TWI424616B - 多層超材料隔離體 - Google Patents

Description

多層超材料隔離體

本發明係關於隔離技術、微波天線陣列及超材料隔離體。

雷達系統通常包含經常在一陣列中之許多輻射元件。最新趨勢為增加輻射元件數目以試圖達到更佳效能。在一相位陣列中之輻射元件數目與關於增益、波束操控、ECCM(電子反反制，舉例而言，反干擾)、零點操控及先進波束形成能力之系統效能之間存在一關係。結果經常為增加訊號選路、熱量管理、該陣列至其意欲位置之傳輸及相似物之複雜度之一較大尺寸陣列。當減少該陣列尺寸以解決此等關切議題時，相互更接近放置該等輻射元件。結果為介於鄰近輻射元件之間之一相互作用。耦合(例如串話)橫越鄰近輻射元件引起包含輻射圖案畸變及掃描盲處之顯著的效能下降。其實，介於該等諧振元件之間之該相互作用增加大約分離距離之平方反比。

Buell等人之論文「Metamaterial Insulator Enabled Superdirective Array」(2007年4月《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》第55卷第四期)描述一種包含由具有一平面金屬化(例如銅)螺旋線之面之一介電質製成的一單位胞之超材料隔離體，該論文以引用的方式併入本文中。許多此等單位胞堆疊在一起作為介於鄰近輻射元件之一隔離壁以試圖阻擋自一輻射元件傳輸電磁能量至另一個輻射元件。結果為介於鄰近輻射元件之間之一極窄帶隙隔離區域(用於傳輸及反射兩者)。此外，每一個別單位胞必須經對準至一鄰近單位胞，此產生精確對準之需求及對於產生於該等單位胞之間之空氣間隙之改質表現之潛力。解決後面問題需要使用展現與該基板一樣電磁屬性之一聚合填充材料。提出的技術亦需要表面加工含有該等輻射元件及相對應供料網路之該基板。與整合個別單位胞相關聯的附加步驟增加一系統級解決方法之成本及複雜度。最後，構成一諧振器迴路之該金屬化侷限於一單一垂直平面。

《IEEE Transactions on Antennas and Propagations》第55卷第6期(2007年6月)Chiu等人在「Reduction of Mutual Coupling Between Closely-Packed Antenna Elements」中提出一種新接地平面結構以試圖減少介於緊密堆積的天線元件之間之相互耦合。此一技術之一劣勢為一窄頻帶及一解決方案僅對極窄元件間隔有用。2007年《Loughborough Antennas and Propagation Conference》(2007年4月2日至3日)Rajo-Iglesias等人在「Design of a Planer EBG Structure to Reduce Mutual Coupling in Multilayer Patch Antennas」中提出一種亦展現一窄頻寬之相對大嵌入單層電磁帶隙結構。《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》第3卷(2004年)Fu等人在「Elimination of Scan Blindness in Phase Array of Microscript Patches Using Electromagnetic Band Gap Materials」中提出一種需要極大隔離體及一專用介電材料之電磁帶隙(EBG)結構。《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》第6卷(2007年)Donzelli等人在「Elimination of Scan Blindness in Phased Array Antennas Using a Grounded-Dielectric EBG Material」中提出一種展現一窄頻寬及一複雜且昂貴基板設計之接地介電EBG基板。《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》第53卷第3期(2005年3月)Chen等人在「Scan Impedance of RSW Microstrip Antennas in a Finite Array」中揭示併入天線嵌板之縮短的環孔用於減少表面波並掃描變化(但限於20°掃描並需要大元件間隔及極大元件)。

因此，本發明之一目的係提供用於雷達陣列之一新隔離體。

本發明之另一目的係提供可以一較簡單方式及一較低成本製造之此一隔離體。

另一目的係提供可使用現有技術製造之此一隔離體。

另一目的係提供展現一較寬帶隙隔離之此一隔離體。

另一目的係提供在一更緊湊系統中可用一密集輻射元件群體之此一隔離體。

另一目的係提供可用具有先進波束形成能力之超定向相位陣列之此一隔離體。

本發明之另一目的係提供用於除了雷達陣列之電子系統之一新隔離體。

本發明至少部分源自以下認識：一經改良的隔離體包含一經金屬化的諧振器迴路，其中至少一腳部延伸穿過一多層介電基板厚度並與形成於該基板之不同層上的其他腳部互連。

本發明特徵為包括一多層介電基板之一多層超材料隔離體，該多層介電基板之一第一層或表面包含一第一諧振器迴路之一第一腳部，該多層介電基板之一第二層或表面包含該第一諧振器迴路之一第二腳部，且該第一諧振器迴路之一第三腳部延伸穿過該多層介電基板並與該第一諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連。

