CN113169432B - 耦合的介电谐振器和介电波导 - Google Patents

Abstract

电磁装置包括至少一个介电谐振器天线DRA和至少一个介电波导DWG，所述至少一个介电谐振器天线DRA和所述至少一个介电波导DWG被配置成使得：在电磁装置的操作期间，所述至少一个DRA向所述至少一个DWG提供电磁信号，或者所述至少一个DWG向所述至少一个DRA提供电磁信号。所述至少一个DWG具有与所述至少一个DRA的三维3D形状不同的3D形状。

Description

耦合的介电谐振器和介电波导

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月27日提交的美国临时申请序列号62/771，750的权益，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本公开内容总体上涉及介电谐振器和介电波导，并且更具体地涉及电磁耦合至介电波导的介电谐振器天线。

在转让给罗杰斯公司(Rogers Corp.)的US 20170125908A1中公开了示例介电谐振器天线。在转让给德克萨斯仪器公司(Texas Instruments Incorp.)的WO2015157548A1中公开了示例介电波导。

虽然现有的介电谐振器天线和介电波导可以适合于它们的预期目的，但是耦合的介电谐振器天线和介电波导的技术将通过增强耦合系统的总体效率、有效性和/或带宽的耦合结构而得到提升。

发明内容

实施方式包括一种电磁装置，该电磁装置具有：至少一个介电谐振器天线DRA；以及至少一个介电波导DWG，所述至少一个介电谐振器天线DRA和所述至少一个介电波导DWG被配置成使得：在电磁装置的操作期间，所述至少一个DRA向所述至少一个DWG提供电磁信号，或者所述至少一个DWG向所述至少一个DRA提供电磁信号。所述至少一个DWG具有与所述至少一个DRA的三维3D形状不同的3D形状。

另一实施方式包括一种电磁装置，该电磁装置具有：至少一个第一介电部分1DP，所述至少一个第一介电部分1DP具有近端和远端，所述至少一个1DP中的每一个具有空气之外的介电材料；至少一个第二介电部分2DP，所述至少一个第二介电部分2DP具有近端和远端，给定的2DP的近端邻近相应1DP的远端设置，所述至少一个2DP具有空气之外的介电材料；并且至少一个2DP的至少一部分形成介电波导DWG，该介电波导DWG适于在所述至少一个1DP被电磁激励时对源自所述至少一个1DP的电磁EM辐射场进行内部传输。

另一实施方式包括一种电磁装置，该电磁装置具有：至少一个第一介电部分1DP，所述至少一个第一介电部分1DP具有近端和远端，1DP具有空气之外的介电材料；至少一个第二介电部分2DP，所述至少一个第二介电部分2DP具有近端和远端，给定的2DP的近端邻近相应1DP的远端设置，所述至少一个2DP具有空气之外的介电材料；至少一个第三介电部分3DP，所述至少一个第三介电部分3DP具有近端和远端，给定的3DP的近端邻近相应2DP的远端设置，所述至少一个3DP具有空气之外的介电材料；并且至少一个3DP形成介电波导DWG，该介电波导DWG适于在所述至少一个1DP被电磁激励时对源自所述至少一个1DP的电磁EM辐射场进行内部传输。

另一实施方式包括一种电磁装置，该电磁装置具有：基板；至少一个第一介电部分1DP，所述至少一个第一介电部分1DP具有近端和远端，所述至少一个1DP中的每一个具有空气之外的介电材料，所述至少一个1DP的近端设置在基板上并且所述至少一个1DP大体上垂直于基板延伸；至少一个第二介电部分2DP，所述至少一个第二介电部分2DP具有近端和远端，给定2DP的近端邻近相应1DP的远端设置，所述至少一个2DP具有空气之外的介电材料，所述至少一个2DP设置在基板上并且大体上垂直于基板延伸；至少一个2DP形成介电波导DWG，该介电波导DWG适于在所述至少一个1DP被电磁激励时对源自所述至少一个1DP的电磁EM辐射场进行内部传输。

另一实施方式包括一种电磁装置，该电磁装置具有：基板；至少一个第一介电部分1DP，所述至少一个第一介电部分1DP具有近端和远端，所述至少一个1DP中的每一个具有空气之外的介电材料，所述至少一个1DP的近端设置在基板上并且大体上垂直于基板延伸；至少一个第二介电部分2DP，所述至少一个第二介电部分2DP具有近端和远端，给定的2DP的近端邻近相应1DP的远端设置，所述至少一个2DP具有空气之外的介电材料，所述至少一个2DP设置在距基板限定的距离处并且大体上平行于基板延伸；第三介电部分3DP，所述第三介电部分3DP被设置成与所述至少一个2DP侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP的第一侧，3DP具有空气之外的介电材料，3DP设置在基板上并且大体上平行于基板延伸，3DP的厚度限定所述至少一个2DP距基板的限定的距离；并且所述至少一个2DP形成介电波导DWG，该介电波导DWG适于在所述至少一个1DP被电磁激励时对源自所述至少一个1DP的电磁EM辐射场进行内部传输。

另一实施方式包括一种电磁装置，该电磁装置具有：至少一个第一介电部分1DP，所述至少一个第一介电部分1DP具有近端和远端，所述至少一个1DP中的每一个具有空气之外的介电材料，所述至少一个1DP的远端和近端被配置成并且适于在所述至少一个1DP被电磁激励时发射在第一方向上从所述至少一个1DP的近端朝向远端传播的电磁EM辐射场；至少一个第二介电部分2DP，所述至少一个第二介电部分2DP具有近端和远端，所述至少一个2DP的近端邻近所述至少一个1DP设置，所述至少一个2DP具有空气之外的介电材料，所述至少一个2DP设置在距所述至少一个1DP限定的距离处；并且所述至少一个2DP形成介电波导DWG，该介电波导DWG适于在第二方向上对EM辐射场进行内部传输，第二方向与第一方向不平行，所述至少一个2DP在第二方向上从相应近端纵向延伸至相应远端。

