DE112019005992T5

DE112019005992T5 - Elektromagnetische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112019005992T5
Application number: DE112019005992.0T
Authority: DE
Inventors: Kristi Pance; Gianni Taraschi; Roshin Rose George; Sergio Clavijo; Shailesh Pandey; Karl E. SPRENTALL; Trevor Polidore; Stephen O'Connor; Jared DuPerre
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Rogers Corp
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-10-21
Also published as: US20200176876A1; WO2020112352A3; KR20210093235A; WO2020112352A2; GB2591933B; JP2022514178A; GB2591933A; US11031697B2; CN113169451A; GB202104708D0

Abstract

Eine elektromagnetische, EM, Vorrichtung beinhaltet: einen 3D-Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der US-Anmeldung Serial No. 16/680610 , eingereicht am 12. November 2019, die die Vorteile der US-Vorläufigen Anmeldung Serial No. 62/772,884 , eingereicht am 29. November 2018, beansprucht, die alle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin enthalten sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine elektromagnetische, EM, Vorrichtung und insbesondere auf eine elektromagnetische Vorrichtung mit einem dreidimensionalen, 3D, Körper aus einem dielektrischen Material, der so konfiguriert ist, dass er ein EM-Strahlungsmuster im Fernfeld mit einem breiten Sichtfeld, FOV, aufweist.
Ein Beispiel für ein EM-Vorrichtung mit einem 3D-Körper aus einem dielektrischen Material ist in der WO 2017/075177 A1 offenbart, die dem Anmelder zugeordnet ist.
Während bestehende EM-Vorrichtungen (bzw. EM-Geräte), die so konfiguriert sind, dass sie ein EM-Strahlungsmuster im Fernfeld abstrahlen, für ihren beabsichtigten Zweck geeignet sein können, wäre eine EM- Vorrichtung, bezogen auf eine EM- Vorrichtung gem. dem Stand der Technik, das einen 3D-Körper aus einem dielektrischen Material hat, das in der Lage ist, ein EM-Strahlungsmuster im Fernfeld mit einem breiten FOV zu erzeugen, ein Fortschritt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform umfasst eine EM-Vorrichtung: einen 3D-Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine EM-Vorrichtung: einen 3D-Körper, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist und ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist; wobei der 3D-Körper einen ersten Abschnitt aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, wobei sich der erste Abschnitt von dem proximalen Ende und nur teilweise in Richtung des distalen Endes des 3D-Körpers erstreckt, wobei der erste Abschnitt einen inneren Abschnitt des 3D-Körpers bildet; der 3D-Körper einen zweiten Abschnitt aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Abschnitt vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt, wobei der zweite Abschnitt einen äußeren Abschnitt des 3D-Körpers bildet, der den inneren Abschnitt umhüllt; der erste Abschnitt einen ersten inneren Bereich mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist; und der zweite Abschnitt einen zweiten inneren Bereich mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei der zweite innere Bereich eine Verlängerung des ersten inneren Bereichs ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine EM-Vorrichtung: einen 3D-Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante aufweist, wobei sich der erste Bereich von dem distalen Ende und nur teilweise in Richtung des proximalen Endes des 3D-Körpers erstreckt; und wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs und diesem untergeordnet aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft mit einer zweiten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, die größer als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Bereich von dem proximalen Ende zu dem distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine EM-Vorrichtung: einen dreidimensionalen, 3D-Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers vom proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die größer als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der vierte Bereich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine EM-Vorrichtung: einen dreidimensionalen, 3D-Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, wobei sich der erste Bereich von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers vom proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei der 3D-Körper einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei der 3D-Körper einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich von dem proximalen Ende des 3D-Körpers zu dem distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei die zweite Basisstruktur eine relativ dünne Verbindungsstruktur enthält, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30 % einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt; und wobei die zweite Basisstruktur in dem dritten Bereich kein dielektrisches Material des Monolithen mit Ausnahme der relativ dünnen Verbindungsstruktur ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine EM-Vorrichtung: ein Basissubstrat mit einer ersten Mehrzahl von Durchkontaktierungen; einen dreidimensionalen, 3D-Körper, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das ein anderes Medium als Luft umfasst, wobei der 3D-Körper ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei das proximale Ende des 3D-Körpers auf dem Basissubstrat angeordnet ist, so dass der 3D-Körper die erste Mehrzahl von Durchkontaktierungen zumindest teilweise oder vollständig bedeckt; wobei die erste Mehrzahl von Durchkontaktierungen zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt ist, so dass der 3D-Körper und das dielektrische Material der ersten Mehrzahl von Durchkontaktierungen einen Monolithen bilden.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Antennen-Subsystem für ein steuerbares Array von EM-Vorrichtungen: eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine dielektrische Resonatorantenne mit breitem FOV, DRA, aufweist, die auf einer Oberfläche angeordnet ist; eine Subsystem-Platine, die für jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine Signalzuführungsstruktur aufweist; wobei die Vielzahl von EM-Vorrichtungen an der Subsystem-Platine befestigt ist.
In einer anderen Ausführungsform enthält ein Antennen-Subsystem für eine steuerbare Anordnung von EM-Vorrichtungen: eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine dielektrische Resonatorantenne mit breitem FOV, DRA, aufweist, die auf einer Oberfläche angeordnet ist, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen ferner ein Basissubstrat aufweist, wobei jedes Basissubstrat eine Signaleinspeisungsstruktur aufweist, die in EM-Signalkommunikation mit einem entsprechenden DRA angeordnet ist; wobei das Basissubstrat jeder EM-Vorrichtung eine zusammenhängende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats ist, um ein aggregiertes Basissubstrat zu bilden, wobei die DRAs an dem aggregierten Basissubstrat befestigt sind; wobei das Gesamtbasissubstrat eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen enthält, deren Anzahl gleich der Anzahl der DRAs ist, wobei jeder Eingangsanschluss elektrisch mit einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur verbunden ist, die in Signalkommunikation mit einem entsprechenden DRA steht; wobei das Antennensubsystem eine Struktur bereitstellt, die für eine Anordnung der EM-Vorrichtungen zu einer beliebigen Anordnungsgröße geeignet ist, die aus mehreren des Antennensubsystems gebildet werden kann.
Die vorgenannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.
Figurenliste
Bezug nehmend auf die beispielhaften, nicht einschränkenden Zeichnungen, in denen gleiche Elemente gleich nummeriert sind, oder in denen ähnliche Elemente ähnlich nummeriert sind, jedoch mit einer unterschiedlichen führenden Ziffer, in den begleitenden Abbildungen:

1A zeigt entsprechende transparente und gedrehte isometrische Ansichten eines EM-Gerätes, gemäß einer Ausführungsform;
1B zeigt eine Teil-Grundrissansicht und eine entsprechende Aufrissansicht des EM-Geräts von 1A gemäß einer Ausführungsform;
1C zeigt eine Draufsicht auf Die EM-Vorrichtung der 1A und 1B, gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt eine transparente, gedrehte isometrische Ansicht eines EM-Geräts alternativ zu dem von 1A-1C, gemäß einer Ausführungsform;
3A zeigt entsprechende transparente gedrehte isometrische, y-z-Querschnitts- und x-z-Querschnittsansichten einer EM-Vorrichtung alternativ zu der von 2, aber bezogen auf 1A-1C, gemäß einer Ausführungsform;
3B zeigt entsprechende transparente y-z-Querschnittsansichten und x-z-Querschnittsansichten der EM-Vorrichtung von 3A gemäß einer Ausführungsform;
3C zeigt alternative transparente Querschnitt-Höhenansichten eines Arrays der EM-Vorrichtung einer der 3A-3B, gemäß einer Ausführungsform;
4A zeigt entsprechende gedrehte isometrische Ansichten und transparente Querschnittsansichten einer EM-Vorrichtung alternativ zu derjenigen von 2, jedoch bezogen auf 1A-1 C, gemäß einer Ausführungsform;
4B zeigt eine entsprechende transparente, gedrehte isometrische Ansicht eines Arrays der EM-Vorrichtung von 4A, gemäß einer Ausführungsform;
5 zeigt entsprechende Querschnittsansichten, Grundrisse und gedrehte isometrische Ansichten einer EM-Vorrichtung, die alternativ zu der von 2 ist, sich aber auf 1A-1C bezieht, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
6A zeigt entsprechende transparente Draufsicht und gedrehte isometrische Ansichten einer EM-Vorrichtung alternativ zu der von 2, aber bezogen auf 1A-1C, gemäß einer Ausführungsform;
6B zeigt entsprechende transparente Draufsicht und gedrehte isometrische Ansichten einer Form der EM-Vorrichtung von 6A, gemäß einer Ausführungsform;
6C zeigt eine transparente Querschnitt-Höhenansicht einer anderen Form der EM-Vorrichtung von 6A, gemäß einer Ausführungsform;
6D zeigt eine transparente Querschnitt-Höhenansicht einer anderen Form der EM-Vorrichtung von 6A, gemäß einer Ausführungsform;
6E, 6F, 6G und 6H zeigen die analytische Modellierung der Leistungsmerkmale einer Einheitszelle der EM-Vorrichtung von 6B gemäß einer Ausführungsform;
6l zeigt eine transparente Draufsicht auf ein Array der EM-Vorrichtung von 6B, gemäß einer Ausführungsform;
6J zeigt eine transparente, gedrehte isometrische Ansicht eines Arrays der EM-Vorrichtung von 6B, gemäß einer Ausführungsform;
7A zeigt eine transparente Draufsicht auf ein Antennen-Subsystem für ein steuerbares Array eines EM-Gerätes, gemäß einer Ausführungsform;
7B zeigt eine transparente, gedrehte isometrische Ansicht des Arrays von 7A, gemäß einer Ausführungsform;
7C zeigt eine transparente Seitenansicht des Arrays von 7A, gemäß einer Ausführungsform;
7D zeigt eine transparente Seitenansicht des Antennen-Teilsystems von 7A, 7B und 7C mit einem daran gekoppelten EM-Strahlsteuerungs-Teilsystem gemäß einer Ausführungsform;
8A zeigt eine transparente Draufsicht auf ein Antennen-Teilsystem für eine steuerbare Gruppe von EM-Geräten, die mit einem EM-Strahlsteuerungs-Teilsystem gekoppelt ist, ähnlich dem von 7B, gemäß einer Ausführungsform;
8B zeigt eine transparente Ansicht des Antennen-Subsystems von 8A, gemäß einer Ausführungsform;
8C zeigt entsprechende Grundriss- und transparente Aufrissansichten eines gekachelten planaren Arrays des Antennen-Subsystems von 8A, gemäß einer Ausführungsform;
8D zeigt eine transparente Draufsicht auf das Array von 8C gemäß einer Ausführungsform;
8E zeigt eine transparente Ansicht des Arrays aus 8C und 8D mit einem dargestellten lenkbaren elektromagnetischen Strahl gemäß einer Ausführungsform; und
8F zeigt eine transparente Ansicht eines gekachelten, nicht planaren Arrays der Antennen-Subsysteme und der EM-Strahlsteuerungs-Subsysteme von 8A, gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Obwohl die folgende detaillierte Beschreibung viele Besonderheiten zum Zwecke der Veranschaulichung enthält, wird jeder, der über normale Fachkenntnisse verfügt, erkennen, dass viele Variationen und Abänderungen der folgenden Details in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Dementsprechend werden die folgenden Ausführungsbeispiele ohne Verlust an Allgemeinheit und ohne Auferlegung von Beschränkungen der hier offengelegten beanspruchten Erfindung dargelegt.
Wie hierin verwendet, wird in den verschiedenen Figuren ein orthogonaler Satz von x-y-z-Achsen zur Beschreibung von Draufsichten (eine Ansicht in der Ebene der x-y-Achse) und Ansichten (eine Ansicht in der Ebene entweder der x-z-Achse oder der y-z-Achse) von Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt.
Eine Ausführungsform, wie sie in den verschiedenen Figuren und im begleitenden Text gezeigt und beschrieben wird, stellt eine EM-Vorrichtung und eine Anordnung von EM-Vorrichtungen mit einem DRA bereit, der so konfiguriert und strukturiert ist, dass er ein EM-Strahlungsmuster im Fernfeld mit einem breiten FOV bereitstellt. In einer Ausführungsform ist der DRA so konfiguriert, dass er einen zentralen Bereich mit einer niedrigeren durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante Dk als ein umgebender äußerer Bereich des DRA aufweist, wobei sich der zentrale Bereich mit der niedrigeren durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante Dk zumindest teilweise bis zum distalen Ende des DRA erstreckt. In einer Ausführungsform ist das Array von EM-Vorrichtungen als ein Antennen-Teilsystem konfiguriert, um eine steuerbare Anordnung von EM-Vorrichtungen bereitzustellen, die durch ein EM-Strahlsteuerungs-Teilsystem steuerbar ist. Während die hierin dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen DRAs mit einem bestimmten Querschnittsprofil (x-y, x-z oder y-z) darstellen, ist es dem Fachmann klar, dass solche Profile modifiziert werden können, ohne von einem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Als solches ist jedes Profil, das in den Bereich der Offenbarung hier fällt, für einen hier offenbarten Zweck geeignet, wird in Betracht gezogen und als ergänzend zu den Ausführungsformen hier offenbart.
Die folgende Beschreibung einer beispielhaften EM-Vorrichtung 1100 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf die 1A, 1B und 1C. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 1101, der in den 1A, 1B und 1C dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die dreidimensionale, 3D, Anordnung der verschiedenen Merkmale des EM-Geräts 1100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst die Beispiel-EM-Vorrichtung 1100: einen 3D-Körper 1102 aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende 1104 und einem distalen Ende 1106; wobei der 3D-Körper 1102 einen ersten Bereich 1108 aufweist, der in Richtung der Mitte 1110 (siehe 1C) des 3D-Körpers 1102 angeordnet ist, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 betrachtet, und aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk1-1100) hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich 1108 zumindest teilweise bis zum distalen Ende 1106 des 3D-Körpers 1102 erstreckt und in einer Ausführungsform vollständig bis zum distalen Ende 1106 des 3D-Körpers 1102 erstreckt und wobei der 3D-Körper 1102 einen zweiten Bereich 1112 aufweist, der radial außerhalb des ersten Bereichs 1108 angeordnet ist, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen ist, und der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das ein anderes dielektrisches Medium als Luft umfasst, das auch Luft umfassen kann, wie beispielsweise einen dielektrischen Schaum, mit einer zweiten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk2-1100), die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich 1112 von dem proximalen Ende 1104 zu dem distalen Ende 1106 des 3D-Körpers 1102 erstreckt, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 beobachtet (siehe 1B zum Beispiel). Die Achsen 1101 (dargestellt in 1B und 1C) können so verschoben werden, dass die z-Achse mit dem Zentrum 1110 des 3D-Körpers 1102 fluchtet und die x-y-Ebene mit dem proximalen Ende 1104 des 3D-Körpers 1102 zusammenfällt (siehe 1B und 1C), um ein lokales Koordinatensystem der EM-Vorrichtung 1100 festzulegen. Wenn im Folgenden vom x-y-z-Koordinatensystem 1101 die Rede ist, bezieht sich dies auf das zuvor erwähnte übersetzte Koordinatensystem, das das lokale Koordinatensystem des EM-Geräts 1100 festlegt.
In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 1108 mittig innerhalb des 3D-Körpers 1102 relativ zur z-Achse der Achsen 1101 angeordnet. In einer Ausführungsform umfasst der erste Bereich 1108 Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann, oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfasst der erste Bereich 1108 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums. In einer Ausführungsform hat die Dk1-1100 des ersten Bereichs 1108 eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante, die gleich oder größer als 1 (einschließlich Luft) und gleich oder kleiner als 8, oder insbesondere gleich oder größer als 1 und gleich oder kleiner als 5 ist. In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 1108 eine Vertiefung in dem 3D-Körper 1102, relativ zu dem zweiten Bereich 1112, die sich von dem distalen Ende 1106 in Richtung des proximalen Endes 1104 erstreckt. In einer Ausführungsform kann die Vertiefung des ersten Bereichs 1108 durch Entfernen von Material des zweiten Bereichs 1112, durch Verwendung eines entfernbaren Einsatzes während der Formung des zweiten Bereichs 1112 oder durch jedes andere Mittel, das für einen hierin offenbarten Zweck geeignet ist, gebildet werden. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 100 % des Abstands vom distalen Ende 1106 zum proximalen Ende 1104 des 3D-Körpers 1102. Wie hierin oben erwähnt, ist die Dk1-1100 der Vertiefung des ersten Bereichs 1108 eine relativ niedrigere Dielektrizitätskonstante als die Dk2-1100 des zweiten Bereichs 1112.
In einer Ausführungsform enthält der 3D-Körper 1102 ferner einen dritten Bereich 1114, der radial außerhalb des zweiten Bereichs 1112 angeordnet ist, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen ist, und der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk3-1100) besteht, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich 1114 vom proximalen Ende 1104 zum distalen Ende 1106 des 3D-Körpers 1102 erstreckt, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen ist. In einer Ausführungsform enthält der dritte Bereich 1114 eine Kombination aus: einem dielektrischen Material (siehe beispielsweise die hierin unten beschriebenen Vorsprünge 1118) mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante und einem anderen dielektrischen Material 1116, das sich von dem dielektrischen Material mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante unterscheidet. In einer Ausführungsform umfasst das andere dielektrische Material 1116 des dritten Bereichs 1114 Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann, oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfasst das andere dielektrische Material 1116 des dritten Bereichs 1114 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums. In einer Ausführungsform bildet die Kombination der dielektrischen Materialien des dritten Bereichs 1114 einen dielektrischen Bereich mit einer relativ niedrigeren Dielektrizitätskonstante als die des zweiten Bereichs 1112. In einer Ausführungsform umfasst der dritte Bereich 1114 Vorsprünge 1118, die sich radial nach außen, relativ zur z-Achse der Achsen 1101, von dem zweiten Bereich 1112 erstrecken und mit diesem integral und monolithisch sind. In einer Ausführungsform, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 und wie auch in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, hat jeder der Vorsprünge 1118 eine Querschnittsgesamtlänge L1 und eine Querschnittsgesamtbreite W1, wobei L1 und W1 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung 1100 ist, wenn die EM-Vorrichtung 1100 elektromagnetisch angeregt wird. In einer Ausführungsform sind L1 und W1 jeweils kleiner als λ/4. In einer Ausführungsform hat jeder der Vorsprünge 1118 eine Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die sich von breit nach schmal radial nach außen hin verjüngt.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 1100 ferner: einen vierten Bereich 1120, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk4-1100) aufweist; wobei der vierte Bereich 1120, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 beobachtet, im Wesentlichen das proximale Ende 1104 des 3D-Körpers 1102 umgibt und wobei sich die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante von der dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante unterscheidet. In einer Ausführungsform hat der vierte Bereich 1120 eine Höhe H4, die kleiner ist als die Höhe H2 des zweiten Bereichs 1112, relativ zum proximalen Ende 1104 des 3D-Körpers 1102 und wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 beobachtet. In einer Ausführungsform umgibt der vierte Bereich 1120, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 beobachtet, im Wesentlichen den dritten Bereich 1114 am proximalen Ende 1104 des 3D-Körpers 1102.
In einer Ausführungsform enthält der dritte Bereich 1114 eine Kombination aus einem dielektrischen Material mit der vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (siehe z. B. die hier unten beschriebenen Vorsprünge 1122) und einem anderen dielektrischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die sich von der vierten Dielektrizitätskonstante unterscheidet. In einer Ausführungsform umfasst der dritte Bereich 1114 Vorsprünge 1122, die sich von dem vierten Bereich 1120 nach außen erstrecken und mit diesem integral und monolithisch sind. Wie in 1C dargestellt, erstrecken sich die Vorsprünge 1122 nach außen und weg von dem vierten Bereich 1120 und erstrecken sich auch radial nach innen in Richtung der Mitte 1110 des 3D-Körpers 1102.
In einer Ausführungsform hat, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen ist, jeder der Vorsprünge 1122, die mit dem vierten Bereich 1120 monolithisch sind, eine Querschnittsgesamtlänge L2 und eine Querschnittsgesamtbreite W2, wie auch in einem Querschnitt in der x-y-Ebene zu sehen ist, wobei L2 und W2 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung 1100 ist, wenn die EM-Vorrichtung 1100 elektromagnetisch angeregt wird. In einer Ausführungsform sind L2 und W2 jeweils kleiner als λ/4. In einer Ausführungsform hat jeder der Vorsprünge 1122, die mit dem vierten Bereich 1120 monolithisch sind, eine Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die sich nach außen, relativ zu dem vierten Bereich 1120, von breit zu schmal verjüngt.
