CN110754017A - 介质谐振器天线系统 - Google Patents

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Abstract

一种电磁设备，包括：接地结构；设置在接地结构上的介质谐振器天线(DRA)；邻近DRA设置的电磁(EM)波束整形器；以及电磁耦合至DRA的信号馈电。EM波束整形器包括：导电喇叭；介电材料的主体，所述介电材料的主体具有从主体的内部到主体的外表面变化的介电常数；或者，导电喇叭和介电材料的主体两者。

Description

介质谐振器天线系统
背景技术
本公开一般性地涉及电磁设备，特别地涉及介质谐振器天线(DRA)系统，并且更特别地涉及具有用于增强DRA系统内DRA的增益、准直和方向性的电磁波束整形器的DRA系统，其非常适用于微波和毫米波应用。
尽管现有的DRA谐振器和阵列可以适合其预期目的，但DRA的技术将随着电磁设备而发展，所述电磁设备可用于构建在远场中具有高方向性的高增益DRA系统，例如可以克服现有缺陷，例如有限的带宽、有限的效率、有限的增益、有限的方向性或复杂的制造技术。
发明内容
一个实施方案包括电磁设备，所述电磁设备包括：导电接地结构；设置在接地结构上的至少一个介质谐振器天线(DRA)；设置成邻近DRA中的相应DRA的至少一个电磁(EM)波束整形器；以及设置成电磁耦合至DRA中的相应DRA的至少一个信号馈电。至少一个EM波束整形器包括：导电喇叭；介电材料的主体，所述介电材料的主体具有从主体的内部到主体的外表面变化的介电常数；或者，导电喇叭和介电材料的主体两者。
一个实施方案包括电磁设备，所述电磁设备包括：以非平面布置而布置的单独的三维介质谐振器天线(DRA)的阵列。
一个实施方案包括电磁设备，所述电磁设备包括：导电接地结构；设置在接地结构上的介质谐振器天线(DRA)的阵列，其中接地结构以非平面布置而布置；邻近DRA中的相应DRA以一一对应的方式设置的电磁(EM)波束整形器的阵列；以及以与DRA中的相应DRA一一对应的方式设置并且电磁耦合至DRA中的相应DRA的多个信号馈电。
根据本发明的以下详细描述，当结合附图时，本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
附图说明
参照示例性非限制性附图，其中在附图中相似的要素编号相同：
图1A描绘了根据一个实施方案的示例电磁设备的旋转等距视图，所述电磁设备可用于构建具有电磁喇叭和球面透镜两者的高增益DRA系统；
图1B描绘了根据一个实施方案的穿过图1A的电磁设备的截面线1B-1B的正视图截面；
图1C描绘了根据一个实施方案的具有球形以外的形状的介电材料的一个示例主体的旋转等距视图；
图2A、2B、2C、2D和2E分别描绘了根据一个实施方案的适用于本文所公开的目的的DRA的替代实施方案的正视图截面、正视图截面、俯视图截面、俯视图截面和正视图截面；
图3A描绘了根据一个实施例方案的一个示例电磁设备的旋转等距视图，所述电磁设备可用于构建具有电磁喇叭没有球面透镜的高增益DRA系统。
图3B描绘了根据一个实施方案的穿过图3A的电磁设备的截面线3B-3B的正视图截面；
图4描绘了根据一个实施方案的一个示例电磁设备的正视图截面，所述电磁设备可用于构建具有球面透镜没有电磁喇叭的高增益DRA系统，其中DRA至少部分地埋置在球面透镜中。
图5A描绘了根据一个实施方案的一个示例电磁设备的正视图截面，所述电磁设备可用于构建具有以至少部分地围绕球面透镜的表面的非平面布置而设置的DRA的阵列的高增益DRA系统；
图5B描绘了根据一个实施方案的一个示例电磁设备的正视图截面，所述电磁设备可用于构建具有设置在非平面基底的凹曲部上的DRA的阵列的高增益DRA系统；
图5C描绘了根据一个实施方案的一个示例电磁设备的正视图截面，所述电磁设备可用于构建具有设置在非平面基底的凸曲部上的DRA的阵列的高增益DRA系统；
图6描绘了根据一个实施方案的一个示例电磁设备的俯视图截面，所述电磁设备可用于构建具有设置在电磁喇叭内的DRA的阵列的高增益DRA系统；以及
图7A、7B、8A、8B、8C、8D和8E描绘了根据一个实施方案的本文所公开的示例性实施方案的数学模型的分析结果。
具体实施方式
尽管下面的详细描述出于说明的目的包括许多细节，但是任一本领域普通技术人员将理解，对以下细节的许多变化和改变在权利要求的范围内。因此，以下示例实施方案的阐述不会对所要求保护的发明造成任何一般性损失，并且不对所要求保护的发明施加限制。
本文所公开的实施方案包括用于EM设备的不同布置，所述EM设备可用于构建在远场中具有高方向性的高增益DRA系统。如本文所公开的EM设备的一个实施方案包括一个或更多个DRA，所述一个或更多个DRA可以通过一个或更多个信号馈电进行单馈电、选择性馈电或多重馈电，并且可以包括设置成邻近DRA中的相应DRA的至少一个EM波束整形器，以这样的方式以增加在没有这样的EM波束整形器的DRA系统内远场辐射图的增益和方向性。示例EM波束整形器包括导电喇叭和介电材料的主体例如Luneburg透镜，现在将结合本文提供的若干附图进行讨论。
现在参照图1A和1B，电磁设备100的一个实施方案包括：导电接地结构102；设置在接地结构102上的至少一个DRA 200；设置成邻近DRA 200中的相应DRA 200的至少一个EM波束整形器104；以及设置成电磁耦合至DRA 200中的相应DRA 200以电磁地激励相应的DRA200的至少一个信号馈电106。
通常，给定DRA 200的激励通过信号馈电(例如电磁耦合至DRA 200的介电材料的特定空间体的例如铜线、同轴线缆、具有槽孔的微带、波导、表面集成波导或导电墨)提供。如本领域技术人员将理解的，短语电磁耦合是本领域的术语，其是指电磁能量从一个位置到另一位置的有意转移，而不必涉及两个位置之间的物理接触，并且参考本文所公开的实施方案更特别地是指具有与相关联的DRA的电磁谐振模式一致的电磁谐振频率的信号源之间的相互作用。在直接埋置在DRA中的那些信号馈电中，信号馈电经由接地结构中的开口与接地结构非电接触地穿过接地结构，进入介电材料的空间体中。如本文中所使用的，对除了气态介电材料以外的介电材料的提及包括空气，其在标准大气压(1个大气压)和温度(20摄氏度)下具有约为1的相对介电常数(εr)。如本文所使用的，术语“相对介电常数”可以仅缩写为“介电常数”，或者可以与术语“介电常数”互换使用。不管使用的术语如何，本领域技术人员通过本文提供的整个发明公开内容的阅读将容易理解本文所公开的发明的范围。
在一个实施方案中，至少一个EM波束整形器104包括：导电喇叭300；介电材料的主体400(在本文中也称为介质透镜(dielectric lens)，或简称为透镜)，所述介电材料的主体400具有从主体的内部到主体的外表面变化的介电常数；或者导电喇叭300和介电材料的主体400两者。在一个实施方案中，介电材料的主体400为球体，其中球体的介电常数从球体的中心到球体的外表面变化。在一个实施方案中，球体的介电常数随1/R而变化，其中R为球体的外半径。尽管本文提供的若干附图中描绘的实施方案将介电材料的球体400例示为平面构造，但是应理解这样的例示仅是由于绘图限制，而绝不旨在限制本发明的范围，在一个实施方案中是针对介电材料的三维主体例如球体400。此外，应理解，介电材料的主体400可以是适用于本文所公开的目的的任何其他三维形状，例如，但不限于例如环形形状400'(参照图1C最佳可见)，其中三维形状的介电常数以1/R'以外的方式变化，其中R'是示例环形形状的外半径。因此，尽管本文中描绘和描述的一些实施方案涉及介电材料的主体具体为球体，但是应理解，这仅是出于说明的目的，并且介电材料的主体可以是适用于本文所公开的目的的任何三维主体。
在一个实施方案中并且特别地参照图2A、2B、2C、2D和2E，至少一个DRA 200(在图2A至2E中分别由附图标记200A、200B、200C、200D和200E单独表示)包括以下中的至少一者：多层DRA 200A，其包含具有不同介电常数的两种或更多种介电材料200A.1、200A.2、200A.3，并且其中介电材料200A.2和200A.3中至少两者是非气态介电材料；具有由单层非气态介电材料200B.2包封的中空芯200B.1的单层DRA 200B；具有凸形顶部202A、202B的DRA200A，DRA 200B；包括具有矩形以外的几何形状206C的俯视图截面的DRA 200C；包括具有圆形、卵形、似卵形、椭圆形或似椭圆形的几何形状206C、206D的俯视图截面的DRA 200C，DRA200D；包括具有矩形以外的几何形状208A、208B的正视图截面的DRA 200A，DRA 200B；包括具有垂直侧壁204A和凸形顶部202A的正视图截面的DRA 200A；或者，具有整体高度Hv和整体宽度Wv的DRA200E，其中整体高度Hv大于整体宽度Wv。
