CN113394532A

CN113394532A - 包括用于射频信号的波导的装置

Info

Publication number: CN113394532A
Application number: CN202110261777.3A
Authority: CN
Inventors: W·泰普尔; D·维格纳; S·布尔加; R·科普夫
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2041-03-10
Also published as: CN113394532B; EP3879623A1

Abstract

一种装置包括：用于射频信号的波导；以及至少一个电致变色元件，该至少一个电致变色元件的介电常数可以通过向所述电致变色元件施加控制电压而被控制，其中至少一个电致变色元件被至少部分地布置在所述波导内或所述波导处。

Description

包括用于射频信号的波导的装置

技术领域

示例性实施例涉及一种包括用于射频RF信号的波导的装置。

背景技术

前述类型的装置可以用于传输RF信号，例如从源到信宿(sink)。

发明内容

本发明的各种实施例所寻求的保护范围由独立权利要求陈述。本说明书中描述的不落入独立权利要求的范围内的示例性实施例和特征(如果有的话)将被解释为对理解本发明的各种示例性实施例有用的示例。

示例性实施例涉及一种装置，包括：用于射频RF信号的波导；以及至少一个电致变色(electrochromic)EC元件，该至少一个EC元件的介电常数可以通过向EC元件施加控制电压而被控制，其中至少一个EC元件被至少部分地被布置在波导内或波导处。这实现例如通过更改控制电压来影响EC元件所处的波导部分的电特性的改变，使得可以影响与RF信号相关联的电磁波的传播。

根据其他示例性实施例，将至少一个EC元件至少部分地布置在波导内或波导处可以包括相对于波导布置至少一个EC元件，使得EC元件或EC元件的EC材料的至少一部分可以与在波导内传播的(多个)RF信号的至少一部分交互。

根据其他示例性实施例，将至少一个EC元件至少部分地布置在波导内或波导处可以包括相对于波导布置至少一个EC元件，使得EC元件或EC元件的EC材料的至少一部分至少可以与在波导外传播的RF信号的一部分交互。

根据其他示例性实施例，至少一个EC元件可以被布置在波导外，即，被放置在波导的外表面上。

根据其他示例性实施例，至少一个EC元件可以被布置在波导外，具体地与波导的外表面间隔开，即，不与波导的外表面直接表面接触。换言之，根据其他示例性实施例，可以存在间隙，例如在波导与至少一个EC元件之间被填充有诸如空气或保护气体等的周围介质。然而，使用至少一个EC元件，由波导引导的RF信号的传播可以被影响，具体地只要与RF信号相关联的坡印廷向量(Poynting vector)在至少一个EC元件的区域中具有至少一个非消失的分量。

根据其他示例性实施例，至少一个EC元件至少部分地被布置在a)波导的芯内，和/或b)波导的包层(或分别至少一个包层)内。

根据其他示例性实施例，波导可以包括一个或多个介电材料或由一个或多个介电材料组成。根据其他示例性实施例，波导的芯可以包括介电材料或由其组成。根据其他示例性实施例，波导的至少一个包层可以包括介电材料或由其组成。根据其他示例性实施例，介电材料可以包括聚合物材料，其是成本有效的并且实现有效地制造。

根据其他示例性实施例，EC元件可以以(电可调谐的)介电常数为特征，该介电常数可以例如与包层的介电常数显著地不同。

根据其他示例性实施例，波导在区段中至少包括a)圆形截面或b)非圆形截面，例如椭圆形或多边形(例如矩形)截面。

根据其他示例性实施例，波导包括至少一个聚合物纤维或波导为至少一个聚合物纤维，其中优选地，纤维的至少一个分量包括聚合物材料。

根据其他示例性实施例，波导是聚合物纤维，该聚合物纤维具有聚合物材料的芯和围绕该芯的包层，其中包层优选地还包括聚合物材料。根据其他示例性实施例，可以提供可选的包层，其可以例如围绕包层。

根据其他示例性实施例，至少一个EC元件包括沿着第一轴(也可以被表示为“堆栈坐标”)优选地在彼此上被堆叠的层的堆栈，其中堆栈包括第一导电元件或第一导电层、第二导电元件或第二导电层以及被布置在第一导电层与第二导电层之间的EC层。

根据其他示例性实施例，EC层也可以包括沿着第一轴优选地在彼此上被堆叠的层的堆栈(“EC层的堆栈”)，其中EC层的堆栈可以包括以下至少一项：a)离子存储层(例如包括NiO氧化镍)，b)电解质层(例如包括LiNbO₃铌酸锂)，c)电致变色(EC)层或薄膜(例如包括WO₃三氧化钨)。

根据其他示例性实施例，堆栈的第一轴基本上平行于波导的纵轴而延伸。换言之，根据其他示例性实施例，至少一个EC元件被至少部分地布置在波导内或波导处，使得其堆栈的第一轴(即，堆栈坐标)与波导的纵轴基本上平行或共线。

