在平行导电平面之间的间隙中的波导和传输线的制作方法

本发明涉及新类型的微波器件，且特别是用于设计、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。消费者市场偏爱平面天线，且这些只可以被实现为平面阵列，以及这些系统的宽带宽需要全体分布网络。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(microstrip antenna)技术。PCB天线非常适合于这样的紧凑轻重量的全体馈送天线阵列的大量生产，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分中的大损耗。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，且接着微带网络开始辐射，以及表面波开始传播，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。这通过如在错误！没有找到引用源。中的两个名称“基片集成波导(SIW)”或“后壁波导”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。

因此，存在对例如达60GHz或以上的高频的且具有减少的介电损耗和伴随辐射和表面波的问题的平面天线系统的需要。特别是，存在对用于实现不遭受介电损耗和伴随辐射和表面波的问题的、达60GHz或以上的全体分布网络的基于PCB的技术的需要。

间隙波导技术基于也在介绍性论文错误！没有找到引用源。中所述的并在错误！没有找到引用源。中实验地验证的来自2008和2009错误！没有找到引用源。的Prof.Kildal的发明。该专利申请以及论文错误！没有找到引用源。描述了可代替在高频电路和天线中的微带技术、共面波导和正常矩形波导的几种类型的间隙波导。

间隙波导在平行的金属板之间形成。借助于在一个或两个板中的纹理来控制波传播。在平行板之间的波被阻止在纹理是周期性或准周期性的(以阻带为特征)方向上传播，且它在纹理平滑的方向上如沿着凹槽、脊和金属条增强。这些凹槽、脊和金属条形成三种不同类型的间隙波导：凹槽间隙波导、脊间隙波导和微带间隙波导错误！没有找到引用源。，如也在原始专利申请错误！没有找到引用源。中所述的。

纹理可以是在平板金属表面上的金属柱或销或基片上的具有金属化通孔的金属贴片的周期性或准周期性集合，金属化通孔将金属贴片连接到接地平面，如在错误！没有找到引用源。中提出的并也在原始专利申请错误！没有找到引用源。中所述的。具有通孔的贴片通常被称为蘑菇状物(mushroom)。

悬挂式(也被称为倒置)微带间隙波导在错误！没有找到引用源。中被介绍且也存在于错误！没有找到引用源。和错误！没有找到引用源。中的描述中。这由被蚀刻在PCB基片上并由PCB基片悬挂的金属条组成，PCB基片搁置在具有金属销的规则纹理的表面的顶部上。这个基片没有接地平面。传播的准TEM波模式在金属条和上部平滑金属板之间形成，从而形成悬挂式微带间隙波导。

这种波导可具有低介电和导电损耗，但它不与标准PCB技术兼容。纹理化销表面可由在PCB上的蘑菇状物实现，但这然后变成两个PCB层之一以实现微带网络，由此，它比只使用一个PCB层实现的间隙波导生产起来昂贵得多。此外，这种技术有很多问题：难以找到从底部将传输线连接到波导的良好的宽带方式。

由蘑菇状物制成的具有阻带-纹理的微带间隙波导在错误！没有找到引用源。中在单个PCB上实现。这个PCB型间隙波导被称为微带-脊间隙波导，因为金属条必须以与蘑菇状物相同的方式具有通孔。

在错误！没有找到引用源。中描述了准平面倒置微带间隙波导天线。在直接位于销表面上的基片上的微带馈送网络之下制造周期性销阵列和辐射元件都是昂贵的，辐射元件在这种情况下是紧凑的喇叭天线。

在错误！没有找到引用源。中介绍了具有4x4狭槽的小平面阵列。天线被实现为两个PCB，上部PCB具有被实现为具有2x2子阵列的阵列的辐射狭槽，每个子阵列由SIW腔所支撑的2x2狭槽组成。4个SIW腔中的每个由在下部PCB的表面中的微带-脊间隙波导馈送的耦合狭槽激发，下部PCB以一空气间隙定位在上部辐射PCB之下。实现具有足够的容限的PCB且特别是保持具有恒定高度的空气间隙非常昂贵。微带-脊间隙波导还需要大量金属化细通孔，其制造起来非常昂贵。特别是，钻孔是昂贵的。

因此存在对具有良好的性能且此外生产起来有成本效益的新微波器件和特别是微波和RF封装技术的需求。

发明概述

因此，本发明的目的是缓解上面讨论的问题，且特别是提供新微波器件(例如波导或FR部件)和RF封装技术，其具有良好的性能且生产起来有成本效益，特别是在30GHz之上使用，以及例如在用于在通信、雷达或传感器应用中使用的天线系统中使用。

根据本发明的第一方面，提供了微波器件，例如波导、传输线、波导电路、传输线电路或天线系统的射频(RF)部件，微波器件包括其间布置有间隙的两个导电层和一组周期性或准周期性布置的突出元件，突出元件固定地连接到至少一个所述导电层，从而形成纹理以停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中的波传播，所有突出元件在其基部处至少经由它们固定地连接到的所述导电层电连接到彼此，以及其中一些或所有突出元件也处于与另一导电层的导电或非导电接触中。

突出元件优选地布置在纹理化表面中的周期性或准周期性图案中，并设计成阻止波在这两个金属表面之间在除了沿着波导结构以外的其它方向上传播。这个被禁止的传播的频带被称为阻带，且这定义间隙波导的最大可用操作带宽。

在本申请的上下文中，术语“微波器件”用于命名能够，特别是在其中器件或它的机械细节的尺寸具有与波长相同的数量级的高频下能够传输、传送、引导和控制电磁波的传播的任何类似的器件和结构，例如波导、传输线、波导电路或传输线电路。在下文中，将关于各种实施方式例如波导、传输线、波导电路或传输线电路来讨论本发明。然而，本领域中的技术人员应认识到，关于这些实施方式中的任一个讨论的特定的有利特征和优点也可适用于其它实施方式。

所谓RF部件，在本申请的上下文中意指天线系统的在天线系统的射频传输和/或接收区段——通常被称为天线系统的前端或RF前端的区段——中使用的部件。RF部件可以是连接到天线系统的其它构件的单独部件/器件，或可形成天线系统的整体部件或天线系统的其它部件。本发明的波导和RF封装技术特别适合于实现宽带和有效的平面阵列天线。然而，它也可用于天线系统的其它部件，例如波导、滤波器、集成电路封装等，且特别是用于这样的部件到完整RF前端或天线系统内的集成和RF封装。特别是，本发明适合于是或包括间隙波导的RF部件的实现。

在前面所述的间隙波导中，波主要在两个导电层之间的空气间隙中传播，其中至少一个导电层设置有表面纹理，其在这里由突出元件形成。间隙因而设置在一层的突出元件和另一导电层之间。这样的间隙波导具有非常有利的特性和性能，特别是在高频下。然而，已知的间隙波导的缺点是，它们是相对笨重的且制造起来昂贵。特别是，提供在突出元件之上的或差不多恒定的高度处悬挂的第二层并同时避免在第二层和突出元件之间的接触很复杂。

然而，现在惊人地发现，即使一些突出元件——但不一定是它们中的全部——也与另一导电层接触，也可实现与以前的间隙波导中相同的有利波导特性和性能。发现在另一导电层和一些任意选择或全部的突出元件之间的机械连接不影响微波器件的有利特性。还发现，即使在一些突出元件和导电层之间存在偶尔的电接触，或即使在所有突出元件和另一导电层之间存在电接触，特性也不被影响。

因此，可通过允许另一导电层搁置在突出元件上或甚至连接或固定到这些突出元件中的一些或全部来制造微波器件。这极大地便于制造，且也使微波器件更鲁棒和以后更容易调节和修理。

已发现，在突出元件和上覆导电层之间的轮廓分明和恒定的间隙的提供是复杂的且实现起来昂贵。还众所周知，在两个表面之间的全电接触的提供是复杂的，且通常需要几个均匀分布的夹具、螺栓等。现在惊人地发现，在突出元件和上覆导电层之间的一些接触例如仅仅机械接触但没有电接触或坏的电接触或甚至良好的电接触的提供不影响器件的电磁性能。

突出元件优选地在沿着每个波导路径的两侧上布置在至少两个平行的行中。然而偶然地，例如沿着笔直通道和类似物且在一些特定的应用中，单行可能就足够了。此外，在很多实施方式中，也可有利地使用多于两个平行的行，例如三个、四个或更多平行的行。