在一个实施方案中并且特别地参照图2A，DRA 200A包括包含N个空间体(图2A中的N＝3)的多个介电材料的空间体200A.1、200A.2、200A.3，N为等于或大于3的整数，所述介电材料的多个空间体设置成形成连续的和顺序的层状空间体V(i)，i为1至N的整数，其中空间体V(1)200A.1形成最内的第一空间体，其中连续的空间体V(i+1)形成设置在空间体V(i)上并且至少部分地埋置空间体V(i)的层状壳，其中空间体V(N)200A.3至少部分地埋置所有空间体V(1)至V(N-1)，并且其中相应的信号馈电106A设置成电磁耦合至介电材料的多个空间体中的一者200A.2。在一个实施方案中，最内的第一空间体V(1)200A.1包含气态介电介质(即，DRA 200A具有中空芯200A.1)。
在一个实施方案中，并且特别地参照图2E，DRA 200E包括包含非气态介电材料200E.2的空间体，所述空间体具有中空芯200E.1、如在正视图中观察到的截面整体最大高度Hv和如在俯视图中观察到的截面整体最大宽度Wv(如在图2E中在正视图中所看到的)，其中所述空间体是单一介电材料组合物的空间体，并且其中Hv大于Wv。在一个实施方案中，中空芯200E.1包含空气。
从对于图2A至2F的前述描述中将理解，适用于本文所公开的目的的任何DRA 200的实施方案可以具有图2A至2F中描绘的结构属性的任何组合，例如其中DRA的截面整体最大高度Hv大于相应DRA的截面整体最大宽度Wv的具有或不具有中空芯的单层或多层DRA。另外，参照图2A、2C和2D，适用于本文所公开的目的的任何DRA 200的实施方案可以具有如图2A中描绘的相对于彼此侧向偏移的介电材料的单独的空间体，可以具有如图2C中描绘的相对于彼此中心设置的介电材料的单独的空间体，或者可以具有如图2D中描绘的相对于彼此中心设置的介电材料的单独的空间体的一系列内部空间体206D，和相对于一系列内部空间体侧向偏移的介电材料的包封空间体212D。在本文中单独公开但未必在给定DRA中以某些组合公开的结构属性的任意和所有这样的组合被预期并认为是在本文所公开的本发明的范围内。
参照图3A和图3B结合图1A和图1B，在EM波束整形器104包括导电喇叭300的一个实施方案中，导电喇叭300可以包括从第一近端304到第二远端306向外发散的侧壁302，第一近端304设置成与接地结构102电接触，第二远端306设置在与相关联的至少一个DRA 200相距一定的距离处，并且侧壁302设置成围绕或基本上围绕相关联的至少一个DRA200。在一个实施方案中，并且特别地参照图1B，导电喇叭300的长度Lh小于介电材料的球体400的直径Ds。在一个实施方案中，导电喇叭300的远端306具有等于或大于介电材料的球体400的直径Ds的开口308。更一般地，导电喇叭300的远端306具有等于或大于介电材料的主体400的整体外部尺寸的开口308。
参照图1B和图4，在EM波束整形器104包括介电材料的球体400的一个实施方案中，介电材料的球体400具有从球体的中心到球体的表面减小的介电常数。例如，在球体的中心处的介电常数可以是2、3、4、5或适用于本文所公开的目的的任何其他值，并且在球体的表面处的介电常数可以是1、基本上等于空气的介电常数、或适用于本文所公开的目的的任何其他值。在一个实施方案中，介电材料的球体400包括介电材料的复数个层，在图1B和图4中描绘和表示为围绕中心内部球体设置的同心环402，所述同心环402具有从球体中心到球体表面连续减小的不同介电常数。例如，介电材料的层数可以是2、3、4、5或适用于本文所公开的目的的任何其他数目。在一个实施方案中，介电材料的球体400在球体的表面处的介电常数为1。在一个实施方案中，介电材料的球体400具有从球体的中心到球体的外表面根据定义的函数而变化的变化介电常数。在一个实施方案中，介电材料的球体400的直径等于或小于20毫米(mm)。或者，由于远场辐射图的准直随着介电材料的球体400的直径的增加而增加，介电材料的球体400的直径可以大于20mm。
特别地参照图4，在EM波束整形器104包括介电材料的球体400的一个实施方案中，每个DRA 200可以至少部分地埋置在介电材料的球体400中，这描绘在图4中，其中DRA 200埋置在第一层和第二层402.1、402.2中，但是没有埋置在第三层402.3中。
现在参照图5A，在其中EM波束整形器104包括介电材料的球体400并且至少一个DRA 200包括形成DRA的阵列210的至少一个DRA 200的阵列的一个实施方案中，DRA的阵列210可以设置在非平面基底214上，并且至少部分地围绕介电材料的球体400的外表面404设置，并且其中如前所述，介电材料的球体可以更一般地为介电材料的主体。在一个实施方案中，非平面基底214与接地结构102一体形成。在一个实施方案中，至少一个DRA 200可以设置在弯曲或柔性基底(例如柔性印刷电路板)上，例如并且可以与透镜400(可以是例如Luneburg透镜)一体布置。鉴于图5A，应理解，一个实施方案包括设置成以凹形布置至少部分地围绕介电材料的主体400的外表面的DRA的阵列210。
虽然图5A描绘了与介电材料的球体400相关联的DRA的一维阵列210，但是应理解，本发明的范围不限于此，并且还包括可以与介电材料的球体400或者与导电喇叭300相关联的DRA的二维阵列。例如参照图6，在EM波束整形器104包括导电喇叭300并且至少一个DRA200包括形成DRA的阵列610的至少一个DRA 200的阵列的一个实施方案中，DRA的阵列610可以设置在接地结构102上的导电喇叭300内。或者虽然未明确示出，但是应理解，DRA的二维阵列可以设置在非平面基底214上并且与透镜400一体布置。即，图5A中描绘的DRA的阵列210表示DRA的一维阵列和DRA的二维阵列二者。
现在参照图5B和5C，如与图5A相比，应理解，一个实施方案包括DRA的阵列210、210'，其中DRA 200设置在接地结构102上，并且接地结构102设置在非平面基底214上，不存在前述的介电材料的主体或球体400。在一个实施方案中，DRA的阵列210设置在非平面基底214的凹曲部上(参照图5B最佳可见)，不存在前述的介电材料的主体或球体400。在一个实施方案中，DRA的阵列210'设置在非平面基底214的凸曲部上(参照图5C最佳可见)，不存在前述的介电材料的主体或球体400。在非平面基底上工作的一个天线实施方案中，至相应DRA的单独的信号馈电可以被相位延迟以补偿天线基底的曲率。
如上所述，至少一个DRA 200可以由一个或更多个信号馈电106单馈电、选择性馈电或多重馈电，所述一个或更多个信号馈电106在一个实施方案中可以是适用于本文所公开的目的的任何类型的信号馈电，例如具有垂直线延伸的同轴线缆，以实现极宽的带宽，或者例如通过具有槽孔的微带、波导或表面集成波导。信号馈电还可以包括半导体芯片馈电。在一个实施方案中，DRA的阵列210、610中的每个DRA 200由至少一个信号馈电106中的相应信号馈电106单独地馈电，以提供多波束天线。或者，DRA的阵列210、610中的每个DRA 200由单个信号馈电106选择性地馈电，以提供可操纵的多波束天线。如本文中所使用的，术语“多波束”包括其中仅存在一个DRA馈电的布置、其中DRA系统可以通过选择经由信号馈电对哪个DRA进行馈电来操纵波束的布置、以及其中DRA系统可以对多个DRA进行馈电并产生沿不同方向取向的多个波束的布置。
尽管本文中可以将实施方案描述为发射机天线系统，但是应理解，本发明的范围不限于此，并且还包括接收机天线系统。
本文所公开的DRA阵列的实施方案被配置为在工作频率(f)和相关波长(λ)下工作。在一些实施方案中，给定DRA阵列内的多个DRA的最接近的相邻对之间的中心至中心的间距(经由给定DRA的整体几何形状)可以等于或小于λ，其中λ是DRA阵列在自由空间中的工作波长。在一些实施方案中，给定DRA阵列内的多个DRA的最接近的相邻对之间的中心至中心的间距可以等于或小于λ并且等于或大于λ/2。在一些实施方案中，给定DRA阵列内的多个DRA的最接近的相邻对之间的中心至中心的间距可以等于或小于λ/2。例如，在频率等于10GHz的λ下，从一个DRA的中心至最接近的相邻DRA的中心的间距等于或小于约30mm，或者为约15mm至约30mm，或者等于或小于约15mm。