在一典型實施例中，具有一第二諧振器迴路，該第二諧振器迴路具有鄰近該第一諧振器迴路之該第一腳部並在該多層介電基板之一層或表面上之一第一腳部、鄰近該第一諧振器迴路之該第二腳部並在該多層介電基板之一不同層或表面上之一第二腳部、及延伸穿過該多層介電基板並與該第二諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。在一實例中，該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第二腳部包含指狀交叉隔開的指狀物。通常，該多層介電基板之該第一層及該第二層經由該多層介電基板之若干中間層而分離。在一實例中，該第一諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部為偏置。

在本發明之一態樣中，該第一諧振器迴路構成一單位胞，該隔離體進一步包含一鄰近單位胞條。此隔離體條可用於許多環境下。在一實例中，該多層介電基板進一步包含由該條分離的鄰近嵌板輻射器(patch radiator)。在另一實例中，一第一子系統經由該條與一第二子系統分離。該第一子系統可包含一雷達傳輸子系統，且該第二子系統可包含一雷達接收子系統。在另一實例中，該多層基板包含積體電路且一條係經配置介於選取的電路元件之間。該隔離體可進一步包含多個鄰近單位胞條。

在本發明之一態樣中，一種超材料隔離體包含一介電基板，及該介電基板之一區域包含一諧振器迴路之一第一腳部。該介電基板之一第二區域包含該諧振器迴路之一第二腳部。該諧振器迴路之一第三腳部延伸穿過該介電基板並與該諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連。

本發明之另一態樣特徵為由第一隔開平面、第二隔開平面及一第三橫向平面界定的一基板。一諧振器迴路包含在該基板之該第一平面上之一腳部、在該第二平面上之一腳部及在該第三平面上之一腳部。本發明之另一態樣特徵為一第一諧振器迴路，其包含在一方向延伸之一第一腳部、與該第一腳部隔開且在該相同方向延伸之一第二腳部及在一不同方向延伸並與該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。一第二諧振器迴路可包含鄰近該第一諧振器迴路之該第一腳部之一第一腳部、鄰近該第一諧振器迴路之該第二腳部之一第二腳部及與該第二諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。在一實例中，該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第二腳部包含指狀交叉隔開的指狀物。

一種製造依據本發明之一輻射元件陣列之方法包含在一介電基板之一層或表面上形成一第一諧振器迴路之一第一腳部。在該介電基板之另一層或表面上，介於鄰近輻射元件之間形成該第一諧振器迴路之一第二腳部。穿過該介電基板之一通孔係經金屬化以形成與該第一腳部及該第二腳部互連之該第一諧振器迴路之一第三腳部。

該等鄰近輻射元件通常係經形成於與該第二腳部相同之層上。製造一第二諧振器迴路可包含形成鄰近該第一諧振器迴路之該第一腳部之一第一腳部、形成鄰近該第一諧振器迴路之該第二腳部之一第二腳部、及形成延伸穿過該介電基板層並與該第二諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。

該方法可進一步包含形成該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之指狀交叉隔開的指狀物。其中該第一諧振器迴路構成一單位胞之該方法可進一步包含形成一鄰近單位胞條。

然而，在其他實施例中，本發明無需達成所有此等目的且技術方案不應限於可達成此等目的之結構或方法。

透過一較佳實施例之下文描述及附隨圖式，熟習此項技術者將瞭解其他目的、特徵及優勢。

除下文揭示的該或該等較佳實施例外，本發明可有其他實施例並可以各種方式實作或執行本發明。因此，應瞭解本發明在其申請案中不限於在該下文描述中闡明或在該等圖式中繪示的構造之細節及組件之佈置。若本發明中僅描述一實施例，本發明之請求項不限於此實施例。此外，本發明之請求項不應以限制方式讀取除非有清楚且有說服力的證據表明一特定排除、限制或棄權。

