[发明专利]平行导电表面之间的间隙中的波导和传输线

说明书

一种微波器件，其基于间隙波导技术，并包括突出元件(103、104)和其间布置有间隙的两个导电层(101、102)，该突出元件以周期性或准周期性的图案布置并固定地连接到所述导电层中的至少一个，从而形成纹理以阻止在除了沿着预期波导路径以外的其它方向上的操作频带下的波传播。互补突出元件的组各自以所述图案形成并且被布置成彼此对准和叠置，每组的互补突出元件形成图案的每个突出元件的全长的一部分，或者互补突出元件的组以偏移互补布置被布置，一组的突出元件由此被布置在另一组的突出元件之间。

发明领域

本发明涉及新类型的微波器件，且涉及用于设计、集成并封装用于通信、雷达或传感器应用的天线系统的射频(RF)部件，以及例如构件例如波导耦合器、双工器、滤波器、天线、集成电路封装件等的技术。

本发明主要涉及高于30GHz的频率，即毫米波区，且涉及甚至高于300GHz的频率，即亚毫米波，但本发明在比30GHz低的频率下也是有利的。

背景

电子电路在今天用在几乎所有产品中，且特别是在与信息的传输有关的产品中。信息的这样的传输可沿着电线和电缆在低频下(例如结合电线的电话)进行或使用无线电波在较高频率下通过空气无线地进行，无线电波用于例如广播音频和TV的接收并用于例如在移动电话中的双向通信。在后一高频情况下，高频和低频传输线和电路都用于实现所需的硬件。高频构件用于传输并接收无线电波，而低频电路用于调制关于无线电波的声音或视频信息并用于相应的解调。因此，低频和高频电路都是需要的。本发明涉及用于实现高频构件例如发射机电路、接收机电路、滤波器、匹配网络、功率分配器和合成器、耦合器、天线等的新技术。

第一次无线电传输发生在低于100MHz的相当低的频率下，而现在无线电频谱(也被称为电磁频谱)在商业上在高达40GHz和以上被使用。对探究较高频率感兴趣的原因是大带宽可用。当无线通信普及到越来越多的用户并对越来越多的服务变得可用时，新频带必须被分配以为所有业务给予空间。主要要求是针对数据通信，即在尽可能短的时间内大量数据的传输。

已经存在以可被掩埋的光纤的形式的光波传输线并当大带宽被需要时代表无线电波的可选方案。然而，这样的光纤还需要被连接在任一端处的电子电路。甚至可能需要针对高于40GHz的带宽的电子电路以使光学传输线的巨大可用带宽的使用变得可能。本发明涉及间隙波导技术(见下文)，其被发现具有优良的特性例如低损耗，且非常适合于大量生产。

此外，存在对涉及高增益天线、预期用于消费者市场的用于特别是在60GHz和以上的快速无线通信的技术的需要，所以低成本可制造性是必备的事情。消费者市场优选平面天线，且这些只可以被实现为平面阵列，以及这些系统的宽的带宽需要全体分布网络(corporate distribution network)。这是给阵列的每个元件馈送相同的相位和振幅以实现最大增益的线路和功率分配器的完全分支的网络。

常见类型的平面天线基于在印刷电路板(PCB)上实现的微带天线技术。PCB技术非常适合于这样的紧凑轻量化的并馈天线阵列(corporate-fed antenna array)的大量生产，特别是因为全体分布网络的构件可被微型化以连同微带天线元件一起安装在一个PCB层上。然而，这样的微带网络遭受在介电和导电部件中的大损耗。介电损耗不取决于微型化，但导电损耗由于微型化而非常高。不幸的是，微带线只可以通过增加基片厚度而变得更宽，且然后微带网络开始辐射，以及表面波开始传播，这都严重地破坏性能。

存在具有低导电损耗且没有伴随表面波和辐射的问题的一种已知的基于PCB的技术。这通过如在[1]中的两个名称“基片集成波导(SIW)”或“后壁波导(post-wallwaveguide)”中的任一个被提到。我们在这里将只使用术语SIW。然而，SIW技术仍然有明显的介电损耗，且低损耗介电材料非常昂贵和柔软，且因此不适合于低成本大量生产。因此，存在对更好的技术的需要。