KR20170102975A - 고 유전율의 고 유전성 공진기를 사용한 유전성 커플링 렌즈 - Google Patents

고 유전율의 고 유전성 공진기를 사용한 유전성 커플링 렌즈 Download PDF

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Abstract

고 유전성 공진기들을 포함하는 렌즈를 위한 기술이 기재된다. 일례에서, 렌즈는 전자기파를 전파하기 위한 기재 및 기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 공진기들을 포함한다. 복수의 공진기들 각각은 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성되고, 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 복수의 공진기들 각각은 또한 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다. 복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격된다.

Description

고 유전율의 고 유전성 공진기를 사용한 유전성 커플링 렌즈
본 발명은 파 집속(wave focusing) 기술에 관한 것이다.
가용 무선-주파수 스텍트럼은 흔히 관할 규정과 표준에 의해 제한된다. 대역폭에 대한 증가하는 요구(즉, 증가된 데이터 처리량)는 광섬유 데이터 속도(fiber data rate)를 제공하고 고밀도 배치 아키텍처(dense deployment architecture)를 지원할 수 있는 다수의 무선 포인트-투-포인트(wireless point-to-point) 기술의 출현으로 이어진다. 밀리미터파 통신 시스템(millimeter wave communication system)이 이러한 기능을 위해 사용되어, 짧은 링크, 높은 데이터 속도, 낮은 비용, 높은 밀도, 높은 보안, 및 낮은 전송 전력(transmission power)이라는 작동상의 이득을 제공할 수 있다.
이들 이점은 밀리미터파 통신 시스템을 무선-주파수 스펙트럼 내의 다양한 파를 송신하는 데 이롭게 만든다. 동축 케이블이 밀리미터파를 전달하는 데 이용가능하지만, 이들 케이블은 현재 밀리미터파 통신 시스템에 포함시키기에 매우 고가이다.
일반적으로, 본 발명은 고 유전성 공진기(high dielectric resonator)를 포함하는 렌즈에 관한 것이다. 렌즈는 기재(substrate) 및 기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 고 유전성 공진기들을 포함하며, 여기서 복수의 고 유전성 공진기들 내의 각각의 고 유전성 공진기는 기재의 비유전율(relative permittivity)에 비해 높은 비유전율을 갖고, 복수의 고 유전성 공진기들은 하나의 고 유전성 공진기의 공진이 임의의 주위 고 유전성 공진기에 에너지를 전달하도록 하는 기하학적 패턴으로 배열된다.
일 실시예에서, 본 발명은 고 유전성 공진기를 포함하는 렌즈에 관한 것이다. 일례에서, 렌즈는 전자기파를 전파하기 위한 기재 및 기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 공진기들을 포함한다. 복수의 공진기들 각각은 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성되고, 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 복수의 공진기들 각각은 또한 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다. 복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 도파관(waveguide) 시스템 장치에 관한 것이다. 장치는 도파관, 안테나, 및 안테나와 도파관 사이에 위치되는 렌즈를 포함한다. 렌즈는 안테나에 의해 송신되거나 수신되는 전자기파를 전파하기 위한 기재 및 기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 공진기들을 포함한다. 복수의 공진기들 각각은 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성되고, 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 복수의 고 유전성 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다. 복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 렌즈의 형성 방법에 관한 것이다. 이 방법은 렌즈와 함께 사용될 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 된 복수의 공진기들을 형성하는 단계를 포함한다. 공진기들 각각은 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다. 복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격되도록 배열된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세내용은 첨부된 도면 및 하기 상세한 설명에서 언급된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 상세한 설명과 도면, 및 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 고 유전성 공진기들을 갖는 유전성 커플링 렌즈와 도파관을 포함하는 예시적인 시스템을 예시하는 블록도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 도파관, 렌즈, 및 안테나와 같은 구성요소들의 예시적인 배열을 예시하는 블록도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 상이한 예시적인 시스템에서의 예시적인 전자기장을 예시하는 개념도.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 도 3a 내지 도 3d의 블록도의 전자기장 강도에 대한 기호 설명표를 예시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 상이한 시스템에서 상이한 주파수에서 신호의 진폭을 예시하는 그래프.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, HDR의 구조에 사용될 수 있는 다양한 형상을 예시하는 블록도.
도 7은 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 복수의 고 유전성 공진기들을 갖는 렌즈를 형성하는 방법을 예시하는 흐름도.
본 발명은 안테나와 도파관 사이의 커플링 효율을 개선하기 위해 사용될 수 있는 렌즈 구조체를 기술한다. 이러한 렌즈 구조체는 낮은 비유전율을 갖는 재료로 형성되는 기재, 및 복수의 고 유전성 공진기(high dielectric resonator, HDR)들을 포함하고, HDR들은 이들 사이에서의 에너지 전달을 허용하도록 기재 내에서 이격된다. HDR은 특정 주파수에서 공진하도록 만들어지는 물체이고, 예를 들어 세라믹-유형 재료로 구성될 수 있다. HDR의 공진 주파수의 것의 또는 그 부근의 주파수를 갖는 전자기(electromagnetic, EM)파가 HDR을 통과할 때, 파의 에너지가 증대된다. HDR들 사이에서의 에너지 전달이 HDR의 공진으로 인한 EM파 에너지의 증대와 조합하여 수행될 때, EM파는 도파관만을 통과하는 파의 파워 비(power ratio)의 3배를 초과하는 파워 비를 갖는다. 이러한 렌즈 구조체를 도파관과 안테나 사이의 인터페이스(interface)로서 사용하는 것은 다양한 통신 시스템에서 동축 케이블 및 다른 포인트-투-포인트(point-to-point) 기술에 대한 저-손실 및 저-반사 대안을 생성한다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 고 유전성 공진기들을 갖는 유전성 커플링 렌즈와 도파관을 포함하는 예시적인 시스템을 예시하는 블록도. 이 시스템(10)에서, 도파관(12)은 도파관(12)을 통해 연장되는 포트(14)를 갖는다. 렌즈(16)가 도파관(12)과 안테나(20) 사이에 위치된다. 렌즈(16)는 기하학적 패턴으로 렌즈(16)를 통해 분포되는 복수의 HDR(18)들을 포함한다. 렌즈(16)는 안테나(20)로부터 신호를 수신하며, 이러한 신호는 HDR(18)들을 통해 도파관(12)의 제1 단부 내로 전파된다. 신호는 특히 전자기파 또는 음향파일 수 있다. 몇몇 예에서, 신호는 60 ㎓ 밀리미터파 신호이다. 신호는 포트(14)를 통해 도파관(12)으로부터 빠져나간다.