圖1顯示如在Buell等人之「Metamaterial Insulator Enabled Superdirective Array」(《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》第55卷第四期2007年4月)中所討論的一單位胞隔離體10。金屬軌跡12形成於介電基板16之面14上。因此，該軌跡侷限於一平面。如圖2所示，許多此等單位胞10a至10d及相似物在介於在基板24a及24b上之輻射元件22a與輻射元件22b之間之一條20(一「超材料平板」)中黏附在一起。圖3顯示穿過該單位胞條之傳輸特性30及反射特性28。對於隔離體應用之關注區域係發生在恰高於2GHz之強抑制頻帶區域。當銅用於該螺旋線且使用一商業可購得主介電質時，模擬顯示具有2%頻寬之一10dB隔離抑制頻帶及一25dB隔離峰值。

如在上文先前技術部分中所討論，結果為對於傳輸及反射兩者之一極窄帶隙隔離區域。此外，每一單位胞必須與一鄰近單位胞對齊，且一般而言在介於二個輻射元件之間之一條中將個別單位胞整合在一起增加該系統成本及複雜度。

依據本發明之一新穎多層超材料隔離體40(圖4至圖5)包含假想顯示具有可為但無需為最底層之一第一層44a之一多層介電基板42(通常由印刷電路板材料製成)。在層44a上為第一諧振器迴路48a之第一腳部46a。多層介電基板42包含可為但無需為該最頂層之第二層44b。第二層44b通常係經由該多層介電基板42之其他中間層(為清楚未顯示)而與第一層44a隔開。第二層44b包含第一諧振器迴路48a之腳部46b。第一諧振器迴路48a之第三腳部46c延伸穿過該等介電基板層厚度並與第一腳部46a及第二腳部46b互連。如在此項技術中已知，第三腳部46c通常係由形成及金屬化一通孔而製成。銅可用於該諧振器迴路之每一腳部。

在此特別實例中，每一單位胞包含第二諧振器迴路48b，該第二諧振器迴路48b具有在基板層44a上之第一腳部46a'、在基板層44b上之第二腳部46b'、及延伸穿過該等介電基板層厚度並與腳部46a'及46b'互連之第三腳部46c'。

如所示，迴路48b之腳部46a'係鄰近於迴路48a之腳部46a並在與迴路48a之腳部46a相同方向延伸，且迴路48b之腳部46b'係鄰近於迴路48a之腳部46b並在與迴路48a之腳部46b相同方向延伸。垂直(在該圖中)腳部46c及46c’相互偏置並反向。但是，此設計並非限制本發明，因為與諧振器迴路48a之腳部46a及46b相比，諧振器迴路48b之腳部46a'及46b'甚至可在該介電基板之不同層上。並且，雖然對於每一諧振器迴路僅顯示三支腳部，但可有形成一螺旋線諧振器迴路構形之額外腳部。並且，該等腳部無需如圖4至圖5所示為筆直。

在一實施例中，藉由包含延伸自迴路48a之腳部46b的指狀物50a至50c(圖4)及相似物與延伸自腳部46b'之指狀物52a至52c及相似物指狀交叉而獲得關於電容耦合之良好結果。依據關於圖1至圖3之上文討論的先前技術，此一構造為不可能。

如圖6所示，當該單位胞寬度增加時可減少該單位胞高度，使得總迴路面積(及因此電感)保持恒定。該減少的高度因應可能的製造限制且該寬度係經擴大以保持該總迴路面積。然而，注意隨著該高度減少，介於該等頂層與底層之間之該電容耦合增加，與介於諧振器迴路48a與48b之間之該所需電容耦合相比，此可在每一諧振器迴路內產生一分散式電容。所需的是該諧振器頻率不超出操作之該所需頻帶。該單位胞之該最小容許高度相依於促成該內部諧振器電容之該等材料屬性而定。在該基板材料中之一較大相對電容率將增加介於該基板之該頂層與該底層之間之電容耦合至相比在表面44b上的該指狀交叉區域中的電容耦合之增加之一更大程度。此係歸因於關於該表面界定的金屬化之一較低有效電容經歷，因為覆板場相互作用假定該覆板(例如空氣)與該基板相比展現一較低電容率。儘管一給定單位胞之長寬比限制係由材料選擇及操作頻率決定，但大至1:5之一比率為可能。