In einer Ausführungsform ist der vierte Bereich 1120 integral und monolithisch mit dem zweiten Bereich 1112 und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante ist gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante, wie durch die gestrichelten Linien 1103 in 1B zu erkennen ist.
In einer Ausführungsform, wie sie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen ist, umfasst der dritte Bereich 1114 Brückenabschnitte 1124, die sich zwischen dem zweiten und dem vierten Bereich 1112, 1120 über den dritten Bereich 1114 erstrecken, wobei die Brückenabschnitte 1124 einstückig und monolithisch sowohl mit dem zweiten als auch dem vierten Bereich 1112, 1120 sind. In einer Ausführungsform haben die Brückenabschnitte 1124 die Höhe H4. In einer Ausführungsform hat, wie in der Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen ist, jeder der Brückenabschnitte 1124 eine Querschnitts-Gesamtlänge L3 und eine Querschnitts-Gesamtbreite W3, wie auch in einem Querschnitt in der x-y-Ebene zu sehen ist, wobei L3 und W3 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung 1100 ist, wenn die EM-Vorrichtung 1100 elektromagnetisch angeregt wird. In einer Ausführungsform sind L3 und W3 jeweils kleiner als λ/4.
In einer Ausführungsform hat der zweite Bereich 1112 des 3D-Körpers 1102 eine strukturierte Außenfläche mit Texturmerkmalen (allgemein mit der Bezugszahl 1118 bezeichnet) mit Gesamtabmessungen in jeder Richtung, die kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung 1100 ist, wenn die EM-Vorrichtung 1100 elektromagnetisch angeregt wird.
In einer Ausführungsform zieht sich zumindest ein Teil aller freiliegenden Innenflächen zumindest des zweiten Bereichs 1112 des 3D-Körpers 1102 vom proximalen Ende 1104 zum distalen Ende 1106 des 3D-Körpers 1102 nach innen, wie durch die verjüngten (Zug-)Linien 1105 in 1B dargestellt ist.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 1100 ferner: ein Basissubstrat 1200 mit einer Signalzuführung 1202, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper 1102 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei das proximale Ende 1104 des 3D-Körpers 1102 auf dem Basissubstrat 1200 relativ zu der Signalzuführung 1202 so angeordnet ist, dass der 3D-Körper 1102 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung 1202 anliegt.
In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 1100 zu sehen, ist das dielektrische Material des vierten Bereichs 1120 ein dielektrisches Material, das einen Hohlraum 1107 umgibt, in dem zumindest ein Teil der dielektrischen Materialien des ersten, zweiten und dritten Bereichs 1108, 1112, 1114 angeordnet sind. Wie oben erwähnt, hat das dielektrische Material des vierten Bereichs 1120 die Dk4-1100, die in einer Ausführungsform entweder eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante, wie z.B. größer als 8, oder eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante, wie z.B. größer als 1 und gleich oder kleiner als 8, oder insbesondere größer als 1 und gleich oder kleiner als 5 sein kann. In einer Ausführungsform ist die Dk4-1100 gleich oder größer als 10 und gleich oder kleiner als 20.
Wie oben erwähnt, sind Teile des dritten Bereichs 1114, wie z.B. die Vorsprünge 1118, integral und monolithisch mit dem zweiten Bereich 1112, Teile des zweiten Bereichs 1112 (siehe z.B. die gestrichelten Linien 1103) sind integral und monolithisch mit dem vierten Bereich 1120, und/oder Teile des dritten Bereichs 1114, wie z.B. die Vorsprünge 1122, sind integral und monolithisch mit dem vierten Bereich 1120. Aus dem Vorstehenden folgt, dass eine Ausführungsform eine EM-Vorrichtung 1100 umfasst, bei der zumindest Abschnitte des zweiten Bereichs 1112 und Abschnitte des dritten Bereichs 1114 integral und monolithisch mit dem vierten Bereich 1120 sind, der in einer Ausführungsform einen Dk4-1100 aufweist, der gleich oder größer als 8, oder insbesondere gleich oder größer als 10, und gleich oder kleiner als 20 ist.
Die folgende Beschreibung eines beispielhaften EM-Geräts 2100 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf 2. Der in 2 dargestellte orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 2101 dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale des EM-Geräts 2100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 2100: einen 3D-Körper 2102, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist und ein proximales Ende 2104 und ein distales Ende 2106 aufweist; wobei der 3D-Körper 2102 einen ersten Abschnitt 2130 aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk1-2100) aufweist, wobei sich der erste Abschnitt 2130 von dem proximalen Ende 2104 und nur teilweise in Richtung des distalen Endes 2106 des 3D-Körpers 2102 erstreckt, wobei der erste Abschnitt 2130 einen inneren Abschnitt des 3D-Körpers 2102 bildet; der 3D-Körper 2102 einen zweiten Abschnitt 2140 aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-2100) aufweist, die kleiner ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Abschnitt von dem proximalen Ende 2104 zu dem distalen Ende 2106 des 3D-Körpers 2102 erstreckt, wobei der zweite Abschnitt 2140 einen äußeren Abschnitt des 3D-Körpers 2102 bildet, der den inneren Abschnitt 2130 umhüllt; der erste Abschnitt 2130 einen ersten inneren Bereich 2132 mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk3-2100) aufweist, die kleiner als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist; und der zweite Abschnitt 2140 einen zweiten inneren Bereich 2142 mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk4-2100) aufweist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist. In einer Ausführungsform ist der zweite innere Bereich 2142 eine zusammenhängende Erweiterung des ersten inneren Bereichs 2132.
In einer Ausführungsform ist der 3D-Körper 2102 symmetrisch um die z-Achse, wobei der erste Abschnitt 2130 relativ zu einer Außenfläche des zweiten Abschnitts 2140 radial innen angeordnet ist, der erste innere Bereich 2132 relativ zu einer Außenfläche des ersten Abschnitts 2130 radial innen angeordnet ist, und der zweite innere Bereich 2142 relativ zu einer Außenfläche des zweiten Abschnitts 2140 radial innen angeordnet ist.
In einer Ausführungsform hat der erste Abschnitt 2130 eine kegelstumpfförmige Oberfläche 2134 in der Nähe des ersten inneren Bereichs 2132, der sich innerhalb der Außenfläche des ersten Abschnitts 2130 befindet und diesen definiert. In einer Ausführungsform verjüngt sich die kegelstumpfförmige Oberfläche 2134 von einem Durchmesser D4 an einem distalen Ende des ersten Abschnitts 2130 zu einem Durchmesser D3 an einem proximalen Ende des ersten Abschnitts (dem proximalen Ende 2104 des 3D-Körpers 2102). In einer Ausführungsform weist der zweite Abschnitt 2140 eine kegelstumpfförmige Oberfläche 2144 auf, die dem zweiten inneren Bereich 2142 benachbart ist und diesen definiert, der sich innerhalb der äußeren Oberfläche des zweiten Abschnitts 2140 befindet. In einer Ausführungsform verjüngt sich die kegelstumpfförmige Oberfläche 2144 von einem Durchmesser D2 an einem distalen Ende des zweiten Abschnitts 2140 (dem distalen Ende des 3D-Körpers 2102) zu dem Durchmesser D4. In einer Ausführungsform ist der erste innere Bereich 2132 an den zweiten inneren Bereich 2142 angrenzend, und die dritte mittlere Dielektrizitätskonstante ist gleich der vierten mittleren Dielektrizitätskonstante.
In einer Ausführungsform umfassen der erste innere Bereich 2132 und der zweite innere Bereich 2142 jeweils Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann, oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfassen der erste und der zweite innere Bereich 2132, 2142 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums. In einer Ausführungsform umfasst mindestens einer des ersten inneren Bereichs 2132 und des zweiten inneren Bereichs 2142 ein anderes dielektrisches Material als Luft.
In einer Ausführungsform sind die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante beide kleiner als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante. In einer Ausführungsform ist die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante.
In einer Ausführungsform hat der erste Abschnitt 2130 eine Gesamthöhe H1; der zweite Abschnitt 2140 hat eine Gesamthöhe H2; und H1 beträgt weniger als etwa 70 % von H2. In einer Ausführungsform beträgt H1 etwa 50 % von H2.
In einer Ausführungsform haben der erste Abschnitt 2130 und der zweite Abschnitt 2140 jeweils eine äußere Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist. In einer Ausführungsform haben der erste Abschnitt 2130 und der zweite Abschnitt 2140 jeweils eine innere Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist.
In einer Ausführungsform sind der erste innere Bereich 2132 und der zweite innere Bereich 2142 jeweils mittig relativ zur zentralen z-Achse der Achsen 2101 angeordnet.
In einer Ausführungsform hat der erste Abschnitt 2130 eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D1, wie in einer Draufsicht oder einem x-y-Ebenenquerschnitt beobachtet; der zweite Abschnitt 2140 hat eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D2, wie in einer Draufsicht oder einem x-y-Ebenenquerschnitt beobachtet; und D1 ist kleiner als D2. In einer Ausführungsform ist D1 kleiner als etwa 70% von D2. In einer Ausführungsform beträgt D1 etwa 60 % von D2. In einer Ausführungsform ist D3 kleiner als D1, D2 und D4, und D4 ist kleiner als D1 und D2.
In einer Ausführungsform ist die erste mittlere Dielektrizitätskonstante, Dk1-2100, gleich oder größer als 10, oder insbesondere gleich oder größer als 10 und gleich oder kleiner als 20; die zweite mittlere Dielektrizitätskonstante, Dk2-2100, ist gleich oder größer als 4 und kleiner als 10, oder insbesondere gleich oder größer als 4 gleich oder kleiner als 9; und die dritte mittlere Dielektrizitätskonstante, Dk3-2100, und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante, Dk4-2100, jeweils eine relativ niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweisen, die gleich oder größer als 1 (einschließlich Luft) und kleiner als 4 ist, oder insbesondere gleich oder größer als 1 und gleich oder kleiner als 3 ist. Aus dem Vorstehenden wird allgemein ersichtlich, dass die Dielektrizitätskonstanten der verschiedenen Abschnitte und Bereiche des 3D-Körpers 2102 so beschaffen sind, dass Dk3-2100 und Dk4-2100 relativ niedriger sind als Dk2-2100, und Dk2-2100 relativ niedriger ist als Dk1-2100. In einer Ausführungsform haben der erste innere Bereich 2132 und der zweite innere Bereich 2142 die Form einer Vertiefung, die durch Entfernen von Material des ersten Abschnitts 2130 und des zweiten Abschnitts 2140, durch Verwendung eines entfernbaren Einsatzes während des Formens des ersten Abschnitts 2130 und des zweiten Abschnitts 2140 oder durch jedes andere Mittel, das für einen hierin offenbarten Zweck geeignet ist, gebildet wird.
In einer Ausführungsform zieht sich mindestens ein Teil aller freiliegenden Innenflächen des 3D-Körpers 2102 vom proximalen Ende 2104 zum distalen Ende 2106 des 3D-Körpers 2102 nach innen, wie allgemein durch die kegelstumpfförmigen Flächen 2144, 2134 dargestellt.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 2100 ferner: ein Basissubstrat 2200 mit einer Signalzuführung 2202, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper 2102 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper 2102 auf dem Basissubstrat 2200 relativ zu der Signalzuführung 2202 so angeordnet ist, dass der 3D-Körper 2102 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung 2202 anliegt.
Die folgende Beschreibung einer beispielhaften EM-Vorrichtung 3100 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf die 3A und 3B, zusammen in Kombination mit den 1A-1 C. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 3101, der in 3A und 3B dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale der EM-Vorrichtung 3100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst die Beispiel-EM-Vorrichtung 3100 eine Struktur, die mit der EM-Vorrichtung 1100 vergleichbar ist, wobei: der erste Bereich 1108, 3130 sich vom distalen Ende 1106, 3106 und nur teilweise zum proximalen Ende 1104, 3104 des 3D-Körpers 1102, 3102 erstreckt; und der zweite Bereich 1112, 3140 dem ersten Bereich 1108, 3130 untergeordnet ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 3100: einen 3D-Körper 3102, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist und ein proximales Ende 3104 und ein distales Ende 3106 aufweist; wobei der 3D-Körper 3102 einen ersten Bereich 3130 aufweist, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk1-3100) aufweist, wobei sich der erste Bereich 3130 von dem distalen Ende 3106 und nur teilweise zu dem proximalen Ende 3104 des 3D-Körpers 3102 hin erstreckt; und der 3D-Körper 3102 einen zweiten Bereich 3140 aufweist, der radial außerhalb des ersten Bereichs 3130 und diesem untergeordnet angeordnet ist, wie in einer Ansicht der EM-Vorrichtung 3100 zu sehen ist, und der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-3100) aufweist, die größer als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Bereich 3140 zumindest an einem Außenumfang des zweiten Bereichs 3140 von dem proximalen Ende 3104 zu dem distalen Ende 3106 des 3D-Körpers 3102 erstreckt.
In einer Ausführungsform umfasst das dielektrische Material des ersten Bereichs 3130 Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann, oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfasst der erste Bereich 3130 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums. In einer Ausführungsform umfasst das dielektrische Material des ersten Bereichs 3130 ein anderes dielektrisches Material als Luft.
In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 3130 eine Vertiefung, die in dem zweiten Bereich 3140 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Vertiefung des ersten Bereichs 3130 durch Entfernen von Material des zweiten Bereichs 3140, durch Verwendung eines herausnehmbaren Einsatzes während der Formung des zweiten Bereichs 3140 oder durch jedes andere Mittel, das für einen hierin offengelegten Zweck geeignet ist, gebildet werden. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % des Abstands vom distalen Ende 3106 zum proximalen Ende 3104 des 3D-Körpers 3102, beispielsweise gleich oder größer als 30 %, oder gleich oder größer als 50 %, oder gleich oder größer als 70 %, oder gleich oder größer als 90 % und weniger als 100 %. In einer Ausführungsform bildet die Vertiefung einen Bereich des 3D-Körpers 3102 mit einem relativ niedrigeren Wert der Dielektrizitätskonstante (Dk) als der des zweiten Bereichs 3140.
In einer Ausführungsform hat der erste Bereich 3130 eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D1, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; der zweite Bereich 3140 hat eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D2, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und D1 ist kleiner als D2. In einer Ausführungsform hat der zweite Bereich 3140 eine äußere Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist. In einer Ausführungsform hat der zweite Bereich 3140 eine innere Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist. In einer Ausführungsform sind D1 und D2 entsprechende Außendurchmesser des ersten und zweiten Bereichs 3130, 3140.
In einer Ausführungsform hat der erste Bereich 3130 ein erstes Querschnittsprofil P1A, wie es in einer ersten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet wird; der erste Bereich 3130 hat ein zweites Querschnittsprofil P1B, wie es in einer zweiten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet wird; und P1B ist von P1A verschieden. In einer Ausführungsform hat der erste Bereich 3130 ein erstes Querschnittsprofil, P1A, wie es in einer ersten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet wird; der erste Bereich 3130 hat ein zweites Querschnittsprofil, P1B, wie es in einer zweiten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet wird; und P1B ist gleich P1A. In nicht einschränkender Weise kann zum Beispiel ein Profil von P1A und P1B der Krümmung eines Kreises folgen, während das andere Profil der Krümmung einer Ellipse folgt, oder beide Profile folgen der gleichen Krümmung wie das andere.
In einer Ausführungsform sind die äußeren Seitenwände 3108 des 3D-Körpers 3102 vertikal, relativ zu einer zentralen z-Achse (siehe 3A). In einer Ausführungsform sind die äußeren Seitenwände 3110 des 3D-Körpers 3102 konkav, relativ zu einer zentralen z-Achse (siehe 3B). In einer Ausführungsform sind die äußeren Seitenwände 3112 des 3D-Körpers 3102 konvex, relativ zu einer zentralen z-Achse (siehe 3B).
In einer Ausführungsform hat der zweite Bereich 3140 ein erstes äußeres Querschnittsprofil P2A, wie es in einer ersten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet wird; der zweite Bereich 3140 hat ein zweites äußeres Querschnittsprofil P2B, wie es in einer zweiten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet wird; und P2B ist dasselbe wie P2A. In einer Ausführungsform hat der zweite Bereich 3140 ein erstes äußeres Querschnittsprofil, P2A, wie es in einer ersten Seitenansicht oder einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet wird; der zweite Bereich 3140 hat ein zweites äußeres Querschnittsprofil, P2B, wie es in einer zweiten Ansicht oder einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet wird; und P2B ist verschieden von P2A.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 3100 ferner: einen dritten Bereich 3150, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk3-3100) hergestellt ist, wobei der dritte Bereich 3150 mindestens die Seiten des äußeren Umfangs des 3D-Körpers 3102 vom proximalen Ende 3104 bis mindestens zum distalen Ende 3106 des 3D-Körpers 3102 umhüllt, wobei die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich der dritte Bereich 3150 in Bezug auf die z-Achse über das distale Ende 3106 des 3D-Körpers 3102 hinaus. In einer Ausführungsform umfasst das dielektrische Material des ersten Bereichs 3130 das dielektrische Material des dritten Bereichs 3150.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 3100 ferner: ein Basissubstrat 3200 mit einer Signalzuführung 3202 (siehe 3B), die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper 3102 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper 3102 auf dem Basissubstrat 3200 relativ zu der Signalzuführung 3202 so angeordnet ist, dass der 3D-Körper 3102 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung 3202 anliegt.
In einer Ausführungsform ist ein Array 3300 der EM-Vorrichtung 3100 (siehe 3C) bei einer Betriebsfrequenz und einer zugehörigen Wellenlänge in Betrieb ist, wobei: das Array 3300 eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen 3100 enthält, wobei jede EM-Vorrichtung 3100 der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 physikalisch mit mindestens einer anderen der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 über eine relativ dünne Verbindungsstruktur 3302 verbunden ist, um ein verbundenes Array 3300 zu bilden, wobei jede Verbindungsstruktur 3302 relativ dünn ist im Vergleich zu einer Gesamtaußenabmessung einer der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100, wobei jede Verbindungsstruktur 3302 eine Querschnitts-Gesamthöhe H3 aufweist, die weniger als 20 % einer Gesamthöhe H4 einer jeweiligen angeschlossenen EM-Vorrichtung 3100 beträgt und aus dem dielektrischen Material des zweiten Bereichs 3140 gebildet ist, wobei jede Verbindungsstruktur 3302 und die zugehörige EM-Vorrichtung 3100 einen einzelnen monolithischen Abschnitt des angeschlossenen Arrays 3300 bilden. In einer Ausführungsform ist jede Verbindungsstruktur 3302 in der Nähe des distalen Endes 3106 des 3D-Körpers 3102 in einem Abstand von dem proximalen Ende 3104 des 3D-Körpers 3102 angeordnet. In einer Ausführungsform umfasst das Array 3300 ferner ein Basissubstrat 3200, wobei das Array 3300 auf dem Basissubstrat 3200 angeordnet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Verbindungsstruktur 3302 ferner mindestens einen Schenkel 3304, der einstückig mit der Verbindungsstruktur 3302 ausgebildet und monolithisch mit dieser ist, wobei sich der mindestens eine Schenkel 3304 von der Verbindungsstruktur 3302 nach unten zu dem Basissubstrat 3200 erstreckt.
In einer Ausführungsform hat der zweite Bereich 3140 einen ersten Abschnitt 3142 nahe dem proximalen Ende 3104 des 3D-Körpers 3102 und einen zweiten Abschnitt 3144 nahe dem distalen Ende 3106 des 3D-Körpers 3102. In einer Ausführungsform stößt der zweite Abschnitt 3144 an den ersten Abschnitt 3142 und ist mit diesem in Kontakt (dargestellt als gestrichelte Linie 3306 in 3C). In einer Ausführungsform befindet sich der zweite Abschnitt 3144 in der Nähe des ersten Abschnitts 3142 mit einem Materialspalt 3308 mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante dazwischen. Das heißt, der Spalt 3308 ist kein dielektrisches Material des zweiten Bereichs 3140.
In einer Ausführungsform umfasst der Materialspalt 3308 mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfasst der Materialspalt 3308 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums.
In einer Ausführungsform umfasst das Array 3300 ferner einen dritten Bereich 3150, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk3-3100) hergestellt ist, wobei der dritte Bereich 3150 mindestens die Seiten des äußeren Umfangs des 3D-Körpers 3102 vom proximalen 3104 bis mindestens zum distalen Ende 3106 des 3D-Körpers 3102 umhüllt, wobei die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der dritte Bereich 3150 über einen Brückenabschnitt 3152 zwischen benachbarten aus der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 des Arrays 3300. In einer Ausführungsform erstreckt sich der dritte Bereich 3150 über einen Brückenabschnitt 3152 zwischen benachbarten des ersten Abschnitts 3142 von entsprechenden der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 des Arrays 3300, und der dritte Bereich 3150 erstreckt sich nicht über eine Lücke 3154 zwischen benachbarten des zweiten Abschnitts 3144 von entsprechenden der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 des Arrays 3300.