根据其他示例性实施例，“基本上平行于波导的纵轴而延伸”是指波导的纵轴与堆栈的第一轴之间的角度在0度与30度之间，优选地在0度与10度之间。

根据其他示例性实施例，堆栈的第一轴基本上垂直于波导的纵轴而延伸，例如意味着波导的纵轴与堆栈的第一轴之间的角度在60度与90度之间，优选地在80度与90度之间。

根据其他示例性实施例，堆栈的第一轴具体地至少在分段中围绕波导的纵轴而周向地延伸。在这些示例性实施例中，堆栈坐标可以是弯曲的，并且EC堆栈的层的序列可以在周向方向上延伸。

根据其他示例性实施例，堆栈的第一轴(因此还有(EC)堆栈的各层的序列)关于波导的纵轴而径向地延伸。

根据其他示例性实施例，堆栈包括圆环分段截面，该圆环分段截面至少部分地(即，小于360°度，或完全地，即，包括360°度)围绕波导的纵轴而周向地延伸。

根据其他示例性实施例，包括圆环区段截面的堆栈的第一轴可以(至少基本上)平行于波导的纵轴。

根据其他示例性实施例，包括圆环区段截面的堆栈的第一轴可以(至少基本上)垂直于波导的纵轴。

根据其他示例性实施例，提供了两个或多个EC元件，其中优选地，两个或多个EC元件中的每个EC元件至少部分地被布置在波导内或波导处。

根据其他示例性实施例，在波导内和/或波导处的两个或多个EC元件的情况下，至少两个EC元件可以包括相同或类似的结构(具体地还具有平行或共线的第一轴或堆栈坐标)，如上面示例性地解释的。

根据其他示例性实施例，在波导内和/或波导处的两个或多个EC元件的情况下，至少两个EC元件可以包括不同的结构(具体地还具有垂直的第一轴或堆栈坐标)。

根据其他示例性实施例，两个或多个EC元件是沿着波导的纵轴布置的。

根据其他示例性实施例，多个EC元件沿着波导的纵轴周期性地布置，即，具有相邻的EC元件之间的相同距离。这实现至少临时地提供折射率或介电常数的周期性变化，因此提供空间分布的特定于频率的反射配置(“镜子”)。

根据其他示例性实施例，多个EC元件沿着波导的纵轴以chirped方式被布置，即，沿着纵轴在相邻的EC元件之间具有逐渐变化的距离。

根据其他示例性实施例，具有更小和/或更大的距离间距的EC元件的不同间距和/或布置可以被提供，例如以并行或顺序地寻址不同的频率。

根据其他示例性实施例，可以提供一组或多组EC元件，其中组中的至少一个EC元件可以包括以下至少一项：相邻EC元件之间的相同间距、相邻EC元件之间的变化间距或其任何组合。

根据其他示例性实施例，第一导电元件和第二导电元件或第二导电层中的至少一个包括以下至少一项：a)薄膜，b)网格(例如导线或其他电导体的网格)，c)导线。这支持将控制电压施加到EC元件，同时提供机械灵活性，例如促进波导或装置的弯曲。

根据其他示例性实施例，第一导电元件或第一导电层和第二导电元件或第二导电层中的至少一个被实现，使得导电元件(基本上)不影响传播波或传输特性。

根据其他示例性实施例，至少一个RF阻挡元件(诸如例如感应元件)可以被提供，以将例如与控制电压相关联的参考电势供应给第一导电元件和/或第二导电元件，因此防止从例如波导的内部到外部的RF泄漏(或者反之亦然，例如防止RF信号分别从外部注入到波导或EC元件的内部)。

根据其他示例性实施例，至少一个RF阻挡元件可以取决于例如预期应用和/或目标***而被选择：a)不具有调制的EC控制->EC控制电压路径可能被非常宽带的RF阻挡，b)例如为了使用经由EC控制/介电常数变化引起的所需调制效果来支持潜在应用，EC控制电压路径可能不会被完全RF阻挡，但可能例如对于调制带宽是“开放的”，即，是透射的，同时阻挡了在波导内传播的RF信号的RF带宽。

其他示例性实施例涉及一种用于处理射频RF信号的设备，包括根据实施例的至少一个装置。

其他示例性实施例涉及对根据实施例的装置和/或根据实施例的设备的使用以用于以下至少一项：a)处理RF信号，b)影响RF信号，具体地在波导内传播的RF信号，其中RF信号可以例如是单个信号(或单频带信号)、多频带信号、宽带信号、连续或不连续的多载波信号，c)对RF信号进行滤波，d)衰减RF信号，e)反射RF信号，f)选择RF信号的一个或多个模式，g)基于RF信号和至少一个EC元件的一个或多个控制信号(例如控制电压)进行计算，具体地模拟计算。

其他示例性实施例涉及一种制造装置的方法，该装置包括用于射频RF信号的波导和至少一个电致变色EC元件，该至少一个EC元件的介电常数可以通过向EC元件施加控制电压而被控制，该方法包括：提供波导，将至少一个EC元件至少部分地布置在波导内或波导处。