도파관(12)은 파를 안내하는 구조체이다. 도파관(12)은 일반적으로 신호를 일차원으로 이동하도록 구속한다. 파는 전형적으로 개방 공간 내에 있을 때 구면파로서 모든 방향들로 전파된다. 이러한 것이 일어날 때, 파는 이동 거리의 제곱에 비례하여 파의 파워를 상실한다. 이상적인 조건 하에서, 도파관이 파를 단일 방향으로만 이동하도록 구속할 때, 파는 전파되면서 파워를 거의 또는 전혀 상실하지 않는다.
도파관(12)은 그의 길이의 각각의 단부에 개구를 갖는 구조체이며, 이때 2개의 개구들, 즉 포트(예를 들어, 포트(14))들은 도파관(12)의 내부의 길이를 따라 중공 부분에 의해 연결된다. 도파관(12)은 예를 들어 구리, 황동, 은, 알루미늄, 또는 저 벌크 저항률(bulk resistivity)을 갖는 다른 금속으로 제조될 수 있다. 몇몇 예에서, 도파관(12)은 도파관(12)의 내벽이 저 벌크 저항률 금속으로 도금되면, 전도성 특성이 열등한 금속, 플라스틱, 또는 다른 비-전도성 재료로 제조될 수 있다. 일례에서, 도파관(12)은 2.5 mm x 1.25 mm의 크기를 가지며, 비유전율 εr = 2.1과 손실 탄젠트(loss tangent) = 0.0002를 갖는 테플론(Teflon)(등록상표)으로 제조되는데, 이때 도파관(12)의 내벽 상에 1 mm 두께의 알루미늄 클래딩(cladding)이 있다.
렌즈(16)는 예를 들어 테플론(등록상표)과 같은 저 비유전율 재료 기재로 제조되는 구조체이다. 다른 예에서, 렌즈(16)의 기재 부분은 예를 들어 석영 유리, 근청석(cordierite), 붕규산 유리, 퍼플루오로알콕시, 폴리에틸렌, 또는 플루오르화 에틸렌 프로필렌과 같은 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 예에서, 렌즈(16)는 사다리꼴 형상을 가지는데, 이때 테이퍼 형성된 단부가 도파관(12)의 일 단부에 근접하게 위치된다. 다른 예에서, 렌즈(16)는 직사각형 형상을 갖는다. 다른 예는 다른 다양한 형상을 갖는 렌즈를 특징으로 할 수 있다. 일례에서, 렌즈(16)는 길이가 2 mm인 테플론(등록상표) 기재로 형성되는데, 이때 HDR 구체들이 0.35 mm의 반경을 갖고, 안테나(20)와 렌즈(16) 사이의 간격이 1.35 mm이다.
몇몇 실시예에서, 렌즈(16)는 기하학적 패턴으로 기재 내에 배열되는 복수의 HDR(18)들을 포함한다. 일반적으로, 결합 효율을 개선하기 위해, 이러한 기하학적 패턴은 도파관 크기에 맞도록 설계될 수 있다. 몇몇 예에서, 이러한 패턴은 도파관(12)으로부터 가장 멀리 떨어진 수직면 내의 동일하게 이격된 HDR(18)들의 3 × 3 격자, 및 3 × 3 격자와 도파관(12) 사이의 중심에 정렬되어 위치되는 3개의 동일하게 이격된 HDR(18)들의 수직선인데, 여기서 3개의 동일하게 이격된 HDR(18)들의 수직선은 도파관(12)과 포트(14)의 크기에 맞는다. 이러한 기하학적 패턴은 집속(focusing) 이득을 가질 수 있다. 위에서 볼 때, HDR들의 배열은 삼각형의 형태를 취한다. EM파, 구체적으로 HDR들의 공진 주파수들의 또는 그 부근의 EM파가 안테나에 근접한 렌즈(16)의 전방 부분 내의 9개의 HDR들 중 임의의 것에 의해 포획된다. 몇몇 예에서, 공진 주파수는 전자기파의 주파수에 정합하도록 선택된다. 몇몇 예에서, 복수의 공진기들의 공진 주파수는 밀리미터파 대역 내에 있다. 일례에서, 복수의 공진기들의 공진 주파수는 60 ㎓이다. 이들 HDR 각각은 이어서, 3개의 동일하게 이격된 HDR들의 단일 수직선 내에서 동일한 수직 배치를 갖는 각자의 HDR을 향해 파를 굴절시킬 수 있다. 큰 진폭으로 진동하는 정재파(standing wave)가 렌즈(16) 내에 형성된다. 이는, 최종적으로 파를 포트(14)를 통해 도파관(12) 내로 집속시키기 전에, EM파의 강도를 훨씬 더 증대시킨다.
