CN110707429B

CN110707429B - 集成设备及其制造方法

Info

Publication number: CN110707429B
Application number: CN201811583825.5A
Authority: CN
Inventors: 科比特·罗威尔; 丹尼尔·马克特; 克里斯蒂安·里德尔
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2038-12-24
Also published as: US20200021033A1; EP3595082B1; US10790591B2; EP3595082B8; EP3595082A1; CN110707429A

Abstract

本发明涉及集成设备及其制造方法。该集成设备包括：具有天线波导馈电的喇叭天线；包括第一端和第二端的波导转换元件，所述第一端连接到所述天线波导馈电；和正交模变换器，其包括连接到所述波导转换元件的所述第二端的公共波导和至少两个单独波导。在该范畴内，所述正交模变换器适于借助所述正交模变换器的所述至少两个单独波导将至少两个正交线性偏振场耦合到所述正交模变换器的所述公共波导中，或反之亦然。此外，所述喇叭天线优选地适于支持所述至少两个正交线性偏振场对应的至少两种波导模式。此外，优选地所述集成设备被制造在至少两个单独的块中，从而至少两片的片式组件的每个部分被构造成外部凸起和/或孔和/或局部孔。

Description

集成设备及其制造方法

技术领域

本发明涉及集成设备及其相应制造方法，该集成设备尤其包括喇叭天线、波导转换元件和正交模变换器。

背景技术

通常，在提供无线通信能力的应用的数量日益增加的时期，对用于有效地发送和/或接收关于所述应用的信号以便验证其正确运行的有成本效益的集成设备及其相应制造方法的需求日益增长。

KR 10 2015 0069792A公开了一种用于测量偏振器的性能的夹具设备，以及更具体地，公开了一种能够测量改变相位的偏振器的性能的夹具。此外，该夹具通过将偏振变为圆偏振而测量偏振器的性能，该偏振器通过偏振器的输出端输出通过偏振器的输入端输入的偏振。该夹具包括：输入端测量夹具，其接收具有倾斜角的线性偏振以将该偏振散布到偏振器的输入端；以及输出端测量夹具，其将源自于输出端的圆偏振分离为水平偏振和竖直偏振以将该偏振输出到不同输出端口。然而，由于所述夹具包括许多分离的部分，因此该夹具的制造是复杂且昂贵的。

发明内容

目标是提供一种有成本效益的集成设备及其相应的制造方法。

该目标通过根据本发明的有成本效益的集成设备的特征和相应制造方法的特征来实现。从属权利要求包含进一步发展。

根据本发明的第一方面，提供一种集成设备。所述集成设备包括：喇叭天线，所述喇叭天线具有天线波导馈电；波导转换元件，所述波导转换元件包括第一端和第二端，所述第一端连接到所述天线波导馈电；以及正交模变换器，所述正交模变换器包括连接到所述波导转换元件的所述第二端的公共波导和至少两个单独波导。在这个范畴内，所述正交模变换器适于借助所述正交模变换器的所述至少两个单独波导将至少两个正交线性偏振场耦合到所述正交模变换器的所述公共波导中，或反之亦然，即所述正交模变换器适于借助所述正交模变换器的所述公共波导将至少两个正交线性偏振场耦合到所述正交模变换器的所述至少两个单独波导中。

