介质波导线缆接续方法和装置与流程

本发明涉及一种连接两根介质波导线缆的方法和连接两根介质波导线缆的装置。

背景技术：

在现有技术中，一般采用“端面-端面”连接方式将两根介质波导线缆接续在一起，这与将两根光缆接续在一起的方式基本相同，需要先对两根介质波导线缆的端面进行高精度的切割，然后将两根介质波导线缆的端面精确对齐，使得两根介质波导线缆的轴线在同一条直线上，这样，才能够实现两根介质波导线缆之间的连接。

在现有的介质波导线缆接续技术中，由于需要对介质波导线缆的端面进行精确切割和对齐，通常，切割和对齐误差一般要控制在0.01mm以下，导致成本非常高。

技术实现要素：

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个目的，提供一种介质波导线缆接续方法，其方便地实现两根介质波导线缆的接续，降低了介质波导线缆的接续成本。

根据本发明的一个方面，提供一种介质波导线缆接续方法，包括以下步骤：定位一根第一介质波导线缆和一根第二介质波导线缆，使得一段第一介质波导线缆的侧面与一段第二介质波导线缆的侧面相邻，从而使得电磁波信号能够通过所述一段第一介质波导线缆和所述 一段第二介质波导线缆之间的电磁耦合从第一介质波导线缆传输到第二介质波导线缆上。

根据本发明的一个实施例，所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆之间的电磁耦合区域被定义为耦合区间；在所述耦合区间内，所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆在轴向上的长度被定义为耦合长度；并且，在所述耦合区间内，所述一段第一介质波导线缆的中心线和所述一段第二介质波导线缆的中心线之间的间距被定义为耦合间距。

根据本发明的另一个实施例，所述耦合长度和所述耦合间距被设定成使得在预定工作频率范围内的电磁波信号在从第一介质波导线缆传输到第二介质波导线缆的过程中的损耗最小。

根据本发明的另一个实施例，基于所述第一介质波导线缆和所述第二介质波导线缆的截面形状、几何尺寸和材料特性参数以及所述电磁波信号的工作频率来确定所述耦合长度和所述耦合间距。

根据本发明的另一个实施例，所述第一介质波导线缆和所述第二介质波导线缆中的每个至少包括纤芯和包裹在纤芯上的用于保护纤芯的包覆层。

根据本发明的另一个实施例，所述第一介质波导线缆和所述第二介质波导线缆具有矩形、圆形、多边形或椭圆形等截面。

根据本发明的另一个实施例，所述第一介质波导线缆和所述第二介质波导线缆的纤芯具有矩形、圆形、多边形或椭圆形等截面。

根据本发明的另一个实施例，所述第一介质波导线缆和所述第二介质波导线缆中的每个还包括包裹在所述包覆层上的外保护层；并且前述介质波导线缆接续方法还可以包括步骤：在定位一根第一介质波导线缆和一根第二介质波导线缆之前，剥除所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆上的外保护层。

根据本发明的另一个方面，提供一种介质波导线缆接续装置，包括：保持装置，适于定位一根第一介质波导线缆和一根第二介质波导线缆，使得一段第一介质波导线缆的侧面与一段第二介质波导线缆的 侧面相邻，从而使得电磁波信号能够通过所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆之间的电磁耦合从第一介质波导线缆传输到第二介质波导线缆上。

根据本发明的一个实施例，所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆之间的电磁耦合区域被定义为耦合区间；在所述耦合区间内，所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆在轴向上的长度被定义为耦合长度；并且，在所述耦合区间内，所述一段第一介质波导线缆的中心线和所述一段第二介质波导线缆的中心线之间的间距被定义为耦合间距。

根据本发明的另一个实施例，所述耦合长度和所述耦合间距被设定成使得在预定工作频率范围内的电磁波信号在从第一介质波导线缆传输到第二介质波导线缆的过程中的损耗最小。

根据本发明的另一个实施例，基于所述第一介质波导线缆和所述第二介质波导线缆的截面形状、几何尺寸和材料特性参数以及所述电磁波信号的工作频率来确定所述耦合长度和所述耦合间距。