根据其他示例性实施例，关于提供波导的步骤，将至少一个EC元件至少部分地布置在波导内或波导处的步骤也可以同时地或以至少部分地时间重叠的方式被执行。

附图说明

现在将参照附图描述一些实施例，其中：

图1示意性地描绘了根据示例性实施例的装置的简化框图，

图2A、图2B、图2C、图2D、图2E和图2F均示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化侧视图，

图3A示意性地描绘了根据其他示例性实施例的波导的简化截面图，

图3B示意性地描绘了根据其他示例性实施例的波导的简化正视图，

图3C示意性地描绘了根据其他示例性实施例的波导的简化截面图，

图4A示意性地描绘了根据其他示例性实施例的电致变色元件的简化侧视图，

图4B示意性地描绘了根据其他示例性实施例的电致变色元件的简化侧视图，

图5A示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化侧视图，

图5B示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化侧视图，

图6A、图6B、图6C、图6D、图6E和图6F分别示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化的局部截面正视图，

图7示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化侧视图，

图8示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的透视图，

图9示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的透视图，

图10示意性地描绘了根据其他示例性实施例的示例性拓扑，

图11示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化侧视图，

图12示意性地描绘了根据其他示例性实施例的设备的透视图，

图13A示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置的简化侧视图，以及

图13B示意性地描绘了根据其他示例性实施例的表格。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据示例性实施例的装置100的简化框图。装置100包括用于射频RF信号RF1、RF1'的波导110以及至少一个电致变色EC元件120，其介电常数可以通过向EC元件120施加控制电压CV而被控制，其中至少一个EC元件120至少部分地被布置在波导110内或波导110处。这实现通过更改控制电压CV来改变EC元件120所处位置的波导110的部分的电特性，使得可以影响与(多个)RF信号RF1、RF1'相关联的电磁波的传播。这在图1中由不同的附图标记RF1、RF1'示例性地象征，其中附图标记RF1例如与输入到波导110的RF信号相关联，并且其中附图标记RF1'表示受影响的RF信号，即，在通过EC元件120之后。

根据其他示例性实施例，将至少一个EC元件120至少部分地布置在波导110内或波导110处可以包括相对于波导110布置至少一个EC元件120，使得EC元件120或EC元件120的EC材料(参见例如下面进一步解释的图4A、4B)的至少一部分可以与在波导110内传播的(多个)RF信号RF1、RF1'的至少一部分交互。

根据其他示例性实施例，参见图2A的装置100a，至少一个EC元件120至少部分地(目前完全地)被布置在波导110的芯112内。

根据其他示例性实施例，参见图2B的装置100b，至少一个EC元件120至少部分地布置在波导110的包层114内并且部分地布置在芯112内。

根据其他示例性实施例，参见图2C的装置100c，至少一个EC元件120完全地被布置在包层114内。

根据其他示例性实施例，参见图2D的装置100d，至少一个EC元件120完全地被布置在芯112和包层114内。

根据其他示例性实施例，将至少一个EC元件120至少部分地布置在波导110内或波导110处可以包括相对于波导110布置至少一个EC元件120，使得EC元件120或EC元件120的EC材料的至少一部分至少可以与在波导110外传播的(多个)RF信号的一部分交互。

在这方面，根据其他示例性实施例，参见图2E的装置100e，至少一个EC元件120部分地被布置在包层114内，这仍然支持例如在EC元件120的控制下借助于控制电压CV(图1)影响RF信号RF1。

根据其他示例性实施例，参见图2E的附图标记120'，至少一个EC元件120'可以被布置在波导110外，即，被放置在波导110的外表面110'上。

根据其他示例性实施例，参见图2E的附图标记120”，至少一个EC元件120”可以布置在波导110外，具体地与波导110的外表面110'间隔开，即，不与其直接表面接触。换言之，根据其他示例性实施例，可能存在间隙，例如在波导110和至少一个EC元件120”之间填充有诸如空气或保护气体等周围介质。然而，使用至少一个EC元件120”(图2E)可以影响由波导110引导的RF信号RF1(图1)的传播，具体地只要与RF信号RF1相关联的坡印廷向量在至少一个EC元件120”的区域中具有至少一个不消失的分量即可。

图2F示意性地描绘了又一示例性实施例，其中装置100f包括EC元件120，其部分地布置在芯112、包层114内，并且还部分地从包层114或波导110的表面突出。

根据其他示例性实施例，波导110(图1)可以包括一种或多种介电材料或由其组成。根据其他示例性实施例，波导110的芯112可以包括介电材料或由其组成。根据其他示例性实施例，波导110的至少一个包层114可以包括介电材料或由其组成。根据其他示例性实施例，介电材料可以包括聚合物材料，其是成本有效的并且能够有效地制造。