In einer Ausführungsform umfasst der Spalt 3308, der nicht aus dielektrischem Material mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante besteht, das dielektrische Material mit der dritten mittleren Dielektrizitätskonstante.
In einer Ausführungsform des Arrays 3300 enthält das Basissubstrat 3200 eine Vielzahl von Signaleinspeisungen 3202, wobei jede Signaleinspeisung 3202 der Vielzahl von Signaleinspeisungen 3202 so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen, wobei eine gegebene der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 3100 auf dem Basissubstrat 3200 relativ zu einer entsprechenden Signalzuführung 3202 so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung 3100 zentral elektromagnetisch erregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signalzuführung 3202 vorhanden ist.
Die folgende Beschreibung einer beispielhaften EM-Vorrichtung 4100 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf die 4A und 4B, zusammen in Kombination mit den 1A-1 C. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 4101, der in den 4A und 4B dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale des EM-Geräts 4100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 4100 eine mit dem EM-Gerät 1100 vergleichbare Struktur, wobei: der erste Bereich 1108, 4108 sich zumindest teilweise zu dem distalen Ende 1106, 4106 des 3D-Körpers 1102, 4102 von einer ersten Basisstruktur 4112 in der Nähe des proximalen Endes 1104, 4104 des 3D-Körpers 1102, 4102 erstreckt; der zweite Bereich 1112, 4114 sich zumindest teilweise zu dem distalen Ende 1106, 4106 des 3D-Körpers 1102, 4102 von dem proximalen Ende 1104, 4104 des 3D-Körpers 1102, 4102 erstreckt; der 3D-Körper 1102, 4102 ferner einen dritten Bereich 1114, 4116 umfasst, der radial außerhalb des zweiten Bereichs 1112, 4114 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk3-1100, Dk3-4100), die kleiner ist als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-1100), wobei sich der dritte Bereich 1114, 4116 von einer zweiten Basisstruktur 4118 in der Nähe des proximalen Endes 1104, 4104 des 3D-Körpers 1102, 4102 zu dem distalen Ende 1106, 4106 des 3D-Körpers 1102, 4102 erstreckt; und der 3D-Körper 1102, 4102 ferner einen vierten Bereich 1120, 4120 umfasst, der radial außerhalb des dritten Bereichs 1114, 4116 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk4-4100) aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich 1120, 4120 von dem proximalen Ende 1104, 4104 des 3D-Körpers 1102, 4102 zu dem distalen Ende 1106, 4106 des 3D-Körpers 1102, 4102 erstreckt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 4100: einen 3D-Körper 4102, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist und ein proximales Ende 4104 und ein distales Ende 4106 aufweist; wobei der 3D-Körper 4102 einen ersten Bereich 4108 aufweist, der in Richtung der axialen Mitte 4110 des 3D-Körpers 4102 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk1-4100) besteht, wobei sich der erste Bereich 4108 zumindest teilweise, und in einer Ausführungsform nur teilweise, von einer ersten Basisstruktur 4112 in der Nähe des proximalen Endes 4104 des 3D-Körpers 4102 zum distalen Ende 4106 des 3D-Körpers 4102 erstreckt; wobei der 3D-Körper 4102 einen zweiten Bereich 4114 aufweist, der radial außerhalb des ersten Bereichs 4108 angeordnet ist und aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-4100) aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich 4114 zumindest teilweise, und in einer Ausführungsform nur teilweise, von dem proximalen Ende 4104 des 3D-Körpers 4102 zu dem distalen Ende 4106 des 3D-Körpers 4102 erstreckt wobei der 3D-Körper 4102 einen dritten Bereich 4116 aufweist, der radial außerhalb des zweiten Bereichs 4114 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk3-4100) aufweist, die kleiner ist als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der dritte Bereich 4116 von einer zweiten Basisstruktur 4118, die sich in der Nähe des proximalen Endes 4104 des 3D-Körpers 4102 befindet, zu dem distalen Ende 4106 des 3D-Körpers 4102 erstreckt; und der 3D-Körper 4102 einen vierten Bereich 4120 aufweist, der radial außerhalb des dritten Bereichs 4116 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk4-4100) aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich 4120 vom proximalen Ende 4104 des 3D-Körpers 4102 zum distalen Ende 4106 des 3D-Körpers 4102 erstreckt. In einer Ausführungsform hat die erste Basisstruktur 4112 des ersten Bereichs 4108, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 4100 zu sehen, eine Dicke H7 und ist einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich 4114 ausgebildet. In einer Ausführungsform ist H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll. In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 4108 zentral in Bezug auf eine zentrale z-Achse innerhalb des 3D-Körpers 4102 angeordnet.
In einer Ausführungsform ist der dritte Bereich 4116 ein Kontinuum des ersten Bereichs 4108, und sowohl der erste Bereich 4108 als auch der dritte Bereich 4116 umfassen Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann, oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfassen der erste und der dritte Bereich 4108, 4116 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums. In einer Ausführungsform ist der dritte Bereich 4116 ein Kontinuum des ersten Bereichs 4108, und mindestens einer von dem ersten Bereich 4108 und dem dritten Bereich 4116 umfasst ein anderes dielektrisches Material als Luft. In einer Ausführungsform umfasst der dritte Bereich 4116 ein dielektrisches Material, das sich von dem dielektrischen Material des ersten Bereichs 4108 unterscheidet. In einer Ausführungsform hat das dielektrische Material des dritten Bereichs 4116 eine Dielektrizitätskonstante, die kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials des ersten Bereichs 4108.
In einer Ausführungsform ist der vierte Bereich 4120 ein Kontinuum des zweiten Bereichs 4114, z. B. über die zweite Basisstruktur 4118, so dass der zweite und vierte Bereich 4114, 4120 und die zweite Basisstruktur 4118 einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden, und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 4100 ferner eine relativ dünne Verbindungsstruktur 4122, die am proximalen Ende 4104 des 3D-Körpers 4102 angeordnet ist und einstückig mit dem zweiten Bereich 4114 und dem vierten Bereich 4120 ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich 4114, der vierte Bereich 4120 und die relativ dünne Verbindungsstruktur 4122 einen Monolithen bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur 4122, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 4100 beobachtet, eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 20 % einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers 4102 beträgt. Die relativ dünne Verbindungsstruktur 4122 hat eine Gesamtbreite W5, wie in der gedrehten isometrischen Ansicht der EM-Vorrichtung 4100 beobachtet, die kleiner ist als eine Gesamtaußenabmessung W4 des zweiten Bereichs 4114.
In einer Ausführungsform hat die zweite Basisstruktur 4118, wie in einer Draufsicht auf Die EM-Vorrichtung 4100 zu sehen, eine Dicke H8, die geringer ist als H5. In einer Ausführungsform ist H8 gleich oder kleiner als 0,005 Zoll, oder gleich oder kleiner als 0,003 Zoll. In einer Ausführungsform kann die zweite Basisstruktur 4118 eine separate Schicht sein, die neben und unter dem ersten, zweiten, dritten und vierten Bereich 4108, 4114, 4116 und 4120 des 3D-Körpers 4102 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante besteht, die im Vergleich zu der des 3D-Körpers 4102 relativ hoch ist und vorzugsweise im Wesentlichen der Dielektrizitätskonstante des 3D-Körpers 4102 entspricht.
In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 4108 eine Vertiefung, die in dem zweiten Bereich 4114 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % des Abstands von einem distalen Ende 4124 des zweiten Bereichs 4114 zu dem proximalen Ende 4104 des 3D-Körpers 4102. In einer Ausführungsform haben der zweite Bereich 4114 und der erste Bereich 4108 koexistierende zentrale z-Achsen, der dritte Bereich 4116 und der zweite Bereich 4114 haben koexistierende zentrale z-Achsen, und der vierte Bereich 4120 und der dritte Bereich 4116 haben koexistierende zentrale z-Achsen. In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 4100 zu sehen ist, umgibt der zweite Bereich 4114 vollständig den ersten Bereich 4108, der dritte Bereich 4116 umgibt vollständig den zweiten Bereich 4114, und der vierte Bereich 4120 umgibt vollständig den dritten Bereich 4116.
In einer Ausführungsform haben der zweite Bereich 4114 und der vierte Bereich 4120 jeweils eine äußere Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist. In einer Ausführungsform haben der zweite Bereich 4114 und der vierte Bereich 4120 jeweils eine innere Querschnittsform, wie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist.
In einer Ausführungsform ist mindestens ein Teil aller freiliegenden Innenflächen mindestens des zweiten Bereichs 4114 und des vierten Bereichs 4120 des 3D-Körpers 4102 vom proximalen Ende 4104, das zum distalen Ende 4106 des 3D-Körpers 4102 hin angeordnet ist, nach innen verjüngt, wie durch die verjüngten Innen- und Außenflächen in 4A dargestellt.
In Anbetracht des Vorstehenden sind der erste Bereich 4108 und/oder der dritte Bereich 4116 Vertiefungen im 3D-Körper 4102, die durch Entfernen von Material des 3D-Körpers 4102 (wie z. B. des zweiten Bereichs 4114 und des vierten Bereichs 4120), durch Verwendung eines entfernbaren Einsatzes während der Formung des 3D-Körpers 4102 oder durch jedes andere für einen hierin offenbarten Zweck geeignete Mittel gebildet werden. In einer Ausführungsform sind die vorgenannten Vertiefungen (zum Beispiel der erste Bereich 4108 und der dritte Bereich 4116) Bereiche des 3D-Körpers 4102, die eine relativ niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweisen als die Bereiche ohne Vertiefungen (zum Beispiel der zweite Bereich 4114 und der vierte Bereich 4120).
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 4100 ferner: ein Basissubstrat 4200 mit einer Signalzuführung 4202, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper 4102 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper 4102 auf dem Basissubstrat 4200 relativ zu der Signalzuführung 4202 so angeordnet ist, dass der 3D-Körper 4102 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung 4202 anliegt.
In einer Ausführungsform ist ein Array 4300 der EM-Vorrichtung 4100 (siehe 4B) bei einer Betriebsfrequenz und einer zugehörigen Wellenlänge in Betrieb ist, wobei: das Array 4300 eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen 4100 umfasst, die auf einem Basissubstrat 4200 angeordnet sind; das Basissubstrat 4200 eine Vielzahl von Signaleinspeisungen 4202 aufweist, wobei jede Signaleinspeisung 4202 der Vielzahl von Signaleinspeisungen 4202 so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 4100 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei eine gegebene EM-Vorrichtung 4100 auf dem Basissubstrat 4200 relativ zu einer entsprechenden Signalzuführung 4202 so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung 4100 zentral elektromagnetisch erregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signalzuführung 4202 vorhanden ist.
Die folgende Beschreibung einer beispielhaften EM-Vorrichtung 5100 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf 5, in Kombination mit 1A-1C. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 5101, der in 5 dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale des EM-Geräts 5100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 5100 eine mit dem EM-Gerät 1100 vergleichbare Struktur, wobei: der erste Bereich 1108, 5108 sich zumindest teilweise zum distalen Ende 1106, 5106 des 3D-Körpers 1102, 5102 von einer ersten Basisstruktur 5112 nahe dem proximalen Ende 1104, 5104 des 3D-Körpers 1102, 5102 erstreckt; der zweite Bereich 1112, 5114 sich zumindest teilweise zum distalen Ende 1106, 5106 des 3D-Körpers 1102, 5102 vom proximalen Ende 1104, 5104 des 3D-Körpers 1102, 5102 erstreckt; der 3D-Körper 1102, 5102 ferner einen dritten Bereich 1114, 5116 umfasst, der radial außerhalb des zweiten Bereichs 1112, 5114 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk3-1100, Dk3-5100), die kleiner ist als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-1100), wobei sich der dritte Bereich 1114, 5116 von einer zweiten Basisstruktur 5118 in der Nähe des proximalen Endes 1104, 5104 des 3D-Körpers 1102, 5102 zu dem distalen Ende 1106, 5106 des 3D-Körpers 1102, 5102 erstreckt; der 3D-Körper 1102, 5102 ferner einen vierten Bereich 1120, 5120 umfasst, der radial außerhalb des dritten Bereichs 1114, 5116 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk4-5100) aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich 1120, 5120 von dem proximalen Ende 1104, 5104 des 3D-Körpers 1102, 5102 zu dem distalen Ende 1106, 5106 des 3D-Körpers 1102, 5102 erstreckt wobei die zweite Basisstruktur 5118 eine relativ dünne Verbindungsstruktur 5122 umfasst, die an dem proximalen Ende 5104 des 3D-Körpers 5102 angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich 5114 und dem vierten Bereich 5120 ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich 5114, der vierte Bereich 5120 und die relativ dünne Verbindungsstruktur 5122 einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur 5122 eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers 1102 beträgt; und die zweite Basisstruktur 5118 in dem dritten Bereich 5116 kein dielektrisches Material des Monolithen mit Ausnahme der relativ dünnen Verbindungsstruktur 5122 ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 5100: einen 3D-Körper 5102, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist und ein proximales Ende 5104 und ein distales Ende 5106 aufweist; wobei der 3D-Körper 5102 einen ersten Bereich 5108 aufweist, der in Richtung des Zentrums 5110 des 3D-Körpers 5102 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk1-5100) aufweist, wobei sich der erste Bereich 5108 zumindest teilweise zum distalen Ende 5106 des 3D-Körpers 5102 von einer ersten Basisstruktur 5112 in der Nähe des proximalen Endes 5104 des 3D-Körpers 5102 erstreckt; wobei der 3D-Körper 5102 einen zweiten Bereich 5114 aufweist, der radial außerhalb des ersten Bereichs 5108 angeordnet ist und aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-5100) aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich 5114 zumindest teilweise zum distalen Ende 5106 des 3D-Körpers 5102 vom proximalen Ende 5104 des 3D-Körpers 5102 erstreckt; wobei der 3D-Körper 5102 einen dritten Bereich 5116 aufweist, der radial außerhalb des zweiten Bereichs 5114 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk3-5100) aufweist, die kleiner ist als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der dritte Bereich 5116 von einer zweiten Basisstruktur 5118 in der Nähe des proximalen Endes 5104 des 3D-Körpers 5102 bis zum distalen Ende 5106 des 3D-Körpers 5102 erstreckt; wobei der 3D-Körper 5102 einen vierten Bereich 5120 aufweist, der radial außerhalb des dritten Bereichs 5116 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk4-5100) aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich 5120 vom proximalen Ende 5104 des 3D-Körpers 5102 zum distalen Ende 5106 des 3D-Körpers 5102 erstreckt; wobei die zweite Basisstruktur 5118 eine relativ dünne Verbindungsstruktur 5122 umfasst, die am proximalen Ende 5104 des 3D-Körpers 5102 angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich 5114 und dem vierten Bereich 5120 ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich 5114, der vierte Bereich 5120, und die relativ dünne Verbindungsstruktur 5122 einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur 5122, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 5100 beobachtet, eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30 % einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers 5102 beträgt; und wobei die zweite Basisstruktur 5118 in dem dritten Bereich 5116 kein dielektrisches Material des Monolithen ist, mit Ausnahme der relativ dünnen Verbindungsstruktur 5122.
In einer Ausführungsform hat die erste Basisstruktur5112 des ersten Bereichs 5108, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 5100 zu sehen, eine Dicke H7 und ist einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich 5114 ausgebildet. In einer Ausführungsform ist H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll.
In einer Ausführungsform hat die relativ dünne Verbindungsstruktur 5122 mindestens zwei Arme 5124, die eine Brücke zwischen dem zweiten Bereich 5114 und dem vierten Bereich 5120 bilden. In einer Ausführungsform hat die relativ dünne Verbindungsstruktur 5122, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 5100 zu sehen, eine Gesamtbreite W1, die geringer ist als eine Gesamtbreite W2 des zweiten Bereichs 5114.
In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 5108 axial zentral in Bezug auf eine zentrale z-Achse innerhalb des 3D-Körpers 5102 angeordnet.
In einer Ausführungsform ist der dritte Bereich 5116 ein Kontinuum des ersten Bereichs 5108, und sowohl der erste Bereich 5108 als auch der dritte Bereich 5116 umfassen Luft, die vollständig aus Luft bestehen kann oder aus Luft und einem anderen dielektrischen Medium als Luft bestehen kann. In einer Ausführungsform umfassen der erste und der dritte Bereich 5108, 5116 ein dielektrisches Medium in Form eines Schaums. In einer Ausführungsform ist der dritte Bereich 5116 ein Kontinuum des ersten Bereichs 5108, und mindestens einer von dem ersten Bereich 5108 und dem dritten Bereich 5116 umfasst ein anderes dielektrisches Material als Luft. In einer Ausführungsform umfasst der dritte Bereich 5116 ein dielektrisches Material, das sich von dem dielektrischen Material des ersten Bereichs 5108 unterscheidet. In einer Ausführungsform hat das dielektrische Material des dritten Bereichs 5116 eine Dielektrizitätskonstante, die kleiner als die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials des ersten Bereichs 5108 ist. In einer Ausführungsform hat das monolithische Material eine Dielektrizitätskonstante, die gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist. In einer Ausführungsform ist der erste Bereich 5108 eine Vertiefung, die in dem zweiten Bereich 5114 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Vertiefung des ersten Bereichs 5108 durch Entfernen von Material des zweiten Bereichs 5114, durch Verwendung eines entfernbaren Einsatzes während der Formung des zweiten Bereichs 5114 oder durch jedes andere Mittel, das für einen hierin offenbarten Zweck geeignet ist, gebildet werden. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % der Entfernung von einem distalen Ende 5126 des zweiten Bereichs 5114 zum proximalen Ende 5104 des 3D-Körpers 5102. In einer Ausführungsform haben der zweite Bereich 5114 und der erste Bereich 5108 koexistierende zentrale z-Achsen, der dritte Bereich 5116 und der zweite Bereich 5114 haben koexistierende zentrale z-Achsen, und der vierte Bereich 5120 und der dritte Bereich 5116 haben koexistierende zentrale z-Achsen. In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 5100 zu sehen ist, umgibt der zweite Bereich 5114 vollständig den ersten Bereich 5108, der dritte Bereich 5116 umgibt vollständig den zweiten Bereich 5114, und der vierte Bereich 5120 umgibt vollständig den dritten Bereich 5116.
In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf Die EM-Vorrichtung 5100 zu sehen ist, hat zumindest ein Teil des zweiten Bereichs 5114 eine konvexe Außenfläche 5128. In einer Ausführungsform erstreckt sich die konvexe Außenfläche 5128 vom proximalen Ende 5104 des 3D-Körpers 5102 bis zum distalen Ende 5126 des zweiten Bereichs 5114.
In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 5100 beobachtet, haben der zweite Bereich 5114 und der vierte Bereich 5120 jeweils eine äußere Querschnittsform, wie auch in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die kreisförmig ist. In einer Ausführungsform und in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 5100 betrachtet, haben der zweite Bereich 5114 und der vierte Bereich 5120 jeweils eine innere Querschnittsform, wie auch in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist. In einer Ausführungsform zieht sich zumindest ein Teil aller freiliegenden Innenflächen zumindest des zweiten Bereichs 5114 und des vierten Bereichs 5120 des 3D-Körpers 5102 vom proximalen Ende 5104 in Richtung des distalen Endes 5106 des 3D-Körpers 5102 nach innen.
In einer Ausführungsform umfasst die EM-Vorrichtung 5100 ferner: ein Basissubstrat (siehe 4200, z.B. 4A und 4B) mit einer Signalspeisung (siehe 4202, z.B. 4A und 4B), die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper 5102 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper 5102 auf dem Basissubstrat relativ zu der Signalspeisung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper 5102 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalspeisung vorhanden ist.
In einer Ausführungsform ist ein Array (siehe z.B. 4300, 4B) der EM-Vorrichtung 5100 bei einer Betriebsfrequenz und einer zugehörigen Wellenlänge betriebsbereit, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen 5100 umfasst, die auf einem Basissubstrat (siehe z.B. 4200, 4B) angeordnet sind; das Basissubstrat eine Vielzahl von Signalzuführungen (siehe z.B. 4202, 4B, zum Beispiel), wobei jede Signalspeisung der Vielzahl von Signalspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 5100 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei eine gegebene EM-Vorrichtung 5100 auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signalspeisung so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung 5100 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signalspeisung vorhanden ist.