另一实施方式包括一种电磁EM装置，该电磁EM装置具有：介电谐振器天线DRA的连接阵列，其具有至少一种非气态介电材料；以及设置在DRA的连接阵列下方的粘合剂层，其中，粘合剂层包括与至少一种非气态介电材料不同的材料。

根据以下结合附图的具体实施方式，本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点将很明显。

附图说明

参照示例性非限制附图，其中，在附图中相似的元素被相似地标记：

图1描绘了根据实施方式的EM装置的框图端视图；

图2描绘了根据实施方式的作为图1的EM装置的替选的EM装置的框图端视图；

图3描绘了根据实施方式的可与图2的EM装置相比较的EM装置的立体旋转等距视图；

图4描绘了根据实施方式的图3的EM装置的透明旋转等距视图；

图5描绘了根据实施方式的图3的EM装置的透明侧视图；

图6描绘了根据实施方式的图3的EM装置的透明端视图；

图7A和图7B描绘了根据实施方式的作为图4的EM装置的替选的EM装置的部分透明的旋转等距视图；

图8描绘了根据实施方式的图7A和图7B的EM装置的部分透明端视图；

图9描绘根据实施方式的图8的EM装置的第一版本的完全透明端视图；

图10描绘根据实施方式的图8的EM装置的第二版本的完全透明端视图；

图11描绘了根据实施方式的图9的EM装置的分析建模结果；

图12、图13、图14和图15描绘了根据实施方式的作为图1的EM装置的替选的EM装置的透明旋转等距视图；以及

图16描绘了根据实施方式的可与图6的EM装置相比较的EM装置的透明端视图。

具体实施方式

尽管以下详细描述包括用于说明目的的许多细节，但是本领域任何普通技术人员将理解，对以下细节的许多变化和变更在所附权利要求书的范围内。因此，阐述了以下示例实施方式，而不损失在本文中公开的所要求保护的发明的通用性，并且不对本文中公开的所要求保护的发明施加限制。

如各个附图和所附文本所示出和描述的实施方式提供了一种电磁EM装置，该电磁EM装置具有：第一介电部分1DP，例如诸如介电谐振器天线DRA；以及第二介电部分2DP，例如诸如介电波导DWG，该介电谐振器天线DRA和介电波导DWG以如下方式(下面更详细地描述)彼此电磁耦合：使得2DP被配置用于、适于和设置用于在1DP被电磁激励时对源自1DP的EM辐射近场进行内部传输。在实施方式中，选择DWG的介电材料以产生在DWG内传播的EM信号的全内反射。多个DRA可以电磁耦合至单个DWG，或者各个DRA可以电磁耦合至各个DWG中的相应的DWG。

图1描绘了示例EM装置100，该示例EM装置100具有基板200；设置在基板200上的至少一个1DP 300，其中在实施方式中，1DP 300是包括空气之外的介电材料的DRA；以及也设置在基板200上至少一个2DP400，其中在实施方式中，2DP是包括空气之外的介电材料的DWG，并且其中2DP 400适于、被配置和设置成在1DP 300被电磁激励时电磁耦合至1DP 300。在实施方式中，基板200具有至少一个信号馈送件800(下文中将进一步讨论)，该信号馈送件800被设置并且适于电磁激励所述至少一个1DP 300中的相应的1DP 300。在实施方式中，1DP 300在被电磁激励时适于、被配置和设置成将EM信号500辐射至2DP 400，并且2DP 400适于、被配置和设置成将所得到的内部传送的EM信号600从2DP 400的近端402传播至2DP400的远端404。如本文中所描绘的，EM信号500和600的方向旨在表示最大辐射的相应方向。在实施方式中，1DP 300和2DP 400具有不同的三维3D形状，这将在下文中进一步讨论。尽管EM信号500、600在图1中被描绘为源自1DP 300并且从2DP 400的近端402传播至远端404，但是本领域技术人员将理解，这是出于说明目的而将EM装置100配置为发射装置。在EM装置100被配置为接收装置的实施方式中，本领域技术人员将理解，EM信号500、600的方向将被反转(这可以通过所描绘的箭头的反转来说明，下文中将参照图15进一步讨论)。这样，图1中描绘的实施方式表示发射EM装置100和接收EM装置100两者，在发射EM装置100中，1DP300被配置成向2DP 400提供EM信号，在接收EM装置100中，2DP 400被配置成向1DP 300提供EM信号。在实施方式中，1DP 300和2DP 400彼此直接紧密接触。

如本文中所使用的短语“包括空气之外的介电材料”意指可以包括空气或适合于本文中所公开的目的的任何其他气体的介电材料，而且还包括非空气介电介质。在实施方式中，空气之外的介电材料是介电泡沫。

例如，如本文中所使用的术语“直接紧密接触”意指例如在将2DP 400直接设置、沉积、印刷或模制到1DP 300上时没有介于其间的物质或元素的接触。在另一实施方式中，1DP300和2DP 400一体形成以提供单体结构。

例如，如本文中所使用的，短语一体形成意指一种结构，该结构是利用与该结构的其余部分的材料相同的材料形成的，从该结构的一个区域到另一区域不存在材料不连续性，例如由塑料模制工艺、3D印刷工艺、沉积工艺或机械加工工艺产生的结构。替选地，一体形成意指统一的单件式不可分割结构。

例如，如本文中所使用的术语“单体结构”意指由单一材料组合物和/或从结构的一个区域到另一区域不存在材料不连续性的工艺一体形成的结构，例如由塑料模制工艺、3D印刷工艺、沉积工艺或机械加工工艺产生的结构。

