具体实施方式

现在参考附图，现在将描述所谓的基板集成波导(SIW)组件的示例。

这些组件用于例如涉及从微波到太赫兹(THz)范围的频率范围的应用中，以提供例如信号处理应用。在这种情况下，“微波”的波长范围从(比如)1米(对应于300MHz的频率)到1毫米(对应于300GHz的频率)。所谓的“THz”辐射的频率范围一般在300GHz以上。但是应该理解，应用于这些频率范围的特定标签没有被精确定义，标签本身在技术上也不重要。在诸如下面描述的那些在基板上制造的组件的上下文中，为了实现合理尺寸的组件，相关的波长范围可以是例如从几GHz到100-200GHz或更高到300GHz+范围。本技术适用于这些范围，即使没有针对每个单独的特征明确地说明。但是本技术也适用于这些范围之外。

SIW组件的特征在于穿透基板并且填充有导电材料(诸如金属)以便限定侧壁形成结构的制造。

图1示出基板100，可以是形成其中制造所谓的栅栏支柱110的电介质基板的单层或多层结构。栅栏支柱通过穿过或进入基板100钻探、钻孔、蚀刻或冲孔形成的，并且通常彼此足够靠近(由在波导传播方向130上的距离120表示)，以便提供在使用中看起来与微波频率连续的侧壁。例如，距离120可以是在使用中的波长的0.1倍，例如在旨在用于40GHz的组件中的200μm。例如，40GHz组件中的典型深度是50μm到600μm，这种组件中的典型孔径是100μm。在一些示例中，可以使用诸如间隔开的狭槽的细长(在基板的平面中并沿着波导方向)形成结构作为栅栏支柱，而不是使用圆柱孔。这种布置可以被称为狭槽填充SIW波导。

这些示例参数指示，随着标称操作频率的增加，形成栅栏支柱或狭槽的制造的通孔的间距和半径可以变得非常精细(包括用于所谓的双排栅栏支柱技术)，并且因此可以变得难以使用常规制造技术来实现。因此，在更高的频率下，所谓的沟槽填充侧壁技术(见下面描述的图3)可以更适合实现高性能组件。

在制造的后续阶段，栅栏支柱110或狭槽用金属或另一导电材料填充，以形成在波导方向130上间隔开的两个或更多个导电形成结构200的集合。

一般而言，栅栏支柱可以为所有层制造(例如用于PCB、LTCC、LCP、HTCC、高阻Si或玻璃、基板-见下文-其中孔可以通过机械或激光钻孔工艺制造)，或者在逐层的基础上，例如在基板使得孔通过蚀刻工艺形成的情况下(例如，硅基板)。

形成平行于基板的平面的上导电层210和下导电层220，使得填充金属的栅栏支柱形成了导电侧壁形成结构，该导电侧壁形成结构限定为沿上导电层和下导电层210、220之间的波导方向在基板内延伸的波导侧壁。请注意，这里的术语“上(upper)”和“下(lower)”指的是附图中的方位，并不意味着组件在使用中需要的任何方位。然而，注意到，在诸如印刷电路板的基板的情况下，支柱110可以通过从印刷电路板的外表面钻孔来形成，这将意味着上层210形成在该外层上。

使用这些技术，上、下导电层和导电侧壁形成结构一起围绕基板的波导区域230。

在图3中使用了类似的布置，其中在电介质基板320中形成了所谓的沟槽形成结构300，表示在波导方向310上连续的纵向切割区域。这些可以通过例如蚀刻或铣削来形成。沟槽用诸如金属的导电材料填充，以在每一侧形成沿波导方向在基板内延伸的导电侧壁形成结构400，该导电侧壁形成结构400表示在波导方向上连续的导电形成结构。如图2所示，上导电层410和下导电层420平行于基板的平面形成。再一次，上、下导电层和导电侧壁形成结构400一起限定基板的波导区域430。

图5和图6是通过图1至图4的示例SIW布置的示意性截面图。示出了上导电层500、600和下导电层510、610和导电侧壁形成结构520、620，可以是栅栏支柱或沟槽填充的，在每种情况下都围绕波导区域530、630。在图5的布置中，上导电层和下导电层延伸超出波导区域530的横向范围540，而在图6中，上导电层和下导电层不延伸超出波导区域630的横向范围。

注意，在图5和图6的实际实施方式中，电介质材料将延伸到波导区域之外，如图所示；为了使示图清晰，在这些附图中没有绘制。

如上所述，基板可以是由电介质材料的一个或多个基板层形成的平面基板。在上述类型的SIW组件的上下文中，存在由一个或多个电介质层隔开的两个或多个金属层，并且限定SIW组件的第一和第二(上和下)导电层被形成为两个或多个金属层的至少各部分。

