本發(fā)明涉及新型的微波\毫米波裝置，尤其適用于微波\毫米波通信，毫米波雷達(dá)或天線系統(tǒng)。具體涉及一種基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，在具有電信號(hào)傳輸功能，尤其是涉及到信息傳遞的產(chǎn)品中都會(huì)用到射頻電路。按照射頻工作頻率可劃分可分為：低頻場(chǎng)景和高頻場(chǎng)景。在低頻場(chǎng)景中，信息沿著電線或電纜傳播；在高頻場(chǎng)景中，信息可通過(guò)無(wú)線電波以無(wú)線的方式傳播或沿著具有低損耗的傳輸線傳輸。根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)功能，無(wú)論是低頻場(chǎng)景還是高頻場(chǎng)景，傳輸信號(hào)的媒質(zhì)都是需要的。

2、以前，我們生活中所需的產(chǎn)品，對(duì)信息傳播的速率，信息量等要求都不高，且傳遞信息的工作頻率也是工作在低頻，因此常規(guī)的傳輸線是可以滿足彼時(shí)的應(yīng)用需求。

3、近年來(lái)，隨著智慧城市，車聯(lián)網(wǎng)等新型互聯(lián)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸需要可媲美光纖的傳輸速率通信技術(shù)以其高帶寬、高速率、高可靠、低時(shí)延、低功耗、大連接等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為此時(shí)的產(chǎn)品需求。

4、要實(shí)現(xiàn)高帶寬，高可靠，低延時(shí)，低功耗，大連接的信息傳輸，則必須應(yīng)用的頻率在高頻(毫米波頻段，thz頻段等)。

5、在高頻段，常用的傳輸線有微帶線，同軸線，帶狀線，差分線，共面波導(dǎo)(cpw)，介質(zhì)集成波導(dǎo)(siw)以及空氣波導(dǎo)等，其中

6、微帶線，是最普通最常用的傳輸線，傳輸準(zhǔn)tem波，其結(jié)構(gòu)形式是條狀導(dǎo)體位于介質(zhì)板的上表面，且介質(zhì)板的下表面為金屬面，金屬面的大小一般情況下與介質(zhì)的大小一致，特殊情況也會(huì)出現(xiàn)不一致情況。這種傳輸線如果用于高頻傳輸，會(huì)由于介質(zhì)損耗而嚴(yán)重降低傳輸效率和質(zhì)量，目前也可采用在高頻介質(zhì)損耗較低的高頻板材，但這板材價(jià)格昂貴，增加產(chǎn)品的成本。另外，微帶線由于裸漏在pcb板表面，因此當(dāng)其長(zhǎng)度如果大于幾個(gè)波長(zhǎng)，會(huì)有額外輻射影響傳輸效率和質(zhì)量。

7、同軸線，也是常用的傳輸線，其傳輸tem波，其結(jié)構(gòu)形式是兩根共軸的圓柱導(dǎo)體構(gòu)成，兩個(gè)圓柱導(dǎo)體之間填充介質(zhì)材料，和微帶線一樣，工作于高頻時(shí)，由于介質(zhì)損耗會(huì)嚴(yán)重降低傳輸效率和質(zhì)量。另外同軸線的體積較大，不利于小型化的產(chǎn)品應(yīng)用。

8、帶狀線，是常用的微波傳輸線，其傳輸tem波，其結(jié)構(gòu)形式是在兩塊接地板中間放置導(dǎo)帶，帶狀線可看作是由同軸線演變而來(lái)，其優(yōu)化了傳輸線結(jié)構(gòu)體積(更具低剖面)，但也會(huì)由于介質(zhì)損耗而不適用于高頻。

9、差分線，信號(hào)傳輸有三種模式：?jiǎn)味四Ｊ剑材ＤＪ胶筒罘帜Ｊ?，非常適合高速傳輸場(chǎng)景，但也會(huì)由于介質(zhì)損耗造成傳輸效率和傳輸質(zhì)量的降低。

10、共面波導(dǎo)，其傳輸準(zhǔn)tem波，其與微帶線相比，解決了微帶線的輻射問(wèn)題，但在高頻端，由于介質(zhì)的存在還是會(huì)造成介質(zhì)損耗降低傳輸效率和質(zhì)量。

