TW202025551A - 電磁裝置 - Google Patents

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穆拉利 塞突馬德海萬
麥克爾 Ｓ 懷特
吉安尼 塔拉斯基
克莉絲蒂 潘采
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美商羅傑斯公司
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Abstract

一種電磁裝置包含：一導電接地結構；至少一介電共振天線（DRA），設置於該接地結構上；至少一電磁（EM）波束成形器，接近一對應之該介電共振天線而設置；以及至少一訊號饋源，被設置成電磁耦合至一對應之該介電共振天線。該至少一電磁波束成形器具有：一導電喇叭頭；一介電材料本體，具有跨該介電材料本體沿一特定方向而變化之一介電常數；或者該導電喇叭頭及該介電材料本體二者。

Description

介電共振天線系統
[相關申請案之交叉參考]
本申請案主張於2018年9月11日提出申請之美國臨時申請案第62/729,521號之權益，該美國臨時申請案以引用方式全文併入本文中。
本發明概言之係關於一種電磁裝置，具體而言係關於一種介電共振天線（dielectric resonator antenna；DRA）系統，且更具體而言係關於一種具有一電磁波束成形器之介電共振天線系統，該電磁波束成形器用於增強介電共振天線系統內之一介電共振天線之增益、準直及定向性且非常適用於微波應用及毫米波應用。
儘管現有介電共振天線共振器及陣列可適用於其預期目的，但藉由一種適用於構造一高增益介電共振天線系統之電磁裝置將會使介電共振天線之技術進步，該高增益介電共振天線系統在遠場中具有高定向性且可克服現有缺陷，例如頻寬有限、效率有限、增益有限、定向性有限或製作技術複雜。
一實施例包含一種電磁裝置，其包含：一導電接地結構；至少一個介電共振天線（DRA），設置於該接地結構上；至少一個電磁（electromagnetic；EM）波束成形器，接近一個對應之該介電共振天線而設置；以及至少一個訊號饋源（signal feed），被設置成電磁耦合至一個對應之該介電共振天線。該至少一個電磁波束成形器包含：一導電喇叭頭（horn）；一介電材料本體，具有跨該介電材料本體沿一特定方向而變化之一介電常數；或者該導電喇叭頭及該介電材料本體二者。
結合附圖閱讀以下對本發明之詳細說明，將會輕易明白本發明之上述特徵及優點以及其他特徵及優點。
雖然以下詳細說明出於例示目的而含有諸多細節，但此項技術中任何具有通常知識者應瞭解，在申請專利範圍之範圍內，以下細節存在諸多變化及變更。因此，以下實例性實施例係在不失一般性且不對所主張發明強加限制之條件下加以陳述。
本文所揭露實施例包含適用於構造在遠場中具有高定向性之一高增益介電共振天線系統之一電磁裝置之不同配置。本文所揭露之一電磁裝置之一實施例包含可由一或多個訊號饋源單個地饋送訊號、選擇性地饋送訊號或多個地饋送訊號之一或多個介電共振天線，且可包含至少一個電磁波束成形器，該至少一個電磁波束成形器係接近介電共振天線其中之一對應者而設置以使得相對於不存在此種電磁波束成形器之一介電共振天線系統而增加遠場輻射場型（far field radiation pattern）之增益及定向性。實例性電磁波束成形器包含一導電喇叭頭及一介電材料本體（例如一盧芮柏（Luneburg）透鏡），現在將結合隨本文所提供之若干圖來對此進行論述。
現在參照第1A圖及第1B圖，一電磁裝置100之一實施例包含：一導電接地結構102；至少一個介電共振天線200，設置於接地結構102上；至少一個電磁波束成形器104，接近一個對應之介電共振天線200而設置；以及至少一個訊號饋源106，被設置成電磁耦合至一個對應之介電共振天線200以電磁激勵對應之介電共振天線200。
一般而言，對一給定介電共振天線200之激勵係藉由與介電共振天線200之一特定介電材料體積電磁耦合之一訊號饋源（例如一銅線、一同軸纜線、具有狹槽開孔之一微帶、一波導、一表面整合式波導、或一導電油墨）而提供。如熟習此項技術者應瞭解，片語「電磁耦合（electromagnetically coupled）」係為指代將電磁能量自一個位置有意地轉移至另一位置而不必涉及該二個位置間之實體接觸且在參照本文所揭露之一實施例時更具體地指代在具有一電磁共振頻率之一訊號源間之相互作用之一技術用語，該電磁共振頻率與相關聯介電共振天線之一電磁共振模式重合。在直接嵌入介電共振天線中之該等訊號饋源中，訊號饋源係經由接地結構中之一開口與接地結構非電性接觸地穿過接地結構而進入一介電材料體積中。如本文中所使用，所提及之除了非氣態介電材料外之介電材料包含空氣，其在標準大氣壓（1個大氣壓）及溫度（攝氏20度）下具有大約為1之一相對介電係數（ɛr ）。本文中所使用之用語「相對介電係數（relative permittivity）」可僅縮寫為「介電係數（permittivity）」，或者可與用語「介電常數（dielectric constant）」互換地使用。不管使用何種用語，熟習此項技術者藉由閱讀本文所提供之整個發明揭露內容將易於瞭解本文所揭露發明之範圍。
在一實施例中，該至少一個電磁波束成形器104包含：一導電喇叭頭300；一由介電材料400形成之本體（本文中亦稱為一介電透鏡或簡稱為一透鏡），具有自該本體之一內部分至該本體之一外表面而變化之一介電常數；或者導電喇叭頭300及由介電材料400形成之本體二者。在一實施例中，由介電材料400形成之本體係為一球體，其中該球體之介電常數自該球體之中心至該球體之外表面而變化。在一實施例中，球體之介電常數與1/R成比例地變化，其中R係為相對於球體218之一中心而言球體之外半徑（界定一球體半徑R）。儘管隨本文所提供之若干圖中所繪示之實施例將一由介電材料400形成之球體例示為一平面構造，但應瞭解，此種例示僅係因製圖限制且絕非旨在限制本發明之範圍，在一實施例中，其係針對一由介電材料400形成之三維本體（例如球體）。此外，應瞭解，由介電材料400形成之本體可係為適用於本文所揭露目的之任何其他三維形狀，例如但不限於：一圓環體形狀400.1（例如參見第1C圖），其中該三維形狀之介電常數與1/R1成比例地變化，其中R1係為相對於實例性圓環體形狀之一中心圓形環220而言實例性圓環體形狀之外半徑（界定一圓環體半徑R1）；一半球體形狀400.2（例如參見第1D圖），其中該三維形狀之介電常數與1/R2成比例地變化，其中R2係為相對於實例性半球體形狀之一平面橫截表面之一中心222而言實例性半球體形狀之外半徑（界定一半球體半徑R2）；一圓柱體形狀400.3（例如參見第1E圖），其中該三維形狀之介電常數與1/R3成比例地變化，其中R3係為相對於圓柱體形狀之一中心軸線224而言實例性圓柱體形狀之外半徑（界定一圓柱體半徑R3）；或者一半圓柱體形狀400.4（例如參見第1F圖），其中該三維形狀之介電常數與1/R4成比例地變化，其中R4係為相對於實例性半圓柱體形狀之一平面表面之一軸心226而言實例性半圓柱體形狀之外半徑（界定一半圓柱體半徑R4）。儘管第1C圖及第1D圖繪示一單列介電共振天線200來形成一介電共振天線陣列210且第1E圖及第1F圖繪示多列介電共振天線200來形成一介電共振天線陣列210，但應瞭解，此僅出於例示目的，且本發明之範圍涵蓋與本文揭露內容相一致之由介電共振天線200形成之任意大小陣列。介電材料三維形狀之其他實施例可包含：一橢圓體形狀（參照第1B圖所示介電材料400而提及，其相對於x軸、y軸或z軸而伸長；或者一半橢圓體形狀（參照第1D圖所示介電材料400.2而提及，其相對於x軸、y軸或z軸而伸長）。因此，儘管本文所繪示及所闡述之某些實施例參考具體地係為一球體之介電材料本體，但應瞭解，此僅出於例示目的且介電材料本體可係為適用於本文所揭露目的之任何三維本體。如熟習此項技術者應瞭解，藉由為由介電材料400形成之本體提供替代形狀，可達成替代遠場輻射場型及/或方向。
在一實施例中且特別參照第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖及第2E圖，至少一個介電共振天線200（在第2A圖至第2E圖中分別藉由參考編號200A、200B、200C、200D及200E來單獨地表示）包含以下至少其中之一：一多層式介電共振天線200A，包含具有不同介電常數之二或更多個介電材料200A.1、200A.2、200A.3，且其中該等介電材料至少其中之二200A.2及200A.3係為非氣態介電材料；一單層式介電共振天線200B，具有由一單層之非氣態介電材料200B.2包封之一中空核心200B.1；一介電共振天線200A、200B，具有一凸頂部202A、202B；一介電共振天線200C，包含具有除一矩形外之一幾何外形206C之一平面圖剖面；一介電共振天線200C、200D，包含具有為一圓形、一卵形、一卵形體、一橢圓形或一橢圓體之一幾何外形206C、206D之一平面圖剖面；一介電共振天線200A、200B，包含具有除一矩形外之一幾何外形208A、208B之一立面圖剖面；一介電共振天線200A，包含具有複數個垂直側壁204A及一凸頂部202A之一立面圖剖面；或者一介電共振天線200E，具有一整體高度Hv及一整體寬度Wv，其中整體高度Hv大於整體寬度Wv。
在一實施例中且特別參照第2A圖，介電共振天線200A包含複數個介電材料體積200A.1、200A.2、200A.3，包含N個體積（在第2A圖中N=3），N係為等於或大於3之一整數，該N個體積被設置成形成連續且循序之層狀體積V(i)，i係為自1至N之一整數，其中體積V(1) 200A.1形成一最內第一體積，其中連續之一體積V(i+1)形成設置於體積V(i)上方且至少局部地內嵌體積V(i)之一層狀殼體，其中體積V(N) 200A.3至少局部地內嵌全部體積V(1)至V(N-1)，且其中一對應之訊號饋源106A被設置成電磁耦合至該等介電材料體積其中之一200A.2。在一實施例中，最內第一體積V(1) 200A.1包含一氣態介電介質（即，介電共振天線200A具有一中空核心200A.1）。
