ES2575360T3 - Lentes de radiofrecuencia y método para suprimir lóbulos laterales - Google Patents

Abstract

Una lente para manipular un haz de radiofrecuencia RF (28) que comprende: una capa de refracción (10) para refractar un haz de RF incidente en un ángulo deseado, en donde dicha capa de refracción incluye una primera estructura de cristal fotónico con un primer material precursor (12) que incluye una primera constante dieléctrica que varía a través de dicho primer material precursor para producir un campo electromagnético para refractar dicho haz de RF incidente; y capas de adaptación de impedancia (22) para adaptar la impedancia de dicha capa de refracción, en donde dichas capas de adaptación de impedancia incluyen una segunda estructura de cristal fotónico con un segundo material precursor (32) que incluye una segunda constante dieléctrica que varía a través de dicho segundo material precursor de modo que la constante dieléctrica promedio local del segundo material precursor (32) se aproxima a la raíz cuadrada de la constante dieléctrica promedio local de dicho primer material precursor (12) para adaptar la impedancia de dicha capa de refracción y minimizar reflexiones superficiales.

Description

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DESCRIPCION

Lentes de radiofrecuencia y metodo para suprimir lobulos laterales Antecedentes de la invencion

1. Campo tecnico

La presente invencion se refiere a lentes para transmisiones de radiofrecuencia. En particular, la presente invencion se refiere a una lente de radiofrecuencia (RF) que incluye una estructura de cristal fotonico y suprime caracteristicas de lobulos laterales.

2. Discusion de la tecnica relacionada

Los sistemas de transmision de radiofrecuencia (RF) por lo general usan antenas parabolicas que reflejan las senales de RF para transmitir un haz colimado saliente. Sin embargo, estos tipos de antenas tienden a transmitir una cantidad de energia sustancial dentro de los lobulos laterales. Los lobulos laterales son la parte de un haz de RF que estan dictados por difraccion cuando sea necesario para propagar el haz desde la abertura de la antena. Por lo general, la supresion de la energia de lobulos laterales problematica para sistemas de RF que requieren tolerancia a interferencias, y es fundamental para reducir la probabilidad de detectar el haz transmitido (por ejemplo, es menos probable que un haz de RF se detecte, tenga interferencia o sea espiado como respuesta a la supresion de la energia del lobulo).

El documento US 2006/202909 A1 desvela un aparato de antena de RF que comprende una lente dielectrica que se puede fabricar a partir de un cristal fotonico y el documento US 2002/084869 A1 desvela un dispositivo de manipulacion del haz para manipular un haz de Rf usando una pluralidad de capas de refraccion fabricadas con los de cristal fotonico.

Sumario de la invencion

La invencion se refiere a una lente y un metodo para manipular un haz de radiofrecuencia de acuerdo con las reivindicaciones independientes.

El dispositivo de manipulacion del haz puede ser parte de un sistema que incluye la fuente de senal que proporciona el haz de RF.

El dispositivo de manipulacion del haz esta construido con una disposicion mecanica liviana de dos o mas materiales, en el que los materiales estan colocados para formar una estructura de cristal fotonico (por ejemplo, una serie de orificios definidos dentro de un material precursor). El dispositivo de manipulacion del haz incluye capas de adaptacion de impedancia, aunque una mascara de absorcion o de apodizacion se aplica a la lente para crear un perfil especifico de energia a traves de la lente. Las capas de adaptacion de impedancia y la mascara de apodizacion incluyen del mismo modo una estructura de cristal fotonico. La funcion del perfil de energia a traves de la abertura de la lente es continua, aunque las derivadas de la funcion de distribucion de energia son continuas del mismo modo. Esta disposicion de lentes produce una reduccion sustancial de la cantidad de energia que se transmite en los lobulos laterales de un sistema de RF.

La estructura de cristal fotonico de las realizaciones de la presente invencion proporciona varias ventajas. En particular, la estructura de la lente proporciona un control preciso del error de fase a traves de la abertura (o estrechamiento de fase en la abertura) simplemente cambiando el espaciado y el tamano de los patrones de orificios. Esto permite un diseno de la lente con cualidades de frente de onda de difraccion limitado, asegurando de este modo los haces posibles mas estrechos. Ademas, la naturaleza liviana inherente del material precursor de la lente (y orificios definidos en el mismo) permite la creacion de una lente de RF que es mas ligera que la de un homologo solido correspondiente. La forma estructural de los orificios permite que la lente contenga una integridad estructural mayor en las partes del reborde que la de una lente con una funcion similar que por lo general es fina en los bordes. Este tipo de lentes de borde fino pueden soltarse ligeramente, creando de este modo errores dentro del frente de onda. Ademas, la estructura de cristal fotonico por lo general es lisa o plana, proporcionando de este modo una fabricacion sencilla, preferentemente a traves del uso de tecnicas de fabrication asistida por ordenador. Ademas, la estructura de cristal fotonico efectua la direction de todo el haz de RF sin crear lobulos laterales (o con estos basicamente reducidos).

Las caracteristicas y ventajas mencionadas anteriormente y ademas adicionales de la presente invencion seran evidentes despues de considerar la siguiente description detallada de realizaciones especificas de la misma, en particular cuando se toma en conjunto con las figuras adjuntas en las que los numeros de referencia similares en las diversas figuras se utilizan para designar componentes similares.

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Breve descripcion de las figuras

La Fig. 1 es una ilustracion esquematica de una lente de RF de una realization de la presente invention que esta siendo iluminada por una fuente de senal de RF.

Las Figs. 2A - 2C son vistas en alzado de estructuras de cristal fotonico a modo de ejemplo del tipo empleado por las lentes de las realizaciones de la presente invencion.

La Fig. 3A es una vista lateral en alzado de una lente optica a modo de ejemplo.

La Fig. 3B es una ilustracion en diagrama de un haz que se esta siendo dirigido por una parte inferior de la lente de la Fig. 3A.

La Fig. 4 es una vista lateral en alzado de una parte de la lente de la Fig. 3A.

La Fig. 5 es una ilustracion grafica de un patron de intensidad de campo lejano generado por una antena parabolica convencional.

La Fig. 6 es una ilustracion grafica de un patron de intensidad de campo lejano generado por la lente de una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 7 es una ilustracion grafica de un perfil de section transversal de los patrones de intensidad de campo lejano de las Figs. 5 - 6.

La Fig. 8 es una ilustracion grafica de perfiles de apodizacion de un haz a lo largo de los ejes cartesianos (por ejemplo, X e Y) de una abertura de una antena parabolica convencional y de una lente de una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 9 es una ilustracion grafica del factor de atenuacion de apodizacion necesario para conseguir una funcion de iluminacion de abertura.

Descripcion detallada de las realizaciones preferentes

Las realizaciones de la presente invencion se refieren a una lente de radiofrecuencia (RF) que incluye una estructura de cristal fotonico y suprime caracteristicas de lobulo lateral. Una lente a modo de ejemplo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion que esta siendo iluminada por una fuente de senal de RF o Bocina de alimentation se ilustra en la Fig. 1. de forma especifica, la configuration incluye una fuente de senal 26 y una lente de RF 20 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. La fuente de senal 26 se puede implementar mediante cualquier fuente de senal convencional o cualquier otra fuente de senal (por ejemplo, bocina de alimentacion, antena, etc.) y preferentemente proporciona una senal o haz de RF 28. La lente 20 recibe el haz de RF desde la fuente de senal 26 y refracta el haz para producir un de RF colimado 30. La lente 20 se puede utilizar para cualquier transmision y/o sistema de reception de RF.

