KR20210052459A

KR20210052459A - 유전체 공진기 안테나 시스템

Info

Publication number: KR20210052459A
Application number: KR1020217006836A
Authority: KR
Inventors: 무랄리 세투마다반; 마이클 에스. 화이트; 쟌니 타라시; 크리스티 판세
Original assignee: 로저스코포레이션
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-05-10
Also published as: CN112703639A; US11552390B2; GB202102711D0; TW202025551A; GB2592490B; US20200083602A1; GB2592490A; WO2020055777A1; DE112019004531T5; JP2021536690A

Abstract

전자기 디바이스는, 전기 전도성 접지 구조; 상기 접지 구조 상에 배치된 적어도 하나의 유전체 공진기 안테나(DRA); 상기 DRA 중 대응하는 하나에 근접하게 배치된 적어도 하나의 전자기(EM) 빔 형성기; 및, 상기 DRA 중 대응하는 하나에 전자기적으로 결합되어 배치된 적어도 하나의 신호 피드를 포함한다. 상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는, 전기 전도성 혼; 특정 방향으로 유전체 물질의 바디를 가로질러 변하는 유전 상수를 갖는 유전체 물질의 바디; 또는, 상기 전기 전도성 혼과 상기 유전체 물질의 바디 모두를 갖는다.

Description

유전체 공진기 안테나 시스템

본 발명은 유전체 공진기 안테나 시스템(dielectric resonator antenna system)에 관한 것이다.

이 출원은 미국의 이익을 주장하는 2019년 9월 9일에 제출된 미국 출원 일련 번호 제16/564,626의 이익을 주장한다. 2018년 9월 11일에 출원된 비정규 출원 일련 번호 제62/729,521호는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 전자기 디바이스, 특히 유전체 공진기 안테나(DRA) 시스템에 관한 것으로, 특히 DRA 시스템 내에서 DRA의 획득, 시준(collimation) 및 방향성을 향상시키기 위한 전자기 빔 형성기를 갖는 DRA 시스템에 관한 것이고, 마이크로파(microwave) 및 밀리미터파(millimeter wave) 응용 분야에 적합하다.

기존 DRA 공진기 및 어레이(array)는 의도된 목적에 적합할 수 있지만, DRA의 기술은 기존의 단점, 예를 들어, 제한된 대역폭, 제한된 효율성, 제한된 이득, 제한된 방향성 또는 복잡한 제조 기술과 같은 것을 극복할 수 있는 원거리 장에서 높은 방향성을 가진 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 전자기 디바이스로 발전될 것이다.

일 실시 예는 다음을 포함하는 전자기 디바이스를 포함한다: 전기 전도성 접지 구조; 상기 접지 구조 상에 배치된 적어도 하나의 유전체 공진기 안테나(DRA); 상기 DRA 중 대응하는 하나에 근접하게 배치된 적어도 하나의 전자기(EM) 빔 형성기; 및, 상기 DRA 중 대응하는 하나에 전자기적으로 결합된 적어도 하나의 신호 피드(signal feed). 상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는, 전기 전도성 혼(horn); 특정 방향으로 유전체 물질의 바디를 가로질러 변하는 유전 상수를 갖는 유전체 물질의 바디; 또는, 상기 전기 전도성 혼과 상기 유전체 물질의 바디 모두를 포함한다.

본 발명의 상기 특징 및 이점 및 다른 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 취해질 때 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 쉽게 명백하다.

같은 요소가 첨부된 도면에서 동일하게 번호가 매겨진 예시적인 비-제한적인 도면을 참조한다.
도 1a는 일 실시예에 따라 전자기 혼과 구면 렌즈를 모두 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 회전된 등각 투상도를 도시한다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 도 1a의 전자기 디바이스의 단면 라인 1B-1B를 통한 정면도 횡단면을 도시한다.
도 1c, 1d, 1e 및 1f는 각각 일 실시예에 따른, 구형 외의 형태를 갖는 유전체 물질의 예시적인 바디의 회전된 등각도를 도시한다.
도 2a, 2b, 2c, 2d 및 2e는 각각, 일 실시예에 따라, 본원에 개시된 목적에 적합한 DRA의 대안적인 실시예들의, 정면도 횡단면, 정면도 횡단면, 평면도 횡단면, 평면도 횡단면 및 입면도 횡단면을 도시한다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 구면 렌즈가 없는 전자기 혼을 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 회전된 등각도를 도시한다.
도 3b는 일 실시예에 따른, 도 3a의 전자기 디바이스의 단면 라인 3B-3B를 통한 정면도 단면을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따라 DRA가 적어도 부분적으로 구면 렌즈에 내장된 전자기 혼이 없는 구면 렌즈를 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 정면도 단면을 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따라 적어도 부분적으로 구면 렌즈의 표면 주위에 비-평면 배열로 배치된 DRA 어레이를 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 정면도 단면을 도시한다.
도 5b는 일 실시예에 따른, 비-평면 기판의 오목한 곡률 상에 배치된 DRAs의 어레이를 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 정면도 횡단면을 도시한다.
도 5c는 일 실시예에 따라 비-평면 기판의 볼록한 곡률 상에 배치된 DRAs 어레이를 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 정면도 횡단면을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따라 전자기 혼 내에 배치된 DRAs 어레이를 갖는 고 이득 DRA 시스템을 구축하는데 유용한 예시적인 전자기 디바이스의 평면도 횡단면을 도시한다.
도 7a, 7b, 8a, 8b, 8c, 8d 및 8e는 일 실시예에 따른, 본원에 개시된 예시적인 실시예들의 수학적 모델의 분석 결과를 도시한다.

다음의 상세한 설명은 예시의 목적을 위해 많은 세부 사항을 포함하지만, 당업자라면 다음 세부 사항에 대한 많은 변형 및 변경이 청구 범위 내에 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다음의 예시적인 실시예들은 청구된 발명에 대한 제한을 부과하지 않고 일반성의 손실없이 설명된다.

본 명세서에 개시된 실시예는 원거리 장에서 높은 방향성을 갖는 고 이득 DRA 시스템(high gain DRA system)을 구축하는데 유용한 EM 디바이스를 위한 상이한 배치를 포함한다. 본원에 개시된 EM 디바이스의 실시예는 하나 이상의 신호 피드에 의해 단독으로 공급되거나, 선택적으로 공급되거나, 다중 공급될 수 있는 하나 이상의 DRA를 포함하고, 이는 EM 빔 형성기가 없는 DRA 시스템에 걸쳐 원거리 장 방사 패턴의 이득 및 방향성을 증가시키는 방식으로 DRA 중 대응하는 하나에 근접하게 배치된 적어도 하나의 EM 빔 형성기를 포함할 수 있다. 예시적인 EM 빔 형성기는 전기 전도성 혼, 및 루네부르크 렌즈(Luneburg lens)와 같은 유전체 재료의 바디를 포함하며, 이는 본원에 제공된 여러 도면과 함께 논의될 것이다.

이제 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 전자기 디바이스(100)의 실시예는: 전기 전도성 접지 구조(102); 지상 구조물(102) 상에 배치된 적어도 하나의 DRA(200); DRA(200) 중 대응하는 하나에 근접하게 배치된 적어도 하나의 EM 빔 형성기(104); 및 대응하는 DRA(200)를 전자기적으로 여기시키기(excite) 위해 DRA(200) 중 대응하는 하나에 전자기적으로 결합된 적어도 하나의 신호 피드(106)를 포함한다.

일반적으로, 주어진 DRA(200)의 여기(excitation)는 구리선, 동축 케이블, 슬롯(slot)된 구멍이 있는 마이크로스트립(microstrip), 도파관, 표면 통합 도파관 또는 전도성 잉크와 같은 신호 피드에 의해 제공되고, 예를 들어, 그것은 DRA(200)의 유전체 물질의 특정 부피에 전자기적으로 결합된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 전자기적으로 결합된 프레이즈(phrase)는 두 위치 간의 물리적 접촉을 반드시 포함하지 않고 한 위치에서 다른 위치로 전자기 에너지를 의도적으로 전달하는 것을 의미하는 용어이고, 본원에 개시된 실시예와 관련하여 보다 구체적으로 관련된 DRA의 전자기 공진 모드와 일치하는 전자기 공진 주파수를 갖는 신호 소스(signal source) 간의 상호 작용을 지칭한다. 상기 DRA에 직접 내장된 신호 피드에서, 상기 신호 피드는 접지 구조의 개구부를 통해 접지 구조와 비-전기적 접촉으로 접지 구조를 통과하여 유전체 물질의 볼륨(volume)으로 들어간다. 본원에서 사용된 바와 같이, 비-기체 유전체 재료 이외의 유전체 재료에 대한 언급은 표준 대기압 (1 기압) 및 온도 (섭씨 20도)에서 대략 하나의 비유전율(relative permittivity)(ε_r)을 갖는 공기를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "비유전율"은 "유전율(permittivity)"로 약칭되거나 "유전 상수(dielectric constant)"라는 용어와 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 사용된 용어에 관계없이, 당업자는 본원에 제공된 전체 발명 개시 내용을 읽음으로써 본 명세서에 개시된 본 발명의 범위를 쉽게 이해할 것이다.

일 실시예에서, 적어도 하나의 EM 빔 형성기(104)는: 전기 전도성 혼(300); 바디의 내부 부분에서 상기 바디의 외부 표면으로 변하는 유전 상수를 갖는 유전체 재료의 바디(400)(본원에서 유전체 렌즈 또는 간단히 렌즈라고도 함); 또는, 전기 전도성 혼(300) 및 유전체 재료(400)의 바디 둘 다를 포함한다. 일 실시예에서, 유전체 물질의 바디(400)는 구형이고, 여기서 구형의 유전 상수는 구형의 중심에서 구형의 외부 표면으로 변한다. 일 실시예에서, 상기 구형의 유전 상수는 1/R에 비례하여 변하고, 여기서 R은 구(218)의 중심에 대한 구의 외부 반경이다(구형 반경 R을 정의함). 본원에 제공된 여러 도면에 묘사된 실시예는 평면 구조로서 유전체 재료(400)의 구체를 예시하지만, 그러한 예시는 단지 제도 제한에 기인한 것이며, 일 실시예에서 예를 들어 유전체 재료(400)의 구인 3차원 바디에 관한 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다. 또한, 유전체 재료(400)의 바디는 다음과 같지만 이에 제한되지 않는 본원에 개시된 목적에 적합한 임의의 다른 3차원 형상일 수 있음을 이해할 것이다: 예를 들어 도넛(toroidal) 형상(400.1)(예를 들어 도 1c 참조), 3차원 형상의 유전 상수가 1/R1에 비례하여 변하고, 여기서 R1은 예시적인 원 환형 형상의 중앙 원형 링(220)에 대한 예시적인 원 환형 형상의 외부 반경이고 (원 환형 반경 R1을 정의함); 반구 형상(400.2)(예를 들어 도 1d 참조), 3차원 형상의 유전 상수가 1/R2에 비례하여 변하고, 여기서 R2는 예시적인 반구형 형상의 평면형 단면 표면의 중심(222)에 대한 예시적인 반구형 형상의 외부 반경(반구형 반경 R2를 정의함)이고; 원통형 형상(400.3)(예를 들어 도 1e 참조), 3차원 형상의 유전 상수가 1/R3에 비례하여 변하고, 여기서 R3은 원통형 형상의 중심 축(224)에 대한 예시적인 원통형 형상의 외부 반경이며(원통 반경 R3을 정의함); 또는, 반원통 형상(400.4)(예를 들어 도 1f 참조), 3차원 형상의 유전 상수가 1/R4에 비례하여 변하고, 여기서 R4는 예시적인 반원통 형상의 평면 표면의 축 중심(226)에 대한 예시적인 반원통 형상의 외부 반경(반원통 반경 R4를 정의함)이다. 도 1c 및 도 1d는 DRA(210)의 어레이(array)를 형성하는 DRA(200)의 단일 열(row)을 도시하고, 도 1e 및 도 1f는 DRA(210)의 어레이를 형성하기 위한 DRA(200)의 다중 열을 도시하지만, 이는 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 개시와 일치하는 임의의 크기의 DRA(200) 어레이를 포함한다는 것을 이해할 것이다. 유전체 재료의 3차원 형상에 대한 다른 실시예는 다음을 포함할 수 있다: 타원 형상 (x, y 또는 z 축에 대해 연장된 도 1b의 유전체 재료(400)를 참조하여 참조됨); 또는, 반타원(hemielliptical) 형상 (도 1d의 유전체 재료(400.2)을 참조하여 x, y 또는 z축에 대해 신장됨을 참조). 이와 같이, 본원에 도시되고 설명된 일부 실시예는 구체적으로 구형상인 유전체 물질의 바디를 지칭하지만, 이는 단지 예시를 위한 것이며 유전체 물질의 바디는 본원에 개시된 목적에 적합한 임의의 3차원 바디일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 유전체 재료(400)의 바디에 대한 대안적인 형상을 제공함으로써, 대안적인 원거리 방사 패턴 및/또는 방향이 달성될 수 있다.