与不采用本文所公开的某些结构的其他这样的设备相比，如本文所公开的电磁设备100的多个示例实施方案的数学模型的分析结果已经表现出改善的性能，现在将参照图7A、7B、8A、8B、8C和8D来进行讨论。
对于图7A和7B，这里分析的数学模型表示具有和不具有导电喇叭300的图3A和3B中描绘的实施方案。图7A和7B分别描绘了在y-z平面和x-z平面中的远场辐射图中的实现的总增益(dBi)，并且比较了具有导电喇叭300的DRA系统的增益(实线图)与相似的但没有导电喇叭300的DRA系统的增益(虚线图)。可以看出，如本文所公开的DRA 200包括导电喇叭300产生的分析结果显示，在y-z平面和x-z平面两者中，远场增益从约9.3dBi增加至约17.1dBi。分析结果还在y-z平面中显示出单瓣辐射图(图7A)，而在x-z平面中显示出三瓣辐射图(图7B)。对于这样的结果，预期本文所公开的球面透镜的使用不仅将改善远场辐射图的准直(即，将x-z平面中的三瓣辐射图改变为更中心的单瓣辐射图)，而且还将进一步使增益提高约6dBi。
对于图8A、8B、8C、8D和8E，本文分析的数学模型表示具有和不具有介电材料的球体400(例如，介质透镜)、并且没有导电喇叭300的图4中描绘的实施方案。
图8A描绘了图4的一个实施方案(但是没有介质透镜400作为基准点)的从40GHz至90GHz激励的回波损耗(虚线图)和实现的总增益(dBi)(实线图)。可以看出，在没有介质透镜400的情况下，在77GHz下，实现的总增益的基准点为约9.3dBi。用相应的x(频率)和y(增益)坐标描绘了点m1、m2、m3、m4和m5。发现在约49GHz至约78GHz之间发生TE辐射模式。发现在80GHz附近发生准TM辐射模式。
图8B和8C分别描绘了在77GHz下不具有介质透镜400和具有介质透镜400的远场辐射图中的实现的总增益(dBi)，并且示出了在DRA系统中包括介质透镜400的情况下实现的总增益从约9.3dBi增加至约21.4dBi。
图8D和8E分别描绘了在y-z平面和x-z平面中的远场辐射图中的实现的总增益(dBi)，并且比较了具有20毫米直径的介质透镜400的DRA系统的增益(实线图)与相似的但没有介质透镜400的DRA系统的增益(虚线图)。可以看出，如本文所公开的DRA 200包括介质透镜400产生的分析结果显示，在y-z平面和x-z平面两者中，远场增益从约9.3dBi增加至约21.4dBi。
用于本文的介电材料被选择为提供用于本文所公开目的的期望电特性和机械特性。介电材料通常包含热塑性或热固性聚合物基体和含有介电填料的填料组合物。基于介电空间体的体积，介电空间体可以包含30体积百分比(体积％)至100体积％的聚合物基体和0体积％至70体积％的填料组合物，具体地30体积％至99体积％的聚合物基体和1体积％至70体积％的填料组合物，更具体地50体积％至95体积％的聚合物基体和5体积％至50体积％的填料组合物。聚合物基体和填料被选择为提供介电空间体，所述介电空间体具有与本文所公开目的相一致的介电常数和10千兆赫兹(GHz)下小于0.006、具体地小于或等于0.0035的损耗因子。损耗因子可以通过IPC-TM-650X波段带状线法或通过分离谐振器法来测量。
介电空间体包括低极性、低介电常数且低损耗聚合物。所述聚合物可以包括1,2-聚丁二烯(PBD)、聚异戊二烯、聚丁二烯-聚异戊二烯共聚物、聚醚酰亚胺(PEI)、含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己酯、聚苯醚、基于烯丙基化聚苯醚的那些或者包括前述至少一者的组合。也可以使用低极性聚合物与高极性聚合物的组合，非限制性实例包括环氧树脂和聚(苯醚)、环氧树脂和聚(醚酰亚胺)、氰酸酯和聚(苯醚)以及1,2-聚丁二烯和聚乙烯。
含氟聚合物包括：氟化均聚物，例如PTFE和聚氯三氟乙烯(PCTFE)；以及氟化共聚物，例如四氟乙烯或三氟氯乙烯与单体的共聚物，所述单体例如为六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、氟乙烯、乙烯，或者包括前述至少一者的组合。含氟聚合物可以包括这些含氟聚合物中不同的至少一者的组合。
聚合物基体可以包括热固性聚丁二烯或聚异戊二烯。如本文所使用的，术语“热固性聚丁二烯或聚异戊二烯”包括包含衍生自丁二烯、异戊二烯或其组合的单元的均聚物和共聚物。衍生自其他可共聚单体的单元也可以例如以接枝的形式存在于聚合物中。示例性可共聚单体包括但不限于：乙烯基芳族单体，例如经取代和未经取代的单乙烯基芳族单体如苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、对羟基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等；以及经取代和未经取代的二乙烯基芳族单体如二乙烯基苯、二乙烯基甲苯等。还可以使用包括前述可共聚单体中的至少一者的组合。示例性热固性聚丁二烯或聚异戊二烯包括但不限于丁二烯均聚物、异戊二烯均聚物、丁二烯-乙烯基芳族共聚物如丁二烯-苯乙烯、异戊二烯-乙烯基芳族共聚物如异戊二烯-苯乙烯共聚物等。
热固性聚丁二烯或聚异戊二烯也可以是经改性的。例如，聚合物可以是羟基封端的、甲基丙烯酸酯封端的、羧酸酯封端的等。可以使用后反应聚合物，例如丁二烯或异戊二烯聚合物的环氧改性、马来酸酐改性、或氨基甲酸酯改性的聚合物。聚合物也可以是例如通过二乙烯基芳族化合物如二乙烯基苯而交联的，例如经二乙烯基苯交联的聚丁二烯苯乙烯。示例性材料通过其制造商例如Nippon Soda Co.,Tokyo,Japan和Cray ValleyHydrocarbon Specialty Chemicals,Exton,PA而宽泛地分类为“聚丁二烯”。还可以使用组合，例如，聚丁二烯均聚物和聚(丁二烯-异戊二烯)共聚物的组合。包括间同聚丁二烯的组合也可以是有用的。
热固性聚丁二烯或聚异戊二烯在室温下可以是液体或固体。液体聚合物的数均分子量(Mn)可以大于或等于5000g/mol。液体聚合物的Mn可以小于5000g/mol，具体地为1000g/mol至3000g/mol。具有至少90重量％的1,2加成的热固性聚丁二烯或聚异戊二烯，由于大量可用于交联的侧基乙烯基而在固化时可以表现出较大的交联密度。
聚丁二烯或聚异戊二烯可以以相对于总的聚合物基体组合物高至100重量％，具体地高至75重量％的量存在于聚合物组合物中，更具体地以基于总的聚合物基体组合物的10重量％至70重量％，甚至更具体地20重量％至60重量％或70重量％的量存在于聚合物组合物中。
可以添加可以与热固性聚丁二烯或聚异戊二烯共固化的其他聚合物用于特定特性或加工改性。例如，为了改善介电材料的介电强度和机械特性随时间的稳定性，可以在体系中使用较低分子量的乙烯-丙烯弹性体。本文所使用的乙烯-丙烯弹性体是主要包含乙烯和丙烯的共聚物、三元共聚物或其他聚合物。乙烯-丙烯弹性体可以进一步分类为EPM共聚物(即，乙烯和丙烯单体的共聚物)或EPDM三元共聚物(即乙烯、丙烯和二烯单体的三元共聚物)。特别地，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶具有饱和主链，其中主链之外可用不饱和键用于容易地进行交联。可以使用液体乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶，其中二烯为二环戊二烯。
乙烯-丙烯橡胶的分子量可以小于10000g/mol粘均分子量(Mv)。乙烯-丙烯橡胶可以包括Mv为7200g/mol的乙烯-丙烯橡胶，其可以以商品名TRILENETM CP80从LionCopolymer,Baton Rouge,LA获得；Mv为7000g/mol的液体乙烯-丙烯-二环戊二烯三元共聚物橡胶，其可以以商品名TRILENETM 65从Lion Copolymer获得；以及Mv为7500g/mol的液体乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物，其可以以商品名TRILENETM 67从Lion Copolymer获得。
乙烯-丙烯橡胶可以以有效保持介电材料的特性(特别是介电强度和机械特性)随时间的稳定性的量存在。通常，这样的量相对于聚合物基体组合物的总重量高至20重量％，具体地4重量％至20重量％，更具体地6重量％至12重量％。