La lente 20 incluye una parte o capa de la lente 10, una pluralidad de capas de adaptation de impedancia 22 y una capa o mascara de absorcion o apodizacion 24. La capa de lente 10 esta colocada entre y unida a capas de adaptacion de impedancia 22. La capa de absorcion 24 esta unida a la capa de adaptacion de impedancia enfrente de la fuente de senal 26, en la que el haz de RF 28 entra en la lente 20 y atraviesa la capa de absorcion 24, la capa de adaptacion de impedancia 22 y la capa de la lente 10, y sale a traves de la capa de adaptacion de impedancia restante como un haz colimado. Sin embargo, las capas de la lente 20 pueden tener cualquier cantidad, forma o tamano, se pueden colocar de cualquier manera adecuada y se pueden unir mediante cualquier tecnica convencional u otras tecnicas adecuadas (por ejemplo, adhesivos, etc.).

La capa de la lente 10 incluye una estructura de cristal fotonico. Una estructura de cristal fotonico a modo de ejemplo para la capa de la lente 10 se ilustra en la Fig. 2A. Inicialmente, las estructuras de cristal fotonico utilizan diversos materiales, en las que las dimensiones caracteristicas de, y espaciado entre, los materiales son por lo general del orden de, o inferior a, la longitud de onda de una senal (o foton) de interes (por ejemplo, para las que se disena el material). Por lo general, los materiales incluyen constantes dielectricas variables. Algunas estructuras de cristal fotonico se pueden modificar por ingenieria para incluir caracteristicas de tamano, peso informa que son deseables para ciertas aplicaciones. De forma especifica, la capa de la lente 10 esta formada por definition de una serie de orificios 14 dentro de un material precursor 12, preferentemente mediante tecnicas de perforation. Sin embargo, los orificios se pueden definir alternativamente dentro del material precursor mediante cualquier tecnica o maquina convencionales (por ejemplo, fabrication asistida por ordenador, maquinas bidimensionales, corte con chorro de agua, corte con laser, etc.). En este caso, los dos materiales que construyen la estructura de cristal fotonico incluyen aire (o posiblemente vacio para aplicaciones espaciales) y el material precursor 12. El material precursor es preferentemente un laminado de RF e incluye una constante dielectrica elevada (por ejemplo, en el intervalo de 10 - 12). El material precursor puede incluir como alternativa plasticos, un polietileno de alta densidad, vidrio u otros materiales con una tangente de perdida baja en el intervalo de frecuencia de interes y una constante dielectrica adecuada. La colocation del orificio se puede ajustar para alterar el comportamiento de la capa de la lente como se describe a continuation.

El material precursor 12 puede ser de cualquier forma o tamano adecuados. A modo de ejemplo solamente, el material precursor 12 es sustancialmente cilindrico en la forma de un disco que incluye una region interna 16 colocada cerca del centro del disco y una region externa 18 colocada hacia la periferia del disco. Los orificios 14 se definen dentro de regiones interna y externa 16, 18. Los orificios se definen generalmente a traves del material precursor en la direction de (o sustancialmente paralelos a) la trayectoria de propagation del haz (por ejemplo, a lo

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largo de un eje de propagacion, o a partir de la superficie frontal de la lente a traves del espesor de la lente hacia la superficie posterior de la lente). Los orificios 14 dentro de la region externa 18 incluyen dimensiones inferiores a las de la longitud de onda de la senal o haz de interes, mientras que el espaciado entre esos orificios es del mismo modo del orden de o inferiores a los de la longitud de onda de la senal de interes. Por ejemplo, se puede usar una dimension del orificio y un espaciado para un inferior a un centimetro para un haz de RF con una frecuencia de 30 gigahercios (GHz). Una mayor eficacia de la lente se quede conseguir reduciendo las dimensiones y espaciando los orificios con respecto a la longitud de onda de la senal de interes como se describe a continuation.

A medida que un foton alcanza el material 12, un campo electromagnetico cercano al material experimenta esencialmente un efecto de creation de promedio a partir de las constantes dielectricas variables de los dos materiales (por ejemplo, el material 12 y aire) y los efectos dielectricos resultantes de esos materiales son proporcionales a la media de las capacidades volumetricas de los materiales dentro de la capa de la lente. En otras palabras, los efectos dielectricos resultantes son comparables a los de un dielectrico con una constante derivada de un promedio ponderado de las constantes del material, en el que las constantes del material se ponderan basandose en el porcentaje de la capacidad volumetrica correspondiente del material con respecto al volumen de la estructura. Por ejemplo, una estructura que incluye un 60 % en volumen de un material con una constante dielectrica de 11,0 y un 40 % en volumen de material con una constante dielectrica 6,0 proporcionar propiedades de un dielectrico con una constante de 9,0 (por ejemplo, (60 % x 11,0) + (40 % x 6,0) = 6,6 + 2,4 = 9,0).

Dado que una lente optica incluye material de de mayor refraction cerca de la parte central de la lente que that cerca del borde de la lente, la estructura de cristal fotonico para la capa de la lente 10 se construye del mismo modo para que incluya (o emule) esta propiedad. En consecuencia, los orificios 14 definidos dentro de la region externa 18 estan espaciados significativamente mas cerca en conjunto que los orificios 14 definidos dentro de la region interna 16. El espacio de los orificios 14 y sus diametros correspondientes se pueden ajustar como una funcion del radio de la estructura para crear un efecto de lente desde toda la estructura. Por lo tanto, los campos electromagneticos producidos por la estructura de cristal fotonico esencialmente emulan los efectos de la lente optica y permiten que todo el haz se pueda dirigir o refractar. Dado que la estructura de cristal fotonico es generalmente plana o lisa, la estructura de cristal fotonico es sencilla de fabricar y se puede realizar mediante el uso de tecnicas de fabrication asistida por ordenador como se ha descrito anteriormente.

La manera en la que los orificios 14 se definen en la capa de la lente 10 se basa en la direction o refraccion deseadas del haz de RF. Una lente optica a modo de ejemplo 25 que dirige o refracta un haz se ilustra en las Figs. 3A - 3B y 4. Inicialmente, la lente 25 es sustancialmente circular e incluye superficies o caras generalmente curvadas o esfericas. La lente se puede considerar como una pluralidad de secciones diferenciales 61 para fines de description del efecto de direccion. Cada section diferencial 61 de la lente 25 (Fig. 3A) incluye una section transversa generalmente trapezoidal y dirige un haz como si la lente fuera realmente un prisma cuneiforme, en el que un angulo cuneiforme equivalente para esa seccion es una funcion de la distancia de la seccion diferencial desde el centro de la lente (por ejemplo, el angulo cuneiforme se mide con respecto a una tangente superficial para las superficies curvadas de la lente). En otras palabras, un haz se refracta de acuerdo con un gradiente de superficie local de la lente de una manera basicamente similar a la refraccion desde una superficie plana.

De forma especifica, un haz 7 se dirige para atravesar la lente 25. La propagacion del haz que sale de la lente se puede determinar a partir de la Ley de Snell como sigue a continuacion.

