KR20230118565A

KR20230118565A - 전자기 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20230118565A
Application number: KR1020237019217A
Authority: KR
Inventors: 재레드 케이. 스핑크; 윌리엄 블라시우스; 세르지오 클라비조; 크리스티 판세
Original assignee: 로저스코포레이션
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-08-11
Also published as: DE112021006356T5; WO2022125739A1; GB2616575A; JP2024502226A

Abstract

전자기 장치에 있어서, 유전체 물질을 포함하는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP) 및 제2 유전체 부분(2DP)을 가짐-를 포함하고, 상기 1DP는 상기 2DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 1DP 및 상기 2DP는공기 이외의 유전체 물질을 각각 포함하고, 상기 1DP 및 상기2DP는 특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일을 각각 가지고, 상기 3D 바디의 적어도 일부는 유전체 공진기(DR)를 포함한다.

Description

전자기 장치 및 그 제조 방법

본 출원은 2020년 12월 9일 출원된 미국 가출원번호 63/123,249의 혜택을 청구하는 2021년 12월 8일 출원된 미국 출원번호 17/545,204의 혜택을 청구하고, 이들은 전부 참조로 본 명세서에 통합된다.

본 개시는 일반적으로 전자기(EM; electromagnetic) 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 특히 둘 이상의 유전체 부분들(dielectric portions) 및 특정 선형 방향을 따라 일정한 둘 이상의 유전체 부분들의 평면 단면 프로파일들(planar cross section profiles)을 가지는 3차원(3D; three dimensional) 바디를 가지는 EM 장치에 관한 것이다.

유전체 공진기들(dielectric resonators)의 역할을 하는 알려진 유전체 EM 장치들은 흔히 할당된(assigned) 미국 특허 번호: 10,476,164; 10,522,917; 10,587,039; 10,601,137; 10,700,434; 10,700435에서 찾을 수 있다.

기존의 유전체 EM 장치들이 그들의 의도된 목적에 적합할 수 있는 반면, 유전체 EM 장치들에 관한 기술은 더 쉽게 제작할 수 있는 구조(structure)로 발전할 것이다.

일 실시예에서, 전자기(EM) 장치는 유전체 물질을 가지는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP; first dielectric portion) 및 제2 유전체 부분(2DP; second dielectric portion)을 가짐-을 포함하고, 상기 1DP는 상기 2DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 1DP 및 상기 2DP는 공기 이외의 유전체 물질(dielectric material)을 각각 가지며, 상기 1DP 및 상기2DP는 특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일을 각각 가지고, 상기 3D 바디의 적어도 일부는 유전체 공진기(DR; dielectric resonator)이다.

일 실시예에서, 전자기(EM) 장치는 유전체 물질을 가지는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP) 및 제2 유전체 부분(2DP)을 가지고, 상기 2DP는 직교 x-y-z 좌표계의 z-축에 대해 상기 1예의 상부에 배치됨-을 포함하고, 상기 3D 바디는 상기 3D 바디의 x-축을 따라 일정하고 수직한 y-z 평면 단면 프로파일을 가진다.

일 실시예에서, 전자기(EM) 장치는 유전체 물질을 가지는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP) 및 제2 유전체 부분(2DP)을 가지고, 상기 2DP는 원통 r--z 좌표계의 반경 r에 대해 상기 1DP의 방사상 바깥쪽에(radially outboard) 배치됨-을 포함하고, 상기 3D 바디는 상기 3D 바디의 상기 z-축을 따라 일정하고 수직한 r- 평면 단면 프로파일을 가진다.

일 실시예에서, 전자기(EM) 장치는 유전체 물질들의 복수의 레이어들을 가지는 3차원(3D) 바디 -상기 복수의 레이어들의 각 레이어는 상기 복수의 레이어들 중 다른 하나와 접촉하고 인접하여 배치되고, 상기 복수의 레이어들의 각 레이어는 직교 x-y-z 좌표계의 x-y 평면과 평행하게 배치되고 상기 연관된 z-축을 따라 서로에 대해 적층됨-을 포함하고, 상기 복수의 레이어들의 각 레이어는 공기 이외의 유전체 물질을 가지고, 상기 복수의 레이어들의 각 레이어는 각각의 x 또는 y-축을 따라 일정한 x-축 및 y-축 중 적어도 하나와 수직한 평면 단면 프로파일을 가지고, 상기 3D 바디는 전체 높이 치수 H, 전체 폭 치수 W 및 전체 두께 치수 T를 가지는 3D 형상 -상기 3D 바디의 전면 프로파일 뷰(front profile view)는 H 및 W 치수들에 의해 정의됨-을 가지고, 상기 복수의 레이어들 중 적어도 하나의 레이어는 유전체 공진기(DR)이다.

앞선 특징들 및 장점들 및 본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 본 발명의 상세한 설명으로부터 쉽게 명백해진다.

예시적인 비제한적인 도면들을 참조하면, 첨부된 도면들에서 유사한 요소들(elements)은 동일하게 번호가 매겨진다.
도 1a, 1b 및 1c는 실시예에 따라, 유전체 물질로 구성된 3차원(3D) 바디를 가지는 EM 장치의 회전된 등척도(rotated isometric view)를 각각 묘사한다;
도 2a 및 2b는 실시예에 따라, 도 1a-1c에 묘사된 것들에 대안적인(alternative) EM 장치의 회전된 등척도 및 대응하는 정면도를 각각 묘사한다;
도 3a, 3b 및 3c는 실시예에 따라, 도 1a-1c 및 2a-2b에 묘사된 것들에 대안적인 EM 장치의 회전된 등척도 및 대응하는 정면도를 각각 묘사한다;
도 4는 실시예에 따라, 본 명세서에 개시된 바와 같이 3D 바디를 생산하는 데 이용할 수 있는 3D 구조(3D construct)의 커팅 프로세스 단계들(cutting process steps)을 포함한 여러 가지 뷰들 및 프로세스 단계들을 묘사한다;
도 5는 실시예에 따라, 도 4에 묘사된 것에 대안적인 커팅 프로세스 단계들의 블록 다이어그램 측면도를 묘사한다;
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 실시예에 따라, 도 1a-1c 및 2a-2b에 묘사된 것들에 대안적인 EM 장치의 평면도 및 대응하는 측면도(side elevation view)를 각각 묘사한다;
도 7a, 7b 및 7c는 실시예에 따라, 도 6a, 6c 및 6d에 묘사된 것들에 대안적인 EM 장치의 평면도 및 대응하는 측면도를 각각 묘사한다;
도 8a 및 8b는 실시예에 따라, 도 4에 묘사된 것과 유사한 3D 바디를 가지고 EM 신호 피드를 가지는 기판 상에 배치된 EM 장치의 투명 측면도(transparent side elevation view) 및 대응하는 투명 평면도를 각각 묘사한다;
도 9 및 10은 실시예에 따라, 도 8a 및 8b에 묘사된 EM 장치의 분석적으로 모델링된 성능 특성들을 묘사한다;
도 11a는 실시예에 따라, 도 8a 및 8b에 묘사된 것에 대안적이고 복수의 측면 돌출부들이 있는 EM 장치의 투명 평면도 및 상응하는 투명 측면도를 묘사한다;
도 11b는 실시예에 따라, 도 11a에 묘사된 것과 유사하지만 z-축에 대해 약간(slightly) 시계 반대 방향으로 회전된 3D 바디가 있는 EM 장치의 투명 측면도를 묘사한 것이다;
도 12 및 13은 실시예에 따라, 각자 도 11a 및 도 11b의 EM 장치들의 EM 성능 특성들(EM performance characteristics)을 묘사한다;
도 14a 및 14b는 실시예에 따라, 각자 도 11a 및 11b의 EM 장치들의 추가적인 EM 성능 특성들을 묘사한다;
도 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f 및 15g는 실시예에 따라, 본 명세서에 개시된 바와 같이 3D 바디와 함께 이용하기에 적합할 수 있는 대안적인 어레이 구조들을 묘사한다;
도 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f 및 16g는 실시예에 따라, 본 명세서에 개시된 바와 같이 3D 바디를 제조하기에 적합할 수 있는 압출(extrusion)의 대안적인 2차원(2D) 단면 프로파일들을 묘사한다;
도 17a는 실시예에 따라, 3D 구조 또는 복수의 레이어들로 구성된 3D 바디를 묘사한다; 그리고
도 17b, 17c 및 17d는 실시예에 따라, 도 17a의 3D 구조로부터 커팅된 3D 바디를 묘사한다.
당업자는 본 명세서 아래에서 설명되는 도면들이 오직 예시 목적들(illustration purposes)만을 위한 것임을 이해할 것이다. 예시(illustration)의 단순화 및 명확성을 위해, 도면에 도시된 요소들이 반드시 축척에 따라 그려지지 않았다는 것은 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 요소들의 치수들 또는 축척은 명확성을 위해 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다. 뿐만 아니라, 적절하다고 고려되는 경우, 대응하거나 유사한(analogous) 요소들을 가리키기 위해 도면들 사이에 참조 번호들이 반복되거나, 유사한 요소들이 모든 도면들에서 반복적으로 열거되지 않을 수 있다.

본 명세서에서 이용된 바와 같이, 문구 "실시예(embodiment)"는 "본 명세서에 개시 및/또는 예시된 실시예"를 의미하고, 이는 첨부된 청구범위에 따른 발명의 특정 실시예를 반드시 포함(encompass)하지는 않지만, 그럼에도 불구하고 첨부된 청구범위에 따른 발명의 완전한 이해에 유용한 것으로서 본 명세서에 제공된다.