例如，在一个实施方式中，RF部件是波导，以及其中突出元件进一步也与另一导电层接触并优选地固定地连接到另一导电层，以及其中突出元件布置成至少部分地围绕在所述导电层之间的腔，所述腔从而起波导的作用。因此，突出元件可布置成至少部分地提供越过导电层之间的间隙来连接所述导电层的隧道或腔的壁，所述隧道从而起波导或波导腔的作用。因此，在这个实施方式中，平滑上部板(导电层)也可搁置在由另一导电层的突出元件形成的网格阵列上或在它的某个部分上，以及提供支撑的突出元件/销可以例如通过在炉子中烘焙结构来焊接到上部平滑金属板(导电层)。因而可能形成如在错误！没有找到引用源。中所述的后壁波导，所述文件特此通过引用被全部并入。但没有在波导内部的任何基片。因此，可以这么说，SIW波导在没有基片的情况下被提供。与常规SIW比较，这样的矩形波导技术是有利的，因为它由于在波导内部没有基片而减少了介电损耗以及矩形波导也可更有成本效益地被生产，因为现在可减小或甚至省略昂贵的低损耗基片材料的使用。

至少一个导电层此外优选地设置有至少一个导电元件，所述导电元件不与所述两个导电层中的另一个电接触，所述导电元件从而形成所述波导路径，优选地针对单模波。导电元件优选地是导电脊和具有导电壁的凹槽之一。因此，设置了与另一导电层之间的间隙，而周围的突出元件与这层也机械接触和可能也电气接触。在这里，在脊和上覆导电层之间的间隙优选地在突出元件的高度的1-50％的范围内，且优选地在5-25％的范围内，以及最优选地在10-20％的范围内。突出元件的高度一般小于四分之一波长。在脊和上覆导电层之间的间隙在一些示例性实施方式中可以小于10mm，例如小于5.0mm，和/或大于0.5mm，例如大于1.0mm，以及例如在0.5-10mm的范围内，例如在1.0-5.0mm的范围内，例如在2.0-4.0mm的范围内。

与所述另一导电层接触的突出元件也可固定地连接到这个另一导电层。此外，突出元件可布置成至少部分地围绕在所述导电层之间的腔，所述腔从而形成起波导的作用的所述凹槽。

一般根据操作频率来选择导电元件例如脊的宽度。在一些示例性实施方式中，宽度可被选择为小于6.0mm，例如小于4.0mm，和/或大于1.0mm，例如大于2.0mm，以及例如在1.0-6.0mm的范围内，例如在2.0-4.0mm的范围内。

微波器件优选地是例如用于在通信、雷达或传感器应用中使用的天线系统的射频(RF)部件。

突出元件优选地具有小于在空气中在操作频率下的波长的一半的最大横截面尺寸。进一步优选地，在停止波传播的纹理中的突出元件间隔开小于在空气中在操作频率下的波长的一半的间距。这意味着在纹理中的任一对相邻突出元件之间的间隔小于波长的一半。

在这组周期性或准周期性布置的突出元件中的相邻突出元件的周期优选地小于波长的一半。一般根据操作频率选择突出元件的周期。在一些示例性实施方式中，周期可被选择为小于3.0mm，例如小于1.0mm，和/或大于0.05mm，例如大于0.1mm，以及例如在0.05-2.0mm的范围内，例如在0.1-1.0mm的范围内。

突出元件或销可具有任何横截面形状，但优选地具有正方形、矩形或圆形横截面形状。此外，突出元件优选地具有小于在空气中在操作频率下的波长的一半的最大横截面尺寸。优选地，最大尺寸比这小得多。最大横截面/宽度尺寸是在圆形横截面的情况中的直径或在正方形或矩形横截面的情况中的对角线。

此外，每个突出元件优选地具有小于它们的周期的最大宽度。一般根据操作频率来选择突出元件的最大宽度。在一些示例性实施方式中，最大宽度可被选择为小于1.0mm，例如小于0.5mm，和/或大于0.05mm，例如大于0.1mm，以及例如在0.05-1.0mm的范围内，例如在0.1-0.5mm的范围内。

可能仅仅几个突出元件或突出元件的一部分与另一导电层机械接触。然而，优选地，所有突出元件与另一导电层机械地接触。

另一导电层可简单地搁置在突出元件的突出端上。这使制造非常简单，且也便于另一导电层的随后移除，例如用于维护。然而，也可能确保至少一些所述突出元件例如借助于焊接或粘附固定地附着到所述另一导电层。这样的固定附着提供更鲁棒的组装。

优选地，突出元件具有本质上相同的高度，在任一对突出元件之间的最大高度差是由于机械容限。这取决于制造方法和操作频率，并可使一些突出元件与上覆导电层机械地和甚至电气地接触，其它突出元件不与上覆导电层接触。容限应优选地足够好以确保在任何突出元件和上覆导电层之间的可能出现的间隙保持到最小值。在一些示例性实施方式中，高度差小于0.1mm，例如小于0.05mm，例如小于0.01mm，例如小于0.005mm。因此，可能提供在突出元件和上覆导电层之间的机械和电连接的相对均匀的分布。

两个导电层可在具有导波的区之外的一段距离处为了刚度而通过机械结构进一步连接在一起，其中机械结构可整体地和优选地在限定导电层之一的至少一种导电材料上单块地形成。

优选地，两个导电层的至少部分大部分是平面的，除了由脊、凹槽和纹理(即突出元件)提供的精细结构以外。

这组周期性或准周期性布置的突出元件在实施方式的一个方案中在所述导电层之一上单块地形成且优选地通过铸造单块地形成，由此，每个突出元件单块地固定到导电层，所有突出元件在它们的基部处经由它们固定地连接到的所述导电层电连接到彼此。

因此，突出元件都与上部或下部导电层单块地集成在一起，并优选地都与导电层和相邻突出元件处于导电金属接触中。

突出元件优选地通过铸造以下面讨论的方式在导电层上单块地形成。

RF部件优选地是间隙波导，且还包括至少一个脊，波沿着该脊传播，所述脊与突出元件布置在相同的导电层上且也在所述导电层上单块地形成。

脊间隙波导利用在销之间的脊来引导波。这样的脊也可通过将可成形的材料压到模具中的凹部内来以上面讨论的方式单块地形成。然后，可具有树的形式的这个波导脊结构在它用于实现分支型分布网络时可同时在突出元件之间形成。

微波器件还优选地包括至少一个脊，波沿着该至少一个脊传播，所述脊与突出元件布置在同一个导电层上，且也在所述导电层上单块地形成。

根据实施方式的另一方案，微波器件包括多个单块波导元件，每个波导元件具有基部和从基部向上延伸的突出指状物，从而形成所述突出元件，其中波导元件与所述导电层之一导电地连接并布置成沿着这个导电层形成波导。

导电层(单块波导元件被置于该导电层上)可被布置为金属板或类似物，但优选地被布置为在基片上的金属化层。导电层优选地非常薄，这通过将它定位在坚硬和实心的介电基片上来简化以提高机械性能并降低成本。波导元件优选地包括用于凹槽间隙波导的形成的扁平底板。

因此，间隙波导被形成，其具有其间布置有间隙的两个导电层以及连接到至少一个所述导电层的一组周期性或准周期性地布置的突出指状物。单块波导元件及其突出指状物优选地都经由它们连接到的所述导电层电连接到彼此，从而形成纹理以停止在除了沿着预期波导路径以外的其它方向上的在操作频带中的波传播。

本发明人发现，较小的单块波导元件可以相当容易和有成本效益地被制造，每个单块波导元件具有基部和从基部向上延伸的突出指状物。此外，也可以用相对简单和有成本效益的方式例如通过使用拾取和放置技术或其它表面安装技术(SMT)构件放置系统来实现在第一导电层/基片上的波导元件的放置和连接。特别是，本发明使提供标准化波导元件和当生产各种类型的RF部件时完全地或至少在相对大的程度上使用这样的标准化构件变得可能。

拾取和放置工艺本身是已知的，并已经被用于电子组件的生产。这样的工艺一般涉及供应待拾取和放置在例如纸或塑料带上、托盘或类似物上的元件以及在从供应起的时间例如借助于气动吸杯来拾取元件。吸杯可附着到绘图仪型设备或其它布置以将拾取的元件放置在可位于介电基片上的导电层上，从而形成PCB。当放置在导电层例如金属化基片上时，元件通过粘附性焊膏或类似物被维持在适当的位置上。当所有元件放置在基片/层上时，组件在升高的温度下被热处理，由此，焊膏熔化并将所放置的元件固定到基片/层。这个焊接连接在返回到室温之后非常强。

本发明人发现，具有基部和从基部向上延伸的突出指状物的单块波导元件的提供使预先生产一种或多种类型的构件并通过拾取和放置方法组装元件变得可能。这例如通过使单块波导元件的基部做得足够大以用作由气动吸杯拾取的抽吸区而变得可能。

突出指状物可具有任何期望形状，但优选地由基本上一致的宽度、厚度和高度制成，使指状物基本上在形状上是矩形的。然而，具有圆形或角形顶部或侧面等的其它形状也是可行的。指状物也可以是具有圆形横截面的圆销。

