过渡装置、过渡结构和集成式封装结构的制作方法

本发明涉及一种用于在平面传输线与波导之间提供至少一处过渡的过渡装置，该过渡装置具有权利要求1的第一部分的特征。本发明还涉及包括这种过渡的过渡结构，该过渡结构具有权利要求14的前序特征部分的特征。

本发明还涉及一种包括电路装置和天线装置的集成式封装结构，该集成式封装结构具有权利要求29的第一部分的特征。

背景技术：

对于许多不同的应用，例如高数据速率通信链路和汽车雷达应用，毫米波和亚毫米波频带中高频的使用正受到越来越多的关注。由于更大频率带宽的可用性而能够使用这些频率区是有吸引力的。因此，许多不同的目的和应用需要传输线、电路与波导或天线之间的过渡或互连。然而，这种过渡或接口的提供，例如特别是对于天线以及无源和有源部件集成存在相关联的几个问题。良好的电气性能、机械可靠性和低成本以及紧凑性对于高频应用至关重要。

在us8680936中，提出了一种用于微带或带状线与波导之间的垂直过渡的表面贴装过渡块。这种过渡装置的缺点是它不像几个应用所需要的那样紧凑，比如对于具有几个连接天线和tx/rx块的可控波束阵列天线来说。另外，该结构相对复杂，并且通过用于与金属平面连接的通孔而需要非常好的电气接触。

us7486156披露了一种从侧面被馈电的微带波导过渡装置。而且，这种装置结构复杂，并且不像期望的那样紧凑。

在seo,k的“planarmicrostrip-to-waveguidetransitioninmillimetre-waveband[毫米波波段中的平面微带-波导过渡]”，http://dx.doi.org/10.5772/54662,“advancementinmicrostripantennaswithrecentapplications[最近引用中的微带天线的进步]”，章节：第11章，出版商：intech，编辑：ahmedkishk,第249-277页,2013-03-06中，讨论了波导与微带线之间的不同类型的过渡，比如具有背短路平面近距离耦合过渡的探针过渡、近距离耦合型过渡的宽带技术和窄壁连接微带-波导过渡。

然而，所有这些过渡至于在结构简单性和紧凑性等方面还有很多需要满足，并且和提供传输线与波导之间的过渡相关联的几个问题仍有待解决，并且迄今为止，还没有提出完全令人满意的解决方案，并且迄今为止，所有提出的传输线与波导之间的过渡都存在限制其使用的缺点。

进一步地，对于高频下波导与电路之间的过渡而言，分离的e面探针过渡用于提供波导与电路之间的接口。e面探针过渡将波导te10模式转换为微带或共面模式，并且分离的过渡需要结合线或倒装芯片连接。

使用分离的e面探针过渡进一步使任何封装过程复杂化，因为它们需要背短路和与过渡电路相对于例如电路(比如rfic(射频集成电路)或mmic(单片微波集成电路)的安装和准确对准相关联的另外的步骤。

试图将波导过渡集成到用于可控波束阵列天线的电路(例如mmic)上(其中许多天线元件需要连接到分离的rf链)通常还没有成功。主要原因是整个波导过渡的宽度远大于λ/2，而天线元件间距需要低于λ/2以避免高光栅波瓣。

在a.u.zaman,m.alexanderson,t.vukusicandp.s.kildal的“gapwaveguidepmcpackagingforimprovedisolationofcircuitcomponentsinhigh-frequencymicrowavemodules[用于高频微波模块中的改善的电路元件隔离的间隙波导pmc封装]”，电气电子工程师学会部件、封装和制造技术会刊(ieeetransactionsoncomponents,packagingandmanufacturingtechnology),第4卷，第1期，第16-25页,2014年1月中，披露了间隙波导技术的使用是毫米波系统的有效封装技术，与常规封装技术相比其展现出较低的插入损耗。电路用引脚金属盖或钉床被封装，该引脚金属盖或钉床在宽频率范围内用作高阻抗表面或amc(人工导磁)表面。所得到的pec-pmc(理想电导体-理想磁导体)平行板波导以如下方式形成电磁波的截止，即抑制由于基片模式和空腔谐振引起的不利封装问题。

技术实现要素：

因此，在本发明的最一般的方面，目的是提供一种最初提到的过渡装置，该过渡装置可以用于例如任何平面传输线(例如微带线、带状线或共面传输线)与第二传输线(例如波导)的互连，通过该过渡装置克服了上述问题中的一个或多个。

特别地，本发明的目的是提供一种紧凑的过渡装置，最特别地是一种高频过渡装置。

特别的目的是提供一种过渡装置，甚至更具体地是一种高频过渡装置，其结构简单、便宜且易于制造、特别适合大规模制造，并且易于组装。

特别地，另一目的是提供一种具有良好电气性能且具有良好机械可靠性的过渡装置，最特别地是提供一种高频过渡装置。

另一个特定目的是提供一种过渡装置，最特别地是提供一种高频过渡装置，该过渡装置是频率可扩展的，特别地可以用于从非常低的频率到非常高的频率的不同频率，或者用于高达亚毫米波的微波。