다음의 상세한 설명에는 예시의 목적을 위해 많은 구체적 사항들(specifics)이 포함되어 있지만, 당업자는 누구나 다음의 세부 사항들에 대한 많은 변형들(variations) 및 대안들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 설명된 특징들이 다른 설명된 특징들에 대해 상호 배타적이지 않을 수 있는 경우, 그러한 상호 배타적이지 않은 특징들의 조합들은 본 명세서에 본래(inherently) 개시된 것으로 간주된다. 추가적으로, 공통적인 특징들은 다양한 도면들에 공통적으로 예시될 수 있으나 단순화를 위해 모든 도면들에 구체적으로 열거되지 않을 수 있지만, 당업자에 의해 특정 도면에 열거되지 않더라도 명시적으로 개시된 특징인 것으로 인식될 수 있다. 따라서, 다음의 예시적인 실시예들은 본 명세서에 개시되고 첨부된 청구범위에 존재하는 청구된 발명에 대한 일반성(generality)의 손실 없이, 그리고 이에 대한 제한들을 부과하는 것 없이 제시된다(set forth).

일반적으로 도 1a-1c를 참조하여, 다양한 도면들 및 첨부된 텍스트에 의해 도시되고 설명된 바와 같은 실시예는, 전자기(EM) 장치(10)에 있어서, 유전체 물질로 구성된 3차원(3D) 바디(20) -상기 3D 바디(20)는 제1 유전체 부분(1DP)(100) 및 제2 유전체 부분(2DP)(200)을 가짐-를 가지고, 상기 1DP(100)은 상기 2DP(200) 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)는 공기 이외의 유전체 물질로 각각 구성되고, 상기 1DP(100) 및 상기2DP(200)는 특정 선형 축(22)을 따라 일정한 상기 3D 바디(20)의 상기 특정 선형 축(22)에 수직한 평면 단면 프로파일(102, 202)을 각각 가지고, 상기 3D 바디(20)의 적어도 일부는 유전체 공진기(DR)를 형성하는, EM 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)는 상기 DR을 형성하고, 상기 2DP(200)는 유전체 렌즈 또는 도파관을 형성한다. 도 1a-1c에 볼 수 있는 바와 같이, 묘사된 특정 선형 축(22)은 3D 바디(20)의 직교 x-y-z 좌표계의 x-축이지만, 본 발명의 실시예는 3D 바디(20)의 직교 x-y-z 좌표계의 x-축인 특정 선형 축(22)에 제한되지 않고, 3D 바디(20)의 원통 r--z 좌표계의 z-축일 수 있다는 것이 본 명세서에 개시, 설명 및 예시된 다른 실시예들로부터 인식될 것이고, 이는 본 명세서 아래에서 더 논의될 것이다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)를 포함하는 상기 3D 바디(20)는 상기 특정 선형 축(22)을 따라 압출이고, 여기서 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)는 모두 서로와 유사한 방식으로 상기 특정 선형 축(22)을 따라 연장된다.

계속 도 1a-1c를 참조하여, 상기 3D 바디(20)의 실시예는 하부가 잘린 타원 또는 계란형(bottom truncated ellipse or oval)(도 1a 및 1b) 또는 직사각형 또는 정사각형(도 1c) 중 어느 하나일 수 있는 각각의 1DP(100)의 평면 단면 프로파일(102); 및 하부가 잘린 타원 또는 계란형(도 1a), 하부와 상부가 잘린 타원 또는 계란형(bottom and top truncated ellipse or oval)(도 1b) 또는 직사각형 또는 정사각형(도 1c) 중 어느 하나일 수 있는 각각의 2DP(200)의 평면 단면 프로파일(202)을 포함한다. 특정 평면 단면 프로파일(102, 202)이 도 1a-1c에 묘사되어 있는 반면, 이는 예시적인 실시예에 불과하고, 본 명세서에 개시된 발명의 영역(ambit)은 그렇게 제한되지 않고 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다는 것이 인식될 것이다. 일 실시예에서, 상기 3D 바디(20)는 제1 평면 단부(first planar end)(24)와 대향하는 제2 평면 단부(opposing second planar end)(26)를 가지고(상기 3D 바디(20)의 후면(back side)에 가려짐) -상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)은 제1DP(100) 및 제2DP(200)를 모두 포함하는 외측 단면 프로파일(outside cross-section profile)을 가짐-, 여기서 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)은 결합된 평면 단면 프로파일(102, 202)의 평면 형상을 가진다. 일 실시예에서, 상기 제2 평면 단부(26)는 도 1a-1c에 묘사된 바와 같이 상기 제1 평면 단부(24)와 평행하지만, 이 작성된 발명의 설명의 완전한 읽음으로써 실시예가 그렇게 제한되지 않고, 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)이 서로와 평행하지 않은 실시예를 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다(본 명세서 아래에 논의되는 예시를 위해 도 5를 참조). 일 실시예에서 그리고 도 1a-1c에 묘사된 바와 같이, 상기 제1 평면 단부(24) 및 상기 제2 평면 단부(26) 중 적어도 하나는 상기 특정 선형 축(22)과 수직이다. 일 실시예에서, 상기 제1 평면 단부(24) 및 상기 제2 평면 단부(26) 중 하나 또는 둘 다는 완전한 또는 부분적인 원; 완전한 또는 부분적인 타원; 완전한 또는 부분적인 정사각형; 완전한 또는 부분적인 직사각형; 완전한 또는 부분적인 삼각형; 완전한 또는 부분적인 오각형; 완전한 또는 부분적인 육각형; 완전한 또는 부분적인 팔각형; 완전한 또는 부분적인 평행사변형; 완전한 또는 부분적인 사다리꼴; 또는 임의의 전술한 형상들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 외측 2D 프로파일을 가진다. 일 실시예에서, 1DP(100)의 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)은 상기 2DP(200)의 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)과 같거나 유사한 2D 형상을 가진다(예를 들어, 도 1a 및 1c). 대안적으로, 일 실시예에서, 1DP(100)의 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)은 상기 2DP(200)의 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24,26)과 상이하거나 이종의(dissimilar) 2D 형상을 가진다(예를 들어, 도 1b).

이제 도 2a-2b를 참조하면, 이는 도 1a-1c의 것과 유사하지만, 1DP(100) 및 2DP(200)에 대한 기하학적 형상들의 상이한 조합들을 가진 3D 바디(20)를 가지는 EM 장치(10)를 묘사한다. 도 2a에서, 1DP(100)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 부분적인 원인 압출 평면 단면 프로파일(extrusion planar cross-section profile)(102)을 가지는 반면, 2DP(200)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 사다리꼴인 압출 평면 단면 프로파일(202)을 가진다. 도 2b에서, 1DP(100)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 사다리꼴인 압출 평면 단면 프로파일(102)을 가지고, 2DP(200)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 사다리꼴인 압출 평면 단면 프로파일(202)을 가진다.

이제 도 3a-3d를 참조하면, 이는 도 1a-1c 및 도 2a-2b의 것과 유사하지만, 1DP(100) 및 2DP(200)에 대한 기하학적 형상들의 상이한 조합들을 가지는 3D 바디(20)를 가지는 EM 장치(10)를 묘사한다. 도 3a에서, 1DP(100)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 부분적인 원인 압출 평면 단면 프로파일(102)을 가지는 반면, 2DP(200)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 일체로 형성된 사다리꼴 상부와 직사각형 하부의 조합인 압출 평면 단면 프로파일(202)을 가진다. 도 3b에서, 1DP(100)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 직사각형인 압출 평면 단면 프로파일(102)을 가지고, 2DP(200)는 특정 선형 축(x-축)(22)을 따라 일체로 형성된 사다리꼴 상부와 직사각형 하부의 조합인 압출 평면 단면 프로파일(202)을 가진다. 도 3c에서, 1DP(100)는 특정 선형 축(22)(예를 들어, x-축)을 따라 사다리꼴인 압출 평면 단면 프로파일(102)을 가지고, 2DP(200)는 특정 선형 축(22)(예를 들어, x-축)을 따라 일체로 형성된 사다리꼴 상부와 직사각형 하부의 조합인 압출 평면 단면 프로파일(202)을 가진다.

본 명세서에서 언급되고 도 1a-1c, 2a-2b 및 3a-3c를 참조하여 보이는 바와 같이, 평면 단면 프로파일(102, 202)은 EM 장치(10)의 원하는 EM 성능 특성들에 의존하여 서로에 대해 형상이 유사하거나 형상이 상이할 수 있다.

전술한 1DP(100) 및 2DP(200), 또는 이후 본 명세서에 설명되는 임의의 1DP 및 2DP 중 임의의 것과 관련하여, 상기 1DP(100)는 제1 평균 유전 상수(1Dk)를 가지는 제1 유전체 물질로 구성되고, 상기 2DP(200)는 제2 평균 유전 상수(2Dk)를 가지는 제2 유전체 물질로 구성되며, 상기 2Dk는 상기 1Dk와 상이하다. 일 실시예에서: 상기 1Dk는 상기 2Dk보다 크고, 상기 1Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 상기2Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 대안적인 실시예에서: 상기 2Dk는 상기 1Dk보다 크고, 상기 2Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 상기 1Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 일 실시예에서: 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나가 균질(homogenous)하거나; 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질과 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질이 모두 균질하거나; 또는 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질과 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 어느 것도 균질하지 않다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는 공기를 포함하거나; 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 모두 공기를 포함하거나; 또는 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 어느 것도 공기를 포함하지 않는다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 문구 "공기 이외의 유전체 물질"는 반드시 공기가 아닌 Dk 물질을 포함하지만, 또한 공기 또는 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 다른 기체를 포함할 수도 있으며, 이는 폼(foam)을 포함한다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 문구 "공기를 포함하는/포함한다"는 반드시 공기를 포함하지만, 공기가 아닌 Dk 물질을 또한 배제하지 않으며, 이는 폼을 포함한다. 또한, 용어 "공기"는 더 일반적으로 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 유전 상수를 가지는 기체로 지칭되고 간주될 수 있다.