在一實施例中且特別參照第2E圖，介電共振天線200E包含一包含非氣態介電材料之體積200E.2，該體積具有一中空核心200E.1、在一立面圖中觀測之一橫截面整體最大高度Hv及在一平面圖中觀測之一橫截面整體最大寬度Wv（如在第2E圖中之立面圖中所見），其中該體積係為由一單一介電材料組成物形成之一體積，且其中Hv大於Wv。在一實施例中，中空核心200E.1包含空氣。
依據與第2A圖至第2F圖有關之上述說明應瞭解，適用於本文所揭露目的之任何介電共振天線200之實施例可具有第2A圖至第2F圖中所繪示之結構屬性之任何組合，例如一單層式或多層式介電共振天線具有或不具有一中空核心，其中介電共振天線之橫截面整體最大高度Hv大於對應介電共振天線之橫截面整體最大寬度Wv。此外，且參照第2A圖、第2C圖及第2D圖，適用於本文所揭露目的之任何介電共振天線200之實施例可如第2A圖中所繪示具有相對於彼此側向移位之單獨之介電材料體積，可如第2C圖中所繪示具有相對於彼此居中設置之單獨之介電材料體積，或者可如第2D圖中所繪示具有相對於彼此居中設置之一系列單獨之內介電材料體積206D及相對於該系列內體積側向移位之一包封介電材料體積212D。本發明涵蓋一給定介電共振天線中本文單獨地揭露但未必在某些組合中揭露之結構屬性之任意及所有此等組合，且該等組合被視為處於本文所揭露發明之範圍內。
結合第1A圖及第1B圖來參照第3A圖及第3B圖，在其中電磁波束成形器104包含一導電喇叭頭300之一實施例中，導電喇叭頭300可包含自一第一近端304至一第二遠端306向外發散之複數個側壁302，第一近端304被設置成電性接觸接地結構102，第二遠端306被設置成與相關聯之至少一個介電共振天線200相距一距離，且側壁302被設置成環繞或實質上環繞相關聯之至少一個介電共振天線200。在一實施例中且特別參照第1B圖，導電喇叭頭300之長度Lh小於由介電材料400形成之球體之直徑Ds。在一實施例中，導電喇叭頭300之遠端306具有一開孔308，開孔308等於或大於由介電材料400形成之球體之直徑Ds。更一般而言，導電喇叭頭300之遠端306具有一開孔308，開孔308等於或大於由介電材料400形成之本體之整體外尺寸。
參照第1B圖及第4圖，在其中電磁波束成形器104包含一由介電材料400形成之球體之一實施例中，由介電材料400形成之球體具有自球體之中心至球體之表面而減小之一介電常數。舉例而言，球體之中心處之介電常數可係為2、3、4、5或適用於本文所揭露目的之任何其他值，且球體之表面處之介電常數可係為1（實質上等於空氣之介電常數）或適用於本文所揭露目的之任何其他值。在一實施例中，由介電材料400形成之球體包含複數個介電材料層，該等介電材料層在第1B圖及第4圖中被繪示及表示為圍繞一中心內球體設置之複數個同心環402，具有自球體之中心至球體之表面而連續減小之不同介電常數。舉例而言，介電材料層之數目可係為2、3、4、5或適用於本文所揭露目的之任何其他數值。在一實施例中，由介電材料400形成之球體在球體之表面處具有為1之一介電常數。在一實施例中，由介電材料400形成之球體具有自球體之中心至球體之外表面而變化之一介電常數，該介電常數係根據一所定義函數而變化。在一實施例中，由介電材料400形成之球體之直徑等於或小於20毫米（millimeter；mm）。作為另一選擇，由於遠場輻射場型之準直隨著由介電材料400形成之球體之直徑增加而提高，因此由介電材料400形成之球體之直徑可大於20毫米。
特別參照第4圖，在其中電磁波束成形器104包含一由介電材料400形成之球體之一實施例中，每一介電共振天線200可至少局部地嵌入由介電材料400形成之球體中，此在第4圖中被繪示成其中介電共振天線200嵌入第一層402.1及第二層402.2中但不嵌入第三層402.3中。
現在參照第5A圖，在其中電磁波束成形器104包含一由介電材料400形成之球體且至少一個介電共振天線200包含由該至少一個介電共振天線200形成之一陣列以形成一介電共振天線陣列210之一實施例中，介電共振天線陣列210可設置於一非平面基板214上且至少局部地圍繞由介電材料400形成之球體之外表面404而設置，並且其中如前面所述，介電材料球體可更一般而言係為一介電材料本體。在一實施例中，非平面基板214與接地結構102一體形成。在一實施例中，至少一個介電共振天線200可設置於一彎曲或撓性基板（例如一撓性印刷電路板）上，且可被配置成與透鏡400成一體，透鏡400可例如係為一盧芮柏透鏡。鑒於第5A圖，應瞭解，一實施例包含一介電共振天線陣列210，介電共振天線陣列210以一凹狀排列形式至少局部地圍繞由介電材料400形成之本體之外表面而設置。
儘管第5A圖繪示與一由介電材料400形成之球體相關聯之一個一維介電共振天線陣列210，但應瞭解，本發明之範圍並非僅限於此且亦涵蓋一二維介電共振天線陣列，該二維介電共振天線陣列可與一由介電材料400形成之球體或一導電喇叭頭300相關聯。舉例而言且參照第6圖，在其中電磁波束成形器104包含一導電喇叭頭300且至少一個介電共振天線200包含由該至少一個介電共振天線200形成之一陣列以形成一介電共振天線陣列610之一實施例中，介電共振天線陣列610可在導電喇叭頭300內設置於接地結構102上。作為另一選擇且儘管未明確例示，但應瞭解，一二維介電共振天線陣列可設置於非平面基板214上且被配置成與透鏡400成一體。亦即，第5A圖中所繪示之介電共振天線陣列210代表一個一維介電共振天線陣列及一個二維介電共振天線陣列。
現在相較於第5A圖來參照第5B圖及第5C圖，應瞭解，一實施例包含一介電共振天線陣列210、210’，其中介電共振天線200設置於接地結構102上，且接地結構102設置於一非平面基板214上，但不存在前述之由介電材料400形成之本體或球體。在一實施例中，介電共振天線陣列210設置於非平面基板214之一凹曲面上（參照第5B圖最佳地看出），但不存在前述之由介電材料400形成之本體或球體。在一實施例中，介電共振天線陣列210’設置於非平面基板214之一凸曲面上（參照第5C圖最佳地看出），但不存在前述之由介電材料400形成之本體或球體。於在一非平面基板上運行之一天線實施例中，相應介電共振天線之單獨之訊號饋源可被相位延遲，以補償天線基板之曲率。
如上文中所述，至少一個介電共振天線200可由一或多個訊號饋源106單個地饋送訊號、選擇性地饋送訊號或多個地饋送訊號，在一實施例中，該一或多個訊號饋源106可係為適用於本文所揭露目的之任何類型之訊號饋源，例如具有一垂直導線延伸部（以達成極寬之頻寬）之一同軸電纜、具有狹槽開孔之一微帶、一波導、或一表面整合式波導。訊號饋源亦可包含一半導體晶片饋源。在一實施例中，介電共振天線陣列210、610之每一介電共振天線200由至少一個訊號饋源106其中之一對應者分別地饋送訊號，以提供一多波束天線。作為另一選擇，介電共振天線陣列210、610之每一介電共振天線200由一單個訊號饋源106可選擇地饋送訊號，以提供一可轉向多波束天線（steerable multi-beam antenna）。本文所使用之用語「多波束」涵蓋其中僅存在一個介電共振天線饋源之一配置、其中介電共振天線系統可藉由選擇哪一介電共振天線藉由訊號饋源饋送訊號來使波束轉向之一配置、以及其中介電共振天線系統可向多個介電共振天線饋送訊號並產生以不同方向定向之多個波束之一配置。
儘管本文中可將實施例闡述為傳送器天線系統，但應瞭解，本發明之範圍並非僅限於此且亦涵蓋接收器天線系統。
本文所揭露介電共振天線陣列之實施例被配置成以一運行頻率（f ）及一相關聯波長（λ）而運行。在某些實施例中，一給定介電共振天線陣列內之該等介電共振天線中最近之相鄰對間之中心-中心間隔（center-to-center spacing）（依一給定介電共振天線之整體幾何形狀）可等於或小於λ，其中λ係為介電共振天線陣列在自由空間中之運行波長。在某些實施例中，一給定介電共振天線陣列內之該等介電共振天線中最近之相鄰對間之中心-中心間隔可等於或小於λ且等於或大於λ/2。在某些實施例中，一給定介電共振天線陣列內之該等介電共振天線中最近之相鄰對間之中心-中心間隔可等於或小於λ/2。舉例而言，在使頻率等於10吉赫（GHz）之λ下，自一個介電共振天線之中心至一最近之相鄰介電共振天線之中心之間隔等於或小於約30毫米、或者介於約15毫米至約30毫米之間、或者等於或小於約15毫米。
本文所揭露之一電磁裝置100之各種實例性實施例之數學模型之分析結果相較於未採用本文所揭露之某些結構之其他此種裝置已展現出改良之效能，現在將參照第7A圖、第7B圖、第8A圖、第8B圖、第8C圖及第8D圖來對此進行論述。
關於第7A圖及第7B圖，此處所分析之數學模型代表第3A圖及第3B圖中所繪示之具有及不具有導電喇叭頭300之實施例。第7A圖及第7B圖分別繪示y-z平面及x-z平面中遠場輻射場型之所達成增益總值（dBi），且將具有一導電喇叭頭300之一介電共振天線系統之增益（實線曲線圖）與一類似但不存在導電喇叭頭300之介電共振天線系統之增益（虛線曲線圖）進行比較。如可看出，將一導電喇叭頭300與本文所揭露之一介電共振天線200包含於一起會產生表現出在y-z平面及x-z平面中遠場增益自約9.3 dBi增加至約17.1 dBi之分析結果。分析結果亦在y-z平面中展現出一單瓣輻射場型（第7A圖），而在x-z平面中展現出一三瓣輻射場型（第7B圖）。關於此等結果，設想出，使用本文所揭露之一球面透鏡將不僅改良遠場輻射場型之準直（即，將x-z平面中之三瓣輻射場型修改成一更靠中心之單瓣輻射場型），而且將進一步將增益改良約6 dBi。
關於第8A圖、第8B圖、第8C圖、第8D圖及第8E圖，此處所分析之數學模型代表第4圖中所繪示之具有及不具有由介電材料400形成之球體（例如，介電透鏡）且不存在一導電喇叭頭300之實施例。