另一类可共固化聚合物是含聚丁二烯或聚异戊二烯的不饱和弹性体。该组分可以是主要为1,3-加成丁二烯或异戊二烯与烯键式不饱和单体(例如乙烯基芳族化合物如苯乙烯或α-甲基苯乙烯，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈)的无规或嵌段共聚物。弹性体可以是固体热塑性弹性体，其包括线性或接枝型嵌段共聚物，所述线性或接枝型嵌段共聚物具有可以衍生自诸如苯乙烯或α-甲基苯乙烯的单乙烯基芳族单体的热塑性嵌段和聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段。这种类型的嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，例如，可以以商品名VECTOR8508MTM从Dexco Polymers,Houston,TX获得，以商品名SOL-T-6302TM从Enichem Elastomers America,Houston,TX获得的那些，以及以商品名CALPRENETM 401从Dynasol Elastomers获得的那些；以及包含苯乙烯和丁二烯的混合三嵌段和二嵌段共聚物以及苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物，例如，可以以商品名KRATON D1118从Kraton Polymers(Houston,TX)获得的那些。KRATON D1118是包含苯乙烯和丁二烯的混合二嵌段/三嵌段共聚物，其包含33重量％的苯乙烯。
任选的含聚丁二烯或聚异戊二烯的弹性体还可以包括与上述类似的第二嵌段共聚物，不同之处在于聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段被氢化，从而形成聚乙烯嵌段(在聚丁二烯的情况下)或乙烯-丙烯共聚物嵌段(在聚异戊二烯的情况下)。当与上述共聚物结合使用时，可以生产具有更大韧性的材料。这种类型的示例性第二嵌段共聚物是KRATON GX1855(可从Kraton Polymers商购)，其被认为是苯乙烯-高1,2-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物的组合。
含聚丁二烯或聚异戊二烯的不饱和弹性体组分可以以相对于聚合物基体组合物的总重量的2重量％至60重量％，具体地5重量％至50重量％，更具体地10重量％至40重量％或50重量％的量存在于聚合物基体组合物中。
可以被添加用于特定特性或加工改性的其他可共固化聚合物包括但不限于：乙烯的均聚物或共聚物，例如聚乙烯和环氧乙烷共聚物；天然橡胶；降冰片烯聚合物如聚二环戊二烯；氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物和丁二烯-丙烯腈共聚物；不饱和聚酯；等等。在聚合物基体组合物中，这些共聚物的水平通常小于总聚合物的50重量％。
还可以添加可自由基固化单体以用于特定特性或加工改性，例如以增加固化后体系的交联密度。可以作为合适交联剂的示例性单体包括例如二烯键式、三烯键式或更高烯键式不饱和单体，如二乙烯基苯、氰尿酸三烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、和多官能丙烯酸酯单体(例如，可从Sartomer USA,Newtown Square,PA获得的SARTOMERTM聚合物)或其组合，所有这些都是可商购的。基于聚合物基体组合物中总聚合物的总重量，交联剂在使用时可以以高至20重量％，具体地1重量％至15重量％的量存在于聚合物基体组合物中。
可以将固化剂添加到聚合物基体组合物中，以加速具有烯烃反应性位点的多烯的固化反应。固化剂可以包括有机过氧化物，例如，过氧化二枯基、过苯甲酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、α,α-二-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3，或包括前述中的至少一者的组合。可以使用碳-碳引发剂，例如2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷。固化剂或引发剂可以单独使用或组合使用。基于聚合物基体组合物中聚合物的总重量，固化剂的量可以为1.5重量％至10重量％。
在一些实施方案中，聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物是羧基官能化的。可以使用在分子中具有(i)碳-碳双键或碳-碳三键和(ii)至少一个羧基两者的多官能化合物来完成官能化，所述羧基包括羧酸、酸酐、酰胺、酯或酰卤。特定的羧基是羧酸或酯。可以提供羧酸官能团的多官能化合物的实例包括马来酸、马来酸酐、富马酸和柠檬酸。特别地，与马来酸酐加合的聚丁二烯可以用于热固性组合物中。合适的马来化聚丁二烯聚合物可以例如以商品名RICON 130MA8、RICON 130MA13、RICON 130MA20、RICON 131MA5、RICON 131MA10、RICON131MA17、RICON 131MA20和RICON 156MA17从Cray Valley商购。合适的马来化聚丁二烯-苯乙烯共聚物可以例如以商品名RICON 184MA6从Sartomer商购。RICON184MA6是与马来酸酐加合的丁二烯-苯乙烯共聚物，其苯乙烯含量为17重量％至27重量％，Mn为9900g/mol。
聚合物基体组合物中的各种聚合物(例如聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物和其他聚合物)的相对量可以取决于所用的特定导电金属接地板层、电路材料的期望特性以及类似的考虑因素。例如，聚(亚芳基醚)的使用可以向导电金属部件提供增强的接合强度，所述导电金属部件例如铜或铝部件，如信号馈电、接地部件或反射器部件。例如在聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物被羧基官能化时，这些聚合物的使用可以提高复合材料的耐高温性。弹性嵌段共聚物的使用可以起到使聚合物基体材料的组分相容的作用。基于特定应用的期望特性，可以在不进行过度实验的情况下确定每种组分的适当的量。
介电空间体还可以包括选择为用于调节介电空间体的介电常数、损耗因子、热膨胀系数和其他特性的颗粒介电填料。介电填料可以包括例如二氧化钛(金红石和锐钛矿)、钛酸钡、钛酸锶、二氧化硅(包括熔融无定形二氧化硅)、刚玉、硅灰石、Ba2Ti9O20、实心玻璃球、合成玻璃或陶瓷中空球、石英、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化铍、氧化铝、三水合氧化铝、氧化镁、云母、滑石、纳米粘土、氢氧化镁或包括前述中的至少一者的组合。可以使用单一次级填料或次级填料的组合来提供期望的特性平衡。
任选地，可以用含硅涂料例如有机官能烷氧基硅烷偶联剂对填料进行表面处理。可以使用锆酸酯或钛酸酯偶联剂。这样的偶联剂可以改善填料在聚合物基体中的分散并降低最终DRA的吸水性。基于填料的重量，填料组分可以包括5体积％至50体积％的微球和70体积％至30体积％的熔融无定形二氧化硅作为次级填料。
介电空间体还可以任选地包含可用于使所述空间体耐燃的阻燃剂。这些阻燃剂可以是卤代的或未卤代的。基于介电空间体的体积，阻燃剂可以以0体积％至30体积％的量存在于介电空间体中。
在一个实施方案中，阻燃剂是无机的并且以颗粒形式存在。一个示例性无机阻燃剂是金属水合物，其具有例如1nm至500nm，优选1nm至200nm，或5nm至200nm，或10nm至200nm的体积平均粒径；或者体积平均粒径为500nm至15微米，例如1微米至5微米。金属水合物是金属例如Mg、Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu、Ni或包括前述中的至少一者的组合的水合物。Mg、Al或Ca的水合物是特别优选的，例如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化铜和氢氧化镍；以及铝酸钙、二水合石膏、硼酸锌和偏硼酸钡的水合物。可以使用这些水合物的复合物，例如包含Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu和Ni中的一种或多种以及Mg的水合物。优选的复合金属水合物具有式MgMx(OH)y，其中M为Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu或Ni，x为0.1至10，y为2至32。可以涂覆或以其他方式处理阻燃剂颗粒以改善分散性和其他特性。