M|sen0l =/i;sen 0,

(Ecuacion 1)

en la que ni es el indice de refraccion del primer material atravesado por el haz, n2 es el indice de refraccion del segundo material atravesado por el haz, 0i es el angulo del haz entra en el segundo material, y 02 es el angulo del haz refractado dentro de ese material. Los angulos de direccion de interes para el haz 7 dirigidos hacia la lente 25 se determinan con respecto al eje de propagacion 60 (por ejemplo, un eje perpendicular y que se extiende a traves del frente de la lente y las caras posteriores) y de acuerdo con la Ley de Snell. Por lo tanto, cada una de las ecuaciones basadas en la Ley de Snell (por ejemplo, como se visualiza en la Fig. 3B) tiene dos angulos de la ecuacion ajustados por el angulo cuneiforme (por ejemplo, p como se visualiza en la Fig. 3B) para conseguir el valor de direccion del haz con respecto al eje de propagacion como se describe a continuacion.

El haz 7 entra en la lente 25 a un angulo, 0ia, que esta dentro de un plano que contiene el eje optico 80 para la lente (por ejemplo, la linea o eje vertical a traves del centro de la lente desde la parte mas fina hasta la parte mas gruesa) y el eje de propagacion de la lente 60. Este angulo es el angulo de la entrada del haz. Dado que la lente 25 cambia la refraccion con una funcion del radio desde el centro de la lente, un haz es normal al punto en particular sobre el que incide el haz. En consecuencia, el angulo de la entrada del haz, 0ia, con respecto al eje de propagacion 60 es simplemente el angulo cuneiforme; p, de la lente (por ejemplo, 0ia = -p como se visualiza en la Fig. 3B). El haz se refracta a un angulo, 02a, con respecto a la normal de la superficie 70 de la superficie frontal de la lente se determina basandose en la Ley de Snell como sigue a continuacion.

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Qza =

f sen 1

(n ^ airesen(6iA)

l « ))

(Ecuacion 2)

en la que riaire es el indice de refraccion del aire, n es el indice medio de refraccion del material de la lente en la posicion radial del impacto descrita a continuacion y Qia es el angulo de entrada del haz.

El haz atraviesa la lente y se dirige hacia la superficie posterior de la lente a un angulo, 0ie, con respecto a la normal de la superficie 70 de esa superficie posterior. Este angulo es el angulo de refraccion por la superficie frontal de la lente, 024, combinado con angulos cuneiformes, p, desde las superficies de la lente frontal y posterior y se puede expresar como sigue a continuacion.

&1B - &2A + 2/J

(Ecuacion 3)

El haz atraviesa la superficie posterior de la lente y se refracta a un angulo, 02b, con respecto a la normal de la superficie 70 de la superficie posterior de la lente y se determina basandose en la Ley de Snell como sigue a continuacion.

imagen1

imagen2

(Ecuacion 4)

en la que n es el indice medio de refraccion del material de la lente en la posicion radial del impacto que se describe a continuacion, naire es el indice de refraccion del aire, y 0ie es el angulo de entrada del haz. El angulo de refraccion, 0r, con respecto al eje de propagacion 60 es simplemente el angulo refractado con respecto a la normal de la superficie 70 de la superficie posterior de la lente, 02b, menos el angulo cuneiforme, p, de la superficie posterior de la lente (por ejemplo, como se visualiza en la Fig. 3B) y se puede expresar como sigue a continuacion.

imagen3

Haciendo referencia a la Fig. 4, la seccion transversal de una seccion diferencial 61 de la lente optica a modo de ejemplo 25 es simetrica alrededor de un plano perpendicular al eje de propagacion 60. Por lo general, la lente incluye un espesor nominal, tborde, en la periferia de la lente. El material de la lente incluye un indice de refraccion, ni, mientras que el medio circundante (por ejemplo, aire) incluye un indice de refraccion, no, por lo general aproximado a 1,00. Un indice medio de refraccion para la lente 25 se puede determinar a partir de una seccion diferencial 61 o linea (por ejemplo, a lo largo de la linea de puntos discontinua como se visualiza en la Fig. 4) como una funcion de la distancia, r, de esa linea desde el centro de la lente 25 (por ejemplo, como se visualiza en la Fig. 4) como sigue a continuacion (por ejemplo, un promedio ponderado del indice de los valores de refraccion para segmentos de linea a lo largo de la linea basandose en la longitud del segmento de la linea).

imagen4

en la que ni es el indice de refraccion de la lente 25, no es el indice de refraccion del aire, Rc es el radio de curvatura de la superficie de la lente, D es el diametro de la lente, Ct es el espesor central de la lente, tborde es el espesor del borde de la lente y p es el angulo cuneiforme de la seccion 61. El espesor del borde, tborde, de la lente 25 no contribuye al indice medio de refraccion ya que el indice de refraccion de la lente permanece relativamente constante en las areas incluidas por el espesor del borde (por ejemplo, entre las lineas de puntos verticales como se visualiza en la Fig. 4).

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El angulo cuneiforme, p, es una funcion de la distancia, r, desde el centro de la lente como sigue a continuacion,

|3(r) = arccos(r/^) (Ecuacion 7)

en la que Rc es el radio de curvatura de la superficie de la lente. En consecuencia, el indice medio de refraccion se puede expresar como una funcion del angulo cuneiforme, p, como sigue a continuacion.

imagen5

en la que ni es el indice de refraccion de la lente 25, no es el indice de refraccion del aire, Rc es el radio de curvatura de la superficie de la lente, D es el diametro de la lente, Ct es el espesor del centro de la lente, tborde es el espesor del borde de la lente y p es el angulo cuneiforme de la seccion 61. Por lo tanto, una lente de cristal fotonico con un perfil de indice de refraccion en particular proporciona las mismas caracteristicas de direccion del haz que la lente 25 (o secciones 61) con angulos cuneiformes, p, derivados de la Ecuacion 8.

El indice medio de refraccion para la lente 25 es una funcion del radio o la distancia, r, desde el centro de la lente. Esta funcion no es un valor constante, sino que en su lugar sigue una funcion que necesita conseguir los requisitos de la lente. La funcion de una lente optica es cualquiera de una luz colimada por el foco en una alimentacion o para volver a formar imagenes de la energia desde una alimentacion a otra. Para el caso de enfoque de luz colimada, la curvatura de los rayos sigue una formula sencilla. Un rayo que incide en la lente optica a un radio o distancia, r, desde el centro de la lente se desvia con un angulo, 0l, que es una funcion de la longitud focal de la lente, Fi, como sigue a continuacion.

f

0, — -arctan

v

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(Ecuacion 9)

Como se ha descrito anteriormente, la Ecuacion 5 proporciona el angulo del haz dirigido o refractado, 0r, basandose en la Ley de Snell.

Las propiedades para la capa de la lente 10 se pueden obtener de forma iteractiva a partir de las ecuaciones mencionadas anteriormente, en las que el indice de refraccion para una estructura de cristal fotonico es equivalente a la raiz cuadrada de la constante dielectrica como se ha descrito anteriormente. En particular con el proceso comienza con una funcion de la lente optica conocida o deseada para emulacion por la lente 20 (por ejemplo, la Ecuacion 9) y los requisitos o propiedades para la longitud focal de la lente optica. Un valor radial dado, r, se utiliza para obtener el angulo de desviacion, 0l, a partir de la Ecuacion 9, en la que el angulo de desviacion esta igualado con el angulo de refraccion, Qr, y se inserta en la Ecuacion 5. Dado que el indice medio de refraccion es una funcion del angulo cuneiforme, p, el angulo cuneiforme y/o indice medio de refraccion requeridos para realizar la funcion de la lente para el valor radial se puede determinar a partir de la Ecuacion 8. Este proceso se realiza de forma iteractiva para valores radiales, r, para proporcionar un el fin de indice de refraccion para la lente (por ejemplo, el indice medio de refraccion para posiciones radiales en la lente).