第8A圖繪示藉由對第4圖所示但不存在一介電透鏡400之一實施例進行40吉赫至90吉赫激勵而得到之回波損耗（虛線曲線圖）及所達成增益總值（dBi）（實線曲線圖）作為一基準點（bench mark）。可以看出，在不存在一介電透鏡400之情況下所達成增益總值之基準點在77吉赫下係為約9.3 dBi。以對應之x（頻率）座標及y（增益）座標來繪示標記m1、m2、m3、m4及m5。已發現，在約49吉赫與約78吉赫之間出現橫向電（Transverse Electric；TE）輻射模式。已發現，在80吉赫周圍出現一準橫向磁（Transverse Magnetic；TM）輻射模式。
第8B圖及第8C圖分別繪示在77吉赫下在不具有一介電透鏡400之情況下及具有一介電透鏡400之情況下遠場輻射場型之所達成增益總值（dBi），且顯示在介電共振天線系統中包含介電透鏡400之情況下所達成增益總值自約9.3 dBi至約21.4 dBi之增加。
第8D圖及第8E圖分別繪示y-z平面及x-z平面中遠場輻射場型之所達成增益總值（dBi），且將具有為20毫米直徑之一介電透鏡400之一介電共振天線系統之增益（實線曲線圖）與一類似但不具有介電透鏡400之介電共振天線系統之增益（虛線曲線圖）進行比較。可以看出，將一介電透鏡400與本文所揭露之一介電共振天線200包含於一起會產生表現出在y-z平面及x-z平面中遠場增益自約9.3 dBi增加至約21.4 dBi之分析結果。
在其中由介電材料400形成之本體係為具有由一球體半徑R界定之一球體外表面之一球體形狀介電材料（例如參見第1B圖、第5A圖、第5B圖及第5C圖）之一實施例中，介電共振天線陣列210之每一介電共振天線200被設置成使得當被電磁激勵時每一介電共振天線200之一遠場電磁輻射正角（boresight）216係定向成與球體半徑R實質上徑向對準。
在其中由介電材料400.1形成之本體係為具有由一圓環體半徑R1界定之一圓環體外表面之一圓環體形狀介電材料（例如參見第1C圖）之一實施例中，介電共振天線陣列210之每一介電共振天線200被設置成使得當被電磁激勵時每一介電共振天線200之一遠場電磁輻射正角216係定向成與圓環體半徑R1實質上徑向對準。
在其中由介電材料400.2形成之本體係為具有由一半球體半徑R2界定之一半球體外表面之一半球體形狀介電材料（例如參見第1D圖）之一實施例中，介電共振天線陣列210之每一介電共振天線200被設置成使得當被電磁激勵時每一介電共振天線200之一遠場電磁輻射正角216係定向成與半球體半徑R2實質上徑向對準。
在其中由介電材料400.3形成之本體係為具有由一圓柱體半徑R3界定之一圓柱體外表面之一圓柱體形狀介電材料（例如參見第1E圖）之一實施例中，介電共振天線陣列210之每一介電共振天線200被設置成使得當被電磁激勵時每一介電共振天線200之一遠場電磁輻射正角216係定向成與圓柱體半徑R3實質上徑向對準。
在其中由介電材料400.4形成之本體係為具有由一半圓柱體半徑R4界定之一半圓柱體外表面之一半圓柱體形狀介電材料（例如參見第1F圖）之一實施例中，介電共振天線陣列210之每一介電共振天線200被設置成使得當被電磁激勵時每一介電共振天線200之一遠場電磁輻射正角216係定向成與半圓柱體半徑R4實質上徑向對準。
依據全部之上述內容應瞭解，如本文所揭露，介電共振天線200在由介電材料400、400.1、400.2、400.3、400.4（本文中統稱為400.x）形成之本體上之排列形式僅係為對眾多可能排列形式之例示。因此，本發明涵蓋歸屬於隨附申請專利範圍之範圍內之任意及所有此等排列形式，且該等排列形式被視為歸屬於本文所揭露發明之範圍內。
除全部上述內容之外更應瞭解，在某些實施例中，介電材料400.x之介電常數可沿著所繪示之半徑R、R1、R2、R3、R4（本文中統稱為Rx）而變化 。然而，在其他實施例中，所討論介電常數之特定變化可取決於每一介電共振天線200之輻射饋源被放置於何處。一般而言，為獲得較高遠場增益，使介電常數隨著遠離饋送點之正角橫向移動而減小將係為有益的。然後，在一更一般之意義上，所討論介電常數可被配置成跨所討論介電結構沿任何所期望及所規定方向而變化，且未必需要僅限於沿著本文所界定之徑向方向其中之一而變化。
供在本文中使用之介電材料被選擇成為本文所揭露之目的提供所期望電性質及機械性質。該等介電材料通常包含但可不限於一熱塑性或熱固性聚合物基質及一填充劑組成物，該填充劑組成物含有一介電填充劑。介電體積基於該介電體積之體積大小可包含30體積百分比（vol%）至100 vol%之一聚合物基質及0 vol%至70 vol%之一填充劑組成物，具體而言30 vol%至99 vol%之一聚合物基質及1 vol%至70 vol%之一填充劑組成物，更具體而言50 vol%至95 vol%之一聚合物基質及5 vol%至50 vol%之一填充劑組成物。聚合物基質及填充劑被選擇成提供介電常數與本文所揭露目的相一致且在10吉赫下耗散因數（dissipation factor）小於0.006、具體而言小於或等於0.0035之一介電體積。可藉由IPC-TM-650 X—帶條線法（band strip line method）或藉由開口式共振器法（Split Resonator method）來量測耗散因數。
在一實施例中，介電體積包含一低極性、低介電常數及低損耗聚合物。該聚合物可包含1,2-聚丁二烯（polybutadien；PBD）、聚異戊二烯（polyisoprene）、聚丁二烯-聚異戊二烯共聚物、聚醚醯亞胺（polyetherimide；PEI）、含氟聚合物（例如聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene；PTFE））、聚醯亞胺（polyimide）、聚醚醚酮（polyetheretherketone；PEEK）、聚醯胺醯亞胺（polyamidimide）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate；PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylene naphthalate）、聚對苯二甲酸伸環己基酯（polycyclohexylene terephthalate）、聚苯醚（polyphenylene ether）、基於烷基化聚苯醚之聚合物或包含上述各項至少其中之一的一組合。亦可使用低極性聚合物與較高極性聚合物之組合，非限制性實例包含環氧樹脂與聚(苯撐醚)、環氧樹脂與聚(醚醯亞胺)、氰酸酯與聚(苯撐醚)、以及1,2-聚丁二烯與聚乙烯。
含氟聚合物包含氟化均聚物（例如，聚四氟乙烯及聚三氟氯乙烯（polychlorotrifluoroethylene；PCTFE））以及氟化共聚物（例如四氟乙烯或三氟氯乙烯與一單體之共聚物，該單體例如為六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、氟乙烯、乙烯、或包含上述各項至少其中之一的一組合）。含氟聚合物可包含由此等含氟聚合物中不同的至少一者形成之一組合。
聚合物基質可包含熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯。本文中所使用之用語「熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯」包含具有衍生自丁二烯、異戊二烯或其組合之單元的均聚物及共聚物。衍生自其他可共聚單體之單元亦可以例如接枝形式存在於聚合物中。實例性可共聚單體包含（但不限於）：乙烯基芳香族單體，例如取代及未取代單乙烯基芳香族單體，例如苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-n-丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、對羥基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、α-氯代苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等；以及取代及未取代二乙烯基芳香族單體，例如二乙烯基苯、二乙烯基甲苯等。亦可使用包含上述可共聚單體其中至少之一的組合。實例性熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯包含（但不限於）丁二烯均聚物、異戊二烯均聚物、丁二烯-乙烯基芳香族共聚物（例如丁二烯-苯乙烯、異戊二烯-乙烯基芳香族共聚物（例如異戊二烯-苯乙烯共聚物））等。
熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯亦可被改性。舉例而言，該等聚合物可係羥基封端的、甲基丙烯酸酯封端的、羧酸酯封端的等。可使用反應後聚合物，例如丁二烯或異戊二烯聚合物之環氧樹脂改性、馬來酸酐改性或胺甲酸乙酯改性聚合物。亦可例如藉由二乙烯基芳香族化合物（例如二乙烯基苯）來使該等聚合物交聯，例如，使聚丁二烯-苯乙烯與二乙烯基苯交聯。各實例性材料依其製造商（例如，日本東京（Tokyo, Japan）之曹達株式會社（Nippon Soda）、及賓夕法尼亞州埃克斯頓（Exton, PA）之克雷威利烴特種化學品公司（Cray Valley Hydrocarbon Specialty Chemicals））皆可被廣泛地歸類為「聚丁二烯」。亦可使用組合，例如聚丁二烯均聚物與聚(丁二烯-異戊二烯)共聚物之一組合。包含間規聚丁二烯之組合亦可係為有用的。
熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯在室溫下可係為液體或固體。液體聚合物可具有大於或等於5,000克/莫耳（g/mol）之一數目平均分子量（number average molecular weight；Mn）。液體聚合物可具有小於5,000克/莫耳、具體而言1,000克/莫耳至3,000克/莫耳之一數目平均分子量。具有至少90重量百分比（wt%）1,2加成之熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯由於可供用於發生交聯反應之側基乙烯基之數目較大而在固化時可展現出較大交聯密度。
基於總體聚合物基質組成物，聚丁二烯或聚異戊二烯可以相對於總體聚合物基質組成物高達100 wt%、具體而言高達75 wt%、更具體而言10 wt%至70 wt%、甚至更具體而言20 wt%至60 wt%或70 wt%之一量存在於聚合物組成物中。
可添加可與熱固性聚丁二烯或聚異戊二烯共固化之其他聚合物，以達成特定性質或處理改性。舉例而言，為提高介電材料之介電強度及機械性質隨時間之穩定性，可在系統中使用一較低分子量乙烯-丙烯彈性體。本文中所使用之一乙烯-丙烯彈性體係為共聚物、三元聚合物、或主要包含乙烯及丙烯之其他聚合物。乙烯-丙烯彈性體可進一步被歸類為EPM共聚物（即，乙烯與丙烯單體之共聚物）或EPDM三元聚合物（即，乙烯、丙烯與二烯單體之三元聚合物）。具體而言，乙烯-丙烯-二烯三元聚合物橡膠具有飽和主鏈，其中主鏈外可存在不飽和以輕易地發生交聯反應。可使用其中二烯係為二環戊二烯之液體乙烯-丙烯-二烯三元聚合物橡膠。
乙烯-丙烯橡膠之分子量可小於10,000克/莫耳黏度平均分子量（viscosity average molecular weight；Mv）。乙烯-丙烯橡膠可包含：黏度平均分子量為7,200克/莫耳之乙烯-丙烯橡膠，可以商標名TRILENETM CP80自路易斯安那州巴吞魯日（Baton Rouge, LA）之雄獅共聚物公司（Lion Copolymer）購得；黏度平均分子量為7,000克/莫耳之液體乙烯-丙烯-二環戊二烯三元聚合物橡膠，可以商標名TRILENETM 65自雄獅共聚物公司購得；以及黏度平均分子量為7,500克/莫耳之液體乙烯-丙烯-亞乙基降莰烯三元聚合物，可以名稱TRILENETM 67自雄獅共聚物公司購得。
可使乙烯-丙烯橡膠之一存在量有效地隨時間維持介電材料之性質、尤其係介電強度及機械性質之穩定性。通常，相對於聚合物基質組成物之總重量，此等量係高達20 wt%、具體而言4 wt%至20 wt%、更具體而言6 wt%至12 wt%。
另一種類型之可共固化聚合物係為含聚丁二烯或聚異戊二烯之不飽和彈性體。此種組分可係為主要為1,3-加成丁二烯或異戊二烯與乙烯系不飽和單體之無規或嵌段共聚物，該單體例如為乙烯基芳香族化合物（例如苯乙烯或α-甲基苯乙烯）、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯（例如甲基丙烯酸甲酯）、或丙烯腈。該彈性體可係為固體熱塑性彈性體，其包含線性或接枝型嵌段共聚物，該線性或接枝型嵌段共聚物具有聚丁二烯或聚異戊二烯鏈段及熱塑性鏈段，該熱塑性鏈段可衍生自例如苯乙烯或α-甲基苯乙烯等單乙烯基芳香族單體。此種類型之嵌段共聚物包含：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，例如，可以商標名VECTOR 8508MTM 自德克薩斯州休斯頓市（Houston, TX）之美國埃尼化工彈性體公司（Enichem Elastomers America）購得、可以商標名SOL-T-6302TM 自德克薩斯州休斯頓市之美國埃尼化工彈性體公司購得之彼等、及可以商標名CALPRENETM 401自達盛彈性體公司（Dynasol Elastomers）購得之彼等；以及苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物、及含苯乙烯及丁二烯之混合三嵌段與二嵌段共聚物，例如可以商標名KRATON D1118自科騰聚合物公司（Kraton Polymers）（德克薩斯州休斯頓市）購得之彼等。KRATON D1118係為一種含苯乙烯及丁二烯之混合二嵌段/三嵌段共聚物，其含有33 wt%之苯乙烯。
可選含聚丁二烯或聚異戊二烯之彈性體可更包含類似於上述者之一第二嵌段共聚物，只不過聚丁二烯或聚異戊二烯鏈段被氫化，藉此形成一聚乙烯鏈段（倘若為聚丁二烯）或一乙烯-丙烯共聚物鏈段（倘若為聚異戊二烯)。當結合上述共聚物使用時，可產生韌度較大之材料。此種類型之一實例性第二嵌段共聚物係為KRATON GX1855（可自科騰聚合物公司購得，被認為係苯乙烯-高1,2-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物與苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物之一組合）。
含聚丁二烯或聚異戊二烯之不飽和彈性體組分可以相對於聚合物基質組成物之總重量為2 wt%至60 wt%、具體而言5 wt%至50 wt%、更具體而言10 wt%至40 wt%或50 wt%之一量存在於聚合物基質組成物中。
為達成特定性質或處理改性而可添加之又一些可共固化聚合物包含（但不限於）乙烯之均聚物或共聚物（例如聚乙烯與環氧乙烷共聚物）；天然橡膠；降莰烯聚合物，例如聚雙環戊二烯；氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物及丁二烯-丙烯腈共聚物；不飽和聚酯等等。此等共聚物在聚合物基質組成物中之含量通常小於總體聚合物之50 wt%。
為達成特定性質或處理改性，亦可添加自由基可固化單體，例如，以提高固化後系統之交聯密度。舉例而言，可適用於交聯劑之實例性單體包含二-、三-或更高乙烯系不飽和單體，例如二乙烯基苯、三聚氰酸三烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯及多官能丙烯酸酯單體（例如，可自賓夕法尼亞州紐頓廣場（Newtown Square, PA）之美國沙多馬公司（Sartomer USA）購得之SARTOMERTM 聚合物）或其組合，所有該等單體皆可在市面上購得。在使用時，交聯劑可以基於聚合物基質組成物中總體聚合物之總重量高達20 wt%、具體而言1 wt%至15 wt%之一量存在於聚合物基質組成物中。
可將一固化劑添加至聚合物基質組成物，以加速具有烯反應性位點之多烯之固化反應。固化劑可包含有機過氧化氫（例如，過氧化二異丙苯）、過苯甲酸第三丁基酯、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧基)己烷、α,α-二-雙(第三丁基過氧基)二異丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)乙炔-3或包含上述各項至少其中之一的一組合。可使用碳-碳鍵引發劑，例如，2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷。固化劑或引發劑可單獨地或組合地使用。基於聚合物基質組成物中聚合物之總重量，固化劑之量可係為1.5 wt%至10 wt%。
在某些實施例中，聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物係羧基官能化的。可使用在分子中具有（i）一個碳-碳雙鍵或一個碳-碳三鍵及（ii）至少一個羧基之多官能化合物來達成官能化，其中包含羧酸、羧酸酐、羧醯胺、羧酸酯、或羧醯鹵。一特定羧基係為羧酸或羧酸酯。可提供羧酸官能基之多官能化合物之實例包含馬來酸、馬來酸酐、反丁烯二酸及檸檬酸。具體而言，可在熱固性組成物中使用聚丁二烯與馬來酸酐之加成物。適宜之馬來酐化聚丁二烯聚合物例如可以商標名RICON 130MA8、RICON 130MA13、RICON 130MA20、RICON 131MA5、RICON 131MA10、RICON 131MA17、RICON 131MA20、及RICON 156MA17而自克雷威利公司購得。適宜之馬來酐化聚丁二烯-苯乙烯共聚物例如可以商標名RICON 184MA6自沙多馬公司購得。RICON 184MA6係為丁二烯-苯乙烯共聚物與馬來酸酐之加成物，其具有為17 wt%至27 wt%之苯乙烯含量及為9,900克/莫耳之數目平均分子量。
聚合物基質組成物中各種聚合物（例如，聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物及其他聚合物）之相對量可相依於所使用之特定導電金屬接地板層、所期望之電路材料性質及類似考量因素。舉例而言，使用聚(伸芳基醚)可使得與一導電金屬組件（例如，一銅或鋁組件，例如一訊號饋源、接地組件、或反射器組件）之接合強度提高。使用聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物可提高複合物之耐高溫性，例如，當此等聚合物被羧基官能化時即如此。使用彈性嵌段共聚物可起到使聚合物基質材料之各組分相容之作用。根據一特定應用之所期望性質，可在不進行過度實驗之情況下為每一組分確定適當量。
介電體積可更包含一微粒介電填充劑，該微粒介電填充劑被選擇成用於調整介電體積之介電常數、耗散因數、熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion；CTE）、及其他性質。舉例而言，該介電填充劑可包含二氧化鈦（金紅石及銳鈦礦）、鈦酸鋇、鈦酸鍶、二氧化矽（包含熔融非晶形二氧化矽）、金剛砂、矽灰石、Ba2 Ti9 O20 、實心玻璃球體、合成玻璃或陶瓷空心球體、石英、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、氧化鈹、氧化鋁、三水合氧化鋁、氧化鎂、雲母、滑石、奈米黏土、氫氧化鎂、或包含上述各項至少其中之一的一組合。可使用一單一次級填充劑或複數種次級填充劑之一組合來達成對各性質之一所期望平衡。
