CN104641505B - 用于ehf通信的电介质耦合*** - Google Patents

用于ehf通信的电介质耦合*** Download PDF

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Abstract

用于传送EHF电磁信号的电介质耦合装置和电介质耦合***,以及它们的使用方法。耦合装置包括具有主表面的导电主体,导电主体定义细长凹处,以及细长凹处具有底板,其中电介质主体放置在细长凹处中并且适配为传导EHF电磁信号。

Description

用于EHF通信的电介质耦合***
技术领域
本公开涉及用于包括使用电介质引导结构的通信的EHF通信的装置、***和方法。
背景技术
本公开总体涉及包括使用电介质引导结构的通信的EHF通信的装置、***和方法。
半导体工业和电路设计技术的发展已使具有不断增长的更高的工作频率ICs的开发和产品成为可能。因而,与前几代产品相比,具有这种集成电路的电子产品和***能够提供更强的功能。这种增加的功能通常已包括对以不断增加的更快的速度不断增长的更大的数据量的处理。
许多电子***包括多个安装有这些高速ICs的印刷电路板(Printed CircuitBoards,PCBs),各种信号通过PCBs在ICs之间来往。在具有至少两个PCBs并且需要在这些PCBs之间进行通信的电子***中,已发展出多种连接器和背板架构来方便电路板之间的信息传递。遗憾的是,这种连接器和背板架构将各种阻抗不连续带入了信号路径,导致信号质量或完整性的下降。通过例如载波信号机械式连接器的传统方式连接板通常会造成中断,这需要昂贵的电子装置来解决。传统的机械式连接器还可能会随着时间发生破损、需要精确的对齐和制造方法,以及容易受到机械耦合的影响。
传统连接器的这些特点会导致需要高速传输数据的电子***的信号完整性的下降以及不稳定性,这会限制这些产品的功用。需要没有可***的物理连接器和均衡电路带来的成本和功率消耗来连接高数据速率信号路径的不连续部分的方法和***,特别地,这种方法和***是容易制造的、模块化的和有效的。
发明内容
在一个实施方式中,本发明包括用于传导极高频率(EHF)电磁信号的装置,其中,装置包括:包含主表面的导电主体,其中,导电主体定义了导电主体中的细长凹处,其中细长凹处具有底板;以及适配为传导EHF电磁信号的放置在细长凹处中的电介质主体。
在另一个实施方式中,本发明包括用于传导EHF电磁信号的装置,该装置包括具有第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面的第一导电主体,以及放置在第一主表面上的具有第一端和第二端的第一电介质主体,并且其中第一电介质主体适配为在第一端和第二端之间传导EHF电磁信号。此外,第一导电主体定义了从第一主表面延伸至第二主表面的至少一个孔,其中至少一个孔临近第一电介质主体的第一端和第二端中的一个。
在另一个实施方式中,本发明包括EHF通信耦合***,其中,该***包括导电壳体,以及具有第一端和第二端的细长电介质导管,其中电介质导管放置在导电壳体之间并且由导电壳体至少部分地包围。导电壳体定义了:临近细长电介质导管的第一端的第一孔,以及第一电介质延伸件穿过第一孔从细长电介质导管的第一端伸出;以及临近细长电介质导体的第二端的第二孔,和从细长电介质导管细长并且穿过第二孔的第二电介质延伸件。耦合***适配为通过细长电介质导管在第一电介质延伸件和第二延伸件传播EHF电磁信号的至少一份。
在另一个实施方式中,本发明包括使用沿着电介质导管的EHF电磁信号进行通信的方法。通信的方法包括,配合第一耦合组件和第二耦合组件以形成耦合,其中每个耦合组件包括具有第一主表面的导电主体,其中每个导电主体定义了在第一主表面中的的细长凹处,每个细长凹处具有底板,并且每个细长凹处具有放置在其中的电介质主体。该方法还包括将导电主体的第一主表面进行足够的接触,使得耦合组件的传导主体共同形成导电壳体,并且耦合组件的电介质主体叠加形成电介质导管。该方法还包括沿着形成的电介质导管传播EHF电磁信号。
本发明的其它实施方式可以包括相应的EHF电磁通信***、EHF电磁通信设备、EHF电磁导管和EHF电磁导管组件,以及使用各***、设备、导管和组件的方法。参考附图,在下文中详细描述进一步的实施方式、特征和优点,以及各种实施方式的结构和操作。
附图说明
图1为根据本发明的实施方式的示例性EHF通信芯片的侧视图。
图2为根据本发明的实施方式的可替选的示例性EHF通信芯片的透视图。
图3为根据本发明的实施方式描绘的EHF通信***的原理图。
图4为根据本发明的实施方式的导电主体的透视图。
图5为根据本发明的实施方式的电介质耦合装置的透视图,包括图1中的导电主体。
图6为沿着图5中指示的线的图5的电介质耦合装置的剖面图。
图7为根据本发明的实施方式的电介质耦合的剖面图,包括图5的电介质耦合器。
图8示出了图7的电介质耦合,展示了其组件电介质耦合装置之间的空隙。
图9示出了图7的电介质耦合,展示了其电介质耦合装置之间的空隙和未对准。
图10为根据本发明的可替选实施方式的电介质耦合装置的部分分解透视图。
