本发明专利技术描述一种用于介电波导的可旋转耦合器。第一介电波导（DWG）具有在所述DWG的一个末端处的接口表面。第二DWG具有在所述第二DWG的末端处的匹配接口表面。可旋转耦合机构耦合到所述两个DWG末端并且被配置为保持所述第一DWG的所述接口表面与所述第二DWG的所述接口表面轴向对准，同时允许所述第一DWG的所述接口表面相对于所述第二DWG的所述接口表面轴向旋转。
【技术实现步骤摘要】
可缩回的介电波导 根据35U. S. C. 119 (e)主张优先权 本申请要求2013年3月19日提交的题为Dielectric Waveguides的美国临时 申请第61/803, 435号(代理人案号TI-73114PS)的优先权并且通过引用将其并入本申请。
本专利技术总体涉及用于高频信号的介电波导，并且特别涉及可缩回的介电波导和可 旋转的耦合。
技术介绍
在电磁和通信工程中，术语波导可以是指在端点之间传送电磁波的任何线状结 构。原始的和最常见的含义是一种用于运载无线电波的中空金属管。这类波导被用作传输 线以实现在例如微波炉、雷达装置、卫星通信以及微波无线链路的设备中将微波发射器和 接收器连接到其天线的目的。 介电波导通常采用固体电介电核心而不是中空管。电介质是一种可以被所施加的 电场极化的电绝缘体。当电介质被放置在电场中时，电荷不会像其在导体中那样流过所述 材料，而是仅从其平均平衡位置略微地移动，引起电介质极化。由于电介质极化，故正电荷 朝向所述场移位而负电荷沿相反方向移动。这产生了内部电场，所述内部电场使在电介质 本身内的总体场减小。如果电介质由弱键合分子构成，则那些分子不仅变得被极化，而且重 新定向以使其对称轴对准所述场。虽然术语绝缘体意味着低电导，但是电介质通常 用来描述具有高极化率的材料；这由被称作介电常数（ε k)的数字来表示。术语绝缘体 主要用来指示电阻碍，而术语电介质则用来指示材料通过极化得到的能量存储能力。 金属管波导中的电磁波可以想像成以Z形路径沿着引导件向前行进，在引导件的 相对侧壁之间反复地反射。对于矩形波导的特定情况，有可能基于这一观察进行准确分析。 可以用相同方式观察介电波导中的传播，其中波被介电波导表面处的全内反射限制于电介 质中。 【附图说明】 现将仅以示例方式参考附图来描述根据本专利技术的特定实施例： 图1是穿过具有各种介电常数的材料的波长对比频率的曲线图； 图2A-2D示出使用印刷电路板技术产生的介电波导（DWG)的各种配置； 图3A-3C -起是示例性介电波导的正投影； 图4是示出用于制造介电波导的工艺的流程图； 图5是与偶极天线一起使用的反射器的等距视图； 图6是图5的反射器的截面视图； 图7是显示图5的偶极天线和反射器的插入损耗的曲线图； 图8A和图8B示出耦合到集成电路（1C)的DWG的另一实施例； 图9-10示出用于将DWG直接接合到1C的实施例； 图11-13示出来自各种DWG接口配置的辐射能量的模拟； 图14是示出各种接口配置的插入损耗的曲线图； 图15示出与具有硅间隙填充剂材料的搭扣连接器耦合的两个DWG ; 图16A-16B示出来自DWG的直角转角的辐射能量的模拟； 图17是直角转角被屏蔽以使辐射泄漏最小化的DWG的图示； 图18A-18B示出来自DWG的被屏蔽的直角转角的辐射能量的模拟； 图19是示出具有直角弯曲段的DWG的插入损耗对比频率的曲线图； 图20是示例性柔性DWG的图示； 图21A-21D示出多通道柔性DWG的各种配置； 图22-25示出柔性DWG与柔性电缆的各种组合方式； 图26示出具有耦合到DWG的偶极天线的微电子封装体，所述DWG具有引导元件以 改进辐射信号的耦合； 图27A-27C是用于将信号从带状线发射到DWG的结构的多个视图； 图28示出各种长度的金属波导过渡段的模拟结果； 图29是用于将信号从微带线发射到DWG的喇叭天线的等值线图； 图30A和图30B是图29的喇叭天线的俯视图和正视图； 图31示出来自图29的喇叭天线的信号辐射的模拟； 图32示出RJ45连接器用于耦合DWG的用途； 图33-34示出RJ45连接器用于耦合DWG的各种应用； 图35是示出DWG在系统中的用途的流程图； 图36是用DWG互连的两个系统的图示； 图37A-37C示出具有使用旋转耦合器的可缩回的DWG的电子装置； 图38-40示出旋转耦合器的各种实施例； 图41A-41D示出旋转耦合器的对准方面；以及 图42示出旋转耦合器的锁定机构。 本专利技术实施例的其它特征将通过附图和以下详细描述而变得显而易知。 【具体实施方式】 现将参考附图详细描述本专利技术的特定实施例。出于一致性，在各个图中的类似元 件由类似的参考数字表示。在本专利技术的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便更彻底 地理解本专利技术。然而，对本领域普通技术人员来说显然易见的是，可以在没有这些具体细节 的情况下实践本专利技术。在其它情况下，众所周知的特征不再详细描述，从而避免了不必要地 使描述变复杂。 随着电子组件和系统中的频率增加，波长以相应的方式减小。例如，许多计算机处 理器目前在千兆赫兹域中操作。随着操作频率增加到亚太赫兹（sub-terahertz),波长变得 足够短，从而超过短距离的信号线可以充当天线并且可以发生信号辐射。