依據本發明，該典型超材料隔離體條包含在圖4至圖6中顯示的該等單位胞之多個例子。因為該超材料表現之總效果係該個別單位胞表現之結果，將首先解釋該單位胞。通常，該超材料單位胞包含關於該總諧振器迴路面積的一電感及受介於分開諧振器迴路48a與48b之間之一電容耦合控制的一電容。電容及電感兩者決定該單位胞表現(諸如諧振頻率)。垂直金屬通孔可用於連接位在分層基板之一單一層或一堆疊之相對側上之金屬通道。兩個鄰近金屬條係經隔開一段距離放置並延伸穿過該鄰近區域以容納用於一通孔之一擴大金屬表面積。通孔單元電感為由該兩個分開諧振器迴路界定的面積之一函數，如同該兩個獨立諧振器已經合併以形成一單一矩形結構。在表面金屬化及通孔形成中與圖案界定相關聯的製造公差可限制對於在層表面上及介於垂直通孔之間之鄰近線可能之電容耦合數量。如圖4及圖5所示，為提供必要的電容，可定義頂表面物質及/或底表面物質以便包含一指狀交叉指狀物耦合區域。沿著該單位胞諧振器之該指狀交叉位置似乎對超材料表現無明顯影響。因此，該電容結構應位在容許最小間隔及最佳公差之該諧振器之該等部分上。該等表面層與該等成形通孔相比，更能控制鄰近金屬間隔及寬度。為最佳效能及公差，在此實例中，具有臨界尺寸(諸如電容耦合)之所有特徵部位在表面層上。

一單一單位胞不足以隔離兩個鄰近輻射嵌板。因為該單位胞與該輻射波長比較為極小，與一單一單位胞相互作用之能量亦為小。為提供一有用數量的隔離，介於輻射元件22a與22b之間(其中該串話為最大)製造一隔離體條60(圖7A至圖7B)。如所示，條60包含單位胞40a、40b、40c及相似物，介於嵌板輻射器22a與22b之間製造單位胞40a、40b、40c及相似物對於一單一單位胞壁產生一14%寬度(如圖8B所示)且對於一多單位胞佈局大於40%。圖8B顯示亦經由依據本發明之該隔離體單位胞條而減少掃描盲處之程度。該隔離體亦可用於緩解其他波束失真現象。

此外，可與一相位陣列雷達系統之該等嵌板輻射器及其他組件同時並以相同方式製造該等嵌入諧振器迴路。其實，圖9顯示介於嵌板輻射器22a與22b之間之多個條60a、60b、60c及相似物。本發明之該緊湊形狀因素容許多個單位胞位在輻射元件22a與22b之間。每一單位胞壁可經調整以涵蓋該頻帶之一部分。該總頻寬僅受該可容忍多單位胞壁寬度限制。該多單位胞壁寬度相依於可藉由增加該單位胞高度或在每一單位胞內提供額外諧振器迴路而最小化之該個別單位胞寬度而定。如圖10所示，重疊頻帶在對於該系統極少或沒有額外成本下提供超過大於40%頻寬之超材料帶隙。

在另一實例中，一先前技術雷達面板陣列70(圖11A)具有導致在任何中斷處散射之一有限接地平面。該散射能量干擾附近陣列並亦可降低前後比。如圖11B所示，其中依據本發明之隔離體單位胞條60'包圍該陣列，該等超材料隔離體壁在達到任何地面中斷之前反射場，藉此核准該前後比並防止干擾附近陣列。

在另一實例中，圖12顯示第一子系統80a(例如一雷達傳輸子系統)及一第二子系統80b(例如一雷達接收子系統)，每一者經由依據本發明之一個或多個隔離體60"而相互隔離。在先前技術中，陣列至陣列干擾經常需要昂貴的吸收器及一大間距。使用本發明之該超材料隔離體技術容許更容易隔離該等陣列。因此，本發明之該隔離體技術可用作一獨立隔離材料區段。

圖13A至圖13B顯示本發明之另一用途，其中積體電路晶片90包含導體92a、92b。為防止串話，使用隔離體條60'''(圖13B)。在一實例中，該積體電路晶片為可建立回饋並展現減少的靈敏度之一雷達MMIC模組。使用本發明之該超材料隔離體技術相比現有方法提供更大隔離。