图11为根据本发明的可替选实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图12为根据本发明的实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图13为沿着图12中指示的线的图12的电介质耦合的剖面图。
图14为根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图15为沿着图14中指示的线的图14的电介质耦合的剖面图。
图16为根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图17为沿着图16中指示的线的图16的电介质耦合的剖面图。
图18为根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图19为沿着图18的电介质耦合的纵轴的剖面图。
图20为根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图21为根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置的透视图。
图22为沿着图21的电介质耦合的纵轴的剖面图。
图23为示出根据本发明的实施方式,使用沿着电介质耦合的EHF电磁信号进行通信的方法的流程图。
具体实施方式
在以下说明中,阐述了多个明确的细节以提供本发明的完全理解。公开的主题的特定实施方式将作为参考,在附图中示出了所公开的主题的示例。尽管将结合实施例来描述所公开的主题,但应理解的是,这并不意图将所公开的主题仅限制为这些具体实施方式。相反,所公开的主题意图覆盖落入如所附权利要求所限定的公开的主题的精神和范围内的可替选项、变型和等同。在其它示例中,已熟知的过程步骤未被详细描述以避免不必要地模糊本公开。
此外,在以下说明中,阐述了多个明确的细节以提供当前公开的主题的完全理解。然而,对本领域技术人员显而易见的是,所公开的主题可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它示例中,对于本领域技术人员已熟知的方法、程序和元件没有被详细描述以避免模糊本公开的主题。
用于EHF通信的包括电介质耦合的装置、***和方法在图中示出并在以下进行描述。
可以将提供通信链路上的通信的装置称为通信装置或通信单元。例如,工作在EHF电磁频带的通信单元可以被称为EHF通信单元。EHF通信单元的示例为EHF通信链路芯片。在整个本公开中,将可相互交换地使用术语通信链路芯片、通信链路芯片封装和EHF通信链路芯片封装来表示嵌入IC封装中的EHF天线。在序列号为No.13/485,306,13/427,576,and13/471,052的美国专利申请中详细描述了这种通信链路芯片的实例。
用于EHF通信的包括电介质耦合的装置、***和方法在图中示出并在以下进行描述。
图1为根据实施例,示出了一些内部组件的示例性的极高频率(EHF)通信芯片10的侧视图。如参考图1所讨论的,EHF通信芯片10可以安装在EHF通信芯片10的连接器印刷电路板(PCB)12上。图2示出了相似的示例性EHF通信芯片32。应当注意,图1使用计算机仿真图形描绘EHF通信芯片10,并且因此,可以以程式化模式来显示一些组件。EHF通信芯片10可以适配为发送和接收极高频率信号。如所示出的,EHF通信芯片10可以包括:晶粒16、引线框(未示出)、例如结合线18的一个或多个导电连接器、例如天线20的转换器和封装材料22。晶粒16可以包括被适配为合适的晶粒基板上的小型电路的任意合适的结构,并且功能上等同于也称为“芯片”或“集成电路(IC)”的组件。可以使用任意合适的半导体材料,例如但不限于硅来形成该晶粒基板。可以将晶粒16安置为与引线框进行电通信。引线框(类似于图2的24)可以是被适配为允许一个或多个其它电路可操作地连接晶粒16的导电引线的任何合适的结构。引线框(见图2的24)的引线可以嵌入或固定在引线框基板中。可以使用被配置为将引线保持在预定结构的任意合适的绝缘材料形成引线框基板。
此外,可以通过使用例如一个或多个结合线18的导电连接器的任意合适的方法来实现晶粒16和引线框的引线之间的电通信。结合线18可以用于将晶粒16的电路上的点与引线框上的对应引线连接。在另一个实施方式中,晶粒16可以被倒转,并且,包括凸状物或晶粒焊接球而不是结合线16的导电连接器可以被配置在通常称为“倒装芯片”的结构中。
天线20可以是适配为在电信号和电磁信号之间进行转换的转换器的任意合适的结构。天线20可以被适配为工作在EHF频谱中,以及可以被适配为发送和/或接收电磁信号,换句话说,适配为发送器、接收器或收发器。在实施方式中,天线20可以构建为引线框(见图2中的24)的一部分。在另一个实施方式中,天线20可以与晶粒16分离,但是通过任意合适方法可操作地连接至晶粒16,以及可以与晶粒16相邻。例如,使用天线结合线(类似于图2的26),天线20可以连接至晶粒16。可替选地,在倒装芯片构造中,天线20可以连接至晶粒16,而不使用天线结合线。在其它实施方式中,天线20可以放置在晶粒16或PCB12上。