波导元件可被提供为标准化构件，并可通过表面安装放置技术例如通过本身已知的拾取和放置设备来组装。这使以相对简单、快速和有成本效益的方式提供各种各样的不同RF部分变得可能。因此，得到在设计和生产RF部件中的极大灵活性。同时，与微带解决方案等比较，RF部件具有更低损耗和更好的EMC特性。

波导元件优选地包括用于凹槽间隙波导的形成的扁平底板。扁平底板特别好地适合于由气动吸杯提升。然而可选地，波导元件可包括设置有突出脊的基部，用于脊间隙波导的形成。在这样的可选方案中，脊的顶表面、在销区域之间或外部的扁平区域或类似物可用作由气动吸杯提升的表面。

所有波导元件的突出指状物优选地经由它们连接到的导电表面与彼此处于导电/电接触中。波导元件优选地包括导电表面，以及其中每个波导元件的基部和所有指状物与彼此电接触。例如，波导元件可由金属制成。每个波导元件可以例如由单片金属制成，其中切出的舌状物向上弯曲以形成突出指状物。

突出指状物优选地以朝着基部的平面的角度延伸，且优选地垂直于这个平面延伸。然而，其它方向也是可行的，例如形成相对于所述平面的锐角或钝角。

在一个实施方式中，波导元件包括设置有突出脊的基部，用于脊间隙波导的形成。

波导元件优选地由导电材料和优选地金属制成。

优选地，至少一个波导元件包括在这里以指状物的形式的布置在基部的两个相对侧上的多个突出元件。

至少一个波导元件还可包括沿着两个或更多个平行但分离的行沿着至少一个边缘布置的多个指状物。因此对在波导的每侧上的两行或更多行突出指状物的实现通常更有效。因此，具有沿着一侧或几侧布置的两个或更多个指状物行的波导元件的实现使在导电层/基片上的有效波导的更有效的组装变得可能。然而，几个波导元件也可组合以形成设置有在沿着两侧的两行或更多行中的突出指状物的波导通道。

此外或可选地，至少一个波导元件可包括沿着至少一个边缘沿着单行布置的多个指状物。

至少一些指状物可以是从基部的外部延伸的向上弯曲的舌状物。舌状物可从基部的外周边延伸。然而，可选地，至少一些指状物可以是从基部内的内部切口延伸的向上弯曲的舌状物。

波导元件优选地借助于焊锡连接到第一导电层。因此，第一导电层可在波导元件的放置之前提供有焊膏等，优选地使层稍微粘附，以将所放置的波导元件维持在适当的地方。当被放置时，第一导电层与波导元件一起可在升高的温度下被热处理，从而将波导元件固定地连接到第一导电层。

突出指状物以与在以前已知的间隙波导中的相同的方式起销、钉子等的作用。指状物的很多不同的形状和几何结构是可行的。例如，指状物可具有随着高度而改变的形状，例如是稍微圆锥形的，在中间更宽和/或更厚，例如类似于卵形或球形形状，在顶部和/或底部处具有较窄的横截面，等等。然而，优选地，指状物在整个高度上具有相对一致的宽度和厚度。进一步优选地，指状物的突出高度大于指状物的宽度和厚度，且优选地大于宽度和厚度的两倍。仍然进一步地，优选地，指状物的宽度大于厚度。

底板的扁平中央部分当用于沿着底板形成波导时优选地具有大于突出指状物的高度的宽度。优选地，这个宽度是突出指状物的高度的2-3倍的范围，例如大约2.5。

优选地，波导元件包括笔直波导元件、曲线或弯曲波导元件、分支型波导元件和过渡波导元件中的至少一个。过渡波导元件可以是到单块微波集成电路模块(MMIC)的连接的过渡。

优选地，指状物的突出高度大于指状物的宽度和厚度，且优选地大于宽度和厚度的两倍。此外，指状物的宽度优选地大于厚度。

根据实施方式的又一方案，突出元件被形成为表面安装技术网格阵列，例如销网格阵列、柱网格阵列和/或球网格阵列，其中每个销通过焊接固定到导电层，但其中所有突出元件在它们的基部处经由它们固定地连接到的所述导电层电连接到彼此。

可以用各种方式布置表面安装技术(SMT)网格阵列。这个网格阵列可包括以短销(PGA-销网格阵列)、焊球(BGA-球网格阵列)、焊柱或圆柱体(CGA-柱网格阵列)等的形式的突出元件。突出元件、即球、销、柱等可具有任何期望形状。突出元件被安装或生长于的板/表面可以是PCB或任何其它适当的材料。网格阵列可例如布置在由陶瓷(CCGA-陶瓷柱网格阵列；CBGA-陶瓷球网格阵列等)制造的基片上。

在下文中将主要参考PGA和/或BGA。然而，有技能的读者应认识到，其它SMT网格阵列例如CGA或CCGA也可替代地以相同的方式被使用。

本发明人现在发现，可通过使用销网格阵列和/或球网格阵列技术以更有成本效益的方式得到与以前的间隙波导中的类似的或更好的性能。因此，例如可能在低制造成本下和在60GHz及更高的频率下足够准确地实现全体分布网络。

现在认识到，与金属板的常规研磨比较且也与在介电基片中钻通孔比较，这样的PGA、PPGA、CPGA、BGA、CGA、CCGA和其它类似的SMT网格阵列技术可用于以非常低的价格制造间隙波导的销/突出元件表面。

PGA在传统上用于提供在微处理器(其位于一个PCB上)的很多端口到可在第一PCB上方或下方的另一PCB上的相应数量的端口之间的导电连接。在这种情况下，一个PCB包含PGA，而另一PCB包含具有安装到PGA的所有销的位置的金属化孔的相应插座。然后，每个销代表上部PCB的一个端口，且每个金属化孔代表下部PCB的一个端口。因此，每个销和每个插座孔与彼此电隔离并代表在第一PCB上的微处理器的单独电端口。

相反，当PGA或其它SMT网格阵列用于根据本发明来实现间隙波导和RF封装等，销/突出元件经由它们被安装到的导电层例如金属板或PCB与彼此电连接。因此，它们在固定到PCB或金属板的固定点处彼此不电隔离。这非常不同于PGA通常被使用的方式。以前已知的安装在PCB上的PGA确保每个销被隔离，即它们之间在其基部处没有导电或金属连接。当PGA用于根据本发明形成波导等时，在它们被安装到的板上的相邻销之间将有导电金属接触。

因此，据此通过与用于将数字微处理器连接和封装到印刷电路板的销网格阵列和/或球网格阵列相同的工艺来形成突出元件，其中每个销通过焊接固定到导电层，但与PGA/BGA/CGA的这样的已知应用相反，所有销在导电层上在其基部处电连接到彼此。

至少一个导电层可设置有优选地以矩形狭槽的形式的至少一个开口，所述开口允许辐射传输到所述微波器件和/或从所述微波器件接收辐射。

微波器件还可包括布置在所述导电层之间的至少一个集成电路模块，例如单块微波集成电路模块，停止波传播的纹理从而起移除在所述集成电路模块的封装内的谐振的装置的作用。集成电路模块优选地布置在所述导电层之一上，以及其中上覆于集成电路的突出元件比非上覆于所述集成电路的突出元件短。在优选的这样的实施方式中，至少一个集成电路是单块微波集成电路(MMIC)。

优选地，集成电路布置在没有设置有所述突出元件的导电层上，以及其中上覆于集成电路的突出元件比非上覆于所述集成电路的突出元件短。因此，集成电路可稍微被突出元件包围，从而提供增强的屏蔽和保护。然而，突出元件优选地不与集成电路接触，且也优选地不与集成电路被布置于的导电层接触。

微波器件优选地适合于形成用于超过20GHz和优选地超过30GHz以及最优选地超过60GHz的频率的波导。

根据本发明的另一方面，提供了由如上讨论的微波器件实现的包括全体分布网络的平面阵列天线。

因此，与上面讨论的类似的实施方式和优点是可行的。

优选地，全体分布网络形成具有功率分配器和在它们之间的波导线的分支树。这可例如被实现为如在前文中讨论的间隙波导。

间隙波导可形成阵列天线的分布网络。分布网络优选地是完全或部分地全体的，包含功率分配器和传输线，完全或部分地被实现为间隙波导，即在一个平滑和一个纹理化表面之间的间隙中形成，包括脊间隙波导、凹槽间隙波导和/或微带间隙波导，取决于在纹理化表面中的波导结构是否是在薄介电基片上的金属脊、凹槽或导电带。后者可以是倒置微带间隙波导或如由已知的技术规定的微带脊间隙波导。