圖14顯示一隔離體單位胞(寬1.6毫米、長1.4毫米且高2.5毫米)之另一變化形式。如所示，第一諧振器迴路100a包含金屬腳部102a至102f。腳部102f及102a通常係在該介電基板之一層或表面上，腳部102c及102d在該介電基板之另一層或表面上，且腳部102b及102e延伸穿過該基板厚度並各自與腳部102a及102c及腳部102f及102d互連。在此設計中，歸因於腳部102d自腳部102c垂直延伸，腳部102f及102a為相互偏置。腳部102e及102b如所示亦為偏置。諧振器迴路100b類似地包含腳部104a至104f。在此設計中，一指狀交叉部分並非必需且該基本單位胞設計包含耦合在一起的兩個分開環諧振器迴路。亦有對於此設計之製造公差之一減少的靈敏度。圖15中顯示模擬之隔離體頻寬結果。

圖16A至圖16C描繪一種製造依據本發明之一輻射元件陣列之方法。兩個諧振器迴路之腳部46a及46a'(圖16A)通常係藉由遮罩一金屬化層並蝕除所需腳部形狀外所有而形成於一多層介電基板之一層44A上。舉例而言，鄰近層110可為一接地平面。接著如圖16B所示逐步建立該面板之其他層，且通孔112a及112b係經形成以自層44b各自延伸至腳部46a及腳部46a'。接著由形成腳部46c及46c'之金屬填充該等通孔(圖16C)。在層44b上執行遮罩及蝕刻操作以形成腳部46b及46b'(視需要具有指狀交叉的指狀物)及嵌板輻射器22a及22b。

在任何實施例中，依據本發明之三維方法而減輕與先前技術平面單位胞理念相關聯的各種問題。通常，使用在一多層天線陣列基板內之先前存在層以形成該等超材料隔離體條，同時在該等表面層及通孔上之相互諧振耦合連接在分離層上之每一諧振器迴路之該等部分。可在顯著低於平面方法的成本實現超材料表現，特定言之為高等級隔離。藉由在該先前存在多層基板內之三維空間中界定該等超材料隔離體條，或「超螺線管」，實現本發明之該等目的。不將金屬化層侷限於一單一垂直平面，而是將電容耦合及諧振環兩者之軸平移至替代軸。此外，這兩個新軸互相正交及與界定收起的諧振器迴路之總體寬度之軸正交。本發明之該等超材料隔離體提供最佳方法以隔離實體小天線陣列而最小化效能下降。結果為一顯著的系統成本受益，其中極少或沒有用於該等額外的超材料結構之附加成本。

因此，一更容易製造且較低成本超材料隔離體包含一諧振器迴路，其中至少一腳部延伸穿過一多層基板之厚度，從而形成一相對於先前技術之該二維結構之三維結構。如上文關於圖7至圖13所示，本發明之該隔離體亦為極多功能。熟習此項技術者亦將發現用於本發明之實施例之新用途。

因此，雖然在一些圖式中而非在其他圖式中顯示本發明之特定特徵，此僅為求便利，因為每一特徵可與依據本發明之任何或所有其他特徵結合。如本文使用的用語「包含」、「包括」、「具有」及「有」應予以廣泛地及全面地解譯且不限於任何實體互連。此外，不應將在本申請案中揭示的任何實施例視為僅有的可能實施例。

另外，在實施對於此專利之專利申請期間出現的任何修正並非在如申請之該申請案中出現的任何請求項要素之棄權：照理無法要求熟習此項技術者草擬確實包涵所有可能均等物之一請求項，很多均等物在該修正期間為不可預知且超出針對待放棄(若有的話)內容之一公正解譯，該修正之潛在依據對於很多均等物僅有些許關係，及/或有很多其他理由無法要求申請者針對修正的任何請求項要素描述特定非實質替代物。