可选地或除了无机阻燃剂以外，可以使用有机阻燃剂。无机阻燃剂的实例包括三聚氰胺氰尿酸盐/酯，细颗粒尺寸的三聚氰胺多磷酸盐/酯，各种其他含磷化合物如芳族次膦酸盐/酯、二亚膦酸盐/酯、膦酸盐/酯和磷酸盐/酯，某些聚倍半硅氧烷，硅氧烷和卤代化合物如六氯内亚甲基四氢邻苯二甲酸(HET酸)，四溴邻苯二甲酸和二溴新戊二醇。阻燃剂(例如含溴阻燃剂)可以以20phr(每100份树脂的份数)至60phr，具体地30phr至45phr的量存在。溴化阻燃剂的实例包括Saytex BT93W(亚乙基双四溴邻苯二甲酰亚胺)、Saytex 120(十四溴二苯氧基苯)和Saytex 102(十溴二苯醚)。阻燃剂可以与增效剂组合使用，例如卤代阻燃剂可以与诸如三氧化二锑的增效剂组合使用，含磷阻燃剂可以与诸如三聚氰胺的含氮化合物组合使用。
介电材料的空间体可以由包含聚合物基体组合物和填料组合物的介电组合物形成。所述空间体可以通过将介电组合物直接浇铸到接地结构层上来形成，或者可以产生可以沉积在接地结构层上的介电空间体。产生介电空间体的方法可以基于所选择的聚合物。例如，在聚合物包含诸如PTFE的含氟聚合物的情况下，可以将聚合物与第一载液混合。该组合可以包括聚合物颗粒在第一载液中的分散体，例如，聚合物的液滴在第一载液中的乳液或者聚合物的单体或低聚物前体在第一载液中的乳液，或聚合物在第一载液中的溶液。如果聚合物是液体，则可能不需要第一载液。
如果存在第一载液，则第一载液的选择可以基于特定的聚合物以及将聚合物引入介电空间体的形式。如果期望作为溶液引入聚合物，则选择用于特定聚合物的溶剂作为载液，例如，N-甲基吡咯烷酮(NMP)将是用于聚酰亚胺溶液的合适载液。如果期望作为分散体引入聚合物，则载液可以包括该聚合物不溶于其中的液体，例如，水将是用于PTFE颗粒分散体的合适载液，并且将是用于聚酰胺酸乳液或丁二烯单体乳液的合适载液。
介电填料组分可以任选地分散在第二载液中，或与第一载液(或在不使用第一载液的情况下与液体聚合物)混合。第二载液可以是相同的液体，或者可以是与第一载液可混溶的不同于第一载液的液体。例如，如果第一载液是水，则第二载液可以包括水或醇。第二载液可以包括水。
填料分散体可以以有效改变第二载液的表面张力以使第二载液能够润湿硼硅酸盐微球的量包含表面活性剂。示例性的表面活性剂化合物包括离子表面活性剂和非离子表面活性剂。TRITON X-100TM已经被发现是用于水性填料分散体的示例性表面活性剂。填料分散体可以包含10体积％至70体积％的填料和0.1体积％至10体积％的表面活性剂，剩余部分包含第二载液。
可以将聚合物和第一载液的组合以及第二载液中的填料分散体组合以形成浇铸混合物。在一个实施方案中，浇铸混合物包含10体积％至60体积％的组合的聚合物和填料以及40体积％至90体积％的组合的第一载液和第二载液。如下所述，可以将浇铸混合物中聚合物和填料组分的相对量选择为在最终组合物中提供期望的量。
浇铸混合物的粘度可以通过添加粘度调节剂来调节，所述粘度调节剂基于其在特定载液或载液组合中的相容性来选择，以延缓中空球形填料从介电复合材料中分离出来(即沉降或漂浮)，并提供具有与常规制造设备相容的粘度的介电复合材料。适用于水性浇铸混合物的示例性粘度调节剂包括例如聚丙烯酸化合物、植物胶和基于纤维素的化合物。合适的粘度调节剂的具体示例包括聚丙烯酸、甲基纤维素、聚环氧乙烷、瓜尔胶、槐豆胶、羧甲基纤维素钠、藻酸钠和黄蓍胶。可以在逐个应用的基础上进一步提高经粘度调节的浇铸混合物的粘度，即超过最小粘度，以使介电复合材料适应所选的制造技术。在一个实施方案中，经粘度调节的浇铸混合物可以表现出在室温值下测量的10厘泊(cp)至100000cp，具体地100cp和10000cp的粘度。
或者，如果载液的粘度足以提供在受关注的时间段期间不分离的浇铸混合物，则可以省略粘度调节剂。具体地，在极小颗粒的情况下，例如等效球径小于0.1微米的颗粒，粘度调节剂的使用可能不是必须的。
经粘度调节的浇铸混合物的层可以被浇铸在接地结构层上，或者可以被浸涂然后成形。浇铸可以通过例如浸涂、流涂、反向辊涂、辊式刮刀涂布、板式刮刀涂布、计量棒涂布等来实现。
载液和加工助剂即表面活性剂和粘度调节剂可以例如通过蒸发或通过热分解从浇铸空间体中除去，以使聚合物和包含微球的填料的介电空间体固结。
可以进一步加热聚合物基体材料和填料组分的空间体以对所述空间体的物理特性进行改性，例如将热塑性组合物烧结或使热固性组合物固化或后固化。
在另一种方法中，PTFE复合介电空间体可以通过糊料挤出和压延工艺来制造。
在又一个实施方案中，可以浇铸介电空间体然后使其部分固化(“B阶段”)。这样的B阶段空间体可以随后储存和使用。
可以在导电接地层和介电空间体之间设置粘合层。粘合层可以包含：聚(亚芳基醚)；和羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物，其包含丁二烯、异戊二烯或者丁二烯和异戊二烯单元，以及0重量％至小于或等于50重量％的可共固化单体单元；其中粘合剂层的组成与介电空间体的组成不同。粘合剂层可以以每平方米2克至15克的量存在。聚(亚芳基醚)可以包括羧基官能化的聚(亚芳基醚)。聚(亚芳基醚)可以是聚(亚芳基醚)与环状酸酐的反应产物，或者聚(亚芳基醚)与马来酸酐的反应产物。羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以是羧基官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物。羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以是聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物与环状酸酐的反应产物。羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以是马来化聚丁二烯-苯乙烯或马来化聚异戊二烯-苯乙烯共聚物。
在一个实施方案中，适用于诸如聚丁二烯或聚异戊二烯的热固性材料的多步骤工艺可以包括在150℃至200℃的温度下的过氧化物固化步骤，然后可以在惰性气氛下对部分固化的(B阶段)堆叠体进行高能电子束照射固化(电子束固化)或高温固化步骤。两阶段固化的使用可以赋予所得复合材料异常高的交联度。第二阶段中使用的温度可以为250℃至300℃，或聚合物的分解温度。该高温固化可以在烘箱中进行，但是也可以在压机中进行，即作为初始制造和固化步骤的延续。具体的制造温度和压力将取决于具体的粘合剂组合物和介电组合物，并且可以由本领域普通技术人员在不进行过度实验的情况下容易地确定。
模制允许快速且有效地制造介电空间体，任选地与作为埋置特征或表面特征的另外的DRA部件一起。例如，可以将金属、陶瓷或其他插入件放置在模具中以提供作为埋置特征或表面特征的DRA部件，例如信号馈电、接地部件或反射器部件。或者，可以将埋置特征3D打印或喷墨打印在空间体上，然后进行进一步模制；或者可以将表面特征3D打印或喷墨打印在DRA的最外表面上。还可以将空间体直接模制在接地结构上，或模制在包含介电常数为1至3的材料的容器中。
模具可以具有模具插入件，该模具插入件包括模制或机械加工的陶瓷以提供包装或体积。陶瓷插入件的使用可以使得降低损耗，产生更高的效率；成本降低，因为模制氧化铝的直接材料成本低；聚合物易于制造和控制(约束)热膨胀。它还可以提供平衡的热膨胀系数(CTE)以使整体结构与铜或铝的CTE相匹配。
可以通过首先将陶瓷填料和硅烷组合以形成填料组合物，然后将填料组合物与热塑性聚合物或热固性组合物混合来制备可注射组合物。对于热塑性聚合物，可以在与陶瓷填料和硅烷中的一者或两者混合之前、之后或期间将聚合物熔融。然后可以将可注射组合物注塑在模具中。所使用的熔融温度、注射温度和模具温度取决于热塑性聚合物的熔融温度和玻璃化转变温度，并且可以为例如150℃至350℃或200℃至300℃。模制可以在65千帕斯卡(kPa)至350kPa的压力下发生。