視需要，可以一含矽塗層（例如，一有機官能烷氧基矽烷偶合劑）對填充劑進行表面處理。可使用鋯酸鹽或鈦酸鹽偶合劑。此等偶合劑可改良填充劑在聚合物基質中之分散並降低成品介電共振天線之吸水性。基於填充劑之重量，填充劑組分可包含5 vol%至50 vol%之微球體及70 vol%至30 vol%之熔融非晶形二氧化矽來作為次級填充劑。
視需要，介電體積亦可含有適用於使該體積耐燃之一阻燃劑。此等阻燃劑可係鹵代或非鹵代的。阻燃劑可以基於介電體積之體積大小為0 vol%至30 vol%之一量存在於介電體積中。
在一實施例中，阻燃劑係為無機的且以粒子形式存在。一實例性無機阻燃劑係為體積平均粒徑為1奈米（nm）至500奈米、較佳地為1奈米至200奈米、或5奈米至200奈米、或10奈米至200奈米之金屬水合物；另一選擇為，體積平均粒徑係為500奈米至15微米，例如，1微米至5微米。金屬水合物係為例如Mg、Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu、Ni、或包含上述各項至少其中之一的一組合等金屬之水合物。尤其較佳者係為Mg、Al或Ca之水合物，例如，氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鐵、氫氧化鋅、氫氧化銅、及氫氧化鎳；以及鋁酸鈣水合物、二水石膏、硼酸鋅水合物及偏硼酸鋇水合物。可使用此等水合物之複合物，例如，含Mg且含Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu、及Ni其中之一或多者之水合物。較佳之複合金屬水合物具有式MgMx.(OH)y ，其中M係為Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu、或Ni，x係為0.1至10，且y係自2至32。可塗覆或以其他方式處理阻燃劑粒子，以改良分散及其他性質。
作為無機阻燃劑之替代方案或除無機阻燃劑以外，亦可使用有機阻燃劑。無機阻燃劑之實例包含三聚氰胺氰尿酸鹽、細粒徑三聚氰胺聚磷酸鹽、各種其他含磷化合物（例如芳香族亞膦酸酯、二磷酸酯、磷酸酯、及磷酸鹽）、某些聚倍半矽氧烷、矽氧烷及鹵代化合物（例如六氯內亞甲基四氫酞酸（HET acid）、四溴鄰苯二甲酸及二溴新戊二醇）。一阻燃劑（例如一含溴阻燃劑)可以每百份樹脂（parts per hundred parts of resin；phr）20份至每百份樹脂60份、具體而言每百份樹脂30份至每百份樹脂45份之一量存在。溴化阻燃劑之實例包含Saytex BT93W（乙撐雙四溴鄰苯二甲醯亞胺）、Saytex 120（十四溴二苯氧基苯）及Saytex 102（十溴二苯醚）。阻燃劑可與增效劑組合使用，例如，一鹵代阻燃劑可與例如三氧化銻等增效劑組合使用，且一含磷阻燃劑可與例如三聚氰胺等含氮化合物組合使用。
介電材料體積可由包含聚合物基質組成物及填充劑組成物之一介電組成物形成。可藉由將一介電組成物直接澆注至接地結構層上來形成體積，或者可製作一介電體積，可將該介電體積沈積至接地結構層上。製作介電體積之方法可係基於所選聚合物。舉例而言，在聚合物包含一含氟聚合物（例如聚四氟乙烯）之情況下，可將該聚合物與一第一載液（first carrier liquid）混合。組合可包含聚合物粒子在第一載液中之一分散液，例如，聚合物或聚合物之一單體或低聚前驅物之液體微滴在第一載液中之一乳液、或者聚合物在第一載液中之一溶液。若聚合物係為液體，則可不需要第一載液。
對第一載液（若存在）之選擇可係基於特定聚合物、及聚合物將以何種形式被引入介電體積。若期望將聚合物作為一溶液引入，則選擇特定聚合物之一溶劑作為載液，例如，N-甲基-2-吡咯烷酮（N-methyl pyrrolidone；NMP）將係為適用於聚醯亞胺溶液之一載液。若期望將聚合物作為一分散液引入，則載液可包含該  不溶於其中之一液體，例如，水將係為適用於聚四氟乙烯粒子分散液之一載液且將係為適用於聚醯胺酸乳液或丁二烯單體乳液之一載液。
視需要，可將介電填充劑組分分散於一第二載液中或與第一載液混合（或者在不使用第一載液之情況下，與液體聚合物混合）。第二載液可係為與第一載液相同之液體，或者可係為不同於第一載液且可與第一載液混溶之一液體。舉例而言，若第一載液係為水，則第二載液可包含水或醇。第二載液可包含水。
填充劑分散液可包含一表面活性劑，該表面活性劑之一量能有效地調節第二載液之表面張力，以使第二載液能夠潤濕硼矽酸鹽微球體。實例性表面活性劑化合物包含離子型表面活性劑及非離子型表面活性劑。已發現TRITON X-100TM 係為供在水性填充劑分散液中使用之一實例性表面活性劑。填充劑分散液可包含10 vol%至70 vol%之填充劑及0.1 vol%至10 vol%之表面活性劑，且其餘部分包含第二載液。
可將聚合物與第一載液之組合、以及第二載液中之填充劑分散液相組合，以形成一澆注混合物。在一實施例中，澆注混合物包含10 vol%至60 vol%之聚合物與填充劑組合、以及40 vol%至90 vol%之第一載液與第二載液組合。如下所述，澆注混合物中聚合物與填充劑組分之相對量可被選擇成在最終組成物中提供所期望量。
可藉由添加一黏度調節劑（該黏度調節劑係基於其在一特定載液或複數種載液之組合中之相容性而選擇）來調整澆注混合物之黏度，以延緩空心球體填充劑自介電複合材料之分離（即，沈澱或浮離）並提供黏度與傳統製造設備相容之一介電複合材料。適於在水性澆注混合物中使用之實例性黏度調節劑包含例如聚丙烯酸化合物、植物膠及纖維素系化合物。適宜黏度調節劑之特定實例包含聚丙烯酸、甲基纖維素、聚氧化乙烯、瓜爾豆膠、槐樹豆膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、及黃蓍膠。可逐應用地進一步提高（即，超出最低黏度）經黏度調整之澆注混合物之黏度，以使介電複合材料適應所選製造技術。在一實施例中，當在室溫值下量測時，經黏度調整之澆注混合物可展現出10厘泊（centipoise；cp）至100,000厘泊、具體而言100厘泊及10,000厘泊之一黏度。
另一選擇為，若載液之黏度足以提供在所關注時間週期期間不會分離之一澆注混合物，則可省去黏度調節劑。具體而言，倘若存在極小粒子（例如，等效球徑小於0.1微米之粒子），則可能不需要使用一黏度調節劑。
可向接地結構層上澆注一層經黏度調整之澆注混合物，或者可滴塗該澆注混合物並然後使其成形。澆注可係藉由例如以下方法來達成：滴塗（dip coating）、流塗（flow coating）、逆輥塗覆（reverse roll coating）、輥式刮刀塗覆（knife-over-roll）、板式刮刀塗覆（knife-over-plate）、計量棒塗覆（metering rod coating）等。
可例如藉由蒸發或藉由熱分解而自所澆注體積移除載液及處理助劑（即，表面活性劑及黏度調節劑），以由聚合物及包含微球體之填充劑固結成一介電體積。
可更將由聚合物基質材料與填充劑組分形成之體積加熱，以調節該體積之物理性質，例如，對一熱塑性組成物進行燒結或使一熱固性組成物固化或後固化。
在另一種方法中，可藉由一膏糊擠出與壓延製程（paste extrusion and calendaring process）來製成一聚四氟乙烯複合介電體積。
在又一實施例中，可澆注介電體積並然後使其局部地固化（「B階段」）。可儲存並隨後使用此等B階段體積。
可在導電接地層與介電體積之間設置一黏附層。該黏附層可包含：聚(伸芳基醚)；以及羧基官能化聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物，包含丁二烯單元、異戊二烯單元、或丁二烯與異戊二烯單元、以及為0 wt%至小於或等於50 wt%之可共固化單體單元；其中黏合層之組成物不同於介電體積之組成物。黏合層可以每平方米2克至15克之一量存在。聚(伸芳基醚)可包含羧基官能化聚(伸芳基醚)。聚(伸芳基醚)可係為聚(伸芳基醚)與環酐之反應產物或聚(伸芳基醚)與馬來酸酐之反應產物。羧基官能化聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物可係為羧基官能化丁二烯-苯乙烯共聚物。羧基官能化聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物可係為聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物與環酐之反應產物。羧基官能化聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物可係為馬來酐化聚丁二烯-苯乙烯或馬來酐化聚異戊二烯-苯乙烯共聚物。
在一實施例中，適用於例如聚丁二烯或聚異戊二烯等熱固性材料之一多步製程可包含在攝氏150度至攝氏200度之溫度下進行一過氧化氫固化步驟，且然後可使經局部固化（B階段）堆疊在一惰性氣氛下經受一高能電子束輻照固化（電子束固化）步驟或一高溫固化步驟。使用一二階段固化法可對所得複合物賦予一通常高之交聯程度。在第二階段中所使用之溫度可係為攝氏250度至攝氏300度、或者係為聚合物之分解溫度。此種高溫固化可在一烘箱中實施，但亦可在一壓機中執行（即，作為對初始製作與固化步驟之一延續）。特定製作溫度及壓力將相依於特定黏合劑組成物及介電組成物，且此項技術中之通常知識者在不進行過度實驗之情況下便可輕易確定出該等溫度及壓力。
模製法容許將介電體積（視需要）與另一（些）介電共振天線組件（作為一嵌入式特徵或一表面特徵）一起迅速且高效地進行製造。舉例而言，可將一金屬、陶瓷、或其他嵌件（insert）放置於模具中，以將介電共振天線之一組件（例如一訊號饋源、接地組件或反射器組件）作為一嵌入式特徵或一表面特徵來提供。另一選擇為，可將一嵌入式特徵三維列印或噴墨列印至一體積上，隨後進行進一步模製；或者，可將一表面特徵三維列印或噴墨列印至介電共振天線之一最外表面上。亦可將至少一個體積直接模製於接地結構上或模製於包含介電常數介於1與3間之一材料之一容器中。