根据其他示例性实施例，参见图3A，波导110a至少在区段中包括圆形截面。

根据其他示例性实施例，参见图3B，波导110b至少在区段中包括非圆形截面，例如椭圆形(未示出)或多边形(例如矩形)截面。

根据其他示例性实施例，参见图3C，波导110c包括具有矩形截面的两个包层114a、114b以及芯112，其也可以包括矩形截面。

根据其他示例性实施例，波导包括至少一个聚合物纤维或为至少一个聚合物纤维，其中优选地，纤维的至少一个分量112、114、114a、114b包括聚合物材料。

根据其他示例性实施例，波导110a(图3A)是聚合物纤维，其具有聚合物材料的芯112和围绕该芯的包层114，其中包层114优选地还包括聚合物材料。根据其他示例性实施例，可以提供可选的包层(未示出)，其可以例如围绕包层114。

根据其他示例性实施例，参见图4A，至少一个EC元件120a包括沿着第一轴a1(也可以被表示为“堆栈坐标”)优选地彼此堆叠的层121、122、123的堆栈S，其中堆栈S包括第一导电元件或第一导电层121、第二导电元件或第二导电层122以及布置在第一导电层121与第二导电层122之间的EC层123。

根据其他示例性实施例，控制电压CV可以至少临时地施加到导电层121、122。

根据其他示例性实施例，参见图4B的EC元件120b，EC层123也可以包括沿着第一轴a1优选地彼此堆叠的层123a、123b、123c的堆栈(“EC层的堆栈”)，其中EC层的堆栈123可以包括以下至少一个：a)离子存储层123a(例如包括NiO氧化镍)，b)电解质层123b(例如包括LiNbO₃铌酸锂)，c)电致变色(EC)层或薄膜123c(例如包括WO₃三氧化钨)。

根据其他示例性实施例(未示出)，EC元件可以包括如下的堆栈结构：第一导电层、第一电解质层(例如包括LiNbO₃)、电致变色(EC)层或薄膜(例如包括WO₃)、(可选的)离子存储层或薄膜(例如包括NiO)、第二电解质层(例如包括LiNbO₃)、第二导电层。

根据其他示例性实施例，上面参照图1至2F解释的一个或多个EC元件120、120'、120”可以例如包括与图4A的配置120a或图4B的配置120b相同或至少类似的配置或上面示例性地提及的其他堆栈结构。

根据其他示例性实施例，参见图5A的装置100g，堆栈S的第一轴a1基本上平行于波导的纵轴LA延伸。换言之，根据其他示例性实施例，至少一个EC元件被至少部分地布置在波导110内或波导110处，使得其堆栈S的第一轴a1(即，堆栈坐标a1)与波导110的纵轴LA基本上平行或共线。

根据其他示例性实施例，“基本上平行于波导110的纵轴LA延伸”是指波导110的纵轴LA与堆栈S的第一轴a1之间的角度在0度与30度之间，优选地在0度与10度之间。

根据其他示例性实施例，参见图5B的装置100h，堆栈S的第一轴a1基本上垂直于波导110的纵轴LA延伸，例如意味着波导110的纵轴LA与堆栈S的第一轴a1之间的角度在60度与90度之间，优选地在80度与90度之间。

图6A示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100i的简化的局部截面正视图(即，沿着纵轴LA，参见图1)。描绘了EC堆栈的第一导电层121的外部前表面121a，其中其他层123、122(也参见图4A)在图6A的示例性描绘中不可见，因为堆栈坐标a1与纵轴LA共线地延伸到图6A的绘图平面中。

根据其他示例性实施例，导电层121可以被开槽，参见图6B的装置100j，其中两个电极区段121a_1、121a_2被定义，由插槽SL隔开，这可以减少从导电层121发出的RF辐射，即，防止它作为(多个)RF信号RF1的“天线”进行操作。

根据其他示例性实施例，参见图6C的装置100k，堆栈S的第一轴a1具体地至少在区段中围绕波导110的纵轴周向地延伸。在这些示例性实施例中，堆栈坐标a1可以是弯曲的，并且EC堆栈的层121、123、122的序列可以在周向方向a1上延伸，如针对装置100k的一个EC元件120_1示例性地描绘的。

根据其他示例性实施例，装置100k可以包括(目前三个)其他EC元件120_2、120_3、120_4，其可以相对于EC元件120_1具有类似或相同的结构。

根据其他示例性实施例，参见图6D的装置1001，堆栈S的第一轴a1(因此还有(EC)堆栈的各层的序列)相对于波导110的纵轴径向地延伸。

根据其他示例性实施例，堆栈S(图4A、4B)包括至少部分地(即，小于360°度，或完全地，即，包括360°度)围绕波导的纵轴周向地延伸的圆环区段截面，其可以例如适用于图6A、6B、6C、6D的(多个)EC元件。

根据其他示例性实施例，包括圆环区段截面的堆栈的第一轴a1可以(至少基本上)平行于波导110的纵轴LA，参见例如图6A、6B。

根据其他示例性实施例，包括圆环区段截面的堆栈的第一轴a1可以(至少基本上)垂直于波导110的纵轴LA，参见例如图6C(第一轴a1弯曲，但也垂直于纵轴LA)、6B。

图6E示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100m的简化的局部截面正视图(即，沿着纵轴LA，参见图1)，其中电极121'、122'被配置为网格，即，导线网格。