실시예에서 그리고 특히 도 2a, 2b, 2c, 2d 및 2e를 참조하면, 적어도 하나의 DRA(200)(도 2a-2e에서 참조 번호 200A, 200B, 200C, 200D 및 200E로 개별적으로 표시됨)은 다음 중 적어도 하나를 포함한다: 다층(multi-layered) DRA(200A)는 유전 상수가 다른 두 개 이상의 유전체 재료(200A.1, 200A.2, 200A.3)를 포함하고 유전체 재료(200A.2 및 200A.3) 중 적어도 두 개가 비-가스 유전체 재료임; 단일층의 비-기체 유전체 재료(200B.2)로 둘러싸인 중공 코어(200B.1)를 갖는 단일-층 DRA(200B); 볼록한 상부(202A, 202B)를 갖는 DRA(200A, 200B); 직사각형 이외의 기하학적 형태(206C)를 갖는 평면도 횡단면을 포함하는 DRA(200C); 원, 계란형(oval), 달걀형(ovaloid), 타원(ellipse), 또는 타원체(ellipsoid)의 기하학적 형태(206C, 206D)를 갖는 평면도 단면을 포함하는 DRA(200C, 200D); 직사각형 이외의 기하학적 형태(208A, 208B)를 갖는 정면도 단면을 포함하는 DRA(200A, 200B); 수직 측벽(204A) 및 볼록한 상부(202A)를 갖는 정면도 횡단면을 포함하는 DRA(200A); 또는, 전체 높이 Hv 및 전체 폭 Wv를 갖는 DRA(200E), 여기서 전체 높이 Hv가 전체 폭 Wv보다 큼.

일 실시예에서 그리고 특히 도 2a를 참조하면, DRA(200A)는 N 체적(도 2a에서 N=3)을 포함하는 복수 체적의 유전체 재료(200A.1, 200A.2, 200A.3)를 포함하고, N은 3보다 크거나 같은 정수이고, 연속적이고 순차적인 층 볼륨 V(i)를 형성하도록 배치되고, i는 1에서 N까지의 정수이며, 체적 V(1)(200A.1)은 가장 안쪽의 제1 체적을 형성하고, 연속 체적 V(i+1)은 체적 V(i) 위에 배치되고 적어도 부분적으로 매립되는 층상 쉘(layered shell)을 형성하고, 여기서 볼륨 V(N)(200A.3)은 모든 볼륨 V(1) 내지 V(N-1)을 적어도 부분적으로 포함하며, 대응하는 신호 피드(106A)는 복수의 유전체 재료(200A.2) 볼륨 중 하나에 전자기적으로 결합되어 배치된다. 일 실시예에서, 가장 안쪽의 제1 부피 V(1)(200A.1)는 기체 유전체 매체를 포함한다(즉, DRA(200A)는 중공 코어(200A.1)를 갖는다).

일 실시예에서 그리고 특히 도 2e를 참조하면, DRA(200E)는, 비-기체 유전체 재료(200E.2)를 포함하는 체적, 중공 코어(200E.1)을 갖는 체적, 정면도에서 관찰된 단면 전체 최대 높이 Hv, 및 평면도에서 관찰된 단면 전체 최대 폭 Wv (정명도에서 도 2e에 도시된 바와 같음)을 포함하고, 여기서 상기 체적은 단일 유전체 재료 조성물의 체적이고, 여기서 Hv는 Wv보다 크다. 일 실시예에서, 중공 코어(200E.1)는 공기를 포함한다.

도 2a 내지 도 2f에 관한 전술 한 설명으로부터 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 임의의 DRA(200)의 실시예는 도 2a-2f에 도시된 구조적 속성의 임의의 조합을 가질 수 있으며, 예를 들어 단일 층 또는 중공 코어가 있거나 없는 다층 DRA가 전체 단면이 DRA의 최대 높이 Hv는 해당 DRA의 단면 전체 최대 너비 Wv보다 큰 것이 이해될 것이다. 또한, 그리고 도 2a, 2c 및 2d를 참조하면, 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 임의의 DRA(200)의 실시예는 도 2a에 도시된 바와 같이 서로에 대해 옆으로 시프트 된 개별 체적의 유전체 재료를 가질 수 있고, 도 2c에 도시된 바와 같이 서로에 대해 중앙에 배치된 개별 체적의 유전체 재료를 가질 수 있으며, 또는 서로에 대해 중앙에 배치된 유전체 재료(206D)의 개별 체적의 일련의 내부 체적 및 도 2d에 도시된 바와 같이 일련의 내부 체적에 대해 옆으로 시프트 된(shifted) 유전체 재료의 외피 체적(212D)을 가질 수 있다. 본 명세서에 개별적으로 공개되었지만 주어진 DRA에서 특정 조합으로 반드시 공개되지는 않은 구조적 속성의 임의의 그리고 모든 이러한 조합은 본 명세서에 공개된 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되고 생각된다.

EM 빔 형성기(104)가 전기 전도성 혼(300)을 포함하는 실시예에서, 도 1a 및 도 1b와 함께 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전기 전도성 혼(300)은 제1 근위 단부(304)로부터 제2 원위 단부(306)로 외측으로 분기하는 측벽(302)을 포함할 수 있고, 제1 근위 단부(304)는 접지 구조(102)와 전기적으로 접촉하여 배치되고, 제2 원위 단부(306)는 연관된 적어도 하나의 DRA(200)로부터 거리에 배치되고, 측벽(302)은 연관된 적어도 하나의 DRA(200)를 둘러싸거나 실질적으로 둘러싸도록 배치된다. 일 실시예에서, 특히 도 1b를 참조하면, 전기 전도성 혼(300)의 길이(Lh)는 유전체 물질(400)의 구체의 직경(Ds)보다 작다. 일 실시예에서, 전기 전도성 혼(300)의 원위 단부(306)는 유전체 재료(400)의 구체의 직경 Ds와 같거나 더 큰 개구(308)를 갖는다. 보다 일반적으로, 전기 전도성 혼(300)의 원위 단부(306)는 유전체 재료(400)의 전체 외부 치수와 동일하거나 그보다 큰 개구(308)를 갖는다.

도 1B 및 도 4를 참조하면, EM 빔 형성기(104)가 유전체 재료(400)의 구체를 포함하는 실시예에서, 유전체 재료(400)의 구체는 상기 구체의 중심에서 구체의 표면으로 감소하는 유전 상수를 갖는다. 예를 들어, 상기 구체의 중심에서의 유전 상수는 2, 3, 4, 5 또는 본원에 개시된 목적에 적합한 다른 값일 수 있고, 구체의 표면에서의 유전 상수는 1일 수 있으며, 공기의 유전 상수와 실질적으로 동일하거나 본원에 개시된 목적에 적합한 임의의 다른 값일 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 재료(400)의 구체는 유전체 재료의 복수 층을 포함하고, 이는 구체의 중심으로부터 구체의 표면까지 연속적으로 감소하는 상이한 유전 상수를 갖는, 중심 내부 구체 주위에 배치된 동심 링(402)으로서 도 1b 및 도 4에 도시되고 표시된다. 예를 들어, 상기 유전체 재료의 층의 수는 2, 3, 4, 5 또는 본원에 개시된 목적에 적합한 임의의 다른 수일 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 재료(400)의 구체는 상기 구체의 표면에서 1의 유전 상수를 갖는다. 일 실시예에서, 유전체 재료의 구체(400)는 정의된 기능에 따라 변하는 구의 중심으로부터 구의 외부 표면까지 다양한 유전 상수를 갖는다. 일 실시예에서, 유전체 재료(400)의 구체의 직경은 20밀리미터(mm) 이하이다. 대안적으로, 유전체 재료(400)의 구체의 직경은 유전체 재료(400)의 구체의 직경이 증가함에 따라 원거리 장 방사 패턴의 시준이 증가함에 따라 20mm보다 클 수 있다.

특히 도 4를 참조하면, EM 빔 성형기(104)가 유전체 재료(400)의 구체를 포함하는 실시예에서, 각각의 DRA(200)는 유전체 재료(400)의 구체에 적어도 부분적으로 매립될 수 있으며, 이는 DRA(200)가 제1 및 제2 층(402.1, 402.2)에 매립되지만 제3 층(402.3)에는 매립되지 않는 도 4에 도시되어 있다.

이제 도 5a를 참조하면, EM 빔 성형기(104)가 유전체 재료(400)의 구체를 포함하는 실시예에서, 적어도 하나의 DRA(200)는 DRA(210)의 어레이를 형성하기 위해 적어도 하나의 DRA(200)의 어레이를 포함하고, DRA(210)의 어레이는 비-평면 기판(214) 상에 배치되고 유전체 재료(400)의 구체의 외부 표면(404) 주위에 적어도 부분적으로 배치될 수 있으며, 앞서 언급한 바와 같이 유전체 재료의 구체는 보다 일반적으로 유전체 재료의 바디일 수 있다. 일 실시예에서, 비-평면 기판(214)은 접지 구조(102)와 일체로 형성된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 DRA(200)는 예를 들어 신축성 인쇄 회로 보드와 같은 곡면 또는 신축성 기판 상에 배치될 수 있고, 예를 들어 루네부르크 렌즈일 수 있는 렌즈(400)와 일체로 배치될 수 있다. 도 5a의 관점에서, 일 실시예는 오목한 배열로 유전체 재료(400)의 외부 표면 주위에 적어도 부분적으로 배치된 DRA(210)의 어레이를 포함한다는 것을 이해할 것이다.

도 5a는 유전체 재료(400)의 구체와 연관된 DRA(210)의 1차원 어레이를 도시하지만, 본 발명의 범위는 그렇게 제한되지 않고 또한 유전체 재료의 구체(400) 또는 전기 전도성 혼(300)과 연관될 수 있는 DRA의 2차원 어레이를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어 도 6을 참조하면, 일 실시예에서, EM 빔 형성기(104)는 전기 전도성 혼(300)을 포함하고, 적어도 하나의 DRA(200)는 DRA(610)의 어레이를 형성하기 위해 적어도 하나의 DRA(200)의 어레이를 포함하고, DRA(610)의 어레이는 접지 구조(102) 상의 전기 전도성 혼(300) 내에 배치될 수 있다. 대안적으로 그리고 명시적으로 도시되지는 않았지만, DRA의 2차원 어레이가 비-평면 기판(214) 상에 배치되고 렌즈(400)와 일체로 배열될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 도 5a에 도시된 DRA(210)의 어레이는 DRA의 1차원 어레이와 DRA의 2차원 어레이 모두를 나타낸다.

