專利名稱：波導(dǎo)管、高頻電路和高頻電路裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及毫米波頻帶與微波頻帶的波導(dǎo)管、高頻電路和具有波導(dǎo)管的高頻電路裝置。
相關(guān)技術(shù)描述已知諸如中空矩形波導(dǎo)管的三維波導(dǎo)管，它由兩塊導(dǎo)體板組成。例如，這種波導(dǎo)管揭示于日本未審查的特許公開No.2002-76716(在段落0015到0017和0021中描述的以及所述文件的

圖1所示的)。通過將具有彼此相向的凹槽的兩塊導(dǎo)體板結(jié)合來形成波導(dǎo)管。在每個凹槽的兩側(cè)處形成另外的凹槽來用作節(jié)流口以抑制電磁波泄漏。
在這種結(jié)構(gòu)中，由于節(jié)流口頻率特性取決于用于節(jié)流口的凹槽的加工精度，因此組合波導(dǎo)管的電特性是不一致的。為了實現(xiàn)一致的電特性，就需要很高的加工精度。此外，用于節(jié)流口的凹槽寬度應(yīng)該是波長的1/4，這造成波導(dǎo)管很大。此外，所揭示的文件沒有描述結(jié)合兩塊導(dǎo)體板來將它們固定在一起的方法。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供由兩塊導(dǎo)體板組成的波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，以獲得特性穩(wěn)定的、電改善的波導(dǎo)管，它能可靠地抑制來自導(dǎo)體板接觸表面的電磁波泄漏，以及高頻電路和具有所述波導(dǎo)管的高頻電路裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，波導(dǎo)管包括兩塊導(dǎo)體板，它們每個都有含凹槽的表面。至少一個導(dǎo)體板具有從凹槽兩側(cè)的表面延伸的突起。導(dǎo)體板彼此接觸以使凹槽彼此相向。緊固件置于突起之外且以預(yù)定的壓力將導(dǎo)體板固定在一起。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，波導(dǎo)管包括表面上含凹槽的第一導(dǎo)體板，和第二導(dǎo)體板。第一導(dǎo)體板具有從凹槽兩側(cè)的表面延伸的突起。第二導(dǎo)體板和第一導(dǎo)體板接觸以使凹槽朝向第二導(dǎo)體板。緊固件置于突起之外且以預(yù)定壓力將導(dǎo)體板固定在一起。結(jié)果，提供了具有穩(wěn)定特性的電改善的波導(dǎo)管。此外，還可靠地抑制了來自兩塊導(dǎo)體板接觸表面的電磁波泄漏。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，突起是錐形的從而當(dāng)突起從凹槽開口處的邊界向外延伸時，朝向另一個導(dǎo)體板的表面和所述另一個導(dǎo)體板之間的距離增加。這些錐形將最大壓力施加到凹槽兩側(cè)的接觸表面，從而穩(wěn)定地阻斷電磁波泄漏。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，朝向另一個導(dǎo)體板的突起表面通過切割或磨光處理形成。這使得表面之間的間隙最小，從而穩(wěn)定地阻斷電磁波泄漏。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，由于預(yù)定壓力的作用，增加了朝向另一個導(dǎo)體板的突起表面的平滑度。這也使得表面之間的間隙最小，從而穩(wěn)定地阻斷電磁波泄漏。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，突起通過澆鑄形成；因此，可以在很短的時間內(nèi)以很低的成本制造波導(dǎo)管。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，緊固件包括螺絲，它通過在突起和突出部(bump)之間的一點處旋緊以固定兩塊導(dǎo)體板，其中的突出部在突起之外形成且具有和突起大體相同的高度。該結(jié)構(gòu)易于以預(yù)定的壓力結(jié)合和固定兩塊導(dǎo)體板。由于導(dǎo)體板的位置由螺紋孔的位置確定，所以通過插入螺絲可以固定導(dǎo)體板。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，只在兩個導(dǎo)體板中的一個導(dǎo)體板上形成突起。這簡化了導(dǎo)體板的結(jié)構(gòu)，從而降低了制造成本。
較佳地，在該波導(dǎo)管中，將電介質(zhì)材料插入凹槽以形成電介質(zhì)負載的波導(dǎo)管。結(jié)果，提供了阻斷電磁波泄漏的小三維波導(dǎo)管。
