连接装置的制作方法

本发明涉及用于发送和接收电磁波的连接装置，特别是在毫米波频率范围内，所述装置包括用于发送和/或接收电磁波的至少一个天线构件和用于传输所述波的至少一个波导构件，其中至少在传输状态下，所述至少一个波导构件的端部部分布置在所述至少一个天线构件处，使得电磁辐射可以在它们之间传输。本发明还涉及组装连接装置的方法，所述装置包括至少一个天线构件和至少一个波导构件，所述天线构件用于发送和/或接收电磁波，特别是在毫米波频率范围内，所述波导构件用于传输所述波。最后，本发明涉及波导构件的组以及使用波导构件和天线构件。

背景技术：

如上所述的连接装置在现有技术中是已知的。通常，使波导构件接近天线构件或与天线构件直接接触，以允许电磁波从天线构件耦合到波导构件中，反之亦然。这些部件相对于彼此的正确对准对于减少损耗和实现良好的耦合效率是重要的。然而，对准可能是时间和成本消耗的。此外，天线构件和波导构件的装置通常需要大的体积。

因此，本发明的目的是克服这些问题中的至少一个并提供便于对准的解决方案，其允许在至少一个天线构件和至少一个波导构件之间建立良好的耦合，并且允许节省空间。

技术实现要素：

上述目的由上述连接装置来解决，在于至少一个波导构件设置有至少一个凹部，所述凹部从所述至少一个波导构件的自由端延伸到所述波导构件中，且在于，至少在传输状态下，至少一个天线构件至少部分地插入所述至少一个凹部中。

对于用于组装的上述方法，上述目的的实现在于，至少一个天线构件至少部分地插入至少一个波导构件的至少一个凹部中，以在所述至少一个波导构件和所述至少一个天线构件之间传输电磁波。

对于上述波导构件的组，上述目的的实现在于，每个波导构件在至少一个自由端处包括至少一个凹部，以至少部分地接收至少一个天线构件，所述至少一个凹部从所述至少一个自由端延伸到所述波导构件中。

对于上述波导构件的用途，上述目的的实现在于，通过使用用于传输电磁波的波导构件，特别是在毫米范围内，其用于将至少一个天线构件插入至少一个凹部中，所述凹部从所述波导构件的至少一个自由端延伸到所述波导构件中。对于使用天线构件，上述目的的实现在于，通过使用用于电磁波的天线构件，特别是在毫米范围内，其用于至少部分地插入至少一个波导构件中。

根据本发明的解决方案便于天线构件与波导构件的组装以及它们的耦合。将天线构件至少部分地插入到波导构件的至少一个凹部中可以保证两个部件之后相对于彼此布置在预定位置。

此外，在波导构件的至少一个凹部中存在天线构件的至少一部分可以保证部件彼此的良好耦合，从而确保高传输质量并减少信号损耗。最后，装置有助于节省空间。

在下文中，描述了本发明的进一步改进。根据在特定应用中是否需要特定改进的特定优点，可以彼此独立地组合附加的改进。

根据第一有利改进，至少一个凹部和至少一个天线构件可以至少部分地形成为彼此互补。这可以便于它们的组装，确保它们之间的限定的相对位置，并且还可以使得这些部件相对于彼此牢固地固定并因此减少损耗。

至少一个波导构件可以至少部分地具有总体纵向形状，并且至少一个凹部可以沿着至少一个波导构件的纵向方向延伸。至少一个波导构件可以特别地在垂直于纵向方向的截面中具有圆形形状。替代地，至少一个波导构件可具有任何其他合适的截面，例如矩形或多边形。如果至少一个凹部沿着纵向方向延伸，则至少一个天线构件可以沿着所述方向延伸到波导构件中。这可以便于耦合，因为可以在纵向方向上从至少一个天线构件辐射的电磁波可以容易地遵循至少一个波导构件的形状。

在替代方案中，与上述纵向实施例相比，至少一个波导构件可以是短的。在这种情况下，至少一个波导构件可以形成用于天线的帽，其可以连接到其他波导部件。因此，至少一个波导构件可以充当至少一个天线构件和至少一个其他波导部件之间的接口。

至少一个天线构件可以至少部分地具有扁平形状。特别是对于这种情况，至少一个凹部可以形成为延伸到至少一个波导构件中的狭缝。特别地，所述狭缝可以与波导构件的纵向方向平行地延伸。扁平天线构件可以容易地插入到狭缝中。优选地，狭缝的宽度与天线构件的厚度相同，具有典型的制造公差。这可以使得至少一个天线构件牢固地安置在至少一个狭缝中。