熟習此項技術者將瞭解其他實施例且該等其他實施例在附屬請求項內。

10．．．單位胞隔離體

10a．．．單位胞

10b．．．單位胞

10c．．．單位胞

10d．．．單位胞

12．．．金屬軌跡

14．．．面

16．．．介電基板

20．．．隔離體條

22a．．．輻射元件

22b．．．輻射元件

24a．．．基板

24b．．．基板

40．．．多層超材料隔離體

40a．．．單位胞

40b．．．單位胞

40c．．．單位胞

42．．．多層介電基板

44a．．．第一層

44b．．．第二層

46a．．．第一腳部

46a'．．．第一腳部

46b．．．第二腳部

46b'．．．第二腳部

46c．．．垂直腳部

46c'．．．垂直腳部

48a．．．第一諧振器迴路

48b．．．第二諧振器迴路

50a．．．指狀物

50b．．．指狀物

50c．．．指狀物

52a．．．指狀物

52b．．．指狀物

52c．．．指狀物

60．．．隔離體條

60a．．．隔離體條

60b．．．隔離體條

60c．．．隔離體條

60'．．．隔離體條

60"．．．隔離體條

60'''．．．隔離體條

70．．．雷達面板陣列

80a．．．第一子系統

80b．．．第二子系統

90．．．積體電路晶片

92a．．．導體

92b．．．導體

100a．．．第一諧振器迴路

100b．．．第二諧振器迴路

102a．．．腳部

102b．．．腳部

102c．．．腳部

102d．．．腳部

102e．．．腳部

102f．．．腳部

104a．．．腳部

104b．．．腳部

104c．．．腳部

104d．．．腳部

104e．．．腳部

104f．．．腳部

110．．．鄰近層

112a．．．通孔

112b．．．通孔

圖1係一先前技術隔離體單位胞設計之一示意正視圖；

圖2係依據先前技術之一超材料隔離體之一提出實施之一示意三維俯視圖；

圖3係顯示介於使用圖2中顯示的該超材料隔離體之鄰近輻射元件之間之傳輸及反射特性之一圖表；

圖4係依據本發明之一多層超材料隔離體單位胞之一實例之一示意俯視圖；

圖5係圖4中顯示的該多層超材料隔離體單位胞之一部分示意三維俯視圖；

圖6係顯示依據本發明之一更緊湊多層超材料隔離體之一示意三維俯視圖；

圖7A係位於在依據本發明之一相位雷達陣列中之鄰近輻射元件之間的一多層超材料隔離體之一示意三維俯視圖；

圖7B係圖7A中顯示的該隔離體條部分之一放大圖；

圖8A係顯示對於圖7A至圖7B中顯示的該隔離體之一單一單位胞壁頻寬之一圖表；

圖8B係顯示使用圖7A及圖7B中顯示的該超材料隔離體技術減少掃描盲處之程度之一圖表；

圖9係顯示配置在依據本發明之一相位雷達陣列中之鄰近輻射元件之間的許多隔離體條之一示意三維俯視圖；

圖10係顯示經由圖9中顯示的該多個超材料隔離體條獲得的延長的頻寬之一圖表；

圖11A係顯示依據先前技術之一雷達面板陣列之邊緣效果之一示意俯視圖；

圖11B係顯示為了隔離該面板陣列並圍繞圖11A之該面板陣列周邊之一多層超材料隔離體條之一示意俯視圖；

圖12係本發明之該多層超材料隔離體技術如何可用於隔離依據本發明之不同雷達子系統之一極示意性描繪；

圖13A係顯示介於依據先前技術之一積體電路晶片之電路元件之間之串話之一示意三維俯視圖；

圖13B係顯示圖13A之該電路之一部分現包含依據本發明之一多層超材料隔離體條以減少串話之一示意俯視圖；

圖14係顯示依據本發明之一多層超材料隔離體單位胞之另一實例之一示意三維正視圖；

圖15係顯示圖14之該多層超材料隔離體之頻寬之一圖表；及

圖16A至圖16C係顯示與一種製造依據本發明之多層超材料隔離體之方法相關聯的主要步驟之極示意性三維正視圖。

40．．．多層超材料隔離體

42．．．多層介電基板

44a．．．第一層

44b．．．第二層

46a．．．第一腳部

46a'．．．第一腳部

46b．．．第二腳部

46b'．．．第二腳部

46c．．．垂直腳部

46c'．．．垂直腳部

48a．．．第一諧振器迴路

48b．．．第二諧振器迴路

50a．．．指狀物

52a．．．指狀物

Claims (29)