在实施方式中，1DP 300具有邻近基板200设置的近端302以及距近端302一定距离设置的远端304。在实施方式中，2DP 400的近端402邻近1DP 300的远端304设置。在实施方式中，1DP 300是具有第一平均介电常数的全介电材料，2DP 400是具有第二平均介电常数的全介电材料，并且该第一平均介电常数大于该第二平均介电常数。在示例实施方式中，第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18，并且第二平均介电常数大于1并且等于或小于9。在示例实施方式中：第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18；并且第二平均介电常数大于1并且等于或小于9。在另一示例实施方式中：第一平均介电常数等于或大于5并且等于或小于18；并且第二平均介电常数大于1并且小于5。在实施方式中，2DP 400的至少一部分和1DP 300被配置成形成DRA，其中，2DP 400被配置成在1DP 300被电磁激励时通过2DP 400的远端404辐射EM辐射。

如图1中所描绘的，EM装置100的实施方式(更具体地表示为102)具有多个表示为例如306和308的1DP 300，并且仅具有单个2DP 400。在图1的实施方式中，单个2DP 400形成也由附图标记400表示的单个DWG，该单个DWG电磁耦合至多个1DP 306、308中的每一个，使得在所述多个1DP 306、308被电磁激励时，所述多个1DP 306、308中的每一个共同向单个DWG 400电磁馈送。

根据上文应当理解，附图标记100总体上指EM装置，附图标记102总体上指特定示例EM装置，附图标记300总体上指1DP，附图标记306、308指1DP中的特定单独的一个。下文中使用了用于本文中所述的其他特征(例如，2DP 400)的附图标记的类似用法。如图1所描绘的，EM装置102被配置为发射EM装置102，其中，每个1DP 306、308在被电磁激励时被配置成辐射相应的EM信号502、504，并且单个DWG 400被配置成接收EM信号502、504并且例如如附图标记600所描绘的那样共同传播EM信号502、504。

现在参照图2，其中EM装置100的实施方式(更具体地表示为104)具有多个1DP306、308，并且具有多个2DP 400(表示为406和408)。在图2的实施方式中，多个2DP 406、408形成也由附图标记406和408表示的多个DWG，其中，所述多个DWG 406、408中的每一个与所述多个1DP 306、308中的相应的1DP电磁耦合，使得所述多个1DP 306、308中的每一个被设置成单独地向所述多个DWG 406、408中的相应的DWG电磁馈送。如图2所描绘的，EM装置104被配置为发射EM装置104，其中，每个1DP 306、308在被电磁激励时被配置成辐射相应的EM信号502、504，并且所述多个DWG 406、408被配置成接收EM信号502、504中相应的EM信号并且如附图标记602、604分别描绘的那样单独EM信号502、504中相应的EM信号。

尽管图1和图2描绘了具有平坦结构的2DP 400、406、408的远端404，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且2DP 400、406、408的远端404或本文中所公开的任何其他2DP可以具有适合于本文中所公开目的的任何形状。例如如虚线450所描绘的凸形。

尽管图1和图2连同相应的前述描述仅指1DP 306、308中的两个，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且1DP 300的数目可以是适合于本文中所公开的目的的任何阵列尺寸。例如，图1和图2可以被认为是DRA和DWG的2乘2阵列的框图端视图，现在将共同参照图3至图6来描述该DRA和DWG的2乘2阵列，其中，图3描绘了EM装置100的旋转等距立体形式视图，更具体地表示为106，图4描绘了EM装置106的旋转等距透明形式视图，图5描绘了EM装置106的透明侧视图，并且图6描绘了EM装置106的透明端视图，在这些附图中，相似的元素被相似地标记。尽管如上所述，但是应当理解的是，至少图3至图4中示出的DRA和DWG的2x2阵列是非限制性的，并且本文中所公开的DRA和DWG的阵列的尺寸可以是适合于本文中所公开的目的的任何尺寸。

在实施方式中，EM装置106包括基板200、设置在基板200上的4个1DP 300的2x2阵列(分别表示为306、308、310和312)、以及相对于各个1DP 306、308、310、312设置的相应的4个2DP 400(分别表示为406、408、410和412)，其布置类似于以上结合图2所述的布置。图3至图6的EM装置106包括现在将描述的未结合图2的EM装置104描述的一些其他特征。

在实施方式中，EM装置106包括非金属全介电结构700，非金属全介电结构700大体上围绕1DP 306、308、310、312的集合分组设置，并且大体上围绕2DP 406、408、410、412的集合分组设置，并且设置在2DP406、408、410、412的近端402。在实施方式中，非金属全介电结构700具有弯曲表面702，该弯曲表面702具有如图5和图6中的附图标记704所描绘的与1DP306、308、310、312的集体分组的几何轴向中心大体上一致的焦点。如本文中所使用的，术语“大体上一致”意指在组装结构的预定可接受的制造公差内的一致。如图3至图6所描绘的，弯曲表面702具有相对于EM装置106的z轴的向上凹的形状。在替选实施方式中，如图6中的虚线所描绘的，弯曲表面702'具有向下凹的形状。在实施方式中，非金属全介电结构700是具有第一平均介电常数的全介电材料，并且与所述至少一个1DP 300一体形成且与所述至少一个1DP 300形成单体。在另一实施方式中，非金属全介电结构700是具有第二平均介电常数的全介电材料，并且与所述至少一个2DP 400一体形成且所述与至少一个2DP 400形成单体。在实施方式中，非金属全介电结构700具有如在EM装置100的正视图中所观察到的(例如，参见图5和图6)总体高度H、H’。

在实施方式中，具有本文中所公开的非金属全介电结构700的EM装置106提供了如下布置：2DP 406、408、410、412不存在任何与2DP 406、408、410、412紧邻的周围的金属腔壁；如果存在的话，将对EM装置106的电磁特性产生影响。

在实施方式中，与类似的缺少非金属全介电结构700的EM装置相比，本文中所公开的具有非金属全介电结构700的EM装置106的分析建模已证明辐射信号增益提高了0.5至0.7dBi。

在实施方式中，所述至少一个1DP 300具有如在正视图或旋转等距视图(例如，参见代表性的图5)中观察到的与EM装置的z轴正交的第一总体宽度尺寸W1，并且所述至少一个2DP 400具有如在正视图或旋转等距视图(例如，参见代表性的图5)中观察到的与EM装置100的z轴正交的第二总体宽度尺寸W2，其中，W2等于或大于W1。在实施方式中，W2大于W1。