HDR(18)들은 또한 특정 간격을 갖는 다른 기하학적 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 예에서, 예컨대 도파관(12)의 크기에 맞추기 위해, 필요하다면 2개의 구체들의 수직선이 사용될 수 있다. HDR(18)들은 하나의 HDR의 공진이 임의의 주위 HDR에 에너지를 전달하는 방식으로 이격될 수 있다. 이러한 간격은 HDR(18)들의 미 공진(Mie resonance) 및 시스템 효율과 관련된다. 간격은 시스템에서 임의의 전자기파의 파장을 고려함으로써 시스템 효율을 개선하도록 선택될 수 있다. 각각의 HDR(18)은 직경과 격자 상수를 갖는다. 몇몇 예에서, 격자 상수와 공진 주파수는 렌즈와 함께 사용될 도파관에 적어도 부분적으로 기초하여 선택된다. 격자 상수는 하나의 HDR의 중심으로부터 이웃한 HDR의 중심까지의 거리이다. 몇몇 예에서, HDR(18)은 1 mm의 격자 상수를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 격자 상수는 전자기파의 파장 미만이다.
렌즈(16) 내에서의 HDR(18)들의 기하학적 배열을 특징짓기 위해 HDR의 직경과 HDR의 격자 상수의 비(직경 D/격자 상수 a)가 사용될 수 있다. 이러한 비는 렌즈 구조체의 비유전율 차이(contrast)에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 예에서, 공진기의 직경 대 격자 상수의 비는 1 미만이다. 일례에서, D는 0.7 mm일 수 있고, a는 1 mm일 수 있는데, 이때 비는 0.7이다. 이러한 비가 클수록, 렌즈의 커플링 효율이 낮아진다. 일례에서, 도 1에 도시된 바와 같은 HDR(18)들의 기하학적 배열에 대한 격자 상수의 최대 한계는 방출된 파의 파장일 것이다. 격자 상수는 파장 미만이어야 하지만, 높은 효율을 위해, 격자 상수는 파장보다 훨씬 더 작아야 한다. 이들 파라미터의 상대 크기는 렌즈 구조체의 비유전율 차이에 따라 달라질 수 있다. 격자 상수는 방출된 파의 파장 내에서 원하는 성능을 달성하도록 선택될 수 있다. 일례에서, 격자 상수는 1 mm일 수 있고, 파장은 5 mm일 수 있는데, 즉 격자 상수가 파장의 1/5이다. 일반적으로, 파장(λ)은 공기 매질 내에서의 파장이다. 다른 유전체 재료가 매질에 사용되면, 이러한 수학식에 대한 파장은 λeff에 의해 대체되어야 하는데, 이는 다음과 같다:
Figure pct00001
여기서, ε r은 매질 재료의 비유전율이다.
HDR(18)과 렌즈(16)의 기재 사이의 높은 비유전율 차이는 HDR(18)의 명확한 공진 모드에서의 여기(excitement)를 유발한다. 다시 말하면, HDR(18)을 형성하는 재료가 렌즈(16)의 기재의 재료의 비유전율에 비해 높은 비유전율을 갖는다. 보다 큰 차이는 보다 높은 성능을 제공할 것이며, 따라서, HDR(18)의 비유전율은 HDR(18)의 공진 특성을 결정하는 데 있어서 중요한 파라미터이다. 작은 차이는 HDR(18)에 대한 약한 공진을 초래할 수 있는데, 그 이유는 에너지가 렌즈(16)의 기재 재료 내로 누출될 것이기 때문이다. 큰 차이는 완벽한 경계 조건(boundary condition)의 근사(approximation)를 제공하며, 이는 에너지가 렌즈(16)의 기재 재료 내로 거의 또는 전혀 누출되지 않음을 의미한다. 이러한 근사는 HDR(18)을 형성하는 재료가 렌즈(16)의 기재의 비유전율의 5배 내지 10배 초과의 비유전율을 갖는 예에 대해 가정될 수 있다. 몇몇 예에서, 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 적어도 2배 더 큰 비유전율을 갖는다. 다른 예에서, 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 적어도 10배 더 큰 비유전율을 갖는다. 주어진 공진 주파수에 대해, 비유전율이 클수록, 유전성 공진기가 작아지고, 에너지가 유전성 공진기 내에 더욱 모이게 된다. 몇몇 예에서, 복수의 공진기들은 세라믹 재료로 제조된다. HDR(18)은 예를 들어 특히 BaZnTa 산화물, BaZnCoNb, Zr티타늄계 재료, 티타늄계 재료, 티탄산바륨계 재료, 산화티타늄계 재료, Y5V, 및 X7R을 비롯한 다양한 세라믹 재료 중 임의의 것으로 제조될 수 있다. 일례에서, HDR(18)은 비유전율이 40일 수 있다.
도 1에는 예시적인 목적을 위해 구형으로 예시되어 있지만, 다른 예에서, HDR(18)은 다양한 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 다른 예에서, HDR(18)들 각각은 원통형 형상을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, HDR(18)들 각각은 입방체 또는 다른 평행육면체 형상을 가질 수 있다. HDR(18)은 다른 기하학적 형상을 취할 수 있다. HDR(18)의 기능성은 도 5에 관하여 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 형상에 따라 달라질 수 있다.
