射频可切换波导制造技术

提供用于提供可切换波导的方法和系统。按照一些方面，切换波导具有波导结构，波导结构具有位于波导结构内的反射器。切换波导还包括射频(RF)开关，其配置成将反射器与波导结构进行连接和断开连接。

RF switchable waveguide

A method and system for providing a switchable waveguide are provided. According to some aspects, the switched waveguide has a waveguide structure, and the waveguide structure has a reflector located in the waveguide structure. The switching waveguide also includes a radio frequency (RF) switch configured to connect and disconnect the reflector with the waveguide structure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】射频可切换波导
无线通信，以及具体来说用于无线通信的可切换波导装置。
技术介绍
射频(RF)无线局域网(WLAN)技术正演进为从30至300GHz的EHF或“极高频率”带。这个带(又称作毫米带)覆盖具有波长从一至十毫米的无线电波。这个带从30-300GHz延伸，并且一些应用集中于60GHzISM(工业、科学和医疗)无线电带。在设计用于毫米带的电路时使用专门的RF设计技术。过度PCB(印刷电路板)损耗将RF信号路由约束到极短距离，从而限制天线阵列的大小。RF线缆因损耗通常也不被使用。在60GHz的功率放大器(PA)技术当前被限制到20dBm，比商业6GHzWLANPA要低16dB。最后，在60GHz的第一计量表损耗比在6GHz所看到的要大20dB。在60GHz的一些RF解决方案被设计用于固定点对点应用，其中采用高增益喇叭或喇叭馈送抛物面天线。在这些情况下，小波长使40-50dB的高增益天线能够被实现，以支持数km的链路。但是，这些解决方案不能易于用于点对多点无线LAN应用，因为单个无线电收发器必须提供宽角覆盖。针对60GHz带的其他WLAN解决方案采用具有多个收发器的有源天线芯片。这些解决方案预计用于波束成形，其中多达32个有源RF元件各自传送3-5dBm。组合解决方案在使用全部元件时实现可观增益(+36dBm等效各向同性辐射功率(EIRP))，但是采用这种解决方案(其采取阵列天线)的情况下，该组合解决方案不能实现360度覆盖，且其不能实现波束成形增益，因为组合天线阵列小于4cm2。在毫米波应用中，因在高频率的高损耗而使用高定向窄带天线。因此，当例如需要半球覆盖(正如对于无线个人区域网（PAN）的情况)时，通常需要多个天线。因此，需要多个天线馈送连接。但是，在印刷电路板(PCB)布线、切换和功率放大中的困难引起包括高天线阵列增益和有源元件计数的设计。能够简单地通过增加阵列的各个天线元件的增益来改进阵列增益。但是，高天线增益趋向于进一步约束组合收发器系统(其包括天线阵列)的定向波束成形。例如，20dBi(分贝各向同性)平板天线在仰角和方位角上具有10度的典型束宽。8dBi贴片天线（patchantenna）在仰角和方位角上具有65度的典型束宽。在阵列的每个元件中使用的基本元件确定阵列的总体增益，同时限制波束成形能力。使用下式：有效波束成形增益＝固定元件增益+20*log(元件数量)，能够计算波束成形增益。例如，在采用具有65°×65°的覆盖角的8dBi基本元件开始的情况下，采用32个有源元件的有效波束成形增益为8dBi+20×log(32)＝38dBi。在对实现和跟踪损耗允许2dB的情况下，这个系统沿天线阵列的视轴（boresight）将实现36dBi增益，并且在覆盖边缘高达30dBi增益。