精确波导接口制造技术

公开了一种波导接口及其制造方法。该接口包括具有印刷电路板的支撑块。通讯设备耦合到该电路板。发射转换器与该通信设备相邻放置并且耦合到该通信设备。该发射转换器包括第一部分中的一条或多条传输线以及第二部分中的至少一个天线元件。该天线元件辐射毫米波频率信号。耦合到该支撑块的接口板具有矩形凹槽，该矩形凹槽具有预定维度。波导组件耦合到该接口板并且具有波导开口。该发射转换器的第一部分位于该凹槽中，使得该凹槽防止来自该传输线的能量朝该电路板或该波导开口发射，而是允许能量从该天线元件向该波导开口传递。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及微波和晕米波射频波导接口技术。
技术介绍
随着半导体工业通过降低工艺节点几何形状而持续增加电路复杂性和密度，操作信号频率持续增加。如今有可能获得在无线电频谱的毫米波区域(30GHz到300GHz)中操作良好的半导体。典型而言，所使用的半导体类型属于“iii-v”型的类别，意味着该半导体化合物是从元素周期表中的第三和第四列衍生的。这些半导体化合物的实例是砷化镓 (GaAs)、磷化铟(InP)。近些年来，在硅CMOS (互补金属氧化物半导体)和硅锗(SiGe)化合物中已经产生来自第四列(如硅和锗，Si和Ge)的较低廉的半导体工艺。其结果是将低成本硅的操作频率良好地延伸到60到80GHz的频率范围。低成本半导体技术的出现，给毫米波制造商带了降低启动这些半导体设备的机电支持机制的总成本的压力。商用波导结构允许毫米波频率上的低损耗能量传递，具有大小和机械耦合法兰设计已被标准化的附加益处。通过具有标准化的大小和耦合法兰，允许不同设备与不同制造商之间的协作，为毫米波系统设计提供最大的弹性。用于接口在机械波导中半导体设备的常规方法要么提供具有昂贵的精度机械加工要求的分离腔式组件，要么将来自正交平面印刷电路发射探头的能量与相关联的损失能量传输耦合。另外，随着新半导体设计提供平衡的传输线输出，不存在用于将来自平衡输出的毫米波能量直接耦合到波导而无需附加电路 (例如平衡-不平衡变压器)的直接机电方法，该附加电路也随着操作频率范围的增加而显示出过量的损失。用于将能量耦合到半导体设备内和外的现有技术方法可以分为两类。第一类是使用分离腔金属结构，其允许将半导体芯片放置在其中一个腔体中，使得该腔体的另一半然后与第一半精确适合地组合在一起。毫米波波导的内部维度所要求的典型的精度约为 ±. 001” (. 025mm)。通过加工来在上腔体半部和下腔体半部的构造中保持该精度并且维持组件的配合校准是价格昂贵的。第二种已用方法是提供具有桩形或浆形能量发射的印刷电路板。该桩形或浆形发射与波导腔体正交，并且要求分离腔式组装方法。在每个情况中都需要定制的高精度机械加工工艺来维持内部波导维度要求。通过铸造法可以提供一些成本降低，但是仍然需要第二机械加工操作来实现所需要的精度。 上述方法也仅仅是针对单端电路配置设计的。有必要提供用于单端电路和差分电路两者的低成本并且有效的耦合方法。毫米波半导体电路设计通常利用差分放大器和输出级配置来实现高增益和功率效率。需要一种用于去向和来自标准波导结构的半导体微波、毫米波和次毫米波设备能量传递的低成本并且高效率的耦合技术
技术实现思路
在一个方面，一种精准波导接口包括具有矩形凹槽的圆形接口板，使得该凹槽的长度容纳印刷电路板和发射转换器子组件。该印刷电路板和发射转换器子组件形成在所述接口板的该矩形凹槽中的短波导段的底半部。由于该凹槽宽度或狭窄维度，从该印刷电路板组件到该凹槽宽度上边界的距离限制该短波导段的波导截止频率使其大于该波导接口的总的期望操作频率范围。通过限制该接口板中的短波导段的波导截止频率为比该波导接口的期望操作频率范围更高的值，在该区域中不发生电磁辐射转换，并且仅允许电气传导的能量流经该发射转换器的传输线部分。在另一个方面，该印刷电路板上包括作为高频微波、毫米波或次毫米波能量的发射器或者源头的半导体芯片。