根据本发明的另一个实施例，所述保持装置包括：第一定位部件，具有适于定位所述第一介质波导线缆的第一定位槽；和第二定位部件，具有适于定位所述第二介质波导线缆的第二定位槽。

根据本发明的另一个实施例，所述第一定位部件和所述第二定位部件被设置成能够相对于彼此在第一方向上移动，以便调节所述一段第一介质波导线缆与所述一段第二介质波导线缆之间的耦合长度。

根据本发明的另一个实施例，所述第一定位部件和所述第二定位部件被设置成能够相对于彼此在垂直于第一方向的第二方向上移动，以便调节所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆之间的耦合间距。

在根据本发明的前述各个实施例中，利用两根相邻的介质波导线缆之间的定向耦合特性，提出了两根介质波导线缆之间的“侧面-侧面”连接方式。这种“侧面-侧面”连接不需要高精度的端面切割和对齐，只需将两根介质波导线缆的侧面贴近，形成紧耦合即可。通过调 整两根介质波导线缆的耦合长度和耦合间距，能够实现电磁波信号从一根介质波导线缆传输到另一根介质波导线缆。因此，本发明降低了介质波导线缆的接续难度和成本。

本发明将应用介质波导之间的定向耦合特性，将两根介质波导线缆的侧面贴近，形成较紧密的耦合；当信号沿介质波导线缆进入耦合段后，经过一段距离的传输一根介质波导上的能量可以较彻底地转移到与之耦合的另一根介质波导上，实现信号的连接。

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

图1显示利用两根相邻的介质波导线缆之间的定向耦合特性来实现两根介质波导线缆之间的“侧面-侧面”连接方式的原理图；

图2显示根据本发明的第一实施例的两根相邻的介质波导线缆的横向剖视图；

图3a显示根据示例1的图2所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合示意图，其中耦合长度等于15mm；

图3b显示根据示例2的图2所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合示意图，其中耦合长度等于22mm；

图3c显示根据示例3的图2所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合示意图，其中耦合长度等于30mm；

图4显示根据示例1、示例2和示例3的图2所示的两根相邻的介质波导线缆耦合时的插入损耗；

图5显示根据本发明的第二实施例的两根相邻的介质波导线缆的横向剖视图；

图6a显示根据示例1的图5所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合示意图，其中耦合长度等于12mm；

图6b显示根据示例2的图5所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合示意图，其中耦合长度等于24mm；

图7a显示根据示例1的图5所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合时的理论插入损耗和实际插入损耗；和

图7b显示根据示例2的图5所示的两根相邻的介质波导线缆的耦合时的理论插入损耗和实际插入损耗。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的一个总体技术构思，提供一种介质波导线缆接续方法，包括以下步骤：定位一根第一介质波导线缆和一根第二介质波导线缆，使得一段第一介质波导线缆的侧面与一段第二介质波导线缆的侧面相邻，从而使得电磁波信号能够通过所述一段第一介质波导线缆和所述一段第二介质波导线缆之间的电磁耦合从第一介质波导线缆传输到第二介质波导线缆上。

第一实施例

下面根据图1至图4来说明根据本发明的第一实施例的介质波导线缆接续方法。

图1显示利用两根相邻的介质波导线缆100、200之间的定向耦合特性来实现两根介质波导线缆100、200之间的“侧面-侧面”连接方式的原理图。

在本发明的一个实施例中，公开了一种介质波导线缆100、200之间的“侧面-侧面”连接方式。如图1所示，在图示的实施例中，一根第一介质波导线缆100和一根第二介质波导线缆200被定位成使 得一段第一介质波导线缆100(图1中字母L标示的这一段第一介质波导线缆)的侧面与一段第二介质波导线缆200(图1中字母L标示的这一段第二介质波导线缆)的侧面相邻，使得一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200之间能够产生有效的电磁耦合。这样，电磁波信号y能够通过一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200之间的电磁耦合(图1中虚线所示，但是，请注意这根虚线，只是为了形象化的表达，不代表任何物理、数学上的电磁耦合或电磁传输)从第一介质波导线缆100传输到第二介质波导线缆200上。