模具可具有包含一經模製或經機械加工陶瓷之一模具嵌件，以提供封裝或體積。使用一陶瓷嵌件可導致較低損失，進而使得效率更高；由於模製用氧化鋁之直接材料成本低而降低成本；使製造簡單且可控制（約束）聚合物之熱膨脹。此亦可提供一平衡熱膨脹係數（CTE），俾使整體結構與銅或鋁之熱膨脹係數相匹配。
可藉由首先將陶瓷填充劑與矽烷相組合以形成一填充劑組成物且然後將填充劑組成物與熱塑性聚合物或熱固性組成物混合來製備可射出組成物。對於一熱塑性聚合物，可使該聚合物在與陶瓷填充劑及矽烷其中之一或二者混合之前、之後或期間熔化。然後，可在一模具中對可射出組成物進行射出模製。所使用之熔化溫度、射出溫度及模具溫度相依於熱塑性聚合物之熔化溫度及玻璃轉化溫度，且可例如係為攝氏150度至攝氏350度、或攝氏200度至攝氏300度。模製步驟可係在65千帕（kiloPascal；kPa）至350千帕之一壓力下進行。
在某些實施例中，可藉由對一熱固性組成物進行反應射出模製來製備介電體積。反應射出模製可包含將至少二個流混合以形成一熱固性組成物，並將熱固性組成物射出至模具中，其中一第一流包含觸媒，且第二流視需要包含一活化劑。第一流及第二流其中之一或二者或一第三流可包含一單體或一可固化組成物。第一流及第二流其中之一或二者或一第三流可包含一介電填充劑及一添加劑其中之一或二者。可在射出熱固性組成物之前將介電填充劑及添加劑其中之一或二者添加至模具。
舉例而言，一種製備體積之方法可包含混合一第一流與一第二流，該第一流包含觸媒及一第一單體或可固化組成物，該第二流包含可選活化劑及一第二單體或可固化組成物。第一單體或可固化組成物與第二單體或可固化組成物可相同或不同。第一流及第二流其中之一或二者可包含介電填充劑。介電填充劑可係作為一第三流而添加，例如，第三流更包含一第三單體。可在射出第一流及第二流之前便使介電填充劑處於模具中。引入該等流其中之一或多者之步驟可係在一惰性氣體（例如，氮氣或氬氣）下進行。
混合步驟可係在一射出模製機器之一頭部空間（head space）中、或在一管路內混合器（inline mixer）中、或在向模具中射出期間進行。混合步驟可係在高於或等於攝氏0度（℃）至攝氏200度、具體而言攝氏15度至攝氏130度、攝氏0度至攝氏45度、更具體而言攝氏23度至攝氏45度之一溫度下進行。
可使模具維持於高於或等於攝氏0度至攝氏250度、具體而言攝氏23度至攝氏200度或攝氏45度至攝氏250度、更具體而言攝氏30度至攝氏130度或攝氏50度至攝氏70度之一溫度。填充一模具可花費0.25分鐘至0.5分鐘，在此時間期間，模具溫度可下降。在模具被填充之後，熱固性組成物之溫度可例如自為攝氏0度至攝氏45度之一第一溫度提高至為攝氏45度至攝氏250度之一第二溫度。模製步驟可係在65千帕（kPa）至350千帕之一壓力下進行。模製步驟可進行少於或等於5分鐘、具體而言少於或等於2分鐘、更具體而言進行2秒鐘至30秒鐘。在聚合完成之後，可在模具溫度下或在一降低之模具溫度下移除基板。舉例而言，脫模溫度（release temperature）Tr 可較模製溫度Tm 低攝氏10度或以上（Tr ≤ Tm – 攝氏10度）。
在自模具中取出體積之後，可對其進行後固化。後固化步驟可在攝氏100度至攝氏150度、具體而言攝氏140度至攝氏200度之一溫度下進行多於或等於5分鐘。
壓縮模製法可結合熱塑性或熱固性材料使用。對一熱塑性材料進行壓縮模製之條件（例如模具溫度）相依於熱塑性聚合物之熔化溫度及玻璃轉化溫度，且可例如係為攝氏150度至攝氏350度、或攝氏200度至攝氏300度。模製步驟可係在65千帕（kPa）至350千帕之一壓力下進行。模製步驟可進行少於或等於5分鐘、具體而言少於或等於2分鐘、更具體而言進行2秒鐘至30秒鐘。可對一熱固性材料進行壓縮模製，之後固化至B階段，以產生一B階段材料或一完全固化之材料；或者可在該熱固性材料已被固化至B階段之後對其進行壓縮模製，並使其在模具中或在模製之後完全固化。
三維列印法容許將介電體積（視需要）與另一（些）介電共振天線組件（作為一嵌入式特徵或一表面特徵）一起迅速且高效地進行製造。舉例而言，可在列印期間放置一金屬、陶瓷、或其他嵌件，以將介電共振天線之一組件（例如一訊號饋源、接地組件或反射器組件）作為一嵌入式特徵或一表面特徵來提供。另一選擇為，可將一嵌入式特徵三維列印或噴墨列印至一體積上，隨後進行進一步列印；或者，可將一表面特徵三維列印或噴墨列印至介電共振天線之一最外表面上。亦可將體積直接三維列印至接地結構上或三維列印至包含介電常數介於1與3間之一材料之容器中，其中該容器可適用於內嵌一陣列之單位單元。
可使用各種各樣之三維列印方法，例如，熔融沈積成型（fused deposition modeling；FDM）、選擇性雷射燒結（selective laser sintering；SLS）、選擇性雷射熔化（selective laser melting；SLM）、電子束熔化（electronic beam melting；EBM）、大面積積層製造（Big Area Additive Manufacturing；BAAM）、ARBURG塑膠自由成形技術（ARBURG plastic free forming technology）、層壓物件製造（laminated object manufacturing；LOM）、泵浦沈積（pumped deposition；亦稱為受控膏糊擠出，例如在http://nscrypt.com/micro-dispensing處所述）、或其他三維列印方法。三維列印可用於製造原型（prototype）或可用作一製作過程。在某些實施例中，體積或介電共振天線係僅藉由三維列印或噴墨列印來製造，俾使形成介電體積或介電共振天線之方法不包含一擠出、模製或層壓製程。
材料擠出技術尤其適用於熱塑性材料，且可用於提供複雜之特徵。材料擠出技術包含例如熔融沈積成型、泵浦沈積及熔絲製作（fused filament fabrication）、以及ASTM F2792-12a中所述之其他技術等技術。在熔融材料擠出技術中，可藉由將一熱塑性材料加熱至能夠被沈積之一可流動狀態以形成一層來製作一物品。該層可在x-y軸線上具有一預定形狀且在z軸線上具有一預定厚度。可將可流動材料如上所述作為路面之形式、或者藉由一模頭（die）來沈積以提供一特定輪廓。該層隨著其被沈積而冷卻及凝固。將一後續熔融熱塑性材料層熔合至前一所沈積層，並使其在溫度下降時凝固。擠出多個後續層會構建出所期望形狀之體積。具體而言，可依據一物品之一三維數位表示形式、藉由將可流動材料作為一或多個路面之形式在一x-y平面中沈積於一基板上以形成該層來形成該物品。然後使施配器（例如，一噴嘴）相對於基板之位置沿著一z軸線（垂直於x-y平面）遞增，且然後根據數位表示形式重複該過程以形成一物品。因此，所施配材料被稱作一「成型材料（modeling material）」以及一「構建材料（build material）」。
在某些實施例中，可自二或更多個噴嘴擠出該體積，每一噴嘴擠出相同之介電組成物。若使用多個噴嘴，則該方法可較使用一單一噴嘴之方法更快地製作出產品物件，且可能夠在使用不同聚合物或複數種聚合物之摻合物、不同顏色、或紋理等方面提高靈活性。因此，在一實施例中，可在使用二個噴嘴進行沈積期間改變一單個體積之一組成或性質。
材料擠出技術可更用於沈積熱固性組成物。舉例而言，可將至少二個流混合並將其沈積，以形成體積。一第一流可包含觸媒，且一第二流可視需要包含一活化劑。第一流及第二流其中之一或二者或一第三流可包含單體或可固化組成物（例如：樹脂）。第一流及第二流其中之一或二者或一第三流可包含一介電填充劑及一添加劑其中之一或二者。可在射出熱固性組成物之前將介電填充劑及添加劑其中之一或二者添加至模具。
舉例而言，一種製備體積之方法可包含混合一第一流與一第二流，該第一流包含觸媒及一第一單體或可固化組成物，該第二流包含可選活化劑及一第二單體或可固化組成物。第一單體或可固化組成物與第二單體或可固化組成物可相同或不同。第一流及第二流其中之一或二者可包含介電填充劑。介電填充劑可係作為一第三流而添加，例如，該第三流更包含一第三單體。沈積該等流其中之一或多者之步驟可係在一惰性氣體（例如，氮氣或氬氣）下進行。混合步驟可係在沈積之前、在一管路內混合器中、或在層沈積期間進行。可在沈積之前、在層沈積期間或在沈積之後起始完全或局部固化（聚合物反應或交聯反應）。在一實施例中，局部固化係在沈積層之前或期間起始，且完全固化係在沈積層之後或在沈積用於提供體積之該等層之後起始。
在某些實施例中，可視需要使用此項技術中已知之一支撐材料來形成一支撐結構。在此等實施例中，可在製造物品期間選擇性地施配構建材料及支撐材料，以提供該物品及一支撐結構。支撐材料可係以一支撐結構之形式存在，例如，一鷹架（scaffolding），其可在成層製程完成至所期望程度時被機械移除或被洗掉。
亦可使用立體光固化成型技術（Stereolithographic technique），例如選擇性雷射燒結（SLS）、選擇性雷射熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）、及對黏結劑或溶劑進行粉床噴射（powder bed jetting）以按一預設圖案形成複數個連續層。立體光固化成型技術尤其適用於熱固性組成物，乃因可藉由使每一層發生聚合或交聯反應而進行逐層增堆（layer-by-layer buildup）。
如上所述，介電組成物可包含一熱塑性聚合物或一熱固性組成物。可使熱塑性材料熔化、或溶解於一適宜溶劑中。熱固性組成物可係為一液體熱固性組成物、或可溶解於一溶劑中。可在施塗介電組成物之後藉由加熱、空氣乾燥或其他技術來移除溶劑。可在施塗之後使熱固性組成物固化至B階段或使其完全聚合或固化，以形成第二體積。可在施塗介電組成物期間起始聚合或固化。