除此之外，所述喇叭天线优选地适于支持与所述至少两个正交线性偏振场对应的至少两种波导模式。此外，优选地所述集成设备被制造在至少两个单独的块中，从而至少两片的片式组件的每个部分被构造成外部凸起和/或孔和/或局部孔。有利地，采用该方式，可以保证降低的复杂度和高的成本效益。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述天线波导馈电为椭圆形天线波导馈电、优选地为圆形天线波导馈电。有利地，例如，可以进一步降低复杂度。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述波导转换元件的所述第一端为椭圆形、优选地为圆形。有利地，例如，可以进一步降低复杂度。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述波导转换元件的所述第二端为矩形、优选地为正方形。有利地，例如，可以进一步降低复杂度，从而尤其提高成本效益。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述正交模变换器的所述公共波导为矩形、优选地为正方形。有利地，例如，可以尤其通过降低复杂度来进一步提高成本效益。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述正交模变换器的所述至少两个单独波导中的至少一者为矩形。有利地，例如，可以保证进一步降低复杂度。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，在所述至少两片的片式组件上设置定位销和螺纹孔以便于组装。有利地，采用该方式，可以保证准确且有效的组装。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述集成设备还包括至少一个波导同轴接口、优选地至少一个矩形波导同轴接口。在这个范畴内，所述至少一个波导同轴接口、优选地所述至少一个矩形波导同轴接口连接到所述正交模变换器的所述至少两个单独波导中的至少一者。有利地，可以有效地连接同轴传输线或同轴电缆。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述至少一个波导同轴接口、优选地所述至少一个矩形波导同轴接口被构造成单独的和/或可拆卸的部分。有利地，例如，可以进一步降低复杂度。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述集成设备包括用于连接所述至少两个单独的块的至少一个螺钉连接件。有利地，可以以有成本效益的方式执行组装。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述至少两个单独的块中的至少一者包括金属、优选地包括包括镀金的金属、更优选地包括铝、最优选地包括包括镀金的铝，和/或石墨烯、优选地电镀石墨烯。有利地，可以以高质量指导波导模式。

根据本发明的第一方面的另一优选实现形式，所述集成设备被制造在三个单独的块中，从而三片式组件的每个部分被构造成外部凸起和/或局部孔。在这个范畴内，研磨所述外部凸起和/或局部孔而不形成封闭的内腔和/或孔。有利地，尤其由于容易的研磨过程，可以进一步提高成本效益。

根据本发明的第二方面，提供一种用于制造集成设备的制造方法，所述集成设备包括喇叭天线、波导转换元件和正交模变换器。所述制造方法包括如下步骤：将所述集成设备制造在至少两个单独的块中，以及将至少两片的片式组件的每个部分构造成外部凸起和/或孔和/或局部孔。有利地，采用该方式，可以保证降低的复杂度和高的成本效益。

根据本发明的第二方面的第一优选实现形式，所述制造方法还包括如下步骤：在所述至少两片的片式组件上设置定位销和螺纹孔以便于组装。有利地，采用该方式，可以保证准确且有效的组装。

根据本发明的第二方面的另一优选实现形式，所述制造方法还包括如下步骤：将所述集成设备制造在三个单独的块中，将三片式组件的每个部分构造成外部凸起和/或局部孔，以及研磨所述外部凸起和/或局部孔而不形成封闭的内腔和/或孔。有利地，尤其由于容易的研磨过程，可以进一步提高成本效益。

附图说明

现在仅通过示例而非限制的方式、参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式。附图中：

图1示出基于三片式组件的本发明的第一方面的第一示例性实施方式；

图2示出第一示例性实施方式的底部；

图3示出第一示例性实施方式的第一顶部；

图4示出第一示例性实施方式的第二顶部；

图5示出本发明的基于两片式组件的集成设备的第二示例性实施方式；

图6示出第二示例性实施方式的底部；

图7示出第二示例性实施方式的顶部；以及

图8示出本发明的第二方面的示例性实施方式的流程图。

具体实施方式

首先，图1示出本发明的集成设备10的第一示例性实施方式。该集成设备10包括：具有天线波导馈电32的喇叭天线31；包括第一端和第二端的波导转换元件33，该第一端连接到天线波导馈电；以及正交模变换器，该正交模变换器包括连接到波导转换元件的第二端的公共波导34和两个单独波导、尤其第一单独波导35和第二单独波导36。