又进一步地，特别的目的是提供一种高频过渡装置，该高频过渡装置可以用于高频(例如高于67ghz或相当高的频率)，而且也是合适于较低频率的过渡装置。

因此，提供了最初提到的具有权利要求1的表征特征的过渡装置。

还有一个目的是提供一种过渡结构，该过渡结构包括平面传输线与第二传输线之间的过渡，该第二传输线包括最初提到的波导，通过该过渡结构可以解决前述问题中的一个或多个，并且该过渡结构特别地紧凑且易于组装。

因此，提供了最初提到的具有权利要求14的表征特征的过渡结构。

本发明还有一个目的是提供一种集成式被封装结构或封装结构，该集成式被封装结构或封装结构包括具有权利要求29的第一部分的特征的天线，该天线具有如上所提到的一个或多个过渡装置或过渡结构，该集成式被封装结构或封装结构易于制造、紧凑并且允许以快速和容易的方式组装，并且特别是还可以被拆卸。

本发明还有一个目的是提供一种被封装结构或封装结构，该被封装结构或封装结构包括一个或多个这样的过渡，该过渡插入损耗低、泄漏小或基本上无泄漏，并且在使用中是柔性的。

进一步地，特定的目的是提供一种高度集成的结构，该结构包括一个或多个这样的过渡，该结构易于制造、安装或组装，并且可以广泛用于有源或无源部件和天线的互连。

又一目的是提供一种被封装结构或封装结构，该被封装结构或封装结构包括天线与有源和/或无源元件之间的一个或多个这种过渡，该被封装结构或封装结构尽管带宽窄但效率高和性能高、增益高。

特别地，目的是提供一种被封装结构或封装结构，该被封装结构或封装结构包括天线装置，该被封装结构或封装结构具有良好电气性能并且具有良好机械可靠性。

还有一个特别的目的是提供一种高频集成式被封装结构或封装结构，该被封装结构或封装结构可以用于高频(例如67ghz以上或相当高的频率)，但也可以用于较低频率，而没有不期望的波导模式泄漏到布置在芯片(例如rfic或mmic)上的一个或多个电路装置中以及平面传输线与波导之间，并且允许能量非常良好地耦合到封装结构天线的一个或多个天线。

还有一个目的是提供一种具有过渡装置的封装结构，该封装结构在操作中可靠且精确。

更进一步地，特定的目的是提供一种封装结构，该封装结构包括有源和/或无源部件之间的一个或多个过渡或互连、或电路装置(例如一个或多个rfic、mmic)以及包括一个或多个辐射元件的天线装置，通过该封装结构可以克服上述问题中的一个或多个，并且该封装结构尤其易于制造、易于组装、优选也易于拆卸，并且该封装结构紧凑、频带宽、性能高且损耗低。

还有一个目的是提供一种集成式封装结构，该集成式封装结构包括可控天线装置，波束可控，特别地增益高且波束窄，并且紧凑。

因此，提供了最初提到的具有权利要求29的表征特征的集成式被封装结构或封装结构。

有利的实施例由相应的所附从属权利要求给出。

优点是提供了一种封装结构，该封装结构结构简单，并且可以用于许多不同的应用和目的。

本发明的优点是提供了紧凑的(高)频率过渡装置，而不需要波导部分与平面传输线(例如微带线)之间有电接触。

本发明的优点是提供了一种紧凑的(高)频率过渡装置，该过渡装置具有宽带宽，而不需要具有背短路，仍然具有宽的频率响应。

另一优点是，提供了一种结构简单的过渡装置，该过渡装置便宜且易于制造、适于大规模制造、并且易于组装，特别是因为不需要电接触。

本发明的特别的优点是提供了一种紧凑的过渡装置，该过渡装置结构简单，其中不需要波导与例如rf板之间有电接触和电流接触，并且可以广泛使用。

还有一个优点是提供紧凑、无接触并且不需要任何背短路的过渡结构。还有一个优点是提供是多层结构的结构。另一个优点是提供了一种集成和被封装的结构，该结构紧凑、可以包括大量辐射元件、损耗低、产率高、频率可扩展并且易于组装。

进一步的优点是，提供一种包括天线装置的集成的封装结构，该封装结构易于制造、紧凑并且允许以快速和容易的方式组装，而在构建块之间没有任何电接触要求，并且特别地还可以被拆卸。