Die folgende Beschreibung einer beispielhaften EM-Vorrichtung 6100 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf die 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G, 6H, 6l und 6J, zusammen in Kombination mit den 1A-1 C. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 6101, der in den 6B-6C, 6l und 6J dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale der EM-Vorrichtung 6100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst die Beispiel-EM-Vorrichtung 6100 eine Struktur, die mit der EM-Vorrichtung 1100 vergleichbar ist, die ferner umfasst: ein Basissubstrat 6200 mit einer ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204, die sich durch das Basissubstrat 6200 erstrecken; wobei der 3D-Körper 1102, 6102 ein anderes Medium als Luft umfasst, wobei das proximale Ende 1104, 6104 des 3D-Körpers 1102, 6102 auf dem Basissubstrat 6200 angeordnet ist, so dass der 3D-Körper 1102, 6102 die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 zumindest teilweise oder vollständig bedeckt; wobei die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers 1102, 6102 gefüllt sind, so dass der 3D-Körper 1102, 6102 und das dielektrische Material der ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 einen Monolithen bilden.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Beispiel-EM-Gerät 6100: ein Basissubstrat 6200 mit einer ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204, die sich durch das Basissubstrat 6200 von einer Seite zu einer gegenüberliegenden Seite erstrecken; einen 3D-Körper 6102, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das aus einem anderen Medium als Luft besteht, wobei der 3D-Körper 6102 ein proximales Ende 6104 und ein distales Ende 6106 aufweist, wobei das proximale Ende 6104 des 3D-Körpers 6102 auf dem Basissubstrat 6200 angeordnet ist, so dass der 3D-Körper 6102 die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 zumindest teilweise oder vollständig bedeckt; wobei die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers 6102 gefüllt sind, so dass der 3D-Körper 6102 und das dielektrische Material der ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 einen Monolithen bilden. In einer Ausführungsform bedeckt der 3D-Körper 6102 die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 vollständig. In einer Ausführungsform ist die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 vollständig mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers 6102 gefüllt. In einer Ausführungsform ist das dielektrische Material des 3D-Körpers 6102 ein formbares dielektrisches Material.
In einer Ausführungsform umfasst das Basissubstrat 6200 ferner eine zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen 6206, die vollständig von dem 3D-Körper 6102 bedeckt sein können, teilweise von dem 3D-Körper 6102 bedeckt sind oder relativ zu dem 3D-Körper 6102 vollständig freiliegen. In einer Ausführungsform ist die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen 6206, die vollständig oder teilweise von dem 3D-Körper 6102 bedeckt sind, entweder zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers 6102 gefüllt oder mit einem elektrisch leitfähigen Material (wie z. B. Kupfer, aber nicht darauf beschränkt) gefüllt; und die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen 6206, die relativ zu dem 3D-Körper 6102 vollständig freiliegen, sind mit einem elektrisch leitfähigen Material (wie z. B. Kupfer, aber nicht darauf beschränkt) gefüllt.
Aus der vorangegangenen Beschreibung der ersten und zweiten Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204, 6206 wird ersichtlich, dass eine Unterscheidung zwischen den beiden gemacht werden kann. Das heißt, die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 sind notwendigerweise zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers 6102 gefüllt, während die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen 6206 nicht notwendigerweise zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers 6102 gefüllt ist. In einer Ausführungsform kann die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 als struktureller Anker zur Verankerung des 3D-Körpers 6102 am Substrat 6200 dienen, und die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen 6206 kann als elektrisch leitende Wand für eine Signaleinspeisung mit geschlitzter Öffnung dienen (weiter unten beschrieben).
In einer Ausführungsform enthält das Basissubstrat 6200 ferner eine Signalzuführung 6202, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper 6102 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung 6202 anliegt. In einer Ausführungsform ist der 3D-Körper 6102 auf dem Basissubstrat 6200 relativ zur Signalzuführung 6202 so angeordnet, dass der 3D-Körper 6102 zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung 6202 anliegt. In einer Ausführungsform umfasst die Signalzuführung 6202 eine Streifenleitung 6208 und eine geschlitzte Öffnung 6210 (siehe 6D), wobei die geschlitzte Öffnung 6210 vollständig durch den 3D-Körper 6102 abgedeckt ist.
In einer Ausführungsform und unter besonderer Bezugnahme auf die 6A, 6B und 6D enthält das Basissubstrat 6200 eine elektrisch leitende untere Schicht 6212, die ein elektrisches Massebezugspotential bereitstellt, eine elektrisch leitende obere Schicht 6214, die elektrisch mit dem Massebezugspotential verbunden ist, und mindestens ein dielektrisches Substrat 6216, 6218, das zwischen der unteren 6212 und der oberen 6214 elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist; und das proximale Ende 6104 des 3D-Körpers 6102 ist auf der oberen Schicht 6214 angeordnet.
In einer Ausführungsform umfasst das vorgenannte mindestens eine dielektrische Substrat ein erstes dielektrisches Substrat 6216, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht 6212 angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat 6218, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht 6214 angeordnet ist; und das Basissubstrat 6200 ferner eine Dünnfilm-Klebeverbindung 6220 enthält, die zwischen dem ersten 6216 und dem zweiten 6218 dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist, wobei die Streifenleitung 6208 zwischen dem Dünnfilm-Kleber 6220 und dem zweiten dielektrischen Substrat 6218 unterhalb und orthogonal zu der geschlitzten Öffnung 6210 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform hat der 3D-Körper 6102: einen ersten Bereich 6108 in Richtung des Zentrums 6110 des 3D-Körpers 6102, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk1-6100) hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich 6108 zumindest teilweise zum distalen Ende 6106 des 3D-Körpers 6102 von einer ersten Basisstruktur 6112 in der Nähe des proximalen Endes 6104 des 3D-Körpers 6102 erstreckt; der 3D-Körper 6102 einen zweiten Bereich 6114 aufweist, der radial außerhalb des ersten Bereichs 6108 angeordnet ist und aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-6100) aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich 6114 zumindest teilweise zum distalen Ende 6106 des 3D-Körpers 6102 vom proximalen Ende 6104 des 3D-Körpers 6102 erstreckt; der 3D-Körper einen dritten Bereich 6116 aufweist, der radial außerhalb des zweiten Bereichs 6114 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk3-6100) aufweist, die kleiner ist als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der dritte Bereich 6116 von einer zweiten Basisstruktur 6118, die sich in der Nähe des proximalen Endes 6104 des 3D-Körpers 6102 befindet, bis zum distalen Ende 6106 des 3D-Körpers 6102 erstreckt; der 3D-Körper 6102 einen vierten Bereich 6120 aufweist, der radial außerhalb des dritten Bereichs 6116 angeordnet ist und aus einem dielektrischen Material besteht, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk4-6100) aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich 6120 vom proximalen Ende 6104 des 3D-Körpers 6102 zum distalen Ende 6106 des 3D-Körpers 6102 erstreckt; wobei die zweite Basisstruktur 6118 eine relativ dünne Verbindungsstruktur 6122 umfasst, die am proximalen Ende 6104 des 3D-Körpers 6102 angeordnet ist, die integral mit dem zweiten Bereich 6114 und dem vierten Bereich 6120 ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich 6114, der vierte Bereich 6120 und die relativ dünne Verbindungsstruktur 6122 einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Teil des zuvor erwähnten Monolithen der EM-Vorrichtung 6100 zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur 6122 eine Gesamthöhe H5, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 6100 betrachtet, aufweist, die weniger als 30% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers 6102 beträgt und wobei die zweite Basisstruktur 6118 in dem dritten Bereich 6116 kein dielektrisches Material des Monolithen ist, mit Ausnahme der relativ dünnen Verbindungsstruktur 6122.
In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf Die EM-Vorrichtung 6100 zu sehen, hat die erste Basisstruktur 6112 des ersten Bereichs 6108 eine Dicke H7 und ist einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich 6114 ausgebildet. In einer Ausführungsform ist H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll.
In einer Ausführungsform ist die geschlitzte Öffnung 6210 vollständig von der ersten Basisstruktur 6112 des ersten Bereichs 6108 und des zweiten Bereichs 6114 des 3D-Körpers 6102 bedeckt.
In einer Ausführungsform hat die relativ dünne Verbindungsstruktur 6122 mindestens zwei Arme 6124, die eine Brücke zwischen dem zweiten Bereich 6114 und dem vierten Bereich 6120 bilden. In einer Ausführungsform und wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 6100 zu sehen ist, hat die relativ dünne Verbindungsstruktur 6122 eine Gesamtbreite W1, die geringer ist als eine Gesamtbreite W2 des zweiten Bereichs 6114.
In einer Ausführungsform ist der 3D-Körper 6102 auf dem Basissubstrat verankert, indem das dielektrische Material des 3D-Körpers 6102 die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 zumindest teilweise ausfüllt und mit diesen integriert ist.
In einer Ausführungsform, wie sie in einer Draufsicht oder einem Querschnitt in der x-y-Ebene des EM-Bauelements 6100 und unter besonderer Bezugnahme auf die 6A und 6B zu sehen ist, umfasst die erste Mehrzahl von Durchkontaktierungen 6204: ein erstes Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen 6222 mit einer Gesamtbreitenabmessung D3; ein zweites Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen 6224 mit einer Gesamtbreitenabmessung D4; und ein drittes Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen 6226 mit einer Gesamtbreitenabmessung D5. In einer Ausführungsform ist D4 kleiner als D3, und D5 ist gleich D4. In einer Ausführungsform sind die Abmessungen D3, D4 und D5 Durchmesserabmessungen.
In einer Ausführungsform und unter besonderer Bezugnahme auf 6B, 6C und 6D, umfasst die EM-Vorrichtung 6100 ferner: eine elektromagnetisch reflektierende Struktur 6300 mit einer elektrisch leitenden Struktur 6302 und einem elektrisch leitenden elektromagnetischen Reflektor 6304, der einstückig mit der elektrisch leitenden Struktur 6302 ausgebildet ist oder mit dieser in elektrischer Verbindung steht; wobei die elektromagnetisch reflektierende Struktur 6300 auf der oberen elektrisch leitenden Schicht 6214 angeordnet ist oder mit dieser in elektrischer Verbindung steht; wobei der elektrisch leitende elektromagnetische Reflektor 6304 eine Wand 6306 bildet, die eine Ausnehmung 6308 definiert und zumindest teilweise umschreibt oder umgibt, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 6100 betrachtet; wobei der 3D-Körper 6102 innerhalb der Ausnehmung 6308 angeordnet ist. In einer Ausführungsform, wie in einer Draufsicht auf die EM-Vorrichtung 6100 betrachtet, hat die Wand 6306 des Reflektors 6304 eine Höhe H9, die größer ist als eine Höhe H10 des zweiten Bereichs 6114.
In einer Ausführungsform mit besonderem Bezug auf 6E und als Reaktion auf ein elektrisches 40-GHz-Signal, das an der Signalzuführung 6202 anliegt, strahlt der 3D-Körper 6102 ein EM-Feld mit einem breiten Sichtfeld (FOV) in das Fernfeld mit den folgenden Merkmalen ab: ein Verstärkungsprofil, das eine 3dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 60 Grad in der E-Feld-Richtung umfasst (siehe 6E); ein Verstärkungsprofil, das eine 3dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 45 Grad in der H-Feld-Richtung enthält; ein Verstärkungsprofil, das eine 6dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 90 Grad in der E-Feld-Richtung enthält; und ein Verstärkungsprofil, das eine 6dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 60 Grad in der H-Feld-Richtung enthält.
In einer Ausführungsform mit besonderem Bezug auf die 6G und 6H und als Reaktion auf ein bestimmtes elektrisches GHz-Signal, das an der Signalzuführung 6202 anliegt, strahlt der 3D-Körper 6102 ein EM-Feld in das Fernfeld mit den folgenden Eigenschaften ab: eine Achsverstärkung von etwa 4,4 dBi bei 36 GHz bis etwa 5,8 dBi bei 41 GHz, mit einer resultierenden Bandbreite von mehr als 10%. In einer Ausführungsform und als Reaktion auf ein bestimmtes elektrisches GHz-Signal, das an der Signaleinspeisung 6202 anliegt, strahlt der 3D-Körper 6102 ein EM-Feld in das Fernfeld mit den folgenden Eigenschaften ab: eine Achsverstärkung von etwa 4,4 dBi bei 36 GHz bis etwa 6 dBi bei 46 GHz, mit einer resultierenden relativ flachen Verstärkung und einer Bandbreite größer als 20%.
In einer Ausführungsform und unter besonderer Bezugnahme auf die 6l und 6J ist ein Array 6400 der EM-Vorrichtung 6100 bei einer Betriebsfrequenz und einer zugehörigen Wellenlänge in Betrieb, wobei: das Array 6400 eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen 6100 umfasst, die in einer nebeneinander liegenden Anordnung angeordnet sind, wobei das Basissubstrat 6200 jeder EM-Vorrichtung 6100 eine zusammenhängende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats 6200 ist, um ein Gesamtbasissubstrat 6230 zu bilden, wobei jede EM-Vorrichtung 6100 eine diskrete Signalzuführung 6202 (siehe 6B) relativ zu einer benachbarten der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 6100 aufweist, und wobei jede diskrete Signalzuführung 6202 so konfiguriert ist, dass sie einen entsprechenden 3D-Körper 6100 elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der zugehörigen Signalzuführung 6202 anliegt.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung der EM-Vorrichtung 6100: Formen des 3D-Körpers 6102 auf eine Oberseite des Basissubstrats 6200 durch Spritzgießen eines formbaren dielektrischen Mediums durch die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen 6204 von einer Unterseite oder Rückseite des Basissubstrats 6200; und zumindest teilweises Aushärten des dielektrischen Mediums.
Die folgende Beschreibung eines beispielhaften Antennen-Subsystems 7000 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf die 7A, 7B, 7C und 7D zusammen und im Hinblick auf andere hierin offenbarte Figuren und Strukturen. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 7101, der in den 7A-7D dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale der EM-Vorrichtung 7100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst das Beispiel-Antennen-Subsystem 7000 für ein steuerbares Array von EM-Vorrichtungen 7100 (wie eine beliebige EM-Vorrichtung 1100, 2100, 3100, 4100, 5100, 6100, die hierin offenbart ist): eine Vielzahl von EM-Vorrichtungen 7100, wobei jede EM-Vorrichtung 7100 der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 7100 ein breites FOV DRA 7150 aufweist, das auf einer Oberfläche 7002 angeordnet und angeordnet ist (siehe 7B); eine Subsystemplatine 7010, die für jede EM-Vorrichtung 7100 der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 7100 eine Signalzuführungsstruktur 7202 (siehe 7A) aufweist; wobei die Vielzahl von EM-Vorrichtungen 7100 an der Subsystemplatine 7010 befestigt ist.
In einer Ausführungsform hat jeder DRA 7150 einen 3D-Körper 7102 (siehe andere hierin offenbarte 3D-Körper) mit einem ersten Bereich (siehe z.B. 1108, 1C) in Richtung der Mitte des 3D-Körpers 7102, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk1-7100) besteht, wobei sich der erste Bereich bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper 7102 hat einen zweiten Bereich (siehe z.B. 1112, 1C, zum Beispiel), der radial außerhalb des ersten Bereichs angeordnet ist und aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante (Dk2-7100) aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl der EM-Geräte 7100 in einem x-by-y-Array angeordnet. In einer Ausführungsform sind die DRAs 7150 auf einer zweidimensionalen, 2D, Fläche angeordnet. In einer Ausführungsform umfasst die Signalzuführungsstruktur 7202 eine Signalleitung mit einem Signaleingangsende 7204. In einer Ausführungsform enthält die Subsystemplatine 7010 ferner für jedes EM-Gerät 7100 einen Signalkommunikationspfad 7012 mit einem an einem Ende desselben angeordneten Eingangsanschluss 7014, wobei das andere, gegenüberliegende Ende des Signalkommunikationspfads 7012 elektrisch mit dem Signaleingangsende 7204 einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur 7202 verbunden ist. In einer Ausführungsform ist jeder Eingangsanschluss 7014 der Subsystemplatine 7010 mit einem EM-Strahlsteuerungs-Subsystem 7500 verbindbar (siehe 7D).
In einer Ausführungsform mit besonderem Bezug auf 7D enthält ein EM-Strahlsteuerungs-Subsystem 7500 einen EM-Strahlsteuerungs-Chip 7502, der mit einer Anzahl von Signalkommunikationskanälen 7504 verbunden ist, wobei jeder dem EM-Strahlsteuerungs-Chip 7502 zugeordnete Signalkommunikationskanal 7504 ein entsprechendes Ausgangsende 7506 aufweist, wobei die Anzahl der Signalkommunikationskanäle 7504 und der Ausgangsenden 7506 der Anzahl der in 7A und 7B dargestellten Anzahl von EM-Vorrichtungen 7100 entspricht; wobei jedes Ausgangsende 7506 eines entsprechenden Signalkommunikationskanals 7504 des EM-Strahlsteuerungs-Subsystems 7500 mit einem entsprechenden Eingangsanschluss 7014 der Subsystemplatine 7010 des Antennensubsystems 7000 verbunden ist. In einer Ausführungsform ist der Strahlsteuerungs-Chip 7502 in thermischer Kommunikation mit einem Kühlkörper 7508 angeordnet, der unter der Subsystemplatine 7010 angeordnet ist, die auch so konfiguriert sein kann, dass sie eine Phasenverschiebung und/oder Zeitverzögerung für die Strahlsteuerungsfunktion bereitstellt.
In einer Ausführungsform mit besonderem Bezug auf 7A enthält die Subsystemplatine 7010 ferner eine Vielzahl von Sätzen nicht leitender Durchkontaktierungen (siehe 6204, 6A, zum Beispiel), die sich durch sie hindurch erstrecken, wobei jeder Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen mit einer anderen aus der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 7100 verbunden ist; jeder 3D-Körper 7102 einer entsprechenden EM-Vorrichtung 7100 ist aus einem dielektrischen Material hergestellt, das aus einem anderen Medium als Luft besteht, wobei jeder 3D-Körper 7102 ein proximales Ende und ein distales Ende (siehe 6104 und 6106, 6C, zum Beispiel), wobei das proximale Ende jedes 3D-Körpers 7102 auf der Subsystemplatine 7010 angeordnet ist, so dass jeder 3D-Körper 7102 zumindest teilweise oder vollständig einen entsprechenden Satz der nicht-leitenden Durchkontaktierungen bedeckt; und die mehreren Sätze nicht-leitender Durchkontaktierungen zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des zugehörigen 3D-Körpers 7102 gefüllt sind, so dass jeder 3D-Körper 7102 und das dielektrische Material des entsprechenden Satzes nicht-leitender, zumindest teilweise gefüllter Durchkontaktierungen einen Monolithen bilden (siehe die zuvor erwähnte Beschreibung bezüglich der EM-Vorrichtung 6100). In einer Ausführungsform bedeckt der 3D-Körper 7102 den entsprechenden Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen vollständig. In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl der Sätze der nichtleitenden Durchkontaktierungen vollständig mit dem dielektrischen Material des zugehörigen 3D-Körpers 7102 gefüllt. In einer Ausführungsform erstrecken sich die mehreren Sätze nicht leitender Durchkontaktierungen zwischen der unteren elektrisch leitenden Schicht und der oberen elektrisch leitenden Schicht.
In einer Ausführungsform umfasst die Subsystemplatine 7010 ferner: eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht, ein erstes dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, und einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist (siehe z. B. 6212, 6214, 6216, 6218, 6220, 6D).
In einer Ausführungsform und unter Bezugnahme auf 6D umfasst die Signaleinspeisungsstruktur 7202 ferner: eine Streifenleitung 7208 (siehe beispielsweise auch 6208, 6D), die zwischen dem Dünnfilmklebstoff 6220 und dem zweiten dielektrischen Substrat 6218 angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende obere Schicht 6214 eine geschlitzte Öffnung (siehe beispielsweise 6210, 6D), die über und orthogonal zu der entsprechenden Streifenleitung 7208 (siehe auch 6208, 6D) angeordnet ist, wobei jede Streifenleitung 7208 das Signaleingangsende 7204 aufweist, wobei jede geschlitzte Öffnung vollständig durch den 3D-Körper 7102 (siehe auch 6102, 6D) der entsprechenden EM-Vorrichtung 7100 abgedeckt ist, wobei das proximale Ende des 3D-Körpers 7102 auf der elektrisch leitfähigen oberen Schicht angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist, ähnlich wie bei der Streifenleitung 7208, der Signalkommunikationspfad 7012 der Subsystemplatine 7010 zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet, wobei der Signalkommunikationspfad 7012 an seinem einen Ende den Eingangsanschluss 7014 aufweist und das andere, gegenüberliegende Ende des Signalkommunikationspfades elektrisch mit dem Signaleingangsende 7204 einer entsprechenden Streifenleitung 7208 verbunden ist.