전술한 3D 바디들(20) 중 임의의 것과 관련하여 본 명세서에서 앞서 언급된 바와 같이, 각 3D 바디(20)는 1DP(100) 및 2DP(200)가 특정 선형 축(예를 들어, x-축)을 따라 일정한 평면 단면 프로파일(102, 202)을 가지는 압출의 구조를 가지고, 예시된 연관된 x-y 평면과 일치하는(coincidental) 하부 표면이 있는 연관된 1DP(100) 및 연관된 2DP(200)을 가진다. 그렇지만, 실시예는 y-z 평면에서 정면도로부터 관찰된 바와 같이, 3D 바디(20)의 외부 엣지로 바깥쪽으로 연장되는 하부 폭을 가짐으로써, 오직 1DP(100)만이 예시된 연관된 x-y 평면과 일치하는 하부 표면을 가지는 배열을 포함할 수 있는 것이 고려된다(contemplated)(예를 들어, 도 2a에서 점선 102' 참조). 여기서, 이러한 구조를 생성하기 위해 압출 또는 공압출(coextrusion) 제조 프로세스가 채용될 수 있다는 것이 고려된다.

이제 도 4를 참조하면, 이는 본 명세서에 개시된 바와 같이 임의의 형상을 가지는 복수의 3D 바디(20)를 생성하기 위해 초기에 생성될 수 있는 3D 구조(40)를 묘사한다. 볼 수 있는 바와 같이, 3D 구조(40)는 1DP(100)의 결합된 형태(150)와 2DP(200)의 결합된 형태(250)를 생성하는 데 채용될 수 있고, 여기서 1DP(100) 및 2DP(200)는 본 명세서에 개시된 바와 같이 임의의 형상을 가질 수 있다. 그런 다음, 3D 구조(40)는 3D 구조(40)의 제1 구조 부분(42) 및 제2 구조 부분(44)을 생성하도록 특정 선형 축(22)과 평행한 방향으로 커팅 또는 다른 방식으로 절단된(severed)(46) 다음, 복수의 3D 바디(20)를 형성하도록 복수의 3D 세그먼트들(30)로 특정 선형 축(22)과 수직한 방향으로 커팅 또는 다른 방식으로 절단된다(48). 일 실시예에서, 3D 구조(40)는 3D 구조의 중앙 아래로 절단되고, 제1 및 제2 구조 부분(42, 44)은 x-y 평면에 대해 서로의 미러 이미지들(mirror images)인 3D 구조(40)의 제1 및 제2 절반들(first and second halves)이다.

3D 구조(40)의 전술한 설명으로부터 인식될 바와 같이, 본 명세서에 개시된 바와 같이, 1DP(100) 및 2DP(200)가 있는 유전체 물질의 3D 바디(20)를 가지는 EM 장치(10)를 제조하는 방법은 제1 유전 상수(1Dk)를 가지는 제1 유전체 물질(예를 들어, 참조 번호 150으로 표현됨)를 제공하는 단계; 제2 유전 상수(2Dk)를 가지는 제2 유전체 물질(예를 들어, 참조 번호 250으로 표현됨)을 제공하는 단계; 3차원(3D) 구조(40)를 생산하기 위해 상기 제1 및 제2 유전체 물질들 -상기 제1 유전체 물질은 1DP(100)의 결합 형태(150)을 제공하고, 상기 제2 유전체 물질은 상기 2DP(200)의 결합 형태(250)을 제공함-을 결합하고 형성하는 단계; 상기 3D 구조(40)의 제1 구조 부분(42) 및 제2 구조 부분(44)을 제공하기 위해 특정 선형 축(22)과 평행한 방향으로 상기 3D 구조(40)를 절단하는(severing) 단계(46); 및 상기 3D 바디(20)의 복수의 3D 세그먼트들(30)을 형성하기 위해 특정 선형 축(22)과 수직한 방향으로 제1 구조 부분(42) 및 제2 구조 부분(44) 중 적어도 하나를 절단하는 단계(48)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 특정 선형 축(22)과 평행한 방향으로 상기 3D 구조(40)를 절단하는 단계(46)는 상기 3D 구조(40)의 두 절반들(42, 44)을 생성하기 위해 상기 3D 구조(40)의 중앙 아래로 상기 3D 구조(40)를 절단하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 3D 구조(40)의 두 절반들(42, 44)은 연관된 x-y 평면에 대해 서로의 미러 이미지들(mirror images)이다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 유전체 물질(150, 250)의 결합하고 형성하는 단계는 공압출 프로세스(coextruding process)를 포함한다.

이제 도 5를 참조하면, 이는 도 4에 묘사된 세그먼트들(30)과 유사하지만 서로와 평행하지 않은 3D 바디(20)의 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)을 생성하는 컷들(cuts)(48')을 가지는 복수의 세그먼트들(30')을 묘사한다.

전술한 것으로부터, 3D 바디(20)의 실시예는, 상기 3D 바디(20)의 상기 유전체 물질이 직교 x-y-z 좌표계의 두 축 방향들로 별개의(variant) 유전 상수를 가지는 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)의 배열을 포함한다는 것이 인식될 것이다. 유전 상수는 y-축 및 z-축을 따라 x-y-z 좌표축들의 원점으로부터 변화하지만, x-축을 따라 일정한 예는 도 1a-1c를 참조한다.

이제 도 6a, 6b, 6c 및 6d를 참조하면, 여기서 각 도면은 본 명세서에 앞서 설명된 것들과 유사한 1DP(100) 및 2DP(200)를 가지는 3D 바디(20)을 가지는 EM 장치(10)의 예시적인 대체적인 형태를 묘사하지만, 특정 선형 축(22)이 원통 r--z 좌표계의 z-축이고, 3D 바디(20)의 특정 선형 축(22)을 따라 수직하고 일정한 3D 바디(20)의 1DP(100) 및 2DP(200)의 평면 단면 프로파일(102, 202)은 3D 바디(20)의 원통 r--z 좌표계의 z-축을 따라 일정하고 수직한 r- 평면 단면 프로파일이다. 일 실시예에서, 3D 바디(20)는 z-축을 따라 압출되거나 공압출된다. 본 명세서에 앞서 설명된 바와 같이, 1DP(100)는 2DP(200) 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않는다. 여기서, 2DP(200)는 1DP(100)의 방사상 바깥쪽에(radially outboard) 배치된다. 전술한 EM 장치들(10)과 유사하게, 상기 1DP(100)는 제1 평균 유전 상수(1Dk)를 가지는 제1 유전체 물질로 구성되고, 상기 2DP(200)는 제2 평균 유전 상수(2Dk)를 가지는 제2 유전체 물질로 구성되며, 상기 2Dk는 상기 1Dk와 상이하다. 일 실시예에서, 상기 1Dk는 상기 2Dk보다 크고, 상기 1Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 상기 2Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 대안적인 실시예에서, 상기 2Dk는 1Dk보다 크고, 상기 2Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 상기 1Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질과 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는 균질하거나(homogenous), 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질과 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질이 모두 균질하거나 또는 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질과 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 어느 것도 균질하지 않다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는 공기를 포함하거나, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 모두 공기를 포함하거나 또는 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 어느 것도 공기를 포함하지 않는다.

도 6a는 1DP(100) 및 2DP(200)가 모두 동일한 높이 H 및 각각의 외측 치수들(outside dimensions) D1 및 D2(도 6a에서의 직경들)를 가지는 규칙적인 원형 실린더 형상을 묘사하고, 결과적으로 전체 높이 H에 걸쳐 균일한 두께 2DP(200)를 가지는 원통형 1DP(100)를 가지는 3D 바디(20)가 된다. 도 6b는 도 6a(도 6a에 묘사된 각각의 직경들 D1 및 D2를 가짐)와 유사한 1DP(100) 및 2DP(200)를 묘사하지만, 2DP(200)의 높이 H2가 1DP(100)의 높이 H1보다 작고, 결과적으로 높이 H2에 걸쳐 균일한 두께를 가지는 2DP(200)에 의해 형성되는 큰 베이스를 가지는 높이 H1의 원통형 1DP(100)를 가지는 3D 바디(20)가 된다. 동일한 높이 H를 가지는 1DP(100) 및 2DP(200) 모두에 대해 타원 또는 계란형 실린더 형상을 묘사하고, 이는 도 6c는 도 6a에 묘사된 것과 유사하지만 타원 또는 계란형 풋프린트(elliptical or oval footprint)를 가진다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 1DP(100)는 주 외측 치수(major outside dimension) D1 및 부 외측 치수(minor outside dimension) D3를 가지고, 2DP(200)는 주 외측 치수 D2 및 부 외측 치수 D4를 가진다. 도 6d는 도 6a-6c와 유사하게 z-축을 따라 압출된 형태를 가지는 3D 바디(20)를 묘사하지만, 외측 치수 D2를 가지는 원 형상의 외부 프로파일을 가지는 z-축 단면을 가지는 2DP(200)에 적어도 부분적으로 내장되는 z-축과 수직한 보우타이 형상의 단면(bowtie shaped cross-section)을 가지는 1DP(100)를 묘사한다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 보우타이 형상의 1DP(100)는 D1의 외측 치수를 가지는 부분적인 원형 실린더와 D3의 외측 치수를 가지는 일체로 형성된 더 작은 원형 실린더로 형성된다. 도 6d에 묘사된 바와 같이 보우타이 모양으로 1DP(100)를 구성함으로써, EM 장치(10)는 주 E-필드 라인들(major E-field lines)이 화살표 의 일반적인 방향에 있는 원형으로 편광된 복사 패턴(circularly polarized radiation pattern)을 생산한다. 도 6a-6d의 1DP(100) 및 2DP(200)의 다양한 z-축 단면 프로파일들을 비교함으로써 볼 수 있는 바와 같이, 1DP(100) 및 2DP(200)의 z-축 풋프린트들은 동일, 유사 또는 상이할 수 있음을 인식할 것이다. 일 실시예에서 그리고 본 명세서에 개시된 임의의 EM 장치(10)와 관련하여, 높이 H는 임의의 전체 외측 치수(overall outside dimension) D1, D2, D3 및 D4보다 크고, 일 실시예에서, H는 임의의 전체 외측 치수 D1, D2, D3 및 D4보다 적어도 1.5배 더 크다.