較佳地，提供了具有所述波導(dǎo)管的高頻電路，其中波導(dǎo)管用作信號傳輸線。
較佳地，提供了具有所述高頻電路的高頻電路裝置，其中在用于傳輸或接收信號的高頻電路裝置的處理部件中具有所述高頻電路。因此，提供了低傳輸損耗和高功率效率的裝置。由于該裝置中的S/N比不減少，因此當(dāng)該裝置用于雷達中時可以增加探測的距離。將該裝置用于通信裝置中可以有利地降低數(shù)據(jù)傳輸誤差率。
附圖概述圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的中空矩形波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是圖1所示的中空矩形波導(dǎo)管的部分剖視圖；圖3是示出處理中空矩形波導(dǎo)管的導(dǎo)體板的方法的說明性示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的中空矩形波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的部分剖視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電介質(zhì)負載波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的部分剖視圖；以及圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的毫米波雷達組件和毫米波雷達結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考圖1到3描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的中空矩形波導(dǎo)管。
圖1示出垂直于信號傳輸方向的中空矩形波導(dǎo)管的剖視圖。圖1中，導(dǎo)體板11和21可以由鋅(Zn)或鋁(Al)金屬板組成。較佳地將高電導(dǎo)率的銀(Ag)或金(Au)涂覆于導(dǎo)體板11和21的表面上。但是，對于具有高電導(dǎo)率的導(dǎo)體板，諸如鋁，則不需要涂層。凹槽12和22形成于彼此相向的導(dǎo)體板11和21的表面上，其中所述凹槽有大體矩形的截面且有給定的寬度和給定的深度。由相對的凹槽12和22形成的空間用作中空矩形波導(dǎo)管。導(dǎo)體板11和21的相對表面平行于E平面，它是平行于TE10模式電場方向的波導(dǎo)管頂面或底面。突起13和23分別形成于凹槽12和22兩側(cè)的表面上，從而使它們向另一個導(dǎo)體板凸出并沿凹槽12和22的方向延伸。突出部14和24的高度較佳地大體等于突起13和23的高度。
圖1中，根據(jù)本發(fā)明，螺絲31用作緊固件。和螺絲31嚙合的螺紋孔形成于導(dǎo)體板11內(nèi)。如圖1所示，通過螺絲31從導(dǎo)體板21的暴露表面和螺紋孔嚙合，使得導(dǎo)體板11和21以預(yù)定壓力結(jié)合和固定在一起。在該實施例中，導(dǎo)體板11和21由螺絲31以預(yù)定壓力結(jié)合和固定，該螺絲被置于突起13(和23)和突出部14(和24)之間的中點處。導(dǎo)體板11和21的彈性將預(yù)定壓力施加到突起13和23以及突出部14和24的兩個接觸區(qū)域，因此，去除了凹槽12和22附近的接觸表面之間的任何間隙。這可靠地抑制了來自突起13和23接觸表面的電磁波泄漏。
圖2是示出用作中空波導(dǎo)管的凹槽附近結(jié)構(gòu)的部分剖視圖。這里Gg是凹槽12和22的深度。Gb是凹槽12和22的寬度。Ga是相對凹槽12和22所形成的空間的高度。根據(jù)設(shè)計實例，在76GHz(W-頻帶)頻率時，Gg是1.27毫米，Gb是1.27毫米且Ga是2.54毫米。
突起13和23的寬度Db較佳地大于或等于0.1毫米，以便防止突起13和23的接觸區(qū)域太小，從而在制造過程中不需要將相對于導(dǎo)體板11和21的凹槽12和22以及突起13和23精確地量尺寸和定位。但是，突起13和23的寬度Db較佳地小于凹槽的寬度Gb，這是因為太大的寬度Db通常由于突起13和23的大接觸區(qū)域上的擴散壓力而導(dǎo)致凹槽12和22兩側(cè)的接觸表面之間的間隙。
突起13和23的高度Da較佳地大于或等于0.05毫米，以確保在圖1所示的螺絲31接合時引起在突起13和23之外的彈性變形的邊緣。較佳地，它小于約深度Gg的0.4倍，因為突起13和23的高度Da太大會降低凹槽12和22側(cè)壁的強度。