本发明构思的优点是克服了和平面传输线与波导、电路装置和其他电路装置的互连以及和与例如天线的互连相关联的互连问题。

附图说明

下面将参照附图以非限制性方式进一步描述本发明，在附图中：

图1是过渡装置的第一实施例的立体图，

图2是包括附加纵向排蘑菇状物的过渡装置的第二实施例的立体图，

图3是根据第三实施例的过渡装置的立体图，其仅包括一个横向排蘑菇状物，

图4是包括到双脊波导的过渡的、处于非组装状态的过渡结构的立体图，

图5是图4中示出的包括到双脊波导的过渡的、处于组装状态的过渡结构的立体图，

图5a是通过图5的过渡结构的中心部分纵向截取的截面视图，

图6是图4的具有被示出为透明的介质基片的过渡结构的平面过渡部分的立体图，

图7是图5的过渡结构的示意性俯视图，

图8是包括到单脊波导的过渡的、处于组装状态的过渡结构的立体图，

图9是图8的过渡结构的示意性俯视图，

图10是根据另一个实施例的包括到单脊波导的过渡的、处于组装状态的过渡结构的立体图，

图11是图10的过渡结构的示意性俯视图，

图12是包括到矩形波导的过渡的、处于组装状态的过渡结构的立体图，

图13是图12所示的过渡结构的俯视图，

图14是图4中的过渡结构的分解图，其中所有层都被拆卸，

图15是过渡结构的立体图，该过渡结构包括各自到相应矩形波导的两个过渡，处于部分组装状态，

图16是多层集成阵列天线与芯片结构的透视图，该多层集成阵列天线与芯片结构包括天线装置和处于用于组装的状态的多个微带-波导过渡，

图17是图16中示出的集成结构的顶部(天线或缝隙)层的下侧的立体图，

图18是面向图16中所示的集成结构的电路层或基片层的馈电层或过渡层的下侧的立体图，以及

图19是图16中所示的集成结构的底部(电路或基片)层的立体图。

具体实现方式

图1示意性地图示了根据本发明的第一实施例的过渡装置10，该过渡装置包括带有耦合段3、布置在基片(例如介质基片)11上的第一传输线(作为微带线2或者替代性地cpw(共面波导)或类似物)之间的过渡。基片11中耦合段3周围的区域适于包括或充当ebg(电子带隙)结构或任何其他合适的周期性结构，例如，如在d.sievenpiper、l.zhang、r.f.jimenezbroas、ng.alexopolous和e.yablonovitch的“high-impedanceelectromagneticsurfaceswithaforbiddenfrequencybandides[具有禁用频带的高阻抗电磁表面]”，电气电子工程师学会微波理论与技术会刊(ieeetransactionsonmicrowavetheoryandtechniques),第47卷，第11期，第2059-2074页，1999年11月中描述的。

在有利的实施例中，周期性结构被蚀刻在基片11中，并且在此它包括成横向排和纵向排布置的多个蘑菇状物15、15...，这些横向和纵向排垂直于和平行于微带2设置，并且设置在耦合段3的三侧以及沿着微带线2的两个长度侧的一部分。从定义上来说，一些蘑菇状物可以说形成横向排和纵向排两者的一部分。

基片层11设置在形成接地平面的导电层12上。通过使用周期性结构(这里由蘑菇状物形成)，由于周期性结构阻止波在非期望的方向上传播，所以允许过渡是无接触的。由于微带线2的耦合段3与蘑菇状物15之间将存在强耦合，因此避免了任何背短路的需要，这是非常有利的。经由耦合段3，来自微带线2的、经由蘑菇状物15的em(电磁)场可以耦合到第二传输线，例如波导(例如参见图4中的过渡结构)，并且所有rf(射频)功率从微带输入输送到耦合段3。耦合段3可以例如是波导或第二微带线。

通过使用例如ebg结构，可以完全或在很大程度上避免泄漏，而没有任何接触，并且如上所述不需要背短路，同时仍然有宽带频率响应，并且此外，可以使提供到波导(不同类型的波导)的过渡的过渡结构容易组装。基片还可以包括任何其他类型的高阻抗表面，或者例如amc表面，例如包括周期性或准周期性结构。

该结构是平面的和无接触的(这是非常有利的)，从而允许形成多层结构。

在所示的实施例中，有被设置超出耦合段3的两个横向排，每排四个蘑菇状物15，以及两个纵向排，微带2的两侧各一个纵向排，每个纵向排具有四个蘑菇状物(其中的两个蘑菇状物也形成被设置超出耦合段3的两个横向排的一部分)。在所示实施例中，蘑菇状物15是方形的，带有用于与接地平面12连接的小通孔16。然而，应该清楚的是，蘑菇状物可以具有任何合适的形状，圆形、矩形、卵形等,或者甚至在一些实施例中，它们可以包括脊或类似物，或者更一般地，可以使用任何其他合适的周期性或准周期性(优选地蚀刻的)结构。蘑菇状物的数量、它们以规则或部分不规则模式的设置也可能不同。