在分布网络中，波导结构可像树一样形成以借助于功率分配器和在它们之间的线来成为分支型或全体分布网络。围绕波导凹槽、脊或金属条的销可通过与上面讨论的相同的生产过程来单块地与支撑金属板或金属化基片集成。

天线也可以是以与在前文中已经讨论的方式的多个子组件的组装件，由此，天线的总辐射表面由子组件的辐射子组件表面的组合形成。每个这样的子组件表面可设置有辐射狭槽开口的阵列，如在前文中讨论的。子组件表面可以例如布置在并排布置中，以形成组件的正方形或矩形辐射表面。优选地，以波纹起作用的一个或多个细长狭槽可进一步布置在子阵列之间，即在E平面中的子组件表面之间。

天线系统还可包括连接到间隙波导的金属表面中的开口的喇叭形元件。这样的狭槽是产生与优选地并排位于上部金属板/导电层中的阵列中的喇叭形元件的阵列的耦合的耦合狭槽。每个喇叭元件的直径优选地大于一个波长。这样的喇叭阵列的例子本身在错误！没有找到引用源。中被描述，所述文档特此通过引用被全部并入。

当几个狭槽用作在上部板中的辐射元件时，在狭槽之间的间距优选地小于在空气中在操作频率下的一个波长。

在上部板中的狭槽也可具有大于一个波长的间距。于是，狭槽是耦合狭槽，其产生从布置在纹理化表面中的分布网络的端部到这个分布网络在它之上的层中的继续部分的耦合，该继续部分将功率相等地分到共同形成狭槽的子阵列的辐射阵列的额外狭槽的阵列中，其中在每个子阵列的每个狭槽之间的间距优选地小于一个波长。因此，分布网络可布置在几层中，从而得到非常紧凑的组件。例如，第一和第二间隙波导层可以用前面提到的方式被设置，由包括耦合狭槽的导电层分离，其中每个耦合狭槽产生从在纹理化表面上的分布网络的每个端部到这个分布网络的继续部分的耦合，该继续部分将功率相等地分到在布置在第二间隙波导的上侧处的导电层中形成的狭槽的小阵列中，其共同形成整个阵列天线的辐射子阵列。在子阵列的每个狭槽之间的间距优选地小于一个波长。可选地，所述波导层中只有一个可以是间隙波导层，由此，另一层可通过另一波导技术来布置。

分布网络在馈送点处优选地连接到包括双工器滤波器的RF前端的其余部分以分离发射频带和接收频带以及其后的发射放大器和接收放大器和其它电子器件。后者也被称为用于发射和接收的转换器模块。这些部件可位于与形成分布网络的纹理相同的表面上的天线阵列旁边或该天线阵列下方。优选地提供从分布网络到双工器滤波器的过渡，且这可使用在下部导电层的接地平面中的孔来实现，并形成在它的背侧上的矩形波导界面。这样的矩形波导界面也可用于测量目的。

像在以前已知的间隙波导中一样，由本发明提供的波导引导主要在导电层之间的空气间隙中并沿着由突出元件界定的路径传播的波。在导电层之间形成的且不被突出元件填充的腔也可完全或部分地由介电材料填充。在纹理化表面中的周期性或准周期性突出元件优选地设置在波导路径的两侧上，并设计成阻止波在除了沿着波导结构以外的其它方向上在两个金属表面之间传播。这个被禁止的传播的频带被称为阻带，且这限定间隙波导的最大可用操作带宽。

可近似地给出间隙波导和线的特征阻抗。

Z_k＝Z₀h/w

其中Z₀是在空气中(或在填充间隙区的电介质中)的波阻抗，w是导引路径例如脊或凹槽的宽度，以及h是在凹槽/脊和上覆导电层之间的距离。参数h和w优选地被选择，使得足够和适当的特征阻抗被得到。

优选地，特征阻抗在范围25-200Ohm内，且最优选地在范围50-100Ohm内，例如接近50Ohm或接近100Ohm。

根据本发明的另一方面，提供了用于生产微波器件例如波导、传输线、波导电路、传输线电路或天线系统的射频(RF)部件的方法，该方法包括：

提供具有固定地连接到导电层的一组周期性或准周期性布置的突出元件的导电层，所有突出元件在其基部处至少经由它们固定地连接到的所述导电层电连接到彼此；

将另一导电层布置在所述导电层之上，从而在导电层之间形成的间隙内围住突出元件；

其中突出元件形成纹理以停止操作频带中的在除了沿着预期波导路径以外的其它方向上的波传播，以及其中一些或所有突出元件也与另一导电层处于导电或非导电接触中。

因此，如上面讨论的类似实施方式和优点是可行的。

在实施方式的一个方案中，提供具有固定地连接到导电层的一组周期性或准周期性布置的突出元件的导电层的步骤包括：

提供设置有形成突出元件的负象的多个凹部的模具；

将材料的可成形片布置在模具上；以及

将压力施加在材料的可成形片上，从而压缩材料的可成形片以与模具的凹部相符。

如在前文中讨论的，间隙波导已经被证明起作用并具有比常规微带线和共面波导低的损耗。本发明人现在发现，可通过以可被称为模具成形或铸造、且特别是多层模具成形的工艺在导电层上单块地形成突出元件来以更有成本效益的方式得到类似或更好的性能，其中材料例如铝的可成形片被压向设置有形成RF部件的突出元件的负象的多个凹部的模具，从而压缩材料的可成形片以与模具的凹部相符。因此，例如可能在低制造成本下和在60GHz及更高的频率下足够准确地实现全体分布网络。

模具可设置在一层中，包括凹部。然而，模具可以可选地包括两层或更多层，其中的至少一些设置有通孔，其中通过将层堆叠在彼此的顶部上来形成凹部。使用这样的多层模具的铸造或模具成形在这里被称为多层模具成形。在三、四、五或甚至更多层被使用的情况下，除了可能底层以外的每个层具有通孔，通孔在层放置在彼此的顶部上时表现为凹部，且不同层的至少一些通孔彼此连通。

铸造或模具成形本身是以前已知的，并在用于形成金属薄板等的其它领域中被使用。这样的已知方法的例子在例如US 7 146 713、US 3 937 618和US 3 197 843中被找到。然而，用于上面讨论的类型的RF部件的生产的铸造或模具成形的使用在现有技术中不是已知的也不是预见的。多层模具和多层模具成形的使用也不是已知的。

可借助于钻孔、研磨等来形成在模具中的凹部。

现在认识到，与金属板的常规研磨比较且也与在介质基片中钻通孔比较，这样的铸造/模具成形工艺可用于以非常低价格制造间隙波导的销/突出元件表面。

本发明使以快速和有成本效益的方式生产上面讨论的类型的RF部件变得可能，用于原型和测试序列的生产以及对于全规模生产。相同的生产设备可用于很多不同的RF部件的生产。对于不同的RF部件的生产，只有模具需要被更换，且在几个模具层被使用(见下文)的情况下，只更换单个模具层或重新布置模具层的顺序常常就足够了。

可通过钻孔来得到在模具或模具层中的凹部。然而，用于形成凹部的其它手段也是可行的，例如研磨、蚀刻、激光切割等也是可行的。

材料的可成形片可被称为坯段。坯段优选地由比其它构件且特别是模具的材料更软的材料形成。坯段/可成形材料可以例如是软金属，例如铝、锡等或其它材料例如塑料材料。如果塑料材料或其它非导电或差导电材料被使用，则该材料优选地在成形之后例如使用银的薄镀层被电镀或金属化。模具优选地由不锈钢或其它硬材料制成。

可以用各种方式例如通过钻孔、研磨、蚀刻、激光切割等形成模具/模具层的凹部。

本发明使有成本效益地生产具有很多突出元件/销的RF部件、小直径的突出元件/销和/或具有与比直径大的高度的突出元件/销变得可能。这变得特别适合于形成用于高频的RF部件。

凹部的深度和承载凹部的模具/模具层的厚度(特别是当通孔被使用时)提供所制造的部件例如销和/或脊的突出结构的高度。因此，这样的元件的高度容易可控制，并且也可容易布置成沿着所制造的部件改变，使得例如一些销比其它销更高，销比突出脊更高，等等。通孔比腔制造起来更有成本效益。此外，可因此容易通过将具有通孔的模具层定位在彼此的顶部上来得到不同深度的凹部，使得如果两个或更多个模具层具有重合的孔位置，则较深的凹部被得到。

借助于本发明，可以用非常快的、能量有效和有成本效益的方式来生产上面讨论的类型的RF部件。模具层的形成是相对简单的，且同一模具可被重新使用很多次。此外，模具层可容易被更换，使模具的其余部分和生产设备重新用于其它RF部件的生产变得可能。这使得生产对设计变化等具有灵活性。生产过程也是具有很好的可控制性并且所生产的RF部件具有很好的容差。此外，生产设备是相对廉价的，且同时提供高生产率。因此，生产方法和装置适合于低批量原型生产、小批定制部件的生产并适合于大批的大量生产。