因此，突起13和23的高度Da和寬度Db的范圍是Da大于或等于0.05毫米并小于或等于0.5毫米，而Db大于或等于0.1毫米并小于或等于1.3毫米。
圖3示出處理導(dǎo)體板接觸表面的方法。凹槽12、突起13和凹陷(depression)15形成于朝向另一個導(dǎo)體板21的導(dǎo)體板11的表面上。它們由通常用于金屬板的凹槽加工工藝形成，其中金屬板諸如平面鋁板。例如，凹槽12和凹陷15通過切割形成，諸如用金剛石刀片切割或使用切削工具。隨后，如圖3中兩個箭頭的粗線所示出的，和另一個突起23接觸的突起13的表面通過諸如磨光工藝的切割工藝切割成平面。較佳地，將突起13的接觸表面的平面度設(shè)定為小于0.05毫米。另一個導(dǎo)體板21也以同樣的方式處理。
如圖1和2所示，當(dāng)它們以給定的壓力彼此接觸時，增加接觸表面的平面度明顯降低了凹槽12和22兩側(cè)表面之間的縱向間隙并阻斷了來自波導(dǎo)管凹槽12和22的電磁波泄漏。由于導(dǎo)體板11和21的位置由螺紋孔的位置確定，所以導(dǎo)體板11和21可以由螺絲31固定到合適位置。
參考圖1所示的實施例，插入螺絲31造成導(dǎo)體板11和21彈性變形，這減少了由突起13和突出部14之間以及突起23和突出部24之間兩個凹陷形成的空間。因此，如果確定了凹陷的深度從而當(dāng)螺絲31以正常扭矩插入時所述空間消失，則施加到突起13和23的接觸表面的壓力可以保持恒定。
圖1中，示出了單個波導(dǎo)管。為了通過配合上和下導(dǎo)體板11和21形成多個平行波導(dǎo)管，由凹陷構(gòu)成的上述空間形成在一個波導(dǎo)管和其相鄰波導(dǎo)管的凹槽之間，且隨后通過空間處的螺絲使導(dǎo)體板配合并固定在一起。即，圖1中的突出部14和24視作相鄰波導(dǎo)管的突起。
此外，為了改善導(dǎo)體板11和21的定位精度，一個導(dǎo)體板可以含插頭而另一個導(dǎo)體板可以含孔，并通過插頭和孔的嚙合確定位置。
參考圖4，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的中空矩形波導(dǎo)管。圖4示出中空矩形波導(dǎo)管的部分剖視圖，它垂直于電磁波的傳播方向。和圖2所示的第一實施例不同，圖4中只有導(dǎo)體板11具有突起13，而另一個導(dǎo)體板21沒有突起。突起13是錐形的，從而當(dāng)突起從凹槽12的開口處邊緣向外延伸時，朝向?qū)w板21的表面之間的距離增加。該結(jié)構(gòu)的其余元件類似于第一實施例的圖1中所示的那些元件。
在該結(jié)構(gòu)中，將最大壓力施加到形成于導(dǎo)體板21中的凹槽22的兩側(cè)表面和形成于導(dǎo)體板11的凹槽12的兩側(cè)表面。因此，消除了凹槽兩側(cè)的接觸表面之間的間隙從而可靠地阻斷了來自波導(dǎo)管的電磁波泄漏。這里Da是突起13的高度，Db是突起13的寬度且Dt是錐形部分的高度。
根據(jù)設(shè)計實例，在76GHz(W-頻帶)時，Da大于或等于0.05毫米，Db大于或等于0.1毫米且Dt大于或等于0.05毫米。凹槽12和22的其它測量較佳地等于第一實施例的實例中的測量。當(dāng)然，錐形部分的高度Dt應(yīng)該小于突起13的高度Da。具有錐形、凹槽12和凹陷15的突起較佳地通過在一個操作中澆鑄形成。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電介質(zhì)負載波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，凹槽12和突起13形成于朝向另一個導(dǎo)體板21的導(dǎo)體板11的表面上。凹槽22形成于朝向另一個導(dǎo)體板11的導(dǎo)體板21的表面上。電介質(zhì)帶41置于配合導(dǎo)體板11和21中的各凹槽12和22形成的空間中。導(dǎo)體板11和21彼此相向以使凹槽12和22配合。隨后它們以給定的壓力固定在一起。該結(jié)構(gòu)的其它元件類似圖1中的那些元件。
因此，通過將電介質(zhì)帶41插入具有矩形截面的波導(dǎo)管的空間中形成電介質(zhì)負載波導(dǎo)管。這里，Gg是凹槽12和22的深度，Gb是凹槽12和22的寬度，Ga是通過配合凹槽12和22形成的空間的高度，Sb是電介質(zhì)帶41的寬度，以及Sa是電介質(zhì)帶41的高度。根據(jù)設(shè)計實例，在76GHz頻率時，使用具有約2.0的相對介電常數(shù)εr的碳氟化合物樹脂作為電介質(zhì)帶41，Gg是0.9毫米，Ga是1.8毫米，Sa是1.8毫米以及Sb是1.1毫米。
參考圖5，對于所選的實例頻率，電介質(zhì)帶41中的波長λ是2.8毫米。寬度Gb小于或等于λ的一半?？臻g的高度Ga大于或等于λ的一半且小于或等于λ。