在实施方式中，所述至少一个1DP 300具有如在正视图或旋转等距视图(例如，参见代表性的图5)中观察到的与EM装置的z轴平行的第一总体长度尺寸L1，并且所述至少一个2DP 400具有如在正视图或旋转等距视图(例如，参见代表性的图5)中观察到的与EM装置的z轴平行的第二总体长度尺寸L2，其中，L2大于L1。在实施方式中，L2大于L1的10倍，替选地，L2大于L1的15倍，替选地，L2大于L1的20倍，替选地，L2等于或大于λ的20倍，其中，λ是在所述至少一个1DP 300被电磁激励时源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场的工作波长，替选地，L2等于或大于λ的30倍，替选地，L2等于或大于λ的40倍。

在实施方式中，非金属全介电结构700的总体高度H、H’大于L1且小于L2。在实施方式中，H、H’大于L1并且等于或小于L1的1.5倍。在实施方式中，H、H’大于L1并且等于或小于L1的1.2倍。

在实施方式中并且参照图3至图6，基板200具有被设置并且适于电磁激励所述至少一个1DP 300的至少一个信号馈送件800。如图3至图6所描绘的，信号馈送件800是基板集成的波导(SIW)802(总体上参照图4最佳可见)，其中，基板200由下导电层202、上导电层204、以及设置在其间的介电介质206形成。并且SIW 802是通过以已知的方式策略性地布置并且电连接至下导电层202和上导电层204的多个导电通孔804形成的。信号馈送件800通过中间介电层208与下导电层202电隔离。提供呈上导电层204中的开口的形式的槽孔(出于与图示的清楚有关的原因而未具体描绘，但是本领域中熟知的)以允许信号注入STW 802。在实施方式中，所述至少一个信号馈送件800是设置并且适于电磁激励所述至少一个1DP 300中的每一个的单个信号馈送件。

现在参照图7A至图11，其中，图7A描绘了EM装置108的部分旋转等距透明形式的视图，图7B描绘了图7A的但是具有替选的附图标记(下面将进一步讨论)的EM装置108，图8描绘了EM装置108的部分透明端视图，图9描绘了作为EM装置108的第一版本108.1的EM装置108的完全透明端视图，图10描绘了作为EM装置108的第二版本108.2的EM装置108的完全透明端视图，并且图11描绘了图9的EM装置108.1的分析建模结果，描绘了将在下面讨论的所得EM波的内部传播。通常，图7A和图8主要在比例的形式方面以及第三介电部分3DP的多少被示出方面不同于图9至图11，现在将更详细地讨论。

图7A与图4的比较将分别示出EM装置108与EM装置106之间的一些相似性以及现在将更详细地讨论一些不相似性，在图7A与图4中，相似的元素被相似地标记。

在实施方式中，图7A的EM装置108包括：基板200；设置在基板200上的至少一个1DP300，其中，在实施方式中，1DP 300是包括空气之外的介电材料的DRA；包括空气之外的介电材料的至少一个2DP 400；包括空气之外的介电材料的至少一个第三介电部分3DP 900。在实施方式中，所述至少一个2DP 400中的每一个与给定的单个1DP 300一一对应地设置。所述至少一个1DP 300具有远端304和设置在基板200上的近端302。所述至少一个2DP 400具有近端402和远端404，其中给定的2DP 400的近端402邻近相应的1DP 300的远端304设置。所述至少一个3DP 900具有近端902和远端904(参照图9最佳可见)，给定的3DP 900的近端902邻近相应的2DP 400的远端404设置。在实施方式中，所述3DP 900是单个3DP 900，其中单个3DP 900的近端902邻近所述至少一个2DP 400中的每一个的远端404设置。在实施方式中，所述至少一个3DP 900(多个或单个)形成DWG，DWG适于在所述至少一个1DP 300被电磁激励时对源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场进行内部传输。在实施方式中，所述至少一个2DP 400中的每一个经由邻近所述至少一个2DP 400的远端404设置的相对较薄的连接结构(连接部)414彼此一体连接，其中，相对较薄的连接结构414具有小于相应的2DP 400的总体长度“L2”(例如，参见图5)的高度厚度“h4”。在实施方式中，相对较薄的连接结构414和所述至少一个2DP 400中的每一个形成单体结构。在实施方式中，由所述至少一个3DP 900形成的DWG不存在任何与3DP 900紧邻的周围的金属腔壁，如果存在的话，将对EM装置108的电磁特性产生影响。

在实施方式中并且参照图8和图9，所述至少一个1DP 300具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与EM装置108的z轴平行的第一长度尺寸L1，所述至少一个2DP 400具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与EM装置108的z轴平行的第二长度尺寸L2，并且所述至少一个3DP 900具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与EM装置108的z轴平行的第三长度尺寸L3，其中，L2大于L1，并且L3大于L2。在实施方式中，L3大于L2的10倍，替选地，L3大于L2的15倍，还替选地，L3大于L2的20倍。在实施方式中，L3等于或大于λ的20倍，其中λ是在所述至少一个1DP 300被电磁激励时源自至少一个1DP 300的EM辐射场的工作波长，替选地L3等于或大于λ的30倍，还替选地L3等于或大于λ的40倍。

在实施方式中，所述至少一个2DP 400组合形成EM波束整形器(例如透镜)和DWG，其中，EM波束成形器和DWG组合适于将源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场内部传输和辐射至所述至少一个3DP 900。

在实施方式中，如图9所描绘的，所述至少一个3DP 900具有中空内部部分906。在替选实施方式中，如图10所描绘的，所述至少一个3DP 900具有实心内部部分908。图11所描绘的至少一个3DP 900具有中空内部部分906，并且具有近似于λ的30至40倍的长度L3。