微带线2的耦合段3与第一横向排蘑菇状物15之间的垂直距离取决于所使用的工作频率或波长，但是例如是大约500μm，并且对于大约30ghz的工作频率，相邻蘑菇状物之间的距离是大约700μm。应该清楚的是，这些图决不是在限制性意义上采取的，而是这些距离是依赖于频率/波长的，并且在不同的实现方式中对于给定的频率/波长也可以不同。因此，过渡是可扩展的，并且这些距离可以更大也可以更小。例如，为了在60ghz下工作，该结构的尺寸和距离或该结构可以被扩展0.5倍。该结构的尺寸的可扩展性是基本上线性的。如果所有尺寸和距离被扩展二倍或被加倍，则工作频带或其频率将减半。

该过渡装置在技术上可以用于微波和毫米频带内的基本上任何工作频率，例如从大约1、2或3ghz最高到例如300ghz。

蘑菇状物的设置和数量(例如这里蘑菇状物排数)取决于应该存在到哪种类型的波导的过渡。特别地，在微带线2的纵向方向上远离耦合段3的第二排可以被设置为(特别地但不排他地)用于垂直过渡到具有相对窄的孔的波导，比如双脊波导。这种附加的远的排有助于提供更好的性能。

例如，对于到矩形波导的过渡，如果有更多的蘑菇状物或突出元件或类似物则是有利的，因为开口孔更大。特别地，对于到矩形波导的过渡，沿着微带线在任一侧上可以有三排或更多排。

图2示出了类似于图1的过渡装置10的过渡装置10a，不同之处在于提供了两个附加的纵向蘑菇状物排15a、15a，这些排被定位为平行于图1中的每个相应的纵向排并位于其外部，这仅仅是过渡装置的另一个示例，这对于到具有较宽孔的波导(例如以上所提及的矩形波导)的连接或过渡是有利的。当然，它也可以用于到其他波导(例如双脊波导、单脊波导、圆形波导等)的过渡。如上所提及的，还可以有一个或多个附加横向蘑菇状物排，特别地以便于增强性能。

与图1中相同但是标记有“a”的附图标记用于对应的元件，并且因此这里不再进一步说明这些元件。

图3示出了类似于图1的过渡装置10的过渡装置10b，不同之处在于只有一个横向蘑菇状物排15b，这只是也可以使用的过渡装置的另一个示例，特别是在对性能的要求不是很高或很关键的情况下。它可以用于到不同类型的波导(例如双脊波导、单脊波导、圆形波导等)的过渡。在其他实施例中，可以有一个或多个附加纵向蘑菇状物排，例如特别是对于具有更宽的孔的波导(比如矩形波导)。虚线指示基片和接地平面的段11’、11’，这些段可以被布置并且对于本发明构思的运行来说不是必需的。这也适用于例如图1和图2或者任何其他替代性实现方式中披露的过渡装置的其他实现方式。与图1中相同但是标记有“b”的附图标记用于对应的元件，并且因此这里不再进一步说明。

图4示出了处于非组装状态的过渡结构100，该过渡结构包括图1中的过渡装置10(也表示为平面过渡部分)、以及波导块20(例如由固体金属制成或具有金属化表面)，该波导块在这里包括双脊波导21。

图5示出了处于组装状态的图4的过渡结构100，其中波导块20设置在过渡装置10上，使得双脊波导21将位于耦合段3的上方，并且使得其之间存在微小的间隙，间隙的宽度大致在0到0.03λ之间(30ghz下为0-300μm)。在这个实施例中，波导块20覆盖蘑菇状物15，位于每一纵向排中并且相对于耦合段(在图5中不可见)最远的两个蘑菇状物15和远处的横向排蘑菇状物(在图5中不可见)除外。由于在此由纵向排和横向排蘑菇状物15、15..形成并且阻止波传播的ebg结构(或任何其他合适的周期性或准周期性结构)，可以提供非常有利的非接触过渡，并且提供非常容易制造和组装、也非常紧凑的垂直微带-波导过渡。该过渡是无接触的，在第一传输线、微带2的耦合段3与蘑菇状物15之间以及蘑菇状物15与双脊波导21之间没有任何电流接触(图5a中的间隙g)，并且提供了极好的能量耦合。

任何期望类型的对准装置(未示出)可以用于确保波导部分20与过渡装置10之间的适当对准。

图5a是穿过过渡结构100的中心部分、纵向穿过微带2的中心部分、耦合段3和具有双脊波导的波导块20截取的截面图，也指示了其之间的间隙g。与图5中相同的附图标记用于对应的元件，并且因此这里不再进一步说明。

图6是类似于图4的过渡结构100的立体图，但是其中虚线用于图示双脊波导21的范围和穿过基片层11的通孔16，该基片层将蚀刻在基片层11中的蘑菇状物15的头部与形成接地平面的导电层12连接。

图7是图4的过渡结构100的俯视图，但是这里波导块20横向覆盖并延伸稍微超出过渡装置10的侧边缘。耦合段3的外端部居中位于双脊波导21中，该双脊波导也被定位成部分地覆盖位置最靠近耦合段3的两个蘑菇状物15、15。波导块20覆盖了基本上所有蘑菇状物，但在仅被轻微程度地覆盖的远处横向排中的蘑菇状物和纵向排中距耦合段3最远的两个蘑菇状物除外。然而，这仅仅是一个特定的实施例，并且在替代性实现方式中，可以覆盖基本上所有的蘑菇状物，或者可能覆盖更少的蘑菇状物。