이제 도 5a와 비교하여 도 5b 및 5c를 참조하면, 실시예는 DRA(200)가 지면 구조(102) 상에 배치되는 DRA(210, 210')의 어레이를 포함하고, 접지 구조(102)는 전술 한 유전체 재료(400)의 바디 또는 구체가 없는 비-평면 기판(214) 상에 배치된다. 일 실시예에서, DRA(210)의 어레이는 비-평면 기판(214)(도 5b를 참조하여 가장 잘 볼 수 있음)의 오목한 곡률 상에 배치되며, 전술 한 유전체 재료(400)의 바디 또는 구체가 없다. 일 실시예에서, DRA(210')의 어레이는 비-평면 기판(214)(도 5c를 참조하여 가장 잘 볼 수 있음)의 볼록한 곡률 상에 배치되며, 전술 한 유전체 재료(400)의 바디 또는 구체가 없다. 비-평면 기판에서 작동하는 안테나 실시예에서, 상기 안테나 기판의 곡률을 보상하기 위해 각각의 DRA로의 개별 신호 공급이 위상 지연될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 적어도 하나의 DRA(200)는 단독으로 공급되거나, 선택적으로 공급되거나, 하나 이상의 신호 공급(106)에 의해 다중 공급될 수 있으며, 일 실시예에서 본원에 개시된 목적에 적합한 임의의 유형의 신호 피드일 수 있으며, 예를 들어, 매우 넓은 대역폭을 달성하기 위해 또는 슬롯이 있는 구멍이 있는 마이크로스트립, 도파관 또는 표면 통합 도파관을 통해 수직 와이어 연장이 있는 동축 케이블과 같을 수 있다. 상기 신호 피드는 또한 반도체 칩 피드를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, DRA 어레이(210, 610)의 각 DRA(200)는 다중-빔 안테나를 제공하기 위해 적어도 하나의 신호 피드(106) 중 대응하는 하나에 의해 개별적으로 공급된다. 대안적으로, DRA(210, 610) 어레이의 각 DRA(200)는 단일 신호 피드(106)에 의해 선택적으로 공급되어 조종 가능한 다중 빔 안테나를 제공한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "다중-빔(multi-beam)"은, DRA 피드가 하나만 있는 배치, DRA 시스템이 신호 피드를 통해 공급되는 DRA를 선택하여 빔을 조정할 수 있는 배치, 및 DRA 시스템이 다수의 DRA를 공급하고 상이한 방향으로 배향된 다수의 빔을 생성할 수 있는 배치를 포함한다.

실시예는 본원에서 송신기 안테나 시스템으로 설명될 수 있지만, 본 발명의 범위는 그렇게 제한되지 않고 또한 수신기 안테나 시스템을 포함한다는 것이 이해될 것이다.

본원에 개시된 DRA 어레이의 실시예는 작동 주파수(f) 및 관련 파장(λ)에서 작동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 주어진 DRA 어레이 내에서 복수의 DRA의 가장 가까운 인접 쌍 사이의 중심-대-중심 간격(주어진 DRA의 전체 기하학적 구조를 통해)은 λ 이하일 수 있으며, 여기서 λ는 여유 공간에서 DRA 어레이의 작동 파장이다. 일부 실시예에서, 주어진 DRA 어레이 내의 복수의 DRA의 가장 가까운 인접 쌍 사이의 중심 대 중심 간격은 λ 이하일 수 있고 λ/2 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 주어진 DRA 어레이 내에서 복수의 DRA의 가장 가까운 인접 쌍 사이의 중심 간 간격은 λ/2 이하일 수 있다. 예를 들어, 10GHz와 같은 주파수에 대해 λ에서, 하나의 DRA 중심에서 인접한 DRA 벽장의 중심까지의 간격은 약 30mm 이하, 또는 약 15mm 내지 약 30mm, 또는 약 15mm 이하이다.

본원에 개시된 전자기 디바이스(100)의 다양한 예시적인 실시예의 수학적 모델의 분석 결과는 본원에 개시된 바와 같은 특정 구조를 사용하지 않는 다른 그러한 디바이스에 비해 개선된 성능을 나타냈으며, 이는 이제 도 7a, 7b, 8a, 8b, 8c 및 8d를 참조하여 논의될 것이다.

도 7a 및 도 7b와 관련하여, 여기서 분석된 수학적 모델은 전기 전도성 혼(300)이 있거나 없는 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예를 대표한다. 도 7a 및 도 7b는 각각 y-z 평면 및 x-z 평면에서 원거리 장 방사 패턴의 실현된 총 이득(realized gain total)(dBi)을 도시하고, 이는 전기 전도성 혼(300)(실선 플롯)을 갖는 DRA 시스템의 이득을 유사한 DRA 시스템의 이득과 비교하지만 전기 전도성 혼(300)이 없다(점선 플롯). 보여지는 바와 같이, 본원에 개시된 바와 같이 DRA(200)를 갖는 전기 전도성 혼(300)의 포함은 y-z 평면 및 x-z 평면 모두에서 원거리 장 이득이 약 9.3dBi에서 약 17.1dBi로 증가하는 것을 보여주는 분석 결과를 생성한다. 상기 분석 결과는 또한 y-z 평면에서 단일-로브(single-lobe) 방사 패턴을 나타내며(도 7a), x-z 평면에서 3-로브 방사 패턴을 나타낸다(도 7b). 이러한 결과에 대해, 본원에 개시된 바와 같은 구면 렌즈의 사용은 원거리 장 방사 패턴의 시준을 개선할 뿐만 아니라 (즉, x-z 평면의 3-로브 방사 패턴을 보다 중심적인 단일-로브 방사 패턴으로 수정), 상기 이득을 약 6dBi로 더욱 향상시킬 수 있다.

도 8a, 8b, 8c, 8d 및 8e와 관련하여, 여기서 분석된 수학적 모델은 유전체 재료(400)(예를 들어, 유전체 렌즈)의 구체를 포함하거나 포함하지 않고 전기 전도성 혼(300)이 없는 도 4에 도시된 실시예를 대표한다.

도 8a는 도 4의 실시예의 40GHz 내지 90GHz 여기(excitation)에서 반사 손실(점선 플롯) 및 실현된 총 이득(dBi)(실선 플롯)을 도시하지만 벤치 마크로서 유전체 렌즈(400)가 없다. 알 수 있는 바와 같이, 유전체 렌즈(400)가 없는 총 실현 이득의 벤치 마크는 77GHz에서 약 9.3dBi이다. 마커 m1, m2, m3, m4 및 m5는 해당 x (주파수) 및 y (이득(gain)) 좌표로 표시된다. TE 방사 모드는 약 49GHz에서 약 78GHz 사이에서 발생하는 것으로 밝혀졌다. 준 TM 방사 모드는 약 80GHz에서 발생하는 것으로 밝혀졌다.

도 8b 및 도 8c는 각각 유전체 렌즈(400)가 없고 유전체 렌즈(400)가 있는 원거리 방사 패턴의 실현된 총 이득(dBi)을 도시하고, 77GHz에서, DRA 시스템에 유전체 렌즈(400)를 포함함으로써 실현된 총 이득이 약 9.3dBi에서 약 21.4dBi로 증가하는 것을 보여준다.

도 8d 및 도 8e는 각각 y-z 평면 및 x-z 평면에서 원거리 장 방사 패턴의 실현된 총 이득(dBi)을 도시하고, 이는 직경이 20mm인 유전체 렌즈(400)를 갖는 DRA 시스템의 이득(실선 플롯)을 유사한 유전체 렌즈(400)가 없는(점선 플롯) DRA 시스템의 이득과 비교한다. 보여지는 바와 같이, 본원에 개시된 바와 같이 DRA(200)를 갖는 유전체 렌즈(400)의 포함은 y-z 평면 및 x-z 평면 모두에서 약 9.3dBi에서 약 21.4dBi로 원거리 장 이득의 증가를 보여주는 분석 결과를 생성한다.

유전체 재료(400)의 바디가 구형 반경 R에 의해 정의된 구형 외부 표면을 갖는 구형 유전체 재료인 실시예에서 (예를 들어, 도 1b, 5a, 5b 및 5c 참조), DRA(210)의 어레이의 각각의 DRA(200)는 각각의 DRA(200)의 원거리 전자기 복사 조준(216)이 되도록 배치되고, 전자기적으로 여기되면 구형 반경 R과 실질적으로 방사상으로 정렬된다.

유전체 재료(400.1)의 바디가 토로이덜 반경 R1에 의해 정의된 토로이덜 외부 표면을 갖는 도넛 형상 유전체 재료인 실시예에서(예를 들어, 도 1c 참조), DRA(210)의 어레이의 각각의 DRA(200)는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA(200)의 원거리 장 전자기 복사 조준(216)이 토로이덜 반경 R1과 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치된다.

유전체 재료(400.2)의 바디가 반구형 반경 R2에 의해 정의된 반구형 외부 표면을 갖는 반구형 유전체 재료인 실시예에서(예를 들어, 도 1d 참조), DRA(210) 어레이의 각각의 DRA(200)는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA(200)의 원거리 장 전자기 복사 조준(216)이 반구 반경 R2와 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치된다.

유전체 재료(400.3)의 바디가 원통형 반경 R3에 의해 정의된 원통형 외부 표면을 갖는 원통형 모양의 유전체 재료인 실시예에서(예를 들어, 도 1e 참조), DRA(210)의 어레이의 각각의 DRA(200)는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA(200)의 원거리 장 전자기 복사 조준(216)이 원통형 반경 R3와 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치된다.

유전체 재료(400.4)의 바디가 반 원통형 반경 R4에 의해 정의된 반 원통형 외부 표면을 갖는 반 원통형 형상의 유전체 재료인 실시예에서 (예를 들어, 도 1f 참조), DRA(210)의 어레이의 각각의 DRA(200)는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA(200)의 원거리 장 전자기 복사 조준(216)이 반 원통형 반경 R4와 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치된다.

앞서 말한 모든 것에서 알 수 있듯이, 본원에 개시된 바와 같이, 유전체 재료(400, 400.1, 400.2, 400.3, 400.4) (본원에서 집합적으로 400.x로 지칭됨)상의 DRA(200)의 배열은 수많은 가능한 배열의 예시일 뿐이다. 이와 같이, 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 임의의 그리고 모든 그러한 배열은 여기에 개시된 발명의 범위에 속하는 것으로 고려되고 생각된다.

앞서 말한 모든 것 외에도, 일부 실시예에서 유전체 재료(400.x)의 유전 상수는 도시된 반경 R, R1, R2, R3, R4 (본원에서 집합적으로 Rx로 지칭됨)을 따라 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 대상 유전 상수의 특정 변화는 각각의 DRA(200)의 방사 피드(들)이 배치되는 곳에 의존될 수 있다. 일반적으로 더 높은 원거리 장 이득을 얻으려면, 피드 포인트(feed point)의 조준(boresight)에서 측면으로 멀어짐에 따라 유전 상수가 감소하는 것이 좋다. 좀 더 일반적으로 말하자면, 대상 유전 상수는 임의의 원하는 특정 방향으로 대상 유전체 구조를 가로질러 변하도록 구성될 수 있으며, 본원에 정의된 반경 방향 중 하나를 따라 변하는 것으로 반드시 제한될 필요는 없다.