根据其他示例性实施例，由于在所考虑的频率范围内的趋肤深度可能大大大于导体层的厚度(例如可以是几μm)，所以芯112不被内部网格121'遮蔽以免受EC元件的影响。

根据其他示例性实施例，至少一个电极121'、122'还可以包括包裹铝箔或由其组成，例如而不是网格。

图6F示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100n的简化的局部截面正视图(即，沿着纵轴LA，参见图1)，其中电极121”包括多个(目前例如四个)导线，以及其中径向外部电极122'被配置为网格，即，导线网格。

根据其他示例性实施例，参见图7的装置100o，提供了两个或多个EC元件120_5、120_6、120_7，其中优选地，两个或多个EC元件120_5、120_6、120_7中的每个EC元件至少部分地布置在波导110内或波导110处。

根据其他示例性实施例，在波导110内和/或波导110处的两个或多个EC元件120_5、120_6、120_7的情况下，至少两个EC 120_5、120_6、120_7元件可以包括相同或类似的结构(具体地还具有平行或共线的第一轴a1或堆栈坐标)，如上面示例性地解释的。

根据其他示例性实施例，在波导内和/或波导处的两个或多个EC元件120_5、120_6、120_7的情况下，至少两个EC元件120_5、120_6、120_7可以包括不同的结构(具体地还具有垂直的第一轴a1或堆栈坐标)。

根据其他示例性实施例，两个或多个EC元件沿着波导的纵轴LA布置，参见图6C，并且例如可以布置在与纵轴LA相同或类似的坐标处，例如在图6C的绘图平面中。

根据其他示例性实施例，参见图7，多个EC元件120_5、120_6、120_7是沿着波导的纵轴LA周期性地布置的，即，在相邻EC元件120_5、120_6和120_6、120_7之间具有相同的(多个)距离d1、d2。这使得能够至少临时地提供折射率或介电常数的周期性变化，从而提供空间分布的频率特定反射配置(“镜子”)。

根据其他示例性实施例，多个EC元件沿着波导的纵轴以线性调频方式(未示出)布置，即，沿着纵轴LA在相邻的EC元件之间具有逐渐变化的距离。

在其他示例性实施例中，EC元件或EC区段之间的距离也可以比仅逐渐变化更多，例如在控制不同RF载波频率的RF信号(连续的、不连续的、同时发送、一次仅发送一个等)的情况下。而且，在其他示例性实施例中，例如在波导输入和/或输出滤波的情况下，相应EC元件或EC区段可以清楚地彼此分离。

根据其他示例性实施例，第一导电元件或第一导电层121(图4A、4B)和第二导电元件或第二导电层122中的至少一个包括以下至少一个：a)薄膜，b)网格(例如导线或其他电导体的网格，参见例如图6E、6F)，c)导线(图6F)。这使得能够将控制电压CV(图1、4A)施加到EC元件，同时提供机械灵活性，例如有助于波导或装置的弯曲。

图8示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100p的透视图。装置100p包括沿着波导110的纵轴布置的两个EC元件120_8、120_9，每个EC元件例如包括与图6B的配置100j类似的结构。开槽电极121a_1、121a_2(图6B)经由诸如例如感应元件等RF阻挡元件被供应有相应控制电压V_ECbias1、V_ECbias2，从而防止从例如波导110的内部到外部的RF泄漏(或者反之亦然，例如防止RF信号分别从外部注入到波导或EC元件的内部)。根据其他示例性实施例，作为所施加的控制电压VECbias1、VECbias2的结果，EC元件120_8、120_9可以沿着纵轴LA改变其介电常数，例如可以有利于用沿着纵轴LA的E(场)向量来修改传输模式。

图9示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100q的透视图，包括例如通过图6C示例性地描绘的类型的两个EC元件120_10、120_11。图10示例性地描绘了用于向EC元件120_10、120_11供应控制电压V_ECbias1的示意性拓扑。

图11示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100v的简化侧视图，其中提供了多个(目前例如四个)EC元件120_12，其被供应有公共控制电压V_C+、V_C-。该实施例可以以沿着传播方向(即，沿着纵轴LA)具有E场分量的传播模式工作。

根据其他示例性实施例，单独的EC元件也可以连接至单独的电源电压和/或由其控制，例如允许单独地且彼此独立地控制它们。

根据其他示例性实施例，EC元件可以仅限于芯112(未在图11中示出)，或者也可以径向地延伸到包层114，这可能对装置100v的整体RF特性产生不同的影响，并且因此可以是又一设计参数。

参见图12，其他示例性实施例涉及一种用于处理射频RF信号的设,200，包括根据实施例的至少一个装置100。作为示例，目前，设备200是具有四个端口201、202、203、204的3dB耦合器，其中根据实施例的两个装置100分别耦合至端口203、204。通过修改控制电压CV(图1)，每个装置100可以更改关于在端口203、204处输出给装置100的RF信号的反射属性，从而实现对提供给其他端口201、202中的至少一个的RF信号的修改。