在一些实施方案中，可以通过对热固性组合物进行反应注射模制来制备介电空间体。反应注射模制可以包括混合至少两个流以形成热固性组合物，以及将热固性组合物注射至模具中，其中第一流包含催化剂，第二流任选地包含活化剂。第一流和第二流或第三流中的一者或两者可以包含单体或可固化组合物。第一流和第二流或第三流中的一者或两者可以包含介电填料和添加剂中的一者或两者。介电填料和添加剂中的一者或两者可以在注射热固性组合物之前被添加到模具中。
例如，制备所述空间体的方法可以包括将包含催化剂和第一单体或第一可固化组合物的第一流与包含任选的活化剂和第二单体或第二可固化组合物的第二流混合。第一和第二单体或可固化组合物可以相同或不同。第一流和第二流中的一者或两者可以包含介电填料。介电填料可以作为第三流(例如，还包含第三单体)添加。介电填料可以在注射第一流和第二流之前存在于模具中。一个或更多个流的引入可以在惰性气体例如氮气或氩气下发生。
混合可以在注塑机的顶部空间中发生，或者可以于在线混合器中发生，或者可以在注入模具期间发生。混合可以在大于或等于0摄氏度(℃)至200℃，具体地15℃至130℃、或者0℃至45℃，更具体地23℃至45℃的温度下发生。
可以将模具保持在大于或等于0℃至250℃，具体地23℃至200℃或45℃至250℃，更具体地30℃至130℃、或者50℃至70℃的温度下。填充模具可能花费0.25分钟至0.5分钟，在此期间，模具温度可能下降。在填充模具之后，热固性组合物的温度可以例如从0℃至45℃的第一温度升高至45℃至250℃的第二温度。模制可以在65千帕斯卡(kPa)至350kPa的压力下发生。模制可以发生少于或等于5分钟，具体地少于或等于2分钟，更具体地2秒至30秒。聚合完成后，可以在模具温度或降低的模具温度下除去基底。例如，脱模温度Tr可以小于或等于模制温度Tm以下10℃(Tr≤Tm-10℃)。
将所述空间体从模具中取出后，可以使其后固化。后固化可以在100℃至150℃，具体地140℃至200℃的温度下发生大于或等于5分钟。
压缩模制可以与热塑性或热固性材料一起使用。用于对热塑性材料进行压缩模制的条件例如模制温度取决于热塑性聚合物的熔融温度和玻璃化转变温度，并且可以为例如150℃至350℃或200℃至300℃。模制可以在65千帕斯卡(kPa)至350kPa的压力下发生。模制可以发生少于或等于5分钟，具体地少于或等于2分钟，更具体地2秒至30秒。热固性材料可以在产生B阶段的材料的B阶段或完全固化的材料之前进行压缩模制；或者其可以在其进行B阶段之后进行压缩模制，并且在模具中完全固化或者在模制后完全固化。
3D打印允许快速和有效地制造介电空间体，任选地与作为埋置特征或表面特征的另外的DRA部件一起。例如，可以在打印期间放置金属、陶瓷或其他插入件，以提供作为埋置特征或表面特征的DRA部件，例如信号馈电、接地部件或反射器部件。或者，可以将埋置特征3D打印或喷墨打印在空间体上，然后进一步打印；或者可以将表面特征3D打印或喷墨打印在DRA的最外表面上。还可以将空间体直接3D打印在接地结构上，或3D打印在包含介电常数为1至3的材料的容器中，其中该容器可用于埋置阵列的单位单元。
可以使用多种3D打印方法，例如熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)、大面积增材制造(BAAM)、ARBURG无塑性成形技术、叠层实体制造(LOM)、泵送沉积(也称为受控糊料挤出，如例如在以下网址所述：http://nscrypt.com/micro-dispensing)，或其他3D打印方法。3D打印可以用于原型制造或用作生产过程。在一些实施方案中，仅通过3D打印或喷墨打印来制造所述空间体或DRA，使得形成介电空间体或DRA的方法没有挤压、模制或层合过程。
材料挤出技术对于热塑性材料特别有用，并且可以用于提供复杂的特征。材料挤出技术包括例如FDM、泵送沉积和熔丝制造的技术，以及ASTM F2792-12a中所述的其他技术。在熔融材料挤出技术中，可以通过将热塑性材料加热至可以沉积以形成层的可流动状态来生产制品。该层可以在x-y轴上具有预定的形状，在z轴上具有预定的厚度。可以将可流动材料如上所述沉积为路径，或者通过冲模沉积以提供特定的轮廓。该层在其沉积时冷却并固化。熔融热塑性材料的后续层融合至先前沉积的层，并在温度下降时固化。多个后续层的挤出构建出期望的空间体形状。特别地，可以如下来形成制品：根据制品的三维数字表示，通过将作为一个或更多个路径的可流动材料沉积在x-y平面的基底上以形成层。然后使分配器(例如，喷嘴)相对于基底的位置沿着z轴(垂直于x-y平面)增加，然后根据数字表示重复该过程以形成制品。所分配的材料因此也被称为“建模材料”以及“构建材料”。
在一些实施方案中，空间体可以从两个或更多个喷嘴中被挤出，每个喷嘴挤出相同的介电组合物。如果使用多个喷嘴，则该方法可以比使用单个喷嘴的方法更快地生产产品对象，并且可以在使用不同的聚合物或聚合物的混合物、不同的颜色或质地等方面允许增加的灵活性。因此，在一个实施方案中，可以在使用两个喷嘴的沉积期间改变单个空间体的组成或特性。
材料挤出技术还可以用于热固性组合物的沉积。例如，可以将至少两个流混合并沉积以形成空间体。第一流可以包含催化剂，第二流可以任选地包含活化剂。第一流和第二流或第三流中的一者或两者可以包含单体或可固化组合物(例如，树脂)。第一流和第二流或第三流中的一者或两者可以包含介电填料和添加剂中的一者或两者。介电填料和添加剂中的一者或两者可以在注射热固性组合物之前被添加到模具中。
例如，制备所述空间体的方法可以包括将包含催化剂和第一单体或第一可固化组合物的第一流与包含任选的活化剂和第二单体或第二可固化组合物的第二流混合。第一和第二单体或可固化组合物可以相同或不同。第一流和第二流中的一者或两者可以包含介电填料。介电填料可以作为第三流(例如，还包含第三单体)添加。一个或更多个流的沉积可以在惰性气体例如氮气或氩气下发生。混合可以在沉积之前，在在线混合器中或在层的沉积期间发生。完全或部分固化(聚合或交联)可以在沉积之前，在层的沉积期间或沉积之后开始。在一个实施方案中，部分固化在层的沉积之前或层的沉积期间开始，完全固化在层的沉积之后或在提供所述空间体的复数个层的沉积之后开始。
在一些实施方案中，本领域已知的支承材料可以任选地用于形成支承结构。在这些实施方案中，可以在制品的制造期间选择性地分配构建材料和支承材料以提供制品和支承结构。支承材料可以以支承结构(例如可以在层合过程完成至期望的程度时被机械除去或洗掉的支架)的形式存在。
还可以使用立体光刻技术，例如选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)、以及粘合剂或溶剂的粉末床喷射，以在预设图案中形成连续的层。立体光刻技术对于热固性组合物尤其有用，因为可以通过使各层聚合或交联来发生逐层堆积。
如上所述，介电组合物可以包含热塑性聚合物或热固性组合物。热塑性聚合物可以熔化或溶解在合适的溶剂中。热固性组合物可以是液体热固性组合物，或溶解在溶剂中。在施加介电组合物之后，可以通过加热、空气干燥或其他技术除去溶剂。可以在施加之后使热固性组合物经历B阶段，或者使其完全聚合或固化以形成第二空间体。可以在施加介电组合物期间开始聚合或固化。
本文所公开的实施方案可以适用于各种天线应用，例如在1GHz至30GHz的频率范围内工作的微波天线应用，或者例如在例如30GHz至100GHz的频率范围内工作的毫米波天线应用。在一个实施方案中，微波天线应用可以包括作为在独立基底上的独立元件的、由相应电磁信号馈电单独馈电的DRA的阵列，并且毫米波天线应用可以包括设置在共同基底上的DRA的阵列。另外，非平面天线对于保形天线应用而言特别受关注。
鉴于前述的所有内容，应理解本文公开了至少以下布置：
布置-1：一种电磁设备，包括：导电接地结构；设置在所述接地结构上的至少一个介质谐振器天线(DRA)；设置成邻近所述DRA中的相应DRA的至少一个电磁(EM)波束整形器；和设置成电磁耦合至所述DRA中的相应DRA的至少一个信号馈电；其中所述至少一个EM波束整形器包括：导电喇叭；介电材料的主体，所述介电材料的主体具有从所述主体的内部到所述主体的外表面变化的介电常数；或者，所述导电喇叭和所述介电材料的主体两者。
布置-2.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括包含具有不同介电常数的两种或更多种非气态介电材料的多层DRA。
布置-3.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括具有中空芯的单层DRA。
布置-4.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括具有中空芯的多层DRA。