模具优选地设置有套环，材料的可成形片可插入套环中。模具可包括底板和套环，套环被设置为松散地布置在底板上的单独的元件。

模具还可包括至少一个模具层，其包括形成所述凹部的通孔。在优选实施方式中，模具包括至少两个夹在中间的模具层，其包括通孔。因此，夹在中间的层可布置成提供突出元件的各种高度和/或形状。例如，这样夹在中间的模具层可用于具有变化的高度例如不同高度的突出元件的区的突出元件的有成本效益的实现或具有变化的宽度尺寸例如圆锥形的、具有阶梯状降低的宽度等的突出元件的实现。它也可用于形成脊、阶梯状过渡等。优选地，至少一个模具层布置在套环内。

凹部优选地布置成在RF部件上形成一组周期性或准周期性布置的突出元件。

模具可设置有套环，其中材料的可成形片可插入套环中。

模具还可包括底板和套环，套环被设置为松散地布置在底板上的单独的元件。

优选地，模具还包括至少一个模具层，其包括形成所述凹部的通孔。

模具优选地包括至少两个夹在中间的模具层，其包括通孔。

至少一个模具层还可布置在套环内。

在实施方式的另一个方案中，提供具有固定地连接到其的一组周期性或准周期性布置的突出元件的导电层的步骤包括：

提供例如被布置为在基片上的金属化层的第一导电层；

提供多个单块波导元件，每个单块波导元件具有基部和从基部向上延伸的突出指状物；以及

导电地连接波导元件与第一导电层，并布置成沿着第一导电层形成波导。

导电地连接波导元件与第一导电层的步骤有利地通过拾取和放置技术来完成。因此，可使用常规和本身已知的拾取和放置设备。这样的设备通常用于在PCB上布置的电子电路的放置和生产。然而，现在发现，相同或相似的设备也可非常有效地用于间隙波导和类似的RF部件的生产。通过使用在波导元件中的基部和/或足够尺寸的脊，设置了使元件能够被气动地提升的提升区域，且在焊接之前基部还提供在所放置的位置上的元件的足够的稳定性。

导电地连接波导元件与第一导电层的步骤优选地包括下列子步骤：

使用真空放置系统将波导元件拾取并放置在所述第一导电层上，使得波导元件变得粘附到第一导电层；以及

在升高的温度下加热第一导电层，从而借助于焊接将波导元件连接到第一导电层。

本发明人现在发现，通过使用借助于例如表面安装放置技术(例如拾取和放置技术)可布置在第一导电层(例如金属化基片)上的波导元件，可以用更有成本效益的方式得到与以前已知的相比类似或更好的性能。因此，例如可能在低制造成本下和在60GHz及更高的频率下足够准确地实现全体分布网络。

根据实施方式的另一方案，提供具有固定地连接到其的一组周期性或准周期性布置的突出元件的导电层的步骤包括：

提供第一导电层；以及

将一组周期性或准周期性布置的突出元件固定地连接到第一导电层，其中所述突出元件都经由它们固定地连接到的所述导电层电连接到彼此，以及其中所述突出元件通过表面安装技术网格阵列例如销网格阵列、柱网格阵列和/或球网格阵列来形成。

在第一导电层上提供突出元件的步骤优选地涉及下列步骤：

在第一导电层上产生突出元件的布局和可能的波导路径的图案；

在夹具中布置待连接到第一导电层的部件；以及

将部件连接到第一导电层。

将参考在下文中所述的实施方式来在下面进一步澄清本发明的这些和其它特征和优势。特别地，本发明在前文中按照暗示发射天线的术语被描述，但自然地，相同的天线也可用于接收或接收和发射电磁波。作为互易性的结果，只包含无源构件的天线系统的部件的性能对于发射和接收是相同的。因此，在上面用于描述天线的任何术语应被广泛地解释，允许电磁辐射在任何或两个方向上被传送。例如，术语“分布网络”不应被解释为唯一地用于在发射天线中使用，而也可以起用于在接收天线中使用的组合网络的作用。

附图的简要说明

为了例示目的，本发明将参考在附图中示出的其实施方式在下文中被更详细地描述，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施方式的间隙波导的透视侧视图；

图2是示出根据本发明的另一实施方式的间隙波导的圆形腔的透视侧视图；

图3是根据本发明的另一实施方式的阵列天线的示意图，其中图3a是所述天线的子阵列/子组件的分解图，图3b是包括四个这样的子阵列/子组件的天线的透视图，以及图3c是实现图3b的天线的可选方式的透视图；

图4是根据本发明实现的且例如在图3的天线中可用的示例性分布网络的顶视图；

图5是根据本发明的另一可选实施方式的、利用倒置微带间隙波导的天线的三个不同的层的透视图和分解图；

图6是根据本发明的另一实施方式的脊间隙波导的输入端口的近视图；

图7和8是根据本发明的另外的实施方式的部分地拆卸的间隙波导滤波器的透视图；

图9是根据本发明的另一实施方式的间隙波导封装MMIC放大器链的图示，以及其中图9a是从侧面看的示意性透视图而图9b是侧视图；

图10是根据本发明的一个实施方式的制造设备的示意性分解图；

图11是在图10中的模具成形层的顶视图；

图12是图10的组装模具的透视图；

图13是在组装布置中的图10的制造设备的透视图；

图14是根据本发明的另一实施方式的制造设备的示意性分解图；

图15和16是示出在图14的实施方式中的两个模具成形层的顶视图；

图17是示出由图14的制造设备可生产的RF部件的透视图；

图18a是根据本发明的另一实施方式的凹槽间隙波导的透视侧视图，以及图18b示出同一波导的横截面视图；

图19a是根据本发明的另一实施方式的脊间隙波导的透视侧视图，以及图19b是同一波导的横截面视图；

图20是示出根据第一实施方式的波导成形元件的透视侧视图，其中右手图示出波导成形元件，以及左手图示出用于右手图的波导元件的成形的冲压预成形件；

图21是通过图20的波导元件制造的部分地组装的波导的透视顶视图；

图22是图21的波导的横截面视图；

图23-26示出与在图20中类似的类型但具有不同的几何结构的波导元件；

图27-30是示出使用波导元件来形成不同类型的波导的各种方式的示意性横截面视图；

图31-32示出具有沿着每侧的两行突出指状物的波导元件的不同实施方式；

图33-35是不同的波导元件可如何组合成更复杂的波导部件的示意图；

图36、37和38是示出用于形成脊间隙波导的具有实心脊的波导元件的实施方式的透视顶视图；

图39是类似于图31中的波导元件但具有被成形为非实心脊的基部的波导元件的示意性横截面视图；

图40是示出连接到集成电路的波导元件的使用的示意性顶视图；

图41是示出形成突出指状物的网格的波导元件的使用的示意性顶视图；

图42示出无源网络的实施方式；以及

图43示出具有有源构件的实现的实施方式。

详细描述

在下面的详细描述中，将描述本发明的优选实施方式。然而，应理解，不同实施方式的特征在实施方式之间是可互换的并可以用不同的方式组合，除非任何其它事情被特别指示。即使在下面的描述中，也阐述了很多特定的细节以提供对本发明的更彻底的理解。对本领域中的技术人员将明显，本发明可在没有这些特定细节的情况下被实施。在其它实例中，没有详细描述公知的结构或功能，以便不使本发明模糊。

在如图1所示的第一实施方式中，示出矩形波导的例子。波导包括第一导电层1和第二导电层2(在这里为了增加的可见性而被制造为半透明的)。导电层布置成离彼此一段恒定距离h，从而形成在其间的间隙。

这个波导类似于具有在PCB中的金属化通孔的常规SIW，该PCB具有在两侧上的金属层(地)，上部(顶部)和下部(底部)接地平面。然而，这里没有在导电层之间的介电基片，且用包括导电层和从这个第一导电层延伸并与这个第一导电层固定地单块地集成的突出元件3的单块部件代替金属化通孔。第二导电层2搁置在突出元件3上且也例如借助于焊接来连接到这些突出元件。突出元件3由导电材料例如金属制成。它们也可由金属化塑料或陶瓷制成。