11、介質(zhì)集成波導(dǎo)，它的來(lái)源是疊層波導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)是在雙面覆銅介質(zhì)板的兩側(cè)加入兩排半徑相同的金屬過(guò)孔，相鄰兩金屬過(guò)孔的間距相等，這種結(jié)構(gòu)如果用在高頻，由于介質(zhì)損耗還是會(huì)降低信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量。

12、空氣波導(dǎo)，按照結(jié)構(gòu)分可分為：圓柱形波導(dǎo)，矩形波導(dǎo)。圓柱形波導(dǎo)和矩形波導(dǎo)，其由金屬外壁裹成封閉空間，橫截面為圓形或矩形，電磁波在其中間傳播，但在加工制作時(shí)這種結(jié)構(gòu)對(duì)加工制成要求非常嚴(yán)格。

13、綜上，傳統(tǒng)傳輸線都有應(yīng)用上的局限，而當(dāng)工作在毫米波頻段時(shí)，介質(zhì)損耗會(huì)迅速增大，而且波導(dǎo)由于制造工藝問(wèn)題也會(huì)降低電磁波的傳輸效率和質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述背景技術(shù)中提出所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：旨在提供一種非常適合于工作在毫米波頻段的基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，以及基于此技術(shù)的其他毫米波器件，比如天線。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

3、基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置包括：相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)圍成一個(gè)傳輸通道，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)銜接面具有間隙，在傳輸通道的內(nèi)壁具有導(dǎo)電層，傳輸通道的具有間隙的側(cè)壁外圍設(shè)置有波紋凹槽，波紋凹槽朝向側(cè)壁外側(cè)的一面具有周期或類周期間隔設(shè)置的凸起和凹槽，所述波紋凹槽的凸起和凹槽表面具有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層電連接到傳輸通道內(nèi)壁的導(dǎo)電層。

4、一種基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置的制造方法包括：

5、提供兩個(gè)傳輸結(jié)構(gòu)，其中至少一個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)的與另一波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)相對(duì)的表面設(shè)置有凹槽，在兩個(gè)傳輸結(jié)構(gòu)相對(duì)的表面具有導(dǎo)電層，導(dǎo)電層覆蓋所述凹槽；

6、在所述凹槽外側(cè)壁形成波紋凹槽，所述波紋凹槽固定的電連接到所述兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)的導(dǎo)電層；將兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，從而覆蓋凹槽的導(dǎo)電層和另一個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層圍成一個(gè)條狀的波導(dǎo)傳輸通道。

7、本發(fā)明的基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置具有優(yōu)點(diǎn)：1，可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品的組裝工藝及流程；2，在較大的組裝公差冗余內(nèi)，還能保證極其優(yōu)秀的電性能；3，簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化的組裝工藝，可以帶來(lái)低成本優(yōu)勢(shì)；4，極大的提高波導(dǎo)傳輸?shù)男阅堋?/p>

技術(shù)特征：

1.一種基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，包括：相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)圍成一個(gè)傳輸通道，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)銜接面具有間隙，在傳輸通道的內(nèi)壁具有導(dǎo)電層，傳輸通道的具有間隙的側(cè)壁外圍設(shè)置有波紋凹槽，波紋凹槽朝向側(cè)壁外側(cè)的一面具有周期或類周期間隔設(shè)置的凸起和凹槽，所述波紋凹槽的凸起和凹槽表面具有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層電連接到傳輸通道內(nèi)壁的導(dǎo)電層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，所述波紋凹槽的凹槽和凸起的寬度和間隔相同，波紋凹槽表面的導(dǎo)電層為金屬層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，其中之一的波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)置有構(gòu)成波導(dǎo)傳輸通道的凹槽，另一波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)和凹槽相對(duì)的表面為無(wú)任何凸起的光滑面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)上設(shè)置的導(dǎo)電層為金屬層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，所述兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)均設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的凹槽，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的凹槽構(gòu)成波導(dǎo)傳輸通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，所述波紋凹槽的凹凸方向垂直于波導(dǎo)傳輸通道凹槽側(cè)壁。