본원에서 사용하기 위한 유전체 재료는 본원에 개시된 목적을 위해 원하는 전기적 및 기계적 특성을 제공하도록 선택된다. 상기 유전체 재료는 일반적으로 열가소성 또는 열경화성 폴리머 매트릭스(polymer matrix) 및 유전체 충전제를 함유하는 충전제 조성물(filler composition)을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 유전체 체적은 유전체 체적의 체적을 기준으로 폴리머 매트릭스의 30 내지 100 체적% (vol%) 및 충전제 조성물의 0 내지 70 vol%를 포함할 수 있으며, 구체적으로 30 내지 99 vol%의 폴리머 매트릭스 및 1 내지 70 vol%의 충전제 조성물, 보다 구체적으로 폴리머 매트릭스 50 내지 95 vol% 및 충전제 조성물 5 내지 50 vol%를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 매트릭스 및 충전제는 본원에 개시된 목적에 부합하는 유전 상수 및 0.006 미만, 구체적으로 10기가헤르츠(GHz)에서 0.0035 이하의 손실 계수를 갖는 유전 체적을 제공하도록 선택된다. 상기 손실 계수는 IPC-TM-650 X-밴드 스트립 라인 방식 또는 분할 공진기 방식으로 측정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유전 체적은 낮은 극성, 낮은 유전 상수 및 저손실 폴리머를 포함한다. 상기 폴리머는, 1,2-폴리부타디엔(PBD), 폴리이소프렌, 폴리부타디엔-폴리이소프렌 폴리머, 폴리에터이미드(PEI), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미디미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리시클로헥실렌 테레프탈레이트와 같은 플루오로 폴리머, 폴리페닐렌에테르, 알릴화(allylated) 된 폴리페닐렌에테르에 기초한 것들, 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 저 극성 폴리머와 고 극성 폴리머의 조합도 사용될 수 있고, 비-제한적인 예시는 에폭시 및 폴리(페닐렌에테르), 에폭시 및 폴리(에테르이미드), 시아네이트 에스테르 및 폴리(페닐렌에테르), 및 1,2-폴리부타디엔 및 폴리에틸렌을 포함한다.

풀루오로폴리머(Fluoropolymers)에는 불소화 호모폴리머, 예를 들어 PTFE 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 및 불소화 공중합체, 예를 들어, 테트라플루오로에틸렌 또는 클로로트리플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌 또는 퍼플루오로알킬비닐에테르, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐 플루오라이드, 에틸렌, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합과 같은 단량체와의 공중합체가 포함된다. 상기 플루오로폴리머는 상이한 하나 이상의 이들 플루오로폴리머의 조합을 포함할 수 있다.

상기 폴리머 매트릭스는 열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌을 포함할 수 있다. 본원에 사용된, 용어 "열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌"은 부타디엔, 이소프렌 또는 이들의 조합으로부터 유도된 단위를 포함하는 호모폴리머 및 공중합체를 포함한다. 다른 공중합성 모노머(copolymerizable monomer)로부터 유도된 단위는 예를 들어 그래프트 형태로 폴리머에 존재할 수도 있다. 예시적인 공중합성 모노머는, 비닐아로마틱 모노머, 예를 들어, 스티렌, 3-메틸스티렌, 3,5-디에틸스티렌, 4-n-프로필스티렌, 알파-메틸스티렌, 알파-메틸비닐톨루엔, 파라-히드록시스티렌, 파라-메톡시스티렌, 알파-클로로스티렌, 알파-브로모스티렌, 디클로로스티렌, 디브로모스티렌, 테트라-클로로스티렌 등과 같은 치환 및 비치환 된 모노비닐아로마틱 모노머; 및 디비닐벤젠, 디비닐톨루엔 등과 같은 치환 및 비치환 된 디비닐아로마틱 모노머를 포함하고 이에 제한되지 않는다. 전술 한 공중합성 모노머 중 하나 이상을 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다. 예시적인 열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌은 부타디엔 호모폴리머, 이소프렌 호모폴리머, 부타디엔-스티렌과 같은 부타디엔-비닐아로마틱 공중합체, 이소프렌-스티렌 공중합체와 같은 이소프렌-비닐아로마틱 공중합체 등을 포함하며, 이에 국한되지 않는다.

열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 또한 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리머는 히드록실-종결, 메타크릴레이트-종결, 카르복실레이트-종결 등일 수 있다. 부타디엔 또는 이소프렌 폴리머의 에폭시-, 말레산 무수물-, 또는 우레탄-개질 폴리머와 같은 후-반응 폴리머가 사용될 수 있다. 상기 폴리머는 또한 예를 들어 디비닐 벤젠과 같은 디비닐아로마틱 화합물, 예를 들어 디비닐 벤젠과 가교 결합된 폴리부타디엔-스티렌에 의해 가교 될 수 있다. 예시적인 재료는 제조업체에 의해 "폴리부타디엔"으로 광범위하게 분류되며, 예를 들어 일본 도쿄의 Nippon Soda Co. 및 PA, Exton의 Cray Valley Hydrocarbon Specialty Chemicals가 있다. 예를 들어, 폴리부타디엔 호모폴리머 및 폴리(부타디엔-이소프렌) 공중합체의 조합과 같은 조합이 또한 사용될 수 있다. 신디오택틱 폴리부타디엔을 포함하는 조합이 또한 유용할 수 있다.

열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌은 실온에서 액체 또는 고체일 수 있다. 액체 폴리머는 5,000 g/mol 이상의 수 평균 분자량 (Mn)을 가질 수 있다. 상기 액체 폴리머는 Mn이 5,000g/mol 미만, 구체적으로는 1,000~3,000g/mol 일 수 있다. 적어도 90 wt% 1,2 첨가물을 갖는 열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌은 가교에 이용 가능한 많은 수의 펜던트 비닐 그룹으로 인해 경화 시 더 큰 가교 밀도를 나타낼 수 있다.

상기 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌은 폴리머 조성물에 최대 100 wt%의 양으로 존재할 수 있으며, 구체적으로, 전체 폴리머 매트릭스 조성물에 대해 최대 75 wt%, 보다 구체적으로 10~70 wt%, 더 구체적으로, 전체 폴리머 매트릭스 조성물을 기준으로 20 내지 60 또는 70 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

열경화성 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌과 함께 경화될 수 있는 다른 폴리머는 특정 특성 또는 가공 수정을 위해 추가될 수 있다. 예를 들어, 시간이 지남에 따라 유전 강도의 안정성과 유전 재료의 기계적 특성을 개선하기 위해 저 분자량 에틸렌-프로필렌 엘라스토머를 시스템에 사용할 수 있다. 본원에 사용된 에틸렌-프로필렌 엘라스토머는 공중합체, 삼량체 또는 주로 에틸렌과 프로필렌을 포함하는 기타 폴리머이다. 에틸렌-프로필렌 엘라스토머는 EPM 공중합체 (즉, 에틸렌과 프로필렌 모노머의 공중합체) 또는 EPDM 삼량체 (즉, 에틸렌, 프로필렌, 및 디엔 모노머의 삼량체)로 추가로 분류될 수 있다. 특히, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체 고무는 포화된 메인 체인을 가지고 있으며, 손쉬운 가교를 위해 메인 체인에서 불포화를 사용할 수 있다. 디엔(diene)이 디시클로펜타디엔인 액체 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체 고무가 사용될 수 있다.

상기 에틸렌-프로필렌 고무의 분자량은 10,000g/mol 점도 평균 분자량(Mv) 미만일 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 고무는, 7,200g/mol의 Mv를 갖는 에틸렌-프로필렌 고무, 이는 Lion Copolymer, Baton Rouge, LA에서 상품명 TRILENE^TM CP80으로 이용 가능함; Mv가 7,000g/mol인 액체 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 삼량체 고무, 이는 Lion Copolymer로부터 TRILENE^TM 65의 상품명으로 이용 가능함; 및 Mv가 7,500g/mol인 액체 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보르넨 삼량체, 이는 Lion Copolymer로부터 TRILENE^TM 67이라는 명칭으로 이용 가능함;을 포함한다.

상기 에틸렌-프로필렌 고무는 시간이 지남에 따라 유전체 재료의 특성, 특히 유전 강도 및 기계적 특성의 안정성을 유지하는데 효과적인 양으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 이러한 양은 폴리머 매트릭스 조성물의 총 중량에 대해 최대 20 wt%, 구체적으로 4 내지 20 wt%, 보다 구체적으로 6 내지 12 wt%이다.

다른 유형의 공-경화성 폴리머(co-curable polymer)는 불포화 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌- 함유 엘라스토머이다. 이 성분은 주로 1,3-부가 부타디엔 또는 에틸렌계 불포화 모노머와 이소프렌의 랜덤 또는 블록 공중합체, 예를 들어, 스티렌 또는 알파-메틸 스티렌과 같은 비닐아로마틱 화합물, 메틸 메타크릴레이트, 또는 아크릴로니트릴과 같은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트일 수 있다. 상기 엘라스토머는 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록과 스티렌 또는 알파-메틸 스티렌과 같은 모노비닐아로마틱 모노머로부터 유도될 수 있는 열가소성 블록을 갖는 선형 또는 그래프트-형 블록 공중합체를 포함하는 고체 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 이 유형의 블록 공중합체는, 스티렌-부타디엔-스티렌 삼블록 공중합체, 예를 들어 Dexco Polymers, Houston, TX에서 상품명 VECTOR 8508M^TM, Enichem Elastomers America, Houston, TX에서 상품명 SOL-T-6302^TM으로 이용 가능한 것, 및 상품명 CALPRENE^TM 401하에 Dynasol Elastomers 제품; 및 스티렌-부타디엔 이블록 공중합체 및 스티렌 및 부타디엔을 함유하는 혼합된 삼블록 및 이블록 공중합체, 예를 들어 상표명 KRATON D1118로 Kraton Polymers (텍사스주, 휴스턴)로부터 이용 가능한 것들을 포함한다. KRATON D1118은 혼합된 이블록(diblock)/삼블록(triblock) 스티렌 및 33 wt% 스티렌을 함유하는 부타디엔 함유 공중합체이다.

임의의 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌- 함유 엘라스토머는 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록이 수소화 된다는 점을 제외하고는, 상기 기재된 것과 유사한 제2 블록 공중합체를 더 포함할 수 있고, 이에 의해 폴리에틸렌 블록 (폴리부타디엔의 경우) 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체 블록 (폴리이소프렌의 경우)을 형성한다. 전술 한 공중합체와 함께 사용하면 인성이 더 큰 재료가 생성될 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 제2 블록 공중합체는 Kraton Polymers에서 시판되는 KRATON GX1855이며, 이는 스티렌-하이 1,2-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌 블록 공중합체의 조합으로 여겨진다.

불포화 폴리부타디엔- 또는 폴리이소프렌- 함유 엘라스토머 성분은 폴리머 매트릭스 조성물의 총 중량에 대해 2 내지 60 wt%의 양으로 폴리머 매트릭스 조성물에 존재할 수 있으며, 구체적으로는 5 내지 50 wt%, 보다 구체적으로는 10 내지 40 또는 50 wt%이다.

특정 특성 또는 가공 수정을 위해 추가될 수 있는 또 다른 공-경화성 폴리머는, 폴리에틸렌 및 에틸렌 옥사이드 공중합체와 같은 에틸렌의 호모폴리머 또는 공중합체; 천연 고무; 폴리디시클로펜타디엔과 같은 노르보르넨 폴리머; 수소화 된 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 및 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체; 불포화 폴리에스테르 등을 포함하고, 그러나 이에 국한되지 않는다. 이들 공중합체의 수준은 일반적으로 폴리머 매트릭스 조성물에서 전체 중합체의 50 wt% 미만이다.