특히 도 6b를 참조하여, 3D 바디(20)의 실시예는 상기 1DP(100)의 베이스 부분(base portion)(106)과 함께 끊김 없이(seamlessly) 그리고 일체로 형성된 연장 부분(extension portion)(104) -상기 연장 부분(104)은 상기 특정 선형 축(22)을 따라 그리고 상기 1DP(100)의 상기 평면 단면 프로파일(102)과 동일한 상기 베이스 부분(106)으로부터의 거리에서 평면 단면 프로파일(102)을 가짐-을 가지는 상기 1DP(100)로 설명될 수 있다. 도 6b의 실시예에 묘사된 바와 같이, 상기 1DP(100)는 상기 특정 선형 축(22)을 따라 길이 H1을 가지고, 상기 베이스 부분(106)은 상기 특정 선형 축(22)을 따라 길이 H2를 가지며, 상기 연장 부분(104)은 상기 특정 선형 축(22)을 따라 길이 H3을 가지고, H3는 H2보다 크며, H2+H3=H1이다. 일 실시예에서, H3은 H2의 2배보다 크다.

이제 도 7a, 7b 및 7c를 참조하면, 여기서 각 도면은 도 6a, 6c 및 6d에 각각 묘사되어 있는 것들과 유사한 예시적인 EM 장치(10)를 묘사하지만, 상기 3D 바디(20)는 적어도 제3 유전체 부분(3DP; third dielectric portion)(300)을 더 포함하고, 상기 2DP(200)는 상기 3DP(300) 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않으며, 상기 3DP(300)는 상기 특정 선형 축(22)을 따라 일정한 상기 3D 바디(20)의 상기 특정 선형 축(22)(도 7a-7c에서의 z-축)과 수직한, 평면 단면 프로파일(302)을 가진다. 일 실시예에서, 상기 특정 선형 축(22)을 따르는 상기 3D 바디(20)의 평면 단부에서의 평면 단면 프로파일(302)은 상기3DP(300)를 포함한다. 여기서, 상기 1DP(100)는 제1 평균 유전 상수(1Dk)를 가지는 제1 유전체 물질로 구성되고, 상기 2DP(200)는 제2 평균 유전 상수(2Dk)를 가지는 제2 유전체 물질로 구성되며, 상기 3DP(300)는 제3 평균 유전 상수(3Dk)를 가지는 제3 유전체 물질로 구성되고, 상기 3Dk는 상기 2Dk와 상이하고 상기 2Dk는 상기 1Dk와 상이하다. 일 실시예에서, 상기 3Dk는 상기 1Dk와 같다. 대안적인 실시예에서, 상기 3Dk는 상기 1Dk와 같지 않다. 일 실시예에서, 상기 1Dk는 상기 2Dk보다 크고, 상기 1Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 상기 2Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 대안적인 실시예에서, 상기 2Dk는 상기 1Dk보다 크고, 상기 2Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같으며, 상기 1Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나가 균질하거나, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질이 모두 균질하거나 또는 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 어느 것도 균질하지 않다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는 공기를 포함하거나, 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 모두 공기를 포함하거나, 또는 상기 1DP(100)의 상기 제1 유전체 물질 및 상기 2DP(200)의 상기 제2 유전체 물질 중 어느 것도 공기를 포함하지 않는다. 일 실시예에서, 상기 3Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같다. 대안적인 실시예에서, 상기 3Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같다. 일 실시예에서, 상기 3Dk는 균질하다. 대안적인 실시예에서, 상기 3Dk는 비균질하다(non-homogeneous). 일 실시예에서, 상기 3Dk는 공기를 포함한다. 대안적인 실시예에서 상기 3Dk는 공기를 포함하지 않는다.

도 7a-7c를 도 6a, 6c 및 6d와 각각 비교함으로써, 도 6a, 6c 및 6d에 묘사된 다양한 높이 H 및 외측 치수들 D1-D4는 반복적인 라벨링의 필요 없이 도 7a-7c의 실시예들에 동일하게 적용될 수 있음이 인식될 것이다. 도 7b와 관련하여, 3DP(300)는 1DP(100) 및 2DP(200)의 타원 또는 계란형을 모방하는(mimic) 주 외측 치수 D5 및 부 외측 치수 D6를 가지는 r- 평면(평면도)에서 타원 또는 계란형 실린더 형상을 가진다.

임의의 전술한 설명들을 참조하여, 상기 3D 바디(20)의 실시예는 상기 3D 바디(20)의 직교 x-y-z 좌표계 또는 원통 r--z 좌표계 중 어느 하나의 상기 z-축과 평행한 방향으로의 전체 높이(H) 및 상기 z-축과 수직한 방향으로의 전체 최대 외측 치수(overall maximum outside dimension)(W)를 가지고, H는 W보다 크며, 대안적으로 H는 W의 2배보다 크거나 같고, 더 대안적으로 H는 W의 3.5배보다 크거나 같다.

도 4 및 5와 결합하여 도 7a-7c를 참조하면, 도 4 및 5와 연관하여 본 명세서에 앞서 설명된 것과 유사한 방식이나 3개의 유전체 부분들, 1DP(100), 2DP(200) 및 3DP(300)를 가지는 3D 바디(20)를 생성하기 위해 3D 구조(40)의 2DP(200) 내에 3DP(300)가 내장될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 본 명세서에 오직 3개의 연속적으로(consecutively) 내장된 유전체 부분들만 개시된 반면, 본 발명의 범위는 그렇게 제한되지 않고 본 명세서에서 개시와 부합하는(consistent with) 임의의 수의 연속적으로 내장된 유전체 부분들을 포함한다는 것이 인식될 것이다.

특히 도 7a를 참조하되 이에 제한되지 않고, 본 명세서에 개시된 임의의 EM 장치(10)는 상기 3D 바디(20)의 평면 단부들(24, 26)을 제외하고, 상기 3D 바디(20)를 커버하는 외부 금속 레이어(outer metallic layer)(12)(도 7a에서 점선들로 표현됨)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 레이어(12)는 구리를 포함한다.

이제, 도 4의 것과 유사한 구조의 1DP(100) 및 2DP(200)를 가지는 3D 바디(20)를 가지는 본 명세서의 개시와 부합하는 예시적인 EM 장치(10)를 묘사하는 도 8a 및 8b를 참조하면, 여기서 3D 바디(20)는 3D 바디(20)를 실질적으로 또는 완전히 둘러싸는(surround) 벽(502)을 가지는 전기 전도성 펜스(electrically conductive fence)(500)를 가지는 기판(400) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 기판(400)은 상기 3D 바디(20)와 전자기적으로 커플링된 EM 신호 피드(EM signal feed)(600)를 포함하고, 일 실시예에서 상기 EM 신호 피드(600)는 세장형 커플링 슬롯(elongated coupling slot)(604)이 있는 기판 집적 도파관(SIW; substrate integrated waveguide)(602)을 포함한다. 도 8a, 8b에 묘사된 바와 같이 기판(400)은 하단 전기 전도성 레이어(lower electrically conductive layer)(402), 세장형 커플링 슬롯(604)을 포함하는 상단 전기 전도성 레이어(upper electrically conductive layer)(404) 및 그 사이에 배치된 유전체 매체(dielectric medium)(406)로 구성된 합판(laminate)이고, 여기서 SIW(602)는 유전체 매체(406)를 통해 하단 및 상단 전기 전도성 레이어들(402) 사이에 전기적으로 연결된 전기 전도성 비아들(electrically conductive vias)(606)에 의해 형성되고, 전기 전도성 펜스(500) 및 3D 바디(20)는 세장형 커플링 슬롯(604)이 1DP(100)에 대하여 중앙에 배치된 상단 전기 전도성 레이어(404) 상에 직접적으로 배치된다. 일 실시예에서, 전기 전도성 펜스(500)는 3D 바디(20)가 배치되는 리세스(recess)(504)를 제공하는 높이 HF 및 폭 WF을 가지고, 여기서 H는 HF보다 크고, 일 실시예에서 H는 HF의 3배보다 크거나 같다. 도 8a 및 8b의 예시적인 3D 바디(20)에서, 1DP(100)는 14의 Dk를 가지고, 2DP(200)는 3의 Dk를 가지며, 2DP(200)는 높이 H=3.7mm, 폭 W=1.4mm 및 두께 T=0.9mm를 가진다. 도 8a의 예시적인 3D 바디(20)에서, 2DP(200)는 0보다 큰 정의된 반경(R)(즉, 날카로운 모서리가 아님)을 가지는 x-축과 평행한 상단 외부 모서리들(upper outer corners)(206)을 가지는 기판(400)으로부터 거리를 둔 말단 단부(distal end)(204)를 가진다. 일 실시예에서, R은 0mm보다 크고 0.5mm보다 작으며, 도 8a 및 8B의 예시적인 실시예에서 R=0.3mm로, 이는 압출 또는 공압출 프로세스 및 연관된 압출/공압출 다이(extrusion/coextrusion die)를 이용한 제조를 용이하게 한다.