안테나(20)는 전자기파의 신호를 방출하는 장치일 수 있다. 안테나(20)는 또한 도파관(12)으로부터 포트(14)와 렌즈(16)를 통해 파를 수신하는 장치일 수 있다. 파는 예를 들어 60 ㎓ 밀리미터파를 비롯한 무선-주파수 스펙트럼 내의 임의의 전자기파일 수 있다. HDR 직경과 격자 상수가 위에 언급된 제약조건(constraint)을 따르는 한, 시스템(10)의 렌즈(16)는 예를 들어 무선-주파수 스펙트럼의 대역 내의 임의의 파에 사용될 수 있다. 몇몇 예에서, 렌즈(16)는 전자기 스펙트럼의 밀리미터파 대역에 유용할 수 있다. 몇몇 예에서, 렌즈(16)는 예를 들어 범위가 10 ㎓ 내지 120 ㎓인 주파수의 신호와 함께 사용될 수 있다. 다른 예에서, 렌즈(16)는 예를 들어 범위가 10 ㎓ 내지 300 ㎓인 주파수의 신호와 함께 사용될 수 있다.
HDR(18)들을 갖는 렌즈(16)는 예를 들어 저 비용 케이블 시장, 비접촉 측정 응용, 칩-투-칩 통신(chip-to-chip communication), 및 광섬유 데이터 속도를 제공하고 고밀도 배치 아키텍처를 지원할 수 있는 다양한 다른 무선 포인트-투-포인트 응용을 비롯한 다양한 시스템에 사용될 수 있다.
몇몇 예에서, 도 1의 렌즈(16)와 같은 렌즈는 기재 및 복수의 고 유전성 공진기들을 포함하도록 형성될 수 있으며, 여기서 기재 내에서의 HDR들의 배열은 HDR들이 선택된 거리를 두고 서로 이격되도록 형성 동안에 제어된다. HDR들 사이의 거리, 즉 격자 상수는 렌즈와 함께 사용될 전자기파 신호의 파장에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 격자 상수는 파장보다 훨씬 더 작을 수 있다. 몇몇 예에서, 렌즈(16)의 형성 동안에, 렌즈(16)의 기재 재료는 다수의 부분들로 분할될 수 있다. HDR들의 평면의 위치의 결정이 있는 경우에, 기재 재료는 세그먼트화될(segmented) 수 있다. 반구형 홈들이 각각의 HDR의 위치에서 기재 재료의 다수의 부분들에 포함될 수 있다. 상이하게 형상화된 HDR들을 갖는 다른 예에서, 반-원통형(hemi-cylindrical) 또는 반-직사각형(hemi-rectangular) 홈이 기재 재료에 포함될 수 있다. HDR들은 이어서 기재 재료의 홈들 내에 배치될 수 있다. 기재 재료의 다수의 부분들은 이어서 HDR들이 전체에 걸쳐 매립된 단일 렌즈 구조체를 형성하도록 조합될 수 있다.
일례에서, 본 발명의 하나 이상의 기술에 따르면, 전자기파를 전파하기 위한 기재 및 기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 공진기(예컨대, HDR(18))들을 포함하는 렌즈(예컨대, 렌즈(16))가 개시된다. 복수의 공진기들 각각은 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성되고, 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 복수의 공진기들 각각은 또한 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다. 복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격된다. 몇몇 예에서, 본 발명의 하나 이상의 기술에 따르면, 이러한 렌즈는 안테나와 도파관 사이에 위치됨으로써 도파관을 안테나에 결합하기 위해 시스템의 일부로서 사용될 수 있다.
이러한 렌즈는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따르면, 렌즈와 함께 사용될 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 된 복수의 공진기들을 형성함으로써 형성된다. 공진기들 각각은 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다. 복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격되도록 배열된다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 도파관, 렌즈, 및 안테나와 같은 구성요소들의 다양한 예시적인 배열을 예시하는 블록도이다. 도 2a는 도파관(32)과 안테나(36) 사이에 렌즈를 포함하지 않는 예시적인 도파관 시스템을 예시하는 블록도이다. 이러한 예시적인 시스템(30A)에서, 도파관(32)은 중공 내부를 드러내는 제1 단부에 있는 포트(34)를 구비한다. 이러한 중공 내부는 도파관(32)의 전체 길이를 따라 연장되고, 도파관(32)의 제2 단부에 있는 다른 포트로 이어진다. 안테나(36)는 예를 들어 구면파들로서 신호를 방출할 수 있다. 이들 구면파 중 일부가 포트(34)를 통해 도파관(32)에 들어가고, 여기서 이들은 집속되어 하나의 방향으로 전파되어서 에너지를 보존한다. 안테나(36)가 신호를 방출하는 방식으로 인해 많은 다른 구면파들이 손실될 수 있고, 파가 집속되지 않을 때 구면파가 이동 거리의 제곱에 비례하여 파워를 상실함으로 인해 파 크기가 크게 감소할 수 있다.
도 2b는 사다리꼴 저 비유전율 재료 기재 렌즈(38B)를 포함하는 예시적인 도파관 시스템을 예시하는 블록도이다. 도 2의 예에서, 렌즈(38B)는 렌즈 내에 어떠한 HDR 요소도 포함하지 않는다. 시스템(30B)에서, 렌즈(38B)는 3차원 사다리꼴의 형상으로 형성되고, 도파관(32)과 안테나(36) 사이에 위치된다. 사다리꼴 렌즈(38B)의 테이퍼 형성된 단부가 도파관(32)의 포트(34)에 근접하고, 사다리꼴 렌즈(38B)의 보다 큰 단부가 안테나(36)에 근접한다. 안테나(36)는 예를 들어 구면파들로서 신호를 방출한다. 이들 구면파 중 일부가 렌즈(38B)에 의해 수신되며, 이 렌즈는 구면파들을 도파관(32)의 포트(34)에서 또는 그 부근에서 집속시켜, 렌즈(38B)가 존재하지 않는 도 2a의 시스템(30A)에 비해 도파관(32)을 통과하는 에너지의 크기를 증가시킨다.
