用于EHF通信的电介质导管 |
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| 申请号 | CN201380041150.0 | 申请日 | 2013-06-19 | 公开(公告)号 | CN104521154A | 公开(公告)日 | 2015-04-15 |
| 申请人 | 凯萨股份有限公司; | 发明人 | 金杨孝; 弗兰克·张懋中; 埃米利奥·索韦罗; 格雷·D·麦克马克; 伊恩·A·凯勒斯; | ||||
| 摘要 | 用于传播电磁EHF 信号 的 电介质 导管 包括在第一端和第二端之间沿着纵轴连续延伸的电介质材料制成的长形主体。在沿着纵轴的每个点处，长形主体的矩形横截面具有沿着横截面的长轴的第一尺寸，长轴沿着横截面的最长尺寸延伸。矩形横截面还具有沿着横截面的短轴延伸的第二尺寸，短轴沿着横截面的宽延伸，与长轴成直 角 。对于长形主体的每个横截面，第一尺寸大于电磁EHF信号的 波长 以及第二尺寸小于电磁EHF信号的波长。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于传播具有至少一个已知波长的电磁EHF信号的导管，包括： |
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| 说明书全文 | 用于EHF通信的电介质导管技术领域[0001] 本发明涉及用于包括使用电介质引导结构和束聚焦结构的EHF通信的设备、系统和方法。 背景技术[0002] 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系统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。 [0003] 许多电子系统包括多个安装有这些高速ICs的印刷电路板(Printed Circuit Boards，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系统中，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，这需要昂贵的电子设备来解决。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。 [0004] 传统连接器的这些特点会导致需要高速传输数据的电子系统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。传统连接器的不利特点导致设计为高速传输数据的电子系统的信号完整性的下降以及相应的不稳定性，这会限制这种系统的功用。需要没有可插入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系统。另外，需要用来确保这种方案是容易制造的、模块化的和有效的方法和系统。 发明内容[0006] 在一个实施方式中，本发明涉及用于传播具有至少一个已知波长的电磁EHF信号的电介质导管，其中电介质导管包括在第一端和第二端之间沿着纵轴连续延伸的第一电介质材料的长形主体，其中在沿着纵轴的每个点处，长形主体的矩形横截面具有：沿着横截面的长轴的第一尺寸，其中，长轴沿着横截面的最长尺寸延伸；以及沿着横截面短轴的第二尺寸，其中，短轴沿着横截面的最宽尺寸延伸，短轴与长轴成直角；并且对于长形主体的每个横截面，第一尺寸大于电磁EHF信号的已知波长，以及第二尺寸小于电磁EHF信号的已知波长。 [0007] 在该实施方式中，长形主体具有表面，其中表面的至少四分之一区域由第一反射覆层覆盖，第一反射覆层为适配为反射沿着长形主体的长度传播时的电磁EHF信号的反射材料或者反射材料的结合。 [0008] 在另一个实施方式中，本发明涉及用于传播电磁EHF信号的导管，该导管包括多个电介质材料制成的长形主体，每个长形主体适配为传播独立的电磁EHF信号，并且每个长形主体的电介质材料相同或不同。每个长形主体在第一端和第二端之间沿着纵轴连续延伸，并且在沿着纵轴的每个点处，每个长形主体的矩形横截面具有：沿着横截面的长轴的第一尺寸，其中，长轴定义为横截面的最长尺寸；和沿着横截面的短轴的第二尺寸，其中，短轴定义为横截面的最宽尺寸，短轴与长轴成直角。 [0009] 对于每个长形主体的每个该横截面，第一尺寸大于要沿着长形主体传播的电磁EHF信号的已知波长，以及第二尺寸小于要沿着那个长形主体传播的电磁EHF信号的已知波长。