이제 도 9-10을 참조하면, 도 8a 및 8b의 EM 장치(10)의 다양한 분석적으로 모델링된 동작 특성들을 묘사한다. 예를 들어, 도 9는 GHz 단위의 주파수의 함수로 (S(1,1)) 삽입 손실 이득(insertion loss gain) 및 dBi단위의 실현 이득(realized gain)의 도표를 묘사하고, 도 10은 두 직교 각도들 Phi=0-deg(y-z 평면) 및 Phi=90-deg(x-z 평면)에서 dBi 단위의 실현 이득을 묘사한다. 볼 수 있듯이, 이득은 76GHz-81GHz의 주파수 범위에 걸쳐 상당히(fairly) 일정하고(도 9), 방위각 Phi의 함수에 따라 상당히 균일하다(도 10).

이제, 적어도 1DP(100)를 가지는 3D 바디(20)를 가지는 EM 장치(10)를 묘사하는 도 11a 및 11B를 참조하면, 특정 선형 축(22)(도 11a, 11b에서 z-축으로 도시됨)과 수직한 1DP(100)의 단면 프로파일은 원통형 중앙 바디(100.1)와 및 3D 바디(20)의 외부 표면(28)으로 각각 방사상 바깥쪽으로(outward) 연장되는 복수의 일체로 형성된 방사상 돌출부들(plurality of integrally formed radial projections)(스페이서들(spacers))(100.2)을 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 방사상 돌출부들(100.2)은 3D 바디(20)의 주변 둘레에서 서로로부터 등간격으로 이격된(equally spaced apart) 4개의 방사상 돌출부들을 포함한다. 일 실시예에서, 1DP(100)(원통형 중앙 바디(100.1) 및 방사상 돌출부들(100.2))는 특정 선형 축(22)을 따라 압출이다. 도 11a 및 11b에 묘사된 바와 같이, 3D 바디(20)는 세장형 커플링 슬롯(604)을 가지는 SIW(602)의 형태로 EM 신호 피드(600)를 가지는 기판(400)에 조립된다(assembled). 기판(400)은 복수의 방사상 돌출부들(100.2), 특히 4개의 예시된 방사상 돌출부들(100.2)이 포켓(408) 벽과 간섭 적합 조건(interference fit condition)으로 배치되는 3D 바디(20)가 조립되는 포켓(408)을 가진다. 여기서, 복수의 방사상 돌출부들(100.2)은 간섭 적합 조건에서 포켓(408) 내에 3D 바디(20)의 원통형 중앙 바디(100.1)를 중앙에 위치시키기(locate) 위한 스페이서들을 형성한다. 일 실시예에서, 3D 바디(20)는 오직 1DP(100)로만 구성되고, 대안적인 실시예에서 3D 바디(20)는 포켓(408)의 외부 프로파일을 모방하는 방식으로 복수의 방사상 돌출부들(100.2) 사이의 영역들(410)을 점유하는(occupy) 2DP(200)를 포함한다. 일 실시예에서, 1DP(100)는 유전체 공진기를 형성한다.

도 11a에 묘사된 실시예에서, 복수의 방사상 돌출부들(100.2) 중 적어도 하나는 SIW(602)의 세장형 커플링 슬롯(604)의 길이 방향과 평행하거나 직교하는 방향으로 연장된다. 대안적으로, 도 11b에 묘사된 실시예에서, 복수의 방사상 돌출부들(100.2) 중 적어도 하나는 SIW(602)의 세장형 커플링 슬롯(604)의 길이 방향과 평행하지도 않고 직교하지도 않는 방향으로 연장된다. 일 실시예에서, 도 11b의 3D 바디(100)는 도 11a의 3D 바디(100)와 비교하여 z-축에 대하여 시계 반대 방향으로 약 40-도 회전한다.

이제, 도 12, 13, 14a 및 14b를 참조하면, (도 9-10에 묘사된 분석적으로 모델링된 동작 특성들과 비교하여) 나타낸(denoted) 바와 같이 도 11a 및 11b의 EM 장치(10)의 다양한 분석적으로 모델링된 동작 특성들을 묘사한다. 도 12 및 13, 도 14a 및 도 14b의 성능 특성들을 비교함으로써 볼 수 있는 바와 같이, 도 11a 및 11b의 EM 장치들(10)의 EM 성능은 z-축에 관한 3D 바디(20)의 회전 경향(rotational orientation)과 비교적 독립적이다.

전술한 것으로부터 실시예는 상기 3D 바디(20)의 특정 선형 축(22)을 따라 일정하고 수직한 상기 평면 단면 프로파일(102, 202)은 상기 3D 바디(20)의 직교 x-y-z 좌표계의 x-축을 따라 일정하고 수직한 y-z 평면 단면 프로파일이거나(예를 들어, 도 1a-1c 참조); 또는, 상기 3D 바디(20)의 특정 선형 축(22)을 따라 일정하고 수직한 상기 평면 단면 프로파일(102, 202)은 상기 3D 바디(20)의 원통 r--z 좌표계의 z-축을 따라 일정한 수직한 r- 평면 단면 프로파일인(예를 들어, 도 6a-6d 참조) 배열을 포함한다는 것이 인식될 것이다.

전술한 것으로부터 실시예는 또한 다음의 별개의 구조들(discrete constructs) 중 어느 하나를 포함하는 것으로 인식될 것이다.

구조-1: 유전체 물질을 포함하는 3D 바디(20) -상기 3D 바디(20)는 1DP(100) 및 2DP(200)를 포함하며, 상기 2DP(200)는 직교 x-y-z 좌표계의 z-축에 대해 1DP(100) 상부에 배치됨-를 가지고, 상기 3D 바디(20)는 상기3D 바디(20)의 상기 x-축을 따라 일정하고 수직한 y-z 평면 단면 프로파일을 가지는(예를 들어 도 1a-1c를 참조) EM 장치.

구조-2: 유전체 물질을 포함하는 3D 바디(20) -상기 3D 바디(20)는 1DP(100) 및 2DP(200)를 가지고, 상기 2DP(200)는 원통 r--z 좌표계의 반경 r에 대해 상기 1DP(100)의 방사상 바깥쪽에 배치됨-를 가지고, 상기 3D 바디(20)는 상기 3D 바디의 상기 z-축을 따라 일정하고 수직한 r- 평면 단면 프로파일을 가지는(예를 들어 도 6a~6d 참조) EM 장치.

EM 장치(10)의 전술한 설명은 단일 3D 바디(20)를 참조하여 이루어진 반면, 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 임의의 패턴으로 어레이에 배열된 복수의 3D 바디들(20)로 구성된다는 것이 인식될 수 있고, 이는 도 15a-15g를 참조하여 설명될 것이다. 예를 들어, 복수의 유전체 3D 바디들(20)은 다음의 배열들: A=B인 x-y 그리드 대형(x-y grid formation)에서 서로에 대해 등간격으로 이격된 배열(예를 들어, 도 15a 참조); 다이아몬드 대형의 다이아몬드 형상이 대향하는 내부 각도들 α<90-도 및 대향하는 내부 각도들 β>90-도를 가지는 다이아몬드 대형에서 이격된 배열(예를 들어, 도 15b 참조); 균일한 주기적 패턴으로 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15a, 15b, 15c, 15d 참조); 증가 또는 감소하는 비주기적 패턴으로 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15e, 15f, 15g 참조); 균일한 주기적 패턴으로 사선 그리드(oblique grid) 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15c 참조); 균일한 주기적 패턴으로 방사형 그리드(radial grid) 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15d 참조); 증가 또는 감소하는 비주기적 패턴으로 x-y 그리드 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15e 참조); 증가 또는 감소하는 비주기적 패턴으로 사선 그리드 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15f 참조); 증가 또는 감소하는 비주기적 패턴으로 방사형 그리드 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15g 참조); 균일한 주기적 패턴으로 비-x-y 그리드(non-x-y) 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15b, 15c, 15d 참조); 증가 또는 감소하는 비주기적 패턴으로 비-x-y 그리드 상에서 서로에 대해 이격된 배열(예를 들어, 도 15f, 15g 참조) 중 어느 하나에 따라 이웃한(neighboring) 3D 바디들(20) 사이에 중심-대-중심 간격(center-to-center spacing)을 가지는 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어 도 15a-15g를 통해 복수의 3D 바디들(20)의 다양한 배열들이 본 명세서에 묘사된 반면, 그러한 묘사된 배열들이 본 명세서에 개시된 목적에 부합하게 구성될 수 있는 많은 배열들의 전부(exhaustive)가 아니라는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 목적을 위해 본 명세서에 개시된 복수의 3D 바디들(20)의 임의의 그리고 모든 배열들이 본 명세서에 개시된 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주되고 고려된다. 일 실시예에서, 어레이 내의 3D 바디(20) 서로에 대한 각 3D 바디(20)는 /2보다 작거나 같은 중심 대 중심 피치 간격(center to center pitch spacing)에 배치되고, 는 EM의 동작 파장(operating wavelength)이다. 실시예에서, 각 3D 바디(20)는 7GHz보다 크거나 같고, 300GHz보다 작거나 같은, 특히 8GHz보다 크거나 같고 12GHz보다 작거나 같은 (또는 X-대역 주파수 범위), 더 특히 10GHz보다 크거나 같고 15GHz보다 작거나 같은 (또는 저궤도(LEO; Low Earth Orbit) 주파수 범위), 더 특히 12GHz보다 크거나 같고 18GHz보다 작거나 같은 (또는 Ku 주파수 범위), 더 특히 18GHz보다 크거나 같고 26.5GHz보다 작거나 같은 (또는 K-밴드 주파수 범위), 더 특히 26.5GHz보다 크거나 같고 40GHz보다 작거나 같은 (또는 Ka 주파수 범위), 더 특히 40GHz보다 크거나 같고 75GHz보다 작거나 같은 (또는 V-밴드 주파수 범위), 더 특히 75GHz보다 크거나 같고 110GHz보다 작거나 같은(또는 W-밴드 주파수 범위) 주파수에서 공진한다.