도 2c는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 렌즈(38C) 내에 배열되는 복수의 HDR들을 포함하는 사다리꼴 저 비유전율 재료 기재 렌즈(38C)를 포함하는 예시적인 도파관 시스템을 예시하는 블록도이다. 시스템(30C)에서, 렌즈(38C)는 3차원 사다리꼴의 형상으로 형성되고, 도파관(32)과 안테나(36) 사이에 위치된다. 사다리꼴 렌즈(38C)의 테이퍼 형성된 단부가 도파관(32)의 포트(34)에 근접하는데, 이때 사다리꼴 렌즈(38C)의 보다 큰 단부가 안테나(36)에 근접한다. HDR(40)들은 렌즈(38C) 내에 배열되고, HDR(40)들은 안테나(36)에 의해 방출되는 파들과 동일한 주파수에서 공진하도록 구성된다. HDR(40)들은 렌즈(38C)의 기재 재료의 비유전율에 비해 높은 비유전율을 갖는 재료로 형성된다. HDR(40)들은, HDR(40)들의 공진 주파수의 또는 그 부근의 주파수를 갖는 입사 파로 인해 HDR(40)이 공진하기 시작하고 큰 진동 진폭을 갖는 정재파를 형성할 때, 개별 HDR(40)들 사이에서 도파관(32)을 향해 에너지가 전달되도록 하는 방식으로, 렌즈(38C) 내에서 균일하게 이격된다. 몇몇 예에서, 렌즈(38C) 내의 HDR(40)들의 존재는 렌즈(38C)가 존재하지 않는 도 2a의 시스템(30A)에 비해, 도파관(32)을 통과하는 파의 크기를 거의 3.5배만큼 증가시킨다.
몇몇 예에서, 안테나(36)는 구면파들로서 신호를 방출한다. 이들 구면파 중 일부가 렌즈(38C)에 의해 수신되며, 이 렌즈는 구면파들을 도파관(32)을 향해 집속시켜, 도파관(32)을 통과하는 파의 집중도를 증가시킨다. 이들 구면파는 또한 HDR(40)들을 통과한다. 구면파들이 HDR(40)들의 공진 주파수의 또는 그 부근의 주파수를 갖기 때문에, HDR(40)들이 공진하기 시작하고, 큰 진동 진폭을 갖는 정재파를 형성한다. 이들 공진은 HDR(40)들 사이에서 에너지를 전달하고, 심지어 파에 에너지를 추가할 수 있어, 파의 크기를 증가시키고, 안테나(36)에 의한 방출 후에 손실되었던 파워를 보충한다. 구면파들은 렌즈(38C)로부터 빠져나가고, 파가 집속되는 포트(34)를 통해 도파관(32)에 의해 수신된다.
도 2d는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 렌즈(38D) 내에 배열되는 복수의 HDR(40)들을 포함하는 직사각형 저 비유전율 재료 기재 렌즈(38D)를 포함하는 예시적인 도파관 시스템을 예시하는 블록도이다. 시스템(30D)에서, 렌즈(38D)는 3차원 직사각형의 형상으로 형성되고, 도파관(32)과 안테나(36) 사이에 위치된다. 직사각형 렌즈(38D)의 제1 단부가 도파관(32)의 포트(34)에 근접하는데, 이때 직사각형 렌즈(38D)의 제2 단부가 안테나(36)를 향한다. HDR(40)들은 렌즈(38D) 내에 배열되고, HDR(40)들은 안테나(36)에 의해 방출되는 전자기파들과 동일한 주파수에서 또는 그 부근에서 공진하도록 구성된다. HDR(40)들은 렌즈(38D)의 기재 재료의 유전율에 비해 높은 유전율을 갖는 재료로 형성된다. HDR(40)들은, HDR(40)들의 공진 주파수의 또는 그 부근의 주파수를 갖는 입사 파로 인해 HDR(40)이 공진하기 시작할 때, 개별 HDR(40)들 사이에서 도파관(32)을 향해 에너지가 전달되도록 하는 방식으로, 렌즈(38D) 내에서 균일하게 이격된다. 몇몇 예에서, 이는 렌즈(38D)가 없는 도 2a의 시스템(30A)에 비해, 도파관(32)을 통과하는 파의 크기를 3배를 초과하게 만들 수 있다.
안테나(36)는 구면파들로서 신호를 방출할 수 있다. 이들 구면파 중 일부가 렌즈(38D)에 의해 수신되며, 이 렌즈는 구면파들을 도파관(32)을 향해 집속시켜, 도파관(32)을 통과하는 파의 집중도를 증가시킨다. 이들 구면파는 또한 HDR(40)들을 통과한다. 구면파들이 HDR(40)들의 공진 주파수의 또는 그 부근의 주파수를 갖기 때문에, HDR(40)들이 공진하기 시작하고, 큰 진동 진폭을 갖는 정재파를 형성한다. 이들 공진은 HDR(40)들 사이에서 에너지를 전달하고, 파에 에너지를 추가할 수 있어, 파의 크기를 증가시키고, 안테나(36)에 의한 방출 후에 손실되었던 파워를 보충한다. 구면파들은 렌즈(38D)로부터 빠져나가고, 파가 집속되는 포트(34)를 통해 도파관(32)에 의해 수신된다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 상이한 예시적인 시스템에서의 예시적인 전자기장을 예시하는 개념도이다. 예를 들어, 시험에 따라 전자기파가 도파관을 통과할 때 도파관, 렌즈, 및 안테나의 다양한 배열들의 상이한 위치들에 전자기장의 강도가 나타나 있다. 이들 시험 예에서, 2.5mm x 1.25 mm 치수의 도파관이 사용된다. 도파관은 또한 두께가 1 mm인 알루미늄 클래딩을 구비한다. 렌즈가 사용되는 예에서, 렌즈는 길이가 2 mm인 테플론(등록상표)으로 제조된다. 렌즈는 안테나로부터 1.35 mm만큼 떨어져 위치된다. 이 예에서, HDR들은 구형 형상을 갖고, 60 ㎓ 파에 대해 40의 비유전율과 함께 0.35 mm의 반경을 갖는다. 하나의 HDR의 중심으로부터 이웃한 HDR의 중심까지의 거리를 의미하는 격자 상수는 1 mm이다. 안테나는 초기 전자기장 강도가 5.13e + 03 V/m인 60 ㎓ 전자기파를 방출하고 있다.