图8示出了处于组装状态的过渡结构101，该过渡结构包括图1中的过渡装置10(又表示为平面过渡部分)以及包括单脊波导21d的波导块20d。波导块20d设置在过渡装置10d上，使得单脊波导21d将位于耦合段3d上方。在这个实施例中，波导块20d覆盖蘑菇状物15d，位于每一纵向排中并且相对于耦合段(在图8中不可见)最远的两个蘑菇状物15d和远处的横向排蘑菇状物(在图8中不可见)除外。ebg结构在这里也由被蚀刻在基片11d中并成纵向排和横向排设置的蘑菇状物15d、15d形成。

过渡结构101类似于参考图4至图7描述的过渡结构100，不同之处在于波导是单脊波导21d，其中在这里脊的顶部面向耦合段3d，但是位于距该耦合段的微小距离处并且在该耦合段的正上方，使得提供微带2d与单脊波导21d垂直过渡。与图1、图4至图7中相似但是标记有“d”的附图标记用于对应的元件，因此这里不再进一步讨论这些元件。

图9是图8的过渡结构101的俯视图，但是这里波导块20d横向覆盖并延伸稍微超出过渡装置10d的侧边缘。耦合段3d的外部自由端居中位于并面对单脊波导21d的脊，波导块20d被定位成部分地覆盖位置最靠近耦合段3d的两个蘑菇状物15d、15d。波导块20d覆盖了基本上所有蘑菇状物，但在仅被轻微程度地覆盖的远处横向排中的蘑菇状物和纵向排中距耦合段3d最远的两个蘑菇状物除外。然而，这仅仅是一个特定的实施例，并且这里还可以覆盖更多或更少的蘑菇状物。还可以有更多的横向和/或纵向蘑菇状物排(例如如图2、图3中披露的)，或者以任何其他合适的方式布置的蘑菇状物，或者可以有任何其他周期性或准周期性结构。

图10示出了处于组装状态的过渡结构102，该过渡结构包括例如图1中的过渡装置10e(又表示为平面过渡部分)以及包括单脊波导21e的波导块20e。波导块20e设置在过渡装置10e上，使得单脊波导21e位于耦合段3e上方。在这个实施例中，波导块20e也覆盖蘑菇状物15e，但位于每一纵向排中并且相对于耦合段(在图10中不可见)最远的两个蘑菇状物15e和远处的横向排蘑菇状物(在图10中不可见)除外。ebg结构在这里由被蚀刻在基片11e中并成纵向排和横向排设置的蘑菇状物15e、15e形成，并且如上所讨论的阻止波传播，以及无接触过渡102类似于参考图8、图9描述的过渡结构101，不同之处在于，单脊波导21e如此设置使得脊22e的顶部位于微带2e上方并与其平行，该微带在微带2e的纵向范围的方向上在耦合段3e的范围的中途结束，即单脊波导20e的脊与图8、图9中所示的结构101的单脊波导22d的脊相比相对地定向，使得提供替代性的垂直微带-单脊波导过渡。然而，不同实施例的电气性能几乎相同。

图11是图10的过渡结构102的俯视图，但是这里波导块20e也横向覆盖并延伸稍微超出过渡装置10e的侧边缘。耦合段3e的外部自由端居中定位并被设置为与单脊波导21e的脊平行，波导块20e部分地覆盖位置最靠近耦合段3e的两个蘑菇状物15e、15e。波导块20e覆盖基本上所有蘑菇状物，但在仅被轻微程度地覆盖的远处横向排中的蘑菇状物和纵向排中距耦合段3e最远的两个蘑菇状物除外，如前述实施例中一样，可以覆盖更多或更少的蘑菇状物。还可以有更多的横向和/或纵向蘑菇状物排(例如图2、3中披露的)，或者有以任何其他合适的方式布置的蘑菇状物，或者有任何其他周期性或准周期性结构。

图12示出了处于组装状态的过渡结构103，该过渡结构包括过渡装置10f(这里基本上如图1中披露的并且被表示为平面过渡部分)以及包括矩形波导21f的波导块20f。然而，应该清楚的是，由于矩形波导的孔较大，可以有利地使用图2中的过渡装置、或者甚至具有一个或多个附加蘑菇状物排的过渡装置。在一些实现方式中，对于到矩形波导的过渡，可以使用背短路，但不是必需的。与图1、图4至图7中相似但是标记有“f”的附图标记用于对应的元件，因此这里不再进一步讨论这些元件。