在这个范畴内，正交模变换器适于借助该正交模变换器的两个单独波导35、36将至少两个正交线性偏振场耦合到该正交模变换器的公共波导34中，或反之亦然，其中，喇叭天线31适于支持与该至少两个正交线性偏振场对应的至少两种波导模式。

从图1可进一步看出，集成设备或集成部分10被制造在三个单独的块11、12、13中，从而三片式组件的每个部分被构造成外部凸起和/或局部孔，其中，尤其研磨该外部凸起和/或局部孔而不形成封闭的内腔和/或孔。

此外，注意，天线波导馈电32为圆形天线波导馈电，而正交模变换器的公共波导34为正方形。

作为此的结果，波导转换元件33的第一端为圆形，而波导转换元件33的第二端为正方形。换言之，在该示例性情况下，波导转换元件33为圆形到正方形波导转换元件。

此外，根据图1，正交模变换器的两个单独波导35、36中的每一者为矩形。

注意，如果在三片式组件10上设置定位销和螺纹孔以便于组装，则会特别有利。

然而，在图1中未明确示出所述定位销和螺纹孔，图1示出该集成设备10还包括两个波导同轴接口、优选地两个矩形波导同轴接口，尤其是第一矩形波导同轴接口37和第二矩形波导同轴接口38。

在这个范畴内，两个矩形波导同轴接口37、38中的每一者都连接到正交模变换器的两个单独波导35、36中相应的一者。

优选地，两个矩形波导同轴接口37、38中的每一者可以被构造成单独的和/或可拆卸的部分。

此外，注意，集成设备或集成部分10可以优选地包括用于连接三个单独的块11、12、13的至少一个螺钉连接件。

还要注意，这三个单独的块11、12、13中的至少一者可以尤其包括金属、优选地包括包括镀金的金属、更优选地包括铝、最优选地包括包括镀金的铝，和/或石墨烯、优选地电镀石墨烯。

此外，图2示出根据图1的第一示例性实施方式的底部11。可以看出，在由第一单独波导35和第二单独波导36引导的波进入正交模变换器的公共波导34之前，将第二单独波导36分为两个局部波导，尤其第一局部波导361和第二局部波导362。

在这个范畴内，注意，第一局部波导361和第二局部波导362各自的通路相对于第二单独波导36的轴(尤其是纵轴)对称。如果所述轴(尤其是所述纵轴)延伸穿过第二单独波导36的中心，则会特别有利。

此外，如果局部波导361、局部波导362中的至少一者(示例性地，每一者)为曲线形、抛物线形或U形，则会特别有利。

特别地，关于包括公共波导34、第一单独波导35和第二单独波导36的正交模变换器，注意，公共波导34和第二单独波导36尤其包含在同一平面上(优选地，相交或接触)。除此之外，第一单独波导35优选地相对于公共波导34和/或第二单独波导36垂直布置。

此外，根据图2，尤其位于公共波导34附近且其中布置第一单独波导35的区域39是倾斜的。优选地，各自的表面分别随着与公共波导34或与喇叭天线31的距离的减小而升高。除此之外或作为替选，尤其在公共波导34内或在公共波导34的入口区域内，各自的表面随着与喇叭天线31的距离的减小而下降。

此外，关于由图2示出的底部11，注意，所述示例性底部11包括喇叭天线31的一部分、天线波导馈电32的一部分、波导转换元件33的一部分、公共波导34的一部分、第一局部波导361的一部分、第二局部波导362的一部分、第二单独波导36的一部分、以及第二矩形波导同轴接口38的一部分。

除此之外，如图3所示，第一实施方式10的第一顶部12包括喇叭天线31的一部分、天线波导馈电32的一部分、波导转换元件33的一部分、公共波导34的一部分、第一局部波导361的一部分、第二局部波导362的一部分、以及第一单独波导35的一部分。