도 3a는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 전자기파가 도파관을 통과할 때, 도 2a의 시스템(30A)과 같은, 어떠한 렌즈도 없는 도파관 시스템에 대한 예시적인 전자기장을 예시하는 개념도이다. 이러한 예시적인 시스템(50A)에서, 도파관(52)은 중공 내부를 드러내는 제1 단부에 있는 포트(54)를 구비한다. 이러한 중공 내부는 도파관(52)의 전체 길이를 따라 연장되고, 도파관(52)의 제2 단부에 있는 다른 포트로 이어진다. 안테나(60)는 예를 들어 구면파들로서 신호를 방출할 수 있다. 안테나(60)는 예를 들어 구면파들로서 신호를 방출할 수 있다. 이들 구면파 중 일부가 포트(54)를 통해 도파관(52)에 들어가고, 여기서 이들은 집속되어 하나의 방향으로 전파되어서 에너지를 보존한다. 안테나(60)가 신호를 방출하는 방식으로 인해 많은 다른 구면파들이 손실될 수 있고, 파가 집속되지 않을 때 구면파가 이동 거리의 제곱에 비례하여 파워를 상실함으로 인해 파 크기가 크게 감소할 수 있다.
시스템(50A)의 예에서, 전자기파는 안테나(60)로부터 방출되고, 포트(54)를 통해 도파관(52)에 들어간다. 일단 도파관(52) 내부에 들어가면, 전자기파는 집속되고, 파의 전자기장(56A)의 강도가 일정하게 유지된다. 전자기장(56A)은 최대 5.13e+03 V/m에 근사하게 측정되는 작은 중심을 갖지만, 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 급속히 소산된다.
도 3b는 도 2b의 시스템(30B)과 같은, 사다리꼴 저 비유전율 재료 기재 렌즈가 있지만 렌즈 내부에 복수의 HDR들이 없는 도파관 시스템에 대한 예시적인 전자기장을 예시하는 개념도이다. 이러한 시스템(50B)에서, 3차원 사다리꼴 형상의 저 비유전율 재료 기재 렌즈(58B)가 이제 시스템 내에 포함되어, 도파관(52)을 안테나(56)에 결합시킨다. 사다리꼴 렌즈(58B)의 테이퍼 형성된 단부가 도파관(52)의 포트(54)에 근접하는데, 이때 사다리꼴 렌즈(58B)의 보다 큰 단부가 안테나(56)에 근접한다. 안테나(56)는 구면파들로서 신호를 방출한다. 이들 구면파 중 일부가 렌즈(58B)에 의해 수신되며, 이 렌즈는 구면파들을 도파관(52)의 포트(54)에서 또는 그 부근에서 집속시켜, 렌즈(58B)가 존재하지 않는 도 3a의 시스템(50A)에 비해 도파관(52)을 통과하는 에너지의 크기를 증가시킨다.
이러한 에너지의 증가를 전자기장(56B)에 의해 볼 수 있다. 시스템(50B)의 예에서, 전자기파는 안테나(60)로부터 방출되고, 포트(54)를 통해 도파관(52)에 들어간다. 일단 도파관(52) 내부에 들어가면, 전자기파는 집속되고, 파의 전자기장(56B)의 강도가 일정하게 유지된다.
도 3c는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 도 2c의 시스템(30C)과 같은, 사다리꼴 저 비유전율 재료 기재 렌즈가 있고 렌즈 내부에 복수의 HDR들이 배열된 도파관 시스템에 대한 예시적인 전자기장을 예시하는 개념도이다. 시스템(50C)은 도 2c의 시스템(30C)의 것과 유사한 방식으로 구성되는 도파관(52), 포트(54), 렌즈(58C) 및 안테나(60)를 포함한다. 도 3a와 도 3b의 것에 비해, 에너지의 증가가 전자기장(56C)에서 나타난다. 시스템(50C)의 예에서, 5.13e+03 V/m인 전자기장(56C)의 부분이 전자기장(56C)의 거의 전부이다. 전자기장(56C)을 가로지른 이러한 증가된 전위차(potential difference)는 렌즈(58C)가 존재하지 않는 도 3a의 시스템(50A)에 비해, 도파관(52)을 통과하는 파의 크기를 거의 3.5배만큼 증가시킨다.
도 3d는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 도 2d의 시스템(30D)과 같은, 직사각형 저 비유전율 재료 기재 렌즈가 있고 렌즈 내부에 복수의 HDR들이 분산된 도파관 시스템에 대한 예시적인 전자기장을 예시하는 개념도이다. 시스템(50D)은 도 2d의 시스템(30D)의 것과 유사한 방식으로 구성되는 도파관(52), 포트(54), 렌즈(58D) 및 안테나(60)를 포함한다.