Para crear la lente de cristal fotonico 20 que emula las propiedades fisicas de la lente 25, los orificios 14 se colocan dentro del material precursor 12 (Fig. 2A) de la lente 20 para crear el perfil de indice medio de refraccion descrito anteriormente. La lente 20 por lo general incluye caras frontales y posteriores sustancialmente planas normales al eje de propagacion (o direccion de la trayectoria de propagacion del haz) y emula las propiedades fisicas de la lente optica a traves de campos electricos producidos. Sin embargo, el indice de refraccion para una lente de cristal fotonico es equivalente a la raiz cuadrada de la constante dielectrica de la lente (por ejemplo, para materiales que presentan agentes de perdida baja que son preferentes para refraccion o direccion de haces de RF). En el caso de materiales que incluyen absorcion o dispersion significativas, el indice de refraccion es un valor complejo con componentes reales e imaginarios. El componente imaginario proporciona una medida de la perdida. Dado que la magnitud del componente imaginario (o perdida) le quita valor al componente real (o constante dielectrica), la constante dielectrica se diferencia de la relacion mencionada anteriormente como respuesta a perdidas significativas.

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El mdice de refraccion eficaz a lo largo de una parte o lmea de la lente de cristal fotonico se obtiene tomando el mdice de refraccion volumetrico medio a lo largo de esa linea (por ejemplo, un promedio ponderado del mdice de refraccion (o constantes dielectricas de los materiales y orificios) a lo largo de la linea basandose en el volumen de una manera similar a la que se ha descrito anteriormente). El angulo de direccion, 0r, de la lente de cristal fotonico resultante se puede determinar basandose en la Ley de Snell utilizando el indice de refraccion eficaz of de la lente

de cristal fotonico como el indice medio de refraccion, n, dentro de la Ecuacion 5 descrita anteriormente. La determinacion volumetrica promedio consideraria las regiones por encima y por debajo de la linea (por ejemplo, analogo al valor de la distancia, r, descrita anteriormente). La forma fisica de los orificios puede variar dependiendo del proceso de fabrication. Un proceso de fabrication a modo de ejemplo incluye perforado de orificios en los materiales del prisma.

La orientation de los orificios definidos en la lente de cristal fotonico puede ser normal a las areas frontal y posterior de la lente (por ejemplo, en una direccion del eje o trayectoria de propagation del haz). Las dimensiones de los orificios son lo suficientemente pequenas como para permitir campos electromagneticos de fotones (por ejemplo, manipulados con la estructura de cristal fotonico) a influir mediante el indice medio de refraccion sobre el volumen de la lente que interactua con o manipulando los fotones. Por lo general, el diametro de los orificios no supera (por ejemplo, inferior o igual a) un cuarto de la longitud de onda del haz de interes, mientras que el espacial entre los orificios no supera (por ejemplo, inferior o igual a) la longitud de onda de ese haz.

En consecuencia, un volumen de interaction para la lente de cristal fotonico incluye una onda cuadrada (por ejemplo, un area definida por el cuadrado de la longitud de onda del haz) como se visualiza normal al eje de propagacion. Dado que algunos cambios en la estructura de cristal fotonico pueden crear una desadaptacion de la impedancia a lo largo del eje de propagacion, la longitud o espesor de la interaccion de la lente de cristal fotonico incluye una dimension corta. Por lo general, esta dimension de la lente de cristal fotonico a lo largo del eje de propagacion (por ejemplo, o espesor) no debe exceder 1/16 de la longitud de onda del haz para evitar el impacto de la propagacion excesivamente (por ejemplo, produciendo nuevas reflexiones o resonancias de etalon). Por lo tanto, la perforation de orificios a traves del espesor del material es beneficiosa ya que esta tecnica asegura cambios minimos en el indice de refraccion a lo largo del eje de propagacion.

A modo de ejemplo, un espaciado de los orificios en el material precursor que proporciona un indice de de refraccion medio minirno (por ejemplo, definido por el mayor diametro del orificio permitido y determinado por la longitud de onda de operation como se adscritos anteriormente) incluye los orificios espaciados entre si en una disposition hexagonal de triangulos ecuatoriales (por ejemplo, cada orificio en un vertice correspondiente de un triangulo) con un espesor minirno de la pared entre orificios para proporcionar una resistencia mecanica adecuada. Se trata de un espaciado de orificios que coincide con la parte mas delgada de una lente convencional.

Por el contrario, un espaciado de los orificios dentro del material precursor que puede proporcionar el indice medio de refraccion mas elevado es una lente de cristal fotonico sin la presencia de orificios. Sin embargo, la necesidad de un indice medio de refraccion que cambia ligeramente y un control eficaz de la direccion de la energia del haz puede poner limitaciones en esta configuration. Si la lente de cristal fotonico esta configurada para incluir orificios del mismo tamano (por ejemplo, ya que puede ser economicamente factible debido a limitaciones de fabricacion en maquinas, tales como centros de perforacion automatizados), el indice medio de refraccion maximo se obtendria con un minirno de un orificio por volumen de interaccion. Esta region de la lente de cristal fotonico corresponde a la parte mas gruesa de la lente 25.

Haciendo referencia de nuevo a la Fig. 1, el uso de un material precursor con un valor elevado de constante dielectrica para la capa de la lente 10 da como resultado una lente mas ligera, pero tiende a producir la lente sin la propiedad de adaptation de impedancia. La falta de adaptation de impedancia crea reflejos superficiales y, por ultimo, requiere mas energia para operar un sistema de RF. En consecuencia, la lente 20 incluye capas de adaptacion de impedancia 22 aplicadas a la capa del ente de cristal fotonico 10 para minimizar estas reflexiones. La constante dielectrica ideal de las capas de adaptacion de impedancia 22 es la raiz cuadrada de la constante dielectrica de la capa de la lente 10. Sin embargo, debido al espaciado entre orificios variable en la capa de la lente (por ejemplo, dentro de las regiones interna y externa 16, 18) como se ha descrito anteriormente, la constante dielectrica de la capa de la lente es variable.

Para compensar la constante dielectrica variable de la capa de la lente, las capas de adaptacion de impedancia 22 incluyen del mismo modo una estructura de cristal fotonico (Fig. 2B). Esta estructura se puede construir de la manera que se ha descrito anteriormente para la capa de la lente e incluye un material precursor 32 con una constante dielectrica media que se aproxima a la raiz cuadrada de la constante dielectrica media del material precursor 12 usado para la capa de la lente 10. El material precursor puede tener cualquier forma o tamano y puede ser de cualquier material adecuado, incluyendo las propiedades deseadas de constante dielectrica. A modo de ejemplo solamente, el material precursor 32 es sustancialmente cilindrico en forma de un disco con superficies frontal y posterior sustancialmente planas.