該結(jié)構(gòu)允許在所選的頻率帶時以單個模式傳輸。由于傳輸僅僅在矩形TE10模式中進行而所有其它模式被阻斷，所以即使導(dǎo)體板中凹槽的位置發(fā)生平移也不發(fā)生模式轉(zhuǎn)換。結(jié)果，因為沒有由模式轉(zhuǎn)換引起的損耗而降低了傳輸損耗。
在該實施例中，凹槽12和22開口處的邊界被形成以給定的曲率半徑倒圓。此外，將突起13的外邊界倒圓。此外，將凹槽12和22的下邊界倒圓。該形狀允許導(dǎo)體板11和21易于通過澆鑄(壓模鑄法)形成，從而降低制造成本。
確定朝向?qū)w板21的突起13的表面粗糙度，以使導(dǎo)體板21的壓力增加了表面的平滑度。當(dāng)導(dǎo)體板11和21彼此接觸時，這降低了凹槽12和22的兩側(cè)處表面之間的間隙。從而，可靠地阻斷了電磁波泄漏。
凹槽12和22的側(cè)壁與電介質(zhì)帶41之間的空間吸收導(dǎo)體板11和21以及電介質(zhì)帶41之間線性膨脹系數(shù)的不同引起的任何變形。更特別地，由該空間吸收相對于凹槽12和22的電介質(zhì)帶41的熱膨脹，從而電介質(zhì)帶41不接收來自導(dǎo)體板11和21的應(yīng)力集中。這抑制了電特性中的任何波動。
導(dǎo)體板11和21可以通過鍛造取代壓模鑄法形成。可供選擇地，可以通過用金屬涂覆在澆鑄成的樹脂上來形成導(dǎo)體板主體，
用于上述頻率帶中的電介質(zhì)帶41不限于碳氟化合物樹脂。它可以是具有其它相對介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。凹槽的深度Gg和寬度Gb可以根據(jù)相對介電常數(shù)調(diào)整。在上述實施例中，配合兩個導(dǎo)體板中的凹槽來形成波導(dǎo)管。但是，本發(fā)明不限于此。即，本發(fā)明可以應(yīng)用到波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管中凹槽只形成于與另一個平導(dǎo)體板配合的一個導(dǎo)體板上。
現(xiàn)在參考圖6描述毫米波雷達組件和毫米波雷達，它們分別是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的高頻電路和高頻電路裝置。
圖6中，VCO是使用Gunn二極管和變?nèi)荻O管的電壓控制的振蕩器，ISO是防止反射信號回到VCO的隔離器，以及CPL是檢取部分傳輸信號作為局域信號的耦合器。CIR是將傳輸信號提供到天線ANT的主輻射器并將接收信號發(fā)送到混合器MIX的循環(huán)器?；旌掀鱉IX接收信號和局域信號產(chǎn)生高頻波以便將它作為中頻(IF)信號輸出。
上述部分是毫米波雷達組件100。信號處理部分101從所發(fā)射的調(diào)制信號和從毫米波雷達組件100接收的IF信號中檢測到毫米波雷達組件100的VCO的目標(biāo)的相對距離和相對速度。毫米波雷達由信號處理部分101和毫米波雷達組件100組成。
通過使用一個上述波導(dǎo)管作為這種毫米波雷達組件和毫米波雷達的傳輸線提供了低傳輸損耗和高功率效率的裝置。由于不損耗該波導(dǎo)管的S/N比，所以可以增加探測距離。此外，在通信裝置中使用該傳輸線提供了低數(shù)據(jù)傳輸誤差率的優(yōu)點。
雖然結(jié)合特殊實施例描述了本發(fā)明，但對于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員，許多其它的變化和修改以及其它使用將變得更加明顯。因此，較佳地是，本發(fā)明不受這里所特殊揭示的限定，而是由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)管，其特征在于，包括兩塊導(dǎo)體板，分別都有帶凹槽的表面，至少一個導(dǎo)體板具有沿凹槽相對的兩側(cè)從表面向外延伸的突起，所述導(dǎo)體板彼此接觸以使每個導(dǎo)體板內(nèi)的凹槽彼此相對；以及緊固件，它相對于突起置于凹槽的遠端，所述緊固件以預(yù)定的壓力將導(dǎo)體板固定在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，和兩個導(dǎo)體板中的另一個接觸的突起的表面是錐形的，從而當(dāng)突起從凹槽向外延伸時，突起的表面和所述另一個導(dǎo)體板之間的距離增加。
3.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，朝向兩個導(dǎo)體板中的另一個的突起的表面通過切割或磨光工藝形成。