波导块20f设置在过渡装置10f上，使得矩形波导21f将位于耦合段3f上方。在所示实施例中，波导块20f覆盖蘑菇状物15f，但位于每一纵向排中并且相对于耦合段(在图12中不可见)最远的两个蘑菇状物15f和远处的横向排蘑菇状物(在图12中不可见)除外。如在前述实施例中，ebg结构在这里由被蚀刻在基片11f中并成纵向排和横向排设置的蘑菇状物15f、15f形成。然而，应该清楚的是，同样对于到矩形波导的过渡，ebg结构也可以取代任何其他合适的周期性或准周期性结构，或者蘑菇状物可以具有任何其他合适的形状，并且优选地，还有更多的周期性元件(比如蘑菇状物)，至少使得ebg结构至少在耦合段3f的区域中将包括纵向蘑菇状物排或类似物，即ebg结构更宽。在其他方面，过渡结构103类似于参考图4至图11描述的过渡结构，不同之处在于波导是矩形波导21f，并且ebg结构有利地与其相适，例如如上所讨论的至少更宽。

图13是图12的过渡结构103的俯视图，但是在这里波导块20f也横向覆盖并延伸稍微超出过渡装置10f的侧边缘，如在前述实施例中，这对于本发明构思的运行不是必需的；它可以更窄也可以更宽。耦合段3f的外部自由端位于矩形波导21f开口中，其近端基本上位于波导开口的边缘处，并且远处边缘基本上位于波导开口的中心部分。波导块20f在这里被定位成部分地覆盖位置最靠近耦合段3f的两个蘑菇状物15f、15f。波导块20f也覆盖基本上所有蘑菇状物的至少主要部分，但在仅被轻微程度地覆盖的远处横向排中的蘑菇状物和纵向排中距耦合段3f最远的两个蘑菇状物除外。然而，这仅仅是一个特定的实施例，并且可以覆盖更多或更少的蘑菇状物。优选地还有至少两个、或者优选地至少四个、更多纵向蘑菇状物排(例如图2、3中披露的)，并且出于性能原因可选地也有横向排。蘑菇状物也可以以任何其他合适的方式设置，或者可以使用具有类似特性的任何其他周期性或准周期性结构。

图14是同样在导电层12和介质基片层11与蚀刻的ebg结构互连之前处于非组装状态的图4的过渡结构10的立体图，其中蚀刻的ebg结构包括蘑菇状物15和具有形成过渡装置10的耦合段3的微带2。具有双脊波导21的波导块20要设置在过渡装置10上，以便形成无接触式垂直微带-波导过渡。

图15示出了处于未组装状态的过渡结构104，该过渡结构包括例如图1中的两个过渡装置10g(又表示为平面过渡部分)、以及在这里包括波导块20g中的两个矩形波导21g1、21g2的波导块20g。

每个波导21g1、21g2将位于相应的耦合段3g1、3g2的上方，并且使得它们之间有微小的间隙，该间隙的宽度大致在0到0.03λ之间(30ghz下为0-300μm)。在这个实施例中，波导块20g覆盖过渡部分10g，该过渡部分包括如上讨论的设置在导电层上的基片，并且包括两个过渡装置，这些过渡装置包括公用微带2g，在该公用微带的相反端处设置了相应的耦合段3g1、3g2，每个耦合段被蘑菇状物15g1、15g2围绕，这些蘑菇状物如以上关于相应的耦合段和微带2g所讨论的那样设置。在其他方面，相应的元件被设置并用于如上面关于其他示例性过渡结构100-102已经讨论过的对应目的。

用于引入任何期望类型的对准孔27g、17g中的对准装置(未示出)可以用于确保波导部分20g与带有两个过渡装置的过渡部分10g之间适当对准。

图16是被封装结构的立体图，该被封装结构包括发射与接收天线装置500，该发射与接收天线装置包括通过过渡装置510(也参见图19)与电路层503上的rf电子电路集成的多个辐射元件。在这里所示的天线是缝隙型脊间隙波导，该波导包括两个不同的金属层(例如缝隙层或顶部天线元件层501和馈电层或传输线层502)，它们之间没有任何电气接触要求。顶部金属缝隙层501包括多个辐射元件，这些辐射元件包括例如被铣削的辐射缝隙511。每个发射与接收天线在这里由十列辐射缝隙511组成，每列四个缝隙。第一组十列缝隙适于形成发射部分tx，而第二组列适于形成接收部分rx(见图19)。图15示出了具有两个rx和tx模块的可控波束解决方案，包括天线、电路并且封装在多层架构的一个封装件中。

顶部缝隙层501设置在第二层上，该第二层包括脊间隙波导馈电层502，这里分别在上侧和下侧设置有相应的引脚结构525’、525”，这对于组装和封装目的是有利的，例如与本申请相同的申请人在wo2010/003808“waveguidesandtransmissionlinesingapsbetweenparallelconductingsurfaces[平行导电表面之间的间隙中的波导和传输线]”中描述的那样，其被设计为用于阻止或防止波在金属层之间在沿着波导方向以外的方向上传播。引脚的尺寸和间距、或者更一般地周期性或准周期性模式，取决于集成的被封装结构被设计用于哪个频带。例如，可以在两个相反表面中的一个表面上使用全高度引脚或类似物，或者在两个相反的彼此面对的表面上使用半高度引脚，使得总引脚高度能够形成期望的阻带。