合适的基板可以包括电介质基板，诸如从以下各项组成的列表中选择的基板：印刷电路板(PCB)；低温共烧陶瓷(LTCC)基板；高温共烧陶瓷(HTCC)基板；液晶聚合物(LCP)基板和苯并环丁烯(BCB)基板。然而，应当理解，也可以使用其他基板材料。

在其他示例中，可以使用半导体基板，诸如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)或磷化铟(InP)基板(在其上和其中制造导电形成结构)。

图7是包括电介质基板700的信号处理电路的示意性平面图，电介质基板700承载由波导形成结构720链接的一个或多个高频(例如，如上所述覆盖微波到THz范围)信号处理组件710。在所示的示例中，信号电平控制装置的输出信号波导740连接到诸如同轴插座的输出端口750。

图7还在示意性平面图中示出基板集成波导(SIW)测试谐振器760。测试谐振器760通过使用上面讨论的SIW技术的导电形成结构而形成在平面基板中。也就是说，测试谐振器包括至少部分地形成在基板700内的三维区域，该三维区域具有平行于基板的平面延伸的第一和第二(使用图1至图6的术语为上和下)平面导电层，以及垂直于基板的平面的一个或多个导电侧壁形成结构(例如栅栏支柱和/或沟槽填充侧壁形成结构)，该导电侧壁形成结构限定围绕三维区域延伸的谐振器侧壁。在图7中，该表示是平面图，因此第一和第二平面导电层相对于附图的平面处于不同的深度。一个或多个导电侧壁形成结构的路径被示为轮廓770。

图8以横截面示意性地示出了测试谐振器，该谐振器连接到测试探针800，例如GSG探针，该探针进而连接到测试设备810。在图8中，第一平面导电层820和第二平面导电层830与一个或多个导电侧壁形成结构840和三维区域850一起示出。虚线860示出基板700的上表面或外表面的轮廓。注意，在图5和图6的讨论之后，平面导电层可以横向延伸超出图8中820、830所示的范围，但是为了测试谐振器的操作目的，平面导电层超出由一个或多个导电侧壁形成结构所限定的限制的任何延伸基本上与测试谐振器的技术操作无关。

参考图7和图8，第一和第二平面导电层中的一个(如图8所示为最上层820)包括测试端口780。测试端口780包括与该平面导电层的其余部分电隔离的导电测试连接，该平面导电层例如通过GSG探针接地。因此，在形成测试端口的导电测试连接周围提供上平面导电层中的间隙或孔790。

在图7和图8中，三维区域被示为长方体形成结构，其中一个或多个导电侧壁形成结构的平面图是矩形的，并且上导电层820和下导电层830是矩形的并且彼此重叠。实际上，在其中导电侧壁形成结构垂直于基板的平面的测试谐振器中，结果自然会是彼此重叠的上、下平面导电层。然而，请注意，可以使用不同形状的测试谐振器，其中一个或多个导电侧壁形成结构的平面图可以表示圆形、弯曲、椭圆形、多边(多边形)或其他封闭形状，其中上平面导电层和下平面导电层采用相同形状，以便将三维区域限定为除了其中形成导电测试连接780的孔790之外的封闭区域。

同样，在图7中，孔790和导电测试连接780各自被示为矩形形状，但是对于该特定形状没有技术要求，不同的形状，诸如圆形、椭圆形、多边形或其他形状可以用于孔790和导电测试连接780中的一个或两者。

测试探针800包括中央信号探针802和两个外部接地探针804和805的共面波导(CPW)布置，连接到具有中央信号导体和外部屏蔽接地导体的同轴连接器806(例如，可形成为用于低频使用的电缆或用于高频使用的矩形波导结构)。信号探针802和接地探针804可以形成为针或具有尖点的其他金属形成结构，在中央信号探针802的情况下，这些尖点可以被压在测试端口780(孔790内的导电测试连接)上，在外部接地探针804的情况下，可以被压在上平面导电层820的周围部分上。因此，在测试探针800和测试谐振器760之间建立电连接只需要将测试探针800放置或压在测试谐振器上，以便中央信号探针802与导电测试连接接触，并且外部接地探针804可以与上平面导电层820的其余部分接触。

测试谐振器与图7的基板700上剩余的一个或多个信号处理组件710电隔离。因此，其谐振特性独立于其他信号处理组件，但依赖于基板700的电介质特性。

下面将参考图9和图10更详细地讨论用于表征基板700的电介质特性的技术，但简言之，测试设备810包括激发器812和分析器814，该激发器812用于激发测试谐振器760内的电磁振荡，分析器814用于分析所激发的电振荡的频谱内容。