在实施方式中，所述至少一个1DP 300是具有第一平均介电常数的全介电材料，所述至少一个2DP 400是具有第二平均介电常数的全介电材料，所述至少一个3DP 900是具有第三平均介电常数的全介电材料，第一平均介电常数大于第二平均介电常数，并且第二平均介电常数等于或大于第三平均介电常数。在实施方式中，第二平均介电常数大于第三平均介电常数。在实施方式中，第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18。在实施方式中，第二平均介电常数等于或大于3并且等于或小于9。在实施方式中，第三平均介电常数大于1并且等于或小于5。在实施方式中：第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18；第二平均介电常数等于或大于3并且等于或小于9；并且第三平均介电常数大于1并且等于或小于5。

现在参照图7B，图7B描绘了图7A的但是具有用于示出现在将描述的替选特征的替选附图标记的EM装置108。在实施方式中，基板200具有第一部分210以及与第一部分210邻接并且电连通的第二部分220。如本文中以上描述的，第一部分210包括被设置并且适于电磁激励所述至少一个1DP 300的至少一个信号馈送件800(参照图3最佳可见)。如同图3至图6的基板200一样，上导电层204在第一部分210和第二部分220两者上延伸。在实施方式中，第二部分220包括延伸结构230，延伸结构230设置在第二部分220的上导电层204上，与第二部分220的上导电层204电连接并且在第二部分220的上导电层204上方延伸厚度t2。延伸结构230包括多个凹部(pocket)232，所述至少一个1DP 300中的相应的1DP 300设置在凹部中，其中给定凹部232的侧壁234围绕相应的1DP300。在实施方式中，厚度t2等于或略大于1DP 300的长度L1(例如，参见图5和图8所描绘的L1)。在实施方式中，相对较薄的连接结构414具有多个一体形成的柱416，该柱416向下延伸以与相对较薄的连接结构414一起与用于支撑所述至少一个2DP 400的延伸结构230接合。在实施方式中，每个柱416在其端部上具有一体形成的突出部(projection)或销(pin)418，该突出部或销418与延伸结构230的相应的凹部236接合，凹部236用于使所述至少一个2DP 400相对于所述至少一个1DP 300中的相应的1DP 300对准。

在EM装置108的第一实施方式中，延伸结构230由设置成与上导电层204电连通的导电材料制成，并且凹部232的侧壁234形成分别包围所述至少一个1DP 300中的一个的相应的导电反射器。

在EM装置108的第二替选实施方式中，延伸结构230由设置在上导电层204上的介电材料制成，并且凹部232的侧壁234形成分别包围所述至少一个1DP 300中的一个的相应的介电反射器。在EM装置108的第二替选实施方式中，延伸结构230的介电材料可以具有第四平均介电常数，第四平均介电常数等于或小于1DP 300的第一平均介电常数，并且等于或大于2DP 400的第二平均介电常数。

在实施方式中并且结合参照图7A和图7B，每个2DP 400的近端402可以延伸到延伸结构230的相应的凹部232，使得给定的凹部232的相应侧壁234也围绕相应2DP 400的近端402。

现在参照图12至图15，图12至图15描绘了EM装置100的替选实施方式。

图12描绘了总体上由附图标记100列举并且特别地由附图标记110列举的EM装置，该EM装置具有基板200、至少一个具有近端302和远端304的1DP 300、以及至少一个具有近端402和远端404的2DP 400。至少一个1DP 300中的每一个由空气之外的介电材料制成，并且至少一个2DP 400中的每一个由空气之外的介电材料制成。每个1DP 300的近端302设置在基板200上，并且所述至少一个1DP 300中的每一个在平行于EM装置110的z轴的纵向方向上大体上垂直于基板200延伸。给定的2DP 400的近端402邻近相应的1DP 300的远端304设置，并且所述至少一个2DP400中的每一个被设置在基板200上并且在平行于EM装置110的z轴的纵向方向上大体上垂直于基板200延伸。在实施方式中，所述至少一个1DP 400形成DWG，该DWG适于并且被配置用于在所述至少一个1DP300被电磁激励时对源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场、EM信号600进行内部传输。第三介电部分3DP 1000(在结构上和功能上与图7A至图11中描绘的3DP 900不同)被设置成与所述至少一个2DP 400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP的第一侧420，并且第四介电部分4DP1100被设置成与所述至少一个2DP400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP 400的与第一侧420相对的第二侧422。在实施方式中，3DP 1000、所述至少一个2DP 400和4DP 1100形成层压体。3DP 1000由空气之外的介电材料制成，并且4DP 1100由空气之外的介电材料制成。3DP 1000被设置在基板200上，并且在与EM装置110的z轴平行的纵向方向上大体上垂直于基板200延伸，并且4DP 1100被设置在基板200上并且在平行于EM装置110的z轴的纵向方向上大体上垂直于基板200延伸。在实施方式中，所述至少一个1DP 300是具有第一平均介电常数的全介电材料，所述至少一个2DP 400是具有第二平均介电常数的全介电材料，3DP 1000是具有第三平均介电常数的全介电材料，并且4DP 1100是具有第四平均介电常数的全介电材料，其中，第一平均介电常数大于第二平均介电常数，第二平均介电常数大于第三平均介电常数，并且第二平均介电常数大于第四平均介电常数。在实施方式中，第三平均介电常数等于第四平均介电常数。在实施方式中，第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18。在实施方式中，第二平均介电常数等于或大于3并且等于或小于9。在实施方式中，第三平均介电常数等于或大于2并且等于或小于5。在实施方式中，第四介电常数等于或大于2并且等于或小于5。在实施方式中：第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18；第二平均介电常数等于或大于3并且等于或小于9；第三平均介电常数等于或大于2并且等于或小于5；并且第四介电常数等于或大于2并且等于或小于5。在实施方式中，第四平均介电常数等于第三平均介电常数。在实施方式中，所述至少一个1DP 300具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与装置的z轴平行的第一长度尺寸L1(例如，参考图5中所描绘的L1)，所述至少一个2DP 400具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与EM装置110的z轴平行的第二长度尺寸L2(例如，参考图5中的L2)，3DP 1000具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与EM装置110的z轴平行的第三长度尺寸LC(例如，参见图12)，并且4DP 1100具有如在正视图或旋转等距视图中所观察到的与EM装置110的z轴平行的第四长度尺寸LD(例如，参见图12)，并且L2、LC和LD分别大于L1。在实施方式中，L2、LC和LD彼此相等。替选地，L2、LC和LD各自大于L1的10倍。还替选地，L2、LC和LD各自大于L1的15倍。又替选地，L2、LC和LD各自大于L1的20倍。在实施方式中，L2、LC和LD各自等于或大于λ的20倍，其中，λ是在所述至少一个1DP 300被电磁激励时源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场的工作波长。替选地，L2、LC和LD各自等于或大于λ的30倍。还替选地，L2、LC和LD各自等于或大于λ的40倍。在实施方式中，基板200是印刷电路板。在另一实施方式中，基板200是柔性基板。