应该清楚的是，根据本发明构思的包括多个无接触式微带-波导过渡的天线装置也适用于其他天线和封装技术，但是将需要吸收器或类似物，并且封装结构不会如此紧凑，例如图15所示并且在本申请中要求保护的装置的紧凑性是非常有利的。

任何期望类型的对准装置(未示出)可以用于确保组装时不同层相对于彼此的适当对准。

还应该清楚的是，使用其他类型的天线也是可能的，比如siw天线和微带天线，并且这种实现方式也被本发明构思覆盖。

图17示出了馈电层502的上侧502’，该馈电层包括高阻抗表面，该高阻抗表面包括多个突出元件，这里是被布置为形成周期性或准周期性结构的引脚522’，并且脊523对上缝隙层501上的四个缝隙进行馈电。

在一个实施例中，高阻抗表面包括引脚525’，引脚的横截面例如具有大约0.1λ-0.2λ的尺寸、在有利的实施例中大约0.15λ×0.15λ的尺寸、以及0.15λ-0.3λ(例如大约0.2λ)的高度。优选地，引脚周期小于λ/3，但是它也可以更小和更大。作为示例，在30ghz下，引脚可以具有大约1.5mm的宽度，引脚之间的距离可以是大约1.5mm，并且周期性可以是大约3mm。应该清楚的是，给出这些图仅仅是为了说明的目的，这些图可以更大也可以更小，并且尺寸之间的关系也可以不同。

应该清楚的是，本发明不限于任何特定数量的引脚或引脚排数；也如上所述并且也取决于有关频带，其可以是更多也可以是更少的排，并且可以以许多不同的方式提供高阻抗表面，包括具有不同周期性和尺寸的不同数量的突起部等。

馈电层502的高阻抗表面与缝隙层501之间的间隙例如在30ghz下为250μm的大小的量级。应该清楚的是，给出这个图仅仅是为了说明，而绝不是为了限制性目的。

高阻抗表面或amc表面(其在此包括具有多个金属引脚525’的周期性或准周期性引脚结构，这些引脚被布置为形成引脚床)位于距天线层小于或远小于λg/4的微小距离(间隙)处，例如大致λg/10的距离处。周期性或准周期性结构的引脚具有一定的尺寸，并且被布置为适于特定选择的频带，并且阻挡所有其他波导模式。

两个表面之间的非传播或非泄漏特点(其中一个表面设有周期性纹理(结构))例如在以下文件中进行了描述：p.-s.kildal、e.alfonso、a.valero-nogueira、e.rajo-iglesias的“localmetamaterial-basedwaveguidesingapsbetweenparallelmetalplates[平行金属板之间的间隙中基于超材料的局部波导]”，电气电子工程师学会天线与无线传播学报(ieeeantennasandwirelesspropagationletters(awpl)),第8卷，第84-87页，2009，以及这些作者后来的几篇出版物。非传播特点出现在被称为阻带的特定频带内。因此，周期性纹理必须被设计为产生覆盖工作频带的阻带。还已知这种阻带可以由其他类型的周期性结构提供，如在e.rajo-iglesias、p.-s.kildal的“numericalstudiesofbandwidthofparallelplatecut-offrealizedbybedofnails,corrugationsandmushroom-typeebgforuseingapwaveguides[由钉床、波纹件和蘑菇型ebg实现的用于间隙波导中的平行板截止带宽的数值研究]”，工程技术学会微波、天线与传播期刊(ietmicrowaves,antennas&propagation)，第5卷，第3期，第282-289页，2011年3月中所述。根据这个文件，层不得被分离超过所发射的信号的波长的四分之一，或者必须被分离小于四分之一波长。这些阻带特点也用于形成与本发明相同的申请人在pct/ep2009/057743“waveguidesandtransmissionlinesingapsbetweenparallelconductingsurfaces[平行导电表面之间的间隙中的波导和传输线]”中所述的所谓的间隙波导。

高阻抗表面(例如包括引脚525’的周期性或准周期性结构)可以以许多不同的方式被提供。在一个实施例中，引脚被胶粘到馈电层上。替代性地，引脚可以焊接到馈电层上。再进一步地，高阻抗表面可以通过铣削来提供，并且包括形成周期性或准周期性结构的引脚、脊部、波纹件或其他类似元件。引脚或类似物当然也可以具有除方形以外的其他截面形状；矩形、圆形等。引脚、波纹件或任何合适类型的其他元件的宽度或截面尺寸/高度由期望的工作频带决定。