此外,封装材料22可以将EHF通信芯片104的各组件保持在固定的相对位置。封装材料22可以是被适配为为第一EHF通信芯片10的电气和电子组件提供电绝缘和物理保护的任意合适材料。例如,封装材料22可以为复合模具、玻璃、塑料或陶瓷。封装材料22可以以任意合适的形状形成。例如,封装材料22可以以矩形块的形式,封装除了引线框的未连接的引线外的EHF通信芯片的所有组件。可以用其它电路或组件来形成一个或多个外部连接。例如,外部连接可以包括用于连接至印刷电路板的垫球和/或外部焊接球。
此外,EHF通信芯片10可以安装在连接器PCB12上。连接器PCB12可以包括一个或多个层压层28,层压层中的一个可以是PCB接地平面30。PCB接地平面30可以是被适配为为PCB12上的电路和组件提供电接地的任意合适的结构。
图2为示出了一些内部组件的EHF通信芯片32的透视图。应当注意,图2使用计算机仿真图形描绘EHF通信芯片32,并且因此一些组件可以以程式化模式显示。如所示出的,EHF通信芯片32可以包括晶粒34、引线框24、例如结合线36的一个或多个导电连接器、例如天线38的转换器,一个或多个天线结合线40和封装材料42。晶粒34、引线框24、一个或多个结合线36、天线38、天线结合线40和封装材料42可以具有与如图1中描述的EHF通信芯片10的组件,例如晶粒16、引线框、结合线18、天线20、天线结合线和封装材料22相似的功能。此外,EHF通信芯片32可以包括连接器PCB(类似于PCB12)。
在图2中,可以看出,晶粒34和将晶粒34与天线38连接的结合线26封装在EHF通信芯片32中。在该实施方式中,EHF通信芯片32可以安装在连接器PCB上。连接器PCB(未示出)可以包括一个或多个层压层(未示出),其中一个层压层可以是PCB接地平面(未示出)。PCB接地平面可以是被适配为为EHF通信芯片32的PCB上的电路和组件提供电接地的任意合适的结构。
EHF通信芯片10和EHF通信芯片32可以被适配为允许它们之间的EHF通信。此外,EHF通信芯片10或32可以被适配为发送和/或接收电磁信号,提供EHF通信芯片之间的单向或双向通信。在实施方式中,EHF通信芯片可以共同位于单个PCB上并且可以提供PCB内通信。在另一个实施方式中,EHF通信芯片114可以位于第一PCB和第二PCB上,并且可以因此提供PCB间通信。
在一些情况中,可以将例如10和32的一对EHF通信芯片安装地足够远离,这样EHF电磁信号可能不在它们之间可靠地交换。在这些情况中,期望可以提供一对EHF通信芯片之间改进的信号传送。例如,可以将配置为用于电磁EHF信号的传播的耦合装置或耦合***的一端与EHF电磁信号的源相邻放置,同时可以将耦合装置或耦合***的另一端与EHF电磁信号的接收器相邻放置。EHF通信信号可以从信号源被引导进入耦合装置或耦合***,沿着装置或***的长轴传播,并且在信号接收处被接收。图3中示意性描绘了这种EHF通信***,包括被适配为用于EHF通信芯片10和32之间的电磁EHF信号的传播的电介质耦合装置40。
本发明的耦合装置和耦合***可以被适配为有助于沿着电介质主体的极高频率(EHF)电磁信号的传播,并且因此可以有助于发送源和发送目的地之间的EHF电磁信号的通信。
图4描绘了被适配为具有至少一个主表面44的导电主体42。只要材料显示出足够的导电性,导电主体42可以包括任意合适的刚性或半刚性材料。在本发明的实施方式中,导电主体42的一些或全部可以被适配为作为电子装置的壳体或箱体的组件。导电主体可以具有适合的几何形状,只要导电主体包括至少一个主表面。例如,导电主体可以是大致上平面的。当导电主体大致上是平面的时候,导电主体可以定义规则的形状,例如平行四边形或圆,或者导电主体可以具有不规则形状,例如弧形。当导电主体为非平面的时候,导电主体可以定义弯曲的主表面,以便与球体、圆柱体、圆锥体或圆环体或类似物的表面的一部分相似。
导电主体可以定义主表面44中的至少一个细长凹处46。由于被拉长,细长凹处46可以具有第一端48和第二端50。另外,导电主体42中的细长凹处46的底可以由凹处底板52来限定。在本发明的实施方式中,导电主体42具有至少两个主表面,其中第二主表面可以在导电主体42的第一主表面的相对侧上。如图4中所示的,导电主体42可以显示大致上平面的几何形,以及大致上矩形的周边。当导电主体具有平面几何形时,那么导电主体42的第二主表面54可以在平面导电主体的第一主表面44的相对侧上。
在该示例中可以看出,细长凹处46和相关的凹处底板52在通常沿着第一主表面44的方向上延伸。当第一主表面44在临近细长凹处46的平面中延伸时,底板52也可以是平面的以及可以与临近细长凹处46的第一主表面的平面共平面。如在一些示例中将可见的,底板还可以在横切于临近细长凹处46的第一主表面的平面的方向中延伸。
还如图4中所示的,细长凹处46的底板52可以定义孔56。孔56可以穿过底板52延伸,使得孔56延伸至导电主体52的第二主表面54。在实施方式中,孔56可以形成为狭缝。