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Las capas de adaptacion de impedancia 22 incluyen por lo general un patron de espaciado de orificios similar al de la capa de la lente 10, pero con variaciones menores para asegurar una relacion correcta de raiz cuadrada entre la constante dielectrica media local de la capa de la lente y la correspondiente constante dielectrica media local de las capas de adaptacion de impedancia. En otras palabras, el patron de espaciado de orificios esta dispuesto para proporcionar un perfil de indice medio de refraccion (por ejemplo, la Ecuacion 6) (o constante dielectrica) equivalente a la raiz cuadrada del perfil del indice de refraccion (o constante dielectrica) de la capa (por ejemplo, la capa de la lente 10) que tiene la impedancia adaptada. En particular, el espesor de la capa de adaptacion de impedancia esta en incrementos enteros de (2n -A)/4 ondas o longitud de onda (por ejemplo, 1/4 de onda, 3/4 de onda, 5/4 de onda, etc.) y es proporcional a la raiz cuadrada del indice medio de refraccion de la capa de la lente que tiene la Impedancia adaptada como sigue a continuation

t^Jn(r) - (2n - l)A./4

(Ecuacion 10)

en la que t es el espesor de la capa de impedancia, A es la longitud de onda del haz de interes, n representa un

ejemplo de series y n(r) es el indice medio de refraccion de la capa de la lente como una funcion de la distancia, r, desde el centro de la lente .

Conseguir un indice de refraccion menor con una capa de adaptacion de impedancia puede llegar a ser inviable debido a la cantidad de orificios necesarios en el material. En consecuencia, los sistemas que requieren capas de adaptacion de impedancia deberian comenzar con un analisis del indice medio de refraccion minirno que es probablemente sea necesario para la integridad mecanica, proporcionando de este modo el indice de refraccion requerido para la Capa de Adaptacion de impedancia. El indice medio de refraccion del dispositivo al que se adapta esta capa de adaptacion de impedancia seria en consecuencia el cuadrado del valor conseguido por la capa de adaptacion de impedancia.

Un espesor ideal para las capas de adaptacion de impedancia es un cuarto de la longitud de onda de la senal de interes dividido por la raiz cuadrada del (promedio) indice de refraccion de la capa de adaptacion de impedancia (por ejemplo, la Ecuacion 10, en la que el indice de refraccion es la raiz cuadrada de la constante dielectrica como se ha descrito anteriormente). Debido a la variabilidad de la constante dielectrica (por ejemplo, como una funcion del radio) de la capa de adaptacion de impedancia, una operation de mecanizado secundario se puede utilizar para aplicar a la curvatura a las capas de adaptacion de impedancia y mantener el espesor de un cuarto de onda desde el centro de la capa hasta el borde de la capa. Las capas de adaptacion de impedancia pueden mejorar la eficacia de la antena en el orden de un 20 % (por ejemplo, de un 55 % a un 75 %).

Un patron de iluminacion habitual en una antena parabolica es una intensidad de campo exponencial truncada, o una gaussiana truncada. La gaussiana esta truncada en el borde de la antena parabolica ya que el campo debe obtener un limite en algun momento. En el borde de la antena parabolica, la intensidad de campo debe ir a cero, sin embargo, para una disposition habitual de bocina de alimentation, la intensidad de campo en el borde de la antena parabolica es mayor que cero. Esto crea un problema en el campo lejano, en el que la derivada discontinua de la funcion de iluminacion de la abertura crea lobulos laterales innecesariamente fuertes. Los lobulos laterales son la parte de un haz de RF que estan dictados por difraccion como necesaria para propagar el haz desde la apertura de la antena. En el campo lejano, el haz principal sigue una divergencia del haz que es del orden de dos veces la longitud de onda del haz dividido por el diametro de la abertura. El patron de intensidad real en todo el campo lejano, sin embargo, se aproxima con precision como la transformada de Fourier de la funcion de iluminacion de la abertura.

Los bordes afilados en la funcion de iluminacion de la abertura o cualquier derivada de bajo orden crea frecuencias espaciales en el campo lejano. Estas frecuencias espaciales se observan como haces de menor potencia que emanan de la antena de rF, y se denominan lobulos laterales. Los lobulos laterales contribuyen a la capacidad de detection de un haz de RF, y hacen que sea mas facil que el haz tenga interferencias o se pueda que espiar. Para reducir la que se produzcan este tipo de actividades adversas, los lobulos laterales se tienen que reducir. Una tecnica comun para reducir los lobulos laterales es crear una funcion de iluminacion de abertura que es continua, en la que tambien son continuas todas las derivadas de la funcion. Un ejemplo de una funcion de iluminacion de este tipo es una funcion de seno cuadrado. El centro de la abertura incluye una intensidad arbitraria de la unidad, mientras que la intensidad se atenua siguiendo una funcion de seno cuadrado del radio de abertura hacia el borde exterior de la abertura, en el que la intensidad es igual a cero.

La funcion de seno cuadrado es una funcion sencilla que claramente tiene derivadas continuas. Sin embargo, se pueden usar otras funciones, y puede ofrecer otras ventajas. En cualquier caso, la funcion de iluminacion se deberia elegir para que incluyera un cierto nivel de absorcion del patron de iluminacion caracteristico de bocina de alimentacion (por ejemplo, de otro modo, la ganancia seria necesaria).

Otra tecnica comun para reducir la funcion de iluminacion en el borde de la antena es configurar el borde de una antena de reflexion con una serie de triangulos puntiagudos (por ejemplo, un borde dentado). Esto proporciona un

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perfil de reflexion estrecho y lleva suavemente a la funcion de iluminacion de la abertura a cero en el borde del reflector, ayudando de este modo en la reduction de los lobulos laterales. Sin embargo, estos tipos de estructuras no son factibles para las lentes y pueden crear efectos de frecuencia espacial en el campo lejano debido a sus dimensiones fisicas que por lo general son superiores a las de la longitud de onda de la senal de interes.

Para reducir los lobulos laterales, la lente 20 incluye la mascara de apodizacion 24 que es verdaderamente de absorcion para un caso ideal. Si la atenuacion del patron de iluminacion se produce mediante el uso de tecnicas de reflexion (por ejemplo, revestimientos de metal), se debe tener cuidado para controlar la direction de esas reflexiones. La mascara de apodizacion se construye preferentemente para que incluya una estructura de cristales fotonicos (Fig. 2C), similar a la estructura de cristales fotonicos escrita anteriormente para la lente y capas de adaptation de impedancia. En particular, los agujeros 14 se pueden definir dentro de un material precursor 42 con un coeficiente de absorcion apropiado mediante cualquier tecnica adecuada (por ejemplo, perforation, etc.). Los orificios estan dispuestos o se definen dentro del material precursor para proporcionar el perfil de absorcion preciso deseado. El material precursor puede tener cualquier forma o tamano y puede ser de cualquier material adecuado, incluyendo las propiedades de absorcion deseadas. A modo de ejemplo solamente, el material precursor 42 es sustancialmente cilindrico en forma de un disco con superficies frontal y posterior sustancialmente planas.

El material de absorcion se analiza para proporcionar el perfil de absorcion necesario como una funcion del radio de lente (en comparacion con el indice de refraction). Los orificios 14 se colocan en el material absorbente precursor 42 para crear una absorcion media sobre un volumen sustancialmente de la misma manera descrita anteriormente para conseguir el perfil de indice medio de refraccion para la capa de la lente. La funcion real del perfil de apodizacion puede ser bastante complejo si se requiere una forma del haz precisa. Sin embargo, una simple formula aplicada en el borde de la abertura es suficiente para conseguir un beneficio notable.