此外，对于多个长形主体中的每个的至少一部分，多个长形主体结合并且相互相邻地延伸，其中每个长形主体由第一反射覆层与每个相邻的长形主体隔离，该第一反射覆层为适配为反射沿着长形主体的长度传播的电磁EHF信号的反射材料或反射材料的结合。 [0010] 在还有的另一个实施方式中，本发明涉及沿着如上文描述的导管传播电磁EHF信号的方法，其中该方法包括：使用电磁EHF发送器发送电磁EHF信号；将导管的长形主体的第一端与EHF发送器相邻布置，使得发送的电磁EHF信号的至少一部分经由第一端被引导进入长形主体；以及沿着长形主体将电磁EHF信号的被引导部分传播至长形主体的第二端。附图说明 [0011] 参考附图来描述实施方式。在图中，相同的参考标号可以表示同样的或功能上类似的元件。 [0012] 图1为根据本发明的一个实施方式、显示一些内部组件的EHF通信芯片的侧视图。 [0013] 图2为图1的EHF通信芯片的等距视图。 [0014] 图3为根据本发明的一个实施方式的电介质导管的节段的透视图。 [0015] 图4A-图4C为根据所选的本发明的实施方式的代表性电介质导管的横截面图。 [0016] 图5为根据本发明的另一个实施方式的电介质导管的透视图； [0017] 图6为根据本发明的还有的另一个实施方式的EHF电磁通信系统的半示意侧视图。 [0018] 图7为根据本发明的一个实施方式的可替选的EHF电磁通信系统的示意性描述。 [0019] 图8为根据本发明的一个实施方式的示例性连接特征的透视图。 [0020] 图9为根据本发明的一个实施方式的与EHF信号源相邻的连接特征的半示意性图示。 [0021] 图10为根据本发明的一个实施方式的与EHF信号源相邻的可替选的连接特征的半示意性图示。 [0022] 图11描绘了根据本发明的一个实施方式的电介质导管的一部分。 [0023] 图12描绘了根据本发明的一个实施方式的可替选的电介质导管的一部分。 [0024] 图13描绘了根据本发明的一个实施方式的另一个可替选的电介质导管的一部分。 [0025] 图14为示出根据本发明的一个实施方式的方法的流程图。 [0026] 虽然本公开可以修改为各种变型和可替选形式，但是特定实施方式通过图中的实例显示并且被详细描述。然而，应当理解其中的图和详细描述并不意图将本公开限制为所公开的具体形式，而是相反，本发明要覆盖落在如所附权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有变型、等同和可替选。 具体实施方式[0027] 在以下说明中，阐述了多个明确的细节以提供本公开的完全理解。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。尽管将联合实施例来描述所公开的主题，但能理解的是，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。 [0028] 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、程序和组件没有被详细描述以避免本公开的主题的模糊不清的方案。 [0029] 用于EHF通信的包括电介质连接器的设备、系统和方法在图中示出并在以下进行描述。 [0030] 提供通信链接上的通信的设备可以称为通信设备或通信单元。例如，工作在EHF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.61/491,811，61/467,334和61/485,1103的美国临时专利申请中详细描述了这种通信链路芯片的实例，上述申请以其全部内容和所有目的并入本文中。 [0031] 图1为根据本发明实施例，示出了一些内部组件的示例性极高频率(EHF)通信芯片114的侧视图。如参考图1所讨论的，EHF通信芯片114可以安装在EHF通信芯片114的连接器印刷电路板(PCB)上。图2示出了相似的示例性EHF通信芯片214。应当注意，图1使用计算机仿真图形描绘EHF通信芯片114，并且因此，可以以程式化模式来显示一些组件。EHF通信芯片114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114可以包括：晶粒102、引线框(未示出)、例如结合线104的一个或多个导电连接器、例如天线106的转换器和封装材料108。晶粒102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，并且功能上等同于还称为“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102安置为与引线框进行电通信。