布置-5.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括具有凸形顶部的DRA。
布置-6.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括包含具有矩形以外的几何形状的俯视图截面的DRA。
布置-7.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括包含具有圆形、卵形、卵形面、椭圆形或椭圆面的几何形状的俯视图截面的DRA。
布置-8.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括包含具有矩形以外的几何形状的正视图截面的DRA。
布置-9.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括包含具有垂直侧壁和凸形顶部的正视图截面的DRA。
布置-10.根据布置-1所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括具有整体高度和整体宽度的DRA，其中所述整体高度大于所述整体宽度。
布置-11.根据布置1至10中任一项所述的设备，其中：所述介电材料的主体是介电材料的球体，并且所述介电材料的球体具有从所述球体的中心到所述球体的外表面变化的介电常数。
布置-12.根据布置1至11中任一项所述的设备，其中，所述至少一个DRA中的每个DRA包括：包含N个空间体的介电材料的多个空间体，N为等于或大于3的整数，所述介电材料的多个空间体设置成形成连续的和顺序的层状空间体V(i)，i为1至N的整数，其中空间体V(1)形成最内的第一空间体，其中连续的空间体V(i+1)形成设置在空间体V(i)上并且至少部分地埋置空间体V(i)的层状壳，其中空间体V(N)至少部分地埋置所有空间体V(1)至V(N-1)；并且其中每个信号馈电设置成电磁耦合至所述介电材料的多个空间体中的相应一者。
布置-13.根据布置1至12中任一项所述的设备，其中，所述至少一个DRA中的每个DRA包括：包含非气态介电材料的空间体，所述空间体具有中空芯、如在正视图中观察到的截面整体最大高度Hv和如在俯视图中观察到的截面整体最大宽度Wv；其中所述空间体是单一介电材料组合物的空间体；并且其中Hv大于Wv。
布置-14.根据布置1至13中任一项所述的设备，其中：所述EM波束整形器包括导电喇叭；并且所述导电喇叭包括从第一近端到第二远端向外发散的侧壁，所述第一近端设置成与所述接地结构电接触，所述第二远端设置在与相关联的至少一个DRA相距一定的距离处，所述侧壁设置成围绕所述相应的至少一个DRA。
布置-15.根据布置1至13中任一项所述的设备，其中：所述EM波束整形器包含所述介电材料的主体；并且所述至少一个DRA至少部分地埋置在所述介电材料的主体中。
布置-16.根据布置-11所述的设备，其中：所述介电材料的球体具有从所述球体的中心到所述球体的外表面减小的介电常数。
布置-17.根据布置-11所述的设备，其中：所述介电材料的球体包括具有从所述球体的中心到所述球体的外表面减小的不同介电常数的介电材料的复数个层。
布置-18.根据布置1至17中任一项所述的设备，其中：所述介电材料的主体在所述主体的外表面处的介电常数为1。
布置-19.根据布置1至13中任一项所述的设备，其中：所述EM波束整形器包括导电喇叭；所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且所述DRA的阵列设置在所述导电喇叭内。
布置-20.根据布置1至13中任一项所述的设备，其中：所述EM波束整形器包括介电材料的主体；并且所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且所述DRA的阵列设置成至少部分地围绕所述介电材料的主体的外表面。
布置-21.根据布置-14所述的设备，其中：所述EM波束整形器还包括所述介电材料的主体，所述导电喇叭的所述远端具有等于或大于所述介电材料的主体的整体外部尺寸的开口。
布置-22.根据布置-21所述的设备，其中：所述导电喇叭的长度Lh小于所述介电材料的主体的整体外部尺寸Ds。
布置-23.根据布置-21所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且所述DRA的阵列设置成以凹形布置至少部分地围绕所述介电材料的主体的外表面。
布置-24.根据布置1至23中任一项所述的设备，其中：所述DRA的阵列中的每个DRA由所述至少一个信号馈电中的相应信号馈电独立地馈电以提供多波束天线。
布置-25.根据布置1至23中任一项所述的设备，其中：所述DRA的阵列中的每个DRA由独立的信号馈电选择性地馈电，以提供可操纵的多波束天线。
布置-26.根据布置1至25中任一项所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且所述DRA的阵列设置在所述接地结构上，并且所述接地结构设置在非平面基底上。
布置-27.根据布置-26所述的设备，其中：所述基底包括凹曲部；并且所述DRA的阵列设置在所述非平面基底的凹曲部上。
布置-28.根据布置-26所述的设备，其中：所述基底包括凸曲部；并且所述DRA的阵列设置在所述非平面基底的凸曲部上。
布置-29.根据布置26至28中任一项所述的设备，其中：所述基底是柔性的。
布置-30.一种电磁设备，包括：以非平面布置而布置的单独的三维介质谐振器天线(DRA)的阵列。
布置-31.根据布置-30所述的设备，还包括：其上设置有所述DRA的阵列的基底。
布置-32.根据布置-31所述的设备，其中：所述基底包括凹曲部；并且所述DRA的阵列设置在所述凹曲部上。
布置-33.根据布置-31所述的设备，其中：所述基底包括凸曲部；并且所述DRA的阵列设置在所述凸曲部上。
布置-34.根据布置31至33中任一项所述的设备，其中：所述基底是柔性的。
布置-35.根据布置30至34中任一项所述的设备，还包括：其上设置有所述DRA的阵列的导电接地结构；邻近DRA中的相应DRA以一一对应的方式设置的电磁(EM)波束整形器的阵列；以及以与DRA中的相应DRA一一对应的方式设置并且电磁耦合至DRA中的相应DRA的多个信号馈电。
布置-36.根据布置-35所述的设备，其中：所述EM波束整形器的阵列中的每个EM波束整形器包括：导电喇叭；介电材料的主体，所述介电材料的主体具有从所述主体的内部到所述主体的外表面变化的介电常数；或者，所述导电喇叭和所述介电材料的主体两者。
布置-37.根据布置-36所述的设备，其中：所述导电喇叭包括从第一近端到第二远端向外发散的侧壁，所述第一近端设置成与所述接地结构电接触，所述第二远端设置在与相关联的至少一个DRA相距一定的距离处，所述侧壁设置成围绕所述相应的至少一个DRA。
布置-38.根据布置-36所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括以下中的至少一者：包含具有不同介电常数的两种或更多种非气态介电材料的多层DRA；具有中空芯的单层DRA；具有凸形顶部的DRA；包括具有矩形以外的几何形状的俯视图截面的DRA；包括具有圆形、卵形、卵形面、椭圆形或椭圆面的几何形状的俯视图截面的DRA；包括具有矩形以外的几何形状的正视图截面的DRA；包括具有垂直侧壁和凸形顶部的正视图截面的DRA；或者，具有整体高度和整体宽度的DRA，其中所述整体高度大于所述整体宽度。
布置-39.根据布置36至38中任一项所述的设备，其中：所述介电材料的主体是介电材料的球体，并且所述介电材料的球体具有从所述球体的中心到所述球体的外表面变化的介电常数。
布置-40.一种电磁设备，包括：导电接地结构；设置在所述接地结构上的介质谐振器天线(DRA)的阵列，其中所述接地结构以非平面布置而布置；邻近DRA中的相应DRA以一一对应的方式设置的电磁(EM)波束整形器的阵列；以及以与DRA中的相应DRA一一对应的方式设置并且电磁耦合至DRA中的相应DRA的多个信号馈电。
布置-41.根据布置-40所述的设备，其中：所述接地结构设置在非平面基底上。
布置-42.根据布置-41所述的设备，其中：所述基底包括凹曲部；并且所述DRA的阵列设置在所述凹曲部上。
布置-43.根据布置-41所述的设备，其中：所述基底包括凸曲部；并且所述DRA的阵列设置在所述凸曲部上。