此外，第一和第二导电层可借助于围绕导电层之一的周界延伸的垫环附着到彼此。为了增加的可见性，没有示出垫环。

类似于SIW波导，波导在这里在导电元件之间形成，在这里在第一端口和第二端口4之间延伸。

在这个例子中，示出非常简单的笔直波导。然而，可以用相同的方式实现更复杂的路径，包括曲线、分支等。

图18示出凹槽间隙波导的类似实现，但不是具有圆形突出元件(如在图1中的)，而是突出元件在这里具有矩形或正方形横截面几何结构。

图19示出另一类似的实现，但在这里间隙波导形成脊间隙波导，脊从导电层之一延伸并形成在波导中的波导路径。

图2示出间隙波导的圆形腔。这以与在图1的上面讨论的笔直波导中类似的方式实现，并包括其间布置有间隙的第一和第二导电层1、2和突出元件，突出元件在导电层之间延伸并连接到这些层。突出元件单块地连接到导电层之一。突出元件3在这里沿着圆形路径布置，围住圆形腔。此外在这个示例性实施方式中，提供馈送装置6和X形辐射狭槽开口5。

这个圆形波导腔以与圆形SIW腔类似的方式起作用。

参考图3，现在将讨论平面阵列天线的实施方式。这个天线在结构上和功能上类似于在错误！没有找到引用源。中讨论的天线，所述文档特此通过引用被全部并入。

图3a在分解图中示出子组件的多层结构。子组件包括具有第一接地平面/导电层32的下部间隙波导层31和由突出元件33和脊结构34形成的纹理，一起形成在第一接地平面32和第二接地平面/导电层35之间的间隙波导。第二接地平面35在这里布置在第二上部波导层36上，第二上部波导层36也包括第三上部接地平面/导电层37。第二波导层也可被形成为间隙波导层。间隙因此分别在第一和第二接地平面之间和在第二和第三接地平面之间形成，从而形成两个波导层。上层的底部第二接地平面35具有耦合狭槽38，且上部第二接地平面具有4个辐射狭槽39，以及在这两个接地平面之间有间隙波导腔。图3a只示出形成大阵列的单位单元(元件)的单个子阵列。图3b示出并排布置在矩形配置中的4个这样的子阵列的阵列。可以有这样的子阵列的甚至更大的阵列以形成更具方向性的天线。

在子阵列之间，在一个方向上提供间隔，从而形成在上部金属板中的细长狭槽。突出元件/销沿着狭槽的两侧布置。这形成子阵列之间的在E平面中的波纹。

在图3c中，示出可选的实施方式，其中包括几个子阵列的上部导电层被形成为连续金属板。这个金属板优选地具有足够的厚度以允许凹槽在其中形成。因此，具有与在图3b中的狭槽类似的效应的细长波纹可替代地被实现为在单位单元之间延伸的细长凹槽。

分别在第一和第二导电层以及第二和第三导电层之间的波导层中的任一个或两个可被形成为如在前文中讨论的单块间隙波导，而没有在这两个金属接地平面之间的任何基片，且突出元件在这两个导电层之间延伸。然后，如在[13]中讨论的常规通孔替代地是在整个天线阵列的每个单位单元内在这两个金属板之间单块地形成的金属销等。

在图4中，示出在图3中的天线的下部间隙波导层中的纹理的例子的顶视图。这示出对于在两个下部间隙导电层之间的间隙中的波的、根据错误！没有找到引用源。的脊间隙波导技术中的分布网络41。脊结构形成从一个输入端口42到四个输出端口43的分支，所谓的全体分布网络。分布网络可以比这个大得多，具有多得多的输出端口以馈送较大的阵列。与[13]的天线对比，布置成提供停止纹理的通孔在这里被形成为以上面所述的方式单块地形成的突出元件44。因此，没有或部分地没有基片，且通孔由突出元件/销代替。脊结构可以用相同的方式形成，以单块地布置在导电层上。因此，脊变成例如在例如错误！没有找到引用源。中的脊间隙波导中所示的实心脊。可选地，脊可被绘制为由销支持的细金属条、微带。

参考图5，现在将讨论天线的另一实施方式。这个天线包括在分解图中单独地示出的三层。上层51(左边)包括在其中形成的辐射喇叭元件52的阵列。中间层53布置在离上层51一段距离处，使得朝着上层的间隙被提供。这个中间层53包括布置在没有接地平面的基片上的微带分布网络54。波在上层和中间层之间和在微带路径之上的空气间隙中传播。下层55(右边)布置在中间层53之下并与中间层53接触。这个下层包括在导电层57上以上面讨论的方式单块地制造的突出元件56例如金属销的阵列。导电层可被形成为单独的金属层或为PCB的上部接地平面的金属表面。突出元件整体地连接到导电层，使得在所有突出元件的基部之间的金属接触被确保。

因此，这个天线在功能上和结构上类似于在错误！没有找到引用源。中公开的天线，所述文档特此通过引用被全部并入。然而，虽然这个已知的天线通过研磨来实现以形成倒置微带间隙波导网络，本例子提供被实现为单块地形成的间隙波导的分布网络，这产生很多优点，如在本申请的前述章节中彻底地讨论的。

图6提供在下层上的微带-脊间隙波导的输入端口的近视图，其示出穿过接地平面中的狭槽63到矩形波导的过渡。在这个实施方式中，没有介电基片存在，且常规使用的通孔由突出元件61代替，突出元件61单块地连接到导电层62，使得在所有突出元件61之间没有电接触。因此，提供微带间隙波导。为了清楚起见，移除上金属表面。由销支撑的微带、即微带-脊也可以用与上面关于图4讨论的相同的方式由实心脊代替。

图7示出在结构上和功能上类似于在错误！没有找到引用源。中讨论的间隙波导滤波器的间隙波导滤波器的示例性实施方式，所述文档特此通过引用被全部并入。然而，与在这个文档中公开的波导滤波器对比，布置在下部导电层72上的突出元件71在这里以上面讨论的方式由单块地和整体地形成的突出元件形成。上部导电层73以与在[12]中讨论的相同的方式布置在突出元件之上。因此，这然后成为凹槽间隙波导滤波器。

图8提供也可被称为间隙-波导封装微带滤波器的波导滤波器的另一例子。这个滤波器在功能上和结构上类似于在错误！没有找到引用源。中公开的滤波器，所述文档特此通过引用被全部并入。然而，与在[15]中公开的滤波器对比，滤波器在这里由具有突出元件的表面封装，其中设置在导电层82上的突出元件81以上面所述的方式实现。示出包括不同数量和布置的突出元件81的两个可选的盖。

参考图9，将讨论提供集成电路的封装的实施方式。在这个例子中，集成电路是以链构造布置在下部板92上的MMIC放大器模块91，下部板92在这里被实现为具有设置有下部接地平面93的上部主基片的PCB。提供由例如由铝或任何其它适当的金属制成的导电层95形成的盖。盖可借助于周围框架等连接到下部板92。

盖进一步设置有朝着下部板92突出的突出元件96、97。这在功能上和结构上类似于在错误！没有找到引用源。中公开的封装，所述文档特此通过引用被全部并入。突出元件优选地具有不同的高度，使得在集成电路91上面的元件具有较低的高度，且在横向地在集成电路外部的区域上面的元件具有较大的高度。因此，在由突出元件呈现的表面中形成孔，其中集成电路被插入孔中。突出元件与上层95电接触，并由这个层电连接到彼此。此外但未在附图中示出，至少一些突出元件也可与下部板92和也可能与集成电路模块91接触。

在这里且与在[16]中公开的对比，突出元件单块地在上层95上形成。这个封装因此是根据本发明使用如上面讨论的间隙波导作为封装技术的例子。

上面讨论的示例性实施方式例如根据本发明的微波器件的其它实现可以用各种方式被制造和生产。例如，可能使用常规制造技术，例如钻孔、研磨等。

然而，根据实施方式的一个优选方案，微波器件且特别是突出元件是通过PGA、BGA或其它表面安装技术(SMT)网格阵列例如CGA等来形成。

根据实施方式的另一优选方案，可使用将在下文中更详细讨论的模具形成或铸造技术来生产微波器件，从而单块地集成突出元件。

根据实施方式的又一优选方案，通过拾取和放置技术并使用标准化或定制微波元件来生产微波器件。这也在下文中被更详细地讨论。

特别地，所有这三个优选技术可不仅用于形成微波器件，其中一些或所有突出元件也与其它导电层处于导电或非导电接触中，而且也可用于形成并生产常规间隙波导等，其中间隙设置在突出元件和上覆导电层/表面之间。

接着将参考图10-17更详细地描述用于制造单块地形成的微波器件和RF部件的设备和方法。

参考图10，用于生产RF部件的装置的第一实施方式包括模具，其包括设置有形成RF部件的突出元件的负象的多个凹部的模具层104。在图11中示出这样的模具层104的例子。这个模具层104包括均匀分散的通孔的网格阵列以形成突出元件的相应网格阵列。凹部在这里具有矩形形状，但也可使用其它形状例如圆形、椭圆形、六边形等。此外，凹部不需要在模具层的高度上具有均匀横截面。凹部可以是圆柱形的，但也可以是圆锥形的或呈现具有变化的直径的其它形状。