儘管有上述內容，發明人已意外地發現，由聚醚醯亞胺及聚醚醯亞胺發泡體（特別係密度不同之層）提供之介電常數梯度可提供針對本文所揭露目的而具有優異性質之盧芮柏透鏡。
在一實施例中，一盧芮柏透鏡包含一多層式聚合物結構，其中盧芮柏透鏡之每一聚合物層具有一不同之介電常數且視需要具有一不同之折射率。為用作一盧芮柏透鏡，該透鏡具有自最內層至最外層之一介電常數梯度。可使用上述聚合物其中之任一者。在一實施例中，每一聚合物層包含一高效能聚合物，該高效能聚合物通常係為芳香族且可具有180℃或更高（例如180℃至400℃或200℃至350℃）之一分解溫度。此等聚合物亦可被稱為工程熱塑性塑膠（engineering thermoplastics）。實例包含聚醯胺、聚醯胺亞胺、聚芳醚（例如，聚伸苯醚（polyphenylene oxide；PPO）及其共聚物，通常被稱為聚苯醚（polyphenylene ether；PPE））、聚芳醚酮（包含聚醚醚酮（polyether ether ketone；PEEK）、聚醚酮酮（polyether ketone ketone；PEKK）等）、聚芳硫醚（例如，聚苯硫醚（polyphenylene sulfide；PPS））、聚芳醚碸（例如，聚醚碸（polyethersulfone；PES）、聚苯碸（polyphenylene sulfone；PPS）等）、聚碳酸酯、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺、聚苯碸脲、聚鄰苯二甲醯胺（polyphthalamide；PPA）、或自增強聚苯（self-reinforced polyphenylene；SRP）。前述聚合物可係為線性或支鏈的，且可係為均聚物或共聚物，例如聚(醚醯亞胺-矽氧烷)或含有二種不同類型之碳酸酯單元（例如雙酚A單元及衍生自高熱單體（例如3,3-雙(4-羥苯基)-2-苯基異吲哚啉-1-酮）之單元）之共聚碳酸酯。共聚物可係為無規共聚物、交替共聚物、接枝共聚物或者具有由不同均聚物形成之二或更多個嵌段之嵌段共聚物。可使用至少二種不同聚合物之一組合。
在此等實施例中，聚合物呈發泡體之形式。本文所使用之「發泡體」包含具有開孔、閉孔或內含物之材料，例如陶瓷或玻璃微球體。改變孔隙、網孔或內含物之量會使得發泡體之密度改變並因而發泡體之介電常數改變。因此，可使用一密度梯度來提供介電常數梯度。視需要，可藉由添加例如二氧化矽、二氧化鈦等陶瓷材料而根據需要來進一步調整每一層之介電常數，如此項技術中已知。視需要，透鏡之每一層具有一不同之折射率，以提供所期望之聚焦性質。
孔隙、網孔或內含物之大小及分佈將依據所使用之聚合物及所期望之介電常數而變化。在一實施例中，網孔之大小可係為自100平方奈米（square nanometer；nm2 ）至0.05平方毫米（square millimeter；mm2 ）、或1平方微米（square micrometer；um2 ）至10,000平方微米、或1平方微米至1,000平方微米，其中上述值僅係為實例性的。較佳地，網孔大小係為均勻的。舉例而言，基於發泡體材料之密度而選擇之一單個孔隙大小有至少50%之孔隙在±20微米之內。
陶瓷及玻璃微球體包含中空及實心微球體。在一實施例中，使用玻璃微球體，例如二氧化矽微球體或硼矽酸鹽微球體。中空微球體通常具有由玻璃製成之一外殼體及僅含有氣體之一空內核心。可藉由量測粒子大小分佈之方法來表示微球體之粒子大小。舉例而言，微球體之大小可被闡述為按微球體之體積計囊括95%之以微米為單位之有效粒子直徑。例如，微球體之有效粒子直徑可係為1微米至10,000微米、或1微米至1,000微米、或5微米至500微米、10微米至400微米、20微米至300微米、50微米至150微米、或75微米至125微米。中空玻璃微球體可具有100磅/平方英吋（psi）至50,000磅/平方英吋、200磅/平方英吋至20,000磅/平方英吋、250磅/平方英吋至20,000磅/平方英吋、300磅/平方英吋至18,000磅/平方英吋、400磅/平方英吋至14,000磅/平方英吋、500磅/平方英吋至12,000磅/平方英吋、600磅/平方英吋至10,000磅/平方英吋、700磅/平方英吋至8,000磅/平方英吋、800磅/平方英吋至6,000磅/平方英吋、1,000磅/平方英吋至5,000磅/平方英吋、1,400磅/平方英吋至4,000磅/平方英吋、2,000磅/平方英吋至4,000磅/平方英吋、或2,500磅/平方英吋至3,500磅/平方英吋之一抗壓強度（crush strength）（ASTM D 3102-72）。
在一實施例中，聚合物發泡體係為聚醚醯亞胺發泡體。各種各樣之聚醚醯亞胺係為已知的且在市面上可購得，並且包含均聚物、共聚物（例如，嵌段共聚物或無規共聚物）等。實例性共聚物包含聚醚醯亞胺矽氧烷、聚醚醯亞胺碸等。除聚醚醯亞胺之外，發泡體亦可包含一附加聚合物。實例性附加聚合物包含各樣各樣之熱塑性或熱固性聚合物，上文中闡述了該等熱塑性或熱固性聚合物其中之某些。較佳地，若使用一附加聚合物，則其亦係為一高效能聚合物。聚醚醯亞胺發泡體可係為具有高濃度之小直徑網孔（例如0.1微米網孔至500微米網孔）之聚醚醯亞胺。實例性聚醚醯亞胺發泡體係為開孔聚醚醯亞胺發泡體，例如以商標名ULTEMTM 發泡體出售之聚醚醯亞胺發泡體。ULTEMTM 發泡體係為輕量的、具有低吸濕性、低吸能性及低介電損耗。
本文所揭露實施例可適用於各種天線應用，例如在1吉赫至30吉赫之一頻率範圍內運行之微波天線應用或例如在30吉赫至100吉赫之一頻率範圍內運行之毫米波天線應用。在一實施例中，微波天線應用可包含由介電共振天線形成之一陣列，該等介電共振天線係為位於單獨之基板上且由對應之電磁訊號饋源單獨地饋送訊號之單獨元件，且毫米波天線應用可包含由設置於一共同基板上之介電共振天線形成之一陣列。另外，對於共形天線應用（conformal antenna application），非平面天線受到特別關注。
當一元件（例如一層、膜、區、基板或其他所述特徵）被稱為在另一元件「上」時，該元件可直接在該另一元件上或者亦可存在中間元件。相較之下，當一元件被稱為「直接」在另一元件「上」時，不存在中間元件。所使用之用語「第一」、「第二」等並不表示任何次序或重要性，而是用語「第一」、「第二」等僅用於將一個元件與另一元件區分開。所使用之用語「一（a、an）」等並不表示對數量之限制，而是表示存在至少一個所提及之項目。除非另有清楚陳述，否則「或」意指「及/或」。本文所使用之用語「包含」並不排除可能包含一或多個附加特徵。並且，提供本文所提供之任何背景資訊係為了透露申請人認為可能與本文所揭露發明有關之資訊。未必旨在承認且亦不應解釋成：任何此種背景資訊相對於本文所揭露發明之一實施例構成先前技術。
儘管本文中已參照實例性實施例闡述了本發明，但熟習此項技術者將理解，可作出各種改變，且可用等效形式來替代該等實施例之要素，此並不背離申請專利範圍之範圍。可作出諸多潤飾，以使一特定情形或材料適應於本發明之教示內容，此並不背離本發明之實質範圍。因此，本發明並不旨在限於將本文所揭露之特定實施例作為所構想出的用於實施本發明之最佳方式或僅有方式，而是本發明將包含歸屬於隨附申請專利範圍之範疇內之所有實施例。在附圖及說明中，已揭露了實例性實施例，且雖然可能已採用了特定用語或尺寸，但除非另有說明，否則該等用語或尺寸僅係以一般、實例性或說明性意義使用而非用於限制，因此申請專利範圍之範圍並非僅限於此。
100:電磁裝置 102:導電接地結構 104:電磁波束成形器 106:訊號饋源 106A:訊號饋源 200:介電共振天線 200A:介電共振天線 200A.1:介電材料體積 200A.2:介電材料體積 200A.3:介電材料體積 200B:介電共振天線 200B.1:中空核心 200B.2:非氣態介電材料 200C:介電共振天線 200D:介電共振天線 200E:介電共振天線 200E.1:中空核心 200E.2:包含非氣態介電材料之體積 202A:凸頂部 202B:凸頂部 204A:垂直側壁 206C:幾何構形 206D:幾何構形 208A:幾何構形 208B:幾何構形 210:介電共振天線陣列 210':介電共振天線陣列 212D:包封介電材料體積 214:非平面基板 216:遠場電磁輻射正角 218:球體 220:中心圓形環 222:中心 224:中心軸線 226:軸心 300:導電喇叭頭 302:側壁 304:第一近端 306:第二遠端 308:開孔 400:介電材料 400.1:介電材料 400.2:介電材料 400.3:介電材料 400.4:介電材料 402:同心環 402.1:第一層 402.2:第二層 402.3:第三層 404:外表面 610:介電共振天線陣列 1B-1B:剖面線 3B-3B:剖面線 DS:直徑 HV:整體高度 Lh:長度 m1:標記 m2:標記 m3:標記 m4:標記 m5:標記 R:球體半徑 R1:圓環體半徑 R2:半球體半徑 R3:圓柱體半徑 R4:半圓柱體半徑 WV:整體寬度 x、y、z:軸線