예를 들어 경화 후 시스템의 가교 밀도를 증가시키기 위해 특정 특성 또는 가공 수정을 위해 프리 래디컬-경화성 모노머(Free radical-curable monomers)를 첨가할 수도 있다. 적합한 가교 결합제일 수 있는 예시적인 모노머는, 예를 들어, 디비닐 벤젠, 트리알릴 시아누레이트, 디알릴 프탈레이트, 및 다작용성 아크릴레이트 모노머와 같은 디(di), 트리(tri)-, 또는 그 이상의 에틸렌계 불포화 모노머 (예를 들어, Sartomer USA, Newtown Square, PA에서 이용 가능한 SARTOMER^TM 폴리머), 또는 이들의 조합, 이들 모두는 상업적으로 입수 가능함을 포함한다. 상기 가교 결합제는 사용될 때 폴리머 매트릭스 조성물에서 전체 중합체의 총 중량을 기준으로 최대 20 wt%, 구체적으로 1 내지 15 wt%의 양으로 폴리머 매트릭스 조성물에 존재할 수 있다.

올레핀 계 반응성 부위를 갖는 폴리엔의 경화 반응을 가속화하기 위해 경화제가 폴리머 매트릭스 조성물에 첨가될 수 있다. 상기 경화제는 유기 과산화물, 예를 들어, 디쿠밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼벤조에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시) 헥산, α, α-디-비스(t-부틸 퍼옥시) 디이소프로필벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시) 헥신-3, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 탄소-탄소 개시제, 예를 들어 2,3-디메틸-2,3 디페닐부탄이 사용될 수 있다. 경화제 또는 개시제는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 경화제의 양은 폴리머 매트릭스 조성물에서 폴리머의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 10 wt%일 수 있다.

일부 실시예에서, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 카르복시-기능화 된다. 기능화는 분자 내에 있는 (i) 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합, 및 (ii) 카르복실 산, 무수물, 아미드, 에스테르, 또는 산 할라이드를 포함하는 카르복시 그룹 중 적어도 하나를 가지는 다작용성 화합물을 사용하여 수행될 수 있다. 특정 카르복시 그룹은 카복실산 또는 에스테르이다. 카르복실 산 작용 그룹을 제공할 수 있는 다작용성 화합물의 예시는 말레 산, 말레 산 무수물, 푸마르 산, 및 시트르 산을 포함한다. 특히, 말레 산 무수물이 부가된 폴리부타디엔이 열경화성 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 말레인화 폴리부타디엔 폴리머는 예를 들어 상표명 RICON 130MA8, RICON 130MA13, RICON 130MA20, RICON 131MA5, RICON 131MA10, RICON 131MA17, RICON 131MA20 및 RICON 156MA17로 Cray Valley에서 시판된다. 적합한 말레인화 폴리부타디엔-스티렌 공중합체는 예를 들어 Sartomer로부터 상품명 RICON 184MA6으로 시판된다. RICON 184MA6은 스티렌 함량이 17 내지 27 wt%이고 Mn이 9,900g/mol인 말레 산 무수물이 첨가된 부타디엔-스티렌 공중합체이다.

폴리머 매트릭스 조성물에서 다양한 폴리머, 예를 들어 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머 및 기타 폴리머의 상대적인 양은 사용된 특정 전도성 금속 접지 판 층, 회로 재료의 원하는 특성 및 유사한 고려 사항에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 폴리(아릴렌 에테르)의 사용은 전도성 금속 구성 요소, 예를 들어 신호 공급, 접지 또는 반사기 구성 요소와 같은 구리 또는 알루미늄 구성 요소에 대한 결합 강도를 증가시킬 수 있다. 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머의 사용은 예를 들어 이러한 폴리머가 카르복시-기능화 될 때 복합물의 고온 내성을 증가시킬 수 있다. 엘라스토머 블록 공중합체의 사용은 폴리머 매트릭스 재료의 성분을 상용화하는 기능을 할 수 있다. 특정 응용 분야에서 원하는 특성에 따라 과도한 실험없이 각 구성 요소의 적절한 양을 결정할 수 있다.

유전 체적은 유전 상수, 소산 계수, 열팽창 계수 및 유전 체적의 다른 특성을 조정하도록 선택된 미립자 유전 충전제를 더 포함할 수 있다. 유전체 충전제는, 예를 들어, 이산화 티타늄 (루틸 및 아나타제), 티탄산 바륨, 티탄산 스트론튬, 실리카 (융합 비정질 실리카 포함), 커런덤, 규회석, Ba₂Ti₉O₂₀, 고체 유리 구, 합성 유리 또는 세라믹 중공 구, 석영, 질화 붕소, 질화 알루미늄, 탄화 규소, 베릴리아, 알루미나, 알루미나 삼수화물, 마그네시아, 운모, 활석, 나노클레이, 수산화 마그네슘, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 단일 2차 충전제 또는 2차 충전제의 조합을 사용하여 원하는 특성 균형을 제공할 수 있다.

선택적으로, 상기 충전제는 실리콘 함유 코팅, 예를 들어 유기 기능성 알콕시 실란 커플링 작용제로 표면 처리될 수 있다. 지르코네이트 또는 티타네이트 커플링 작용제가 사용될 수 있다. 이러한 커플링 작용제는 폴리머 매트릭스에서 충전제의 분산을 개선하고 완성된 DRA의 수분 흡수를 감소시킬 수 있다. 충전제 성분은 충전제의 중량을 기준으로 5 내지 50 vol%의 미소 구체 및 2차 충전제로서 융합된 비정질 실리카 70 내지 30 vol%를 포함할 수 있다.

유전체 체적은 또한 체적을 내화성으로 만드는데 유용한 내연제를 선택적으로 함유할 수 있다. 이들 내연제는 할로겐화 또는 비할로겐화 될 수 있다. 상기 내연제는 유전체 체적의 부피를 기준으로 0 내지 30 vol%의 양으로 유전체 체적에 존재할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 내연제는 무기물이고 입자 형태로 존재한다. 예시적인 무기 내연제는 예를 들어 1 nm 내지 500 nm, 바람직하게는 1 내지 200 nm, 또는 5 내지 200 nm, 또는 10 내지 200 nm의 부피 평균 입자 직경을 갖는 금속 수화물이고; 대안적으로 부피 평균 입자 직경은 500 nm 내지 15 마이크로미터, 예를 들어 1 내지 5 마이크로미터이다. 상기 금속 수화물은 Mg, Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, Ni와 같은 금속의 수화물, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이다. Mg, Al 또는 Ca의 수화물이 특히 바람직하며, 예를 들어 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 철, 수산화 아연, 수산화 구리 및 수산화 니켈; 및 칼슘 알루미네이트, 석고 이수화물, 아연 붕산염 및 바륨 메타보레이트의 수화물이다. 이러한 수화물의 복합물, 예를 들어 Mg 및 Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu 및 Ni 중 하나 이상을 함유하는 수화물이 사용될 수 있다. 바람직한 복합 금속 수화물은 화학식 MgMx.(OH)_y를 가지며, 여기서 M은 Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu 또는 Ni이고, x는 0.1 내지 10이고, y는 2 내지 32이다. 상기 내연제 입자는 분산 및 기타 특성을 개선하기 위해 코팅되거나 처리될 수 있다.

유기 내연제는 대안적으로 또는 무기 내연제에 추가하여 사용될 수 있다. 무기 내연제의 예시는, 멜라민 시아누레이트, 미세 입자 크기 멜라민 폴리포스페이트, 및 아로마틱 포스피네이트, 디포스피네이트, 포스포네이트, 및 포스페이트와 같은 다양한 기타 인(phosphorus)- 함유 화합물, 특정 폴리실세스퀴옥산, 실록산 및 헥사클로로엔도메틸렌테트라히드로프탈산 (HET 산), 테트라브로모프탈 산 및 디브로모네오펜틸 글리콜과 같은 할로겐화 화합물을 포함한다. 내연제 (브롬-함유 내연제 등)는 20 phr (수지 100 파트 당 파트(parts per hundred parts of resin)) 내지 60 phr, 구체적으로 30 내지 45 phr의 양으로 존재할 수 있다. 브롬화 내연제의 예시는, Saytex BT93W (에틸렌 비스테트라브로모프탈이미드), Saytex 120 (테트라데카브로모디페녹시 벤젠), 및 Saytex 102 (데카브로모디페닐옥사이드)를 포함한다. 상기 내연제는 상승제와 조합하여 사용할 수 있고, 예를 들어 할로겐화 내연제는 삼산화 안티몬과 같은 상승제와 조합하여 사용될 수 있고, 인 함유 내연제는 멜라민과 같은 질소 함유 화합물과 조합하여 사용될 수 있다.

유전체 물질의 부피는 폴리머 매트릭스 조성물 및 충전제 조성물을 포함하는 유전체 조성물로부터 형성될 수 있다. 상기 체적은 유전체 조성물을 접지 구조 층 상에 직접 주조함으로써 형성될 수 있거나, 유전체 체적이 생성되어 접지 구조 층 상에 증착 될 수 있다. 유전체 체적을 생성하는 방법은 선택된 폴리머에 기초할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리머가 PTFE와 같은 플루오로폴리머를 포함하는 경우, 상기 폴리머는 제1 캐리어 액체와 혼합될 수 있다. 상기 조합은 제1 캐리어 액체에 폴리머 입자의 분산액을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 폴리머의 액체 액적의 에멀젼(emulsion), 또는 제1 캐리어 액체 중의 폴리머의 단량체 또는 올리고머 전구체의 에멀젼, 또는 제1 캐리어 액체 중의 폴리머 용액을 포함할 수 있다. 폴리머가 액체이면 제1 캐리어 액체가 필요하지 않을 수 있다.

존재한다면, 제1 캐리어 액체의 선택은 특정 중합체 및 중합체가 유전체 체적에 도입되는 형태에 기초할 수 있다. 중합체를 용액으로 도입하는 것이 바람직한 경우, 특정 중합체에 대한 용매가 캐리어 액체로 선택되며, 예를 들어 N-메틸 피롤리돈 (NMP)은 폴리이미드 용액에 적합한 캐리어 액체가 될 것이다. 중합체를 분산액으로 도입하는 것이 바람직하다면, 캐리어 액체는 용해되지 않는 액체를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 물은 PTFE 입자의 분산에 적합한 캐리어 액체이고 폴리아믹 산의 에멀젼 또는 부타디엔 모노머의 에멀젼에 적합한 캐리어 액체일 것이다.

상기 유전체 충전제 성분은 선택적으로 제2 캐리어 액체에 분산되거나, 제1 캐리어 액체 (또는 제1 캐리어가 사용되지 않는 액체 폴리머)와 혼합될 수 있다. 제2 캐리어 액체는 동일한 액체일 수 있거나 제1 캐리어 액체와 혼화 될 수 있는 제1 캐리어 액체 이외의 액체일 수 있다. 예를 들어, 제1 캐리어 액체가 물이면, 제2 캐리어 액체는 물 또는 알코올을 포함할 수 있다. 제2 캐리어 액체는 물을 포함할 수 있다.

충전제 분산액은 제2 캐리어 액체가 보로실리케이트 미소구를 적실 수 있도록 제2 캐리어 액체의 표면 장력을 변형시키는데 효과적인 양의 계면 활성제를 포함할 수 있다. 예시적인 계면 활성제 화합물은 이온성 계면 활성제 및 비이온성 계면 활성제를 포함한다. TRITON X-100^TM은 수성 충전제 분산액에 사용하기 위한 예시적인 계면 활성제인 것으로 확인되었다. 상기 충전제 분산액은 충전제 10 내지 70 vol% 및 계면 활성제 0.1 내지 10 vol%를 포함할 수 있으며, 나머지는 제2 캐리어 액체를 포함한다.

상기 폴리머 및 제1 캐리어 액체 및 제2 캐리어 액체 중의 충전제 분산액의 조합은 조합되어 주조 혼합물을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 주조 혼합물은 결합된 폴리머 및 충전제의 10 내지 60 vol% 및 결합된 제1 및 제2 캐리어 액체 40 내지 90 vol%를 포함한다. 주조 혼합물에서 폴리머 및 충전제 성분의 상대적인 양은 아래에 기술된 바와 같이 최종 조성물에 원하는 양을 제공하도록 선택될 수 있다.