模具还包括布置在所述至少一个模具层周围的套环103。套环和模具层优选地形成所需尺寸，使得模具层具有与套环的内部的紧密配合。在图12中，示出布置在套环内的模具层。

模具还包括底板105，模具层和套环布置在该底板105上。在模具包括通孔的情况下，底板将形成由通孔提供的腔的底部。

材料的可成形片102进一步布置在套环内以被压到模具层104上。压力可直接施加到材料的可成形片上，但优选地，印记(stamp)101布置在材料的可成形片的顶部上，以便均匀地分布压力。印记优选地也布置成可插入套环内，并具有与套环的内部的紧密配合。在图13中，在组装布置中示出布置在套环103中的材料的可成形片的顶部上的印记101。

上面讨论的布置可布置在常规压制装置例如机械或液压压力机中，以将压力施加到印记和模具的底板，从而压缩材料的可成形片以与至少一个模具层的凹部相符。

上面讨论的多层模具压制或铸造布置可提供突出元件/销、脊和在材料的可成形片中的具有相同高度的其它突出结构。例如借助于钻孔可得到通孔。在非贯穿凹部在模具层中被使用的情况下，这个布置也可用于产生具有变化的高度的这样的突出结构。

然而，为了生产具有变化的高度的突出结构，也可能使用几个模具层，每个具有通孔。现在将参考图14-17来讨论这样的实施方式。

参考图14的分解图，这个装置包括与在前面讨论的实施方式中相同的层/构件。然而，在这里提供两个单独的模具层104a和104b。这样的模具层的例子在图15和16中示出。布置成最接近材料的可成形片102的模具层104a(在图15中示出)设置有多个通孔。更远离材料的可成形片102的另一模具层104b(在图16中示出)包括较少的凹部。第二模具层104b的凹部优选地与在第一模具层104a中的相应凹部相关。因此，第一模具层的一些凹部将在与第二模具层相遇处结束以形成短突出元件，而一些凹部还将在第二模具层内延伸以形成高突出元件。因此，通过模具层的足够成形，生产各种高度的突出元件是相对简单的。

在图17中示出根据在图15和16中所示的模具层的实施方式的具有变化的高度的突出元件的RF部件的例子。

在前文中，印记101、套环103、模具层104和底板105被例示为单独的元件，可分离地布置在彼此的顶部上。然而，在各种组合中，这些元件也可永久地或可分离地连接到彼此或被形成为集成单元。例如，底板105和套环103可被设置为组合单元，模具层可连接到套环和/或底板等。

可在室温下执行压制，其中压力被施加以形成与模具层相符的可成形材料。然而，为了便于成形，特别是当相对硬的材料被使用时，热也可被施加到可成形材料。例如，如果铝用作可成形材料，则材料可被加热到几百摄氏度或甚至高达500摄氏度。如果锡被使用，则材料可被加热到100-150摄氏度。通过施加热，成形可更快，且需要较小的压力。

为了便于在成形之后从模具/模具层移除可成形材料，凹部可被制成稍微圆锥形的或类似形状。也可能将热或冷施加到模具和可成形材料。因为不同的材料具有不同的热膨胀系数，当冷和/或热被施加时，模具和可成形材料将不同地收缩和膨胀。例如，锡具有比钢低得多的热膨胀系数，所以如果模具由钢制成且可成形材料由锡制成，则通过冷却将十分便于移除。可例如通过浸渍或以将模具和/或可成形材料暴露于液态氮的其它方式来进行冷却。

也可提供以单块波导元件106的形式的突出元件/指状物3，且现在将更彻底地讨论这些元件。

每个波导元件包括基部161和优选地在基本上正交的方向上从基部突出的指状物3。在图20的右手图中示出这样的波导元件的例子。在这里，基部161具有细长矩形形状，且突出指状物设置在两个纵向侧处。可通过冲压出以矩形中心和从纵向侧延伸出的舌状物的形状的坯料来生产这个波导元件，如在图20的左手图中示出的。舌状物可接着例如通过压制成形来向上弯曲到图20的右手侧图的直立位置。

这些波导元件可接着被拾取和放置在具有导电层的基片上，如在图21中示意性示出的，其中沿着T形路径布置关于图20讨论的类型的六个元件。这样的元件的拾取和放置可由本身已知的拾取和放置设备进行。优选地，波导元件可设置在带上、托盘等上，并由拾取装置例如使用气动吸杯来拾取。波导元件然后放置在基片上。基片优选地具有粘附表面，以在组装期间将所放置的波导元件维持在适当的位置上。当所有波导元件被正确地放置时，在波导元件和基片之间的连接是固定的。例如，焊膏可在放置之前布置在基片上，焊膏是粘附的以在组装期间将所放置的元件维持在正确的位置上，并在基片随后在升高的温度下例如通过将红外加热施加到基片或通过在炉子中的处理而被热处理时固定元件。

波导元件优选地由金属制成，但也可由例如塑料材料等制成，设置有金属化表面。

图22在示意性横截面视图中示意性示出以这种方式形成的波导。波导包括下部基片，在这个例子中包括下部基片层111、在所述下部基片层的顶部上的可选的导电金属层112和焊料或焊膏层113。波导元件106布置在焊料或焊膏层113的顶部上，且因此波导元件与基片的导电层处于电和导电接触中，并借助于焊接固定到基片。下部基片层可由金属制成，由此，它本身将用作导电层。在这种情况下，可省略导电层112。在波导元件的顶部上，布置第二导电层104，如在前文中讨论的，使得在突出元件和第二导电层之间有至少部分的接触，且使得间隙在导电层之间形成，导电层围住在其间的波导元件的突出指状物。

图20的波导元件布置成提供笔直波导区段。然而，可以用本质上相同的方式提供更复杂的几何结构。在图23-26中示出这样的可选几何结构的一些例子。

图23示出曲线波导区段，其中底板形成曲线，且突出指状物沿着侧面被设置。

图24是类似于图20的笔直波导区段但具有更少的沿着纵向侧的突出指状物的笔直波导区段。

图25示出甚至更短的波导元件。这样的短波导元件可包括四个、六个或八个突出指状物，各自在每个纵向侧上具有2-4个指状物。这样的短波导元件可以用各种方式组合以提供在中心中或沿着波导的侧面等布置的波导。这的一些例子在下文中被提供。

图26示出提供分配器的更复杂的几何结构，其中一个进入的波导分成两个外出的波导，反之亦然。

通过使用这样的波导元件来形成波导可以用几种方式进行，且一些例子参考图27-30在下文中被提供。

在图27中，波导元件形成沿着底板的波导，突出指状物布置在这个波导的侧面上。波因此沿着基部传播，且每侧上只设置有单行突出元件。这样的实施方式对于一些实施方式起作用，特别是如果突出指状物与第一和第二导电层都处于导电接触中，但沿着每侧提供两行或更多行突出元件常常是优选的。

在图28中，两个波导成形元件放置成彼此平行，且在其间有分隔距离。在这个实施方式中，波沿着分隔距离传播，且波导元件沿着每侧形成双行突出指状物。

在图29中，沿着每个纵向侧具有突出指状物的波导成形元件以与在图27的实施方式中的类似的方式用作波导。然而此外，只在一侧上具有突出指状物的额外波导元件布置成与中心波导元件平行，从而提供沿着波导的双行突出指状物。额外的波导元件也可在每侧上具有突出指状物，从而沿着波导的每侧提供三行突出指状物，如在图30中所示的。

然而，波导元件也可包括两行或更多行突出指状物。在下文中关于图31和32讨论了这样的波导元件的一些例子。

在图31的实施方式中，提供类似于关于图20讨论的波导的波导，舌状物在基部的边缘处形成。然而在这个实施方式中，舌状物在每侧沿着两个不同折叠线向上弯曲，使得每个其它舌状物位于更远离波导元件的中心线处。因此，得到两行交错的突出指状物。

在图32的实施方式中，舌状物替代地在底板的周边内被冲压出，由此，可以交错或非交错布置得到两行或更多行突出指状物。在图32的例证性例子中，沿着每个纵向侧且以非交错布置提供两行突出指状物。在图32a和b的实施方式中，当使用拾取和放置组装时，在突出指状物之间的基部区域可用作提升区域。然而，对于一些应用，在指状物之间的基部区域可能是不够的。例如，基部区域可能对某个拾取和放置设备来说具有太有限的尺寸，波导元件可能需要更稳定的基部等。为此目的，基部区域可延伸而经过一行或两行突出指状物以形成额外的基部区域。在图32c和d中示出这样的实施方式，其中基部延伸而经过在一侧上的各行突出指状物。