如图5中所示的,导电主体42的细长凹处46可以包括形成电介质耦合装置的电介质主体58,电介质主体58包括沿着细长凹处46的纵轴延伸的第一电介质材料。电介质主体58可以被称为波导或电介质波导,并且典型地适配为沿着电介质主体的长度引导(或传播)极化的EHF电磁信号。电介质主体58优选地包括具有至少大约2.0的介电常数的第一电介质材料。由于EHF信号进入具有更高介电常数的材料时的波长的减少,具有显著更高的介电常数的材料可以减少细长主体的优选尺寸。优选地,细长主体包括是电介质材料制成的塑料材料。
在本发明的实施方式中,电介质主体具有与细长凹处的纵轴大致上平行的纵轴,并且正交于纵轴的电介质主体58的横截面示出了沿着横截面的最大尺寸跨横截面延伸的长轴,以及沿着横截面的最大尺寸跨横截面延伸的横截面的短轴,长轴与短轴成直角。对于每个这种横截面而言,横截面具有沿着其长轴的第一尺寸和沿着其短轴的第二尺寸。为了增强电介质主体58的能力以内部传播电磁EHF信号,每个电介质主主体可以被恰当地尺寸化,使得每个横截面的第一尺寸的长度大于要沿着导管传播的电磁EHF信号的波长;以及第二尺寸小于要沿着导管传播的电磁EHF信号的波长。在本发明的可替选实施方式中,第一尺寸大于要传播的电磁EHF信号的波长的1.4倍,以及第二尺寸不大于要传播的电磁EHF信号的波长的大约一半。
电介质主体58可以具有各种可能的几何结构的任意一种,但是典型地适配为大致上占据细长凹处46。电介质主体58可以被塑形,使得电介质主体58的每个横截面具有由直的和/或连续弯曲的线段的一些集合形成的轮廓。在实施方式中,每个横截面具有定义了矩形、圆矩形、露天运动场形或超椭圆形的轮廓,其中超椭圆形包括包含椭圆和超椭圆体的形状。
在实施方式中,以及如图5中所示,电介质主体58定义了细长长方体。也就是说,电介质主体58可以被塑性,使得在沿着其纵轴的每个点处,正交于纵轴的电介质主体58的横截面定义了矩形。
电介质主体58可以具有上表面或配合表面59,上表面的至少一部分可以与围绕并相邻于第一细长凹处的第一主表面44连续和/或共面。在一些实施方式中,上表面59可以升起超过第一主表面44或凹陷低于第一主表面44,或相对于第一主表面44部分地升起以及部分地凹陷。
图6示出了图5的电介质耦合装置41的横截面图。如图所示,电介质耦合装置41包括放置在电介质主体58的第一端48处并且穿过导电主体42中的孔56延伸的电介质端部件60。电介质端部件60有助于引导沿着电介质主体58传播的任意EHF电磁信号至发送目的地,例如集成电路封装62。在实施方式中,孔56可以形成为狭缝,具有小于如在电介质材料中测量的要发送的期望EHF信号波长的一半的窄尺寸,和大于一个这种波长的宽尺寸。在具体实施方式中,孔56可以是测量为大约5.0mm和1.6mm的明确的狭缝。
在本发明的另一个实施方式中,可以适配如上所述的电介质耦合装置以使其可以配合补充的第二电介质耦合装置,使得它们结合形成电介质耦合***。例如,当每个导电主体定义在导电主体的主表面中的凹处时,导电主体可以以面对面的关系配合,使得凹处共同地形成细长腔。结合的导电主体可以以这种方式定义导电壳体,在导电壳体内,每个耦合器的电介质主体相互叠加以形成聚集的电介质主体,聚集的电介质主体适配为沿着导电主体传导EHF电磁信号。
例如,并且如图7中所示,第一电介质耦合装置41以这样一种方式与互补的第二电介质耦合装置63配合:第一电介质主体58与第二电介质主体64叠加以形成聚集的电介质主体65。同时,第二电介质耦合装置63的第二导电主体66可以配合第一导电主体42以形成导电壳体,该导电壳体至少部分地围绕由电介质主体58和64形成的聚集的电介质主体65,并且因此提供对于在EHF发送源和目的地,例如诸如通信芯片62和68之间传播的EHF电磁信号的屏蔽。期望的EHF电磁信号可以通过放置在聚集的电介质主体65的每个端部的、并且分别穿过由第一导电主体42和第二导电主体66限定的导电壳体中的孔56和72延伸的第一电介质端部件60和第二电介质端部件70被引导进出聚集的电介质主体65。生成的耦合***的电介质组件可以但不是必须地为直接的机械或物理接触。如果以允许发送和/或传播期望EHF电磁信号的相对间隔和方向来放置电介质组件,那么该间隔和方向是用于耦合***的合适的间隔和方向。
例如,结合的电介质耦合***72的结构可以有益于通过削弱单个组件电介质耦合装置41的功能直到两个互补的电介质耦合装置配合以形成相应的耦合***来最小化杂散辐射发送。
如图7中所示,第一装置41和第二装置63可以通过瑕旋转(improper rotation)对称相关,瑕旋转还被称为旋转反射(rotoflection)或旋转反射(rotoflection)。也即,第一装置41和第二装置63的几何形状可以通过180度的旋转以及与正交于旋转轴的面的反射而相关。在装置41和63的情况下,两个耦合装置分享共同的几何形状,并且以合适的关系来相互简单放置以形成期望的耦合***。在可替选实施方式中,一个或其它耦合装置可以是独特的形状,使得它们可以使用瑕旋转对称被组装,但不能使用不期望几何形状被组装。