주조 혼합물의 점도는 분리를 지연시키기 위해 특정 캐리어 액체 또는 캐리어 액체의 조합에서의 호환성에 기초하여 선택된 점도 조절제의 첨가에 의해 조정될 수 있으며, 즉, 유전체 복합 재료로부터 중공 구체 필러의 침강 또는 부유, 그리고 종래의 제조 장비와 호환되는 점도를 갖는 유전체 복합 재료를 제공한다. 수성 캐스팅 혼합물에 사용하기에 적합한 예시적인 점도 조절제는 예를 들어 폴리아크릴산 화합물, 식물성 검, 및 셀룰로스 기반 화합물을 포함한다. 적합한 점도 조절제의 특정 예시는 폴리아크릴 산, 메틸 셀룰로스, 폴리에틸렌옥사이드, 구아 검, 로커스트 빈 검, 나트륨 카르복시메틸셀룰로스, 나트륨 알긴산 염, 및 검 트라가칸트를 포함한다. 점도-조정된 주조 혼합물의 점도는 유전체 복합 재료를 선택된 제조 기술에 적용하기 위해 적용에 따라 최소 점도 이상으로 추가로 증가될 수 있다. 일 실시예에서, 점도-조정 된 주조 혼합물은 10 내지 100,000 센티포이즈 (cp); 구체적으로 실온 값에서 측정 된 100cp 및 10,000cp이다.

대안적으로, 상기 캐리어 액체의 점도가 관심 기간 동안 분리되지 않는 주조 혼합물을 제공하기에 충분하다면 점도 조절제는 생략될 수 있다. 특히, 극히 작은 입자, 예를 들어 0.1 마이크로미터 미만의 등가 구경을 갖는 입자의 경우, 점도 조절제의 사용이 필요하지 않을 수 있다.

점도 조절된 주조 혼합물의 층은 바닥 구조 층에 주조 될 수 있거나, 딥 코팅 된 다음 성형 될 수 있다. 주조는 예를 들어 딥 코팅, 플로우 코팅, 리버스 롤 코팅, 나이프-오버-롤, 나이프-오버-플레이트, 미터링 로드 코팅 등에 의해 달성될 수 있다.

상기 캐리어 액체 및 가공 보조제, 즉 계면 활성제 및 점도 조절제는, 폴리머 및 미소 구체를 포함하는 충전제의 유전체 체적을 통합하기 위해, 예를 들어 증발 또는 열 분해에 의해 주조 체적으로부터 제거될 수 있다.

폴리머 매트릭스 물질 및 충전제 성분의 체적은 부피의 물리적 특성을 수정하기 위해, 예를 들어 열가소성 수지를 소결하거나 열경화성 조성물을 경화 또는 후 경화하기 위해 추가로 가열될 수 있다.

다른 방법에서, PTFE 복합 유전체 체적은 페이스트 압출 및 캘린더링 공정에 의해 만들어 질 수 있다.

또 다른 실시예에서, 유전체 체적은 주조된 다음 부분적으로 경화될 수 있다("B-단계"). 이러한 B 단계 체적은 저장하고 나중에 사용될 수 있다.

접착층은 전도성 접지 층과 유전체 체적 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착층은, 폴리(아릴렌 에테르); 및 부타디엔, 이소프렌, 또는 부타디엔 및 이소프렌 유닛을 포함하는 카르복시-기능화 된 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머, 및 공-경화성 모노머 유닛의 0 내지 50 wt% 이하를 포함할 수 있고; 여기서 접착층의 조성은 유전체 체적의 조성과 동일하지 않다. 상기 접착층은 평방 미터 당 2 내지 15g의 양으로 존재할 수 있다. 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 카르복시-기능화 된 폴리(아릴렌 에테르)를 포함할 수 있다. 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 폴리(아릴렌 에테르)와 고리 형 무수물의 반응 생성물 또는 폴리(아릴렌 에테르)와 말레 산 무수물의 반응 생성물일 수 있다. 카르복시-작용화 된 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 카르복시-작용화 된 부타디엔-스티렌 공중합체일 수 있다. 카르복시-작용화 된 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머와 고리 형 무수물의 반응 생성물일 수 있다. 카르복시-작용화 된 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 폴리머는 말레인화 폴리부타디엔-스티렌 또는 말레인화 폴리이소프렌-스티렌 공중합체일 수 있다.

일 실시예에서, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌과 같은 열경화성 재료에 적합한 다-단계 공정은 150 내지 200℃의 온도에서 과산화물 경화 단계를 포함할 수 있고, 부분적으로 경화된 (B-단계) 스택은 그 다음 고-에너지 전자 빔 조사 경화 (E-빔 경화) 또는 불활성 분위기 하에서 고온 경화 단계를 거칠 수 있다. 2단계 경화를 사용하면 생성된 복합재에 비정상적으로 높은 수준의 교차 결합이 발생할 수 있다. 제2 단계에서 사용되는 온도는 250 내지 300℃ 또는 폴리머의 분해 온도일 수 있다. 이 고온 경화는 오븐에서 수행될 수 있지만 프레스에서도 수행될 수 있으며, 즉 초기 제조 및 경화 단계의 연속으로 수행될 수 있다. 특정 제조 온도 및 압력은 특정 접착제 조성물 및 유전체 조성물에 따라 달라지며, 과도한 실험없이 당업자에 의해 용이하게 확인될 수 있다.

몰딩(Molding)을 사용하면 선택적으로 다른 DRA 구성 요소(들)와 함께 내장형 피처 또는 표면 피처로 유전체 체적을 빠르고 효율적으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 금속, 세라믹 또는 기타 삽입물을 몰드에 배치하여 신호 피드, 접지 구성요소 또는 반사기 구성 요소와 같은 DRA 구성요소를 내장 또는 표면 형상으로 제공할 수 있다. 대안적으로, 임베디드 피처는 3D 인쇄 또는 잉크젯 인쇄로 볼륨에 인쇄한 다음 추가 성형할 수 있고; 또는 표면 피처는 DRA의 가장 바깥쪽 표면에 3D 인쇄되거나 잉크젯 인쇄될 수 있다. 상기 체적은 바닥 구조에 직접 성형하거나 유전 상수가 1과 3 사이인 재료를 포함하는 용기에 성형하는 것도 가능하다.

몰드는 패키지 또는 체적을 제공하기 위해 몰드 또는 기계 가공된 세라믹을 포함하는 몰드 인서트를 가질 수 있다. 세라믹 인서트를 사용하면, 손실이 적어 효율성이 높아짐; 성형된 알루미나에 대한 낮은 직접 재료 비용으로 인한 비용 절감; 폴리머의 제조 및 제어 (제한된) 열팽창 용이성과 같은 결과가 발생할 수 있다. 또한 전체 구조가 구리 또는 알루미늄의 CTE와 일치하도록 균형 잡힌 열팽창 계수 (CTE)를 제공할 수 있다.

주입 용 조성물은 먼저 세라믹 충전제 및 실란(silane)을 조합하여 충전제 조성물을 형성한 다음 충전제 조성물을 열가소성 폴리머 또는 열경화성 조성물과 혼합함으로써 제조될 수 있다. 열가소성 폴리머의 경우, 상기 폴리머는 세라믹 충전제 및 실란 중 하나 또는 둘 모두와 혼합하기 전, 후에 또는 혼합 중에 용융 될 수 있다. 이어서 주입 가능한 조성물은 몰드에서 사출 성형될 수 있다. 사용되는 용융 온도, 사출 온도 및 금형 온도는 열가소성 폴리머의 용융 및 유리 전이 온도에 따라 달라지며, 예를 들어 150~350°C 또는 200~300°C일 수 있다. 상기 성형은 65~350 킬로파스칼(kPa)의 압력에서 발생할 수 있다.

일부 실시예에서, 유전체 체적은 열경화성 조성물을 반응 사출 성형하여 제조될 수 있다. 상기 반응 사출 성형은 열경화성 조성물을 형성하기 위해 적어도 2개의 스트림을 혼합하고, 열경화성 조성물을 몰드에 주입하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 스트림은 촉매를 포함하고 제2 스트림은 선택적으로 활성화 작용제를 포함한다. 상기 제1 스트림 및 제2 스트림 또는 제3 스트림 중 하나 또는 둘 모두는 모노머 또는 경화성 조성물을 포함할 수 있다. 상기 제1 스트림 및 제2 스트림 또는 제3 스트림 중 하나 또는 둘 모두는 유전체 충전제 및 첨가제 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 유전체 충전제 및 첨가제 중 하나 또는 둘 모두는 열경화성 조성물을 주입하기 전에 몰드에 첨가될 수 있다.

예를 들어, 체적을 제조하는 방법은 촉매 및 제1 모노머 또는 경화성 조성물을 포함하는 제1 스트림 및 임의의 활성화 작용제 및 제2 모노머 또는 경화성 조성물을 포함하는 제2 스트림을 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 모노머 또는 경화성 조성물은 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 스트림 및 제2 스트림 중 하나 또는 둘 모두는 유전체 충전제를 포함할 수 있다. 상기 유전체 충전제는 예를 들어, 제3 모노머를 추가로 포함하는 제3 스트림으로서 첨가될 수 있다. 상기 유전체 충전제는 제1 및 제2 스트림의 주입전에 몰드에 있을 수 있다. 하나 이상의 스트림의 도입은 불활성 기체, 예를 들어 질소 또는 아르곤 하에서 발생할 수 있다.

혼합은 사출 성형기의 헤드 공간이나 인라인 믹서에서 또는 금형에 주입하는 동안 발생할 수 있다. 혼합은 0~200°C 이상, 구체적으로는 15~130°C 또는 0~45°C, 보다 구체적으로는 23~45°C의 온도에서 이루어질 수 있다.

상기 금형은 0~250°C 이상, 구체적으로 23~200°C 또는 45~250°C, 보다 구체적으로 30~130°C 또는 50~70°C의 온도로 유지될 수 있다. 금형을 채우는데 0.25~0.5분이 소요될 수 있으며, 이 시간 동안 금형 온도가 떨어질 수 있다. 상기 금형이 채워진 후, 열경화성 조성물의 온도는 예를 들어, 0~45°C의 제1 온도에서 45~250°C의 제2 온도로 증가할 수 있다. 성형은 65~350킬로파스칼(kPa)의 압력에서 발생할 수 있다. 성형은 5분 이하, 구체적으로는 2분 이하, 보다 구체적으로는 2~30초 동안 진행될 수 있다. 중합이 완료된 후, 기판은 금형 온도 또는 감소된 금형 온도에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 해제 온도 T_r은 성형 온도 T_m 보다 10°C 이하일 수 있다(T_r ≤ T_m - 10°C).

볼륨이 금형에서 제거된 후, 후-경화될 수 있다. 후-경화는 100~150°C, 구체적으로는 140~200°C에서 5분 이상 진행될 수 있다.

압축 성형은 열가소성 또는 열경화성 재료와 함께 사용할 수 있다. 금형 온도와 같은 열가소성 재료의 압축 성형 조건은 열가소성 폴리머의 용융 및 유리 전이 온도에 따라 달라지며, 예를 들어 150~350°C 또는 200~300°C일 수 있다. 상기 성형은 65~350킬로파스칼(kPa)의 압력에서 발생할 수 있다. 상기 성형은 5분 이하, 구체적으로는 2분 이하, 보다 구체적으로 2~30초 동안 진행될 수 있다. 열경화성 재료는 B-단계 전에 압축 성형되어 B-상태 된 재료 또는 완전히 경화된 재료를 생성할 수 있거나; 또는 B-단계 후 압축 성형되고 금형에서 완전히 경화되거나 성형 후에 압축 성형될 수 있다.