为了良好的耦合质量，至少一个狭缝可以延伸穿过至少一个波导构件的截面的中心。因此，至少一个天线构件可以插入波导构件的中心区域。

特别是在至少一个天线构件具有延伸超过波导构件的总厚度的长度的情况下，至少一个波导构件可以通过至少一个狭缝横向敞开。因此，在传输状态下垂直于波导构件的纵向方向测量天线构件的长度。因此，狭缝的长度因此与波导构件的厚度相同。在狭缝延伸穿过至少一个波导构件的截面的中心的情况下，波导构件中的横向开口彼此直径方向地布置。

至少一个凹部可以具有从至少一个波导构件的自由端到凹部的底部部分测得的穿透深度，所述穿透深度优选地大于至少一个波导构件的直径的0％且直至200％，特别是在25％和200％之间。穿透深度优选地平行于至少一个波导构件的纵向方向测得。

至少一个波导构件优选地由实心材料制成，特别地，芯可以由实心材料制成。因此，至少一个波导构件可以由聚合物材料制成。聚合物波导构件允许设置成本有效的连接装置。此外，至少一个凹部可以容易地形成在由聚合物材料制成的波导构件中，例如通过模制、切割或其他合适的技术。波导构件可以具有至少一个金属屏蔽件，其周向地围绕芯。

至少一个天线构件可以至少部分地形成为印刷电路板。为了组装连接装置，印刷电路板的至少部分可以插入波导构件的至少一个凹部中。特别是在至少一个天线构件至少部分地形成为印刷电路板的情况下，至少一个凹部可以形成为狭缝。在这种情况下，由狭缝限定的平面(其沿着波导构件的纵向方向和狭缝的长度方向延伸)优选地平行于由印刷电路板限定的平面延伸。因此，所述平面垂直于狭缝的宽度方向。

为了进一步改善连接装置的耦合和组装，至少一个天线构件可设置有至少一个，特别是圆形的偏振器，其中至少一个偏振器在传输状态下至少部分地布置在至少一个凹部中。因此，由偏振器偏振的电磁辐射可以直接进入至少一个波导构件，反之亦然。如果优选地，至少一个偏振器是圆形偏振器并且适于相对于波导构件的纵向方向圆形地偏振电磁辐射，则可以组装波导构件和天线构件，以独立于相对于纵向方向的旋转位置形成根据本发明的连接装置。例如，如果至少一个凹部形成为延伸穿过波导构件的截面的中心的狭缝，则波导构件和天线构件可围绕纵向方向旋转180度并且将在传输状态下实现相同的耦合。这导致装置的更容易的组装。

至少一个偏振器特别可以由在印刷电路板形成的天线装置内部的至少一个微带装置形成。特别地，微带装置可以由印刷电路板的中心层或隔板中的至少一个微带形成。为了容易地形成圆形偏振器，微带可以具有整体u形部，其中u形部的两个腿部朝向波导构件延伸并且在传输状态下至少部分地位于凹部中。至少一个腿部可在其内侧设置有阶梯结构，该阶梯结构从腿部的自由端朝向u形部的底部延伸。阶梯状结构可以形成为使得u形部的两个腿部之间的距离随着朝向腿的自由端的每个阶梯而增加。

在下文中，使用示例性实施例并参考附图更详细地描述本发明及其改进。如上所述，实施例中示出的各种特征可以在特定应用中彼此独立地使用。

附图说明

在以下附图中，具有相同功能和/或相同结构的元件将用相同的附图标记表示。

在附图中：

图1示出了处于传输状态的根据本发明的连接装置的优选实施例的示意性透视图；

图2示出了根据本发明的波导构件的示意性透视图，其中没有天线构件；

图3示出了处于传输状态的根据本发明的连接装置的第二优选实施例的示意性透视图；

图4示出了图3的实施例的剖视图，示出了天线构件的中心层；以及

图5以示意性透视图示出了用于根据本发明的连接装置的天线构件的另一优选实施例。

具体实施方式

在下文中，参照图1和图2描述根据本发明的波导构件和连接装置的第一优选实施例。因此，图1所示的连接装置设置有如图2所示的波导构件。

连接装置1可包括天线构件3和波导构件5。装置1在图1中以传输状态t示出。在传输状态t下，天线装置3和波导构件5布置成使得电磁波可以从天线构件3耦合到波导构件5中，反之亦然。

波导构件5具有带有自由端7的端部部分6。端部部分6连接到天线构件3。应该注意的是，波导构件5优选地设置有第二自由端(未示出)，其形成为类似于自由端7并且可以连接到类似的天线装置(未示出)。在这种情况下，连接装置1可包括一个波导构件5和两个天线构件3。