图18是立体图，该立体图示出了适于设置在第三层503上的馈电层502(电路层)的相反(这里是底)侧502”，包括多个过渡装置510(参见图19)并且如参考例如本申请的图4至图7所述。过渡层的第二侧或底侧502’包括在每个波导块520中成两个平行排设置的多个双脊波导521，一排包括用于发射部分的十个(这里，它可以更少也可以更多)双脊波导521，并且另一排包括用于天线装置500的接收部分的十个(这里，它可以更少也可以更多)双脊波导521。

当馈电层502的第二(这里是底)侧502”设置在包括多个过渡装置510的基片层503上时，将提供无接触式垂直微带-双脊波导521过渡，每个过渡对应于以上参考图4至图7描述的过渡结构，不同之处在于每个波导块520包括一排中的十个(这里，如上所提及的那样，应该清楚的是，可以有任意数量的波导，以及也可以有本申请前面提到的其他类型的波导)波导。

馈电层502的底侧502”可以用于有源元件(比如可以安装在电路层503上的pa(功率放大器))的热冷却。

图19示出了具有两排微带522(每排十个)和多个蘑菇状物515的电路层503，这些蘑菇状物形成例如参照图1所披露的沿着并超出微带522的相应耦合部分523布置的相应ebg结构。在与耦合段523相反的端部中，每个微带522通过通道519连接到电路550，例如rfic或任何其他无源或有源电路，例如mmic。电路层503设置在形成图19所示并且也如参考例如图1所讨论的接地平面的导电层504上，因此这里不再对其进行进一步讨论。特别是许多不同的电路装置，原则上是任何类型的电路装置，例如高(rf)频率电路装置、mmic或任何其他电路装置，例如其中一个或几个mmic或混合电路被连接或安装在基片、mmic、不同大小的有源或无源pcb上，并且它不限于任何特定频率，但是对于60-70ghz以上或更高的高频是特别有利的，但是对于低至大约25-30ghz或甚至更低的频率它也是有用的。

通过根据本发明的形成到双脊波导的垂直过渡的过渡装置，可以以大约λ/2的元件间距布置微带和天线元件，其中λ是工作频率，这是非常有利的。

通过本发明，提供了一种封装件，该封装件包括天线装置和多个有源部件并且具有可控波束能力，这是非常有利的。

另一优点是提供了非常紧凑的装置，此外，该装置非常容易组装(不需要后加工)和制造，并且优选地可以被拆卸。

另一优点是，可以提供非常紧凑的多端口天线装置，该多端口天线装置具有良好的可控性同时还具有高增益并且波束窄，同时通过馈电层将能量高效耦合到天线元件。

与使用片(其被集成在pcb中)作为辐射元件的并且只包括一个层，来自基片、介质和导电线中的损耗高、并且效率低的已知天线装置截然不同，或者如果使用siw(表面集成波导)，仍然涉及基片中的损耗，通过本发明的构思，提供了低损耗多层结构，该结构的损耗相当低、效率高、增益较高并且波束较窄、可控。由于已知的装置要求相邻天线元件之间的距离接近一个λ(对应于工作频率)，那些解决方案由于高光栅波瓣而不适合于控制波束，而通过本发明构思，可以使用大约λ/2的距离(例如0.5-0.6λ，或者甚至更小或稍微更长)，并且因此实现良好的可控性，例如高达+/-50°。通过根据本发明的结构，可以具有紧密布置的许多过渡和天线，并且提供多层结构。该装置还波束窄和增益高；在已知的装置中，窄波束导致增益的急剧损失。该装置进一步是频率可扩展的，并且可以用于不同的频带。

还有的优点是提供可以拆卸、重新组装、测试并且可以更换零件、电路或层的装置。

通过本发明，来自电路装置(例如rfic)的过渡可以被提供给发射部分，也可以被提供给接收部分。

如上所述的封装装置的高度在30ghz下小于7mm，而图1中的过渡装置的高度在30ghz下小于2mm。封装的天线和电路的大小取决于天线元件的数量和所需增益，并且对封装解决方案的总大小没有限制。

应该清楚的是，包括喇叭状件、片等的天线元件也可以与本发明构思一起使用，但是不太有利，优选的是在金属层中包括缝隙的有源天线元件。

对于性能测量，可以使用类似于上面参考图15描述的结构的、具有两个波导端口的背靠背结构。

本发明构思可以在无线通信中被实现用于许多不同应用，例如用于车辆、汽车雷达、轿车、飞机卫星、wigig(无线gigabit)、wi-fi中的雷达传感器，并且基于本发明构思的过渡装置、过渡结构和封装结构适合于大规模生产，并且可以在微波和毫米波频带内使用，例如用于1或3ghz至大约300ghz的工作频率。

应该清楚的是，本发明不限于具体图示的实施例，而是其可以在所附权利要求的范围内以多种方式变化。本发明也不限于任何特定的电路，为了清楚起见并且因为不构成主要发明构思的一部分，所以没有示出支持电子设备。