引线框(类似于图2中的218)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102的导电引线的任何合适的结构。引线框(见图2的218)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。 [0032] 此外，可以通过使用例如一个或多个结合线104的导电连接器的任意合适的方法来实现晶粒102和引线框的引线之间的电通信。结合线104可以用于将晶粒102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102可以被倒转，并且，包括凸状物或晶粒焊接球而不是结合线104的导电连接器可以被配置在通常称为“倒装芯片”的结构中。 [0033] 可以将天线106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106可以被适配为工作在EHF频谱中，并且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106可以构建为引线框(见图2中的218)的一部分。在另一个实施方式中，天线106可以与晶粒102分离，但是通过任意合适方法可操作地连接至晶粒102，并且可以与晶粒102相邻。例如，使用天线结合线(相似于图2的220)，天线106可以连接至晶粒102。可替选地，在倒装芯片构造中，天线106可以连接至晶粒102，而不使用天线结合线(见220)。在其它实施方式中，天线106可以放置在晶粒102或PCB116上。 [0034] 此外，封装材料108可以将EHF通信芯片114的各组件保持在固定的相对位置。封装材料108可以是被适配为为第一EHF通信芯片114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108可以为复合模具、玻璃、塑料或陶瓷。封装材料108可以以任意合适的形状形成。例如，封装材料108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。 [0035] 此外，EHF通信芯片114可以安装在连接器PCB116上。连接器PCB116可以包括一个或多个层压层112，层压层中的一个可以为PCB接地平面110。PCB接地平面110可以是被适配为为PCB116上的电路和组件提供电接地的任意合适的结构。 [0036] 图2为示出了一些内部组件的EHF通信芯片214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214，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214可以包括晶粒202、引线框218、例如结合线204的一个或多个导电连接器、例如天线206的转换器，一个或多个天线结合线220和封装材料208。晶粒202、引线框218、一个或多个结合线204、天线206、天线结合线220和封装材料208可以具有与如图1中描述的EHF通信芯片114的组件，例如晶粒102、引线框、结合线104、天线106、天线结合线和封装材料108相似的功能。此外，EHF通信芯片214可以包括连接器PCB(与PCB116相似)。 [0037] 在图2中，可以看出，晶粒202和将晶粒202与天线206连接的结合线204封装在EHF通信芯片214中。在该实施方式中，EHF通信芯片214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为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214的PCB上的电路和组件提供电接地的任意合适的结构。 [0038] 连续参考图1至图2，EHF通信芯片214可以被包括并且适配为允许与EHF通信芯片114进行EHF通信。此外，EHF通信芯片114或EHF通信芯片214可以被适配为发送和/或接收电磁信号，提供EHF通信芯片114、EHF通信芯片214以及附带的电子电路或组件之间的单向或双向通信。在实施方式中，EHF通信芯片114和EHF通信芯片214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(与PCB116相似)上并且EHF通信芯片214可以位于第二PCB(与PCB116类似)上，并且可以因此提供PCB间通信。 [0039] 在一些情况中，可以将例如114和214的EHF通信芯片配对安装地足够远离，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EHF通信芯片配对之间改进的信号传送。为此，如下文所述和图中所述，本发明提供配置为用于传播电磁EHF信号的电介质导管。 [0040] 图3为根据本发明的实施方式的示例性电介质导管222的一段的透视图。在下文中，电介质导管222可以附加地或可替选地被称为波导或电介质波导。 [0041] 电介质导管222包括长形主体224，该长形主体包括第一电介质材料。典型地，长形主体224沿着长形导管222的纵轴226延伸。长形主体包括优选地具有至少大约2.0的介电常数的第一电介质材料。由于当EHF信号进入具有更高介电常数的材料时的波长的减少，具有相当高的介电常数的材料可以缩小长形主体的优选尺寸。优选地，长形主体包括是电介质材料的塑料材料。 [0042] 对长形主体224进行塑形使得在沿着纵轴226的每个点处，正交于纵轴的长形主体224的横截面将展现出沿着横截面的最长尺寸横穿横截面延伸的长轴，和沿着横截面的最长尺寸横穿横截面延伸的横截面的短轴，短轴的方向与长轴成直角。对于每个这种横截面而言，横截面将具有沿着其长轴的第一尺寸228和沿着其短轴的第二尺寸230。 [0043] 为了增强长形主体224内部传播电磁EHF信号的能力，每个长形主体按合适的尺寸制作，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。在本发明的可替选的实施方式中，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信号的波长的大约二分之一。 [0044] 另外，可以通过使用覆层材料232至电介质长形主体224的外表面来增强通过长形主体进行的电磁EHF信号的传播。长形主体的表面的性质将根据每个长形主体的具体尺寸而改变。但是，典型地，考虑到长形主体的整个表面区域，该表面通常被覆层材料232覆盖至少四分之一。在另一个实施方式中，长形主体的表面的至少二分之一由第一反射覆层覆盖，如图3中对于覆层材料232所示。在本发明的还有的另一个可替选的实施方式中，长形主体的整个表面由第一反射覆层覆盖。应用于长形主体的覆层可以包括单一反射材料，或复合反射材料。覆层可以包括在长形主体的不同面或表面上的不同的反射材料。 [0045] 对于每个实施方式而言，覆层材料可以实施为连续覆层，实质上在材料中没有缺陷或孔。在另一个实施方式上，如图3中对于覆层材料232所示，覆层材料可以包括多个缝隙，例如规律间隔或无规律间隔的空间或编成辫状的或编织覆层中存在的空隙。 [0046] 合适的覆层材料包括能够对要沿着长形主体224传播的电磁EHF信号进行反射的材料。适合于用作覆层的反射材料可以包括导电材料、耗散材料或其它电介质材料。当覆层包括导电材料时，导电材料可以包括一种或多种导电金属。当覆层包括另外的电介质材料时，例如围绕长形主体的空气，该第二电介质材料通常具有小于导管的介电常数的介电常数。 [0047] 对附图中的覆层的描述并不意图反映覆层材料的实际尺寸，为了清楚，该尺寸被放大。足以反射电磁EHF信号的覆层材料层的厚度可以相当薄，并且为了满意地反射传播的信号通常仅需要非常薄的层。例如，覆层材料为导电材料时，在大多数情况下，非常薄的金属薄片通常就足够了。通常，足以恰当地反射内部电磁EHF信号的覆层材料的任意厚度就是用于本发明的目的的足够厚度。可替选地，基于制造和使用的考虑，可以部分地确定覆层材料的厚度。 [0048] 可以通过采用使用横电(Transverse electric，TE)传播模式的单一模式矩形模式波导来减少电介质导管中的信号损失。可替选地，导管可以采用既非纯横电(TE)模式也y x非横磁(Transverse magnetic，TM)模式的、具有Emn和Emn的混合传播模式，其中m和ny 分别表示极值即最大值和最小值的个数。在示例性场景中，每族的基础模式可以表达为E11x 和E11。 [0049] 对传播模式的任一族而言，截止频率可以定义为：其中，kx和ky为沿着x方向和y方向传播的横向传播常数。在示例性场景中，假设场沿着x轴被极化，kx和kc可以近似为： [0050] 在一个实施方式中，导管的长形主体由例如LDPE或HDPE的聚乙烯塑料构成，以及要沿着导管传播的电磁EHF信号的频率为60GHz。对于示例性导管，m＝1，n＝1，宽度a＝2mm，高度b＝1mm，n1＝1.5，以及n2＝n3＝n4＝n5＝1。