量的減少(例如，減小波導的密度)。

另一個可能的解決方案是提供導電屏蔽層，其接合波導的外部電介質層并圍繞波導的整個周邊。但是，由于電磁場的部分在導電材料中感應出表面電流，所以用導電材料完全包封電介質波導會在波導中導致不希望的高能量損耗水平(例如，插入損耗和/或回波損耗)。高損耗水平縮短了電磁波將通過波導傳播的有效長度。另外，與傳播的電磁波相互作用的外部金屬屏蔽層可能允許具有急截止頻率的不希望的傳播模式。例如，在某些特定的頻率時，屏蔽層可以完全停止或“截止”希望的場傳播。

仍需要用于傳播高頻電磁信號的電介質波導，其具有相對緊湊的尺寸并且對外部影響(例如，串擾和其他干擾)的敏感性降低，同時提供可接受的低水平的損耗并避免不希望的模式傳播。

發明內容