Un ejemplo de una funcion de apodizacion que se puede aproximar a un estrechamiento de iluminacion del borde deseado para controlar los lobulos laterales es una que incluye una funcion 1/r2, en la que r representa el radio o distancia desde el centro de la lente. Por ejemplo, una lente con una funcion de iluminacion de abertura incidente que tiene un perfil gaussiano y una intensidad de borde de un 20 % (de la intensidad maxima en el centro) se pueden asociar con una funcion de borde estrecho, V(r), como sigue a continuation

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(Ecuacion 11)

El termino multiplicador del denominador (por ejemplo, tres) es una consecuencia de la funcion de iluminacion que incluye un 20 % de energia en el borde de la abertura. Este multiplicador puede variar de acuerdo con el valor de la energia en el borde de la abertura. La Ecuacion 11 proporciona la relation de absorcion como una funcion del radio, que se puede resumir como la relacion de la energia absorbida con respecto a la energia transmitida. El valor de radio esta normalizado (por Ejemplo, radio de rmax = 1) por simplicidad. Esta funcion se aproxima mucho a la funcion de apodizacion ideal. Sin embargo, para un sistema optimizado se pueden desear variaciones menores en la funcion.

Para realizar esta funcion dentro de la mascara de apodizacion de cristal fotonico 24, una serie de orificios 14 se colocan dentro del material precursor 42 que es altamente absorbente de ondas de radio (por ejemplo, material cargado con carbono, etc.). La absorcion promedio del material (por ejemplo, un promedio ponderado de la absorcion del material y los orificios (por ejemplo, los orificios no tendrian absorcion) basandose en el volumen y se determina de una manera similar a la media ponderada para la constante dielectrica descrita anteriormente) con respecto al volumen de interaction de la lente proporciona el valor de absorcion para la mascara de apodizacion. La mascara de absorcion dividida entre el caso sin apodizar deberia proporcionar un valor aproximado resultante de la Ecuacion 11. De este modo, los orificios 14 se colocan en el material precursor 42 de una manera para proporcionar los valores de absorcion para producir el perfil de absorcion deseado. La mascara de apodizacion 24 se puede configurar con orificios 14 espaciados estrechamente juntos (Fig. 2C) cuando esta capa se monta en otras capas de la lente. En este caso, la integridad mecanica de la mascara de apodizacion esta proporcionada por las capas en las que se monta la mascara de apodizacion, permitiendo de este modo la disposition estrechamente espaciada de los orificios 14.

La mascara de apodizacion se puede fabricar de modo sencillo con el uso de tecnicas de fabrication asistida por ordenador como se ha descrito anteriormente. La Ecuacion 11 se puede modificar para acomodar mecanismos de alimentation que no producen distribuciones de energia con un perfil gaussiano y conseguir los resultados deseados.

Las Figs. 5 - 6 ilustran un patron de intensidad de campo lejano a modo de ejemplo de una abertura sin apodizar y una abertura apodizada de la lente 20, respectivamente. La magnitud de intensidad dentro del patron se indica mediante el sombreado ilustrado en la leyenda (por ejemplo, como se ve en las Figs. 5 - 6). El caso sin apodizar

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(Fig. 5) es para una antena parabolica convencional iluminada con una bocina de alimentacion y con una iluminacion de corte de un 20 % en el borde. La bocina de alimentacion se monta principalmente y se apoya en un soporte de arana de tres paletas. El caso apodizado (Fig. 6) muestra el patron de campo lejano para la lente 20 (por ejemplo, una lente de cristal fotonico de abertura sin obstrucciones fabricada para ofrecer divergencia del haz limitada por difraccion). La Fig. 7 ilustra el patron de intensidad de campo lejano en seccion transversal de los casos sin apodizar y apodizado. Los patrones de intensidad se representan graficamente a lo largo de los ejes X e Y respectivamente que representan el angulo de campo y la intensidad normalizada (como se visualiza en la Fig. 7). El caso apodizado tiene una divergencia del haz principal ligeramente superior, pero con lobulos laterales suprimidos en gran medida, especialmente lejos del haz principal. La supresion de los lobulos laterales alcanza factores de aproximadamente 1.000 cuando la energia del lobulo lateral es mas fuerte.

La Fig. 8 ilustra perfiles de apodizacion o de absorcion de del haz de RF a lo largo de los ejes cartesianos (por ejemplo, X e Y) de una abertura de antena parabolica convencional y de la abertura de la lente 20. Los patrones de iluminacion se representan graficamente a lo largo de los ejes X e Y que representamos respectivamente, las coordenadas de la pupila (por ejemplo, coordenadas normalizadas radiales) y la intensidad normalizada (por ejemplo, como se visualiza en la Fig. 8). El patron de absorcion o iluminacion de la antena parabolica convencional esta truncado, mientras que la lente 20 proporciona la funcion de absorcion de seno cuadrado o patron de iluminacion que se ha descrito anteriormente. La Fig. 9 ilustra el factor de atenuacion de la apodizacion requerida para alcanzar la funcion de iluminacion de la abertura, suponiendo un perfil de haz gaussiano truncado en aproximadamente un 20 % en el borde de abertura (por ejemplo, como se muestra en la Fig. 8 para la antena parabolica convencional). El perfil de atenuacion se representa graficamente a lo largo de los ejes X e Y que representan respectivamente las coordenadas de la pupila (por ejemplo, normalizadas basandose en el radio) y el factor de atenuacion (por ejemplo, como se visualiza en la Fig. 9).

La lente 20 se puede utilizar para crear virtualmente cualquier tipo de direccion o patron del haz deseado. Por lo tanto, se pueden producir varias lentes cada una con un patron de orificios diferente para proporcionar una serie de lentes intercambiables para un sistema de RF (Fig. l). En este caso, una lente de cristal fotonico se puede reemplazar facilmente dentro de un sistema de RF con otras lentes que incluyen diferentes patrones de orificios para alcanzar patrones de haz deseados (y diferentes). Ademas, la estructura de cristal fotonico se puede configurar para crear cualquier tipo de dispositivo (por ejemplo, cuasiopticas, lentes, prismas, divisores de haz, filtros, polarizadores, etc.) sustancialmente de la misma manera descrita anteriormente, simplemente ajustando las dimensiones, geometrias y/o ubicaciones del orificio dentro de un material dielectrico precursor para lograr las caracteristicas de direccion del haz y/o formacion del haz.

Se observara que las realizaciones descritas e ilustradas anteriormente en las figuras representan solamente unas pocas de las muchas maneras de implementar una lente de radiofrecuencia y metodo de supresion de los lobulos laterales.