例如，图12的配置200可以用于改变在波导上行进的RF信号RF1(图1)的相位。可以将装置100的EC元件120视为3dB耦合器200的反射负载。结构200消除了对阻抗变换器的需要，这可能与传输线实现的情况一样。

根据其他示例性实施例，设备200的操作原理如下：传入RF信号被拆分为两个正交分量：耦合器200的直接臂和耦合“臂”。直接臂和耦合臂在没有阻抗变换器的情况下终止于装置100的EC元件中。耦合臂和直接臂上的信号都被反射并以改变的相位传递给输出端口(例如端口202)。根据其他示例性实施例，相移量为：

此处，Z_EC代表包括EC元件的区域的可变电抗。根据其他示例性实施例，可以通过使由电容器形成的EC与电感器谐振来增加相移量。根据其他示例性实施例，电感器可以是波导的长度。

根据其他示例性实施例，针对纯相移应用，装置100的多个EC元件之间的(空间)间隔(也参见图7)不必与所引导的波长成比例。然而，针对与滤波相关的应用(例如带阻和带通)，图12的装置100的几个EC元件之间的空间间隔可以与所引导的波长成比例。

图13A示意性地描绘了根据其他示例性实施例的装置100w的简化侧视图，该装置100w包括两个EC元件120_13，其可以例如通过修改控制电压V_EC1、V_EC2来用作计算机，例如模拟计算机。图13B示意性地描绘了表征根据其他示例性实施例的图13A的装置100w的操作状态“00”、“01”、“10”、“11”的表格。在每种操作状态下，包括EC元件120_13的波导区段的特定整体相对介电常数相关联，其可以通过施加相应的控制电压来“选择”。

根据其他示例性实施例，在图13A所示的示例中，可以调整四种离散信号状态(受四个不同的εr总值的影响)，例如相关地影响RF输入信号RFin并在可测量的RF输出信号RFout处可检测到。在该示例性实施例中，已经选择了两个EC元件，从而允许以较大的差异来调整εr总值，使得可检测性更容易。然而，根据其他示例性实施例，单个EC元件也可以通过调整四个εr值来支持该应用，但是在这种情况下，值的差异较小。根据其他示例性实施例，通过增加EC元件的数量，可以增加不同状态的数量，从而导致更复杂的信号调节和处理的可能性。

通过图7，我们通过实施EC单元的示例将PMF与EC材料的组合实现的模拟计算机的概念描述为切片区段，然而该原理也可以通过将EC单元实施为具有不同种类的潜在偏置概念的包层环来实现，如例如由图1至图4所示的示例性实施例所指示的。

其他示例性实施例涉及一种根据实施例的装置和/或根据实施例的设备用于以下至少一项的用途：a)处理RF信号RF1，b)影响RF信号RF1，具体地在波导110、110a、110b、110c内传播的RF信号，c)对RF信号RF1进行滤波，d)衰减RF信号RF1，e)反射RF信号RF1，f)选择RF信号RF1的一种或多种模式(例如通过将至少一个EC元件120布置在包层114中并相应地控制EC元件120)，g)基于RF信号和至少一个EC元件的一个或多个控制信号(例如控制电压)来进行计算，具体地模拟计算(参见图13A、13B)，h)在由波导发送的RF信号上引起调制。

其他示例性实施例涉及一种制造装置100、100a、100b、100w的方法，该装置100、100a、100b、100w包括用于射频RF信号RF1、RF1'的波导110和至少一个电致变色EC元件120，该至少一个EC元件120的介电常数可以通过向EC元件120施加控制电压CV来控制，该方法包括：提供波导110，将至少一个EC元件120至少部分地布置在波导110内或波导110处。

根据其他示例性实施例，相对于提供波导的步骤，将至少一个EC元件至少部分地布置在波导内或波导处的步骤也可以同时地或以至少部分地时间重叠的方式执行。

在下文中，公开了其他方面和示例性实施例，其可以单独地或彼此组合地与上面解释的任何示例性实施例或其任何组合组合。

根据实施例的装置可以例如用于当前的4G和5G(或未来的6G)移动无线电***，其可能必须应对非常高的数据速率，例如由大量的便携式设备、IoT(物联网)设备、V2V(车辆对车辆)通信等以及如4K视频等内容引起的，另一方面在移动无线电单元(例如前端、基带)内引起的，另一方面在***单元(例如回传、前传)之间引起的。

因此，在一些情况下，移动无线电通信可能经由毫米波频率范围(5G/NR(新无线电))从例如长期建立的6GHz以下的频率范围(3G)扩展到未来的THz以下和THz频率。对这些频率范围的合适分量有强烈的需求，优选地以低成本，以支持未来的非常高的数据速率和频率范围，同时仍支持灵活性。根据示例性实施例的装置可以用于前述频率范围，并且提供用于调谐可以影响RF信号传播的波导的属性的成本有效且灵活的方式。