图13描绘了总体上由附图标记100列举并且特别地由附图标记120列举的EM装置，该EM装置类似于图12中描绘的EM装置110，但是有一些区别，现在将对区别进行描述。在实施方式中，EM装置120包括具有第一基板部分240以及与第一基板部分240成一体并且与第一基板部分240形成邻接的第二基板部分242的基板200。在实施方式中，形成第一基板部分240和第二基板部分242的邻接是单个元件，例如柔性电路(flex circuit)，例如在第一基板部分240与第二基板部分242之间具有弯曲部分或折线244。如图13中描绘的，EM装置120被配置成使得至少一个1DP 300被设置在第一基板部分240上，并且在与EM装置120的z轴平行的纵向方向上大体上垂直于第一基板部分240延伸，至少一个2DP400被设置在第一基板部分240上，并且在与EM装置120的z轴平行的纵向方向上大体上垂直于第一基板部分240延伸，3DP 1000被设置成大体上平行于第二基板部分242并且与第二基板部分242相邻，并且4DP1100被设置成大体上平行于第二基板部分242并且与第二基板部分242不相邻。与EM装置110类似，EM装置120的3DP 1000被设置成与所述至少一个2DP 400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP 400的第一侧420，并且EM装置120的4DP 1100被设置成与所述至少一个2DP 400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP 400的与第一侧420相对的第二侧422。在实施方式中，第二基板部分242、3DP 1000、所述至少一个2DP 400和4DP 1100形成层压体。例如，如通过使用相同的附图标记来描述相同的元素将认识到的，以上结合EM装置110描述的某些元素的结构和材料特性还适用于如本文中结合EM装置120描述的相同元素，例如长度L1、L2、LC和LD以及以上提及的平均介电常数。在实施方式中，第二基板部分242具有等于L2、LC和LD的长度LE。

图14描绘了总体上由附图标记100列举并且特别地由附图标记130列举的EM装置，该EM装置类似于图12中描绘的EM装置110，但是有一些区别，现在将对区别进行描述。在实施方式中，EM装置130包括：基板200；至少一个具有近端302和远端304的1DP 300，至少一个1DP 300中的每一个由空气之外的介电材料制成，其中，所述至少一个1DP 300的近端302设置在基板200上，并且在与EM装置130的负y轴平行的纵向方向上大体上垂直于基板200延伸；至少一个具有近端402和远端404的2DP 400，其中，给定的2DP 400的近端402邻近相应的1DP 300的远端304设置，其中，所述至少一个2DP 400由空气之外的介电材料制成，并且其中，所述至少一个2DP 400设置在距基板200限定的距离t4处，并且在与EM装置130的z轴平行的纵向方向上大体上平行于基板200延伸；3DP 1000，被设置成与所述至少一个2DP400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP 400的第一侧420，其中，3DP 1000由空气之外的介电材料制成，其中，3DP 1000设置在基板200上并且在与EM装置130的z轴平行的纵向方向上大体上平行于基板200延伸，并且其中，3DP 1000的厚度t4限定了所述至少一个2DP 400距基板200的限定的距离t4。在EM装置130中，所述至少一个2DP 400形成DWG，该DWG适于在所述至少一个1DP 300被电磁激励时对源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场进行内部传输。EM装置130还包括4DP 1100，该4DP 1100被设置成与所述至少一个2DP 400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP 400的与第一侧420相对的第二侧422，4DP 1100由空气之外的介电材料制成，并且在与EM装置130的z轴平行的纵向方向上大体上平行于基板200延伸。如图14所描绘的，所述至少一个1DP 300被设置在基板200的第一端212处，并且所述至少一个2DP 400、3DP 1000和4DP 1100分别从基板200的第一端212延伸至与第一端212相对的第二端214。

在实施方式中，EM装置130还包括在所述至少一个2DP 400内或者与所述至少一个2DP 400相邻的EM反射器460，该EM反射器460邻近基板200的第一端212设置。EM反射器460被设置成并且适于将源自所述至少一个1DP 300的EM辐射场从图14中描绘为负y方向的第一方向610重定向到图14中描绘为z方向的第二方向620，其中，第二方向620在所述至少一个2DP 400内并且在大体上平行于所述至少一个2DP 400的方向上。在实施方式中，EM反射器460由金属制成。在实施方式中，EM反射器460被嵌入在所述至少一个2DP 400内。在替选实施方式中，EM反射器460是在所述至少一个2DP 400与另一介电介质470之间的介电界面。在实施方式中，介电介质470是空气。在替选实施方式中，介电介质470是4DP 1100的邻接的楔形延伸。

在EM装置130的实施方式中，所述至少一个1DP 300是具有第一平均介电常数的全介电材料，所述至少一个2DP 400是具有第二平均介电常数的全介电材料，3DP 1000是具有第三平均介电常数的全介电材料，并且4DP 1100是具有第四平均介电常数的全介电材料，其中，第一平均介电常数大于第二平均介电常数，其中，第二平均介电常数大于第三平均介电常数，并且其中，第二平均介电常数大于第四平均介电常数。在实施方式中，第四平均介电常数等于第三平均介电常数。