1. 一種多層超材料隔離體，其包括：一多層介電基板；包含一第一諧振器迴路之一第一腳部之該多層介電基板之一第一層或表面；包含該第一諧振器迴路之一第二腳部之該多層介電基板之一第二層或表面；及延伸穿過該多層介電基板並與該第一諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之該第一諧振器迴路之一第三腳部。
2. 如請求項1之隔離體，其進一步包含一第二諧振器迴路，其具有：在鄰近該第一諧振器迴路之該第一腳部之該多層介電基板之該一層或表面上之一第一腳部；在鄰近該第一諧振器迴路之該第二腳部之該多層介電基板之一不同層或表面上之一第二腳部；及延伸穿過該多層介電基板並與該第二諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。
3. 如請求項2之隔離體，其中該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第二腳部包含指狀交叉隔開的指狀物。
4. 如請求項1之隔離體，其中，該多層介電基板之該第一層及該第二層係經由該多層介電基板之中間層而分離。
5. 如請求項1之隔離體，其中該第一諧振器迴路之該第一 腳部與該第二腳部為偏置。
6. 如請求項1之隔離體，其中該第一諧振器迴路構成一單位胞，該隔離體進一步包含一鄰近單位胞條。
7. 如請求項6之隔離體，其中該多層介電基板進一步包含由該條分離的鄰近嵌板輻射器。
8. 如請求項6之隔離體，其中該多層介電基板包含由該條至少部分圍繞的一輻射器陣列。
9. 如請求項6之隔離體，其進一步包含由該條與一第二子系統分離的一第一子系統。
10. 如請求項9之隔離體，其中該第一子系統包含一雷達傳輸子系統，且該第二子系統包含一雷達接收子系統。
11. 如請求項6之隔離體，其中該多層介電基板包含積體電路，且該條係經配置介於選取的積體電路元件之間。
12. 如請求項6之隔離體，其進一步包含多個鄰近單位胞條。
13. 一種超材料隔離體，其包括：一介電基板；包含一諧振器迴路之一第一腳部之該介電基板之一區域；包含該諧振器迴路之一第二腳部之該介電基板之一第二區域；及延伸穿過該介電基板並與該諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之該諧振器迴路之一第三腳部。
14. 一種超材料隔離體，其包括： 由第一隔開平面、第二隔開平面及一第三橫向平面界定之一基板；及一諧振器迴路，其包含在該基板之該第一隔開平面上之一腳部、在該第二隔開平面上之一腳部及在該第三橫向平面上並與該第一腳部及該第二腳部互連之一腳部。
15. 一種隔離體，其包括：一第一諧振器迴路，其包含：在一方向延伸之一第一腳部；與該第一腳部隔開並在相同方向延伸之一第二腳部；及在一不同方向延伸並與該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部；及一第二諧振器迴路，其包含：鄰近該第一諧振器迴路之該第一腳部之一第一腳部；鄰近該第一諧振器迴路之該第二腳部之一第二腳部；及與該第二諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。
16. 如請求項15之隔離體，其中該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第二腳部包含指狀交叉隔開的指狀物。
17. 如請求項15之隔離體，其中該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路構成一單位胞，該隔離體進一步包含一鄰近 單位胞條。
18. 如請求項17之隔離體，其中該條位於鄰近的多個嵌板輻射器之間。
19. 如請求項17之隔離體，其中該條圍繞一輻射器陣列。
20. 如請求項17之隔離體，其中一第一子系統由該條而與一第二子系統分離。
21. 如請求項20之隔離體，其中該第一子系統包含一雷達傳輸子系統，且該第二子系統包含一雷達接收子系統。
22. 如請求項17之隔離體，其中一條係經配置在選取的積體電路組件之間。
23. 如請求項17之隔離體，其包含多個鄰近單位胞條。
24. 如請求項15之隔離體，其進一步包含一介電基板，該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第一腳部位在該介電基板之一第一層或表面上，該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第二腳部位在該介電基板之一第二層或表面上，且該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之該等第三腳部延伸穿過該介電基板。
25. 一種製造一輻射元件陣列之方法，該方法包括：在一介電基板之一層或表面上形成一第一諧振器迴路之一第一腳部；在該介電基板之另一層或表面上介於鄰近輻射元件之間形成該第一諧振器迴路之一第二腳部；形成穿過該介電基板之一通孔；及金屬化該通孔，形成與該第一腳部及該第二腳部互連 之該第一諧振器迴路之一第三腳部。
26. 如請求項25之方法，其中該等鄰近輻射元件係形成於與該第二腳部相同之層上。
27. 如請求項25之方法，其進一步包含藉由以下步驟製造一第二諧振器迴路：形成鄰近該第一諧振器迴路之該第一腳部之一第一腳部；形成鄰近該第一諧振器迴路之該第二腳部之一第二腳部；及形成延伸穿過該介電基板並與該第二諧振器迴路之該第一腳部及該第二腳部互連之一第三腳部。
28. 如請求項27之方法，其進一步包含形成該第一諧振器迴路及該第二諧振器迴路之指狀交叉隔開的指狀物。
29. 如請求項25之方法，其中該第一諧振器迴路構成一單位胞，該方法進一步包含形成一鄰近單位胞條。