本发明的电介质耦合***提供EHF电磁信号的某种程度上的鲁棒(robust)发送。例如,如图8中所示,即使第一电介质主体58和第二电介质主体64之间存在空隙71,EHF电磁信号也可以从集成电路封装62成功地发送至集成电路封装68。例如,即使空隙71为1.0mm大时,已确定集成芯片封装之间的成功通信是可能的。通过无需电介质主体之间的物理接触来帮助EHF电磁通信,本发明的电介质耦合***可以提供将耦合***并入EHF通信***时的额外的自由度。例如,两个耦合装置可以被用在耦合***中,在维持EHF电磁波导的完整性时,两个装置必须能够纵向转换。其中,两个电介质主体物理接触,这种移动可能导致摩擦并且磨损电介质主体,导致耦合***的过早故障。然而,通过提供第一和第二电介质主体之间的空隙,两个耦合装置之间的转换可以有利地充分地发生,而不存在电介质主体之间的摩擦。
另外,如图9中所示,即使电介质主体58和64纵向上不对齐时,集成电路封装62和集成电路封装68之间的EHF电磁通信也可以被维持,还能在安装、调节或操作本发明的电介质耦合时,给予额外的机械自由度。
如上文所讨论的,第一和第二电介质主体可以包括平面的配合表面,配合表面可以与围绕和相邻于它们各自的细长凹处的主表面至少部分地连续和/或共面。可替选地,如果第一和第二电介质主体仍然适配为当叠加时形成聚集的电介质主体,那么第一和第二电介质主体可以具备可替选的几何形状。在实施方式中,每个电介质主体可以以这样一种方式成斜面:每个电介质主体形成被塑性和尺寸化的电介质材料的细长直角棱柱,以当结合时它们形成是细长立方体的聚集的电介质主体。如图10中所示,第一斜面电介质主体72和第二斜面电介质主体74中的每个在它们的宽度成斜面,并且选择每个斜面的斜率以使电介质主体72和74以期望方向叠加时,聚集的电介质主体形成电介质材料的细长立方体。生成的聚集的电介质主体与电介质端部60和70结合,形成在集成电路封装62和68之间延伸的电介质波导。可以想象各种可替选的互补的电介质主体几何形状,例如电介质主体设计为各占期望的聚集的电介质主体宽度、厚度或长度的一半;或设计为具有部分的或不连续的长度或宽度;或设计为一些其它对称或非对称的互补形状和尺寸。
如上所讨论的,当第一和第二电介质端部分别穿过围绕着聚集的电介质主体的导电主体中定义的第一孔和第二孔延伸时,电介质端部适配为将期望的EHF电磁信号引导进入和/或出聚集的电介质主体。典型地,EHF电磁信号的发送源和EHF电磁信号的接收器都与电介质端部中的一个相邻放置,以便有助于EHF电磁信号的传送。当EHF电磁信号的源和/或目的地包含转换器时,转换器典型地适配为发送或接收EHF电磁信号,并且典型地以这样一种方式与电介质端部中的一个相邻放置:一个或多个转换器正确地与相邻的电介质端部件对齐,EHF电磁信号可以在其之间发送。
图11描绘了根据本发明的可替选实施方式的电介质耦合装置76。电介质耦合装置76包括导电主体78、放置在导电主体中的凹处中的电介质主体80、延伸穿过导电主体78的孔的电介质端部件82,以及与电介质端部件82相邻放置的有关的集成电路封装84。另外,电介质耦合装置76包括在电介质主体80上方延伸的电介质覆盖物86。电介质覆盖物86可以由与电介质主体80相同或不同的材料来形成,并且也可以与电介质主体80分离,或与电介质主体80一体形成。电介质覆盖物86可以展现出期望的形状或几何形状,但通常都足够薄,使得电介质覆盖物将实质上不能传导与电介质主体分离的感兴趣的EHF电磁信号。电介质覆盖物86可以具有例如描绘公司标识或其它装饰的装饰性的形状,或者覆盖物可以用作有用的目的,例如提供有助于耦合装置的对齐的引导。可替选地,或另外地,电介质覆盖物86可以用于对用户或其它观察者隐藏耦合装置76的构造和/或几何形状。
图12-22描绘了本发明的电介质耦合装置和/或耦合***的经挑选的附加实施方式。在整个图12-22中,相同的数字可以用于指示相同的或功能上相似的元件。
图12和13描绘了根据本发明的实施方式的电介质耦合装置,电介质耦合装置包括定义凹处的导电主体90,以及放置在定义的凹处中的电介质主体92。如上关于图11所讨论的,图12和13的电介质主体92由导电覆盖物94来覆盖,并且导电覆盖物定义了分别临近电介质主体92的第一端和第二端的第一孔96和第二孔96’。相邻于孔96和孔96’的分别是第一集成电路封装98和第二集成电路封装98’。在第一集成电路封装98和第二集成电路封装98’之间传送的EHF电磁信号首先通过导电覆盖物94中的第一孔96,然后沿着电介质主体92的长度传播,通过第二孔96’,并且进入第二集成电路封装98’。
图14和15描绘了根据本发明的可替选实施方式的电介质耦合装置,电介质耦合装置包括导电主体90,以及放置在导电主体90的表面的对面并且由导电覆盖物94覆盖的电介质主体92。电介质主体92在每一端延伸超过导电覆盖物94,允许EHF电磁信号在第一集成电路封装98和第二集成电路封装98’之间传送。