In einer Ausführungsform enthält die Subsystemplatine 7010 ferner eine erste Mehrzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen 7016, die die obere elektrisch leitende Schicht mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbinden, wobei die erste Mehrzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen 7016 auf jeder Seite von jeweiligen der Mehrzahl von Signalkommunikationspfaden 7012 angeordnet ist, die dazu dienen, eine elektrisch leitende Wand neben einem entsprechenden Signalkommunikationspfad 7012 bereitzustellen.
In einer Ausführungsform enthält die Substratplatine 7010 außerdem eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen 7018, die die obere elektrisch leitende Schicht mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbinden, wobei die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen 7018 auf jeder Seite und an einem Ende der jeweiligen Streifenleitungen 7208 angeordnet sind, die dazu dienen, eine elektrisch leitende Wand neben einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur 7202 bereitzustellen.
Die folgende Beschreibung eines beispielhaften Antennen-Subsystems 8000 erfolgt unter besonderer Bezugnahme auf die 8A, 8B, 8C, 8D, 8E und 8F sowie im Hinblick auf andere hier offengelegte Figuren und Strukturen. Der orthogonale Satz von x-y-z-Achsen 8101, der in den 8A-8D dargestellt ist, dient der Veranschaulichung und legt die 3D-Anordnung der verschiedenen Merkmale der EM-Vorrichtung 8100 relativ zueinander fest.
In einer Ausführungsform umfasst das Beispiel-Antennen-Subsystem 8000 für ein steuerbares Array von EM-Vorrichtungen 8100 (wie z. B. jede hierin offenbarte EM-Vorrichtung 1100, 2100, 3100, 4100, 5100, 6100): eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen 8100, wobei jede EM-Vorrichtung 8100 der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 8100 einen DRA 8150 mit breitem FOV aufweist, der auf einer Oberfläche 8002 angeordnet und angeordnet ist, wobei jede EM-Vorrichtung 8100 der Vielzahl von EM-Vorrichtungen 8100 ferner ein Basissubstrat 8200 aufweist, wobei jedes Basissubstrat 8200 eine Signalzuführungsstruktur 8202 umfasst, die in EM-Signalverbindung mit einem entsprechenden DRA 8150 angeordnet ist; wobei das Basissubstrat 8200 jeder EM-Vorrichtung 8100 eine zusammenhängende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats 8200 ist, um ein Gesamtbasissubstrat 8230 zu bilden, wobei die DRAs 8150 an dem Gesamtbasissubstrat 8230 befestigt sind; wobei das Gesamtbasissubstrat 8230 eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen 8204 aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl der DRAs 8150 ist, wobei jeder Eingangsanschluss 8204 elektrisch mit einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur 8202 verbunden ist, die in Signalkommunikation mit einem entsprechenden DRA 8150 steht; wobei das Antennensubsystem 8000 eine Struktur bereitstellt, die für eine Anordnung der EM-Vorrichtungen 8100 zu einer beliebigen Anordnungsgröße geeignet ist, die aus mehreren des Antennensubsystems 8000 gebildet werden kann.
In einer Ausführungsform hat jeder DRA 8150 einen 3D-Körper 8102 (siehe andere hierin offenbarte 3D-Körper) mit einem ersten Bereich (siehe z.B. 1108, 1C) zur Mitte des 3D-Körpers 8102 hin, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk1-8100) besteht, wobei sich der erste Bereich bis zum distalen Ende des 3D-Körpers 8102 erstreckt; und der 3D-Körper 8102 hat einen zweiten Bereich (siehe z.B. 1112, 1C, zum Beispiel) außerhalb des ersten Bereichs, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft mit einer zweiten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante (Dk2-8100) besteht, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl der EM-Geräte 8100 in einem x-by-y-Array angeordnet. In einer Ausführungsform sind die DRAs 8150 auf einer zweidimensionalen, 2D, Fläche 8002 angeordnet.
In einer Ausführungsform ist jeder Eingangsanschluss 8204 der Vielzahl von Eingangsanschlüssen 8204 des Aggregatbasissubstrats 8230 ein Lötpad. In einer Ausführungsform sind die mehreren Eingangsanschlüsse 8204 des Aggregatbasissubstrats 8230 mit einem EM-Strahlsteuerungssubsystem 8500 verbindbar.
In einer Ausführungsform umfasst das Antennen-Subsystem 8000 ferner: ein EM-Strahl-Lenkungs-Subsystem 8500 mit einem EM-Strahl-Lenkungs-Chip 8502, der mit einer Vielzahl von Signal-Kommunikationskanälen 8504 verbunden ist, wobei jeder dem EM-Strahl-Lenkungs-Chip 8502 zugeordnete Signal-Kommunikationskanal 8504 einen entsprechenden Ausgangsanschluss 8506 aufweist; wobei jeder Ausgangsanschluss 8506 des EM-Strahl-Lenkungs-Subsystems 8500 mit einem entsprechenden Eingangsanschluss 8204 des Aggregat-Basissubstrats 8230 des Antennen-Subsystems 8000 verbunden ist.
In einer Ausführungsform enthält jedes Basissubstrat 8200 (mit Bezug auf die in 6D dargestellten und hierin oben beschriebenen Details): eine elektrisch leitende untere Schicht 6212, eine elektrisch leitende obere Schicht 6214, ein erstes dielektrisches Substrat 6216, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht 6212 angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat 6218, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht 6214 angeordnet ist, und einen Dünnfilmklebstoff 6220, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat 6216, 6218 angeordnet und daran befestigt ist, einem Dünnfilmklebstoff 6220, der zwischen dem Dünnfilmklebstoff 6220 und dem zweiten dielektrischen Substrat 6218 angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende obere Schicht 6214 eine geschlitzte Öffnung 6210 aufweist, die über und orthogonal zu der Streifenleitung 6208 angeordnet ist, wobei jede geschlitzte Öffnung 6210 vollständig durch den 3D-Körper 8102 der entsprechenden EM-Vorrichtung 8100 bedeckt ist und das proximale Ende des 3D-Körpers 8102 auf der elektrisch leitenden oberen Schicht 6214 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist jeder Eingangsanschluss 8204 elektrisch mit einer entsprechenden Streifenleitung 6208 verbunden, die in Signalkommunikation mit einer zugehörigen geschlitzten Öffnung 6210 steht, die unterhalb des 3D-Körpers 8102 eines bestimmten EM-Geräts 8100 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform umfasst ein Antennen-Array 8600 für ein steuerbares Array von EM-Geräten 8100 eine gekachelte Mehrzahl 8300 des Antennen-Subsystems 8000. In einer Ausführungsform ist das Antennen-Array 8600 mit der gekachelten Vielzahl von Antennen-Subsystemen 8000 zu einer nicht planaren Konfiguration formbar. In einer Ausführungsform hat das Antennen-Array 8600 ein aggregiertes Basissubstrat 8230 in Form einer flexiblen Leiterplatte.
In einer Ausführungsform und wie in 8C dargestellt, kann das Antennen-Subsystem 8000 ein gekacheltes Array 8300 mit einem 10x10-Array von DRAs 8150 oder ein 5x5-Array von gekachelten Subsystemen mit einem 2x2-Array von DRAs 8150 umfassen, was in einer Ausführungsform eine 128x128-Array von DRAs 8150 oder ein 64x64-Array von gekachelten Teilen mit einem 2x2-Array von DRAs 8150 oder mehr sein kann. 8E zeigt eine Darstellung einem steuerbaren Antennen-Array 8600 mit den in Verbindung mit 8A-8D dargestellten und beschriebenen Komponenten, die aus einem steuerbaren Strahl 8610 besteht, der in einer Ausführungsform eindimensional oder zweidimensional steuerbar ist und zum Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen konfiguriert werden kann. In einer Ausführungsform kann das Antennen-Array 8600 z. B. als Kommunikationssystem oder Radarsystem eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform und wie in 8F dargestellt, kann das Antennen-Array 8600 auf einer flexiblen Leiterplatte 8230 angeordnet sein, die bei entsprechender Krümmung eine Strahlsteuerung von +/- 90 Grad ermöglicht. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass nur zwei angeordnete Paneele benötigt werden, um einen EM-Strahl um volle 360 Grad zu lenken, was eine erhebliche Kostenreduzierung auf Systemebene im Vergleich zu bestehenden Antennen-Arrays zur Strahlsteuerung bedeuten würde.
Während die hierin offengelegten Ausführungsformen eine repräsentative elektromagnetische Signalzuführung als eine Signalzuführung mit geschlitzter Apertur darstellen, wird deutlich, dass dies nur der Veranschaulichung dient und dass der Umfang der Erfindung jede elektromagnetische Signalzuführung umfasst, die für einen hierin offengelegten Zweck geeignet ist.
Während bestimmte Kombinationen von Einzelmerkmalen hier beschrieben und illustriert worden sind, wird man verstehen, dass diese bestimmten Kombinationen von Merkmalen nur der Veranschaulichung dienen und dass jede Kombination von solchen Einzelmerkmalen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet werden kann, unabhängig davon, ob eine solche Kombination explizit illustriert ist oder nicht, und in Übereinstimmung mit der Offenbarung hier. Alle derartigen Kombinationen von Merkmalen, wie sie hierin offenbart sind, werden hierin in Betracht gezogen, werden als innerhalb des Verständnisses eines Fachmanns betrachtet, wenn die Anwendung als Ganzes betrachtet wird, und werden als innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in einer Weise betrachtet, die von einem Fachmann verstanden werden würde.
Obwohl die Erfindung hier anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente durch gleichwertige Elemente ersetzt werden können, ohne vom Anwendungsbereich der Ansprüche abzuweichen. Es können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne vom wesentlichen Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die hierin offenbarte(n) besondere(n) Ausführungsform(en) als die beste oder einzige Art und Weise, die für die Ausführung dieser Erfindung in Betracht gezogen wird, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen. In den Zeichnungen und der Beschreibung sind beispielhafte Ausführungsformen offenbart worden, und obwohl spezifische Begriffe und/oder Abmessungen verwendet worden sein können, werden sie, sofern nicht anders angegeben, nur in einem allgemeinen, beispielhaften und/oder beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet, wobei der Umfang der Ansprüche daher nicht so eingeschränkt ist. Wenn ein Element als „auf“ einem anderen Element liegend bezeichnet wird, kann es sich direkt auf dem anderen Element befinden, oder es können auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Im Gegensatz dazu sind keine Zwischenelemente vorhanden, wenn ein Element als „direkt auf‟ einem anderen Element bezeichnet wird. Die Verwendung der Begriffe „erster“, „zweiter“ usw. bezeichnet keine Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern die Begriffe „erster“, „zweiter“ usw. werden verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Die Verwendung der Begriffe a, an usw. bedeutet keine Mengenbegrenzung, sondern bezeichnet das Vorhandensein von mindestens einem der genannten Elemente. Der Begriff „umfassend“, wie er hier verwendet wird, schließt die mögliche Einbeziehung eines oder mehrerer zusätzlicher Merkmale nicht aus. Alle hierin enthaltenen Hintergrundinformationen dienen dazu, Informationen zu offenbaren, von denen der Anmelder annimmt, dass sie für die hier offengelegte Erfindung von Bedeutung sein könnten. Es ist nicht notwendigerweise beabsichtigt und sollte auch nicht so ausgelegt werden, dass solche Hintergrundinformationen einen Stand der Technik gegenüber einer Ausführungsform der hier offenbarten Erfindung darstellen.
In Anbetracht des Vorstehenden wird man verstehen, dass hier verschiedene Aspekte einer Ausführungsform offenbart werden, die zumindest mit den folgenden Aspekten und Kombinationen von Aspekten übereinstimmen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Aspekt 1: Eine elektromagnetische, EM, Vorrichtung, umfassend: einen dreidimensionalen 3D-Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 2: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 1, wobei: der erste Bereich zentral innerhalb des 3D-Körpers angeordnet ist.
Aspekt 3: Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 2, wobei: der erste Bereich Luft umfasst.
Aspekt 4: Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 3, wobei: der erste Bereich eine Vertiefung im 3D-Körper ist, relativ zum zweiten Bereich, die sich vom distalen Ende zum proximalen Ende hin erstreckt.
Aspekt 5: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 4, wobei: sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 100 % der Entfernung vom distalen Ende zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 6: Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei: der 3D-Körper ferner einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 7: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 6, wobei: der dritte Bereich eine Kombination aus einem dielektrischen Material mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante und einem anderen dielektrischen Material umfasst.
Aspekt 8. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 7, wobei: das andere dielektrische Material des dritten Bereichs Luft ist.
Aspekt 9: Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 6 bis 8, wobei: der dritte Bereich Vorsprünge aufweist, die sich von dem zweiten Bereich radial nach außen erstrecken und mit diesem integral und monolithisch sind.
Aspekt 10. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 9, wobei: jeder der Vorsprünge eine Querschnitts-Gesamtlänge, L1, und eine Querschnitts-Gesamtbreite, W1, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, wobei L1 und W1 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Aspekt 11. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 10, wobei: L1 und W1 jeweils kleiner als λ/4 sind.
Aspekt 12. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 9 bis 11, wobei: jeder der Vorsprünge eine Querschnittsform hat, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die sich radial von breit zu schmal verjüngt.
Aspekt 13. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 12, ferner umfassend: einen vierten Bereich, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist; wobei der vierte Bereich im Wesentlichen das proximale Ende des 3D-Körpers umgibt und wobei die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante von der dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante verschieden ist.
Aspekt 14. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 6 bis 12, ferner umfassend: einen vierten Bereich, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist; wobei der vierte Bereich den dritten Bereich am proximalen Ende des 3D-Körpers im Wesentlichen umgibt; und wobei die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante von der dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante verschieden ist.
Aspekt 15. EM-Vorrichtung nach Aspekt 14, wobei: der dritte Bereich eine Kombination aus einem dielektrischen Material mit der vierten mittleren Dielektrizitätskonstante und einem anderen dielektrischen Material umfasst.
Aspekt 16. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 14 bis 15, wobei: der dritte Bereich Vorsprünge aufweist, die sich von dem vierten Bereich nach außen erstrecken und mit diesem einstückig und monolithisch sind.
Aspekt 17. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 16, wobei: jeder der Vorsprünge, die mit dem vierten Bereich monolithisch sind, eine Querschnitts-Gesamtlänge, L2, und eine Querschnitts-Gesamtbreite, W2, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, wobei L2 und W2 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Aspekt 18. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 17, wobei: L2 und W2 jeweils kleiner als λ/4 sind.
Aspekt 19. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 16 bis 18, wobei: jeder der Vorsprünge, die mit dem vierten Bereich monolithisch sind, eine Querschnittsform hat, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die sich nach außen hin von breit zu schmal verjüngt.
Aspekt 20. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 14 bis 19, wobei: der vierte Bereich integral und monolithisch mit dem zweiten Bereich ist und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Aspekt 21. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 20, wobei: der dritte Bereich Brückenabschnitte umfasst, die sich zwischen dem zweiten und dem vierten Bereich über den dritten Bereich erstrecken, wobei die Brückenabschnitte sowohl mit dem zweiten als auch mit dem vierten Bereich integral und monolithisch sind.
Aspekt 22. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 21, wobei: jeder der Brückenabschnitte eine Querschnitts-Gesamtlänge, L3, und eine Querschnitts-Gesamtbreite, W3, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, wobei L3 und W3 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Aspekt 23. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 22, wobei: L3 und W3 jeweils kleiner als λ/4 sind.
Aspekt 24. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 23, wobei: der zweite Bereich des 3D-Körpers eine texturierte äußere Oberfläche mit Texturmerkmalen mit Gesamtabmessungen in jeder Richtung aufweist, die kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Aspekt 25. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 24, wobei: alle freiliegenden Oberflächen mindestens des zweiten Bereichs des 3D-Körpers sich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers nach innen ziehen.
Aspekt 26. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 25, die ferner umfasst: ein Basissubstrat mit einer Signalzuführung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zu der Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Aspekt 101. Eine elektromagnetische, EM, Vorrichtung, umfassend einen dreidimensionalen, 3D-Körper, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist und ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist; wobei der 3D-Körper einen ersten Abschnitt aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, wobei sich der erste Abschnitt von dem proximalen Ende aus und nur teilweise zu dem distalen Ende des 3D-Körpers hin erstreckt, wobei der erste Abschnitt einen inneren Abschnitt des 3D-Körpers bildet; der 3D-Körper einen zweiten Abschnitt aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Abschnitt vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt, wobei der zweite Abschnitt einen äußeren Abschnitt des 3D-Körpers bildet, der den inneren Abschnitt umhüllt; der erste Abschnitt einen ersten inneren Bereich mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist; und der zweite Abschnitt einen zweiten inneren Bereich mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei der zweite innere Bereich eine Verlängerung des ersten inneren Bereichs ist.
Aspekt 102. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 101, wobei: der zweite Abschnitt eine kegelstumpfförmige Oberfläche in der Nähe des zweiten inneren Bereichs aufweist.
Aspekt 103. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 102, wobei: die dritte mittlere Dielektrizitätskonstante gleich der vierten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Aspekt 104. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 103, wobei: der erste innere Bereich und der zweite innere Bereich jeweils Luft enthalten.
Aspekt 105. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 104, wobei: mindestens einer von dem ersten inneren Bereich und dem zweiten inneren Bereich ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Aspekt 106. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 105, wobei: die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante beide kleiner sind als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante.
Aspekt 107. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 102, wobei: die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante kleiner ist als die dritte mittlere Dielektrizitätskonstante.
Aspekt 108: Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 107, wobei: der erste Abschnitt eine Gesamthöhe H1 aufweist; der zweite Abschnitt eine Gesamthöhe H2 aufweist; und H1 weniger als etwa 70 % von H2 beträgt.
Aspekt 109: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 108, wobei: H1 etwa 50 % von H2 beträgt.
Aspekt 110. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 109, wobei: der 3D-Körper eine axiale Symmetrie um eine zentrale z-Achse aufweist.
Aspekt 111. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 110, wobei: der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils eine äußere Querschnittsform haben, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 112. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 111, wobei: der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils eine innere Querschnittsform haben, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 113. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 112, wobei: der erste innere Bereich und der zweite innere Bereich jeweils zentral relativ zur zentralen z-Achse angeordnet sind.
Aspekt 114. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 113, wobei: der erste Abschnitt eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D1 aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; der zweite Abschnitt eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D2 aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und D1 kleiner ist als D2.
Aspekt 115. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 114, wobei: D1 weniger als etwa 70 % von D2 beträgt.
Aspekt 116. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 115, wobei: D1 etwa 60 % von D2 beträgt.
Aspekt 117. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 116, wobei: die erste mittlere Dielektrizitätskonstante gleich oder größer als 10 und gleich oder kleiner als 20 ist; und die zweite mittlere Dielektrizitätskonstante gleich oder größer als 4 und gleich oder kleiner als 9 ist.
Aspekt 118. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 117, wobei: alle freiliegenden Oberflächen des 3D-Körpers sich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers nach innen ziehen.
Aspekt 119. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 101 bis 118, die ferner umfasst: ein Basissubstrat mit einer Signalzuführung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zu der Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalzuführung vorhanden ist.
Aspekt 201. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 1, wobei: der erste Bereich sich vom distalen Ende und nur teilweise zum proximalen Ende des 3D-Körpers hin erstreckt; und der zweite Bereich dem ersten Bereich untergeordnet ist.
Aspekt 202. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 201, wobei: das dielektrische Material des ersten Bereichs Luft umfasst.
Aspekt 203. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 202, wobei: das dielektrische Material des ersten Bereichs ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Aspekt 204. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 203, wobei: der erste Bereich eine im zweiten Bereich gebildete Vertiefung ist.
Aspekt 205. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 204, wobei: die Vertiefung sich irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 90 % der Entfernung vom distalen Ende zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 206. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 205, wobei: der erste Bereich eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D1 aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; der zweite Bereich eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D2 aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und D1 kleiner als D2 ist.
Aspekt 207. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 206, wobei: der zweite Bereich eine äußere Querschnittsform hat, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 208. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 207, wobei: der zweite Bereich eine innere Querschnittsform hat, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 209. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 206 bis 208, wobei: D1 und D2 entsprechende Durchmesser des ersten und zweiten Bereichs sind.
Aspekt 210. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 209, wobei: der erste Bereich ein erstes Querschnittsprofil, P1A, aufweist, wie es in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet wird; der erste Bereich ein zweites Querschnittsprofil, P1B, aufweist, wie es in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet wird; und P1B von P1A verschieden ist.
Aspekt 211. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 209, wobei: der erste Bereich ein erstes Querschnittsprofil, P1A, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der erste Bereich ein zweites Querschnittsprofil, P1B, aufweist, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P1B das gleiche wie P1A ist.
Aspekt 212. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 211, wobei: die äußeren Seitenwände des 3D-Körpers relativ zu einer zentralen z-Achse vertikal sind.