天线构件3优选地连接到至少一个通信电路9，该通信电路9可以是发射器、接收器或组合的收发器。此外，天线构件3优选地连接到印刷电路板(pcb)11或者与其整体集成。天线构件3本身优选地形成为pcb，特别是低损耗pcb。天线构件3可以是刚性的或柔性的。

天线构件3优选地具有整体矩形形状(在图1中由虚线表示)。矩形形状优选地与印刷电路板11的平面13平行地延伸或与其相同。天线构件3优选地远离pcb11凸出，使得其延伸超出pcb11的前边缘15，使得可以与波导构件5连接。

波导构件5具有总体纵向形状并沿着纵向方向l延伸。优选地，波导构件5的至少一个芯17由聚合物纤维19制成。替代地，芯17可以由其他材料制成，特别是聚合物材料。例如，泡沫聚合物材料。根据另一替代方案，芯17可以由诸如玻璃的材料制成。除了可能存在凹部的自由端之外，至少芯17优选是实心的。

芯17可以被附加的外层沿圆周方向围绕，所述外层可以根据所需的电气和/或机械特性进行选择。特别地，层可以以套筒状方式围绕芯17。根据优选的示例性实施例，芯17由电介质层21、屏蔽件22和外层23围绕。

仅作为示例，电介质层21由介电常数低于芯17的介电常数的材料制成。屏蔽件22优选地形成为用于信号限制的金属屏蔽件22，并且外层23可以由塑料材料制成以保护发送构件5。在端部部分6中，波导构件5设置有凹部25，凹部25形成为狭缝27。凹部25延伸穿过波导构件5的截面的中心29。因此，截面垂直于纵向方向l行进。凹部25沿着纵向方向l从自由端7延伸到波导构件5中。凹部25的端部由底部31形成。

波导构件5通过端部部分6中的凹部25横向敞开。换句话说，凹部25也延伸穿过第一层和第二层21、22和23。层21、22和23中的开口跨越中心29彼此直径方向地布置。在第一实施例中，凹部25进入波导构件5的穿透深度33大于波导构件5的外径35。

然而，这不是强制性的。优选地，沿纵向方向l从自由端7到底部31测得的穿透深度33优选地大于直径350％且直至200％。

优选地，凹部25形成为与天线构件3互补，使得天线构件3可以接收在凹部25中。该传输状态t如图1所示。优选地，天线构件3在传输状态t下邻接底部31。

天线构件的厚度37优选地与狭缝27的宽度39相同。优选地，厚度37和宽度39在传输状态t下垂直于纵向方向l并垂直于天线构件3的平面41测得。天线构件3的平面41优选地与pcb11的平面13平行或与其相同。在厚度37和宽度39相同的情况下，天线构件3可以紧密地配合在凹部25中，使得在传输状态t下，天线构件3和芯17的材料之间不存在或仅存在非常少量的诸如空气的周围介质。应该注意的是，“相同”包括由于制造引起的典型偏差，其可以总计为厚度37和/或宽度39的约5％。在该实施例中，天线构件3的厚度37优选地小于波导构件5的直径35的25％。

在传输状态t下，天线构件3的平面41平行于纵向方向l延伸，由此，天线构件3和波导构件5沿着相同的轴线布置，该轴线由纵向方向l限定。这改善了天线构件3和波导构件5之间的信号传输，并且可以减少信号损耗。

将天线构件3插入波导构件5的凹部25有利于这些部件的耦合。因此，实现了紧凑的设计，并且可以改善天线构件3和波导构件5之间的耦合性能。

现在参考图3和图4描述连接装置1的另一个优选实施例，其中图4以剖视图示出图3的实施例。

为简洁起见，仅详细描述与前述实施例的不同之处。

形成为狭缝27的凹部25具有穿透深度33，其小于波导构件5的直径35的50％。替代地，深度33可以优选地大于直径35的0％且直至200％。在该实施例中，狭缝27的宽度39大于穿透深度33。

天线构件3形成为印刷电路板43，其具有两个外层45和47以及中间层或隔板49。中间层优选地形成为微带51。微带51优选地由铜或主要包含铜的金属制成。

层45和47设置有多个通孔或过孔53。通孔53可用于调节天线构件3的电磁特性。通孔53基本上垂直于纵向方向l和由中心层49限定的平面延伸。通孔53优选地设置有金属化内壁(未示出)。

