[发明专利]用于具有波导连接器功能的可表面贴装天线的转接器以及包含天线装置的结构

说明书

本申请是申请人为胡贝尔和茹纳股份公司、国际申请日为2009年3月24日、申请号为200980113729.7(国际申请号为PCT//EP2009/053428)、题为“具有波导连接器功能的可表面贴装天线、通信系统、转接器以及包含天线装置的结构”的PCT发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及与天线连接使用的转接器和相应的结构。 

背景技术

传统的微波和毫米波无线电应用通常由分立的个别地装在高频共同基底或板上的无源和有源元件构成，导致其集成度较低。 

所述无线电应用的性能，尤其是在毫米波频率下的性能，通常会受限于分立元件之间容许的连续界面或过渡的数目，其随着所述的共同基底的质量以及可重现预定反射系数的互连技术的能力而改变。 

为了显著降低通信系统和应用的总成本，业已有人正在开发低成本的关键部件，诸如高增益天线、滤波器以及前端模块。 

较大的市场渗透的关键条件是将总成本大大地降低。就这点而论，典型的成本推动器为天线。 

下列的基于天线的现代化无线电通信系统的主要特征可能是非常期望的： 

-模块化和可重构的构造，其使装置可用于不同的应用方案，例如室内、点对点户外应用等等。 

-能使完全组装的系统的发送器和接收器两方都完全可测，直到及包括天线，通过产生限定良好的可复制的屏蔽式信号管道来避免与传播相关的链路测试的不定性。 

一种施加合适的集成方法的新方法相信会是成功实现上述想象的低成本和高性能无线电系统的关键因素。其应该允许使用最低的微波技术及显著简化的组装的毫米波装置。从理想上来说，可以完全排除对昂贵的高频共同基底载体的需要。其应该也可以提供天线和集成的波导过渡的设计，所述设计显示对不同封装级和板级的电磁环境具有小的敏感度，并且很容易转移到不同的生产和组装设备上。 

发明内容

本发明的目的为提供一种可靠和可复制的到其它的基于波导的(例如毫米波)有源和无源元件的接口。 

本发明的又一目的为提供一种可复制的、损耗低的、完全屏蔽的用于平面(例如毫米波)电路的测试和测量接口。 

本发明涉及建构一种转接器，其适用于低成本、中增益(5-10dBi)的、用于高度集成的无线电应用的、模块化、可表面贴装的天线的测试和调试方案。 

本发明的可表面贴装的天线具有两个主要功能。第一功能为常规天线的功能，用于将电磁能量发射到自由空间中和/或接收自由空间中的电磁能量。第二功能为转接器的功能，其中天线构成平面电路到波导器过渡件(planar-circuit-to-waveguide transition)的第一部分。因此，天线也被称为连接器基座或阴转接器部件。连接器插头或阳转接器部件用作平面电路到波导器过渡件的第二部分。其可以重复地附于天线，从而产生低损耗、宽带和可复制的平面电路到波导器过渡件。 

本文所示的天线为一种可表面贴装的、准平面型的、具有集成波导连接器功能的天线。 

根据本发明，所发明的天线的主要部件包括反射框架和辐射单元，其带有通往有源(平面)电路的可至少略微弯曲的悬臂式接口。毫米波波导天线本身由所述辐射单元和两个腔构成，所述两个腔即后反射器腔和开口腔。该辐射单元安装在反射框架内，在所述两个腔之间提供共享接口。整个天线安装在位于共同基底上的导电平面的顶部上，使得所述后反射器腔形成为基本上电磁屏蔽的体积。 

本发明的构成平面电路到波导器过渡件的第一部分的天线装置，具有以下主要特征： 

-其具有准平面形状，其中“Z轴”尺寸远远小于“X轴”和“Y轴”的尺寸。 

-其为平面有源电路(发射器或接收器)芯片提供可弯曲的机械和电气接口。 

-其可为辐射单元使用柔性的高频基底。 

-其为“波导就绪”，即其设计成支持/接受转接器/接口的功能。 

-其为转接器提供机械和电磁接口。 

本发明的构成平面电路到波导器过渡件的第二部分的转接器，具有以下主要特征： 

-其设计成在否则为开口腔内提供高阶模抑制。 

-其进行辐射单元近场的修正。 

-其用作平面电路到波导器过渡件的阻抗变换。 

-其为天线装置提供机械和电磁接口。 

-其为波导器及具有波导器接口的另一部件-例如天线或者测试和测量设备提供机械和电磁接口。