Aspekt 213. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 211, wobei: die äußeren Seitenwände des 3D-Körpers konvex sind, relativ zu einer zentralen z-Achse.
Aspekt 214. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 211, wobei: die äußeren Seitenwände des 3D-Körpers konkav sind, relativ zu einer zentralen z-Achse.
Aspekt 215. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 214, wobei: der zweite Bereich ein erstes äußeres Querschnittsprofil, P2A, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der zweite Bereich ein zweites äußeres Querschnittsprofil, P2B, aufweist, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P2B das gleiche wie P2A ist.
Aspekt 216. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 214, wobei: der zweite Bereich ein erstes äußeres Querschnittsprofil P2A aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der zweite Bereich ein zweites äußeres Querschnittsprofil P2B aufweist, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P2B von P2A verschieden ist.
Aspekt 217. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 216, ferner umfassend: einen dritten Bereich, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei der dritte Bereich mindestens die Seiten des 3D-Körpers vom proximalen Ende bis mindestens zum distalen Ende des 3D-Körpers umhüllt, wobei die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist.
Aspekt 218. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 217, wobei: der dritte Bereich sich über das distale Ende des 3D-Körpers hinaus erstreckt.
Aspekt 219. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 217 bis 218, wobei: das dielektrische Material des ersten Bereichs das dielektrische Material des dritten Bereichs umfasst.
Aspekt 220. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 219, die ferner umfasst: ein Basissubstrat mit einer Signalzuführung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zu der Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalzuführung vorhanden ist.
Aspekt 221. Array der EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 201 bis 216, das mit einer Betriebsfrequenz und einer zugehörigen Wellenlänge arbeitet, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen physikalisch mit mindestens einer anderen der Vielzahl von EM-Vorrichtungen über eine relativ dünne Verbindungsstruktur verbunden ist, um ein verbundenes Array zu bilden, wobei jede Verbindungsstruktur im Vergleich zu einer Gesamtaußenabmessung einer der Vielzahl von EM-Vorrichtungen relativ dünn ist, wobei jede Verbindungsstruktur eine Querschnitts-Gesamthöhe H3 aufweist, die weniger als 20 % einer Gesamthöhe H4 einer jeweiligen angeschlossenen EM-Vorrichtung beträgt und aus dem dielektrischen Material des zweiten Bereichs gebildet ist, wobei jede Verbindungsstruktur und die zugehörige EM-Vorrichtung einen einzelnen monolithischen Abschnitt des angeschlossenen Arrays bilden.
Aspekt 222. Das Array nach Aspekt 221, ferner umfassend: ein Basissubstrat, wobei das Array auf dem Basissubstrat angeordnet ist.
Aspekt 223. Das Array nach Aspekt 222, wobei die Verbindungsstruktur ferner umfasst: mindestens einen Schenkel, der einstückig mit der Verbindungsstruktur ausgebildet und monolithisch mit dieser ist, wobei sich der mindestens eine Schenkel von der Verbindungsstruktur nach unten zum Basissubstrat erstreckt.
Aspekt 224. Das Array nach Aspekt 223, wobei: der zweite Bereich einen ersten Abschnitt in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers und einen zweiten Abschnitt in der Nähe des distalen Endes des 3D-Körpers umfasst.
Aspekt 225. Das Array nach Aspekt 224, wobei: der zweite Abschnitt an den ersten Abschnitt angrenzt und mit diesem in Kontakt ist
Aspekt 226. Das Array nach Aspekt 224, wobei: der zweite Abschnitt in der Nähe des ersten Abschnitts mit einem Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante dazwischen liegt.
Aspekt 227. Das Array nach einem der Aspekte 224 bis 226, ferner umfassend: einen dritten Bereich, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei der dritte Bereich mindestens die Seiten des 3D-Körpers vom proximalen bis mindestens zum distalen Ende des 3D-Körpers umhüllt, wobei die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist.
Aspekt 228. Das Array nach Aspekt 227, wobei: der dritte Bereich sich zwischen benachbarten der Vielzahl von EM-Vorrichtungen des Arrays erstreckt.
Aspekt 229. Das Array nach einem der Aspekte 227 bis 228, wobei: der dritte Bereich sich zwischen benachbarten des ersten Abschnitts von entsprechenden der Vielzahl von EM-Vorrichtungen des Arrays erstreckt; und der dritte Bereich sich nicht zwischen benachbarten des zweiten Abschnitts von entsprechenden der Vielzahl von EM-Vorrichtungen des Arrays erstreckt.
Aspekt 230. Das Array nach einem der Aspekte 227 bis 229, wobei: der zweite Abschnitt in der Nähe des ersten Abschnitts mit einem Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante dazwischen liegt.
Aspekt 231. Das Array nach Aspekt 230, wobei: der Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante Luft umfasst.
Aspekt 232. Das Array nach Aspekt 230, wobei: der Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante das dielektrische Material mit der dritten mittleren Dielektrizitätskonstante umfasst.
Aspekt 233: Das Array nach einem der Aspekte 222 bis 232, wobei: das Basissubstrat eine Vielzahl von Signaleinspeisungen umfasst, wobei jede Signaleinspeisung der Vielzahl von Signaleinspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei eine gegebene der Vielzahl von EM-Vorrichtungen auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signaleinspeisung so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signaleinspeisung vorhanden ist.
Aspekt 301. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 1, wobei: der erste Bereich sich von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der zweite Bereich sich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper ferner einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper ferner einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die größer als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der vierte Bereich von dem proximalen Ende des 3D-Körpers zu dem distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 302. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 301, wobei: die erste Basisstruktur des ersten Bereichs eine Dicke H7 aufweist und einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich ausgebildet ist.
Aspekt 303: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 302, wobei: H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll ist.
Aspekt 304. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 303, wobei: der erste Bereich zentral in Bezug auf eine zentrale z-Achse innerhalb des 3D-Körpers angeordnet ist.
Aspekt 305. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 304, wobei: der dritte Bereich ein Kontinuum des ersten Bereichs ist; und sowohl der erste Bereich als auch der dritte Bereich Luft umfasst.
Aspekt 306. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 305, wobei: der dritte Bereich ein Kontinuum des ersten Bereichs ist; und mindestens einer von dem ersten Bereich und dem dritten Bereich ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Aspekt 307. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 305, wobei: der dritte Bereich ein dielektrisches Material umfasst, das sich von dem dielektrischen Material des ersten Bereichs unterscheidet.
Aspekt 308. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 307, wobei: das dielektrische Material des dritten Bereichs eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials des ersten Bereichs.
Aspekt 309. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 308, wobei: der vierte Bereich ein Kontinuum des zweiten Bereichs ist, so dass der zweite und der vierte Bereich einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden; und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Aspekt 310. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 309, ferner umfassend: eine relativ dünne Verbindungsstruktur, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist und einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einen Monolithen bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 20% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt.
Aspekt 311. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 310, wobei: die zweite Basisstruktur eine Dicke H8 aufweist, die geringer ist als H5.
Aspekt 312: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 311, wobei: H8 gleich oder kleiner als 0,005 Zoll ist.
Aspekt 313. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 312, wobei: der erste Bereich eine im zweiten Bereich gebildete Vertiefung ist.
Aspekt 314. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 313, wobei: sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % der Entfernung von einem distalen Ende des zweiten Bereichs zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 315. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 314, wobei: der zweite Bereich und der erste Bereich koexistierende zentrale z-Achsen haben; der dritte Bereich und der zweite Bereich koexistierende zentrale z-Achsen haben; und der vierte Bereich und der dritte Bereich koexistierende zentrale z-Achsen haben.
Aspekt 316. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 315, wobei: der zweite Bereich den ersten Bereich vollständig umgibt; der dritte Bereich den zweiten Bereich vollständig umgibt; und der vierte Bereich den dritten Bereich vollständig umgibt.
Aspekt 317. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 316, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich jeweils eine äußere Querschnittsform haben, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 318. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 317, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich jeweils eine innere Querschnittsform haben, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 319. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 318, wobei: alle freiliegenden Oberflächen mindestens des zweiten Bereichs und des vierten Bereichs des 3D-Körpers vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers hin nach innen gezogen sind.
Aspekt 320. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 319, die ferner umfasst: ein Basissubstrat mit einer Signalzuführung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zu der Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalzuführung vorhanden ist.
Aspekt 321. Array der EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 301 bis 319, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, die auf einem Basissubstrat angeordnet sind; das Basissubstrat eine Vielzahl von Signaleinspeisungen umfasst, wobei jede Signaleinspeisung der Vielzahl von Signaleinspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei eine gegebene EM-Vorrichtung auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signaleinspeisung so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signaleinspeisung vorhanden ist.
Aspekt 401. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 1, wobei: der erste Bereich sich von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der zweite Bereich sich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper ferner einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei der 3D-Körper ferner einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich von dem proximalen Ende des 3D-Körpers zu dem distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei die zweite Basisstruktur eine relativ dünne Verbindungsstruktur umfasst, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt; und wobei die zweite Basisstruktur in dem dritten Bereich kein dielektrisches Material des Monolithen mit Ausnahme der relativ dünnen Verbindungsstruktur ist.
Aspekt 402. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 401, wobei: die erste Basisstruktur des ersten Bereichs eine Dicke H7 aufweist und einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich ausgebildet ist.
Aspekt 403. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 402, wobei: H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll ist.
Aspekt 404. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 403, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur mindestens zwei Arme umfasst, die eine Brücke zwischen dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich bilden.
Aspekt 405. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 404, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamtbreite W1 aufweist, die geringer ist als eine Gesamtbreite W2 des zweiten Bereichs.
Aspekt 406. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 405, wobei: der erste Bereich zentral in Bezug auf eine zentrale z-Achse innerhalb des 3D-Körpers angeordnet ist.
Aspekt 407. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 406, wobei: der dritte Bereich ein Kontinuum des ersten Bereichs ist; und sowohl der erste Bereich als auch der dritte Bereich Luft enthält.
Aspekt 408. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 407, wobei: der dritte Bereich ein Kontinuum des ersten Bereichs ist; und mindestens einer von dem ersten Bereich und dem dritten Bereich ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Aspekt 409. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 408, wobei: der dritte Bereich ein dielektrisches Material umfasst, das sich von dem dielektrischen Material des ersten Bereichs unterscheidet.
Aspekt 410. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 409, wobei: das dielektrische Material des dritten Bereichs eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials des ersten Bereichs.
Aspekt 411. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 410, wobei: der Monolith eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Aspekt 412. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 411, wobei: der erste Bereich eine im zweiten Bereich gebildete Vertiefung ist.
Aspekt 413. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 412, wobei: sich die Vertiefung irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % der Entfernung von einem distalen Ende des zweiten Bereichs zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 414. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 413, wobei: der zweite Bereich und der erste Bereich koexistierende zentrale z-Achsen haben; der dritte Bereich und der zweite Bereich koexistierende zentrale z-Achsen haben; und der vierte Bereich und der dritte Bereich koexistierende zentrale z-Achsen haben.
Aspekt 415. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 414, wobei: der zweite Bereich den ersten Bereich vollständig umgibt; der dritte Bereich den zweiten Bereich vollständig umgibt; und der vierte Bereich den dritten Bereich vollständig umgibt.
Aspekt 416. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 415, wobei: mindestens ein Teil des zweiten Bereichs eine konvexe Außenfläche aufweist.
Aspekt 417. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 416, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich jeweils eine äußere Querschnittsform haben, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 418. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 417, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich jeweils eine innere Querschnittsform haben, die, in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, kreisförmig ist.
Aspekt 419. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 418, wobei: alle freiliegenden Oberflächen mindestens des zweiten Bereichs und des vierten Bereichs des 3D-Körpers vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers hin nach innen gezogen sind.
Aspekt 420. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 419, die ferner umfasst: ein Basissubstrat mit einer Signalzuführung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zu der Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalzuführung vorhanden ist.
Aspekt 421. Array der EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 401 bis 419, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, die auf einem Basissubstrat angeordnet sind; das Basissubstrat eine Vielzahl von Signaleinspeisungen umfasst, wobei jede Signaleinspeisung der Vielzahl von Signaleinspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen; wobei eine gegebene EM-Vorrichtung auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signaleinspeisung so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signaleinspeisung vorhanden ist.
Aspekt 501. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 1, die ferner umfasst: ein Basissubstrat, das eine erste Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst; wobei der 3D-Körper ein anderes Medium als Luft enthält, wobei das proximale Ende des 3D-Körpers auf dem Basissubstrat angeordnet ist, so dass der 3D-Körper die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen wenigstens teilweise oder vollständig bedeckt; wobei die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen wenigstens teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt ist, so dass der 3D-Körper und das dielektrische Material der ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen einen Monolithen bilden.
Aspekt 502. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 501, wobei: der 3D-Körper die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen vollständig bedeckt.
Aspekt 503. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 502, wobei: die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen vollständig mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt ist
Aspekt 504. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 503, wobei: das dielektrische Material des 3D-Körpers ein formbares dielektrisches Material ist.
Aspekt 505. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 504, wobei: das Basissubstrat ferner eine zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die vollständig von dem 3D-Körper bedeckt sein können, teilweise von dem 3D-Körper bedeckt sein können oder relativ zu dem 3D-Körper vollständig freiliegen.
Aspekt 506. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 505, wobei: die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen, die vollständig oder teilweise von dem 3D-Körper bedeckt sind, entweder; zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt sind oder mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sind; und die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen, die relativ zu dem 3D-Körper vollständig freiliegen, mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sind.
Aspekt 507. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 506, wobei: das Basissubstrat ferner eine Signalzuführung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalzuführung vorhanden ist.
Aspekt 508. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 507, wobei: der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der Signalzuführung anliegt.
Aspekt 509. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 507 bis 508, wobei: die Signalzuführung eine Streifenleitung und eine geschlitzte Öffnung umfasst, wobei die geschlitzte Öffnung vollständig durch den 3D-Körper abgedeckt ist.
Aspekt 510. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 509, wobei: das Basissubstrat eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht und mindestens ein dielektrisches Substrat umfasst, das zwischen der unteren und der oberen elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist; und das proximale Ende des 3D-Körpers auf der oberen Schicht angeordnet ist.
Aspekt 511: Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 510, wobei das mindestens eine dielektrische Substrat ein erstes dielektrisches Substrat umfasst, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, wobei das Basissubstrat ferner umfasst: einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist; wobei die Streifenleitung zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat unterhalb und orthogonal zu der geschlitzten Öffnung angeordnet ist.
Aspekt 512. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 511, wobei: der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem von Luft verschiedenen dielektrischen Material mit einer zweiten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die größer als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich von dem proximalen Ende des 3D-Körpers zu dem distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei die zweite Basisstruktur eine relativ dünne Verbindungsstruktur umfasst, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Teil des Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt; und wobei die zweite Basisstruktur in dem dritten Bereich mit Ausnahme der relativ dünnen Verbindungsstruktur kein dielektrisches Material des Monolithen ist.
Aspekt 513. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 512, wobei: die erste Basisstruktur des ersten Bereichs eine Dicke H7 aufweist und einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich ausgebildet ist.
Aspekt 514. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 513, wobei: H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll ist.
Aspekt 515. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 512 bis 514, wobei: die geschlitzte Öffnung vollständig von der ersten Basisstruktur des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs des 3D-Körpers bedeckt ist.
Aspekt 516. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 512 bis 515, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur mindestens zwei Arme umfasst, die eine Brücke zwischen dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich bilden.
Aspekt 517. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 512 bis 516, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamtbreite W1 aufweist, die geringer ist als eine Gesamtbreite W2 des zweiten Bereichs.
Aspekt 518. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 517, wobei: der 3D-Körper mit dem Basissubstrat über die erste Mehrzahl von Durchkontaktierungen verankert ist.
Aspekt 519. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 518, wobei: die erste Mehrzahl von Durchkontaktierungen umfasst: ein erstes Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen mit einer Gesamtbreitenabmessung D3, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; ein zweites Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen mit einer Gesamtbreitenabmessung D4, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und ein drittes Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen mit einer Gesamtbreitenabmessung D5, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet.
Aspekt 520. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 519, wobei: D4 kleiner als D3 ist; und D5 gleich D4 ist.
Aspekt 521. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 519 bis 520, wobei: die Abmessungen D3, D4 und D5 Durchmesserabmessungen sind.
Aspekt 522. Die EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 521, ferner umfassend: eine elektromagnetisch reflektierende Struktur, die eine elektrisch leitende Struktur und einen elektrisch leitenden elektromagnetischen Reflektor umfasst, der einstückig mit der elektrisch leitenden Struktur ausgebildet ist oder mit dieser in elektrischer Verbindung steht; wobei die elektromagnetisch reflektierende Struktur auf der oberen elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist oder mit dieser in elektrischer Verbindung steht; wobei der elektrisch leitende elektromagnetische Reflektor eine Wand bildet, die eine Aussparung definiert und zumindest teilweise umschreibt; wobei der 3D-Körper innerhalb der Aussparung angeordnet ist.
Aspekt 523. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 522, wobei: die Wand des Reflektors eine Höhe H9 aufweist, die größer ist als eine Höhe H10 des zweiten Bereichs.
Aspekt 524. EM-Vorrichtung nach Aspekt 523, wobei: als Reaktion auf ein elektrisches 40-GHz-Signal, das an der Signalzuführung anliegt, der 3D-Körper ein EM-Feld in das Fernfeld mit den folgenden Eigenschaften abstrahlt: ein Verstärkungsprofil, das eine 3dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 60 Grad in der E-Feld-Richtung enthält; ein Verstärkungsprofil, das eine 3dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 45 Grad in der H-Feld-Richtung enthält; ein Verstärkungsprofil, das eine 6dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 90 Grad in der E-Feld-Richtung enthält; und ein Verstärkungsprofil, das eine 6dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 60 Grad in der H-Feld-Richtung enthält.
Aspekt 525. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 523, wobei: der 3D-Körper als Reaktion auf ein bestimmtes elektrisches GHz-Signal, das an der Signalzuführung anliegt, ein EM-Feld in das Fernfeld mit den folgenden Eigenschaften abstrahlt: eine Zielverstärkung von etwa 4,4 dBi bei 36 GHz bis etwa 5,8 dBi bei 41 GHz, mit einer resultierenden Bandbreite von mehr als 10 %.
Aspekt 526. Die EM-Vorrichtung nach Aspekt 523, wobei: der 3D-Körper als Reaktion auf ein bestimmtes elektrisches GHz-Signal, das an der Signalzuführung anliegt, ein EM-Feld in das Fernfeld mit den folgenden Eigenschaften abstrahlt: eine Achsverstärkung von etwa 4,4 dBi bei 36 GHz bis etwa 6 dBi bei 46 GHz, mit einer resultierenden Bandbreite von mehr als 20%.
Aspekt 527. Array der EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 526, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, die in einer nebeneinander liegenden Anordnung angeordnet sind, wobei das Basissubstrat jeder EM-Vorrichtung eine zusammenhängende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats ist, um ein Gesamtbasissubstrat zu bilden, wobei jede EM-Vorrichtung eine diskrete Signalspeisung relativ zu einer benachbarten der Vielzahl von EM-Vorrichtungen umfasst, und wobei jede diskrete Signalspeisung so konfiguriert ist, dass sie einen entsprechenden 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der zugehörigen Signalspeisung vorhanden ist.
Aspekt 528. Verfahren zur Herstellung der EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 501 bis 526, umfassend: Formen des 3D-Körpers auf eine Oberseite des Basissubstrats durch Spritzgießen eines formbaren dielektrischen Mediums durch die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen von einer Unterseite des Basissubstrats aus; und zumindest teilweises Aushärten des dielektrischen Mediums.
Aspekt 601. Ein Antennen-Subsystem für eine steuerbare Anordnung von EM-Vorrichtungen, das Folgendes umfasst: eine Vielzahl von EM-Vorrichtungen, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine dielektrische Resonatorantenne (DRA) mit breitem Sichtfeld (FOV) umfasst, die auf einer Oberfläche angeordnet ist; eine Subsystem-Platine, die für jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine Signalzufuhrstruktur umfasst; wobei die Vielzahl von EM-Vorrichtungen an der Subsystem-Platine befestigt ist.
Aspekt 602. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 601, wobei: jeder der DRA einen 3D-Körper mit einem ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 603: Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 602, wobei: die mehreren EM-Vorrichtungen in einem x-mal-y-Array angeordnet sind.
Aspekt 604: Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 602 bis 603, wobei: die DRAs auf einer zweidimensionalen, 2D, Oberfläche angeordnet sind.
Aspekt 604. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 602 bis 603, wobei: die Signalzuführungsstruktur eine Signalleitung mit einem Signaleingangsende umfasst.