另外，根据图4，第一实施方式10的第二顶部13包括第一局部波导361的一部分、第二局部波导362的一部分、第一单独波导35的一部分、第二单独波导36的一部分、第一矩形波导同轴接口37、以及第二矩形波导同轴接口38的一部分。

现在，关于图5，示出本发明的集成设备20的第二示例性实施方式。该集成设备20包括：具有天线波导馈电42的喇叭天线41；包括第一端和第二端的波导转换元件43，该第一端连接到天线波导馈电42；以及正交模变换器，该正交模变换器包括连接到波导转换元件43的第二端的公共波导44和两个单独波导、尤其是第一单独波导45和第二单独波导46。

在这个范畴内，正交模变换器适于借助该正交模变换器的两个单独波导45、46将至少两个正交线性偏振场耦合到该正交模变换器的公共波导44中，或反之亦然，其中，喇叭天线41适于支持与该至少两个正交线性偏振场对应的至少两种波导模式。

从图5还可以看出，集成设备20被制造在两个单独的块21、22中，从而该两片式组件的每个部分被构造成外部凸起和/或孔和/或局部孔。

此外，注意，天线波导馈电42为圆形天线波导馈电，而正交模变换器的公共波导44为正方形。

作为此的结果，波导转换元件43的第一端为圆形，而波导转换元件43的第二端为正方形。换言之，在该示例性情况下，波导转换元件43为圆形到正方形波导转换元件。

此外，根据图5，正交模变换器的两个单独波导45、46中的每一者为矩形。

注意，如果在两片式组件20上设置定位销和螺纹孔以便于组装，则会特别有利。

然而，在图5中未明确示出所述定位销和螺纹孔，图5示出该集成设备20还包括两个波导同轴接口、优选地两个矩形波导同轴接口，尤其是第一矩形波导同轴接口47和第二矩形波导同轴接口48。

在这个范畴内，两个矩形波导同轴接口47、48中的每一者都连接到正交模变换器的两个单独波导45、46中相应的一者。

优选地，两个矩形波导同轴接口47、48中的每一者可以被构造成单独的和/或可拆卸的部分。

此外，注意，集成设备20可以优选地包括用于连接两个单独的块21、22的至少一个螺钉连接件。

还要注意，这两个单独的块21、22中的至少一者可以尤其包括金属、优选地包括包括镀金的金属、更优选地包括铝、最优选地包括包括镀金的铝，和/或石墨烯、优选地电镀石墨烯。

此外，图6示出根据图5的第二示例性实施方式的底部21。可以看出，在由第一单独波导45和第二单独波导46引导的波进入正交模变换器的公共波导44之前，将第二单独波导46分为两个局部波导，尤其是第一局部波导461和第二局部波导462。

在这个范畴内，注意，第一局部波导461和第二局部波导462各自的通路相对于第二单独波导46的轴(尤其是纵轴)对称。如果所述轴(尤其是所述纵轴)延伸穿过第二单独波导46的中心，则会特别有利。

此外，如果局部波导461、局部波导462中的至少一者(示例性地，每一者)为曲线形、抛物线形或U形，则会特别有利。

特别地，关于包括公共波导44、第一单独波导45和第二单独波导46的正交模变换器，注意，公共波导44和第二单独波导46尤其包含在同一平面上(优选地，相交或接触)。除此之外，第一单独波导45优选地相对于公共波导44和/或第二单独波导46垂直布置。

此外，根据图6，斜切尤其位于公共波导44附近且其中布置第一单独波导45的区域49。优选地，各自的表面分别随着与公共波导44或与喇叭天线41的距离的减小而升高。除此之外或作为替选，尤其在公共波导44内或在公共波导44的入口区域内，各自的表面随着与喇叭天线41的距离的减小而下降。

此外，关于图6示出的底部21，注意，所述示例性底部21包括喇叭天线41的一部分、天线波导馈电42的一部分、波导转换元件43的一部分、公共波导44的一部分、第一局部波导461的一部分、第二局部波导462的一部分、第二单独波导46的一部分、以及第二矩形波导同轴接口48的一部分。