图1是穿过具有 各种介电常数的材料的波长对比频率的曲线图。如曲线102所示，其中该曲线表示具有低 介电常数3的材料如印刷电路板，100GHz信号将具有约1. 7mm的波长。因此，长度仅1. 7mm 的信号线可以充当全波天线并且辐射出相当比例的信号能量。 波在开放空间中沿所有方向传播，如球面波。以此方式，所述波的功率随距离的平 方按比例损耗；即，在距所述源的距离R处，功率是源功率除以R 2。在相对长的距离上，可以 使用波导来输送高频信号。波导将波限制在沿着一个维度传播，因此在理想条件下，波在传 播时不损耗功率。电磁波沿着波导的轴线的传播由波动方程来描述，所述波动方程来源于 麦克斯韦方程（Maxwell's equation),并且其中波长取决于波导的结构以及波导内的材料 (空气、塑料、真空等)，并且取决于波的频率。常用波导只有几类。最常见的一类波导是具 有矩形横截面的波导，所述矩形横截面通常不是正方形。这种横截面的长边通常是其短边 的两倍长。这些特征对于承载水平极化或垂直极化的电磁波是有用的。 对于亚太赫兹射频（RF)信号所遇到的极小波长，介电波导表现良好，并且相比于 中空金属波导来说，制造更加便宜。此外，金属波导具有由波导的大小决定的截止频率。低 于截止频率，不存在电磁场的传播。介电波导（DWG)具有较宽的操作范围，而无固定的截止 点。在本文中描述了各种类型的介电波导和用于将介电波导耦合到集成电路或耦合到另一 介电波导的技术。 DWG电缆可以提供用高带宽互连来连接两个装置的有效方式。可以用可缩回的介 电波导电缆来构造固定的或移动的电子装置，所述可缩回的介电波导电缆可以用来耦合到 另一装置并且提供安全的高速数据连接。如下文中将更详细地描述，旋转耦合件可以使得 介电波导电缆易于延伸以便耦合到远程装置并且然后在不再需要连接时缩回，所述介电波 导电缆以螺旋式或线轴上的配置形式安排在电子装置内。DWG的一个末端连接到装置内的 通信芯片，而DWG电缆的另一个末端可以具有插座连接器以便耦合到远程装置。介电波导 线轴可以由弹簧加载机构（spring loaded mechanism本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于介电波导的可旋转耦合器，所述耦合器包含：第一介电波导即DWG，在所述第一DWG的第一末端处具有接口表面；第二DWG，在所述第二DWG的第一末端处具有接口表面；以及耦合到所述第一DWG和所述第二DWG的可旋转耦合机构，所述耦合机构被配置为保持所述第一DWG的所述接口表面与所述第二DWG的所述接口表面轴向对准，同时允许所述第一DWG的所述接口表面相对于所述第二DWG的所述接口表面轴向旋转。
【技术特征摘要】
2013.03.19 US 61/803,435;2013.06.02 US 13/907,9491. 一种用于介电波导的可旋转耦合器，所述耦合器包含： 第一介电波导即DWG，在所述第一 DWG的第一末端处具有接口表面； 第二DWG，在所述第二DWG的第一末端处具有接口表面；以及 耦合到所述第一 DWG和所述第二DWG的可旋转耦合机构，所述耦合机构被配置为保持 所述第一 DWG的所述接口表面与所述第二DWG的所述接口表面轴向对准，同时允许所述第 一 DWG的所述接口表面相对于所述第二DWG的所述接口表面轴向旋转。2. 根据权利要求1所述的耦合器，其中所述第一 DWG的核心具有截面形状并且所述第 二DWG的核心具有兼容的截面形状，其中所述可旋转耦合机构进一步包含对准机构，所述 对准机构被配置为使得在所述耦合机构不旋转时所述第一 DWG的所述核心与所述第二DWG 的所述核心对准。3. 根据权利要求1所述的耦合器，其中所述第一 DWG的所述接口表面是锥形形状，并且 所述第二DWG的所述接口表面是匹配的锥形形状。4. 根据权利要求1所述的耦合器，其中所述第一 DWG的所述接口表面是角锥形状，并且 所述第二DWG的所述接口表面是匹配的角锥形状。5. 根据权利要求1所述的耦合器，其中所述第一 DWG的所述接口表面是扁平表面，并且 所述第二DWG的所述接口表面是匹配的扁平表面。6. 根据权利要求1所述的耦合器，其进一步包含在所述第一 DWG的所述接口表面与所 述第二DWG的所述接口表面之间的润滑剂。7. 根据权利要求6所述的耦合器，其中所述润滑剂的介电常数约等于所述第一 DWG和 所述第二DWG的核心的介电常数。8. 根据权利要求1所述的耦合器，其进一步包含耦合到所述可旋转耦合器的弹簧动力 式缩回器机构，所述缩回器机构可操作以促使所述第一 DWG卷绕成围绕所述可旋转耦合件 的线圈。9. 根据权利要求1所述的耦合器，其进一步包含耦合到所述可旋转耦合器的手动操作 的缩回器机构，所述缩回器机构可操作以促使所述第一 DWG卷绕成围绕所述可旋转耦合件 的线圈。10. 根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·哈伦，J·A·赫布萨摩，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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