使用方程(2)-(5)，示例性导管的截止频率可以估算为大于56GHz，这表示60GHz的工作频率适合于通过电介质导管的信号传送。 [0051] 典型地，随着a-尺寸变大，截止频率变得更低。换句话说，工作频率可以经历具有更大尺寸的更高模式的传播。在该实例中，聚乙烯塑料用作波导或电介质导管，但也可以使用具有低损耗角正切的可替选的电介质材料，例如TEFLOT、聚苯乙烯、玻璃、橡胶和陶瓷等类似物。 [0052] 在兴趣应用中，更高模式的传播可能导致例如1米长USB缆线中的每传输长度上的更大的损失和更大的消散效应，为了便于制造以及连接效率，这是可以容忍的。然而，具有10mm宽度和1.5mm的厚度的示例性聚乙烯导管能够传送6Gb/s的数据多达5米。 [0053] 如所示的，“n”表示定义了真空中的光速/材料中的光速的折射率。“n”还可以是用于全内反射的覆层材料的更低比率。电介质导管的长形主体可以由具有不同折射率的各种覆层来包围和围绕。覆层材料的折射率定义为真空中的光速与覆层材料(er)中的光的相速的比，或： [0054] 对于均质和非磁覆层材料而言，当覆层材料的折射率小于长形主体芯的电介质材料的折射率时，可以实现电磁EHF信号的全内反射。因此，赤裸的矩形电介质长条可以用作长形主体。 [0055] 长形主体224可以具有任意各种可能的几何图形，条件是提供长形主体的每个横截面的第一尺寸大于要传播的电磁EHF信号的波长，以及第二尺寸小于要传播的电磁EHF信号的波长。典型地，长形主体224的形状要使每个横截面具有由直的和/或连续弯曲的线段的一些结合形成的轮廓线。在一个实施方式中，每个横截面具有定义了矩形、圆角矩形、露天体育场形或超椭圆形的轮廓线，其中，超椭圆形包括包含椭圆和过椭圆的形状。 [0056] 例如，图4A示出了定义了具有长轴242和短轴244的圆角矩形的横截面240。图4B示出了定义了具有长轴242和短轴244的露天体育场形或胶囊形的横截面。图4C示出了定义了具有长轴242和短轴244的椭圆形248的横截面。 [0057] 如图5中所示，在一个实施方式中，电介质导管300可以包括由第一电介质材料制成的长形主体302，其中长形主体302沿着纵轴从第一端304延伸至第二端306，第一端和第二端之间的距离等于长形主体302的长度316。 [0058] 长形主体302定义了长形的长方体。也就是说，长形主体302的形状使得在沿着其纵轴的每个点处，正切于纵轴的长形主体302的横截面定义了矩形。长形主体302包括第一侧表面308和与第一侧表面分隔的第二侧表面310，具有定义了沿着长轴的长形主体的宽度、分隔第一侧表面和第二侧表面的距离318。相似地，长形主体302包括第一主表面312和与第一主表面间隔的第二主表面314，具有定义了沿着短轴的长形主体的厚度、分隔第一主表面和第二主表面的距离320。 [0059] 如图5中的部分剖视图所示，图5的电介质导管300还包括在每个侧表面308、310和主表面312、314围绕长形主体302的覆层322，其中覆层包括反射材料，或多于一种反射材料。 [0060] 本发明的电介质导管可以用于增强EHF电磁通信系统中的EHF通信芯片之间的EHF电磁信号的传播。如图6所示，示出的典型的EHF电磁通信系统400包括具有第一端304和第二端306的电介质导管300。第一EHF通信芯片402与第一端304相邻放置，同时第二EHF通信芯片404与第二端306相邻放置。每个通信芯片可选择地连接至例如PCB基板406的基板。 [0061] 在使用期间，假如通信芯片402适配为用作具有适用于电介质导管的合适波长的EHF电磁信号的发送源，EHF频率的电磁信号就可以从与端304相邻的第一EHF通信芯片402发射至电介质导管300中。然后信号可以沿着导管300的长度被传播，并且被传播至电介质导管的第二端306，假如通信芯片306适配为用作EHF电磁信号的接收器，与第二端 306相邻的第二通信芯片404就可以接收信号。电介质导管可以用于在单一方向进行传播，例如从专用发送源至专用接收器。可替选地，并且更典型地，电介质导管可以在往返于可以发送或接收这种信号的转换器的任一个或两个方向上传导EHF信号。 [0062] 本发明的电介质导管可以是坚硬的，或者为了容纳要通过导管连接的EHF通信芯片间的各种距离和方向范围，它们可以是或多或少可弯曲的。本发明的电介质导管可以包括在一端或两端的连接器元件或扣件，用于将导管300固定在适当的位置，或用于将导管300连接至与发射和接收IC封装相关的一个或多个设备，或用于将导管直接连接至发送和/或接收IC封装。