4.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，預(yù)定壓力使得朝向兩個導(dǎo)體板的另一個的突起的表面平滑度增加。
5.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，通過澆鑄形成所述突起。
6.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，還包括突出部，它從兩個導(dǎo)體板中的至少一個的面上向外延伸，所述突出部相對于緊固件置于凹槽遠端。
7.如權(quán)利要求6所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述緊固件包括螺絲，它在所述突起和突出部之間的一點處固定兩個導(dǎo)體板。
8.如權(quán)利要求6所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述突出部具有和所述突起大體相同的高度。
9.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述突起形成于兩個導(dǎo)體板上，當(dāng)兩個導(dǎo)體板彼此接觸時每個導(dǎo)體板的突起彼此接觸。
10.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，電介質(zhì)材料置于凹槽內(nèi)。
11.具有如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管的高頻電路，其特征在于，所述波導(dǎo)管用作信號傳輸線。
12.具有如權(quán)利要求11所述的高頻電路的高頻電路裝置，其特征在于，高頻電路設(shè)置在用于傳輸或接收信號的高頻電路裝置的處理部分內(nèi)。
13.一種波導(dǎo)管，其特征在于，包括第一導(dǎo)體板，它具有帶凹槽的面，所述導(dǎo)體板具有從所述面沿凹槽的相對兩側(cè)向外延伸的突起；第二導(dǎo)體板，它具有面和凹槽，所述第二導(dǎo)體板和第一導(dǎo)體板接觸從而第一導(dǎo)體板的凹槽面對第二導(dǎo)體板的凹槽；以及緊固件，它相對于突起置于凹槽遠端，所述緊固件以預(yù)定壓力固定導(dǎo)體板。
14.如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征在于，和第二導(dǎo)體板接觸的突起的表面是錐形的，從而當(dāng)突起從凹槽向外延伸時突起表面和第二導(dǎo)體板之間的距離增加。
15.如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征在于，預(yù)定壓力使得朝向第二導(dǎo)體板的突起表面的平滑度增加。
16.如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征在于，還包括從第一和第二導(dǎo)體板的面向外延伸的突出部，所述突出部相對于緊固件置于凹槽遠端。
17.如權(quán)利要求16所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述緊固件包括螺絲，它在突起和突出部之間的一點處固定第一和第二導(dǎo)體板。
18.如權(quán)利要求16所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述突出部具有和所述突起大體相同的高度。
19.如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征在于，電介質(zhì)材料置于凹槽中。
20.一種高頻電路裝置包括高頻電路，它具有如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述高頻電路設(shè)置在用于傳輸或接收信號的高頻電路裝置的處理部分中。
全文摘要
提供了一種波導(dǎo)管、高頻電路和具有波導(dǎo)管的高頻電路裝置。所述波導(dǎo)管包括兩個導(dǎo)體板，它們每個有具有凹槽的表面。至少一個導(dǎo)體板具有從凹槽的兩側(cè)表面延伸的突起。兩個導(dǎo)體板彼此接觸，從而凹槽彼此相向。置于突起和突出部之間的螺絲以預(yù)定壓力固定導(dǎo)體板，其中突出部形成于導(dǎo)體板上的突起之外。
文檔編號H01P3/12GK1505203SQ200310119980
公開日2004年6月16日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者田村伸一, 齊藤篤, 西山大洋, 加藤貴敏, 田中裕明, 敏, 明, 洋 申請人:株式會社村田制作所