3D 프린팅을 사용하면 유전체 볼륨을 빠르고 효율적으로 제조할 수 있으며, 선택적으로 다른 DRA 구성 요소(들)과 함께 임베디드 기능 또는 표면 기능을 사용할 수 있다. 예를 들어, 금속, 세라믹 또는 기타 삽입물은 프린팅 중에 배치되어 신호 공급, 접지 구성요소 또는 반사기 구성요소와 같은 DRA 구성 요소를 내장 또는 표면 피처로 제공할 수 있다. 대안으로, 임베디드 피처는 3D 프린팅 또는 잉크젯 프린팅으로 볼륨에 인쇄한 다음 추가 프린팅 할 수 있거나; 또는 표면 피처는 DRA의 가장 바깥쪽 표면에 3D 프린팅 되거나 잉크젯 프린팅 될 수 있다. 상기 볼륨을 지면 구조에 직접 또는 1과 3 사이의 유전 상수를 갖는 재료를 포함하는 컨테이너에 3D 프린팅 하는 것도 가능하며, 여기서 상기 컨테이너는 어레이의 단위 셀을 내장하는데 유용할 수 있다.

다양한 3D 프린팅 방법, 예를 들어 융합 증착 모델링(FDM), 선택적 레이저 소결(SLS), 선택적 레이저 용융(SLM), 전자 빔 용융(EBM), 대 면적 적층 제조(BAAM), ARBURG 플라스틱 자유 성형 기술, 적층 물체 제조(LOM), 펌핑 된 증착(또한 예를 들어 http://nscrypt.com/micro-dispensing에 설명된 대로 제어된 페이스트 압출이라고도 함), 또는 기타 3D 프린팅 방법이 사용될 수 있다. 3D 프린팅은 프로토 타입 제조 또는 생산 공정에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 볼륨 또는 DRA는 유전체 볼륨 또는 DRA를 형성하는 방법이 압출, 성형 또는 적층 공정이 없도록 3D 또는 잉크젯 프린팅에 의해서만 제조된다.

재료 압출 기술은 열가소성 수지에 특히 유용하며 복잡한 기능을 제공하는데 사용할 수 있다. 재료 압출 기술에는 FDM, 펌핑 증착 및 융합 필라멘트 제조와 같은 기술과 ASTM F2792-12a에 설명된 다른 기술이 포함된다. 융합된 재료 압출 기술에서, 층을 형성하도록 증착 될 수 있는 유동성 상태로 열가소성 재료를 가열함으로써 물품이 생성될 수 있다. 상기 층은 x-y축으로 소정의 형상을 가질 수 있고 z-축으로 소정 두께를 가질 수 있다. 유동성 물질은 전술된 바와 같이 로드(road)로서 또는 특정 프로파일을 제공하기 위해 다이(die)를 통해 증착 될 수 있다. 상기 층이 침착됨에 따라 냉각되고 굳어진다. 용융된 열가소성 재료의 후속 층이 이전에 증착 된 층에 융합되고 온도가 떨어지면 응고된다. 여러 후속 레이어를 돌출시키면 원하는 볼륨 모양이 만들어진다. 특히, 물품(article)은 층을 형성하기 위해 x-y평면의 기판 상에 하나 이상의 도로로서 유동성 재료를 증착 함으로써 물품의 3차원 디지털 표현으로부터 형성될 수 있다. 그 다음 기판에 대한 디스펜서(dispenser)(예를 들어, 노즐)의 위치가 z-축 (x-y 평면에 수직)을 따라 증가되고 프로세스가 반복되어 디지털 표현으로부터 물품을 형성한다. 따라서 분배된 재료는 "구성 재료" 뿐만 아니라 "모델링 재료"라고도 한다.

일부 실시예에서 상기 볼륨은 각각 동일한 유전체 조성물을 압출하는 2개 이상의 노즐로부터 압출될 수 있다. 여러 개의 노즐이 사용되는 경우, 이 방법은 단일 노즐을 사용하는 방법보다 빠르게 제품 물체를 생성할 수 있으며, 다른 폴리머 또는 폴리머의 블렌드(blend), 다른 색상, 또는 질감 등을 사용하는 측면에서 유연성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 단일 체적의 조성 또는 특성은 2개의 노즐을 사용하여 증착 동안 변경될 수 있다.

재료 압출 기술은 열경화성 조성물의 증착에 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 2개의 스트림이 혼합되고 증착 되어 상기 볼륨을 형성할 수 있다. 제1 스트림은 촉매를 포함할 수 있고 제2 스트림은 선택적으로 활성화 작용제를 포함할 수 있다. 제1 스트림 및 제2 스트림 또는 제3 스트림 중 하나 또는 둘 모두는 모노머 또는 경화성 조성물(예를 들어, 수지)을 포함할 수 있다. 제1 스트림 및 제2 스트림 또는 제3 스트림 중 하나 또는 둘 모두는 유전체 충전제 및 첨가제 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 유전체 충전제 및 첨가제 중 하나 또는 둘 모두는 열경화성 조성물을 주입하기 전에 몰드에 첨가될 수 있다.

예를 들어, 상기 볼륨을 제조하는 방법은 촉매 및 제1 모노머 또는 경화성 조성물을 포함하는 제1 스트림 및 임의의 활성화 작용제 및 제2 모노머 또는 경화성 조성물을 포함하는 제2 스트림을 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 모노머 또는 경화성 조성물은 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 스트림 및 제2 스트림 중 하나 또는 둘 모두는 유전체 충전제를 포함할 수 있다. 유전체 충전제는 예를 들어, 제3 모노머를 더 포함하는 제3 스트림으로서 첨가될 수 있다. 하나 이상의 스트림의 침착은 불활성 기체, 예를 들어 질소 또는 아르곤 하에서 발생할 수 있다. 혼합은 증착 전에, 인라인 믹서에서 또는 층의 증착 중에 발생할 수 있다. 전체 또는 부분 경화 (중합 또는 가교)는 증착 전, 층의 증착 동안 또는 증착 후에 개시될 수 있다. 일 실시예에서, 부분 경화는 층의 증착 전 또는 증착 중에 개시되고, 완전 경화는 층의 증착 후 또는 볼륨을 제공하는 복수의 층의 증착 후에 개시된다.

일부 실시예에서, 당업계에 공지된 지지 재료는 선택적으로 지지 구조를 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 빌드 재료 및 지지 재료는 용품 및 지지 구조를 제공하기 위해 용품의 제조 동안 선택적으로 분배될 수 있다. 상기 지지 재료는 지지 구조, 예를 들어 적층 공정이 원하는 정도로 완료될 때 기계적으로 제거되거나 세척될 수 있는 스캐폴딩(scaffolding)의 형태로 존재할 수 있다.

선택적 레이저 소결(SLS), 선택적 레이저 용융(SLM), 전자 빔 용융(EBM), 바인더 또는 용매의 분말 베드 분사와 같은 스테레오리소그래피(Stereolithographic) 기술을 사용하여 미리 설정된 패턴으로 연속적인 층을 형성할 수도 있다. 스테레오리소그래피 기술은 열경화성 조성물에 특히 유용한데, 층별 빌드 업은 각 층을 중합하거나 가교함으로써 발생할 수 있기 때문이다.

전술된 바와 같이, 유전체 조성물은 열가소성 폴리머 또는 열경화성 조성물을 포함할 수 있다. 상기 열가소성 물질은 용융되거나 적합한 용매에 용해될 수 있다. 상기 열경화성 조성물은 액체 열경화성 조성물이거나 용매에 용해될 수 있다. 상기 용매는 열, 공기 건조 또는 기타 기술에 의해 유전체 조성물을 적용한 후 제거될 수 있다. 상기 열경화성 조성물은 B-단계일 수 있거나, 적용 후 완전히 중합되거나 경화되어 제2 볼륨을 형성할 수 있다. 유전체 조성물을 적용하는 동안 중합 또는 경화가 개시될 수 있다.

전술 한 내용에도 불구하고, 본 발명자들은 폴리에터이미드 및 폴리에터이미드 폼, 특히 밀도가 다른 층에 의해 제공되는 유전 상수 구배가 여기에 개시된 목적을 위해 우수한 특성을 갖는 루네부르크 렌즈를 제공할 수 있음을 예기치 않게 발견했다.

일 실시예에서, 루네부르크 렌즈는 다층 폴리머 구조를 포함하고, 루네부르크 렌즈의 각각의 폴리머 층은 상이한 유전 상수 및 선택적으로 상이한 굴절률을 갖는다. 루네부르크 렌즈로 기능하기 위해 렌즈는 가장 안쪽에서 가장 바깥 쪽 레이어까지 유전 상수 구배를 갖는다. 전술 한 폴리머 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 폴리머 층은 일반적으로 아로마틱이고 180°C 이상, 예를 들어 180 내지 400°C 또는 200 내지 350°C의 분해 온도를 가질 수 있는 고성능 폴리머를 포함한다. 이러한 폴리머는 엔지니어링 열가소성 수지라고도 할 수 있다. 예시는 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리아릴렌 에테르(예를 들어, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 및 이들의 공중합체, 종종 폴리페닐렌 에테르(PPE)라고 함), 폴리아릴렌 에테르 케톤(폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK) 등 포함), 폴리아릴렌 설파이드(예를 들어, 폴리페닐렌 설파이드(PPS)), 폴리아릴렌 에테르 설폰(예를 들어, 폴리에테르설폰(PES), 폴리페닐렌 설폰(PPS) 등), 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리이미드, 폴리페닐렌설폰 우레아, 폴리프탈아미드(PPA), 또는 자기-강화 폴리페닐렌(SRP)을 포함한다. 전술 한 폴리머는 선형 또는 분지형일 수 있고, 단일 중합체 또는 공중합체일 수 있으며, 예를 들어 폴리(에테르이미드-실록산) 또는 두 가지 유형의 탄산염 단위를 포함하는 코폴리카보네이트, 예를 들어, 비스페놀 A 단위 및 3,3-비스(4-히드록시페닐)-2-페닐이소인돌린-1-원과 같은 고열 단량체로부터 유도된 단위일 수 있다. 상기 공중합체는 서로 다른 단일 중합체의 2개 이상의 블록을 갖는 랜덤, 교대, 그래프트 또는 블록 공중합체일 수 있다. 둘 이상의 상이한 중합체의 조합이 사용될 수 있다.

이러한 실시예에서, 상기 폴리머는 폼 형태이다. 본 명세서에서 사용되는 "폼(Foam, 포말)"은 열린 기공, 폐쇄된 셀, 또는 세라믹 또는 유리 마이크로스피어(microspheres)와 같은 개재물을 갖는 물질을 포함한다. 기공, 세포 또는 개재물의 양을 변경하면 폼의 밀도가 변경되어 폼의 유전 상수가 변경된다. 그에 따라 유전 상수 구배를 제공하기 위해 밀도 구배가 사용될 수 있다. 각각의 레이어의 유전 상수는 당업계에 공지된 바와 같이 실리카, 티타니아 등과 같은 세라믹 재료의 첨가에 의해 필요에 따라 추가로 선택적으로 조정될 수 있다. 선택적으로, 렌즈의 각각의 층은 원하는 초점 특성을 제공하기 위해 다른 굴절률을 갖는다.

기공, 세포 또는 개재물의 크기와 분포는 사용된 폴리머와 원하는 유전 상수에 따라 달라진다. 일 실시예에서, 세포의 크기는 100 제곱 나노미터(nm²) 내지 0.05 제곱 밀리미터(mm²), 또는 1 제곱 마이크로미터(um²) 내지 10,000 um², 또는 1 um² 내지 1,000 um²일 수 있으며, 앞서 말한 것은 단지 예시일 뿐이다. 바람직하게는 상기 셀 크기는 균일하다. 예를 들어, 기공의 50% 이상이 폼 재료의 밀도를 기준으로 선택한 단일 기공 크기의 ±20 마이크론 이내이다.