3D 바디(20)의 전술한 설명은 특정 선형 축(예를 들어, 도 1a-1c의 x-축 및 도 6a-6d의 z-축)을 따라 1DP(100) 및/또는 2DP(200)에 대한 2D 압출 단면 형상을 참조하거나 설명하는 반면, 실시예는 그렇게 제한되지 않고 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 임의의 2D 단면 형상을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어 그리고 도 16a-16g를 참조하여, 3D 바디(20)의 실시예는 도 16a 원, 도 16b-16e 다각형, 도 16b 및 16c 직사각형, 도 16c 정사각형, 도 16d 팔각형, 도 16e 삼각형, 도 16f 고리, 도 16g 타원, 또는 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 임의의 다른 2D 형상의 형상을 가지는 1DP(100), 2DP(200), 또는 1DP(100) 및 2DP(200) 모두의 압출 형상이 특정 선형 축(22)과 수직한 2D 단면 프로파일을 가지는 배열을 포함한다.

전술한 EM 장치들(10) 중 임의의 것과 관련하여, 일 실시예는 1DP(100), 2DP(200) 및 3DP(300) 중 적어도 하나가 세라믹 또는 순수한 세라믹 물질로 만들어진 배열을 포함한다. 대안적으로, 1DP(100), 2DP(200) 및 3DP(300) 중 적어도 하나가 세라믹-충진된 폴리머 물질(ceramic-filled polymer material)로 만들어진다.

3D 바디(20)를 가지는 EM 장치(10)의 전술한 설명은 도 1a-1c, 2a-2b, 3a, 3c, 4, 6a-6d, 7a-7c, 8a-8b, 11a-11b 및 16a-16g에 묘사된 것들과 같은 정의된 형태를 가지는 압출된 2D 단면 형상을 가지는 1DP(100), 2DP(200) 및 선택적으로 3DP(300)에 관한 것인 반면, 실시예가 그렇게 제한되지 않고 합판 또는 압출된 복수의 레이어들(21)로 구성된 구조를 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이고, 이는 도 17a, 17b, 17c 및 17d를 참조하여 이제 설명될 것이며, 각 실시예는 총 5개의 유전체 부분들 1DP(100), 2DP(200), 3DP(300), 4DP(4000) 및 5DP(5000)를 묘사하지만, 임의의 특정 수로 제한되지 않는다. 도 17a는 예를 들어 도 17b, 17c 또는 17d의 3D 바디들 중 하나로 커팅, 절단 또는 다른 방식으로 분할된(segmented) 3D 구조(40)(예를 들어, 도 4 참조) 또는 3D 바디(20) 중 어느 하나로 볼 수 있다. 명확성을 위해, 도 17b-17d는 오직 1DP(100) 및 5DP(5000)만을 열거하고 있지만, 도 17a에 열거된 바와 같이 5개의 유전체 부분들을 모두 포함하는 것으로 이해될 것이다. 연관된 x-y-z 좌표계의 예시에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 도 17a-17d의 각 실시예는 연관된 z-축을 따르는 방향으로 서로에 대해 적층 또는 레이어된 복수의 레이어들(21)을 가진다. 일 실시예에서 그리고 도 17a-17d에 도시된 바와 같이, 3D 구조(40) 및/또는 3D 바디(20)는 x-축을 따라 압출이거나 압출 구조를 가진다.

특히, 도 17b-17d를 참조하여, 일 실시예는 유전체 물질들의 복수의 레이어들(21)을 포함하는 3D 바디(20) -상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어는 상기 복수의 레이어들(21) 중 다른 하나와 접촉하고 인접하여 배치되거나 직접적으로 접촉하여 배치되고, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어는 대응하는 직교 x-y-z 좌표계의 x-y 평면과 평행하게 배치되고, 상기 연관된 z-축을 따라 서로에 대해 상대적으로 적층됨-를 가지는 EM 장치(10)를 포함하고, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어는 공기 이외의 유전체 물질을 포함하고, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어는 상기 x-축 또는 y-축을 따라 일정한 상기 x-축 및/또는 y-축 중 적어도 하나와 수직한 평면 단면 프로파일을 가지고, 상기 3D 바디(20)는 전체 높이 치수 H, 전체 폭 치수 W 및 전체 두께 치수 T를 가지는 3D 형상 -상기 3D 바디(20)의 전면 프로파일 뷰(front profile view)는 H 및 W 치수들에 의해 정의됨-을 가지며, 상기 복수의 레이어들(21) 중 적어도 하나의 레이어는 유전 공진기(DR)을 포함한다. 일 실시예에서, 3D 바디(20)의 3D 형상은 3D 구조(40)의 정사각형 컷 엣지들(square cut edges)에 의해 정의되거나, 점선들(14)에 의해 묘사된 바와 같이 특정 형상을 형성하는 컷팅 다이(cutting die)에 의해 정의될 수 있다. 점선들(14)은 3D 바디(20)의 특정 돔 형상의 형태를 묘사하는 반면, 본 명세서에 개시된 목적에 적합한 임의의 형태가 적합한 형상 컷팅 다이(suitably shape cutting die)에 의해 생성될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

도 17b의 실시예에서, 복수의 레이어들(21)의 라미네이션 엣지들(lamination edges)은 전면 프로파일 뷰에서 보이지 않고, 반면에 도 17c-17d의 실시예들에서, 복수의 레이어들(21)의 라미네이션 엣지들은 전면 프로파일 뷰에서 볼 수 있다. 도 17d의 실시예에서, 복수의 레이어들(21)의 라미네이션 엣지들은 측면 프로파일 뷰(도 17d의 x-y 평면)에서 보이지 않는다.

도 17b의 실시예에서, 복수의 레이어들(21)의 각 레이어는 3D 바디(20)의 전면(front face)으로부터 3D 바디(20)의 대향하는 후면(back face)까지의 두께 T에 걸쳐 서로에 대해 적층된다. 도 17c의 실시예에서, 복수의 레이어들(21)의 각 레이어는 3D 바디(20)의 하부로부터 3D 바디(20)의 대향하는 상부까지의 높이 H에 걸쳐 서로에 대해 적층된다. 도 17d의 실시예에서, 복수의 레이어들(21)의 각 레이어들은 3D 바디(20)의 일 측면으로부터 3D 바디(20)의 대향하는 측면까지의 폭 W에 걸쳐 서로에 대해 적층된다.

도 17a-17d의 임의의 실시예들에서, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 인접하는 레이어와 상이한 유전 상수를 가지고; 상기 복수의 레이어들(21) 중 적어도 하나의 레이어의 상기 유전체 물질은 균질하고; 상기 복수의 레이어들(21) 중 적어도 하나의 레이어의 상기 유전체 물질은 공기를 포함하고; 상기 복수의 레이어들(21) 중 적어도 하나의 레이어는 세라믹 또는 순수 세라믹 물질로 제조되며; 그리고/또는 상기 복수의 레이어들(21) 중 적어도 하나의 레이어는 세라믹-충진된 폴리머 물질로 만들어진다.

도 17a-17d의 실시예들 중 임의의 실시예에서, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 상기 3D 바디(20)의 내부 레이어로부터 외부 레이어를 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다. 대안적으로, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 상기 3D 바디(20)의 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어를 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다. 대안적으로, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 상기 3D 바디(20)의 중앙에 배치된 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어들을 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다. 대안적으로, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 상기 3D 바디(20)의 내부 레이어로부터 외부 레이어를 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다. 대안적으로, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 3D 바디(20)의 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어를 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다. 대안적으로, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 3D 바디(20)의 중앙에 배치된 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어를 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다.

도 17c의 실시예에서, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 상기 3D 바디(20)의 하부 레이어로부터 상부 레이어를 향해 상대적인 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다. 대안적으로, 상기 복수의 레이어들(21)의 각 레이어의 상기 유전체 물질은 상기 3D 바디(20)의 하부 레이어로부터 상부 레이어를 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가진다.