尤其在电子设备中使用时，电介质导管300可选择地放置在电导体表面上或部分地嵌入电导体表面。 [0063] 本发明的电介质导管的第一端和第二端中的至少一个还可以包括适配为增强EHF信号的传输的连接特征。例如，连接特征可以适配为增强进入第一电介质材料的外部电磁EHF信号的传输和/或增强从第一电介质材料的长形主体出去的电磁EHF信号的传输。图7中示意性地描绘了包含第一和第二连接特征的EHF电磁通信系统。如所显示的，EHF通信系统500包括适配为有助于第一EHF通信芯片504和第二通信芯片506之间的EHF电磁信号的传播的电介质导管502。电介质导管502进一步包括电介质导管502的长形长方体 510和第一通信芯片504之间的接口处的第一连接特征508，以及长形长方体510和第二通信芯片506之间的接口处的第二连接特征512。 [0064] 连接特征可以是用于传播、聚焦和/或传输来自例如EHF发送器或转换器的相邻EHF信号源、长形长方体的一端的EHF电磁信号的任意结构。连接特征可以包括一种或多种可以与长形长方体的第一电介质材料相同或不同的电介质材料。可以选择连接特征的几何形状以最大化传输进入长形长方体的信号能量，例如通过包含电介质透镜或电介质角状物。 [0065] 在本发明的一个实施方式中，电介质导管包含一个或多个连接特征，该一个和多个连接特征可以包括电介质透镜、电介质角状物、电介质接口板和电介质变压器中的一个或多个。电介质角状物典型地适配为捕获最大数量的从EHF信号源发送的用于传输至长形长方体的EHF能量。例如，如图8的连接特征602所示，连接特征可以包括定义了矩形-锥形截锥体的电介质角状物，该电介质角状物连接至为长形长方体的电介质材料制成的长形主体612。 [0066] 连接特征602包括由电介质材料形成的矩形锥形截锥体604，该电介质材料与长形主体612的第一电介质材料相同或不同。矩形锥形截锥体604包括底606和顶608，并且经由顶608连接至长形长方体612的端610。矩形锥形截锥体604具有顶高613和顶宽615，其中顶高613实质上等于连接的长形长方体612的高度，以及矩形-锥形截锥体的顶宽615通常实质上等于连接的长形长方体612的宽度。截锥体的高度和宽度中的每个可以从它们在截锥体604的顶608处的值增加至在截锥体604的底606处的值。在本发明的一个实施方式中，截锥体的高度和宽度从它们在截锥体604的顶608处的值线性增加至在截锥体604的底616处的底高614和底宽616。应当理解的是，连接特征可以具有适合于连接至具有不同横截结构的导管的其它配置。 [0067] 连接特征602还可以可选择地包括连接至矩形-锥形截锥体604的底606并且具有实质上等于对应的矩形-锥形截锥体604的底高614和底宽616的高度和宽度的电介质接口板618。电介质接口板618可以额外地定义实质上等于期望由长形主体612传播的EHF信号的波长的四分之一的板厚度620。电介质接口板618可以具有不同于连接特征的介电常数的介电常数。 [0068] 图9为电介质导管700的半示意性描述，其中导管包含包括电介质角状物704和电介质接口板706的连接特征702。连接特征702与EHF电磁信号源708相邻，以将进入用于传播的导管的端中的EHF信号传输最大化。 [0069] 在本发明的可替选的实施方式中，电介质导管可以包含具有一个或多个电介质透镜的连接特征，其中透镜被合适地安置以将进入用于传播的导管的端的入射EHF电磁信号的传输最大化。多种电介质透镜可以用于这个目的，包括凹面透镜、凸面透镜、菲涅尔透镜等，并且连接特征可以适配为连接至具有如上文描述的不同横截面尺寸的导管。 [0070] 图10为电介质导管800的半示意性描绘，其中导管包含包括第一电介质透镜804和第二电介质透镜806的连接特征802。连接特征802与EHF电磁信号源808相邻安置，以捕获入射EHF信号。典型地，连接特征的电介质透镜804,、电介质透镜806将被定向以及间隔开，以使折射的EHF辐射的焦点插入电介质导管的端810。 [0071] 可以使用斯内尔(Snell’s)法则来估计一个或多个电介质透镜的焦点的位置，该法则描述了电磁波在穿过例如水、玻璃和空气的不同的介质之间的边界时的变化。更具体地，斯内尔法则规定了入射角和折射角的正弦之间的关系等于两种介质中的相速度的比，或等于折射率的比的倒数：其中，每个θ是为入射波(θ1)和折射波(θ2)，从边界的法线测量出的角度，v是每个介质中的光的速度(通常以米/每秒，或m/s测量)，以及n是每个介质的折射率(无单位)。 [0072] 在本发明的其它实施方式中，电介质导管可以包含电介质材料制成的两个以上长形主体，以形成可以传播多个独立的EHF信号的电介质导管，或以通过使电介质导管的功能无效来最小化寄生辐射，直到出现两个遮蔽结构来至少部分地围绕共同的电介质导管。 [0073] 典型地，其中电介质导管包括电介质主体，每个添加的长形主体至少部分地沿着并且相邻于第一长形主体延伸，以及每个长形主体可以由包括第一或第二反射材料的第一或第二覆层与每个其它长形主体相互隔离。如图11中所示，在一个实施方式中，示例性结合波导包括并排设置的第一长形电介质长方体900和第二长形电介质长方体902，也就是被设置以使第一长形长方体900的侧面紧邻第二长形长方体902的侧面。如图12中所示的可替选的实施方式中，另一个示例性结合波导包括设置成堆的第一长形电介质长方体1000和第二长形电介质长方体1002，也就是被设置使得第一长形长方体1000的主表面紧邻第二长形长方体1002的主表面。 [0074] 在两个实施方式中，第一或第二长形长方体的第一和第二主表面中的至少一个可以大致上由包括反射材料的合适的覆层来覆盖。在图11的实施方式中，第一长形长方体900和第二长形长方体902完全由覆层材料904包住和隔离，同时在图11中，第二长形长方体1000、第二长形长方体1002完全由覆层材料1004包住和隔离。 [0075] 在图13中描绘的另一个实施方式中，电介质导管1018包括电介质材料制成的4个单独的长形主体，由覆盖材料1028隔离和包住，其中，四个单独的长形主体设置在二乘二矩阵中。 [0076] 其中，本发明的电介质导管包括多个用于多个独立EHF信号的传播的长形主体，每个长形主体可以同时或按顺序与每个其它长形主体隔离，使得每个长形主体的端可以与不同EHF信号源和/或接收器相邻放置。 [0077] 如图14的流程图1100中所述，本发明的电介质导管将自身提供给沿着导管传播电磁EHF信号的方法。这种方法可以包括：在步骤1102处使用电磁EHF发送器发送电磁EHF信号；在步骤1104处，将导管的长形主体的第一端与EHF发送器相邻布置，使得发送的电磁EHF信号的至少一部分经由第一端被引导进入长形主体；以及在步骤1106处，沿着长形主体将电磁EHF信号的被引导部分传播至长形主体的第二端。 [0078] 在一些实施方式中，方法还包括：在步骤1108处，将导管的长形主体的第二端与适配为接收EHF辐射的EHF接收器相邻布置；在步骤1110处，从导管的长形主体的第二端发出传播的电磁EHF信号；以及在步骤1112处，由EHF接收器接收发出的电磁EHF信号。 [0079] 在一些实施方式中，其中，EHF发送器可以相当于第二EHF转换器，以及EHF接收器可以相当于第二EHF转换器，方法可以还包括：在步骤1114处，使用第二EHF转换器发送第二电磁EHF信号；在步骤1116处，经由第二端接收发送的第二电磁EHF信号的至少一部分进入长形主体；以及在步骤1118处，沿着长形主体将第二电磁EHF信号的接收部分传播至长形主体的第一端；在步骤1120，从导管的长形主体的第一端发出传播的第二电磁EHF信号；以及在步骤1122处，由第一EHF转换器接收发出的第二电磁EHF信号。 [0080] 本公开的一些实施方式还可以提供包括IC封装组件的系统，IC封装组件包括放置在包括导电平面部分的基板上的EHF通信芯片。EHF通信芯片可以包括转换器并且传输具有EHF频率的发射信号。基板的导电平面部分可以基本上反射发射信号。系统还可以包括具有邻近EHF通信芯片的转换器的第一端、长度以及与第一端间隔的第二端的长形电介质连接器。发射信号的至少一部分可以在第一端通过进入电介质连接器并且可以沿着电介质连接器或导管远离转换器传播。此外，发射信号可以具有极化特征，该特征在电介质连接器的整个长度上基本上维持不变。 [0081] 特定实施方式的前述描述将充分地揭露本公开的一般属性，使其他人通过使用本领域技术人员的知识，在没有过度的实验的情况下，没有超出本公开的一般概念的情况下，可以容易地修改和/或改造以用于各种应用，例如特定实施方式。因此，基于本文中呈现的教导和引导，这种改造和修改意图在公开的实施方式的等同的意思和范围内。应当理解的是，本文的措辞和术语用于描述的目的而非限制的目的，使得本申请的术语或措辞通过教导和引导而被本领域技术人员所理解。 [0082] 本公开的广度和范围不应当被上文描述的实施方式中的任一个所限制，但是应当仅根据所附权利要求及其等同来限定。 |
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