Aspekt 605. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 604, wobei: die Subsystemplatine weiterhin für jedes EM-Gerät einen Signalkommunikationspfad mit einem an einem Ende desselben angeordneten Eingangsport umfasst, wobei das andere gegenüberliegende Ende des Signalkommunikationspfades elektrisch mit dem Signaleingangsende einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur verbunden ist.
Aspekt 606. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 605, wobei: jeder Eingangsport der Subsystemplatine mit einem EM-Strahlsteuerungs-Subsystem verbindbar ist.
Aspekt 607. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 606, das ferner Folgendes umfasst: ein EM-Strahl-Lenkungs-Subsystem, das einen EM-Strahl-Lenkungs-Chip umfasst, der mit einer Anzahl von Signalkommunikationskanälen verbunden ist, wobei jeder dem EM-Strahl-Lenkungs-Chip zugeordnete Signalkommunikationskanal ein entsprechendes Ausgangsende aufweist, wobei die Anzahl der Signalkommunikationskanäle und der Ausgangsenden gleich der Anzahl der mehreren EM-Vorrichtungen ist; wobei jedes Ausgangsende eines entsprechenden Signalkommunikationskanals des EM-Strahl-Lenkungs-Subsystems mit einem entsprechenden Eingangsanschluss der Subsystemplatine des Antennen-Subsystems verbunden ist.
Aspekt 608. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 602 bis 607, wobei: die Subsystemplatine ferner eine Vielzahl von Sätzen nichtleitender Durchkontaktierungen umfasst, die sich durch sie hindurch erstrecken, wobei jeder Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen einer anderen der Vielzahl von EM-Vorrichtungen zugeordnet ist; jeder 3D-Körper einer entsprechenden EM-Vorrichtung aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das aus einem anderen Medium als Luft besteht, wobei jeder 3D-Körper ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei das proximale Ende jedes 3D-Körpers auf der Subsystemplatine so angeordnet ist, dass jeder 3D-Körper einen entsprechenden Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen zumindest teilweise oder vollständig bedeckt; und die Vielzahl von Sätzen von nicht-leitenden Durchkontaktierungen zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des zugehörigen 3D-Körpers gefüllt ist, so dass jeder 3D-Körper und das dielektrische Material des entsprechenden Satzes von nicht-leitenden, zumindest teilweise gefüllten Durchkontaktierungen einen Monolithen bilden.
Aspekt 609. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 608, wobei: der 3D-Körper den entsprechenden Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen vollständig bedeckt.
Aspekt 610. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 608 bis 609, wobei: die mehreren Sätze von nichtleitenden Durchkontaktierungen vollständig mit dem dielektrischen Material des zugehörigen 3D-Körpers gefüllt sind.
Aspekt 611. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 608 bis 610, wobei: die Subsystem-Platine ferner umfasst: eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht, ein erstes dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, und einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist.
Aspekt 612. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 611, wobei: die Signalzuführungsstruktur ferner umfasst: eine Streifenleitung, die zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende obere Schicht eine geschlitzte Öffnung umfasst, die über und orthogonal zu der entsprechenden Streifenleitung angeordnet ist, wobei jede Streifenleitung das Signaleingangsende aufweist, wobei jede geschlitzte Öffnung vollständig durch den 3D-Körper der entsprechenden EM-Vorrichtung abgedeckt ist, wobei das proximale Ende des 3D-Körpers auf der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist.
Aspekt 613. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 611 bis 612, wobei: der Signalkommunikationspfad der Subsystemplatine zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet ist, wobei der Signalkommunikationspfad den an einem Ende davon angeordneten Eingangsport aufweist, wobei das andere gegenüberliegende Ende des Signalkommunikationspfades elektrisch mit dem Signaleingangsende einer entsprechenden Streifenleitung verbunden ist.
Aspekt 614. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 611 bis 613, wobei: die Subsystem-Platine ferner eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen aufweist, die die obere elektrisch leitende Schicht mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbinden, wobei die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen auf jeder Seite von jeweiligen der Vielzahl von Signalkommunikationspfaden angeordnet ist.
Aspekt 615. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 612 bis 614, wobei: die Substratplatine ferner eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen aufweist, die die obere elektrisch leitende Schicht mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbinden, wobei die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen auf jeder Seite und an einem Ende von jeweiligen der Streifenleitungen angeordnet ist.
Aspekt 616. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 608 bis 609, wobei: sich die mehreren Sätze von nichtleitenden Durchkontaktierungen zwischen der unteren elektrisch leitenden Schicht und der oberen elektrisch leitenden Schicht erstrecken.
Aspekt 617. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 601 bis 616, wobei: die Mehrzahl der EM-Vorrichtungen einer entsprechenden EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 25, 116, 219, 319 und 419 entspricht.
Aspekt 701. Ein Antennen-Subsystem für ein steuerbares Array von EM-Vorrichtungen, umfassend: eine Vielzahl von EM-Vorrichtungen, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine auf einer Oberfläche angeordnete dielektrische Resonatorantenne (DRA) mit breitem Sichtfeld (FOV) umfasst, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen ferner ein Basissubstrat umfasst, wobei jedes Basissubstrat eine Signaleinspeisungsstruktur umfasst, die in EM-Signalkommunikation mit einer entsprechenden DRA angeordnet ist; wobei das Basissubstrat jeder EM-Vorrichtung eine aneinandergrenzende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats ist, um ein Gesamtbasissubstrat zu bilden, wobei die DRAs an dem Gesamtbasissubstrat befestigt sind; wobei das Gesamtbasissubstrat eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl der DRAs ist, wobei jeder Eingangsanschluss elektrisch mit einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur verbunden ist, die in Signalkommunikation mit einem entsprechenden DRA steht; wobei das Antennensubsystem eine Struktur bereitstellt, die für eine Anordnung der EM-Vorrichtungen zu einer beliebigen Anordnungsgröße geeignet ist, die aus mehreren des Antennensubsystems gebildet werden kann.
Aspekt 702. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 701, wobei: jeder DRA einen 3D-Körper mit einem ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft mit einer zweiten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, die größer als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Aspekt 703: Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 701 bis 702, wobei: die mehreren EM-Vorrichtungen in einem x-mal-y-Array angeordnet sind.
Aspekt 704: Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 701 bis 703, wobei: die DRAs auf einer zweidimensionalen, 2D, Oberfläche angeordnet sind.
Aspekt 705. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 701 bis 704, wobei: jeder Eingangsanschluss der Vielzahl von Eingangsanschlüssen des Aggregatbasissubstrats ein Lötpad ist.
Aspekt 706. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 701 bis 705, wobei: die mehreren Eingangsports des Aggregat-Basissubstrats mit einem EM-Strahlsteuerungs-Subsystem verbindbar sind.
Aspekt 707. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 701 bis 706, ferner umfassend: ein EM-Strahl-Lenkungs-Subsystem, das einen EM-Strahl-Lenkungs-Chip umfasst, der mit einer Vielzahl von Signalkommunikationskanälen verbunden ist, wobei jeder dem EM-Strahl-Lenkungs-Chip zugeordnete Signalkommunikationskanal einen entsprechenden Ausgangsanschluss aufweist; wobei jeder Ausgangsanschluss des EM-Strahl-Lenkungs-Subsystems mit einem entsprechenden Eingangsanschluss des Aggregatbasissubstrats des Antennen-Subsystems verbunden ist.
Aspekt 708. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 702 bis 707, wobei jedes Basissubstrat umfasst: eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht, ein erstes dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, und einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist, eine Streifenleitung, die zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende obere Schicht eine geschlitzte Öffnung aufweist, die über und orthogonal zu der Streifenleitung angeordnet ist, wobei jede geschlitzte Öffnung vollständig von dem 3D-Körper der entsprechenden EM-Vorrichtung bedeckt ist und das proximale Ende des 3D-Körpers auf der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist.
Aspekt 709. Das Antennen-Subsystem nach Aspekt 708, wobei: jeder Eingangsanschluss elektrisch mit einer entsprechenden Streifenleitung verbunden ist, die in Signalkommunikation mit einer zugehörigen geschlitzten Öffnung steht, die unterhalb des 3D-Körpers einer gegebenen EM-Vorrichtung angeordnet ist.
Aspekt 710: Ein Antennen-Array für ein steuerbares Array von EM-Vorrichtungen, das eine gekachelte Vielzahl des Antennen-Subsystems aus einem der Aspekte 701 bis 709 umfasst.
Aspekt 711: Das Antennen-Array nach Aspekt 710, wobei die gekachelte Mehrzahl von Antennen-Subsystemen zu einer nicht-planaren Konfiguration formbar ist.
Aspekt 712: Das Antennen-Array nach Aspekt 711, wobei das aggregierte Basissubstrat eine flexible Leiterplatte ist.
Aspekt 713. Das Antennen-Subsystem nach einem der Aspekte 701 bis 712, wobei: die Mehrzahl der EM-Vorrichtungen einer entsprechenden EM-Vorrichtung nach einem der Aspekte 26, 117, 220, 320, 420 und 520 entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 16/680610 [0001]
US 62/772884 [0001]
WO 2017/075177 A1 [0003]

Claims

Eine elektromagnetische, EM, Vorrichtung, umfassend: einen dreidimensionalen, 3D, Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Bereich in Richtung der Mitte des 3D-Körpers aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und wobei der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der erste Bereich zentral innerhalb des 3D-Körpers angeordnet ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei: der erste Bereich aus Luft besteht.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der erste Bereich eine Vertiefung im 3D-Körper ist, relativ zum zweiten Bereich, die sich vom distalen Ende zum proximalen Ende hin erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Vertiefung sich zwischen ca. 30 % und ca. 100 % der Strecke vom distalen Ende zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der 3D-Körper weiterhin einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs umfasst, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der dritte Bereich eine Kombination aus einem dielektrischen Material mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante und einem anderen dielektrischen Material umfasst.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei: das andere dielektrische Material des dritten Bereichs Luft ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei: der dritte Bereich Vorsprünge umfasst, die sich radial nach außen von dem zweiten Bereich erstrecken und mit diesem integral und monolithisch sind.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei: jeder der Vorsprünge eine Querschnitts-Gesamtlänge, L1, und eine Querschnitts-Gesamtbreite, W1, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, wobei L1 und W1 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei: L1 und W1 sind jeweils kleiner als λ/4.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei: jeder der Vorsprünge hat eine Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die sich radial von breit zu schmal verjüngt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend: einen vierten Bereich, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht und eine vierte mittlere Dielektrizitätskonstante aufweist; wobei der vierte Bereich im Wesentlichen das proximale Ende des 3D-Körpers umgibt und wobei die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante von der dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante verschieden ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, ferner umfassend: einen vierten Bereich, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht und eine vierte mittlere Dielektrizitätskonstante aufweist; wobei der vierte Bereich den dritten Bereich am proximalen Ende des 3D-Körpers im Wesentlichen umgibt; und wobei die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante von der dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante verschieden ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei: der dritte Bereich eine Kombination aus: einem dielektrischen Material mit der vierten mittleren Dielektrizitätskonstante und einem anderen dielektrischen Material umfasst.
die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei: der dritte Bereich umfasst Vorsprünge, die sich von dem vierten Bereich nach außen erstrecken und mit diesem integral und monolithisch sind.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei: jeder der Vorsprünge, die mit dem vierten Bereich monolithisch sind, eine Querschnitts-Gesamtlänge, L2, und eine Querschnitts-Gesamtbreite, W2, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, wobei L2 und W2 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei: L2 und W2 sind jeweils kleiner als λ/4.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei: jeder der Vorsprünge, die mit dem vierten Bereich monolithisch sind, eine Querschnittsform hat, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet, die sich nach außen hin von breit zu schmal verjüngt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei: der vierte Bereich integral und monolithisch mit dem zweiten Bereich ist und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei: der dritte Bereich umfasst Brückenabschnitte, die sich zwischen dem zweiten und dem vierten Bereich über den dritten Bereich erstrecken, wobei die Brückenabschnitte sowohl mit dem zweiten als auch mit dem vierten Bereich integral und monolithisch sind.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei: jeder der Brückenabschnitte eine Querschnitts-Gesamtlänge, L3, und eine Querschnitts-Gesamtbreite, W3, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, wobei L3 und W3 jeweils kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei: L3 und W3 sind jeweils kleiner als λ/4.
die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei: der zweite Bereich des 3D-Körpers eine texturierte äußere Oberfläche umfasst, die Texturmerkmale mit Gesamtabmessungen in jeder Richtung aufweist, die kleiner als λ sind, wobei λ eine Betriebswellenlänge der EM-Vorrichtung ist, wenn die EM-Vorrichtung elektromagnetisch angeregt wird.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei: alle freiliegenden Oberflächen mindestens des zweiten Bereichs des 3D-Körpers vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers nach innen ziehen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, ferner umfassend: ein Basissubstrat mit einer Signaleinspeisung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der erste Bereich erstreckt sich vom distalen Ende und nur teilweise in Richtung des proximalen Endes des 3D-Körpers; und der zweite Bereich ist dem ersten Bereich untergeordnet.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei: das dielektrische Material des ersten Bereichs aus Luft besteht.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 28, wobei: das dielektrische Material des ersten Bereichs ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei: der erste Bereich eine Vertiefung ist, die im zweiten Bereich gebildet wird.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei: die Vertiefung erstreckt sich zwischen ca. 30 % und ca. 90 % der Strecke vom distalen Ende zum proximalen Ende des 3D-Körpers.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, wobei: der erste Bereich hat eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D1, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet; der zweite Bereich hat eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung D2, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und D1 kleiner als D2 ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei: der zweite Bereich hat eine äußere Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei: der zweite Bereich hat eine innere Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei: D1 und D2 sind die entsprechenden Durchmesser des ersten und zweiten Bereichs.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 35, wobei: der erste Bereich hat ein erstes Querschnittsprofil, P1A, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der erste Bereich ein zweites Querschnittsprofil, P1B, aufweist, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P1B unterscheidet sich von P1A.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 35, wobei: der erste Bereich hat ein erstes Querschnittsprofil, P1A, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der erste Bereich ein zweites Querschnittsprofil, P1B, aufweist, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P1B identisch mit P1A ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 37, wobei: Die äußeren Seitenwände des 3D-Körpers stehen senkrecht, relativ zu einer zentralen z-Achse.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 37, wobei: Die äußeren Seitenwände des 3D-Körpers sind konvex, relativ zu einer zentralen z-Achse.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 37, wobei: Die äußeren Seitenwände des 3D-Körpers sind konkav, relativ zu einer zentralen z-Achse.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 40, wobei: der zweite Bereich hat ein erstes äußeres Querschnittsprofil, P2A, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der zweite Bereich hat ein zweites äußeres Querschnittsprofil, P2B, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P2B identisch mit P2A ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 40, wobei: der zweite Bereich hat ein erstes äußeres Querschnittsprofil, P2A, wie in einem Querschnitt in der x-z-Ebene beobachtet; der zweite Bereich hat ein zweites äußeres Querschnittsprofil, P2B, wie in einem Querschnitt in der y-z-Ebene beobachtet; und P2B unterscheidet sich von P2A.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 42, ferner umfassend: einen dritten Bereich aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante, wobei der dritte Bereich mindestens die Seiten des 3D-Körpers vom proximalen Ende bis mindestens zum distalen Ende des 3D-Körpers umhüllt, wobei die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei: der dritte Bereich sich über das distale Ende des 3D-Körpers hinaus erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 44, wobei: das dielektrische Material des ersten Bereichs das dielektrische Material des dritten Bereichs umfasst.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 45, ferner umfassend: ein Basissubstrat mit einer Signaleinspeisung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Ein Array der EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 42, die bei einer Betriebsfrequenz und einer zugehörigen Wellenlänge arbeitet, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen physikalisch mit mindestens einer anderen der Vielzahl von EM-Vorrichtungen über eine relativ dünne Verbindungsstruktur verbunden ist, um ein verbundenes Array zu bilden, wobei jede Verbindungsstruktur im Vergleich zu einer Gesamtaußenabmessung einer der Vielzahl von EM-Vorrichtungen relativ dünn ist, wobei jede Verbindungsstruktur eine Querschnitts-Gesamthöhe H3 aufweist, die weniger als 20 % einer Gesamthöhe H4 einer jeweiligen angeschlossenen EM-Vorrichtung beträgt und aus dem dielektrischen Material des zweiten Bereichs gebildet ist, wobei jede Verbindungsstruktur und die zugehörige EM-Vorrichtung einen einzelnen monolithischen Abschnitt des angeschlossenen Arrays bilden.
Das Array nach Anspruch 47, ferner umfassend: ein Basissubstrat, wobei das Array auf dem Basissubstrat angeordnet ist.
Das Array nach Anspruch 48, wobei die Verbindungsstruktur weiterhin umfasst: mindestens einen Schenkel, der einstückig mit der Verbindungsstruktur ausgebildet und monolithisch mit dieser ist, wobei sich der mindestens eine Schenkel von der Verbindungsstruktur nach unten zu dem Basissubstrat erstreckt.
Das Array nach Anspruch 49, wobei: der zweite Bereich umfasst einen ersten Abschnitt in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers; und einen zweiten Abschnitt in der Nähe des distalen Endes des 3D-Körpers.
Das Array nach Anspruch 50, wobei: der zweite Teil stößt an den ersten Teil und ist mit diesem in Kontakt.
Das Array nach Anspruch 50, wobei: der zweite Abschnitt befindet sich in der Nähe des ersten Abschnitts mit einem Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante dazwischen.
Das Array nach einem der Ansprüche 50 bis 52, ferner umfassend: einen dritten Bereich, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei der dritte Bereich zumindest die Seiten des 3D-Körpers von dem proximalen zu zumindest dem distalen Ende des 3D-Körpers umhüllt, wobei die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist.
Das Array nach Anspruch 53, wobei: der dritte Bereich sich zwischen benachbarten der Vielzahl von EM-Vorrichtungen des Arrays erstreckt.
Das Array nach einem der Ansprüche 53 bis 54, wobei: der dritte Bereich sich zwischen benachbarten des ersten Abschnitts von entsprechenden der Vielzahl von EM-Vorrichtungen des Arrays erstreckt; und der dritte Bereich sich nicht zwischen benachbarten des zweiten Abschnitts von entsprechenden der Vielzahl von EM-Vorrichtungen des Arrays erstreckt.
Das Array nach einem der Ansprüche 53 bis 55, wobei: der zweite Abschnitt befindet sich in der Nähe des ersten Abschnitts mit einem Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante dazwischen.
Das Array nach Anspruch 56, wobei: der Materialspalt der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante aus Luft besteht.
Das Array nach Anspruch 56, wobei: der Materialspalt mit der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante das dielektrische Material mit der dritten mittleren Dielektrizitätskonstante umfasst.