这种类型的操作的示例由Basu等，IEEE MTT-S International MicrowaveSymposium，于1997年6月的论文“An SOLR Calibration For Accurate Measurement OfOrthogonal On-Wafer DUTS”公开；和Bockelman等，IEEE Transactions On MicrowaveTheory And Techniques，Vol.45，NO.7，于1997年7月的论文“Pure-Mode NetworkAnalyzer For On-Wafer Measurements of Mixed-Mode S-Parameters of DifferentialCircuits”公开，将其各自的内容通过引用结合在此。

在形成测试振荡器的封闭(或至少基本上封闭，除了孔790之外)三维区域或腔体内，可以激发一个或多个所谓的阶数或腔体模式的电磁振荡。振荡可以是所谓的横向电(TE)振荡，振荡的阶数由模式标记TE_m,n,P定义，其中(m，n，P)表示电场在(x，y，z)坐标方向上的半波数，并且每个都可以是零或任何正整数。对于基板集成波导，由于基板较薄，激发模式实际上是TE_m,n(m/n为正整数，且p＝0，所以模式被称为TE_m,n)。通过激发形成测试谐振器760的腔体，分析器814可以分析不同TE_m,n模式、谐振频率和品质因数之间的能量的结果分布，以表征一个或多个电或RF特性，例如基板700的介电常数、磁导率和损耗正切。市售的高频信号源可用作激发器，并且S参数测试仪可用作分析器。

图9示意性地示出了形成测试装置的一部分的测试设备，并且特别示出了图8的分析器814的示例布置，其中模式检测器900经由连接器806或矩形波导接收从测试谐振器760返回的信号，并检测在由测试谐振器760限定的腔体内由激发器812提供的激发信号当前激发的那些TE_m,n模式。比较器910将每个模式中的信号电平和/或不同模式之间的强度比与标准化结果或比率的库920和数据930中的一个或两个进行比较，该数据930指示基板700的当前示例正与其进行比较的先前或参考测量。参考数据930的使用可以允许在质量保证(在制造过程期间监测和控制质量)应用服务器中使用本技术，以检查使用相同技术形成的连续批次的基板保持相同的电介质特性，还可以在现场和随时间/年龄在操作期间交叉检查质量。

输出电路920生成指示由比较器910进行的检测的输出，例如指示诸如介电常数、磁导率和/或损耗正切的特性的数据的集合，或者指示基板700的当前示例是否在由参考数据930定义的特性的可接受容限内的通过/失败输出。

可以以这种方式分析测试谐振器的谐振的各种特性。例如，要分析的一个或多个谐振特性可以包括从包括以下内容的列表中选择的一个或多个特性(包括它们的比率)：

测试谐振器的一个或多个谐振频率；

在测试谐振器中激发的一个或多个腔体模式；以及

测试谐振器的谐振品质因数。

因此，图7示出了测试系统的示例，包括：

装置(其中形成测试谐振器760的基板700)；以及

测试装置800、810，可连接到导电测试形成结构以及第一和第二平面导电层中的一个，并且包括被配置为在测试谐振器内激发电磁振荡的电路，测试装置被配置为通过检测测试谐振器的一个或多个谐振特性来表征基板的一个或多个电介质特性，或者表征多层基板的单层或多层的电介质特性。由于多个高阶模式/谐振的激发，单个谐振器可以在很宽的频率范围内表征基板或材料。

通过在基板本身上提供测试谐振器，与其他组件电隔离，可以容易地提供测试每个单独基板和电介质层的非破坏性和有利地直接的方法，而没有基板空间或制造成本方面的显著开销。例如，在旨在以大约40GHz的频率操作的系统中，长方体测试谐振器的典型尺寸可以是边长1.5mm×1.75mm(在陶瓷基板上)，因此与能够测试基板的每个实例的电介质特性的好处相比，测试谐振器占据的基板面积的量被认为相对较小。

此外，随着频率的增加，谐振器的尺寸减小。可以通过优化测试端口(780，790)的位置和尺寸来控制激发模式(TE_m,n)阶数的耦合信号电平。谐振的基本谐振频率可以通过改变780和790的尺寸来决定。

图9的设备可以实现为软件控制的数据处理设备。

图10是示出基板测试方法的示意性流程图，包括：

在平面基板(例如，700)中形成(在步骤1000处)测试谐振器(例如测试谐振器760)，具有限定基板集成波导测试谐振器的导电形成结构，该测试谐振器包括至少部分地形成在基板内的三维区域，该三维区域具有平行于基板的平面延伸的第一和第二平面导电层，以及垂直于基板的平面的一个或多个导电侧壁形成结构，该导电侧壁形成结构限定围绕该三维区域延伸的谐振器侧壁；