이러한 에너지의 증가를 전자기장(56D)에 의해 볼 수 있다. 시스템(50C)의 예에서, 5.13e+03 V/m인 전자기장(56D)의 부분이 전자기장(56D)의 거의 전부이다. 전자기장(56D)을 가로지른 이러한 증가된 전위차(potential difference)는 렌즈(58C)가 존재하지 않는 도 3a의 시스템(50A)에 비해, 도파관(52)을 통과하는 파의 크기를 거의 3.5배만큼 증가시킨다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 도 3a 내지 도 3d의 블록도의 전자기장 강도에 대한 기호 설명표를 예시하는 블록도이다. 기호 설명표(66)는 도 3a 내지 도 3d의 블록도들 중 임의의 것에 존재할 수 있는 전자기장 강도(예컨대, 전자기장(56A 내지 56D))의 변화를 보여준다. 이러한 예에서, 전자기장 강도는 V/m, 또는 미터당 볼트 단위로 측정된다. (도 3a 내지 도 3d에서의) 안테나(60)는 기호 설명표(66)에 최대 가능 값으로 표시된 5.13e+03 V/m의 전자기장 강도를 초기에 갖는 구면파들을 방출한다. 기호 설명표(66)의 구배는 전자기장 강도가 기호 설명표(66)를 따라 더욱 아래의 위치에서 감소함을 보여준다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 상이한 시스템에서 상이한 주파수에서 신호의 진폭을 예시하는 그래프이다. 도 5는 주파수(㎓ 단위)의 함수로서 데시벨 크기(dB 단위)를 나타낸다. HDR들을 갖는 직사각형 렌즈를 구비한 도파관 시스템(예컨대, 도 2d의 시스템(30D)) 및 HDR들을 갖는 사다리꼴 렌즈를 구비한 도파관 시스템(예컨대, 도 2c의 시스템(30C)) 둘 모두에 대해, 시스템을 통과하는 전자기파의 크기는 사다리꼴 렌즈만을 갖는 도파관 시스템(도 2b의 시스템(30B)) 또는 도파관 단독(예컨대, 도 2a의 시스템(30A))보다 일관되게 더 크다. 최대 크기 및 대응하는 파워 비가 다음과 같이 측정되었다:
[표 1]
Figure pct00002
표 1에 보인 바와 같이, HDR들을 갖는 사다리꼴 테플론(등록상표) 렌즈(예컨대, 도 2c의 HDR(40)들을 갖는 사다리꼴 렌즈(38C))를 추가하는 것이 도파관 단독과 비교할 때 관련 도파관 시스템을 통해 전파되는 전자기파에 5 데시벨 초과를 추가한다. 이는 전자기파의 파워 비에 거의 3.5를 곱한 것과 동등하다. HDR들을 갖는 직사각형 렌즈(예컨대, 도 2d의 HDR(40)들을 갖는 직사각형 렌즈(38D))를 추가하는 것이 도파관 단독과 비교할 때 관련 도파관 시스템을 통해 전파되는 전자기파에 5 데시벨을 추가하며, 이는 전자기파의 파워 비를 3배를 초과하게 만든다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, HDR의 구조에 사용될 수 있는 다양한 형상을 예시하는 블록도이다. 도 6a는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 구형 HDR의 일례를 예시한다. 구형 HDR(80)은 예를 들어 특히 BaZnTa 산화물, BaZnCoNb, Zr티타늄계 재료, 티타늄계 재료, 티탄산바륨계 재료, 산화티타늄계 재료, Y5V, 및 X7R을 비롯한 다양한 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 도 6b와 도 6c의 HDR(82, 84)들은 유사한 재료로 제조될 수 있다. 구형 HDR(80)은 대칭이며, 따라서 안테나와 방출된 파의 입사각이 전체적으로 시스템에 영향을 미치지 않는다. HDR 구체(80)의 비유전율은 공진 주파수와 직접 관련된다. 예를 들어, 동일한 공진 주파수에서, HDR 구체(80)의 크기는 보다 큰 비유전율 재료를 사용함으로써 감소될 수 있다. HDR 구체(80)에 대한 TM 공진 주파수는 모드 S와 극 n에 대해 하기의 수학식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00003
HDR 구체(80)에 대한 TE 공진 주파수는 모드 S와 극 n에 대해 하기의 수학식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00004
여기서, a는 구형 공진기의 반경이다.
도 6b는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 원통형 HDR의 일례를 예시하는 블록도이다. 원통형 HDR(82)은 모든 축에 대해 대칭이지 않다. 이와 같이, 원통형 HDR(82)에 대한 안테나와 방출된 파의 입사각은 도 5a의 대칭 구형 HDR(80)과 대조적으로, 입사각에 따라, 파가 원통형 HDR(82)을 통과할 때 파에 편파(polarization)의 영향을 미칠 수 있다. 격리된 원통형 HDR(82)에 대한 TE01 n 모드의 근사 공진 주파수는 하기의 수학식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00005
여기서, a는 원통형 공진기의 반경이고, L은 공진기의 길이이다. a 및 L 둘 모두는 밀리미터 단위이다. 공진 주파수 f ㎓ 는 기가헤르츠 단위이다. 이 수학식은 0.5 < a/L < 2 및 30 < ε r < 50의 범위 내에서 약 2%까지 정확하다.