除此之外，如图7所示，第二实施方式20的顶部22包括喇叭天线41的一部分、天线波导馈电42的一部分、波导转换元件43的一部分、公共波导44的一部分、第一单独波导45、第一局部波导461的一部分、第二局部波导462的一部分、第二单独波导46的一部分、第一矩形波导同轴接口47、以及第二矩形波导同轴接口48的一部分。

在这个范畴内，注意，如果所述部分尤其为一半，则会特别有利。

最后，图8示出了本发明的制造方法的示例性实施方式的流程图。在第一步骤100中，将包括喇叭天线、波导转换元件和正交模变换器的集成设备制造在至少两个单独的块中。然后，在第二步骤101中，将至少两片的片式组件的每个部分构造成外部凸起和/或孔和/或局部孔。

在这个范畴内，如果将天线波导馈电制造为椭圆形天线波导馈电、优选地圆形天线波导馈电，则会特别有利。

更有利地，波导转换元件的第一端可以尤其为椭圆形、优选地为圆形。

除此之外或作为替选，波导转换元件的第二端可以尤其为矩形、优选地为正方形。

另外附加地或可替选地，正交模变换器的公共波导可以尤其为矩形、优选地为正方形。

此外，注意，正交模变换器的至少两个单独波导中的至少一者优选地可以为矩形。

此外，如果该制造方法还包括如下步骤：在至少两片的片式组件上设置定位销和螺纹孔以便于组装，则会特别有利。

除此之外或作为替选，该制造方法还可以包括如下步骤：为集成设备设置至少一个波导同轴接口(优选地至少一个矩形波导同轴接口)，以及将该至少一个波导同轴接口(优选地该至少一个矩形波导同轴接口)连接到正交模变换器的至少两个单独波导中的至少一者。

在这个范畴内，该制造方法还可以包括如下步骤：将至少一个波导同轴接口(优选地至少一个矩形波导同轴接口)构造成单独的和/或可拆卸的部分。

附加地或可替选地，该制造方法还可以包括如下步骤：借助至少一个螺钉连接件来连接集成设备的至少两个单独的块。

除此之外或作为进一步替选，该至少两个单独的块中的至少一者可以尤其包括金属、优选地包括包括镀金的金属、更优选地包括铝、最优选地包括包括镀金的铝，和/或石墨烯、优选地电镀石墨烯。

此外，注意，如果该方法包括如下步骤：将集成设备制造在三个单独的块中，将三片式组件的每个部分构造成外部凸起和/或局部孔，以及研磨外部凸起和/或局部孔而不形成封闭的内腔和/或孔，则会特别有利。

尽管上文已描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，仅通过示例而非限制的方式呈现了这些实施方式。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可以按照本文中的公开内容进行对所公开的实施方式的多种修改。例如，可以测量电流而非电压。因此，本发明的广度和范围不应当受上述实施方式中的任一实施方式限制。而是，本发明的范围应当按照所附权利要求及其等效物来限定。

尽管已经关于一个或多个实现方式示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，在阅读并理解本说明书和附图之后，将想到等效变型和修改。另外，尽管可以关于多个实现方式中的仅一个实现方式公开本发明的特定特征，但是这类特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合，如对于任一给定或特定应用可以为期望的且有利的。

Claims

1.一种集成设备(10，20)，包括：

喇叭天线(31，41)，所述喇叭天线(31，41)具有天线波导馈电(32，42)，

波导转换元件(33，43)，所述波导转换元件(33，43)包括第一端和第二端，所述第一端连接到所述天线波导馈电(32，42)，以及

正交模变换器，所述正交模变换器包括连接到所述波导转换元件(33，43)的所述第二端的公共波导(34，44)和至少两个单独波导(35，36，45，46)，

其中，所述正交模变换器适于借助所述正交模变换器的所述至少两个单独波导(35，36，45，46)，将至少两个正交线性偏振场耦合到所述正交模变换器的所述公共波导(34，44)中，反之亦然，