參照實例性非限制圖式，其中在圖式中，相同元件之編號相同： 第1A圖繪示根據一實施例適用於構造具有一電磁喇叭頭及一球面透鏡之一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之旋轉等角視圖； 第1B圖繪示根據一實施例第1A圖所示電磁裝置之穿過剖面線1B-1B之立面圖剖面； 第1C圖、第1D圖、第1E圖及第1F圖各自繪示根據一實施例具有除一球體形狀外之一形狀之一實例性介電材料本體之旋轉等角視圖； 第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖及第2E圖分別繪示根據一實施例適用於本文所揭露目的之一介電共振天線之替代實施例之立面圖剖面、立面圖剖面、平面圖剖面、平面圖剖面及立面圖剖面； 第3A圖繪示根據一實施例適用於構造具有一電磁喇叭頭而不存在一球面透鏡之一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之旋轉等角視圖； 第3B圖繪示根據一實施例第3A圖所示電磁裝置之穿過剖面線3B-3B之立面圖剖面； 第4圖繪示根據一實施例適用於構造具有一球面透鏡而不存在一電磁喇叭頭之一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之立面圖剖面，其中介電共振天線至少局部地嵌入球面透鏡中； 第5A圖繪示適用於構造一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之立面圖剖面，該高增益介電共振天線系統具有至少局部地圍繞一球面透鏡之表面以一非平面排列形式設置之一介電共振天線陣列； 第5B圖繪示根據一實施例適用於構造一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之立面圖剖面，該高增益介電共振天線系統具有設置於一非平面基板之一凹曲面（concave curvature）上之一介電共振天線陣列； 第5C圖繪示根據一實施例適用於構造一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之立面圖剖面，該高增益介電共振天線系統具有設置於一非平面基板之一凸曲面上之一介電共振天線陣列； 第6圖繪示根據一實施例適用於構造一高增益介電共振天線系統之一實例性電磁裝置之平面圖剖面，該高增益介電共振天線系統具有設置於一電磁喇叭頭內之一介電共振天線陣列；以及 第7A圖、第7B圖、第8A圖、第8B圖、第8C圖、第8D圖及第8E圖繪示根據一實施例本文所揭露實例性實施例之數學模型之分析結果。
100:電磁裝置
102:導電接地結構
104:電磁波束成形器
106:訊號饋源
200:介電共振天線
300:導電喇叭頭
302:側壁
400:介電材料
1B-1B:剖面線

Claims (29)

  1. 一種電磁裝置，包含： 一導電接地結構； 至少一介電共振天線（dielectric resonator antenna；DRA），設置於該接地結構上； 至少一電磁（electromagnetic；EM）波束成形器，接近一對應之該介電共振天線而設置；以及 至少一訊號饋源（signal feed），被設置成電磁耦合至一對應之該介電共振天線； 其中該至少一電磁波束成形器包含：一導電喇叭頭（horn）；一介電材料本體，具有跨該介電材料本體沿一特定方向而變化之一介電常數；或者該導電喇叭頭及該介電材料本體二者。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體具有自該介電材料本體之一內部分至該介電材料本體之一外表面而變化之一介電常數。
  3. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體具有沿自該至少一訊號饋源其中之一對應者之一正角橫向向外之一方向而減小之一介電常數。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體係為一球體形狀介電材料，且該球體形狀介電材料具有自球體形狀之中心至該球體形狀之該外表面而變化之一介電常數。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體係為一半球體形狀介電材料，且該半球體形狀介電材料具有自半球體形狀之一平面表面之中心至該半球體形狀之該外表面而變化之一介電常數。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體係為一圓柱體形狀介電材料，且該圓柱體形狀介電材料具有自圓柱體形狀之一中心軸線至該圓柱體形狀之該外表面而變化之一介電常數。
  7. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體係為一半圓柱體形狀介電材料，且該半圓柱體形狀介電材料具有自半圓柱體形狀之一平面表面之一軸心至該半圓柱體形狀之該外表面而變化之一介電常數。
  8. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體係為一圓環體形狀介電材料，且該圓環體形狀介電材料具有自圓環體形狀之一中心圓形環至該圓環體形狀之一外表面而變化之一介電常數。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體包含一非發泡體。
  10. 如請求項9所述之裝置，其中： 該非發泡體材料包含一熱塑性或熱固性聚合物基質及含有一介電填充劑之一填充劑組成物。
  11. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體包含一發泡體。
  12. 如請求項11所述之裝置，其中： 該發泡體包含聚醚醯亞胺。
  13. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一介電共振天線包含具有一中空核心之一單層式介電共振天線。
  14. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一介電共振天線包含具有一中空核心之一多層式介電共振天線。
  15. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一介電共振天線包括包含具有複數垂直側壁及一凸頂部之一立面圖剖面之一介電共振天線。
  16. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一介電共振天線包括具有一整體高度及一整體寬度之一介電共振天線，其中該整體高度大於該整體寬度。
  17. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中該至少一介電共振天線其中之每一介電共振天線包含： 一體積，包含非氣態介電材料，該體積具有一中空核心、在一立面圖中觀測之一橫截面整體最大高度Hv及在一平面圖中觀測之一橫截面整體最大寬度Wv； 其中該體積係為由一單一介電材料組成物形成之一體積；以及 其中Hv大於Wv。
  18. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該導電喇叭頭；以及 該導電喇叭頭包含自一第一近端至一第二遠端向外發散之複數側壁，該第一近端被設置成電性接觸該接地結構，該第二遠端被設置成與相關聯之該至少一介電共振天線相距一距離，該等側壁被設置成環繞對應之該至少一介電共振天線。
  19. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該至少一介電共振天線至少局部地嵌入該介電材料本體中。
  20. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該介電材料本體包含複數介電材料層，該等介電材料層具有自該介電材料本體之球體中心區至該介電材料本體之該外表面而減小之不同介電常數。
  21. 如請求項1至8中任一項所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器包含該介電材料本體；以及 該至少一介電共振天線包含由該至少一介電共振天線形成之一陣列，以形成一介電共振天線陣列；以及 該介電共振天線陣列係至少局部地圍繞該介電材料本體之該外表面而設置。
  22. 如請求項18所述之裝置，其中： 該至少一電磁波束成形器更包含該介電材料本體，該導電喇叭頭之該遠端具有一開孔，該開孔等於或大於該介電材料本體之該整體外尺寸。
  23. 如請求項22所述之裝置，其中： 該導電喇叭頭之一長度Lh小於該介電材料本體之一整體外尺寸Ds。
  24. 如請求項22所述之裝置，其中： 該至少一介電共振天線包含由該至少一介電共振天線形成之一陣列，以形成一介電共振天線陣列；以及 該介電共振天線陣列係以一凹狀排列形式至少局部地圍繞該介電材料本體之該外表面而設置。
  25. 如請求項20所述之裝置，其中： 該介電材料本體係為具有由一球體半徑R界定之一球體外表面之一球體形狀介電材料；以及 該介電共振天線陣列之每一介電共振天線被設置成使得當被電磁激勵時該每一介電共振天線之一遠場電磁輻射正角（far field electromagnetic radiation boresight）係定向成與該球體半徑R實質上徑向對準。
  26. 如請求項20所述之裝置，其中： 該介電材料本體係為具有由一圓環體半徑R1界定之一圓環體外表面之一圓環體形狀介電材料；以及 該介電共振天線陣列之每一介電共振天線被設置成使得當被電磁激勵時該每一介電共振天線之一遠場電磁輻射正角係定向成與該圓環體半徑R1實質上徑向對準。
  27. 如請求項21所述之裝置，其中： 該介電材料本體係為具有由一半球體半徑R2界定之一半球體外表面之一半球體形狀介電材料；以及 該介電共振天線陣列之每一介電共振天線被設置成使得當被電磁激勵時該每一介電共振天線之一遠場電磁輻射正角係定向成與該半球體半徑R2實質上徑向對準。
  28. 如請求項21所述之裝置，其中： 該介電材料本體係為具有由一圓柱體半徑R3界定之一圓柱體外表面之一圓柱體形狀介電材料；以及 該介電共振天線陣列之每一介電共振天線被設置成使得當被電磁激勵時該每一介電共振天線之一遠場電磁輻射正角係定向成與該圓柱體半徑R3實質上徑向對準。
  29. 如請求項21所述之裝置，其中： 該介電材料本體係為具有由一半圓柱體半徑R4界定之一半圓柱體外表面之一半圓柱體形狀介電材料；以及 該介電共振天線陣列之每一介電共振天線被設置成使得當被電磁激勵時該每一介電共振天線之一遠場電磁輻射正角係定向成與該半圓柱體半徑R4實質上徑向對準。
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