在另一个方面，该印刷电路板上包括作为高频微波、毫米波或次毫米波能量的接收器的半导体芯片。在另一个方面，该发射转换器包括低损耗电介质材料，如具有诸如金的沉积金属的石英或氧化铝，用于形成传输线和辐射天线元件。在本领域中已知波导内部维度的标示对应于作为E场维度的电场向量的方向并且对应于作为H场维度的磁场向量的方向在另一个方面，该接口板紧靠标准波导法兰放置，使得该接口板中的凹槽的狭窄维度与该标准波导法兰的较长的或H场维度(在本领域中被称为“a”波导维度)正交。同样地，该接口板凹槽宽度沿着由该接口板凹槽和该印刷电路和该发射转换器子组件形成的分段限制该波导段截止频率，直到该标准波导法兰遇到传导能量。在该接口板与该标准波导法兰之间的接点的位置的正前方，允许在与该辐射元件接合的发射转换器的传输线中传导的能量自由地转换成标准波导信道容积中的导向电磁辐射。在另一个方面，该印刷电路板和发射转换器子组件被放置使得该发射转换器辐射元件位于与由该印刷电路板和发射转换器子组件形成的短波导段相邻的标准波导区域中。 该发射衬底转换器被配置为以该波导轴的方向提供最大能量辐射，称为端射式辐射形式。在一个方面，一种波导接口包括具有印刷电路板的支撑块。通讯设备耦合到该电路板。发射转换器与该电路板相邻放置并且耦合到该通信设备。该发射转换器包括第一部分中的一条或多条传输线以及第二部分中的至少一个天线元件。该天线元件辐射毫米波频率信号。耦合到该支撑块的接口板具有矩形凹槽，该矩形凹槽具有预定维度。波导组件耦合到该接口板并且具有波导开口。该发射转换器的第一部分位于该凹槽中，使得该凹槽防止来自该传输线的能量朝该电路板或该波导开口发射，而是允许能量从该天线元件向该波导开口传递。在一个方面，一种形成精确波导接口的方法包括选择包括印刷电路板的支撑块， 该支撑块沿平面取向；将通信设备耦合到该印刷电路板；将发射转换器耦合到该通信设备，其中该发射转换器与该印刷电路板相邻放置，该发射转换器包括该发射转换器的第一部分中的一条或多条传输线以及该发射转换器的第二部分中的至少一个天线元件，其中该至少一个天线元件被配置为辐射毫米波频率信号；将圆形接口板耦合到该支撑块的一端并且与该平面垂直取向，该接口平面具有矩形凹槽，该凹槽具有预定维度；并且将波导部件耦合到该接口板，该波导部件具有波导开口，其中该发射转换器的第一部分位于该矩形凹槽中，使得该矩形凹槽防止来自该传输线的能量朝该印刷电路板或该波导开口发射并且允许能量从该至少一个天线元件向该波导开口传递。在一个方面，该发射转换器的第二部分位于该波导开口中。该发射转换器位于该支撑块的相对的宽度边缘之间的中间。通信设备位于该印刷电路板的凹壁中，使得该发射转换器的第一部分在该矩形凹槽中处于预定高度上。该发射转换器被配置为以该波导轴的方向提供最大能量辐射。附图说明 附图示出了一个或多个示例性实施例。在附图中图IA示出了根据一个实施例的波导接口的侧视图；图IB示出了根据一个实施例的波导接口的横截侧视图；图2A示出了根据一个实施例的波导接口的后视图；图2B示出了根据一个实施例的波导接口的详细后视图；图3A示出了根据一个实施例的波导接口的俯视图；图3B示出了根据一个实施例的波导接口的横截俯视图；图4A示出了根据一个实施例的波导法兰；图4B示出了根据一个实施例的接口板；图4C示出了根据一个实施例的波导法兰连同接口板；图5示出了根据一个实施例的支撑块；图6A示出了根据一个实施例的发射器印刷电路板和发射转换器衬底组件；图6B示出了根据一个实施例的接收器印刷电路板和发射转换器衬底组件；图7A示出了根据一个实施例的发射器发射转换器衬底；图7B示出了根据一个实施例的接收器发射转换器衬底；图8示出了根据一个实施例的印刷电路板的四个视图；及图9示出了根据一个实施例的波导接口的特写横截面侧视图。具体实施例方式本文在精准波导接口的环境中描述各种示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·格雷戈里·佩特斯，詹姆士·罗伯特·阿摩司·巴丁，
申请(专利权)人：伍比克公司，
类型：发明
国别省市：