而且，根据实施例的原理使得能够提供用于RF信号的纤维，例如聚合物纤维或聚合物微波纤维(PMF)，其可以例如包括长达几米甚或几十米的长度，例如50m。

根据实施例的原理使得能够提供例如具有可调波导属性的PMF，例如基于上述示例性实施例。通过例如以规则的相互距离将一个或多个EC元件(作为包层和/或作为纤维区段)集成到聚合物纤维110中，可以在纤维内提供电可调的“布拉格光栅”结构。根据其他示例性实施例，这为纤维提供了频率选择性和相移属性(并且可选地还例如通过EC材料的介电常数的受控变化在(PMF)引导的RF信号上引起调制)，从而减少或消除了对于昂贵的附加外部部件以及到这种外部部件的复杂转变的需要，这可能会引入不需要的寄生效应。根据其他示例性实施例，这对于在THz以下和THz范围内操作的设备200或***可能特别有益，其中部件非常昂贵甚或(尚未)可用，并且设备转变是复杂的。

根据实施例的原理可以例如用于实现诸如例如但不限于可调设备等结构，如滤波器、移相器、色散补偿器、分插复用器或模拟计算设备(参见图13A)、调制器，从而实现广泛的应用。

根据实施例的原理提供了多个自由度：a)在装置和/或设备的设计阶段期间，以及b)在装置和/或设备的操作期间。

根据其他示例性实施例，波导110中的RF信号或波传播条件可以例如由a)(聚合物)芯112和包层114的电属性，b)波导110上/中的EC元件位置，c)和几个EC元件的内距离d1、d2(图7)，d)EC元件的数量，e)EC元件沿着波导110的纵轴LA(图1)的长度，f)EC元件120与芯112之间的径向距离，g)EC元件的径向厚度等来定义/调谐。

根据其他示例性实施例，又一设计参数也可以是EC材料本身，例如其特性在于以下至少一个：所使用的材料、堆叠的类型和/或序列、层区段的(多个)厚度等。

根据其他示例性实施例，可以将一个或多个EC元件120相当灵活地放置在波导110中/波导110处，例如在波导的输出(端部区段和/或在输入区段处)处，例如在关联的输出滤波实施例的情况下。因此，根据其他示例性实施例，在许多应用中，不需要在波导110的整个长度上实施EC元件120，这减少了实施工作量和成本。

根据其他示例性实施例，该装置可以用于处理高达100GHz或更高的GHz范围内的RF信号，即，甚至进入THz范围内。

根据其他示例性实施例，并且如上面已经提及的，(多个)EC元件120的介电常数可以通过例如在两个控制电极121、122之间施加的调谐或控制电压CV来控制。考虑到与波导110内部的RF信号RF1相关联的电磁波的传播属性例如取决于芯和包层介电常数的比率a，例如(多个)嵌入式EC元件120对该比率的调制可能会导致传播属性的频率相关修改。作为示例，在规则距离d1＝d2(图7)的情况下，陷波滤波器类型的特性(在传输中)和带通特性(在反射时)可以利用布拉格条件λ_B＝n_eff×2d在第一近似中给出的中心频率来实现，其中λ_B是布拉格波长(在真空中)，并且n_eff是有效折射率，其是来自芯112、包层114、EC元件120的折射率(例如对应于波导的每个区段处的组合)和波的传播模式的函数。

根据其他示例性实施例，可以通过改变波导内的EC元件的布拉格型结构来在波导内实现不同的滤波器结构。

根据示例性实施例的原理使得能够提供例如装置100的形式的具有可调RF特性的组合(单个)设备，其无需复杂的单独构建块(例如常规的波导和离散滤波器)组件就可以获得，该组件可能会导致不需要的寄生现象，尤其是以在下文中列举的设计和/或调谐参数为特征：影响RF特性的初始设计参数，然而稍后可能会在制作设备200之后不再改变：EC元件“包层环”(例如参见图6A、6B、8)和EC元件“切片区段”(例如参见图11)->对波模式可能有不同的影响，用于EC控制电压电极实施的每种方式->不同的实施种类可能对不同的波模式有益，-在波导中实施的EC元件的数量->影响例如在模拟计算的情况下对RF特性的所需效果的强度(例如滤波的选择性、总相移、均衡器等)或定义离散可调整状态的数量，-各个EC元件120之间的距离d1、d2->影响例如目标频率，例如可以用于频率范围的预选，-基于EC元件的包层环和/或EC元件的宽度->也影响相移和例如目标频率范围；这可能例如用于频率范围预选，-介电常数的通用值，可以通过施加控制电压CV(例如εr＝10...20或εr＝80...100)在其周围调谐介电常数值->例如影响目标频率范围。

根据其他示例性实施例，如果例如波导的包层的介电常数在EC材料的可调介电常数范围的范围内，则多个EC元件可以彼此连接，因此例如在波导的更大跨度或距离(即，PMF)上实施。因此，根据其他示例性实施例，例如如果选择与包层的介电常数相同的EC元件的介电常数，那么EC元件(其可以例如至少基本上包括环形)对于通过波导(即，PMF)引导的RF信号可以是“不可见的”。