为了能够使一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200之间能够产生有效的电磁耦合，如图1所示，一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200的中心线之间的间距d必须小于第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200之间能够产生电磁耦合的最大距离值。

为了便于解释和说明，在本文中，如图1所示，一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200之间的电磁耦合区域被定义为耦合区间。如图1所示，在该耦合区间内，一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200在轴向上的长度被定义为耦合长度L。并且，如图1所示，在该耦合区间内，一段第一介质波导线缆100的中心线和一段第二介质波导线缆200的中心线之间的间距被定义为耦合间距d。

在本发明的一个实施例中，前述耦合长度L和耦合间距d被设定成使得在预定工作频率范围内的电磁波信号y在从第一介质波导线缆100传输到第二介质波导线缆200的过程中的损耗最小。这样，能够保证在预定工作频率范围内的电磁波信号y能够基本完全地从第一介质波导线缆100传输到第二介质波导线缆200上，保证信号传输的品质。

通常而言，耦合长度L和耦合间距d可以基于第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200的截面形状、几何尺寸和材料特性参数 以及电磁波信号的工作频率来确定。

图2显示根据本发明的第一实施例的两根相邻的介质波导线缆100、200的横向剖视图。

如图2所示，在图示的实施例中，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200中的每个至少包括纤芯110、210和包裹在纤芯110、210上的用于保护纤芯110、210的包覆层120、220。

下面将根据图2至图4来说明耦合长度L(在第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200的几何尺寸和材料特性参数、电磁波信号的工作频率和耦合间距d确定的情况下)对信号传输性能的影响。

图3a显示根据示例1的图2所示的两根相邻的介质波导线缆100、200的耦合示意图，其中耦合长度L＝15mm。

图3b显示根据示例2的图2所示的两根相邻的介质波导线缆100、200的耦合示意图，其中耦合长度L＝22mm。

图3c显示根据示例3的图2所示的两根相邻的介质波导线缆100、200的耦合示意图，其中耦合长度L＝30mm。

在图2至图3所示的示例1、示例2和示例3中，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200具有矩形截面，并且第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200的纤芯110、210具有圆形截面。

在图2至图4所示的示例1、示例2和示例3中，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200的纤芯110、210的相对介电常数等于2.1，损耗角等于0.0002。

在图2至图3所示的示例1、示例2和示例3中，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200的外包覆层120、220的相对介电常数等于5.4，损耗角等于0.0001。

在图2至图3所示的示例1、示例2和示例3中，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200的截面尺寸为1mm×0.8mm，纤芯110、210的直径等于0.4mm。

在图2至图3所示的示例1、示例2和示例3中，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200之间的耦合间距d＝1.1mm。

在图2至图3所示的示例1、示例2和示例3中，电磁波信号的 中心工作频率大致为140GHz。

图4显示根据示例1、示例2和示例3的图2所示的两根相邻的介质波导线缆100、200耦合时的插入损耗。

图4中的曲线1表示耦合长度L＝15mm时的插入损耗，曲线2表示耦合长度L＝22mm时的插入损耗，曲线3表示耦合长度L＝30mm时的插入损耗。

如图4可以清楚地看出，在电磁波信号的中心工作频率大致为140GHz时，耦合长度L＝15mm时的插入损耗最小，耦合长度L＝22mm和30mm时的插入损耗较大，特别是耦合长度L＝22mm时的插入损耗最大。因此，在第一实施例中，可以设定耦合长度L＝15mm，因为此时的插入损耗最小，电磁波信号能够基本上无损耗地从第一介质波导线缆100传输到第二介质波导线缆200上。

尽管未图示，第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200中的每个还可以包括包裹在包覆层120、220上的外保护层。此时，在定位一根第一介质波导线缆100和一根第二介质波导线缆200之前，还需要剥除一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200上的外保护层，以露出包覆层120、220。

第二实施例

图5显示根据本发明的第二实施例的两根相邻的介质波导线缆100’、200’的横向剖视图。

如图5所示，在图示的实施例中，第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200’中的每个至少包括纤芯110’、210’和包裹在纤芯110’、210’上的用于保护纤芯110’、210’的包覆层120’、220’。

下面将根据图5至图7来说明耦合长度L(在第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200’的截面形状、几何尺寸和材料特性参数、电磁波信号的工作频率和耦合间距d确定的情况下)对信号传输性能的影响。

图6a显示根据示例1的图5所示的两根相邻的介质波导线缆100’、200’的耦合示意图，其中耦合长度L＝12mm。

图6b显示根据示例2的图5所示的两根相邻的介质波导线缆100’、200’的耦合示意图，其中耦合长度L＝24mm。

在图5至图6所示的示例1和示例2中，第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200具有矩形截面，并且第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200’的纤芯110’、210’具有矩形截面。

在图5至图6所示的示例1和示例2中，第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200’的纤芯110、210的相对介电常数等于2.14，损耗角等于0.0001。

在图5至图6所示的示例1和示例2中，第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200’的外包覆层120’、220’的相对介电常数等于5.4，损耗角等于0.0002。

在图5至图6所示的示例1和示例2中，第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200’的截面尺寸为1mm×0.8mm，纤芯110、210的截面尺寸为0.2mm×0.4mm。

在图5至图6所示的示例1和示例2中，第一介质波导线缆100’和第二介质波导线缆200’之间的耦合间距d＝1.1mm。

在图5至图6所示的示例1和示例2中，电磁波信号的中心工作频率大致为140GHz。

图7a显示根据示例1的图5所示的两根相邻的介质波导线缆100’、200’的耦合时的理论插入损耗(实线所示)和实际插入损耗(虚线所示)；和图7b显示根据示例2的图5所示的两根相邻的介质波导线缆100’、200’的耦合时的理论插入损耗(实线所示)和实际插入损耗(虚线所示)。

如图7a可以清楚地看出，在电磁波信号的中心工作频率大致为140GHz时，耦合长度L＝12mm时的实际插入损耗最小(虚线所示)，并且实际插入损耗(虚线所示)与理论插入损耗(实线所示)基本重合。

如图7b可以清楚地看出，在电磁波信号的中心工作频率大致为140GHz时，耦合长度L＝24mm时的实际插入损耗较大(虚线所示)，并且实际插入损耗(虚线所示)与理论插入损耗(实线所示)之间存 在较大差异。

因此，根据上面的分析，在第二实施例中，可以设定耦合长度L＝12mm，因为此时的插入损耗最小，电磁波信号能够基本上无损耗地从第一介质波导线缆100’传输到第二介质波导线缆200’上。

在本发明中，第一质波导线缆和第二介质波导线缆以及他们的纤芯的尺寸和形状不局限于图示的实施例，第一质波导线缆和第二介质波导线缆以及他们的纤芯可以具有任意合适的形状和尺寸，例如，圆形、矩形、多边形、椭圆形等。

介质波导线缆接续装置的实施例

尽管未图示，本发明还公开了一种适于以“侧面-侧面”连接方式来接续两根介质波导线缆的接续装置。该接续装置可以包括保持装置，该保持装置适于定位一根第一介质波导线缆100和一根第二介质波导线缆200，使得一段第一介质波导线缆100的侧面与一段第二介质波导线缆200的侧面相邻，从而使得电磁波信号能够通过一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200之间的电磁耦合从第一介质波导线缆100传输到第二介质波导线缆200上。

在本发明的一个实施例中，前述保持装置包括：第一定位部件，具有适于定位第一介质波导线缆100的第一定位槽；和第二定位部件，具有适于定位第二介质波导线缆200的第二定位槽。

在本发明的一个实施例中，第一定位部件和第二定位部件可以被设置成能够相对于彼此在第一方向上移动，以便调节一段第一介质波导线缆100与一段第二介质波导线缆200之间的耦合长度L。

在本发明的一个实施例中，第一定位部件和第二定位部件被设置成能够相对于彼此在垂直于第一方向的第二方向上移动，以便调节一段第一介质波导线缆100和一段第二介质波导线缆200之间的耦合间距d。

在本发明的另一个实施例中，前述保持装置也可以包括夹持机构，用于夹持住第一介质波导线缆100和第二介质波导线缆200。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。