图16和17描绘了根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置,电介质耦合装置包括定义凹处的导电主体90,其中凹处底板在凹处的各端定义了第一孔96和第二孔96”。孔96和96’延伸穿过导电主体至导电主体90的对面的主表面。电介质主体92放置在定义的凹处内,第一电介质端部97通过第一孔96从电介质主体92延伸至导电主体90的对面的主表面,以及第二电介质端部分97’通过第二孔96’从电介质主体92延伸至导电主体90的对面的主表面。相邻于孔96和96’的分别是第一集成电路封装98和第二集成电路封装98’。例如,从第一集成电路封装98发送至第二集成电路封装98’EHF电磁信号首先通过第一孔96中的第一电介质端部97,并且然后沿着电介质主体92的长度传播,通过第二孔96’中的第二电介质端部97’,并且进入第二集成电路封装98’。
图18和19描绘了根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合装置,电介质耦合装置包括非平面的导电主体90。导电主体90的第一主表面为弯曲表面,包括弯曲表面中定义的凹处和放置在凹处内的电介质主体92。由凹处的底板定义导电主体90中的孔96,以及电介质端部97从电介质主体92延伸进入孔96。第一集成电路封装98与电介质主体92的第一端相邻放置,同时,第二集成电路封装98’与电介质端部97相邻放置。从第一集成电路封装发送至第二集成电路封装的EHF电磁信号首先进入电介质主体92的第一端,然后沿着电介质主体的弯曲长度传播,通过孔96中的电介质端部97,并因此进入第二集成电路封装98’。
图20描绘根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合,电介质耦合包括与与第一电介质主体92的第一端相邻放置第一集成电路封装98,第一电介质主体92是平面的,并且具有流畅的曲线轮廓。当第二集成电路封装98’与第二电介质主体92’的端部相邻放置,尽管在第一集成电路封装的对面,第一电介质主体92大致上与同样是平面并且弯曲的第二电介质主体92’叠加并且对齐。描绘的电介质耦合允许在第一集成电路封装和第二集成电路封装之间传送EHF电磁信号,即使当第一电介质主体92和第二电介质主体92’被旋转转化时。可以通过将第一电介质主体和第二电介质主体以小空隙分离来增加第一电介质主体和第二电介质主体之间的移动的自由,这实质上不影响EHF电磁信号的传送。
图21和22描绘了根据本发明的另一个实施方式的电介质耦合,电介质耦合包括第一耦合装置和第二耦合装置。第一耦合装置包括定义了弯曲表面的第一导电主体90。沿着第一导电主体90的内表面定义了凹处,以及电介质主体92放置在第一凹处内。导电主体90中定义了第一孔96,以及第一集成电路封装98与第一孔96相邻放置。包括第二弯曲导电主体90’的第二耦合装置放置在第一耦合装置的曲线内,以及第二导电主体90’中沿着第二导电主体90’的外表面定义了第二细长凹处。第一耦合装置和第二耦合装置被适配为使得放置在第二细长凹处中的第二电介质主体92’与第一耦合装置的第一电介质主体92’大致上对齐以及大致上叠加。第二耦合装置还包括由导电主体90’定义的、延伸穿过第二导电主体90’至相邻的第二集成电路封装98’的第二孔96’。在第一和第二集成电路封装之间传送的EHF电磁信号经由孔96从集成电路封装98进入第一电介质主体92。然后信号沿着由第一电介质主体92和第二电介质主体92’形成的聚集的电介质主体传播,然后通过第二孔96’,在那里它们可以由第二集成电路封装98’接收。类似于图19和20的电介质耦合,如果在各电介质主体之间存在足够的覆盖时,即使当第一电介质主体92和第二电介质主体92’沿着它们各自的曲线转化,图21和22的电介质耦合也允许在第一和第二集成电路封装之间传送EHF电磁信号。可以通过在第一电介质主体和第二电介质主体之间提供小空隙来增加第一电介质主体和第二电介质主体之间的移动的自由,这实质上不影响EHF电磁信号的传送。
如图23中的流程图100所示,本发明的电介质耦合具有用于使用EHF电磁信号的通信方法的特别性能。该方法可以包括在步骤102处使第一耦合组件和第二耦合组件配合以形成耦合,其中每个耦合组件包括具有第一主表面的导电主体,其中每个导电主体在第一主表面中定义细长凹处,每个细长凹处具有底板,以及每个细长凹处具有放置在其内的电介质主体。使第一耦合组件和第二耦合组件配合可以包括在步骤104处使耦合组件的导电主体的主表面接触,使得耦合组件的导电主体形成导电壳体,以及每个耦合组件的电介质主体与其它耦合组件的电介质主体叠加,并且形成电介质导管。该方法还可以包括在步骤106处沿着生成的电介质导管传播EHF电磁信号。
应当理解的是,本文中的措辞或术语是为了描述的目的而非限制,以使本领域技术人员根据教示和指导理解本说明书的术语或措辞。
虽然本公开经得起各种修改和可替选形式,但仍通过附图中的示例示出并详细描述特定实施方式。然而,应当理解的是,附图及其详细描述并不意欲将本公开限制为所公开的具体形式,相反,目的是覆盖落入如所附权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同和可替选方案。

Claims (36)

1.用于传导EHF电磁信号的装置,包括:
具有第一主表面的第一导电主体,第一导电主体在第一主表面中定义第一细长凹处,第一细长凹处具有底板;和
放置在第一细长凹处中并且适配为传导EHF电磁信号的第一电介质主体,其中,
第一导电主体包括与第一主表面相对的第二主表面;