根据其他示例性实施例，如果介电常数可以与包层的介电常数不同地控制的一些EC元件对于通过PMF引导的RF信号可见，则因此这些EC元件可以影响RF信号特性。通过这种方法，甚至EC元件的作用位置也可以沿着波导“虚拟”移动。由此，不仅可以在实施之后控制EC元件的有效位置，而且可以控制EC区段的有效宽度。

允许稍后在圆晶厂中进行调谐的参数，例如当将设备200投入初始操作时，甚或稍后在现场部署时(重新配置、老化补偿等)：

当前要在各个EC元件120上施加的介电常数的值->在先前(初始设计)定义的频率范围(例如在滤波器应用的情况下)进行频率调谐，或者在模拟计算机应用的情况下在不同状态之间切换。

根据其他示例性实施例，取决于用于介电常数相关状态的可检测性的灵敏度，甚至多种状态稍后也可以重新配置。例如，在开始时，EC元件可以负责一种状态，而随后可以定义EC元件的两个介电常数值，例如以增加到两种表示状态。根据示例性实施例的原理尤其实现了以下四个主要应用：设备200或***的RF调谐，例如当在圆晶厂中投入初始操作时->减少调谐工作量，随后对设备200或***进行RF调谐，例如当在现场部署时，与实际寻址应用相关->增加***灵活性和可持续性、补偿老化和环境参数位移、减少要保留可用的各种部件、波导集成RF滤波、RF相移器、信号均衡、模拟计算，在将PMF与单独的(多个)滤波等设备组合的情况下，还能够实现更高的紧凑性并避免不需要的干扰寄生效应(例如在转变时)。

根据示例性实施例的原理还可以支持多频带应用，例如通过这种方式，可以独立地控制/处理例如不同RF载波/频带上的信号，例如通过实施与不同的相应RF载波/频带相关的不同的EC元件和/或EC元件组。

Claims

1.一种用于通信的装置，包括：

用于射频信号的波导，其中所述波导包括至少一个聚合物纤维或所述波导为至少一个聚合物纤维；以及

至少一个电致变色元件，所述至少一个电致变色元件的介电常数能够通过向所述电致变色元件施加控制电压而被控制，其中所述至少一个电致变色元件被至少部分地布置在所述波导内或所述波导处。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个电致变色元件被至少部分地布置在a)所述波导的芯内、和/或在b)所述波导的包层内。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述波导在区段中至少包括a)圆形截面或b)非圆形截面、椭圆形或多边形、矩形截面。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个电致变色元件包括沿着第一轴优选地在彼此上被堆叠的层的堆栈，其中所述堆栈包括第一导电元件或第一导电层、第二导电元件或第二导电层以及被布置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的电致变色层。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述堆栈的所述第一轴基本上平行于所述波导的纵轴而延伸。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述堆栈的所述第一轴基本上垂直于所述波导的纵轴而延伸。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述堆栈的所述第一轴具体地至少在区段中围绕所述波导的所述纵轴而周向地延伸。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述堆栈的所述第一轴关于所述波导的所述纵轴而径向地延伸。

9.根据权利要求5所述的装置，其中所述堆栈包括圆环分段截面，所述圆环分段截面至少部分地围绕所述波导的所述纵轴而周向地延伸。

10.根据权利要求1所述的装置，其中两个或多个电致变色元件被提供。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述两个或多个电致变色元件沿着所述波导的所述纵轴被布置。

12.根据权利要求5至11中至少一项所述的装置，其中所述第一导电元件或所述第一导电层和所述第二导电元件或所述第二导电层中的至少一个包括以下至少一项：a)薄膜，b)网格，c)导线。

13.一种用于处理射频信号的设备，包括至少一个装置，所述至少一个装置包括：用于射频信号的波导，其中所述波导包括至少一个聚合物纤维或所述波导为至少一个聚合物纤维；以及至少一个电致变色元件，所述至少一个电致变色元件的介电常数能够通过向所述电致变色元件施加控制电压而被控制，其中所述至少一个电致变色元件被至少部分地布置在所述波导内或所述波导处。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述至少一个电致变色元件包括沿着第一轴优选地在彼此上被堆叠的层的堆栈，其中所述堆栈包括第一导电元件或第一导电层、第二导电元件或第二导电层以及被布置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的电致变色层。

15.一种使用装置的方法，所述装置包括：用于射频信号的波导；以及至少一个电致变色元件，所述至少一个电致变色元件的介电常数能够通过向所述电致变色元件施加控制电压而被控制，其中所述至少一个电致变色元件被至少部分地布置在所述波导内或所述波导处，所述方法包括以下步骤的至少一项：a)处理射频信号，b)影响射频信号，具体地是在所述波导内传播的射频信号，c)对射频信号进行滤波，d)衰减射频信号，e)反射射频信号，f)选择射频信号的一个或多个模式，g)基于射频信号和针对所述至少一个电致变色元件的一个或多个控制信号来进行计算，具体地进行模拟计算，h)调制，具体地通过所述至少一个电致变色元件的介电常数的受控变化，i)频率选择性射频信号处理，具体地例如在多频带应用的情况下调节。