7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，所述的波紋凹槽與波導(dǎo)傳輸通道側(cè)壁的導(dǎo)電層電連接，且波紋凹槽與凹槽側(cè)壁在同一方向的高度與凹槽的側(cè)壁的高度等高。

8.據(jù)權(quán)利要求6所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，凹槽的側(cè)壁沿垂直于波導(dǎo)傳輸通道方向的寬度范圍在0.1mm-5mm之間，高度范圍在0.1mm-5mm之間，波紋凹槽的深度設(shè)置在0.1mm-2mm的范圍內(nèi)；波紋凹槽的寬度設(shè)置在0.1mm-2mm的范圍內(nèi)；相鄰波紋凹槽中間的凸起部分的寬度設(shè)置在0.1mm-2mm的范圍內(nèi)；波紋凹槽的高度0.1mm-5mm之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，凹槽中還設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)體器件，所述導(dǎo)體器件固定電連接與兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)中至少一個(gè)的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)體器件用于形成所述波導(dǎo)傳輸路徑。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體器件是單個(gè)波導(dǎo)脊或雙個(gè)波導(dǎo)脊，所述波導(dǎo)脊一端用于連接集成電路模塊的匹配過(guò)渡，另一端也用于連接集成電路模塊的匹配過(guò)渡。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體器件包括兩個(gè)相對(duì)的，且分別連接到兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層的導(dǎo)體器件，且兩個(gè)導(dǎo)體器件處于非電連接。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，其中導(dǎo)體器件固定的連接在凹槽的底面，且位于凹槽底面中心位置，沿傳輸方向上的中心線對(duì)稱分布，或所述導(dǎo)體器件固定的連接于沒(méi)有凹槽的波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)，并沿垂直凹槽底面方向投影，導(dǎo)體器件位于凹槽底面的中間位置。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)中至少一個(gè)還設(shè)置有與凹槽的側(cè)壁等高的凸起金屬結(jié)構(gòu)，并在凸起的金屬結(jié)構(gòu)上設(shè)置有與另一金屬層上螺絲過(guò)孔數(shù)量一致的螺絲孔。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電層為一體的金屬結(jié)構(gòu)，所述波紋凹槽和其表面導(dǎo)電層為一整體金屬結(jié)構(gòu)。

15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，導(dǎo)體器件是矩形波導(dǎo)脊，且波導(dǎo)脊是筆直的、彎曲的或呈階梯狀的。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，位于凹槽的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上的所述波紋凹槽是通過(guò)凹槽的側(cè)壁以及兩波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)之一的導(dǎo)電層而處于電連接。

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，其中所述的兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)之一還設(shè)置有至少一個(gè)波導(dǎo)開(kāi)口，所述波導(dǎo)開(kāi)口用于輻射傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)傳輸線和從所述波導(dǎo)傳輸線接收輻射。

18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙波導(dǎo)傳輸裝置，其特征在于，波紋凹槽的凸起和凹槽的形狀是矩形，三角形，半圓形，梯形，橢圓形中的任意一種。

19.一種權(quán)利要求1至16任意一項(xiàng)的基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置的制造方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于人工表面等離激元的間隙波導(dǎo)傳輸裝置及其制造方法，包括：相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)圍成一個(gè)傳輸通道，兩個(gè)波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)銜接面具有間隙，在傳輸通道的內(nèi)壁具有導(dǎo)電層，傳輸通道的具有間隙的側(cè)壁外圍設(shè)置有波紋凹槽，波紋凹槽朝向側(cè)壁外側(cè)的一面具有周期或類周期間隔設(shè)置的凸起和凹槽，所述波紋凹槽的凸起和凹槽表面具有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層電連接到傳輸通道內(nèi)壁的導(dǎo)電層。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置波紋凹槽，使得在第一波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)與第二波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)之間存在間隙時(shí)，使電磁能量束縛在波紋凹槽周圍，從而保證電磁能量可以完全的沿著期望的方向傳輸。

技術(shù)研發(fā)人員：陳康,張龍兵,徐志偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：領(lǐng)瞳科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9