例如，如通过使用相同的附图标记来描述相同的元素将认识到的，以上结合EM装置110和120描述的某些元素的结构和材料特性还适用于如本文中结合EM装置130描述的相同元素，例如，长度L1、L2、LC、LD和LE以及以上提及的平均介电常数。

图15描绘了总体上由附图标记100列举并且特别地由附图标记140列举的EM装置，该EM装置类似于图14中描绘的EM装置130，但是有一些区别，现在将对区别进行描述。在实施方式中，EM装置140包括：至少一个具有近端302和远端304的1DP 300，所述至少一个1DP300中的每一个由空气之外的介电材料制成，其中，所述至少一个1DP 300的远端304和近端302被配置成并且适于在所述至少一个1DP 300被电磁激励时发射EM辐射场500，EM辐射场500在第一方向508(例如，平行于图15中的y轴)从所述至少一个1DP 300的近端302朝向远端304传播；至少一个具有近端402和远端404的2DP 400，所述至少一个2DP 400的近端402邻近所述至少一个1DP 300设置，所述至少一个2DP 400由空气之外的介电材料制成，并且所述至少一个2DP 400被设置在距所述至少一个1DP 300的限定的距离t4处。在实施方式中，所述至少一个2DP 400形成DWG，该DWG适于在EM辐射场的第二方向606、608(例如，平行于图15中的z轴)上进行内部传输，其中，第二方向不平行于第一方向。在实施方式中，至少一个2DP 400在第二方向(例如，平行于图15中的z轴)上沿从近端402到远端404的纵向方向延伸。由空气之外的介电材料制成的3DP 1000被设置成与所述至少一个2DP 400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP 400的第一侧420，其中，3DP 1000被设置在所述至少一个1DP300与所述至少一个2DP 400之间，并且其中，3DP 1000的厚度t4限定了所述至少一个2DP400距所述至少一个1DP 300的限定的距离t4，并且其中，3DP 1000在第二方向(例如，平行于z轴)上沿大体上与所述至少一个2DP 400平行的纵向方向延伸。由空气之外的介电材料制成的4DP 1100被设置成与所述至少一个2DP 400侧向相邻并且设置在所述至少一个2DP400的与第一侧420相对的第二侧422，其中，4DP1100在第二方向(例如，平行于图15中的z轴)上沿大体上平行于3DP 1000的纵向方向延伸。EM反射器460被设置成邻近所述至少一个2DP 400的近端402并且在所述至少一个2DP 400之内或者与所述至少一个2DP 400相邻，其中，EM反射器460具有反射角，EM反射器460被设置成并且适于将EM辐射场500从第一方向506(例如平行于图15的y轴)重定向到第二方向606(例如平行于图15的z轴)，或者从第二方向608(例如平行于图15的z轴)重定向到第一方向508(例如平行于图15的y轴)。在实施方式中，EM反射器460由金属制成。在实施方式中，EM反射器460被嵌入在所述至少一个2DP 400内。在替选实施方式中，EM反射器460是在所述至少一个2DP 400与另一介电介质470之间的介电界面。在实施方式中，介电介质470是空气。在替选实施方式中，介电介质470是4DP1100的邻接的楔形延伸。

在实施方式中，EM装置140适于并且被配置为发射装置，其中，例如如附图标记506所描绘的，EM辐射场的第一方向朝向所述至少一个2DP 400，并且例如如附图标记606所描绘的，EM辐射场的第二方向从所述至少一个2DP 400的近端402朝向远端404。在另一实施方式中，EM装置140适于并且被配置为接收装置，其中，例如如附图标记508所描绘的，EM辐射场的第一方向离开所述至少一个2DP 400，并且例如如附图标记608所描绘的，EM辐射场的第二方向从所述至少一个2DP 400的远端404朝向近端402。

在EM装置140的实施方式中，所述至少一个1DP 300是具有第一平均介电常数的全介电材料，所述至少一个2DP 400是具有第二平均介电常数的全介电材料，3DP 1000是具有第三平均介电常数的全介电材料，并且4DP 1100是具有第四平均介电常数的全介电材料，其中，第一平均介电常数大于第二平均介电常数，其中，第二平均介电常数大于第三平均介电常数，并且其中，第二平均介电常数大于第四平均介电常数。在实施方式中，第四平均介电常数等于第三平均介电常数。

如通过使用相同的附图标记来描述相同的元素将理解的，以上结合EM装置110、120和130描述的某些元素的结构和材料特性还适用于如本文中结合EM装置140描述的相同的元素，例如，长度L1、L2、LC、LD和LE，以及以上提及的平均介电常数。

现在结合图3至图6和图7B参照图16，总体上由附图标记100列举并且特别地由附图标记150列举的EM装置包括DRA 300的连接阵列，DRA 300的连接阵列包括至少一种非气态介电材料，如上文中所述，其中在实施方式中，粘合剂层160设置在DRA 300的连接阵列下方，其中，粘合剂层160由与DRA 300的连接阵列的至少一种非气态介电材料不同的材料制成。在实施方式中，EM装置150还包括至少一个DWG 400，所述至少一个DWG 400以上文中所公开的方式设置成与DRA 300的连接阵列进行EM信号通信并且附接至DRA 300的连接阵列，其中，所述至少一个DWG 400平行于EM装置150的z轴向上定向。在实施方式中，DRA300的连接阵列由具有第一平均介电常数的介电材料制成，并且所述至少一个DWG 400由具有小于第一平均介电常数的第二平均介电常数的介电材料制成。在实施方式中，第一介电常数和第二介电常数等同于本文中以上公开和描述的第一介电常数和第二介电常数。