세라믹 및 유리 마이크로스피어에는 중공 및 솔리드 마이크로스피어가 포함된다. 일 실시예에서 유리 마이크로스피어, 예컨대 실리카 마이크로스피어 또는 보로실리케이트 마이크로스피어가 사용된다. 중공 마이크로스피어는 일반적으로 유리로 만든 외부 쉘과 가스만 포함된 빈 내부 코어를 가지고 있다. 마이크로스피어의 입자 크기는 입자 크기 분포를 측정하는 방법으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 마이크로스피어의 크기는 마이크로스피어의 95% 볼륨을 포함하는 마이크로미터 단위의 유효 입자 직경으로 설명될 수 있다. 마이크로스피어의 유효 입자 직경은 예를 들어 1~10,000μm, 또는 1~1,000μm, 또는 5~500μm, 10~400μm, 20~300μm, 50~150μm, 또는 75~125μm일 수 있다. 중공 유리 마이크로스피어는 100~50,000 psi, 200~20,000 psi, 250~20,000 psi, 300~18,000 psi, 400~14,000 psi, 500~12,000 psi, 600~10,000 psi, 700~8,000 psi, 800~6,000 psi, 1,000~5,000 psi, 1,400~4,000 psi, 2,000~4,000 psi, 또는 2,500~3,500 psi의 분쇄 강도(ASTM D 3102-72)를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 폴리머 폼은 PEI 폼이다. 매우 다양한 PEI가 알려져 있고 상업적으로 적용 가능하며, 단일 중합체, 공중합체 (예를 들어, 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체) 등을 포함한다. 예시적인 공중합체는 폴리에테르이미드 실록산, 폴리에테르이미드 술폰 등을 포함한다. 폴리에테르이미드에 더하여, 상기 폼은 추가 중합체를 포함할 수 있다. 예시적인 추가 중합체는 매우 다양한 열가소성 또는 열경화성 중합체를 포함하며, 이들 중 일부는 위의 본원에서 설명되어 있다. 바람직하게는, 추가 폴리머가 사용된다면, 그것은 또한 고성능 폴리머이다. 폴리에테르이미드 폼은 0.1μM 내지 500μm 셀과 같이 고농도의 작은 직경 셀을 갖는 폴리에테르이미드일 수 있다. 예시적인 폴리에테르이미드 폼은 상표명 ULTEM^TM 폼으로 판매되는 폴리에테르이미드 폼과 같은 개방 셀 폴리에테르이미드 폼이다. ULTEM^TM 폼은 가볍고 수분 흡수율이 낮고 에너지 흡수율이 낮으며 유전 손실이 적다.

본원에 개시된 실시예는 1GHz 내지 30GHz의 주파수 범위 내에서 작동하는 마이크로파 안테나 애플리케이션, 또는 예를 들어 30GHz 내지 100GHz의 주파수 범위 내에서 작동하는 밀리미터-파 안테나 애플리케이션과 같은 다양한 안테나 애플리케이션에 적합할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로파 안테나 애플리케이션에는 해당 전자기 신호 피드에 의해 개별적으로 공급되는 별도의 기판에 별도의 요소인 DRA 어레이가 포함될 수 있고, 상기 밀리미터-파 안테나 애플리케이션은 공통 기판에 배치된 DRA 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 비-평면 안테나는 등각 안테나 애플리케이션에서 특히 중요하다.

층, 필름, 영역, 기판 또는 기타 설명된 피처와 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있는 것으로 언급될 때, 다른 요소에 직접 있을 수 있거나 중간 요소가 존재할 수도 있다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "바로 위에" 있는 것으로 언급되는 경우, 중간 요소가 존재하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어 사용은 순서 또는 중요성을 나타내지 않고 오히려 제1, 제2 등의 용어를 사용하여 한 요소를 다른 요소와 구별한다. 용어 일, 한 등의 사용은 수량의 제한을 의미하는 것이 아니라 참조된 항목 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. "또는"은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 본원에서 사용된 용어 "포함하는"은 하나 이상의 추가 피처의 가능한 포함을 배제하지 않는다. 그리고 본원에 제공된 배경 정보는 출원인이 본원에 공개된 발명과 관련이 있을 수 있다고 생각하는 정보를 나타내기 위해 제공된다. 그러한 배경 정보가 본원에 개시된 발명의 실시예에 대한 선행 기술을 구성한다는 것을 반드시 인정하거나 해석해서는 안 된다.

본원에서 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 다양한 변경이 이루어질 수 있고 청구 범위를 벗어나지 않고 그 요소를 균등물로 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적용하기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최상의 또는 유일한 모드로서 본 명세서에 개시된 특정 실시예 또는 실시예들로 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 속하는 모든 실시예를 포함할 것이다. 도면 및 설명에서, 개시된 예시적인 실시예가 있으며, 특정 용어 또는 치수가 사용되었을 수 있지만, 달리 언급되지 않는 한, 제한의 목적이 아닌 일반적인, 예시적인 또는 설명적인 의미로만 사용되며, 따라서 청구 범위의 범위는 그렇게 제한되지 않는다.

Claims

전기 전도성 접지 구조;
상기 접지 구조 상에 배치된 적어도 하나의 유전체 공진기 안테나(DRA);
상기 DRA 중 대응하는 하나에 근접하게 배치된 적어도 하나의 전자기(EM) 빔 형성기; 및
상기 DRA 중 대응하는 하나에 전자기적으로 결합되어 배치된 적어도 하나의 신호 피드;
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는, 전기 전도성 혼; 특정 방향으로 유전체 물질의 바디를 가로질러 변하는 유전 상수를 갖는 유전체 물질의 바디; 또는, 상기 전기 전도성 혼과 상기 유전체 물질의 바디 모두를 포함하는,
전자기 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 상기 유전체 물질의 바디의 내부 부분에서부터 상기 유전체 물질의 바디의 외부 표면까지 변하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 상기 적어도 하나의 신호 피드 중 대응하는 하나의 조준으로부터 외측 방향으로 감소하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 구형 유전체 물질이고, 상기 구형 유전체 물질은 구형의 중심에서 구형의 외부 표면까지 변하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 반구형 유전체 물질이고, 상기 반구형 유전체 물질은 반구형의 평면 표면의 중심에서 반구형의 외부 표면까지 변하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 원통형 유전체 물질이고, 상기 원통형 유전체 물질은 원통형 모양의 중심 축에서 원통형 모양의 외부 표면까지 변하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 반원통형 유전체 물질이고, 상기 반원통형 유전체 물질은 반원통형 평면 표면의 중심 축으로부터 반원통형 외부 표면까지 변하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 도넛 형상의 유전체 물질이고, 상기 도넛 형상의 유전체 물질은 도넛 형상의 중심 원형 링에서 상기 도넛 형상의 외부 표면까지 변하는 유전 상수를 가지는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 비-포말을 포함하는,
디바이스.
제 9 항에 있어서,
상기 비-포말 물질은 열가소성 또는 열경화성 폴리머 매트릭스 및 유전체 충전제를 함유하는 충전제 조성물을 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 포말을 포함하는,
디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 포말은 폴리에터이미드를 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 DRA는 중공 코어를 갖는 단일-층 DRA를 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 DRA는 중공 코어를 갖는 다층 DRA를 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 DRA는 수직 측벽 및 볼록한 상부를 갖는 정면도 단면을 포함하는 DRA를 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 DRA는 전체 높이 및 전체 높이가 전체 너비보다 큰 전체 너비를 갖는 DRA를 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 DRA의 각각의 DRA는,
비-기체 유전체 물질을 포함하는 볼륨, 중공 코어, 정면도에서 관찰된 단면 전체 최대 높이 Hv, 및 평면도에서 관찰된 단면 전체 최대 폭 Wv를 갖는 볼륨을 포함하고;
상기 볼륨은 단일 유전체 물질 조성물의 체적이며;
Hv는 Wv보다 큰,
디바이스.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 전기 전도성 혼을 포함하고;
상기 전기 전도성 혼은 제1 근위 단부에서 제2 원위 단부로 외측으로 갈라지는 측벽을 포함하고, 상기 제1 근위 단부는 상기 접지 구조와 전기적으로 접촉하여 배치되고, 상기 제2 원위 단부는 연관된 적어도 하나의 DRA로부터 떨어져서 배치되며, 상기 측벽은 대응하는 적어도 하나의 DRA를 둘러싸며 배치되는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 적어도 하나의 DRA는 유전체 물질의 바디에 적어도 부분적으로 내장되는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 유전체 물질의 바디는 유전체 물질의 바디의 구체 중앙 영역으로부터 유전체 물질의 바디의 외부 표면으로 감소하는 상이한 유전 상수를 갖는 유전체 물질의 복수 층을 포함하는,
디바이스.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 포함하고;
상기 적어도 하나의 DRA는 DRA의 어레이를 형성하기 위해 적어도 하나의 DRA의 어레이를 포함하며;
상기 DRA의 어레이는 유전체 물질의 바디의 외부 표면 주위에 적어도 부분적으로 배치되는,
디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EM 빔 형성기는 유전체 물질의 바디를 더 포함하고, 상기 전기 전도성 혼의 원위 단부는 상기 유전체 물질의 바디의 전체 외부 치수보다 크거나 같은 개구를 가지는,
디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 전기 전도성 혼의 길이(Lh)는 상기 유전체 물질의 바디의 전체 외부 치수(Ds) 보다 작은,
디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 DRA는 DRA의 어레이를 형성하기 위해 적어도 하나의 DRA의 어레이를 포함하고;
상기 DRA의 어레이는 오목한 배열로 유전체 물질의 바디의 외부 표면 주위에 적어도 부분적으로 배치되는,
디바이스.
제 20 항에 있어서,
상기 유전체 물질의 바디는 구형 반경 R에 의해 정의된 구형 외부 표면을 갖는 구형 유전체 물질이고;
상기 DRA 어레이의 각각의 DRA는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA의 원거리 장 전자기 복사 조준이 구형 반경 R과 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치되는,
디바이스.
제 20 항에 있어서,
상기 유전체 물질의 바디는 도넛 형상의 반경 R1에 의해 정의된 도넛 형상의 외부 표면을 갖는 도넛 형상의 유전체 물질이고;
상기 DRA 어레이의 각각의 DRA는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA의 원거리 장 전자기 복사 조준이 도넛 형상의 반경 R1과 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치되는,
디바이스.
제 21 항에 있어서,
상기 유전체 물질의 바디는 반구형 반경 R2에 의해 정의된 반구형 외부 표면을 갖는 반구형 유전체 물질이고;
상기 DRA 어레이의 각각의 DRA는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA의 원거리 장 전자기 복사 조준이 반구 반경 R2와 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치되는,
디바이스.
제 21 항에 있어서,
상기 유전체 물질의 바디는 원통형 반경 R3에 의해 정의된 원통형 외부 표면을 갖는 원통형 모양의 유전체 물질이고;
상기 DRA 어레이의 각각의 DRA는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA의 원거리 장 전자기 복사 조준이 원통형 반경 R3과 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치되는,
디바이스.
제 21 항에 있어서,
상기 유전체 물질의 바디는 반원통형 반경 R4에 의해 정의된 반원통형 외부 표면을 갖는 반원통형 모양의 유전체 물질이고;
상기 DRA 어레이의 각각의 DRA는 전자기적으로 여기 될 때 각각의 DRA의 원거리 장 전자기 복사 조준이 반원통형 반경 R4와 실질적으로 방사상으로 정렬되도록 배치되는,
디바이스.