这种解决方案在越过所定义的覆盖角将达不到显著的增益，并且因此对室内全向覆盖其不是良好的解决方案。WLANRF设计者和芯片制造商考虑遵循常规WLANWi-Fi设计方式的解决方案，其使用表面安装、高集成媒体访问控制(MAC)、基带、以及RF芯片集解决方案来使低无线电成本产品能够得以实现。这些设计利用印刷电路板(PCB)面板天线—有效固定方向的天线，并且受到这些天线的RF覆盖的限制。参照图1，用于Wi-Fi和其他无线电协议的典型微波WLANRF开关被设计用于微带(microstrip)，其中信号“A”12作为PCB10的顶层来布线（其中接地层“D”14在微带下方所定义的电介质“C”16距离来布线）。因此，表面安装RF开关通常被用于低频率应用，但是因高损耗而不适合于毫米波应用。由于至少这些原因，可切换微带不适合于毫米波信号到全向天线配置的可切换布线。
技术实现思路
一些实施例有利地提供用于提供可切换波导的方法和系统。按照一些方面，切换波导具有波导结构以及位于波导结构内的反射器。切换波导还包括RF开关，其配置成将反射器连接到波导结构以及将反射器从波导结构断开连接。按照这个方面，在一些实施例中，波导结构还包括馈送端口，其配置成能够实现波导结构的激励。在一些实施例中，当RF开关将反射器连接到波导结构时，反射器充分地反射波导结构中的能量，并且当RF开关将反射器从波导结构断开连接时，反射器充分地不反射波导结构中的能量。在一些实施例中，切换波导包括至少一个附加反射器以及每附加反射器的附加RF开关，所述附加RF开关配置成将附加反射器连接到波导结构以及将附加反射器从波导结构断开连接。在一些实施例中，波导结构具有输出端口，其配置成用于到天线的连接。在一些实施例中，波导结构还包括多个波导段，每个波导段具有对应输出端口，每个输出端口通过对应波导段来耦合到馈送端口，每个波导段提供用于波导结构中的能量的流动的单独通路。在一些实施例中，每个波导段包括至少一个反射器和至少一个RF开关，所述至少一个RF开关配置成将相应反射器与对应波导段的波导结构进行连接和断开连接。在一些实施例中，所述多个输出端口中的每个输出端口配置用于到对应天线的连接。在一些实施例中，波导段中的开关是可编程控制的，以充分地反射一个通路中的能量，而充分地不反射另一个通路中的能量。在一些实施例中，切换波导还包括位于波导结构内的多个反射器，所述多个反射器中的每个反射器连接到对应RF开关，其配置成将对应反射器与波导结构进行连接和断开连接。在一些实施例中，反射器具有λg/3与λg/8之间的长度，其中λg是波导波长，其被定义为波导宽度‘a’、光速‘c’、波导结构中的材料的相对介电常数‘ϵr’以及操作频率‘f’的函数，如下所示：。在一些实施例中，反射器是具有第一端区和第二端区的单极。在一些实施例中，波导结构具有两个相对侧，并且单极从相对侧的离开侧延伸到波导结构的相对侧的另一相对侧。在一些实施例中，RF开关元件在单极的第一端区连接到单极，并且第二RF开关元件在单极的第二端区连接到单极，第一端区与第二端区相对。在一些实施例中，波导结构是衬底集成电介质波导结构。按照另一方面，切换波导包括一种波导结构，该波导结构包括能够实现波导结构的激励的馈送端口。切换波导包括位于波导结构内的第一反射器，第一反射器具有第一端区和第二端区。还包含的是第一RF开关，其配置成将反射器的第一端区连接到波导结构以及将反射器的第一端区与波导结构断开连接。第二RF开关配置成将反射器的第二端区连接到波导结构以及将反射器的第二端区从波导结构断开连接。按照这个方面，在一些实施例中，切换波导还包括位于波导结构内在馈送端口与第一反射器之间的至少一个附加反射器。在一些实施例中，至少第三RF开关配置成将所述至少一个附加反射器连接到波导结构以及将所述至少一个附加反射器从波导结构断开连接。在一些实施例中，反射器具有小于λg/2的直径，其中λg是波导波长。在一些实施例中，反射器具有大于λg/8的直径，其中λg是波导波长。在一些实施例中，第一RF开关是PIN二极管、MEMSRF开关和固态开关其中之一。