其中，所述集成设备(10，20)被制造在至少两个单独的块(11，12，13，21，22)中，从而该至少两个块的组件的每个部分由外部凸起和/或孔和/或局部孔构成，并且

其中，所述至少两个单独的块(11，12，13，21，22)中的至少一者包括所述喇叭天线(31，41)的一部分、所述天线波导馈电(32，42)的一部分、所述波导转换元件(33，43)的一部分、所述公共波导(34，44)的一部分和所述至少两个单独波导(35，36，45，46)之一的一部分。

2.根据权利要求1所述的集成设备，

其中，所述喇叭天线(31，41)适于支持与所述至少两个正交线性偏振场对应的至少两种波导模式。

3.根据权利要求1或2所述的集成设备(10，20)，

其中，所述天线波导馈电(32，42)为椭圆形天线波导馈电、优选地为圆形天线波导馈电，和/或

其中，所述波导转换元件(33，43)的所述第一端为椭圆形、优选地为圆形。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述波导转换元件(33，43)的所述第二端为矩形、优选地为正方形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述正交模变换器的所述公共波导(34，44)为矩形、优选地为正方形。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述正交模变换器的所述至少两个单独波导(35，36，45，46)中的至少一者为矩形。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，在所述至少两个块的组件上设置定位销和螺纹孔以便于组装。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述集成设备(10，20)还包括至少一个波导同轴接口(37，38，47，48)、优选地至少一个矩形波导同轴接口，

其中，所述至少一个波导同轴接口(37，38，47，48)、优选地所述至少一个矩形波导同轴接口连接到所述正交模变换器的所述至少两个单独波导(35，36，45，46)中的至少一者。

9.根据权利要求8所述的集成设备(10，20)，

其中，所述至少一个波导同轴接口(37，38，47，48)、优选地所述至少一个矩形波导同轴接口被构造成单独的和/或可拆卸的部分。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述集成设备(10，20)包括用于连接所述至少两个单独的块(11，12，13，21，22)的至少一个螺钉连接件。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述至少两个单独的块(11，12，13，21，22)中的至少一者包括金属、优选地包括包括镀金的金属、更优选地包括铝、最优选地包括包括镀金的铝，和/或石墨烯、优选地电镀石墨烯。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的集成设备(10，20)，

其中，所述集成设备(10，20)被制造在三个单独的块(11，12，13)中，从而所述三个块的组件的每个部分由外部凸起和/或局部孔构成，以及

其中，研磨所述外部凸起和/或局部孔而不形成封闭的内腔和/或孔。

13.一种用于制造集成设备(10，20)的制造方法，所述集成设备(10，20)包括喇叭天线(31，41)、波导转换元件(33，43)和正交模变换器，所述制造方法包括如下步骤：

将所述集成设备(10，20)制造在至少两个单独的块(11，12，13，21，22)中，使得该至少两个块的组件的每个部分由外部凸起和/或孔和/或局部孔构成，并且

通过包括所述喇叭天线(31，41)的一部分、天线波导馈电(32，42)的一部分、所述波导转换元件(33，43)的一部分、公共波导(34，44)的一部分和至少两个单独波导(35，36，45，46)之一的一部分，构造所述至少两个单独的块(11，12，13，21，22)中的至少一者。

14.根据权利要求13所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括如下步骤：在所述至少两个块的组件上设置定位销和螺纹孔以便于组装。

15.根据权利要求13或14所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括如下步骤：

将所述集成设备(10，20)制造在三个单独的块(11，12，13)中，使得所述三个块的组件的每个部分由外部凸起和/或局部孔构成，以及

研磨所述外部凸起和/或局部孔而不形成封闭的内腔和/或孔。