La lente puede incluir cualquier cantidad de capas colocadas en cualquier forma adecuada. Las capas pueden tener cualquier forma, tamano o espesor y pueden incluir cualquier material adecuado. La lente se puede utilizar para senales en cualquier intervalo de frecuencias deseadas. La capa de la lente puede tener cualquier cantidad, tamano o forma, y se puede construir con cualquier material adecuado. Se puede utilizar cualquier material adecuado en cualquier cantidad para proporcionar las constantes dielectricas variables (por ejemplo, una pluralidad de materiales solidos, materiales solidos en combinacion con aire u otro fluido, etc.). La capa de la lente se puede utilizar con o sin un capa de Adaptacion de impedancia y/o mascara de apodizacion. El material precursor de la capa de la lente y/u otros materiales pueden tener cualquier cantidad, tamano, forma o espesor, puede ser cualquier material adecuado, (por ejemplo, plastico, un polietileno de alta densidad, laminados RF, de vidrio, etc.) y puede incluir cualquier constante dielectrica adecuada para una aplicacion. El material precursor incluye preferentemente una tangente de baja perdida en el intervalo de frecuencias de interes. La capa de lente se puede configurar (o incluir varias capas que estan configuradas) para proporcionar cualquier efecto de direccion deseado o angulo de refraccion o emular las propiedades de un material correspondiente o lente optica. La capa de la lente se puede configurar adicionalmente para incluir cualquier combinacion de caracteristicas de formacion de haz (por ejemplo, lente) y/o direccion del haz (por ejemplo, prisma).

Los orificios de la capa de la lente pueden tener cualquier cantidad, tamano o forma, y se pueden definir en el material precursor y/u otro material en cualquier disposicion, orientacion o ubicacion para proporcionar las caracteristicas deseadas (por ejemplo, efecto de orientacion del haz, indice de refraccion, constante dielectrica, etc.). Las diversas regiones de la capa de material precursor de la lente pueden incluir cualquier disposicion deseada del orificio y se pueden definir en cualquier ubicacion adecuada en ese material para proporcionar las caracteristicas deseadas. Los orificios se pueden definir dentro del material precursor y/o de otro material mediante cualquier tecnica convencional u otras tecnicas de de fabricacion o maquinas (por ejemplo, tecnicas de fabricacion asistida por ordenador, estereolitografia, maquinas de dos dimensiones, corte por chorro de agua, corte por laser, etc.). Como alternativa, la capa de la lente puede incluir o utilizar otros materiales solidos o fluidos para proporcionar las constantes dielectricas variables.

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La capa de adaptacion de impedancia puede tener cualquier cantidad, tamano o forma, y se puede construir con cualquier material adecuado. Se puede utilizar cualquier material adecuado en cualquier cantidad se para proporcionar las constante dielectricas variables (por ejemplo, una pluralidad de materiales solidos, materiales solidos en combinacion con aire u otro fluido, etc.). Los materiales precursores y/u otros materiales de la capa de adaptacion de impedancia pueden tener cantidad, tamano, forma o espesor, puede ser cualquier material adecuado (por ejemplo, plasticos, un polietileno de alta densidad, laminados de RF, vidrio, etc.) y puede incluir cualquier constante dielectrica adecuada para una aplicacion. El material precursor incluye preferentemente una tangente de baja perdida en el intervalo de frecuencias de interes. La capa de adaptacion de impedancia se puede configurar (o incluir varias capas que estan configurados) para proporcionar adaptacion de impedancia para cualquier capa deseada de la lente.

Los orificios para la capa de adaptacion de impedancia pueden tener cualquier cantidad, tamano o forma, y se pueden definir en el material precursor y/u otro material en cualquier disposicion, orientacion o ubicacion para proporcionar las caracteristicas deseadas (por ejemplo, adaptacion de impedancia, indice de refraccion, constante dielectrica, etc.). Los orificios se pueden definir dentro del material precursor y/o de otro material mediante cualquier tecnica convencional u otras tecnicas de fabricacion o maquinas (por ejemplo, tecnicas de fabricacion asistida por ordenador, estereolitografia, maquinas de dos dimensiones, corte por chorro de agua, corte por laser, etc.). Como alternativa, la capa de adaptacion de impedancia puede incluir o utilizar otros materiales solidos o fluidos para proporcionar las constante dielectricas variables.

La mascara de apodizacion puede tener cualquier cantidad, tamano o forma, y se puede construir a partir de cualquier material adecuado. Cualquier material adecuado de cualquier cantidad se puede utilizar para proporcionar el coeficiente de absorcion o perfil de absorcion deseados (por ejemplo, una pluralidad de materiales solidos, materiales solidos en combinacion con aire u otro fluido, etc.). El material precursor y/u otro material de la mascara de apodizacion puede tener cualquier cantidad, el tamano, la forma o espesor, puede ser cualquier material adecuado (por ejemplo, plastico, un polietileno de alta densidad, laminado de RF, material de carbono cargado, etc. ) y puede incluir cualquier radio adecuado u otras caracteristicas de absorcion de onda para una aplicacion. El material precursor se implementa preferentemente con un material altamente absorbente para ondas de radio. La mascara de apodizacion se puede configurar (o incluir varias capas que estan configurados) para proporcionar el perfil de absorcion deseado.

Los orificios de la mascara de apodizacion pueden ser tener cualquier cantidad, tamano o forma, y se pueden definir en el material precursor y/u otro material en cualquier disposicion, orientacion o ubicacion para proporcionar las caracteristicas deseadas (por ejemplo, supresion de los lobulos laterales, absorcion , etc.). Los orificios se pueden definir dentro del material precursor y/o de otro material mediante cualquier tecnica convencional u otra tecnica de fabricacion o maquinas (por oscuras, tecnicas de fabricacion asistida por ordenador, estereolitografia, maquinas de dos dimensiones, corte por chorro de agua, corte por laser, etc.). Como alternativa, la mascara de apodizacion puede incluir o utilizar otros materiales solidos o fluidos para proporcionar las propiedades de absorcion. La mascara de apodizacion se puede configurar para que proporcione las propiedades de absorcion deseadas para cualquier funcion estrecha adecuada.

Las capas de la lente (por ejemplo, capa de la lente, adaptacion de impedancia, mascara de apodizacion, etc.) pueden estar unidas de cualquier manera mediante cualquier tecnica convencional o de otro tipo (por ejemplo, adhesivos, etc.). La lente se puede utilizar en combinacion con cualquier fuente de senal adecuada (por ejemplo, bocina de alimentacion, antena, etc.), o receptor de senal para dirigir las senales de entrada. La lente se puede utilizar para crear virtualmente cualquier tipo de patron de la deseado, en el que varias lentes se pueden producir cada una con un patron de edificios diferente para proporcionar una serie de lentes intercambiables para proporcionar varios haces de RF un otros sistemas. Ademas, la estructura de cristal fotonico de la lente se puede utilizar para crear cualquier dispositivo de manipulation de haz (por ejemplo, prisma, divisores de haz, filtros, polarizadores, etc.) simplemente ajustando las dimensiones, geometrias y/o ubicacion del orificio dentro del material precursor y/u otros materiales para lograr la orientacion deseada del haz y/o las caracteristicas de formation del haz.

Se debe entender que los terminos "arriba", "abajo", "frontal", "posterior" "lateral", "altura", "longitud", "ancho", "superior", "inferior", "vertical", "horizontal" y similares en el presente documento se usan simplemente para describir puntos de referencia y no limitan las realizaciones de la presentes invention a ninguna orientacion o configuration en particular.

A partir de la description anterior se observara que la invencion consigue una nueva lente de frecuencia de radio y metodo para suprimir lobulos laterales, en el que una lente de radiofrecuencia (RF) incluye una estructura de cristal fotonico y suprime caracteristicas de lobulo lateral.