도 6c는 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 입방형 HDR의 일례를 예시하는 블록도이다. 입방형 HDR(84)은 모든 축에 대해 대칭이지 않다. 이와 같이, 원통형 HDR(82)에 대한 안테나와 방출된 파의 입사각은 도 5a의 대칭 구형 HDR(80)과 대조적으로, 파가 입방형 HDR(84)을 통과할 때 파에 편파의 영향을 미칠 수 있다. 근사적으로, 입방형 HDR(84)에 대한 최저 공진 주파수는 다음과 같다:
Figure pct00006
여기서, a는 입방체 변 길이이고, c는 공기 중에서의 광 속도이다.
도 7은 본 발명의 하나 이상의 기술에 따른, 복수의 공진기들을 갖는 렌즈를 형성하는 방법에 대한 단계들을 예시하는 순서도이다. 이 방법(800)에서, 복수의 공진기(예컨대, HDR(18))들이 형성될 수 있는데, 이때 복수의 공진기들 내의 각각의 공진기는 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖는다(802). 예를 들어, 복수의 공진기들은 렌즈와 함께 사용될 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성될 수 있다. 공진기들 각각은 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 격자 상수에 따라 렌즈의 기재 재료 내에 복수의 공진기들을 배열함으로써 렌즈(예컨대, 렌즈(16))가 형성될 수 있다(804). 격자 상수는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정한다.
본 발명의 다양한 실시예가 기술되었다. 이들 및 다른 실시예가 하기 청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims (27)

  1. 전자기파(electromagnetic wave)를 전파하기 위한 기재(substrate); 및
    기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 공진기(resonator)들을 포함하고,
    복수의 공진기들 각각은 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성되고, 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 가지며,
    복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율(relative permittivity)보다 큰 비유전율을 갖고,
    복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수(lattice constant)에 따라 기재 내에서 이격되는, 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 격자 상수는 전자기파의 파장 미만인, 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공진 주파수는 전자기파의 주파수에 정합하도록 선택되는, 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 격자 상수와 공진 주파수는 렌즈와 함께 사용될 도파관(waveguide)에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는, 렌즈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기들의 직경 대 격자 상수의 비는 1 미만인, 렌즈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 적어도 2배 더 큰 비유전율을 갖는, 렌즈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 적어도 10배 더 큰 비유전율을 갖는, 렌즈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들의 공진 주파수는 밀리미터파 대역(millimeter wave band) 내에 있는, 렌즈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들의 공진 주파수는 60 ㎓인, 렌즈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들은 세라믹 재료로 제조되는, 렌즈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들은 BaZnTa 산화물, BaZnCoNb, Zr티타늄계 재료, 티타늄계 재료, 티탄산바륨계 재료, 산화티타늄계 재료, Y5V, 및 X7R 중 하나로 제조되는, 렌즈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 기재는 테플론(등록상표), 석영 유리, 근청석(cordierite), 붕규산 유리, 퍼플루오로알콕시, 폴리에틸렌, 및 플루오르화 에틸렌 프로필렌 중 하나로 제조되는, 렌즈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들은 구형 형상, 원통형 형상, 또는 입방형 형상 중 하나를 가지고서 형성되는, 렌즈.
  14. 렌즈의 형성 방법으로서,
    렌즈와 함께 사용될 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 된 복수의 공진기들 - 공진기들 각각은 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 갖고,
    복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 가짐 - 을 형성하는 단계; 및
    복수의 공진기들 중 적어도 2개를, 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격되도록 배열하는 단계를 포함하는, 렌즈의 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서, 격자 상수를 전자기파의 파장 미만이도록 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 렌즈의 형성 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 공진 주파수를 전자기파의 주파수에 정합하도록 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 렌즈의 형성 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 격자 상수와 공진 주파수를 렌즈와 함께 사용될 도파관에 적어도 부분적으로 기초하여 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 렌즈의 형성 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기들의 직경 대 격자 상수의 비는 1 미만인, 렌즈의 형성 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 적어도 2배 더 큰 비유전율을 갖는, 렌즈의 형성 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 적어도 10배 더 큰 비유전율을 갖는, 렌즈의 형성 방법.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기들의 공진 주파수는 밀리미터파 대역 내에 있는, 렌즈의 형성 방법.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기들의 공진 주파수는 60 ㎓인, 렌즈의 형성 방법.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기들은 세라믹 재료로 제조되는, 렌즈의 형성 방법.
  24. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기들은 BaZnTa 산화물, BaZnCoNb, Zr티타늄계 재료, 티타늄계 재료, 티탄산바륨계 재료, 산화티타늄계 재료, Y5V, 및 X7R 중 하나로 제조되는, 렌즈의 형성 방법.
  25. 제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 기재는 테플론(등록상표), 석영 유리, 근청석, 붕규산 유리, 퍼플루오로알콕시, 폴리에틸렌, 및 플루오르화 에틸렌 프로필렌 중 하나로 제조되는, 렌즈의 형성 방법.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공진기들은 구형 형상, 원통형 형상, 또는 입방형 형상 중 하나를 가지고서 형성되는, 렌즈의 형성 방법.
  27. 도파관;
    안테나; 및
    안테나와 도파관 사이에 위치되는 렌즈를 포함하고,
    렌즈는,
    안테나에 의해 송신되거나 수신되는 전자기파를 전파하기 위한 기재; 및
    기재 전체에 걸쳐 분산되는 복수의 공진기들을 포함하고,
    복수의 공진기들 각각은 전자기파의 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 공진 주파수를 갖는 유전체 재료로 형성되고, 전자기파의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 직경을 가지며,
    복수의 공진기들 각각은 기재의 비유전율보다 큰 비유전율을 갖고,
    복수의 공진기들 중 적어도 2개는 공진기들 중 제1 공진기의 중심과 공진기들 중 이웃한 제2 공진기의 중심 사이의 거리를 한정하는 격자 상수에 따라 기재 내에서 이격되는, 시스템.
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