在实施方式中，EM装置150还包括非金属全介电结构700(参见上文中描述的结构700)，非金属全介电结构700大体上围绕DRA 300的阵列设置，并且被设置在所述至少一个DWG 400的近端402处。在实施方式中，非金属全介电结构具有与DRA 300的阵列的介电常数大体上匹配的介电常数。在实施方式中，非金属全介电结构700与DRA 300的阵列是一体的并且与DRA 300的阵列形成单体。在实施方式中，非金属全介电结构700具有与所述至少一个DRG 400的的介电常数大体上匹配的介电常数。在实施方式中，非金属全介电结构700与所述至少一个DWG 400是一体的并且与所述至少一个DWG 400形成单体。在实施方式中，粘合剂层160具有与所述至少一个DWG 400的介电常数大体上匹配的介电常数。在实施方式中，非金属全介电结构700包括弯曲表面702，该弯曲表面702具有与DRA的阵列的几何中心大体上一致的焦点704，参见上文中结合图5和图6描述的焦点704。

在实施方式中，EM装置150还包括至少一个介电突出部或销418，所述至少一个介电突出部或销418与所述至少一个DWG 400一体形成，使得所述至少一个DWG 400与至少一个介电突出部或销4418形成单体，并且其中，所述至少一个介电突出部或销418平行于EM装置150的z轴向下定向。

在实施方式中，EM装置150适于并且被配置成可附接至基板200，基板200具有多个用于接纳突出部或销418的相应的突出部或销418的凹部236以及用于与粘合剂层160接合的接合表面216，以将DRA 300的连接阵列和所述至少一个DWG 400的组合适当地对准并且牢固地附接至基板200。

在本文中公开的具有所述至少一个2DP 400的任何实施方式中，所述至少一个2DP400至少部分地由另一介电介质界定，该另一介电介质在所述至少一个2DP 400与另一介电介质之间形成介电界面，这样的介电界面可以被配置成产生在所述至少一个2DP 400内传播的EM信号的全内反射。图11描绘了具有到周围环境的介电界面的3DP 900的示例分析模型，该介电界面被配置成产生在3DP 900内传播的EM信号的全内反射。

尽管本文中已经描述和示出了单独特征的某些组合，但是应当理解，这些特征的某些组合仅是出于说明的目的，并且根据实施方式，可以采用任何这样的单独特征的任何组合，无论是否明确说明了这种组合，是否与本文公开内容一致。本文中构想了本文中公开的特征的任何和所有这样的组合，在将本申请作为一个整体考虑时，特征的任何和所有这样的组合被认为是在本领域技术人员的理解之内，并且以本领域技术人员将理解的方式被认为是在所附权利要求的范围之内。

尽管已经参考示例实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离权利要求书的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其中的元素。在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出多种修改以适应本发明教导的具体情形或材料。因此，旨在本发明不限于作为被构想用于实施本发明的最佳或唯一模式所公开的特定的一个实施方式或多个实施方式，并且本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方式。在附图和说明书中，已经公开了示例实施方式，并且尽管可以采用特定的术语和/或尺寸，但是除非另有说明，否则它们仅是在一般的、示例性的和/或描述性的意义上使用，而不是出于限制的目的，因此本权利要求书的范围不受限于此。当元素被称为在另一个元素“上”时，它可以直接在另一个元素上，或者还可以存在中间元素。相比之下，当元素被称为“直接在另一元素上”时，不存在中间元素。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、第二等来将一个元素与另一个元素区分开。术语“一”、“一种”等的使用不表示数量限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。如本文所用的术语“包括”不排除可能包括一个或更多个另外的特征。并且，本文中提供的任何背景信息是为了揭示申请人认为可能与本文中公开的本发明有关的信息而提供的。并未意在也不应当解释为，任何这样的背景信息构成针对本文中公开的本发明的实施方式的现有技术。

Claims (13)

1.一种电磁EM装置，包括：

基板；

至少一个介电谐振器天线DRA，所述至少一个DRA具有近端和设置在离开所述近端一定距离且离开所述基板一定距离处的远端，所述至少一个DRA的近端设置在所述基板上；以及

至少一个介电波导DWG，所述至少一个介电波导DWG被配置成使得：在所述EM装置的操作期间，所述至少一个DWG被设置成与所述至少一个DRA进行EM信号通信；

其中，所述至少一个DWG具有邻近所述DRA的远端设置的近端；

其中，所述至少一个DWG具有与所述至少一个DRA的三维3D形状不同的3D形状；

其中，所述至少一个DRA是具有第一平均介电常数的全介电材料；

其中，所述至少一个DWG是具有第二平均介电常数的全介电材料；

其中，所述第一平均介电常数大于所述第二平均介电常数；

其中，所述至少一个DRA在被电磁激励时将EM信号辐射至所述至少一个DWG；并且

所述至少一个DWG适于并且被设置成通过所述EM信号在所述至少一个DWG内的全内反射来对所述EM信号进行内部传播。

2.根据权利要求1所述的EM装置，其中：

所述至少一个DRA被配置成向所述至少一个DWG提供电磁信号。

3.根据权利要求1所述的EM装置，其中：

所述至少一个DWG被配置成向所述至少一个DRA提供电磁信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的EM装置，其中：

所述至少一个DRA大体上垂直于所述基板延伸。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述至少一个DRA和所述至少一个DWG彼此直接接触。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述至少一个DRA和所述至少一个DWG形成一体的单体结构。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：

所述基板包括被设置成并且适于电磁激励所述至少一个DRA中的相应的DRA的至少一个信号馈送件。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述DWG的近端也设置在所述基板上。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：

所述至少一个DRA包括空气之外的介电材料；并且

所述至少一个DWG包括空气之外的介电材料。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：

所述第一平均介电常数等于或大于4并且等于或小于18；并且

所述第二平均介电常数大于1并且等于或小于9。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：

所述至少一个DRA包括所述至少一个DRA中的多个DRA；

所述至少一个DWG是单个DWG；并且

所述至少一个DRA中的所述多个DRA的每一个电磁耦合至所述单个DWG。

12.根据权利要求11所述的装置，其中：

所述至少一个DRA中的所述多个DRA的每个DRA被配置成辐射所述EM信号中的相应的EM信号；并且

所述单个DWG被配置成共同传播所述相应的EM信号。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中：

所述至少一个DWG具有凸形远端。

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