[发明专利]波导网络

说明书

技术领域

本发明一般地涉及波导网络。具体地讲，但非排他性地，本发明公开了一种使用电介质波导互连安装在印刷电路板上的集成电路的设备和方法。

背景技术

多功能数字装置(诸如，智能电话和笔记本电脑)的使用在近年来迅速增加至这样的程度：它们已变为我们日常生活不可缺少的部分。结果，关于形状因素、更好的数据传送速度、更长的电池寿命等，来自消费者的对这些装置的需求不断提高。

常规地，这些装置由集成电路(IC)构造，集成电路布置在印刷电路板(PCB)上并经层叠在PCB的基底上的基于铜的信号迹线(即，铜导轨)以电气方式互连。类似于计算机网络中共享物理通信信道的概念，每个铜导轨被构造为作为指定IC之间的信号通道而被共享。例如，在以太网标准中，使用通向通常具有层一(即，物理层)和层二(即，数据链路层)通信能力的链接装置(诸如，PC终端或独立模块)的绞合铜线或光纤实现物理信道。

然而，为这些目的使用铜导轨具有特定挑战。例如，因为由于频率相关损失(例如，回波损失、码元间干扰或串扰)导致的关于数据速率的非线性缩放特性，对于使用铜导轨能够实现的最大数据速率(在IC之间)存在限制。为了补偿由于这些损失导致的信号劣化，均衡器被包含进来以确保满足链路性能。然而，均衡器消耗额外的电力。此外，损失随着数据速率增加而增加，这进一步需要使用更强的均衡器(由此消耗更多的电力)以确保相同的性能，形成恶性循环。

因此，考虑到上述问题，用于互连印刷电路板上的IC的改进的设备和方法将因此在本领域中是有用的并且有益的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种波导网络或波导总线，包括：基底，具有布置在基底上的多个集成电路；和电介质波导，位于基底上或位于基底中。所述多个集成电路经电介质波导耦合。

基底可以是印刷电路板。每个集成电路可使用波导耦合器耦合到电介质波导，波导耦合器优选地构造为平面喇叭天线。天线可有益地布置为相对紧凑，并且在所希望的工作频率范围的绝大部分上表现出高增益、方向性和可接受的损失。

电介质波导可被构造为用于射频信号的传输，并且可允许并行和/或串行传输信号。优选地，可使用载波侦听多址接入(CSMA)协议或频分多址接入(FDMA)方案执行传输。另外，电介质波导可具有至少100GHz的带宽。

另外，电介质波导也可布置为互连所述多个集成电路以形成网络，该网络可构造为环形拓扑、星形拓扑或总线拓扑。此外，网络也可使用网桥以可通信的方式可耦合到基底上的其它等同地构造的网络。每个网桥优选地是布置为互相耦合波导或末端耦合波导的无源波导部件。网桥有益于互连不同网络，因为它们经微分割提供冲突域隔离，并且能够在网络扩展时实现带宽缩放。

网络集线器优选地包括用于信号放大的波导谐振器，网络集线器可布置在基底上以在网络构造为树形拓扑的情况下互连所述多个集成电路。

另外，电介质波导可包括多个分立部分和具有多个空隙的至少一个结点，分立部分在所述至少一个结点处聚集。每个空隙的宽度优选地大约为通过电介质波导传输的信号频率的波长的百分之十。这种空隙特征可通过减小回波损失和信号损失提高总体传输性能。

根据本发明的第二方面，提供了一种波导网络或波导总线，包括：印刷电路板，具有布置在印刷电路板上的多个集成电路；和电介质波导，位于印刷电路板上或位于印刷电路板中。所述多个集成电路经电介质波导耦合。

根据本发明的第三方面，提供了一种电介质波导，被构造为连接到基底的表面或者集成到基底中，所述电介质波导包括：第一端，布置为可连接到布置在基底上的集成电路；和第二端，布置为可连接到另一类似的电介质波导。

通过以下描述的实施例，本发明的这些和其它方面将会变得清楚，并且将参照以下描述的实施例解释本发明的这些和其它方面。

附图说明

以下参照附图公开本发明的实施例，其中：

图1是显示根据本发明第一实施例在印刷电路板上实现的原型波导网络的照片；

图2表示在图1的网络中使用的IC到波导耦合器(即，波导耦合器)的顶视图；

图3A至图3E显示常规Y型结和在图1的网络中使用的开槽Y型结以及它们相关的性能图表；

图4表示根据本发明的波导网络的第二实施例，其中网络布置为环形拓扑；

图5表示根据本发明的波导网络的第三实施例，其中网络布置为星形拓扑并包括网络集线器；