본 명세서에 개별 특징들의 특정 조합들이 설명되고 예시된 반면, 이러한 특징들의 특정 조합들은 오직 예시 목적을 위한 것이고, 그러한 조합이 명시적으로 예시되었는지 여부에 관계없이, 그리고 본 명세서의 개시와 부합하는 실시예에 따라 그러한 임의의 개별 특징들의 임의의 조합이 채용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 특징들의 임의의 그리고 모든 그러한 조합들은 본 명세서에서 고려되고, 전체로서 출원을 고려할 때 당업자의 이해 내에 있는 것으로 간주되며, 당업자에 의해 이해될 수 있는 방식으로 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 내에 속하는(fall within) 한, 본 명세서에 개시된 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

예시적인 실시예들을 참조하여 본 명세서에서 발명이 설명된 반면, 청구항들의 범위로부터 벗어나는 것 없이 다양한 변경들이 이루어질 수 있고 그 요소들에 대해 균등물들이 대체될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 본질적인(essential) 범위로부터 벗어나는 것 없이 특정 상황 또는 물질을 본 발명의 교시에 적응시키기 위해 많은 수정들이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 수행하기(carry out) 위해 고려되는 최선 또는 유일한 모드(best or only mode)로서 본 명세서에 개시된 특정 실시예 또는 실시예들에 제한되지 않으나, 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 실시예들을 포함하는 것이 의도된 것이다. 도면들 및 설명에서, 예시적인 실시예들이 개시되어 있고, 특정 용어들 및/또는 치수들이 채용될 수 있지만, 달리 언급되지 않는 한, 이는 제한의 목적들이 아닌 일반적, 예시적 및/또는 설명적인 의미로만 이용되며, 따라서 청구범위는 그렇게 제한되지 않는다. 레이어, 필름, 영역, 기판 또는 다른 설명된 특징과 같은 요소가 다른 요소에 "상에(on)", "접촉하는(in contact with)" 또는 "결합하는(engagement with)"으로 지칭되는 때, 요소는 다른 요소에 직접적으로 위에 있거나, 접촉하거나, 결합할 수 있으며, 개입 요소들(intervening elements)이 또한 존재할 수도 있다. 대조적으로, 일 요소가 다른 요소에 "직접적으로", "직접적으로 접촉하는" 또는 "직접적으로 결합"하는 것으로 지칭되는 때, 개입 요소들이 존재하지 않는다. 용어들 제1, 제2 등의 이용은 어떤 순서나 중요성을 나타내는 것이 아니라, 용어들 제1, 제2 등은 다른 요소로부터 한 요소를 구별하기 위해 이용된다. 용어 a, an 등의 이용은 수량의 제한을 나타내는 것이 아니라, 참조된 항목 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. 본 명세서에서 이용되는 용어 "포함하는"은 하나 이상의 추가적인 특징들이 포함될 수 있음을 배제하지 않는다. 그리고, 본 명세서에 제공된 임의의 배경 정보는 출원인에 의해 본 명세서에 개시된 본 발명과 관련성이 있을 수 있다고 여기는 정보를 공개하기 위해 제공된다. 그러한 배경 정보가 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예에 대한 선행 기술을 구성한다는 것을 반드시 인정하는 것으로 의도되지 않으며, 그렇게 해석되어서도 안 된다.