第一细长凹处的底板定义了穿过第一导电主体的第一孔,所述第一孔从凹处底板延伸至与邻近第一细长凹处的第一端的第二主表面;并且
所述装置还包括放置在第一细长凹处的第一端并且延伸穿过第一导电主体中的第一孔的第一电介质端部件。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一孔为定义在第一细长凹处的底板中的矩形的狭缝;狭缝具有沿着第一细长凹处的纵轴测量的狭缝宽度,和沿着第一细长凹处的宽度测量的狭缝长度;
其中,狭缝宽度小于EHF电磁信号的波长的一半,以及狭缝长度大于EHF电磁信号的波长。
3.根据权利要求1所述的装置,还包括临近所述第一电介质端部件放置的集成电路封装,其中所述第一电介质端部件延伸穿过所述第一孔,集成电路封装包括适配为接收来自所述第一电介质端部件的EHF电磁信号或适配为将EHF电磁信号发送至所述第一电介质端部件的EHF电磁信号转换器。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,EHF信号转换器包括天线,并且天线与所述第一电介质端部件对齐。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,第一电介质主体包括与围绕和相邻于第一细长凹处的导电主体的第一主表面连续的配合表面。
6.用于传导EHF电磁信号的***,包括:
用于传导EHF电磁信号的第一装置,第一装置包括:
具有第一主表面的第一导电主体,第一导电主体在第一主表面中定义第一细长凹处,第一细长凹处具有底板;以及
放置在第一细长凹处中并且适配为传导EHF电磁信号的第一电介质主体,第一导电主体包括与第一主表面相对的第二主表面,第一细长凹处的底板定义了穿过第一导电主体的第一孔,所述第一孔从凹处底板延伸至与邻近第一细长凹处的第一端的第二主表面;以及
放置在第一细长凹处的第一端并且延伸穿过第一导电主体中的第一孔的第一电介质端部件;和
用于传导EHF电磁信号的第二装置,第二装置包括:
包括第一主表面的第二导电主体,第二导电主体定义了在第二导电主体的第一主表面中的第二细长凹处,第二细长凹处具有底板;以及
放置在第二细长凹处中的第二电介质主体;其中,
第一装置和第二装置被适配为以相配合的配置彼此配合,使得第一导电主体和第二导电主体中的每个导电主体的第一主表面相互紧邻,并且使得第一电介质主体和第二电介质主体形成聚集的电介质主体,聚集的电介质主体沿着聚集的电介质主体传导EHF电磁信号。
7.根据权利要求6所述的***,其中,第一电介质主体和第二电介质主体相互对齐和物理接触。
8.根据权利要求6所述的***,其中,第一装置被定向为相对于第二装置旋转反射。
9.根据权利要求6所述的***,其中,第一电介质主体和第二电介质主体中的每个电介质主体被适配为相互独立地传播EHF电磁信号。
10.根据权利要求6所述的***,其中,聚集的电介质主体形成用于传播极化的EHF电磁信号的电介质材料制成的细长长方体。
11.根据权利要求10所述的***,其中,第一电介质主体和第二电介质主体中的每个当第一电介质主体和第二电介质主体未处于相配合的配置时,不在第一细长凹处和第二细长凹处中的至少一个中的第一端和第二端之间传导EHF电磁信号。
12.根据权利要求10所述的***,其中,第一电介质主体和第二电介质主体中的每个包括电介质材料制成的细长的直角三角形棱柱,细长的直角三角形棱柱在第一装置和第二装置处于相配合的配置时,形成细长长方体。
13.根据权利要求6所述的***,其中,
所述第二导电主体包括与所述第一主表面相对的第二主表面;
所述第二细长凹处的底板定义了第二导电主体中的与第二细长凹处的第一端相邻的第二孔,第二孔从第二凹处底板延伸至第二导电主体的第二主表面;和
包括放置在第二细长凹处的第一端处并且延伸穿过第二导电主体中的第二孔的第二电介质端部的第二电介质主体;并且
第一电介质端部件和第二电介质端部件放置在聚集的电介质主体的两端。
14.根据权利要求13所述的***,还包括:
临近第一电介质端部件放置的第一集成电路封装,其中第一电介质端部件延伸穿过第一孔,第一集成电路封装包括第一EHF电磁信号转换器;和
临近第二电介质端部件放置的第二集成电路封装,其中第二电介质端部件延伸穿过第二孔,第二集成电路封装包括第二EHF电磁信号转换器;
其中,聚集的电介质主体与第一电介质端部件和第二电介质端部件结合形成用于EHF电磁信号的波导,所述波导适配为在第一EHF电磁信号转换器和第二EHF电磁信号转换器之间传导EHF电磁信号。
15.根据权利要求14所述的***,其中,第一EHF电磁信号转换器和第二EHF电磁信号转换器中的至少一个包括与第一电介质端部件和第二电介质端部件中邻近的一个对齐放置的EHF天线。
16.根据权利要求6所述的***,其中,第一导电主体为电子设备的箱体的一部分。
17.用于传导EHF电磁信号的装置,包括:
包括第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面的第一导电主体;和
放置在第一主表面上的第一电介质主体,第一电介质主体具有第一端和第二端,并且其中第一电介质主体适配为在第一端和第二端之间传导EHF电磁信号;