可在任何类型的波导元件上自然地使用在一侧或几侧上的这样的额外基部区域，且这个概念不限于图32的特定波导元件。

到目前为止讨论的波导元件具有沿着侧面相对均匀地分布的突出指状物。然而，其它配置也是可行的。例如，突出指状物可以只布置在波导元件的端部处，如在图33中示意性示出的实施方式中的。然而，很多其它配置也是可行的。

此外，波导元件可包括被设置为从边缘延伸的舌状物的突出指状物和在底板内被冲压出的舌状物的组合。此外，小波导元件——每个具有相对简单的配置——可组装在一起以形成复杂的几何结构。

作为例子，图34是具有三个端口的T形功率分配器的图示，其中每个端口由关于图33讨论的类型的波导元件形成，且中心波导元件由内部和外部突出指状物的组合形成。

作为另一例子，图35是具有两个端口的直角转弯的图示，每个端口由关于图33讨论的类型的波导元件形成，且中心波导元件由内部和外部突出指状物的组合形成。

上面的两个实施方式仅仅是例子，且其它和甚至更复杂的几何结构可以用相同的方式得到。例如，可以用相同的方式得到位于耦合狭槽之下的特殊天线激励器构件。

到目前为止，讨论了主要为凹槽间隙波导设计的波导元件的各种例子。然而，通过将这样的波导元件放置在脊周围或通过在这些元件的基部上提供脊，这些波导元件中的大部分也可用于形成脊间隙波导。此外，用于形成脊间隙波导的波导元件的很多其它例子是可行的，其中一些将在下文中被简要讨论。

在图36中，示出用于形成脊波导的笔直区段的简单波导成形元件。波导元件包括基部161和突出指状物3，例如销、柱等。此外，提供脊107，波可沿着脊107传播。脊在这里是实心脊。可以例如通过蚀刻、电火花蚀刻、模塑例如注射模塑等来生产元件例如此元件。波导元件可由金属制成或设置有金属化导电表面。

可以通过使用例如脊的上表面作为用于拾取元件的提升表面例如借助于气动吸杯以与上面讨论的类似的方式来拾取和放置这种类型的脊元件。

然而，脊不需要是实心的。类似于图36的元件的这样的波导元件的例子在图37的横截面视图中示意性地示出。在这里，波导元件以与图31的实施方式类似的方式形成，沿着每个纵向侧具有被形成为向上弯曲的舌状物的双行突出指状物。然而，与图31的实施方式对比，基部在这里以弯曲形状形成，以形成沿着基部的中心的矩形脊。脊因此设置有实心侧壁和上表面，但在中间未被填充。

图38的实施方式类似于图36的实施方式，但包括稍微更复杂的形状，具有从一侧延伸并进入基片中的开口内的中心脊，开口起耦合端口的作用。脊在这里优选地设置有非均匀宽度，从而形成朝着耦合开口的过渡。这个元件可用作脊间隙波导的输入或输出端口。

图39的实施方式是用根据错误！没有找到引用源。的脊间隙波导技术形成的分支型分布网络。脊结构形成从一个输入端口到四个输出端口的分支，所谓的全体分布网络。分布网络可以比此大得多，具有多得多的输出端口以馈送较大的阵列。与[13]的天线对比，停止纹理在这里被形成为突出元件/指状物。脊优选地是例如在例如错误！没有找到引用源中的脊间隙波导中所示的实心脊。

现在讨论波导元件的一些例子。然而，有技能的收件人应承认，很多其它实施方式和变化是可行的。因此，一系列的标准化波导元件可被提供并用于基本上任何类型的波导或RF部件的全部或部分的形成。因为标准化元件可被使用并由例如普通拾取和放置设备拾取和放置，波导和RF部件可因此小批或大批地非常有成本效益地被制造。可甚至以快速和有成本效益的方式定制RF部件。

在下文中讨论了RF部件的一些例子。然而，可通过使用波导元件以上面讨论的方式生产很多其它类型的本身已知的RF部件。例如，矩形波导的圆形腔可以例如使用曲线波导元件以这种方式形成，使得突出指状物/元件沿着圆形路径布置，围住圆形腔。此外，在这样的实施方式中，馈送装置可设置在腔以及辐射开口例如X形辐射狭槽开口内。

也可能使用这种技术产生RF部件以形成平面阵列天线。例如，可以用这种方式有成本效益地生产在结构上和功能上类似于在错误！没有找到引用源。中公开的天线和/或在错误！没有找到引用源。中讨论的天线的天线，所述文档特此通过引用被全部并入。这样的天线的一个或几个波导层可被制造为如在前文中讨论的波导，其没有在两个金属接地平面之间的任何基片，且具有在这两个导电层之间延伸的突出指状物/元件，由具有附着到基片的基部的波导元件形成。然后，如在[13]中讨论的常规通孔将替代地是指状物，例如金属销等，在整个天线阵列的每个单位单元内形成在两个金属板之间的波导腔。

RF部件也可以是在结构上和功能上类似于在错误！没有找到引用源。中公开的间隙波导滤波器的间隙波导滤波器，所述文档特此通过引用被全部并入。然而与在本文档中公开的波导滤波器对比，突出指状物/元件现在然后通过上面讨论的波导元件布置在下部导电层上。以这种方式可生产的波导滤波器的另一例子是在错误！没有找到引用源。中公开的滤波器，所述文档特此通过引用被全部并入。

RF部件也可用于形成来回集成电路且特别是MMIC例如MMIC放大器模块的连接。在图40中示意性示出这样的实施方式。在这里，集成电路布置在基片例如PCB上。可接着放置如在前文中讨论的波导元件以形成通向/来自集成电路的波导，并形成在波导和集成电路之间的过渡。在例证性实施方式中，MMIC 181由过渡元件183连接到波导元件182。盖可布置在基片的顶部上，以形成波导的上部导电表面。

此外，突出指状物的网格也可由上面讨论的一般类型的波导元件提供，用于例如封装。可例如通过提供具有并排地在基片上的一行、两行或更多行突出指状物的波导元件来形成这样的网格。在图41中示意性示出这样的实施方式。在网格的行紧密地被布置使得没有留下足够的空间来气动地提升波导元件的情况下，底板的延伸部分可在侧面之一上延伸出以起提升区域的作用，如在图41中示意性示出的。

图42a和图42b示出包括分支型波导的无源网络的两个不同的透视图，并提供各种类型的波导元件可如何组合以产生更复杂的实现的例子。在图42的例证性例子中，波导网络包括类似于图26的分支波导元件的分支波导元件，跟随有类似于图24的笔直波导元件的笔直波导元件，以及随后跟随有类似于图23的曲线波导元件的曲线波导元件。此外，类似于图25的波导元件的多个更小的波导元件围绕波导的周界布置，以提供在由上面讨论的波导元件提供的第一行突出指状物之外的额外突出指状物。因此，每个波导区段在每侧处在所有或至少大部分位置上设置有两行或更多行突出指状物。

图43a和图43b示出类似于图40的实施方式但更详细地被示出的有源构件的例子。在这个实施方式中，提供两个有源构件181’，例如MMIC。有源构件181’在输入/输出端口处连接到多个输入/输出线例如用于向MMIC提供偏压的微带线184。此外，一些RF输入/输出端口经由过渡元件183’连接到间隙波导传输线。间隙波导在这里被示为笔直波导，例如由类似于关于图20和24讨论的元件的元件形成。然而，也可使用更复杂的波导传输线或网络。此外，图25所示类型的这里的多个较小的波导元件设置在间隙波导和有源构件周围，以提高间隙波导的性能并提供在构件之间的屏蔽。此外，可提供另外的元件例如无源构件186等。

图42所示的无源网络和图43的有源构件网络仅仅是例子，且有技能的读者将认识到，其它实现以类似的方式也是可行的，以得到相同或其它功能。

现在参考特定的实施方式描述本发明。然而，在天线系统中的波导和RF封装的技术的几个变形是可行的。例如，可用于形成各种类型的波导和其它RF部件的许多不同的波导元件是可行的，这些波导元件用于用作标准化元件或用于专用目的或甚至被定制用于某些用途和应用。此外，即使借助于拾取和放置设备来组装是优选的，也可使用其它类型的表面安装技术放置，且波导元件也可以用其它方式被组装。此外，可在很多其它天线系统和装置中使用突出元件的在这里公开的实现，其中常规间隙波导被使用或可被设想。这样的和其它明显的修改必须被考虑为在本发明的范围内，如由所附权利要求限定的。应注意，上面提到的实施方式说明而不是限制本发明，以及本领域中的技术人员将能够设计很多可选的实施方式而不偏离所附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何参考符号不应被解释为限制本发明。词“包括”并不排除除了在权利要求中列出的元件或步骤以外的其它元件或步骤的存在。在元件前面的词“a”或“an”并不排除多个这样的元件的存在。此外，单个单元可执行在权利要求中列举的几个装置的功能。

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