中心层49包括能够偏振从天线构件3发射的电磁辐射的结构。因此，天线构件3设置有偏振器55。优选地，偏振器55是圆形偏振器57。

结构具有整体u形部59，其形成为凹部61，凹部61沿着纵向方向l从波导构件5延伸到中间层49中。u形部包括沿纵向方向l延伸的第一腿部63和第二腿部65，其中腿部63和65的自由端67和69指向波导构件5的方向。

由凹部61形成的腿部63和65之间的自由空间71沿着纵向方向l从自由端67和69朝向u形部59的底部73渐缩。因此，第一腿部63包括内侧75，内侧75基本上平行于纵向方向l行进。

相对的第二腿部65在其内侧79包括阶梯结构77，使得第二腿部65的宽度81从自由端69朝向底部73逐步增加。腿部65的宽度81垂直于纵向方向l并且在中心层49的平面中测得。

每个阶梯83具有第一边缘85和第二边缘87，它们彼此垂直设置。第一边缘85基本上与纵向方向l平行地延伸，因此，第二边缘87基本上垂直于纵向方向l延伸。对于每个台阶83，第一边缘85的长度沿着纵向方向l从底部73朝向自由端69增加。

在传输状态t下，偏振器55至少部分地插入凹部25中。

在图5中，示出了用于根据本发明的连接装置1的天线构件3的另一优选实施例。天线构件3可以例如用于装置1，如关于图3和图4所描述的。为简洁起见，仅详细描述与前述实施例的不同之处。

天线构件3具有沿纵向方向l延伸的总体纵向形状。在纵向方向l中，天线构件3具有连接端89和波导端91。连接端89可用于将天线构件3连接到通信电路9(这里未示出)。波导端91可用于耦合到波导构件5(这里未示出)。特别地，波导端91可以用于耦合到波导构件5，如关于图3和图4所描述的。

天线构件3沿纵向方向l具有恒定的厚度37。然而，天线构件3的宽度93沿纵向方向l变化。天线构件3的宽度93垂直于纵向方向l并垂直于厚度方向37测得。

天线构件3的宽度93变化，使得形成第一部分95，其沿着纵向方向l具有恒定形状的截面。换句话说，天线构件3的宽度93和厚度37在第一部分95中沿纵向方向l保持恒定。第一部分95在连接端89处开始并且在波导端91的方向上延伸。

在天线构件3的第二部分97中，天线构件3的宽度93沿着纵向方向l变化。因此，宽度93变化使得其大于波导端91处的第一部分95中的宽度并且朝向第一部分95减小。换句话说，天线构件3在第二部分97中朝向第一部分95渐缩。沿着天线构件3的厚度37的方向看，天线构件3由此具有整体漏斗状形状。

作为参照图3和图4描述的实施例，该实施例中的天线构件3包括两个外层45和47以及布置在外层45和47之间的中间层49。外层45和47优选地由电介质材料制成，例如印刷电路板的材料。

中心层49包括偏振器55，特别是圆形偏振器57，其形成为微带51。圆形偏振器57包括形成阶梯结构77的阶梯83。圆形偏振器57的宽度99朝向第二部分97在纵向方向l上随着每个阶梯83而减小。换句话说，偏振器57基本上成形为如关于图4所述的第二腿部65。

外层45和47没有如上述实施例设置过孔或通孔53。相反，天线构件3包括金属化侧壁101和103。因此，侧壁101布置在天线构件3的顶部和底部上，因此沿着纵向方向l均匀且平坦。侧壁101彼此平行布置并且平行于天线构件3的宽度93的方向和纵向方向l延伸。

侧壁103沿天线构件3的宽度93的方向彼此相对布置。因此，侧壁103在第一部分95中彼此平行地延伸并且在第二部分97中分叉。

附图标记

1连接装置

3天线构件

5波导构件

6端部部分

7波导构件的自由端

9通信电路

11印刷电路板(pcb)

13印刷电路板的平面

15印刷电路板的前边缘

17芯

19聚合物材料

21电介质层

22屏蔽件

23外层

25凹陷

27狭缝

29中心

31底部

33穿透深度

35波导构件的直径

37天线构件的厚度

39宽度

41天线构件的平面

43印刷电路板

45外层

47外层

49中心层

51微带

53通孔

55偏振器

57圆形偏振器

59u形部

61凹陷

63第一腿部

65第二腿部

67第一腿部的自由端

69第二腿部的自由端

71腿部之间的自由空间

73u形的底部

75第一腿部的内侧

77阶梯结构

79第二腿部的内侧

81第二腿部的宽度

83阶梯

85阶梯的第一边缘

87阶梯的第二边缘

89连接端

91波导端

93天线构件的宽度

95第一部分

97第二部分

99偏振器的宽度

101侧壁

103侧壁

l纵向方向

t传输状态