其中第一导电主体定义了从第一主表面延伸至第二主表面的至少一个孔;并且至少一个孔临近第一导电主体的第一端和第二端中的一个。
18.根据权利要求17所述的装置,其中,至少一个孔中的每个孔是定义在第一导电主体中的矩形的狭缝;狭缝具有小于EHF电磁信号的波长的一半的狭缝宽度,以及狭缝具有大于EHF电磁信号的波长的狭缝长度。
19.根据权利要求17所述的装置,还包括放置在并且延伸穿过第一导电主体中的至少一个孔的第一电介质端部件。
20.根据权利要求19所述的装置,还包括临近第一电介质端部件放置的集成电路封装,其中第一电介质质端部件延伸穿过至少一个孔,其中集成电路封装包括适配为接收来自第一电介质端部件的EHF电磁信号或者发送EHF电磁信号至第一电介质端部件的EHF电磁信号转换器。
21.EHF通信耦合***,包括:
导电壳体,包括第一导电主体和第二导电主体;
具有第一端和第二端的细长电介质导管,电介质导管放置在导电壳体之间并且由导电壳体至少部分地封闭;
其中,导电壳体定义了临近细长电介质导管的第一端的第一孔以及临近细长电介质导管的第二端的第二孔;
从细长电介质导管的第一端伸出并且穿过第一导电主体中的第一孔的第一电介质延伸件;
从细长电介质导管的第二端伸出并且穿过第二导电主体中的第二孔的第二电介质延伸件;
其中,耦合***适配为经由细长电介质导管在第一电介质延伸件和第二电介质延伸件之间传播EHF电磁信号的至少一部分。
22.根据权利要求21所述的***,其中,第一孔和第二孔定义在导电壳体的相对侧上。
23.根据权利要求21所述的***,其中,导电壳体为电子装置的箱体的一部分。
24.根据权利要求21所述的***,其中,所述第一导电主体和所述第二导电主体的每一个包括内表面;并且导电壳体通过将第一导电主体和第二导电主体中的每个导电主体以面对面的关系配合形成,其中第一导电主体和第二导电主体的每个内表面彼此面对。
25.根据权利要求24所述的***,其中,第一导电主体和第二导电主体中的每个导电主体定义在其内表面中的凹处,使得当第一导电主体和第二导电主体以面对面关系配合时,凹处共同形成细长腔;并且其中细长电介质导管放置入形成的细长腔并且至少部分地由形成的细长腔围绕。
26.根据权利要求21所述的***,其中,细长电介质导管包括电介质材料制成的细长长方体。
27.根据权利要求26所述的***,其中,细长电介质导管包括第一电介质部分和第二电介质部分,使得第一电介质部分和所述第二电介质部分共同形成电介质材料制成的细长长方体。
28.根据权利要求27所述的***,其中,第一电介质部分和第二电介质部分中的每个电介质部分被适配成独立于其它电介质部分传播EHF电磁信号。
29.根据权利要求27所述的***,其中,第一电介质部分和第二电介质部分中的每个电介质部分具有等于细长长方体的总厚度的一半的不变的厚度。
30.根据权利要求27所述的***,其中,第一电介质部分和第二电介质部分中的每个电介质部分具有等于细长长方体的总宽度的一半的不变的宽度。
31.根据权利要求27所述的***,其中,第一电介质部分和第二电介质部分中的每个电介质部分相当于细长直角棱柱。
32.根据权利要求21所述的***,还包括:
包括第一EHF电磁信号转换器的第一集成电路封装,其中第一集成电路封装放置在导电壳体的临近第一电介质延伸件的外面;和
包括第二EHF电磁信号转换器的第二集成电路封装,其中第二集成电路封装放置在导电壳体的临近第二电介质延伸件的外面。
33.根据权利要求32所述的***,其中,耦合***适配为经由第一电介质延伸件、细长电介质导管和第二电介质延伸件在第一EHF电磁信号转换器和第二EHF电极信号转换器之间传播EHF电磁信号的至少一部分。
34.使用EHF电磁信号进行通信的方法,包括:
配合第一耦合组件和第二耦合组件以形成耦合,每个耦合组件包括具有第一主表面的导电主体,其中每个导电主体定义在第一主表面中的细长凹处,每个细长凹处具有底板,并且每个细长凹处具有放置在细长凹处中的电介质主体;其中,配合第一耦合组件和第二耦合组件包括:
将耦合组件的导电主体的第一主表面充分相接触以形成导电壳体,其中,耦合组件的电介质主体叠加形成电介质导管;和
沿着电介质导管传播EHF电磁信号,其中:
第一耦合组件和第二耦合组件的每个包括紧邻电介质主体并穿过导电主体定义的孔伸出的电介质延伸部;以及
配合第一耦合组件和第二耦合组件包括形成耦合,其中,每个电介质延伸部紧邻生成的电介质导管的相应端并且穿过导电壳体伸出。
35.根据权利要求34所述的方法,其中,沿着电介质导管传播EHF电磁信号包括,在电介质延伸件中的一个处接收EHF电磁信号,并且通过该一个电介质延伸件以及沿着电介质导管传播EHF电磁信号至其它电介质延伸件。
36.根据权利要求35所述的方法,其中,传播EHF电磁信号包括,从具有临近并且至少对齐电介质延伸件的一个的EHF转换器的第一集成电路封装发送EHF电磁信号,以及在具有临近并且至少对齐其它电介质延伸件的EHF转换器的第二集成电路封装处接收EHF电磁信号。
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