在第一和第二平面导电层中的一个中形成(在步骤1010处)测试端口780，包括测试端口，该测试端口包括与该平面导电层的其余部分电隔离的导电测试连接；

将测试装置800、810连接(在步骤1020处)到导电测试形成结构以及第一和第二平面导电层中的一个；

激发(在步骤1030处)在测试谐振器内的电磁振荡；以及

通过检测测试谐振器的一个或多个谐振特性，例如谐振频率和品质因数，来表征(在步骤1040处)基板的一个或多个电介质特性。

下面将参考图11至图16描述进一步的示例。

图11提供基板1120上的一对谐振器1100、1110的示意性平面图。谐振器1100、1110中的每一个可以是上面参考谐振器760描述的形式，并且在上平面导电层(如图所示)中提供测试端口，该测试端口包括与该平面导电层的其余部分电隔离的导电测试连接。在图11中，显示了两个测试谐振器。一些示例可以提供仅一个。其他组件和电路(图11中未示出)可以设置在基板1120上。每个谐振器的测试端口相对于谐振器的平面图可以是中央的，也可以从中央移开(如图11所示)。

在图12中，GSG探针被应用于每个测试端口，使得探针的中央导体接触导电测试连接(如图所示在测试端口的中央)，而GSG探针的其他两个导体接触上平面导电层。GSG探针1200、1210是示意性地绘制的，但是实际的实施例可以被布置为垂直于附图的平面接近各个测试端口。如上所述，GSG测试探针可以连接到合适的分析设备。

图11和图12的示例使用沟槽填充SIW结构来定义测试谐振器，如测试谐振器的平面图的实体轮廓示意性所示。图13和图14分别示意性地表示了与图11和图12相同的布置，但有两个主要区别：

(a)测试端口1300中的一个被绘制为圆形导体1305，圆形导体1305通过环形绝缘区域或间隙1315与测试谐振器1330的上平面导电层的其余部分1320电隔离；并且

(b)图13中的每个示例SIW测试谐振器的外壁1340是通过如上所述的栅栏支柱技术制造的。

与前面一样，图14示意性地表示了图13中的测试谐振器，这些谐振器正由示例GSG探针探测。

图11和图12的示例使用沟槽填充SIW结构来定义测试谐振器，如测试谐振器的平面图的实体轮廓示意性所示。

图15和图16分别示意性地表示了与图11和图12相同的布置，但有两个主要区别：

(a)测试端口1500中的一个被绘制为细长的矩形导体1505，该矩形导体1505通过矩形绝缘区域或间隙1515与测试谐振器1530的上平面导电层的其余部分1520电隔离；并且

(b)图15中的每个示例SIW测试谐振器的外壁1540是通过如上所述的狭槽填充技术制造的。

与前面一样，图16示意性地表示了图15的测试谐振器，这些谐振器由示例GSG探针探测。

上面所示的方形、圆形和矩形测试端口示例说明了各种不同的形状(不限于这三个示例)是可能的。

请注意，并不要求使用GSG探针。相反，例如，可以使用GS(接地信号)探针，具有与测试端口的测试导体的一个连接和与上平面导电层的另一个连接。

图11、图13和图15中任何一个的布置可用作图17的装置或设备1700(或用作图17的装置或设备1700的一部分1710)，例如移动通信基站、雷达设备、物联网(IoT)装置、卫星有效载荷装置、移动电信装置或手机等中的一个或多个。

只要本公开的实施例被描述为至少部分地由软件控制的数据处理设备来实现，就会理解，携带这种软件的非暂时性机器可读介质，例如光盘、磁盘、半导体存储器等，也被认为表示本公开的实施例。类似地，包括根据上面讨论的方法生成的编码数据的数据信号(无论是否体现在非暂时性机器可读介质上)也被认为表示本公开的实施例。

很明显，根据上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的。因此，应当理解，在所附条款的范围内，可以实施本技术，而不是在此具体描述。

将理解，为了清楚起见，上述描述参考不同的功能单元、电路和/或处理器描述了实施例。然而，显而易见的是，在不偏离实施例的情况下，可以使用不同功能单元、电路和/或处理器之间的任何适当的功能的分配。