Claims

전자기(EM; electromagnetic) 장치에 있어서,
유전체 물질을 포함하는 3차원(3D; three-dimensional) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP; first dielectric portion) 및 제2 유전체 부분(2DP; second dielectric portion)을 가짐-
를 포함하고,
상기 1DP는
상기 2DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고,
상기 1DP 및 상기 2DP는
공기 이외의 유전체 물질(dielectric material)을 각각 포함하고,
상기 1DP 및 상기2DP는
특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일(planar cross-section profile)을 각각 가지고,
상기 3D 바디의 적어도 일부는
유전체 공진기(DR; dielectric resonator)를 포함하는,
EM 장치.
제1항에 있어서,
상기 3D 바디는
상기 특정 선형 축을 따라 압출(coextrusion)인,
EM 장치.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
제1 평면 단부(first planar end) 및 대향하는 제2 평면 단부(opposing second planar end) -상기 제1 및 제2 평면 단부들은 상기 1 DP 및 상기 2 DP를 모두 포함하는 외측 단면 프로파일(outside cross-section profile)을 가짐-를 가지는,
EM 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 평면 단부는
상기 제1 평면 단부와 평행한,
EM 장치.
제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 평면 단부 및 상기 제2 평면 단부 중 적어도 하나는
상기 특정 선형 축과 수직한,
EM 장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 평면 단부 및 상기 제2 평면 단부 중 하나 또는 둘 다는
다음 형상들:
완전한 또는 부분적인 원;
완전한 또는 부분적인 타원;
완전한 또는 부분적인 정사각형;
완전한 또는 부분적인 직사각형;
완전한 또는 부분적인 삼각형;
완전한 또는 부분적인 오각형;
완전한 또는 부분적인 육각형;
완전한 또는 부분적인 팔각형;
완전한 또는 부분적인 평행사변형;
완전한 또는 부분적인 사다리꼴; 또는
임의의 전술한 형상들의 조합
중 어느 하나를 포함하는 외측 2D 프로파일을 가지는,
EM 장치.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
1DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들은
상기 2DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들과 같거나 유사한 2D 형상을 가지는,
EM 장치.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
1DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들은
상기 2DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들과 상이하거나 이종의(dissimilar) 2D 형상을 가지는,
EM 장치.
제8항에 있어서,
상기 1DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들은
보우타이 형상(bowtie shape)을 포함하는,
EM 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1DP는
제1 평균 유전 상수(1Dk; first average dielectric constant)를 가지는 제1 유전체 물질을 포함하고,
상기 2DP는
제2 평균 유전 상수(2Dk; second average dielectric constant)를 가지는 제2 유전체 물질을 포함하고,
상기 2Dk는
상기 1Dk와 상이한,
EM 장치.
제10항에 있어서,
상기 1Dk는
상기 2Dk보다 큰,
EM 장치.
제11 항에 있어서,
1Dk는
3보다 크고 20보다 작거나 같고,
2Dk는
1보다 크고 3보다 작거나 같은,
EM 장치.
제10항에 있어서,
상기 2Dk는
상기 1Dk보다 큰,
EM 장치.
제13항에 있어서,
2Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고,
1Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같은,
EM 장치.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유전체 물질 및 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는
균질한(homogenous),
EM 장치.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유전체 물질 및 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는
공기를 포함하는,
EM 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
적어도 제3 유전체 부분(3DP; third dielectric portion)을 더 포함하고,
상기 2DP는
상기 3DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고,
상기 3DP는
상기 특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일을 가지는,
EM 장치.
제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디의 평면 단부들을 제외하고, 상기 3D 바디를 커버하는 외부 금속 레이어(outer metallic layer)
를 더 포함하는
EM 장치.
제17항에 있어서,
상기 3D 바디의 평면 단부들을 제외하고, 상기 3D 바디를 커버하는 외부 금속 레이어(outer metallic layer)
를 더 포함하는
EM 장치.
제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 레이어는
구리를 포함하는,
EM 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
적어도 제3 유전체 부분(3DP; third dielectric portion) -상기 2DP는 상기 3DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않음-을 더 포함하고,
상기 3DP는
제3 평균 유전 상수(3Dk; third average dielectric constant)를 가지는 제3 유전체 물질을 포함하고,
3Dk는
1Dk와 같은,
EM 장치.
제21항에 있어서,
상기 제3 유전체 물질은
균질한(homogeneous),
EM 장치.
제21항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 유전체 물질은
공기를 포함하는,
EM 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
적어도 제3 유전체 부분(3DP; third dielectric portion) -상기 2DP는 상기 3DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않음-을 더 포함하고,
상기 3DP는
제3 평균 유전 상수(3Dk; third dielectric constant)를 가지는 제3 유전체 물질을 포함하고,
3Dk는
1DK와 같지 않은,
EM 장치.
제24항에 있어서,
상기 제3 유전체 물질은
균질한,
EM 장치.
제24항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 유전체 물질은
공기를 포함하는,
EM 장치.
제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 특정 선형 축을 따르는 상기 3D 바디의 평면 단부에서의 상기 평면 단면 프로파일은
상기 3DP를 포함하는,
EM 장치.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
상기 3D 바디의 직교 x-y-z 좌표계 또는 원통 r--z 좌표계 중 어느 하나의 상기 z-축과 평행한 방향으로의 전체 높이(H) 및 상기 z-축과 수직한 방향으로의 전체 최대 외측 치수(overall maximum outside dimension)(W)를 가지고, H는 W보다 큰,
EM 장치.
제28항에 있어서,
H는
W의 2배보다 크거나 같은,
EM 장치.
제28항에 있어서,
H는
W의 3.5배보다 크거나 같은,
EM 장치.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 특정 선형 축과 수직한 상기 1DP의 단면 프로파일은
상기 3D 바디의 외부 표면에 대해 방사상 바깥쪽으로(outward) 연장되는 복수의 방사상 돌출부들(plurality of radial projections)을 포함하는,
EM 장치.
제31항에 있어서,
상기 복수의 방사상 돌출부들은
상기 3D 바디의 주변 둘레에서 서로로부터 등간격으로 이격된(equally spaced apart) 4개의 방사상 돌출부들을 포함하는,
EM 장치.
제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1DP는
상기 1DP의 베이스 부분(base portion)과 함께 끊김 없이(seamlessly) 그리고 일체로 형성된 연장 부분(extension portion) -상기 연장 부분은 상기 특정 선형 축을 따라 그리고 상기 1DP의 평면 단면 프로파일과 동일한 상기 베이스 부분으로부터의 거리에서 상기 평면 단면 프로파일을 가짐-을 포함하는,
EM 장치.
제33항에 있어서,
상기 1DP는
상기 특정 선형 축을 따라 길이 H1을 가지고,
상기 베이스 부분은
상기 특정 선형 축을 따라 길이 H2를 가지고,
상기 연장 부분은
상기 특정 선형 축을 따라 길이 H3을 가지고,
H3는 H2 보다 크고,
H2+H3=H1인,
EM 장치.
제34항에 있어서,
H3은
H2의 2배보다 큰,
EM 장치.
제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1DP 및 상기 2DP 중 적어도 하나는
순수한 세라믹 물질로 만들어진,
EM 장치.
제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1DP 및 상기 2DP 중 적어도 하나는
세라믹-충진된 폴리머 물질(ceramic-filled polymer material)로 만들어진,
EM 장치.
제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
기판
을 더 포함하고,
상기 3D 바디는
상기 기판 상에 배치되는,
EM 장치.
제38항에 있어서,
상기 기판은
상기 3D 바디와 전자기적으로 커플링된 EM 신호 피드(EM signal feed)를 포함하는,
EM 장치.
제39항에 있어서,
상기 EM 신호 피드는
세장형 커플링 슬롯(elongated coupling slot)이 있는 기판 집적 도파관(substrate integrated waveguide)을 포함하는,
EM 장치.
제31항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디와 전자기적으로 커플링된 EM 신호 피드를 포함하는 기판 -상기 EM 신호 피드는 세장형 커플링 슬롯을 가지는 기판 집적 도파관을 포함함-
을 더 포함하고,
상기 복수의 방사상 돌출부들 중 적어도 하나는
상기 세장형 커플링 슬롯의 길이 방향과 평행하거나 직교하는 방향으로 연장되는,
EM 장치.
제31항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디와 전자기적으로 커플링된 EM 신호 피드를 포함하는 기판 -상기 EM 신호 피드는 세장형 커플링 슬롯을 가지는 기판 집적 도파관을 포함함-
을 더 포함하고,
상기 복수의 방사상 돌출부들 중 적어도 하나는
상기 세장형 커플링 슬롯의 길이 방향과 평행하거나 직교하지도 않는 방향으로 연장되는,
EM 장치.
제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
7GHz보다 크거나 같고, 300GHz보다 작거나 같은 주파수에서 공진하는,
EM 장치.
제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
다음 주파수 범위들:
8GHz보다 크거나 같고, 12GHz보다 작거나 같은 또는 X-대역 주파수 범위;
10GHz보다 크거나 같고, 15GHz보다 작거나 같은 또는 저궤도(LEO; Low Earth Orbit) 주파수 범위;
12GHz보다 크거나 같고, 18GHz보다 작거나 같은 또는 Ku 주파수 범위;
18GHz보다 크거나 같고, 26.5GHz보다 작거나 같은 또는 K-대역 주파수 범위;
26.5GHz보다 크거나 같고, 40GHz보다 작거나 같은 또는 Ka 주파수 범위;
40GHz보다 크거나 같고, 75GHz보다 작거나 같은 또는 V-대역 주파수 범위; 및
75GHz보다 크거나 같고, 110GHz보다 작거나 같은 또는 W-대역 주파수 범위
중 어느 하나에서 공진하는,
EM 장치.
제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디의 상기 유전체 물질은
직교 x-y-z 좌표계의 두 축 방향들로 별개의(variant) 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
어레이에 있어서,
제38항 내지 제45항 중 어느 한 항의 복수의 상기 3D 바디
를 포함하고,
3D 바디 서로에 대해 각 3D 바디는
/2보다 작거나 같은 중심 대 중심 피치 간격(center to center pitch spacing)에 배치되고, 는 상기 EM 장치의 동작 파장(operating wavelength)인,
어레이.
제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디의 특정 선형 축을 따라 일정하고 수직한 상기 평면 단면 프로파일은
상기 3D 바디의 직교 x-y-z 좌표계의 x-축을 따라 일정하고 수직한 y-z 평면 단면 프로파일인,
EM 장치.
제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디의 특정 선형 축을 따라 일정하고 수직한 상기 평면 단면 프로파일은
상기 3D 바디의 원통 r--z 좌표계의 z축을 따라 일정하고 수직한 r- 평면 단면 프로파일인,
EM 장치.
전자기(EM) 장치에 있어서,
유전체 물질을 포함하는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP) 및 제2 유전체 부분(2DP)을 가지고, 상기 2DP는 직교 x-y-z 좌표계의 z-축에 대해 상기 1DP의 상부에 배치됨-
를 포함하고,
상기 3D 바디는
상기 3D 바디의 상기 x-축을 따라 일정하고 수직한 y-z 평면 단면 프로파일을 가지는,
EM 장치.
전자기(EM) 장치에 있어서,
유전체 물질을 포함하는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP) 및 제2 유전체 부분(2DP)을 가지고, 상기 2DP는 원통 r--z 좌표계의 반경 r에 대해 상기 1DP의 방사상 바깥쪽에(radially outboard) 배치됨-
를 포함하고,
상기 3D 바디는
상기 3D 바디의 상기 z-축을 따라 일정하고 수직한 r- 평면 단면 프로파일을 가지는,
EM 장치.
전자기(EM) 장치에 있어서,
유전체 물질들의 복수의 레이어들을 포함하는 3차원(3D) 바디 -상기 복수의 레이어들의 각 레이어는 상기 복수의 레이어들 중 다른 하나와 접촉하고 인접하여 배치되고, 상기 복수의 레이어들의 각 레이어는 직교 x-y-z 좌표계의 x-y 평면과 평행하게 배치되고, 상기 연관된 z-축을 따라 서로에 대해 적층됨-
를 포함하고,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어는
공기 이외의 유전체 물질을 포함하고,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어는
상기 각각의 x 또는 y-축을 따라 일정한 상기 x-축 및 상기 y-축 중 적어도 하나와 수직한 평면 단면 프로파일을 가지고,
상기 3D 바디는
전체 높이 치수 H, 전체 폭 치수 W 및 전체 두께 치수 T를 가지는 3D 형상 -상기 3D 바디의 전면 프로파일 뷰(front profile view)는 H 및 W 치수들에 의해 정의됨-을 가지고,
상기 복수의 레이어들 중 적어도 하나의 레이어는
유전체 공진기(DR)를 포함하는,
EM 장치.
제51항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 라미네이션 엣지들(lamination edges)은
상기 전면 프로파일 뷰에서 볼 수 있는,
EM 장치.
제52항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어는
상기 3D 바디의 하부로부터 상기 3D 바디의 대향하는 상부까지의 상기 높이 H에 걸쳐 서로에 대해 적층되는,
EM 장치.
제52항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어는
상기 3D 바디의 한 측면으로부터 상기 3D 바디의 대향하는 측면까지의 상기 폭 W에 걸쳐 서로에 대해 적층되는,
EM 장치.
제51항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3D 바디는
상기 x-축을 따라 압출인,
EM 장치.
제51항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 라미네이션 엣지들은
상기 측면 프로파일 뷰에서 보이지 않는,
EM 장치.
제56항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어는
상기 3D 바디의 전면(front face)으로부터 상기 3D 바디의 대향하는 후면(back face)까지의 상기 두께 T에 걸쳐 서로에 대해 적층되는,
EM 장치.
제51항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
인접하는 레이어와 상이한 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제53항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 하부 레이어로부터 상부 레이어를 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제53항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 하부 레이어로부터 상부 레이어를 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제54항 및 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 내부 레이어로부터 외부 레이어를 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제54항 및 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어들을 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제54항 및 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 중앙에 배치된 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어들을 향해 상대적으로 높은 값으로부터 상대적으로 낮은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제54항 및 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 내부 레이어로부터 외부 레이어를 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제54항 및 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어들을 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제54항 및 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들의 각 레이어의 상기 유전체 물질은
상기 3D 바디의 중앙에 배치된 내부 레이어로부터 대향하는 외부 레이어들을 향해 상대적으로 낮은 값으로부터 상대적으로 높은 값으로 변하는 평균 유전 상수를 가지는,
EM 장치.
제51항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들 중 적어도 하나의 레이어의 상기 유전체 물질은
균질한,
EM 장치.
제51항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들 중 적어도 하나의 레이어의 상기 유전체 물질은
공기를 포함하는,
EM 장치.
제51항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들 중 적어도 하나의 레이어는
순수한 세라믹 물질로 만들어진,
EM 장치.
제51항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 레이어들 중 적어도 하나의 레이어는
세라믹-충진된 폴리머 물질로 만들어진,
EM 장치.
제1항에 따른 EM 장치의 제조 방법에 있어서,
제1 유전 상수(1Dk)를 가지는 제1 유전체 물질을 제공하는 단계;
제2 유전 상수(2Dk)를 가지는 제2 유전체 물질을 제공하는 단계;
3차원(3D) 구조를 생산하기 위해 상기 제1 및 제2 유전체 물질들 -상기 제1 유전체 물질은 상기 1DP의 결합 형태를 제공하고, 상기 제2 유전체 물질은 상기 2DP의 결합 형태를 제공함-을 결합하고 형성하는 단계;
상기 3D 구조의 제1 구조 부분 및 제2 구조 부분을 제공하기 위해 상기 특정 선형 축과 평행한 방향으로 상기 3D 구조를 절단하는(severing) 단계; 및
복수의 상기 3D 바디를 형성하기 위해 상기 특정 선형 축과 수직한 방향으로 상기 제1 구조 부분 및 상기 제2 구조 부분 중 적어도 하나를 절단하는 단계
를 포함하는,
방법.
제71항에 있어서,
상기 특정 선형 축과 평행한 방향으로 상기 3D 구조를 절단하는 단계는
상기 3D 구조의 두 절반들을 생성하기 위해 상기 3D 구조의 중앙 아래로 상기 3D 구조를 절단하는 단계
를 포함하는,
방법.
제72항에 있어서,
상기 3D 구조의 상기 두 절반들은
서로의 미러 이미지들(mirror images)인,
방법.
제71항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결합하고 형성하는 단계는
공압출하는(coextruding) 단계
를 포함하는,
방법.