布置-44.根据布置41至43中任一项所述的设备，其中：所述基底是柔性的。
布置-45.根据布置40至44中任一项所述的设备，其中：所述EM波束整形器的阵列中的每个EM波束整形器包括：导电喇叭；介电材料的主体，所述介电材料的主体具有从所述主体的内部到所述主体的外表面变化的介电常数；或者，所述导电喇叭和所述介电材料的主体两者。
布置-46.根据布置-45所述的设备，其中：所述导电喇叭包括从第一近端到第二远端向外发散的侧壁，所述第一近端设置成与所述接地结构电接触，所述第二远端设置在与相关联的至少一个DRA相距一定的距离处，所述侧壁设置成围绕所述相应的至少一个DRA。
布置-47.根据布置-45所述的设备，其中：所述至少一个DRA包括以下中的至少一者：包含具有不同介电常数的两种或更多种非气态介电材料的多层DRA；具有中空芯的单层DRA；具有凸形顶部的DRA；包括具有矩形以外的几何形状的俯视图截面的DRA；包括具有圆形、卵形、卵形面、椭圆形或椭圆面的几何形状的俯视图截面的DRA；包括具有矩形以外的几何形状的正视图截面的DRA；包括具有垂直侧壁和凸形顶部的正视图截面的DRA；或者，具有整体高度和整体宽度的DRA，其中所述整体高度大于所述整体宽度。
布置-48.根据布置45至47中任一项所述的设备，其中：所述介电材料的主体是介电材料的球体，并且所述介电材料的球体具有从所述球体的中心到所述球体的外表面变化的介电常数。
当要素例如层、膜、区域、基底或其他所描述的特征被称为在另一要素“上”时，其可以直接在另一要素上，或者还可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接”在另一要素“上”时，不存在中间要素。术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用术语第一、第二等用于将一个要素与另一个要素区分开。术语“一个”、“一种”等的使用不表示量的限制，而是表示存在至少一个/种所提及的项目。除非另有明确说明，否则“或”意指“和/或”。如本文所使用的术语“包括”不排除可能包含一个或更多个附加特征。并且，提供本文所提供的任何背景信息以揭示申请人认为的与本文所公开的发明可能相关的信息。未必旨在承认，也不应解释为任何这样的背景信息构成了针对本文所公开的本发明的一个实施方案的现有技术。
尽管本文已参照示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离权利要求的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其中的要素。在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，旨在本发明不限于作为预期用于实施本发明的最佳或唯一模式而在本文公开的一个或更多个特定实施方案，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方案。在附图和说明书中，已经公开了示例实施方案，并且尽管可能采用了特定的术语或尺寸，但是除非另有说明，否则它们仅是在一般性的、示例性的或描述性的意义上使用，而不是出于限制的目的，因此本权利要求的范围并不受限于此。

Claims (20)

1.一种电磁设备，包括：
导电接地结构；
设置在所述接地结构上的至少一个介质谐振器天线(DRA)；
设置成邻近所述DRA中的相应DRA的至少一个电磁(EM)波束整形器；以及
设置成电磁耦合至所述DRA中的相应DRA的至少一个信号馈电；
其中，所述至少一个EM波束整形器包括：导电喇叭；介电材料的主体，所述介电材料的主体具有从所述主体的内部到所述主体的外表面变化的介电常数；或者，所述导电喇叭和所述介电材料的主体两者。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述至少一个DRA包括具有中空芯的单层DRA。
3.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述至少一个DRA包括具有中空芯的多层DRA。
4.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述至少一个DRA包括包含具有垂直侧壁和凸形顶部的正视图截面的DRA。
5.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述至少一个DRA包括具有整体高度和整体宽度的DRA，其中所述整体高度大于所述整体宽度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中：
所述介电材料的主体是介电材料的球体，并且所述介电材料的球体具有从所述球体的中心到所述球体的外表面变化的介电常数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述至少一个DRA中的每个DRA包括：
包含非气态介电材料的空间体，所述空间体具有中空芯、如在正视图中观察到的截面整体最大高度Hv和如在俯视图中观察到的截面整体最大宽度Wv；
其中所述空间体为单一介电材料组合物的空间体；并且
其中Hv大于Wv。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中：
所述EM波束整形器包括所述导电喇叭；并且
所述导电喇叭包括从第一近端到第二远端向外发散的侧壁，所述第一近端设置成与所述接地结构电接触，所述第二远端设置在与相关联的至少一个DRA相距一定的距离处，所述侧壁设置成围绕相应的至少一个DRA。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中：
所述EM波束整形器包括所述介电材料的主体；并且
所述至少一个DRA至少部分地埋置在所述介电材料的主体中。
10.根据权利要求6所述的设备，其中：
所述介电材料的球体包括具有从所述球体的中心到所述球体的外表面减小的不同介电常数的介电材料的复数个层。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中：
所述EM波束整形器包括所述导电喇叭；
所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且
所述DRA的阵列设置在所述导电喇叭内。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中：
所述EM波束整形器包括所述介电材料的主体；以及
所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且
所述DRA的阵列设置成至少部分地围绕所述介电材料的主体的外表面。
13.根据权利要求8所述的设备，其中：
所述EM波束整形器还包括所述介电材料的主体，所述导电喇叭的所述远端具有等于或大于所述介电材料的主体的整体外部尺寸的开口。
14.根据权利要求13所述的设备，其中：
所述导电喇叭的长度Lh小于所述介电材料的主体的整体外部尺寸Ds。
15.根据权利要求13所述的设备，其中：
所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且
所述DRA的阵列设置成以凹形布置而至少部分地围绕所述介电材料的主体的外表面。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的设备，其中：
所述DRA的阵列中的每个DRA由所述至少一个信号馈电中的相应信号馈电独立地馈电以提供多波束天线。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的设备，其中：
所述至少一个DRA包括形成DRA的阵列的所述至少一个DRA的阵列；并且
所述DRA的阵列设置在所述接地结构上，并且所述接地结构设置在非平面基底上。
18.根据权利要求17所述的设备，其中：
所述基底包括凹曲部；并且
所述DRA的阵列设置在所述非平面基底的凹曲部上。
19.根据权利要求17所述的设备，其中：
所述基底包括凸曲部；并且
所述DRA的阵列设置在所述非平面基底的凸曲部上。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的设备，其中：
所述基底是柔性的。
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