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   REIVINDICACIONES

   1. Una lente para manipular un haz de radiofrecuencia RF (28) que comprende:

   una capa de refraccion (10) para refractar un haz de RF incidente en un angulo deseado, en donde dicha capa de refraccion incluye una primera estructura de cristal fotonico con un primer material precursor (12) que incluye una primera constante dielectrica que varia a traves de dicho primer material precursor para producir un campo electromagnetico para refractar dicho haz de RF incidente; y

   capas de adaptacion de impedancia (22) para adaptar la impedancia de dicha capa de refraccion, en donde dichas capas de adaptacion de impedancia incluyen una segunda estructura de cristal fotonico con un segundo material precursor (32) que incluye una segunda constante dielectrica que varia a traves de dicho segundo material precursor de modo que la constante dielectrica promedio local del segundo material precursor (32) se aproxima a la raiz cuadrada de la constante dielectrica promedio local de dicho primer material precursor (12) para adaptar la impedancia de dicha capa de refraccion y minimizar reflexiones superficiales.
2. 2. La lente de la reivindicacion 1, que incluye adicionalmente:

   una capa de mascara de absorcion (24) para absorber energia externa y suprimir la emision de los lobulos laterales de dicho haz de RF incidente.
3. 3. La lente de la reivindicacion 2, en donde dicha lente incluye un prisma.
4. 4. La lente de al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicha primera estructura de cristal fotonico incluye:

   una primera serie de orificios (14) definidos en dicho primer material precursor de una manera para variar dicha primera constante dielectrica a traves de dicho primer material precursor para refractar dicho haz de RF incidente en dicho angulo deseado.
5. 5. La lente de la reivindicacion 4, en la que:

   las capas de adaptacion de impedancia (22) incluyen una segunda serie de orificios (14) definidos en dicho segundo material precursor de una manera para variar dicha segunda constante dielectrica a traves de dicho segundo material precursor para adaptar la impedancia de dicha capa de refraccion.
6. 6. La lente de la reivindicacion 2, en la que dicha capa de mascara de absorcion (24) incluye una tercera estructura de cristal fotonico que incluye:

   un tercer material precursor (42) que incluye una propiedad de absorcion; y

   una tercera serie de orificios (14) definidos en dicho tercer material precursor de una manera para variar dicha propiedad de absorcion a traves de dicho tercer material precursor para proporcionar un perfil de absorcion deseado y reducir dichos lobulos laterales de dicho haz de RF incidente.
7. 7. La lente de la reivindicacion 2, en donde dicha lente incluye un par de dichas capas de adaptacion de impedancia (22) que rodean a dicha capa de refraccion.
8. 8. La lente de la reivindicacion 7, en la que dicha capa de mascara de absorcion (24) esta unida a una capa de adaptacion de impedancia (22) opuesta a dicho haz de RF incidente (28).
9. 9. En una lente (20) que incluye una capa de refraccion y capas de adaptacion de impedancia (22), un metodo de manipulacion de un haz de radiofrecuencia (RF) que comprende:

   (a) refractar un haz de RF incidente en un angulo deseado produciendo un campo electromagnetico a traves de una primera estructura de cristal fotonico dentro de dicha capa de refraccion, en donde dicha primera estructura de cristal fotonico incluye un primer material precursor (12) que incluye una primera constante dielectrica que varia a traves de dicho primer material precursor para producir dicho campo electromagnetico para refractar dicho haz de RF incidente; y

   (b) adaptacion de impedancia de dicha capa de refraccion a traves de dichas capas de adaptacion de impedancia (22), en donde dichas capas de adaptacion de impedancia incluyen una segunda estructura de cristal fotonico con un segundo material precursor (32) que incluye una segunda constante dielectrica que varia a traves de dicho segundo material precursor de modo que la constante dielectrica promedio local del segundo material precursor (32) se aproxima a la raiz cuadrada de la constante dielectrica promedio local de dicho primer material precursor (12) para adaptar la impedancia de dicha capa de refraccion y minimizar reflexiones superficiales.
10. 10. El metodo de la reivindicacion 9, en el que dicha lente incluye adicionalmente una mascara de absorcion (24) y dicho metodo incluye adicionalmente:

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    (c) absorber energia externa y suprimir la emision de lobulos laterales de dicho haz de RF incidente a traves de dicha mascara o capa de absorcion (24).
11. 11. El metodo de la reivindicacion 10, en el que dicha lente incluye un prisma.
12. 12. El metodo de la reivindicacion 9, en el que la etapa (a) incluye adicionalmente:

    (a.1) definir una primera serie de orificios (14) dentro de dicho primer material precursor de una manera para variar dicha primera constante dielectrica a traves de dicho primer material precursor para refractar dicho haz de RF incidente en dicho angulo deseado.
13. 13. El metodo de la reivindicacion 9, en el que la etapa (b) incluye adicionalmente:

    (b.1) definir una segunda serie de orificios (14) dentro de dicho segundo material precursor de una manera para variar dicha segunda constante dielectrica a traves de dicho segundo material precursor para adaptar la impedancia de dicha capa de refraccion.
14. 14. El metodo de la reivindicacion 10, en el que dicha mascara de absorcion (24) incluye una tercera estructura de cristal fotonico que incluye un tercer material precursor (42) con una propiedad de absorcion, y la etapa (c) incluye adicionalmente:

    (c.1) definir una tercera serie de orificios (14) dentro de dicho tercer material precursor de una manera para variar dicha propiedad de absorcion a traves de dicho tercer material precursor para proporcionar un perfil de absorcion deseado y reducir dichos lobulos laterales de dicho haz de RF incidente.
15. 15. El metodo de la reivindicacion 10, en el que dicha lente incluye un par de dichas capas de adaptacion de impedancia (22) y la etapa (b) incluye adicionalmente:

    (b.1) rodear dicha capa de refraccion (10) con dicho par de dichas capas de adaptacion de impedancia (22).
16. 16. El metodo de la reivindicacion 15, en el que la etapa (c) incluye adicionalmente:

    (c.1) unir dicha mascara de absorcion (24) a una capa de adaptacion de impedancia (22) opuesta a dicho haz de RF incidente (28).
17. 17. La lente de la reivindicacion 1, en donde dicha lente se utiliza en un sistema para manipular un haz de radiofrecuencia RF (28) que comprende una fuente de senal (26) que proporciona dicho haz de RF incidente para dicha lente.
18. 18. La lente de la reivindicacion 17, en donde dicho sistema incluye:

    una pluralidad de dichas lentes cada una incluyendo una estructura de cristal fotonico correspondiente configurada para refractar dicho haz de RF incidente en un angulo diferente y proporcionar un patron de haz de RF diferente, en donde dicha pluralidad de lentes son intercambiables dentro de dicho sistema para proporcionar dichos patrones de haz diferentes.
19. 19. El metodo de la reivindicacion 9, en el que dicha lente se utiliza en un sistema para manipular un haz de radiofrecuencia (RF) que incluye una fuente de senal (26) que comprende adicionalmente:

    proporcionar a dicha lente dicho haz de RF incidente (28) que proviene de dicha fuente de senal.
20. 20. El metodo de la reivindicacion 19, en el que dicho sistema incluye adicionalmente una pluralidad de dichas lentes cada una incluyendo una estructura de cristal fotonico correspondiente configurada para refractar dicho haz de RF incidente en un angulo diferente y proporcionar un patron de haz de RF diferente, y el metodo incluye adicionalmente:

    intercambiar dichas lentes dentro de dicho sistema para proporcionar dichos patrones de haz diferentes.