所描述的实施例可以任何合适的形式来实现，包括硬件、软件、固件或这些的任何组合。所描述的实施例可以可选择地至少部分地实现为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。任何实施例的元件和组件可以以任何合适的方式在物理上、功能上和逻辑上实现。实际上，该功能可以在单个单元中、在多个单元中或作为其他功能单元的一部分来实现。因此，所公开的实施例可以在单个单元中实现，或者可以在物理上和功能上分布在不同单元、电路和/或处理器之间。

尽管已经结合一些实施例描述了本公开，但本公开并不旨在限于这里阐述的特定形式。此外，尽管可以结合特定实施例来描述特征，但本领域技术人员将认识到，可以以适合于实现该技术的任何方式组合所描述的实施例的各种特征。

相应的方面和特征由下列编号的条款来限定：

1.一种装置，包括：

具有导电形成结构的平面基板，导电形成结构限定基板集成波导测试谐振器；

测试谐振器包括至少部分地形成在基板内的三维区域，三维区域具有平行于基板的平面延伸的第一和第二平面导电层，以及垂直于基板的平面的一个或多个导电侧壁形成结构，导电侧壁形成结构限定围绕三维区域延伸的谐振器侧壁；

其中第一和第二平面导电层中的一个包括测试端口，测试端口包括与平面导电层的其余部分电隔离的导电测试连接。

2.根据条款1所述的装置，其中三维区域是长方体形成结构，第一和第二平面导电层是矩形导电层。

3.根据条款1或条款2所述的装置，其中测试端口包括形成在第一和第二平面导电层中的一个中的孔，导电测试连接形成在孔内。

4.根据条款3所述的装置，其中孔是矩形孔。

5.根据条款3或条款4所述的装置，其中导电测试连接是矩形测试连接。

6.根据上述条款中任一项所述的装置，其中基板由一层或多层电介质材料形成。

7.根据条款6所述的装置，其中：

基板包括具有由一个或多个电介质层隔开的两个或多个金属层的电介质板；并且

限定测试谐振器的第一和第二导电层被形成为两个或更多个金属层的至少各部分。

8.根据条款7所述的装置，其中基板包括从以下各项组成的列表中选择的电介质基板：

(i)印刷电路板；

(ii)低温共烧陶瓷(LTCC)基板；

(iii)高温共烧陶瓷(HTCC)基板；

(iv)液晶聚合物(LCP)基板以及

(v)苯并环丁烯(BCB)基板。

9.根据条款1至条款5中任一项所述的信号电平控制装置，其中基板包括半导体基板。

10.根据条款9所述的信号电平控制装置，其中半导体基板是硅(Si)、GaAs、GaN或InP基板。

11.根据条款2所述的装置，其中一个或多个导电侧壁形成结构包括以下中的一个：

(i)沿着侧壁路径间隔开的两个或更多个导电形成结构；

(ii)沿着侧壁路径连续的导电形成结构。

12.信号处理电路，包括承载一个或多个信号处理组件的电介质基板，其中根据上述条款中任一项所述的测试谐振器至少部分地形成在电介质基板内。

13.根据条款10所述的信号处理电路，其中测试谐振器与一个或多个信号处理组件电隔离。

14.一种包括根据条款12和条款13中任一项所述的信号处理电路的移动通信基站、雷达设备、物联网(IoT)装置、卫星有效载荷装置或移动电信装置或手机。

15.一种基板测试系统，包括：

根据条款1至条款11中任一项所述的装置；以及

一种测试装置，可连接到导电测试形成结构与第一和第二平面导电层中的一个，并包括被配置为在测试谐振器内激发电磁振荡的电路，测试装置被配置为通过检测测试谐振器的一个或多个谐振特性来表征基板的一个或多个电介质特性。

16.根据条款15所述的系统，其中一个或多个谐振特性包括从列表中选择的一个或多个特性，列表包括：

测试谐振器的一个或多个谐振频率；

在测试谐振器中激发的一个或多个腔体模式；以及

测试谐振器的谐振品质因数。

17.一种方法，包括：

在平面基板中形成测试谐振器，平面基板具有导电形成结构，限定基板集成波导测试谐振器，测试谐振器包括至少部分地形成在基板内的三维区域，三维区域具有平行于基板的平面延伸的第一和第二平面导电层，以及垂直于基板的平面的一个或多个导电侧壁形成结构，限定围绕三维区域延伸的谐振器侧壁；

在第一和第二平面导电层中的一个中形成测试端口，包括测试端口，测试端口包括与平面导电层的其余部分电隔离的导电测试连接；

将测试装置连接到导电测试形成结构以及第一和第二平面导电层中的一个；

在测试谐振器内激发电磁振荡；并且

通过检测测试谐振器的一个或多个谐振特性来表征基板的一个或多个电介质特性。