在一些实施例中，波导结构是空气和真空波导结构其中之一。在一些实施例中，波导结构包括多个波导段，每个波导段具有输出端口，每个输出端口通过波导段来耦合到馈送端口，每个波导段提供用于波导结构中的能量的流动的单独通路。按照还有的另一方面，切换波导包括一种波导结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切换波导，包括：波导结构；反射器，位于所述波导结构内；以及射频RF开关，配置成将所述反射器与所述波导结构进行连接和断开连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.25 US 62/2325771.一种切换波导，包括：波导结构；反射器，位于所述波导结构内；以及射频RF开关，配置成将所述反射器与所述波导结构进行连接和断开连接。2.如权利要求1所述的切换波导，其中，所述波导结构还包括馈送端口，其配置成使得实现所述波导结构的激励。3.如权利要求2所述的切换波导，其中，当所述RF开关将所述反射器连接到所述波导结构时，所述反射器充分地反射所述波导结构中的能量，并且当所述RF开关将所述反射器从所述波导结构断开连接时，所述反射器充分地不反射所述波导结构中的能量。4.如权利要求1所述的切换波导，还包括至少一个附加反射器以及每附加反射器的附加RF开关，所述附加RF开关配置成将所述附加反射器连接到所述波导结构以及将所述附加反射器从所述波导结构断开连接。5.如权利要求2所述的切换波导，其中，所述波导结构具有配置成用于到天线的连接的输出端口。6.如权利要求2所述的切换波导，其中，所述波导结构还包括多个波导段，每个波导段具有对应输出端口，每个输出端口通过所述对应波导段来耦合到所述馈送端口，每个波导段提供用于所述波导结构中的能量的流动的单独通路。7.如权利要求6所述的切换波导，其中，每个波导段包括至少一个反射器和至少一个RF开关，所述至少一个RF开关配置成将相应反射器与对应波导段的波导结构进行连接和断开连接。8.如权利要求7所述的切换波导，其中，所述多个输出端口中的每个输出端口配置成用于到对应天线的连接。9.如权利要求7所述的切换波导，其中，所述波导段中的所述开关是可编程控制的，以充分地反射一个通路中的能量，而充分地不反射另一个通路中的能量。10.如权利要求1所述的切换波导，还包括位于所述波导结构内的多个反射器，所述多个反射器中的每个反射器连接到对应RF开关，所述RF开关配置成将所述对应反射器与所述波导结构进行连接和断开连接。11.如权利要求1所述的切换波导，其中，所述反射器具有λg/3与λg/8之间的长度，其中λg是波导波长，如下所示其被定义为波导宽度‘a’、光速‘c’、所述波导结构中的材料的相对介电常数‘ϵr’以及操作频率‘f’的函数：。12.如权利要求1所述的切换波导，其中，所述反射器是具有第一端区和第二端区的单极。13.如权利要求12所述的切换波导，其中，所述波导结构具有两个相对侧，并且所述单极从所述相对侧之一延伸到所述波导结构的另一相对侧。14.如权利要求12所述的切换波导，其中，所述RF开关元件在所述单极的所述第一端区连接到所述单极，并且第二RF开关元件在所述单极的所述第二端区连接到所述单极，所述第一端区与所述第二端区相对。15.如权利要求1所述的切换波导，其中，所述波导结构是衬底集成电介质波导结构。16.一种切换波导，包括：波导结构，具有能够实现所述波导结构的激励的馈送端口；第一反射器，位于所述波导结构内，所述第一反射器具有第一端区和第二端区；第一射频RF开关，配置成将所述第一反射器的所述第一端区连接到所述波导结构以及将所述第一反射器的所述第一端区与所述波导结构断开连接；以及第二RF开关，配置成将所述第一反射器的所述第二端区连接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：P弗兰克，J哈登，R史密斯，J维格特，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE