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TWI479732B - 彈簧負載式微波互連器 - Google Patents

彈簧負載式微波互連器 Download PDF

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TWI479732B
TWI479732B TW097114200A TW97114200A TWI479732B TW I479732 B TWI479732 B TW I479732B TW 097114200 A TW097114200 A TW 097114200A TW 97114200 A TW97114200 A TW 97114200A TW I479732 B TWI479732 B TW I479732B
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TW
Taiwan
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waveguide
dielectric
spring
interconnect
pcb
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Application number
TW097114200A
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English (en)
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TW200915655A (en
Inventor
Clifton Quan
David E Roberts
Shahrokh Hashemi-Yeganeh
Rihard A Montgomery
Original Assignee
Raytheon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Raytheon Co filed Critical Raytheon Co
Publication of TW200915655A publication Critical patent/TW200915655A/zh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
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    • G01R1/06716—Elastic
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Description

彈簧負載式微波互連器 發明領域
本發明概括有關射頻信號傳輸之領域，且更特別有關藉由互連器之波導與印刷電路板之間的信號傳輸。
 發明背景
電磁及通信工程中，波導用語可代表用於引導電磁波的任何線性結構，然而最常用且預期的意義係為一用於將電磁波自一點引導至另一點之中空結構。
波導常使用於雷達系統、天線系統、或其他類似系統中作為一據以將經聚集信號能或傳輸信號能從系統中的一點引導至另一點之有效部件。為了處理經聚集信號或傳輸信號的產生，一波導時常以某方式或另一方式耦合至一印刷電路板(PCB)。
由於諸如雷達系統等採用波導之電性系統的增高複雜度，常想要在不同電路板上製作不同的元件及/或次系統。
此元件分離作用可降低製造成本且容許具有製造彈性，且亦可增強萬一稍後發展出改良或組件故障時服務及更換元件之機會。
使能量轉移於波導與PCB之間通常係包含以銲接、螺接或其他半永久性方式附接至波導、PCB或兩者之互連器。這些半永久性互連通常很麻煩且必須以精密方式裝設來確保妥當運作。
一般而言，技師將利用一專門銲接器/熔接器或工具來建立互連。因此，必須將波導及PCB帶領到附接機具及工具，或者必須將附接機具及工具帶領到PCB及波導。
此外，利用此機具一般係需使技師接受某程度的專門訓練。因為將此互連熔接/銲接在定位之相關溫度，即便接受此訓練仍有可能損害鄰近的組件。此互連件及/或一或多個經互連板的重覆服務一般係需要移除此經熔接/經銲接互連件，其可能進一步對於組件施加應力。
因此，由於可能無法取得技師及/或所需要的工具及機具，未必總是容易進行維修、特別是現場維修。單一互連件的損害可能使整體系統、諸如一雷達系統無法運作，這是極為不良且可能就生命及設備損失而言昂貴之狀況。
並且，一般採用的互連類型係多所缺陷。譬如，同軸線纜一般笨重且龐大，需要專門耦合件且對於總成施加負載應力。難以在一陣列總成中達成自PCB延伸以插入波導內之經銲接的針腳或探針。槽耦合式互連只提供了窄頻帶寬傳輸。亦難以在一陣列中提供微條帶探針。經鍍覆導縫及平衡－不平衡轉換器(Balun)連接係需要兩倍數量的互連且因此增高製造成本及組裝複雜度。推拔狀脊波導或推拔狀微條帶需要很精密的天線深度定位，其再度導致難以使用於陣列總成中。
進一步此外，互連選項的現今限制係需使波導及PCB對於互連點提供平面性表面。雖然平面性表面可為且時常為常見，可能很想要使用彎曲表面但其現今由於互連限制 而不切實際。
因此，需要一可克服現今對於PCB互連器之波導所常見的一或多項技術問題及物理缺陷之微波互連器。
 發明概要
本發明提供一彈簧負載式微波互連器。
特定言之，只藉由範例，根據本發明的一實施例，提供一彈簧負載式微波互連器(SLMI)，包括：一具有一基底及一致動梢端之彈簧負載式導體。梢端具有一延伸位置及一壓縮位置。一第一介電質係從基底至梢端的壓縮位置沿著第一維度沿導體配置，介電質界定一對於第一維度呈橫向之第二維度。一第二介電質配置為與第一介電質相對之基底相鄰。第二介電質及基底各具有一平行於且小於或等於第二維度之第三維度。
另一實施例中，提供一彈簧負載式微波互連器總成(SLMI)，包括：一沿一彈簧負載式同軸中央導體周圍之介電套筒。同軸中央導體提供一位於一第一端之致動梢端及一位於一第二端之探針頭。一介電蓋耦合至與梢端相對之探針頭。同軸中央導體、探針頭、介電套筒及介電蓋合作地交互作用以提供一PCB與一波導之間的一經匹配阻抗傳輸線。
另一實施例中，提供一彈簧負載式微波互連器(SLMI)，包括：一具有一第一側及一與其相對的第二側之波導探針頭，該等側對於一中央軸線呈橫向。一彈簧負載 式同軸中央導體係耦合至探針頭第一側且提供一遠末傳導梢端，同軸中央導體沿著中央軸線延伸。一介電套筒沿同軸中央導體配置且與第一側相鄰。遠末傳導梢端延伸超過介電套筒。一介電碟耦合至波導探針頭的第二側。
另一實施例中，提供一對於PCB互連器總成之波導。此總成包括一微波波導，其具有一第一彎曲輪廓及一設置於第一彎曲輪廓中的開孔。亦具有一具有一第二輪廓之微波PCB，該PCB與波導相鄰且第二輪廓匹配於第一彎曲輪廓的至少一部份。PCB提供一與開孔相鄰之接觸墊。一彈簧負載式微波互連器(SLMI)配置於開孔中。SLMI提供波導內之一自我對準的探針頭。探針頭係電性耦合至一具有一與接觸墊呈電性接觸的致動傳導梢端之彈簧負載式同軸中央導體。
尚且，另一實施例中，提供一對於PCB互連器總成之波導，包括：一具有第一輪廓之多埠波導總成，各埠提供第一輪廓中的一開孔。一具有第二輪廓之多埠微波PCB總成係與波導總成相鄰且第二輪廓的至少一部分匹配於第一輪廓的至少一部份。波導的各埠係配對至PCB總成的一埠。一彈簧負載式微波互連器(SLMI)配置於各埠開孔中且互連一成對的波導埠及PCB埠。各彈簧負載式微波互連器係包括：一具有一第一側及一與其相對的第二側之波導探針頭，該等側對於一中央軸線呈橫向；一彈簧負載式同軸中央導體，其耦合至探針頭第一側且提供一傳導梢端，同軸中央導體沿著中央軸線延伸；一介電套筒，其沿同軸中 央導體配置且與第一側相鄰，彈簧負載式傳導梢端延伸超過介電套筒；及一介電碟，其耦合至波導探針頭的第二側。
並且，一替代性實施例中，第一及第二輪廓為扁平。另一替代性實施例中，第一及第二輪廓為彎曲。
圖式簡單說明
第1圖為根據至少一實施例之彈簧負載式微波互連器的立體圖；第2圖為第1圖所示的彈簧負載式微波互連器之分解立體圖；第3圖為第1圖所示的彈簧負載式微波互連器之切剖側視圖；第4及5A－5B圖顯示經匹配阻抗之議題；第6圖為根據至少一實施例之彈簧負載式微波互連器、波導及PCB總成的分解立體圖；第7圖為第6圖所示的總成之側視圖；第8圖為具有配置在一起的組件之第7圖所示的總成之側視圖；第9圖為代表根據至少一實施例的彈簧負載式微波互連器之效能資料的圖形；第10及11圖為根據一實施例之一具有一扁平輪廓的對於PCB互連器總成之波導的側視圖，其併入有彈簧負載式微波互連器、波導及PCB；及第12及13圖為根據一實施例之一具有一彎曲輪廓的對於PCB互連器總成之波導的側視圖，其併入有彈簧負載式 微波互連器、波導及PCB。
 較佳實施例之詳細說明
繼續詳細描述之前，請瞭解本教導只是範例而非限制。此處的概念並不限於連同一用於一彈簧負載式微波互連器(SLMI)之特定系統或方法作使用或應用。因此，雖然此處為了方便說明所描述的工具物係就示範性實施例加以顯示及描述，將瞭解此處的原理可同樣適用於與互連器相關之其他類型的系統及方法中。
現在參照圖式，特別是第1至10圖，顯示根據至少一實施例之一彈簧負載式微波互連器(下文稱為SLMI)100。為了便於描述SLMI 100，SLMI 100在圖中出現的定向係參照如第1及2圖所示具有彼此正交的三個軸線之座標系。
軸線在座標系的原點相互交會，原點經選擇位居SLMI 100(第10至13圖案例中為SLMI 100C)的中心150。為了清楚及容易顯示起見，所有圖示的軸線皆偏離其實際區位。
第1圖顯示，SLMI 100具有一彈簧負載式導體102，其具有一更常稱為探針頭104之基底、一彈簧負載式同軸中央導體106及一遠末傳導梢端108。此外，SLMI 100具有一沿中央導體106配置之第一介電質110及一與第一介電質110相對的基底104相鄰地配置之第二介電質112。如圖所示，SLMI 100沿一縱中央軸線114呈同心。如圖所示，縱中央軸線114平行於Y軸線。
傳導梢端108的致動係如致動箭頭116所示沿著Y軸線 發生。如第3圖更清楚地顯示，傳導梢端108具有一延伸位置350及一壓縮位置352。第2圖從第1圖相同透視點提供SLMI 100之分解圖以進一步幫助瞭解SLMI 100的核心元件。
如圖所示，至少一實施例中，第一介電質110為一介電套筒而第二介電質112為一碟。亦更清楚地顯示彈簧負載式導體102藉以瞭解彈簧負載式同軸中央導體106、傳導梢端108及探針頭104之配置。
可瞭解探針頭104為一具有一第一側200及一與其相對的第二側202之傳導碟。亦瞭解第一及第二側200、202與中央軸線114呈橫向。彈簧負載式中央導體106耦合至探針頭104使其一起提供一連續性傳導元件。如圖所示，亦瞭解彈簧負載式中央導體106沿著中央軸線114自探針頭104延伸。並且，可瞭解SLMI 100為一沿中央軸線114之對稱性裝置，
第3圖為如第1圖所示之SLMI 100的剖切圖，首先如左方所示傳導梢端108被壓縮，再者如右方所示傳導梢端108呈延伸。至少一實施例中，中央導體106包括一傳導套筒300，其界定一沿中央軸線114之內部室302。至少一實施例中，傳導套筒300及探針頭104被機械加工成為單一單元性結構。至少一替代性實施例中，傳導套筒300及探針頭104被獨立地製作且耦合在一起。
一彈簧304配置於室302內。傳導梢端108具有一基底306及一遠末梢端308。傳導梢端108的結構及配置係可配合 於室302內以使基底306接觸於彈簧304且遠末308梢端延伸經過一位於傳導套筒300端之開孔310。一扣件312的結構及配置可將傳導梢端扣持於套筒內，扣件312准許傳導梢端沿著中央軸線致動藉以壓縮彈簧304且將傳導梢端移動至一壓縮位置352。
至少一實施例中，扣件312為一摺縐。特定言之，摺縐係界定開孔310具有小於傳導套筒300內徑之一維度(亦即直徑)。套筒的摺縐被設計成可使傳導套筒300與傳導梢端108之間具有恆定的DC。亦可選擇傳導梢端108的外徑及傳導套筒300的內徑以提供致動期間的恆定接觸。此恆定接觸狀態可讓SLMI 100以微波頻率操作。如第3圖清楚地顯示，至少一實施例中，傳導梢端108的遠末端為圓弧形以容許以不同角度作連接。
如參照第3圖可進一步瞭解，第一介電質110沿著一第一維度Y(如圖示的Y軸線)自探針頭104的第一側200延伸至傳導梢端108的壓縮位置352。至少一實施例中，這對應於第一介電質110的高度314。至少一實施例中，此高度314約與傳導套筒300端相同。並且，如圖所示，傳導梢端108的延伸位置350係使得梢端延伸超過介電套筒110，而壓縮位置352使得梢端約齊平於介電套筒110。至少一實施例中，在延伸位置350中，梢端108延伸超過介電套筒110大約0.02吋。
第一介電質110亦界定一如圖示與Y軸線呈橫向之第二維度316。對於第一介電質為一介電套筒110之實施例，可 瞭解及認知第二維度316為介電套筒110的外徑。第二介電質112及探針頭104各具有一平行於且等於或小於第二維度316之維度318、320。至少一實施例中，此維度318、320對應於一直徑。
並且，參照第3圖，至少一實施例中，介電碟、譬如第二介電質112係具有一第一直徑318。探針頭104具有一約等於第一直徑318的第二直徑320。至少一實施例中，介電套筒110的外徑316大於第一直徑318。至少一實施例中偏好使第一及第二直徑318、320略微小於介電套筒110的外徑31166以便利SLMI 100容易裝設及自我對準於一波導內，如第4至10圖所示。
至少一實施例中，第一直徑318及第二直徑320位於大約0.126與0.131吋之間。外徑316位於大約0.128與0.132吋之間。傳導梢端108具有大約0.024吋的一直徑322。並且，第二介電質112具有大約0.04吋的一高度324且探針頭104具有大約0.04吋的一高度326。介電套筒110的高度314為大約0.123吋。
至少一實施例中，探針頭104、彈簧負載式中央導體106及傳導梢端108係由選自由黃銅、銅、銀、金、鋁及其組合所組成的群組之傳導材料形成。至少一特定實施例中，探針頭104、彈簧負載式中央導體106由鍍金的鎳銀形成，傳導梢端108由鍍金的BeCu形成，而彈簧304為鍍金的琴鋼絲。
請瞭解及認知第一介電質110及第二介電質112為非傳導材料。用來作為第一介電質110及第二介電質112之非傳 導材料的類型係取決於SLMI 100所想要的傳輸特徵，譬如SLMI 100可以一50歐姆傳輸線運作之情形。第一介電質110及第二介電質112可由相同材料構成或者其可各由一不同材料構成。至少一實施例中，第一介電質110為三井塑料公司(Mitsui Plastics,Inc.)製造之TXP材料，而第二介電質112為GE或羅傑斯(Rogers)板材料。
對於上述維度規格且為了建立一50歐姆傳輸線，至少一實施例中，介電套筒亦即第一介電質110經選擇具有一介電常數2.6且介電碟亦即第二介電質112經選擇具有一介電常數4.0。介電碟112的高度314被設計成可將從探針頭104至波導之RF信號的電容性耦合予以最適化。
彈簧負載式導體102、第一介電質110及第二介電質112係合作地交互作用以提供一PCB與一波導之間的一經匹配阻抗路徑。簡言之，請瞭解這係指當使用SLMI 100作為互連器時在從一波導至一PCB及反向之傳輸中並未損失信號。極想要建立一經匹配阻抗路徑，因為信號處理中，一般至為務必在處理環境的區域之間以盡量小的更改、轉變或劣化來輸送信號。
並且，為了處理信號，一般相當務必知道信號何時及如何作修改或更改並避免意外及未被交待的修改或劣化之機會。就外行人的用語，因此瞭解且認知一經匹配阻抗路徑係指一經由一波導所提供的信號將被SLMI 100接收且經由傳導梢端108輸送至一PCB而無顯著改變，且反之亦然。 第4及5圖提供圖示以進一步幫助經匹配阻抗之高度概
觀。更確切言之，傳達諸如一PCB的波導及微條帶等傳輸線中阻抗匹配的重要性之簡單方式係考慮均勻無損失傳輸線的兩緊鄰半不定長度段之接面處的功率轉移，如第4圖所示。相關之均勻無損失傳輸線的品質係為特徵阻抗者，一種得自於線的橫剖面幾何結構及使用於線的物理構造之介電材料類型與分佈之性質。
特徵阻抗在此處標為R0 。常瞭解無損失傳輸線擁有純粹真實性、亦即不含抗性(reactive)組份之一特徵阻抗。讓兩傳輸線具有任意的獨立特徵阻抗，這些阻抗標為R0,1 及R0,2 。可顯示當兩電阻器(R0,1 及R0,2 )為相等值時，對於固定值R0,1 及Vs 將使進入R0,2 的能量達到最大。亦即，最大可取得功率：Pmax ＝|Vs |2 /4R0,1
當R0,1 及R0,2 數值匹配時係被轉移至R0,2 。其重要性在於高頻電路中之匹配阻抗，亦稱為阻抗匹配。請注意此最大功率轉移的狀況係發生於當入射能量所見進入接面的阻抗Zin 等於、或匹配於將入射能量攜載至接面之傳輸線的特徵阻抗時。
參照第4圖，R0,1 將為在TEM模式操作之PCB內的條帶傳輸線電路(譬如一微條帶)，而R0,2 將為在數個不同模式組態(譬如TEM及TE0,1 )操作之波導。在PCB內，利用信號及接地導縫之一組合，微條帶線被轉換至籠槽線傳輸線，以重新繞佈經過PCB之RF信號且與SLMI 100產生接觸。
SLMI 100類比於如第5A圖所示之序列電感性元件，其 係為一低通濾器中之基本元件。至少一實施例中，下個精細程度將包括位於電感器端之分道電容器，其將分別代表SLMI 100與PCB之間的接觸信號及接地點、及亦包括SLMI 100探針頭104及波導壁804之間的經控制間隙(請見第8圖)。藉由調整接觸點的3－D物理維度，SLMI 100及間隙係准許實行微條帶與波導之間的一經匹配阻抗轉折所需要之電感器及電容器數值的變異及選擇。因為PCB及波導中之RF場傳播為不同，將一對理想轉變器包括在電路模型中，如第5B圖所示。
第6至8圖顯示一對於PCB互連器總成之波導，其利用一SLMI 100作為根據至少一實施例之一無銲互連器。更確切言之，第6圖顯示如上述的一波導600、一PCB 604及一SLMI 100之簡化立體圖。如第4圖所示，波導600提供一具有適當尺寸以接收SLMI 100之開孔602。
參照第6至8圖，顯示開孔602存在於波導600的一側壁中。請瞭解及認知可存在且確實存在具有不同幾何橫剖面之波導，而概呈長方形的波導600描繪係用來方便容易作圖示及討論、而非限制。並且，至少一替代性實施例中，開孔可設置於波導的端壁而非如圖示的側壁中。
第7圖為如第6圖所示的波導600、PCB 604及SLMI 100之側剖切視圖。如箭頭700所示，SLMI 100沉積於開孔602中。至少一實施例中，可有利地簡單用手將SLMI 100滑入開孔內即達成此配合。
如第5圖所示及上文參照第3圖所描述，介電碟112及波 導探針頭104的直徑略微小於介電套筒110的外徑。已發現此略微較小的直徑配對在部分環境中可有利地幫助便利裝設者將SLMI 100放置於開孔內且往下放置在波導600中。並且，SLMI 100可被有利地裝設而無需特殊工具並被扣持而無需結合或機械性緊固。
參照第7圖，顯示PCB 604提供至少一接地平面或接地線704、一接觸墊702及耦合至接觸墊702之信號線跡706。接觸墊預定與SLMI 100的傳導梢端108達成接觸。如第5圖進一步顯示，彈簧304延伸以使傳導梢端108完全地延伸。
SLMI 100已如箭頭700所示沉積於開孔602中之後，如箭頭708所示PCB 604被帶領接觸於波導600以使總成如第8圖所示。如圖示，接觸墊702對準至且接觸於傳導梢端108。當PCB 604接觸於波導600，傳導梢端108此時處於一壓縮位置中。
如第8圖所示，由於PCB 604配置於波導600上，接地線704直接接觸於波導600而傳導梢端108則直接接觸於接觸墊702。請認知沿接觸墊702具有一環狀清空區以防止微條帶線短路至接地線704。
參照第8圖，請認知SLMI 100坐接抵住波導600底部。更確切言之，介電碟112作為一間隔件以使探針頭104自波導600底部分離，亦請瞭解及認知其係為一接地平面。探針頭104的直徑係決定介電碟112的直徑。探針頭104相距接地平面之距離則決定介電碟之介電常數。
並且，介電碟112提供探針頭104相距波導600內壁804 的距離之控制。藉由改變介電碟112的此寬度及構成介電碟的材料，可以控制探針頭104與波導壁之間的電容位準(亦即RF能量耦合之量)。並且，在特定實施例中可稱為介電蓋之介電碟112係對於SLMI 100具有至少兩項有利功能。第一，其確保SLMI 100的傳導部分(譬如探針頭104)維持相距波導600的接地平面(譬如內壁804)之一預定距離。第二，其提供探針頭104與波導600的接地平面之間的一已知介電常數。
如第8圖所示，由於介電碟112休止抵住波導壁以提供水平對準且介電套筒110休止抵住開孔壁以提供垂直對準，SLMI 100係在波導內自我對準。如第8圖所認知，介電套筒110及傳導套筒300係齊平於波導600的外側壁。如第1100及12圖清楚地顯示，只有致動傳導梢端108延伸超過波導1000、1200的外側壁。
介電套筒110與波導600之開孔開口的金屬壁之間的摩擦可當PCB 604被移除或另外未呈現接觸時用來在波導600內將SLMI 100固持於定位。
除了身為一無銲互連器外，SLMI 100係在至少一實施例中為一以壓縮為基礎的互連器。更確切言之，中央彈簧負載式導體102的彈簧304可確保當PCB 604以等於或小於傳導梢端108在其延伸位置與其壓縮位置之間的致動距離之緊鄰距離與波導600相鄰地配置時，使傳導梢端108電性接觸於接觸墊702。易言之，可能藉由用來使波導600與PCB 604互連以供信號傳播之SLMI 100有利地克服振動、略微的 表面崎嶇、及/或可能阻撓波導600與PCB 604之間的直接接觸之其他因素。
易言之，至少一實施例中，SLMI 100為波導600內的一信號重新導引天線，其譬如接收概括移行於沿著波導長度802的一方向中之信號800且將所接收信號800重新導引至PCB 604。SLMI 100亦可反向操作，亦即自PCB 604接收信號且作為一天線以將其重新導引至波導600中。
譬如，可初步地從自接觸墊702轉折至SLMI 100、更特別是探針頭104之PCB 604的微條帶線發射一RF信號。一電壓電位產生於探針頭104與波導600的內壁804之間，因此造成RF信號自彈簧負載式導體102電容性耦合至波導600內。並且，彈簧負載式同軸中央導體106可准許RF信號進入波導區並將SLMI 100在第一維度中固持於定位。SLMI 100在與第一維度呈橫向之第二維度中被介電質110固持於定位。已產生一電磁模型且如第9圖提供用來顯示具有良好RF效能從7 GHz至11 GHz的一寬廣頻帶上之SLMI 100操作。
第10至11及12至13圖顯示如上文討論及描述之一利用複數個SLMI 100之對於多埠PCB總成的多埠波導之實施例。確切言之，第10及11圖中，顯示一多埠波導1000具有複數個波導埠1002，以其中波導埠1002A－1002E作示範。各波導埠1002如第5至6圖所示提供一開孔602，其內如箭頭700所示沉積有一對應的SLMI 100A－100E。
亦顯示一多埠PCB 1004具有複數個接觸墊702，以其中接觸墊702A－702E作示範。如圖所示，接觸墊對準至SLMI 100A－100E。顯示多埠波導1000具有一第一輪廓1006，其進一步由一直線作概念性顯示。並且，第一輪廓1006為扁平。顯示多埠PCB 1004具有一第二輪廓1008，其進一步由一直線作概念性顯示。並且，第二輪廓1008為扁平。
如箭頭1010所示，當多埠PCB 1004被帶領接觸於多埠波導總成1000，各SLMI 100的傳導梢端108受到壓縮。所產生的總成如第11圖所示。
雖然第10及11圖顯示一使多埠波導1000及多埠PCB 1004呈現扁平輪廓之實施例，至少在互連件的緊鄰區域中，可能有彎曲輪廓為有利、但仍需妥當互連之情況。如第12及13圖所示，至少一實施例中，如上述的SLMI 100可有利地准許提供對於一彎曲多埠PCB 1004總成之一彎曲多埠波導1200。
確切言之，第12及13圖中，顯示一多埠波導1200具有複數個波導埠1202，以其中波導埠1202A－1202E作示範。各波導埠1202如第6至8圖所示提供一開孔602，其內如箭頭700所示沉積有一對應的SLMI 100A－100E。
亦顯示一多埠PCB 1204具有複數個接觸墊702，以其中接觸墊702A－702E作示範。雖然接地線跡704顯示於第7及8圖中，為求圖示簡單已在第11及12圖予以省略。
如圖所示，接觸墊702對準至SLMI 100A－100E。顯示多埠波導1200具有一第一輪廓1206，其進一步由一彎曲線作概念性顯示。並且，第一輪廓1206為彎曲。顯示多埠PCB 1204具有一第二輪廓1208，其進一步由一彎曲線作概念性 顯示。並且，第二輪廓1008為彎曲。
當多埠PCB 1204被帶領接觸於多埠波導總成1200，如箭頭1210所示，各SLMI 100的傳導梢端108受到壓縮。所產生的總成顯示於第13圖中。雖然第一輪廓1206可描述為凹形、且第二輪廓1208可描述為凸形，為了容易圖示已經採用此關係。請瞭解及認知第一輪廓1206可為凸形且第二輪廓1208可為凹形，進一步可使各輪廓改變，亦即具有凹形及凸形曲率之元件。
確切言之，請瞭解及認知對於互連點而言，多埠PCB 1204的輪廓(扁平、彎曲或其組合)將匹配於多埠波導1200的輪廓(扁平、彎曲或其組合)。
可在上述方法、系統及結構中作改變而不脫離其範圍。因此應注意上文描述所包含及/或圖式所顯示之主體應被詮釋為示範性而非限制性意義。下列申請專利範圍預定涵蓋所有此處所述的一般性及特定性特徵結構、及就語言而論可能落在其間之本方法、系統及結構的範圍之所有陳述。
100,100A－100E‧‧‧彈簧負載式微波互連器(SLMI)
102‧‧‧彈簧負載式導體
104‧‧‧探針頭
106‧‧‧彈簧負載式同軸中央導體
108‧‧‧遠末傳導梢端
110‧‧‧第一介電質
112‧‧‧第二介電質
114‧‧‧縱中央軸線
116‧‧‧致動箭頭
150‧‧‧SLMI的中心
200‧‧‧第一側
202‧‧‧第二側
300‧‧‧傳導套筒
302‧‧‧內部室
304‧‧‧彈簧
306‧‧‧基底
308‧‧‧遠末梢端
310,602‧‧‧開孔
312‧‧‧扣件
314‧‧‧第一介電質的高度
316‧‧‧第一介電質第二維度
318‧‧‧第二介電質維度
320‧‧‧探針頭維度
322‧‧‧傳導梢端的直徑
324‧‧‧第二介電質的高度
326‧‧‧探針頭的高度
350‧‧‧延伸位置
352‧‧‧壓縮位置
600‧‧‧波導
604‧‧‧PCB
700,708,1210‧‧‧箭頭
702,702A－702E‧‧‧接觸墊
704‧‧‧接地線跡
706‧‧‧信號線跡
800‧‧‧信號
802‧‧‧波導長度
804‧‧‧波導的內壁
1000,1200‧‧‧多埠波導
1002,1002A－1002E,1202,1202A－1202E‧‧‧波導埠
1004,1204‧‧‧多埠PCB
1006,1206‧‧‧多埠波導第一輪廓
1008,1208多埠PCB‧‧‧第二輪廓
Pmax ‧‧‧最大可取得功率
R0,1 ,R0,2 ‧‧‧傳輸線特徵阻抗
R0 ‧‧‧特徵阻抗
Zin ‧‧‧進入接面的阻抗
第1圖為根據至少一實施例之彈簧負載式微波互連器的立體圖；第2圖為第1圖所示的彈簧負載式微波互連器之分解立體圖；第3圖為第1圖所示的彈簧負載式微波互連器之切剖側視圖； 第4及5A－5B圖顯示經匹配阻抗之議題；第6圖為根據至少一實施例之彈簧負載式微波互連器、波導及PCB總成的分解立體圖；第7圖為第6圖所示的總成之側視圖；第8圖為具有配置在一起的組件之第7圖所示的總成之側視圖；第9圖為代表根據至少一實施例的彈簧負載式微波互連器之效能資料的圖形；第10及11圖為根據一實施例之一具有一扁平輪廓的對於PCB互連器總成之波導的側視圖，其併入有彈簧負載式微波互連器、波導及PCB；及第12及13圖為根據一實施例之一具有一彎曲輪廓的對於PCB互連器總成之波導的側視圖，其併入有彈簧負載式微波互連器、波導及PCB。
100‧‧‧彈簧負載式微波互連器(SLMI)
102‧‧‧彈簧負載式導體
104‧‧‧探針頭
106‧‧‧彈簧負載式同軸中央導體
108‧‧‧遠末傳導梢端
110‧‧‧第一介電質
112‧‧‧第二介電質
114‧‧‧縱中央軸線
116‧‧‧致動箭頭
150‧‧‧SLMI的中心

Claims (33)

  1. 一種彈簧負載式微波互連器(SLMI)，包含：一彈簧負載式導體，其具有一基底及一致動梢端，該致動梢端具有一延伸位置及一壓縮位置；耦合至該彈簧負載式導體之該基底的一碟導體，其中該碟導體具有一第一側及與其相對之一第二側；一第一介電質，其係繞該彈簧負載式導體鄰近該碟導體之該第一側配置，該第一介電質係在一第一方向從該基底延伸至該致動梢端，且具有在與該第一方向呈橫向之一方向上的一外部維度；一第二介電質，其係配置為鄰近該碟導體之該第二側且與該第一介電質相對，該第二介電質及該碟導體各在一與該第一介電質之該外部維度的該方向平行的方向上具有一實質上相等的外部維度，其係小於或等於該第一介電質之該外部維度。
  2. 如請求項1之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式導體、該碟導體、該第一介電質及該第二介電質係合作地交互作用，以提供一PCB與一波導之間的一經匹配阻抗線。
  3. 如請求項1之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係經組配來在一波導中自我對準。
  4. 如請求項1之彈簧負載式微波互連器，其中該第一介電質係為一圓柱形套筒且該第二介電質係為一碟。
  5. 如請求項1之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載 式導體包括：一傳導套筒，其界定一繞一中央軸線之內部室及一繞該中央軸線呈同心之開孔，一彈簧，其係配置於該室內；該致動梢端具有一基底及一在該開孔與該彈簧之間配置於該室內之遠末梢端，該基底係與該彈簧相鄰且該遠末梢端延伸經過該開孔；一扣件(retainer)，其係組構及配置為可將該致動梢端扣持於該傳導套筒內。
  6. 如請求項5之彈簧負載式微波互連器，其中該扣件係為該傳導套筒中之一摺縐(crimp)，用以界定該開孔具有一直徑小於該室之一直徑。
  7. 如請求項1之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係可操作作為一波導與一PCB總成之間的一無銲(solderless)互連器。
  8. 如請求項1之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係可操作作為一波導與一PCB總成之間之一壓縮式互連器。
  9. 一種彈簧負載式微波互連器總成(SLMI)，包含：一介電套筒，其係繞一彈簧負載式同軸中央導體周圍設置，該同軸中央導體提供位於一第一端之一致動梢端及位於一第二端之一探針頭，一介電蓋係耦合至與該梢端相對之該探針頭，該同軸中央導體、該探針頭、該介電套筒及該介電蓋係合作地交互作用，以提供一PCB 總成與一波導之間的一經匹配阻抗傳輸線；其中該探針頭具有一第一側及與其相對的一第二側，該介電套筒係設置為鄰近該第一側，該介電蓋係設置為鄰近該第二側，及其中該彈簧負載式微波互連器係可操作作為在耦合至該PCB總成之該波導及該PCB總成內的一無銲互連器。
  10. 如請求項9之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係為該波導與該PCB總成之間的一自我對準互連器。
  11. 如請求項9之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係可操作作為該波導與該PCB總成之間之一壓縮式互連器。
  12. 一種彈簧負載式微波互連器(SLMI)，包含：一波導探針頭，其具有一第一側及一與之相對的第二側，該等側對於一中央軸線呈橫向；一彈簧負載式同軸中央導體，其係耦合至該探針頭第一側且提供一致動梢端，該同軸中央導體係沿著該中央軸線延伸；一介電套筒，其係繞該同軸中央導體配置且與該第一側相鄰，該遠末傳導梢端延伸超過該介電套筒；及一介電碟，其係耦合至該波導探針頭的該第二側，其中該彈簧負載式微波互連器係組配來在一波導內建立一信號重新導引天線。
  13. 如請求項12之彈簧負載式微波互連器，其中該介電碟具有一第一直徑，該探針頭具有一約等於該第一直徑之第二直徑，該介電套筒具有一大於該第一直徑之外徑，且該同軸中央導體具有一小於該第一直徑的一半之第三直徑。
  14. 如請求項13之彈簧負載式微波互連器，其中該第一直徑及該第二直徑大約係在0.126至0.131吋之間，該外徑大約係在0.128至0.132吋之間，該傳導梢端具有大約為0.024吋的一直徑，該探針頭及該介電碟各具有大約為0.04吋的一高度，該介電套筒具有大約為0.123吋的一高度，該傳導梢端延伸超過該介電套筒大約0.02吋。
  15. 如請求項12之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係可操作作為一50歐姆傳輸線。
  16. 如請求項12之彈簧負載式微波互連器，其中該探針頭、該同軸中央導體、該介電套筒及該介電碟係合作地交互作用，以提供一經匹配阻抗路徑。
  17. 如請求項12之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係組構及配置為可壓入配合於一具有一開孔的波導與一微波PCB總成之間，其中該開孔係組構及配置為可容納該SLMI，且該微波PCB總成具有一對準至該開孔之接觸墊，該SLMI提供該波導與該PCB總成之間的信號傳輸。
  18. 如請求項17之彈簧負載式微波互連器，其中該SLMI提供該波導與該PCB總成之間的無銲互連。
  19. 如請求項17之彈簧負載式微波互連器，其中該SLMI提供該波導與該PCB總成之間的壓縮式互連。
  20. 如請求項12之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式微波互連器係組配來在該波導中自我對準。
  21. 如請求項12之彈簧負載式微波互連器，其中該彈簧負載式同軸中央導體包括：一傳導套筒，其界定一繞該中央軸線之內部室及一繞該中央軸線呈同心之開孔，一彈簧，其係配置於該室內；該致動梢端具有一基底及在該開孔與該彈簧之間配置於該室內之一遠末梢端，該基底係與該彈簧相鄰且該遠末梢端延伸經過該開孔；及一扣件，其係組構及配置為可將該致動梢端扣持於該傳導套筒內。
  22. 如請求項21之彈簧負載式微波互連器，其中該扣件係為該傳導套筒中之一摺縐，用以界定該開孔具有一直徑小於該室之一直徑。
  23. 一種波導至PCB互連器總成，包含：一微波波導，其具有一第一彎曲輪廓及一設置於該第一彎曲輪廓中的開孔；一具有一第二輪廓之微波PCB，該PCB係與該波導相鄰，且該第二輪廓匹配於該第一彎曲輪廓的至少一部份，該PCB提供一與該開孔相鄰之接觸墊；一彈簧負載式微波互連器(SLMI)，其係配置於該開 孔中，該SLMI提供該波導內之一自我對準的探針頭，該探針頭係電氣耦合至具有與該接觸墊呈電氣接觸的一致動傳導梢端之一彈簧負載式同軸中央導體；其中對於該SLMI：該探針頭具有一第一側及與一中央軸線呈橫向的一第二側，該彈簧負載式同軸中央導體係耦合至該探針頭第一側且沿該中央軸線延伸，該致動傳導梢端係至少部分地配置在與基底相對的該中央導體中，該梢端具有一延伸位置及一壓縮位置；繞該同軸中央導體配置且鄰近該第一側之一介電套筒，該致動傳導梢端之該延伸位置延伸超過該介電套筒；及耦合至該探針頭之該第二側之一介電碟。
  24. 一種波導至PCB互連器總成，包含：一具有一第一輪廓之多埠波導總成，各埠在該第一輪廓中提供一開孔；一具有一第二輪廓之多埠微波PCB總成，該PCB總成係與該波導總成相鄰且匹配該第一輪廓的至少一部份，該波導的各埠係配對至該PCB總成的一埠；一彈簧負載式微波互連器(SLMI)，其係配置於各埠開孔中且互連一成對的波導埠及PCB埠，各彈簧負載式微波互連器包括：一波導探針頭，其具有一第一側及一與之相對的第二側，該等側對於一中央軸線呈橫向； 一彈簧負載式同軸中央導體，其係自該探針頭的該第一側延伸且提供一致動傳導梢端，該同軸中央導體沿著該中央軸線延伸；一介電套筒，其係繞該同軸中央導體配置且與該第一側相鄰，在一延伸位置中該致動傳導梢端延伸超過該介電套筒；及一介電碟，其係耦合至該波導探針頭的該第二側，其中該彈簧負載式微波互連器各係組配來在該波導總成之對應埠內建立一信號重新導引天線。
  25. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中該等經匹配的第一及第二輪廓為扁平。
  26. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中該等經匹配的第一及第二輪廓為彎曲。
  27. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中針對各彈簧負載式微波互連器，該介電碟具有一第一直徑，該探針頭具有約等於該第一直徑之一第二直徑，該介電套筒具有大於該第一直徑之一外徑，而該同軸中央導體具有小於該第一直徑的一半之一第三直徑。
  28. 如請求項27之波導至PCB互連器總成，其中針對各彈簧負載式微波互連器，該第一直徑及該第二直徑大約係在0.126至0.131吋之間，該外徑大約係在0.128至0.132吋之間，該傳導梢端具有大約0.024吋的一直徑，該探針頭及該介電碟各具有大約0.04吋的一高度，該介電套筒具有 大約0.123吋的一高度，該傳導梢端延伸超過該介電套筒大約0.02吋。
  29. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中各彈簧負載式微波互連器係可操作作為一50歐姆傳輸線。
  30. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中該等SLMI提供該等成對的波導與PCB埠之間的無銲互連。
  31. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中該等SLMI提供該等成對的波導與PCB埠之間的壓縮式互連。
  32. 如請求項24之波導至PCB互連器總成，其中對於各SLMI，該彈簧負載式同軸中央導體包括：一傳導套筒，其界定一繞該中央軸線之內部室及一繞該中央軸線呈同心之開孔，一彈簧，其係配置於該室內；該致動傳導梢端具有一基底及一在該開孔與該彈簧之間配置於該室內之遠末梢端，該基底係與該彈簧相鄰且該遠末梢端延伸經過該開孔；一扣件，其係組構及配置為可將該致動傳導梢端扣持於該傳導套筒內。
  33. 如請求項32之波導至PCB互連器總成，其中針對各彈簧負載式微波互連器，該扣件係為該傳導套筒中之一摺縐，用以界定該開孔具有一直徑小於該室之一直徑。
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