Das Array nach einem der Ansprüche 48 bis 58, wobei: das Basissubstrat eine Vielzahl von Signaleinspeisungen umfasst, wobei jede Signaleinspeisung der Vielzahl von Signaleinspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei eine gegebene der Vielzahl von EM-Vorrichtungen auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signalzuführung so angeordnet ist, dass die gegebene EM-Vorrichtung zentral elektromagnetisch erregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signalzuführung vorhanden ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der erste Bereich erstreckt sich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers; der zweite Bereich erstreckt sich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zumindest teilweise bis zum distalen Ende des 3D-Körpers; der 3D-Körper ferner einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer dritten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und wobei der 3D-Körper ferner einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 60, wobei: die erste Basisstruktur des ersten Bereichs hat eine Dicke H7 und ist einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich ausgebildet.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 61, wobei: H7 ist gleich oder kleiner als 0,015 Zoll.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 62, wobei: der erste Bereich zentral in Bezug auf eine zentrale z-Achse innerhalb des 3D-Körpers angeordnet ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 63, wobei: der dritte Bereich ist ein Kontinuum des ersten Bereichs; und Der erste Bereich und der dritte Bereich enthalten jeweils Luft.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 64, wobei: der dritte Bereich ist ein Kontinuum des ersten Bereichs; und mindestens einer von dem ersten Bereich und dem dritten Bereich ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei: der dritte Bereich ein dielektrisches Material umfasst, das sich von dem dielektrischen Material des ersten Bereichs unterscheidet.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 66, wobei: das dielektrische Material des dritten Bereichs eine Dielektrizitätskonstante hat, die kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials des ersten Bereichs.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 67, wobei: der vierte Bereich ein Kontinuum des zweiten Bereichs ist, so dass der zweite und der vierte Bereich einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden; und die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 68, ferner umfassend: eine relativ dünne Verbindungsstruktur, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist und einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einen Monolithen bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 20% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 69, wobei: die zweite Grundstruktur hat eine Dicke H8, die kleiner ist als H5.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 70, wobei: H8 ist gleich oder kleiner als 0,005 Zoll.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 71, wobei: der erste Bereich ist eine Vertiefung, die im zweiten Bereich gebildet wird.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 72, wobei: die Vertiefung sich irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % des Abstands von einem distalen Ende des zweiten Bereichs zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 73, wobei: der zweite Bereich und der erste Bereich haben nebeneinander liegende zentrale z-Achsen; der dritte Bereich und der zweite Bereich haben nebeneinander liegende zentrale z-Achsen; und der vierte Bereich und der dritte Bereich haben nebeneinander liegende zentrale z-Achsen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 74, wobei: der zweite Bereich umschließt den ersten Bereich vollständig; der dritte Bereich den zweiten Bereich vollständig umschließt; und der vierte Bereich umschließt den dritten Bereich vollständig.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 75, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich haben jeweils eine äußere Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 76, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich haben jeweils eine innere Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 77, wobei: alle freiliegenden Oberflächen mindestens des zweiten Bereichs und des vierten Bereichs des 3D-Körpers vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers hin nach innen ziehen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 78, ferner umfassend: ein Basissubstrat mit einer Signaleinspeisung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Ein Array der EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 78, wobei: das Array umfasst eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen, die auf einem Basissubstrat angeordnet sind; das Basissubstrat eine Vielzahl von Signaleinspeisungen umfasst, wobei jede Signaleinspeisung der Vielzahl von Signaleinspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei eine gegebene EM-Vorrichtung auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signalzuführung angeordnet ist, so dass die gegebene EM-Vorrichtung zentral elektromagnetisch erregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signalzuführung vorhanden ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der erste Bereich erstreckt sich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers; der zweite Bereich erstreckt sich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zumindest teilweise bis zum distalen Ende des 3D-Körpers; der 3D-Körper ferner einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs umfasst, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper ferner einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; die zweite Basisstruktur eine relativ dünne Verbindungsstruktur umfasst, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt; und wobei die zweite Basisstruktur im dritten Bereich bis auf die relativ dünne Verbindungsstruktur kein dielektrisches Material des Monolithen aufweist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 81, wobei: die erste Basisstruktur des ersten Bereichs hat eine Dicke H7 und ist einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich ausgebildet.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 82, wobei: H7 ist gleich oder kleiner als 0,015 Zoll.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 83, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur mindestens zwei Arme umfasst, die eine Brücke zwischen dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich bilden.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 84, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamtbreite W1 hat, die kleiner ist als eine Gesamtbreite W2 des zweiten Bereichs.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 85, wobei: der erste Bereich zentral in Bezug auf eine zentrale z-Achse innerhalb des 3D-Körpers angeordnet ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 86, wobei: der dritte Bereich ein Kontinuum des ersten Bereichs ist; und der erste Bereich und der dritte Bereich jeweils Luft enthalten.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 87, wobei: der dritte Bereich ist ein Kontinuum des ersten Bereichs; und mindestens einer von dem ersten Bereich und dem dritten Bereich ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 88, wobei: der dritte Bereich ein dielektrisches Material umfasst, das sich von dem dielektrischen Material des ersten Bereichs unterscheidet.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 89, wobei: das dielektrische Material des dritten Bereichs eine Dielektrizitätskonstante hat, die kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials des ersten Bereichs.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 90, wobei: der Monolith eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die gleich der zweiten mittleren Dielektrizitätskonstante ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 91, wobei: der erste Bereich eine Vertiefung ist, die im zweiten Bereich gebildet wird.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 92, wobei: die Vertiefung sich irgendwo zwischen etwa 30 % und etwa 95 % des Abstands von einem distalen Ende des zweiten Bereichs zum proximalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 93, wobei: der zweite Bereich und der erste Bereich haben nebeneinander liegende zentrale z-Achsen; der dritte Bereich und der zweite Bereich haben nebeneinander liegende zentrale z-Achsen; und der vierte Bereich und der dritte Bereich haben nebeneinander liegende zentrale z-Achsen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 94, wobei: der zweite Bereich umschließt den ersten Bereich vollständig; der dritte Bereich den zweiten Bereich vollständig umschließt; und der vierte Bereich umschließt den dritten Bereich vollständig.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 95, wobei: mindestens ein Teil des zweiten Bereichs eine konvexe Außenfläche aufweist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 96, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich haben jeweils eine äußere Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 97, wobei: der zweite Bereich und der vierte Bereich haben jeweils eine innere Querschnittsform, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 98, wobei: alle freiliegenden Oberflächen mindestens des zweiten Bereichs und des vierten Bereichs des 3D-Körpers vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers hin nach innen ziehen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 99, ferner umfassend: ein Basissubstrat mit einer Signaleinspeisung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Ein Array der EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 81 bis 99, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, die auf einem Basissubstrat angeordnet sind; das Basissubstrat eine Vielzahl von Signaleinspeisungen umfasst, wobei jede Signaleinspeisung der Vielzahl von Signaleinspeisungen so konfiguriert ist, dass sie eine entsprechende der Vielzahl von EM-Vorrichtungen elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei eine gegebene EM-Vorrichtung auf dem Basissubstrat relativ zu einer entsprechenden Signalzuführung angeordnet ist, so dass die gegebene EM-Vorrichtung zentral elektromagnetisch erregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal auf der entsprechenden Signalzuführung vorhanden ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Basissubstrat mit einer ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen; wobei der 3D-Körper ein anderes Medium als Luft umfasst, wobei das proximale Ende des 3D-Körpers auf dem Basissubstrat angeordnet ist, so dass der 3D-Körper die erste Mehrzahl von Durchkontaktierungen zumindest teilweise oder vollständig bedeckt; wobei die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt ist, so dass der 3D-Körper und das dielektrische Material der ersten Vielzahl von Durchkontaktierungen einen Monolithen bilden.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 102, wobei: der 3D-Körper die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen vollständig abdeckt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 103, wobei: die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen vollständig mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 104, wobei: das dielektrische Material des 3D-Körpers ein formbares dielektrisches Material ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 105, wobei: das Basissubstrat ferner eine zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst, die vollständig von dem 3D-Körper bedeckt sein können, teilweise von dem 3D-Körper bedeckt sein können oder relativ zu dem 3D-Körper vollständig freiliegen.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 106, wobei: die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen, die vollständig oder teilweise von dem 3D-Körper bedeckt sind, entweder zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des 3D-Körpers gefüllt sind oder mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sind; und die zweite Vielzahl von Durchkontaktierungen, die relativ zum 3D-Körper vollständig freigelegt sind, mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sind.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 107, wobei: das Basissubstrat weiterhin eine Signalzuführung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 108, wobei: der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 108 bis 109, wobei: die Signaleinspeisung aus einer Streifenleitung und einer geschlitzten Öffnung besteht, wobei die geschlitzte Öffnung vollständig durch den 3D-Körper abgedeckt ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 110, wobei: das Basissubstrat eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht und mindestens ein dielektrisches Substrat umfasst, das zwischen der unteren und der oberen elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist; und das proximale Ende des 3D-Körpers auf der oberen Schicht angeordnet ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 111, wobei das mindestens eine dielektrische Substrat ein erstes dielektrisches Substrat umfasst, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, wobei das Basissubstrat ferner umfasst: einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist; wobei die Streifenleitung zwischen dem Dünnschichtkleber und dem zweiten dielektrischen Substrat unterhalb und orthogonal zur geschlitzten Öffnung angeordnet ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 112, wobei: der 3D-Körper einen ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers von einer ersten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht, das eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zumindest teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das eine dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist, wobei sich der dritte Bereich von einer zweiten Basisstruktur in der Nähe des proximalen Endes des 3D-Körpers bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; der 3D-Körper einen vierten Bereich außerhalb des dritten Bereichs aufweist, der aus einem dielektrischen Material mit einer vierten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, die größer ist als die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der vierte Bereich vom proximalen Ende des 3D-Körpers zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; wobei die zweite Basisstruktur eine relativ dünne Verbindungsstruktur umfasst, die am proximalen Ende des 3D-Körpers angeordnet ist, die einstückig mit dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich ausgebildet ist und diese überbrückt, so dass der zweite Bereich, der vierte Bereich und die relativ dünne Verbindungsstruktur einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen Teil des Monolithen zu bilden, wobei die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamthöhe H5 aufweist, die weniger als 30% einer Gesamthöhe H6 des 3D-Körpers beträgt; und wobei die zweite Basisstruktur im dritten Bereich bis auf die relativ dünne Verbindungsstruktur kein dielektrisches Material des Monolithen ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 113, wobei: die erste Basisstruktur des ersten Bereichs eine Dicke H7 hat und einstückig und monolithisch mit dem zweiten Bereich ausgebildet ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 114, wobei: H7 gleich oder kleiner als 0,015 Zoll ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 113 bis 115, wobei: die geschlitzte Öffnung vollständig von der ersten Basisstruktur des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs des 3D-Körpers bedeckt ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 113 bis 116, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur mindestens zwei Arme umfasst, die eine Brücke zwischen dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich bilden.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 113 bis 117, wobei: die relativ dünne Verbindungsstruktur eine Gesamtbreite W1 hat, die kleiner ist als eine Gesamtbreite W2 des zweiten Bereichs.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 118, wobei: der 3D-Körper über die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen auf dem Basissubstrat verankert ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 119, wobei: die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen umfasst: ein erstes Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen mit einer Gesamtbreitenabmessung, D3, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet; einem zweiten Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen mit einer Gesamtbreitenabmessung, D4, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und ein drittes Paar diametral gegenüberliegender Durchkontaktierungen mit einer Gesamtbreitenabmessung D5, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 120, wobei: D4 kleiner als D3; und D5 gleich D4 ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 120 bis 121, wobei: die Abmessungen D3, D4 und D5 Durchmesserabmessungen sind.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 122, ferner umfassend: eine elektromagnetisch reflektierende Struktur, die eine elektrisch leitende Struktur und einen elektrisch leitenden elektromagnetischen Reflektor umfasst, der einstückig mit der elektrisch leitenden Struktur ausgebildet ist oder in elektrischer Verbindung mit dieser steht; wobei die elektromagnetisch reflektierende Struktur auf der oberen elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist oder mit dieser in elektrischer Verbindung steht; wobei der elektrisch leitende elektromagnetische Reflektor eine Wand bildet, die eine Ausnehmung definiert und zumindest teilweise umschreibt; wobei der 3D-Körper innerhalb der Aussparung angeordnet ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 123, wobei: die Wand des Reflektors eine Höhe H9 hat, die größer ist als eine Höhe H10 des zweiten Bereichs.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 124, wobei: der 3D-Körper als Reaktion auf ein elektrisches 40-GHz-Signal an der Signaleinspeisung ein EM-Feld in das Fernfeld mit folgenden Eigenschaften abstrahlt: ein Verstärkungsprofil, das eine 3dBi-Strahlbreite von mindestens +/- 60 Grad in E-Feldrichtung aufweist; ein Verstärkungsprofil, das eine 3dBi-Strahlbreite von mindestens +/- 45 Grad in der H-Feld-Richtung aufweist; ein Verstärkungsprofil, das eine 6dBi-Strahlbreite von gleich oder größer als +/- 90 Grad in der E-Feld-Richtung aufweist; und ein Verstärkungsprofil, das eine 6dBi-Strahlbreite von mindestens +/- 60 Grad in der H-Feld-Richtung aufweist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 124, wobei: der 3D-Körper strahlt als Reaktion auf ein bestimmtes elektrisches GHz-Signal an der Signalzuführung ein EM-Feld in das Fernfeld mit folgenden Eigenschaften ab: eine Boresight-Verstärkung von ca. 4,4 dBi bei 36 GHz bis ca. 5,8 dBi bei 41 GHz, mit einer resultierenden Bandbreite von mehr als 10%.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 124, wobei: der 3D-Körper strahlt als Reaktion auf ein bestimmtes elektrisches GHz-Signal an der Signalzuführung ein EM-Feld in das Fernfeld mit folgenden Eigenschaften ab: eine Boresight-Verstärkung von ca. 4,4 dBi bei 36 GHz bis ca. 6 dBi bei 46 GHz, mit einer resultierenden Bandbreite von mehr als 20%.
Ein Array der EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 127, wobei: das Array eine Vielzahl der EM-Vorrichtungen umfasst, die in einer nebeneinander liegenden Anordnung angeordnet sind, wobei das Basissubstrat jeder EM-Vorrichtung eine zusammenhängende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats ist, um ein Gesamtbasissubstrat zu bilden, wobei jede EM-Vorrichtung eine diskrete Signalzuführung in Bezug auf eine benachbarte der Vielzahl von EM-Vorrichtungen umfasst, und wobei jede diskrete Signalzuführung so konfiguriert ist, dass sie einen entsprechenden 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld auszustrahlen, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der zugehörigen Signalzuführung vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung der EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 102 bis 127, umfassend: Formen des 3D-Körpers auf eine Oberseite des Basissubstrats durch Spritzgießen eines formbaren dielektrischen Mediums durch die erste Vielzahl von Durchkontaktierungen von einer Unterseite des Basissubstrats; und zumindest teilweise Aushärtung des dielektrischen Mediums.
Ein Antennen-Subsystem für eine steuerbare Gruppe von EM-Vorrichtungen, umfassend: eine Vielzahl von EM-Vorrichtungen, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine dielektrische Resonatorantenne (DRA) mit großem Sichtfeld (FOV) umfasst, die auf einer Oberfläche angeordnet ist; eine Teilsystemplatine, die für jedes EM-Vorrichtun der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine Signalzuführungsstruktur umfasst; wobei die Mehrzahl der EM-Vorrichtunge auf der Subsystemplatine befestigt ist.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 130, wobei: jeder der DRA einen 3D-Körper mit einem ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, wobei sich der erste Bereich bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 131, wobei: die Mehrzahl der EM-Vorrichtungen in einem x-auf-y-Array angeordnet sind.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 131 bis 132, wobei: die DRAs auf einer zweidimensionalen, 2D, Fläche angeordnet sind.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 131 bis 132, wobei: die Signalzuführungsstruktur eine Signalleitung mit einem Signaleingangsende umfasst.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 134, wobei: die Subsystemplatine ferner für jedes EM-Gerät einen Signalkommunikationspfad mit einem an dessen einem Ende angeordneten Eingangsport aufweist, wobei das andere, gegenüberliegende Ende des Signalkommunikationspfades elektrisch mit dem Signaleingangsende einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur verbunden ist.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 135, wobei: jeder Eingangsport der Subsystemplatine ist mit einem EM-Strahlsteuerungs-Subsystem verbindbar.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 136, ferner umfassend: ein EM-Strahlsteuerungs-Subsystem, das einen EM-Strahlsteuerungs-Chip umfasst, der mit einer Anzahl von Signalkommunikationskanälen verbunden ist, wobei jeder Signalkommunikationskanal, der dem EM-Strahlsteuerungs-Chip zugeordnet ist, ein entsprechendes Ausgangsende hat, wobei die Anzahl der Signalkommunikationskanäle und der Ausgangsenden gleich der Anzahl der mehreren EM-Vorrichtungen ist; wobei jedes Ausgangsende eines entsprechenden Signalkommunikationskanals des EM-Strahlsteuerungs-Subsystems mit einem entsprechenden Eingangsport der Subsystemplatine des Antennen-Subsystems verbunden ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 131 bis 137, wobei: die Subsystemplatine ferner eine Vielzahl von Sätzen nichtleitender Durchkontaktierungen umfasst, die sich durch sie hindurch erstrecken, wobei jeder Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen einem anderen aus der Vielzahl der EM-Vorrichtungen zugeordnet ist; jeder 3D-Körper einer entsprechenden EM-Vorrichtung aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das aus einem anderen Medium als Luft besteht, wobei jeder 3D-Körper ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei das proximale Ende jedes 3D-Körpers auf der Subsystemplatine angeordnet ist, so dass jeder 3D-Körper zumindest teilweise oder vollständig einen entsprechenden Satz der nichtleitenden Durchkontaktierungen bedeckt; und die mehreren Sätze nichtleitender Durchkontaktierungen zumindest teilweise mit dem dielektrischen Material des zugehörigen 3D-Körpers gefüllt sind, so dass jeder 3D-Körper und das dielektrische Material des entsprechenden Satzes nichtleitender, zumindest teilweise gefüllter Durchkontaktierungen einen Monolithen bilden.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 138, wobei: der 3D-Körper deckt den entsprechenden Satz der nicht leitenden Durchkontaktierungen vollständig ab.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 138 bis 139, wobei: die mehreren Sätze nicht leitender Durchkontaktierungen vollständig mit dem dielektrischen Material des zugehörigen 3D-Körpers gefüllt sind.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 138 bis 140, wobei: die Teilsystemplatine ferner umfasst: eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht, ein erstes dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, und einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 141, wobei: die Signalspeisestruktur ferner umfasst: eine Streifenleitung, die zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende obere Schicht eine geschlitzte Öffnung umfasst, die über und orthogonal zu der entsprechenden Streifenleitung angeordnet ist, wobei jede Streifenleitung das Signaleingangsende aufweist, wobei jede geschlitzte Öffnung vollständig durch den 3D-Körper der entsprechenden EM-Vorrichtung bedeckt ist, wobei das proximale Ende des 3D-Körpers auf der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 141 bis 142, wobei: der Signalkommunikationspfad der Subsystemplatine zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet ist, wobei der Signalkommunikationspfad den an einem Ende davon angeordneten Eingangsport aufweist, wobei das andere gegenüberliegende Ende des Signalkommunikationspfades elektrisch mit dem Signaleingangsende einer entsprechenden Streifenleitung verbunden ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 141 bis 143, wobei: die Subsystemplatine ferner eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen umfasst, die die obere elektrisch leitende Schicht mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbinden, wobei die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen auf jeder Seite von entsprechenden der Vielzahl von Signalkommunikationspfaden angeordnet ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 142 bis 144, wobei: die Substratplatte ferner eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen umfasst, die die obere elektrisch leitende Schicht mit der unteren elektrisch leitenden Schicht verbinden, wobei die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen auf jeder Seite und an einem Ende von jeweiligen der Streifenleitungen angeordnet ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 138 bis 139, wobei: die mehreren Sätze nicht leitender Durchkontaktierungen sich zwischen der unteren elektrisch leitenden Schicht und der oberen elektrisch leitenden Schicht erstrecken.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 130 bis 146, wobei: die Mehrzahl der EM-Vorrichtungen einer entsprechenden EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25, 45, 78, 99 und 163 entspricht.
Eine elektromagnetische, EM, Vorrichtung, umfassend: einen dreidimensionalen, 3D, Körper aus einem dielektrischen Material mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; wobei der 3D-Körper einen ersten Abschnitt aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, wobei sich der erste Abschnitt vom proximalen Ende und nur teilweise zum distalen Ende des 3D-Körpers hin erstreckt, wobei der erste Abschnitt einen inneren Abschnitt des 3D-Körpers bildet; wobei der 3D-Körper einen zweiten Abschnitt aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft hergestellt ist und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Abschnitt vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt, wobei der zweite Abschnitt einen äußeren Abschnitt des 3D-Körpers bildet, der den inneren Abschnitt umhüllt; wobei der erste Abschnitt einen ersten inneren Bereich mit einer dritten mittleren Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als die erste mittlere Dielektrizitätskonstante; und wobei der zweite Abschnitt einen zweiten inneren Bereich mit einer vierten mittleren Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als die zweite mittlere Dielektrizitätskonstante, wobei der zweite innere Bereich eine Erweiterung des ersten inneren Bereichs ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 148, wobei der zweite Abschnitt eine kegelstumpfförmige Oberfläche in der Nähe des zweiten inneren Bereichs hat.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 149, wobei: die dritte mittlere Dielektrizitätskonstante ist gleich der vierten mittleren Dielektrizitätskonstante.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 150, wobei: der erste innere Bereich und der zweite innere Bereich jeweils aus Luft bestehen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 151, wobei: mindestens einer von dem ersten inneren Bereich und dem zweiten inneren Bereich ein anderes dielektrisches Material als Luft umfasst.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 152, wobei: die dritte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante und die vierte durchschnittliche Dielektrizitätskonstante sind beide kleiner als jede der ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante und der zweiten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 149, wobei: die vierte mittlere Dielektrizitätskonstante ist kleiner als die dritte mittlere Dielektrizitätskonstante.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 154, wobei: der erste Abschnitt eine Gesamthöhe, H1; der zweite Abschnitt eine Gesamthöhe H2 hat; und H1 kleiner als etwa 70 % von H2 ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 155, wobei: H1 etwa 50 % von H2 ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 156, wobei: der 3D-Körper eine axiale Symmetrie um eine zentrale z-Achse hat.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 157, wobei: der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils eine äußere Querschnittsform haben, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 158, wobei: der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils eine innere Querschnittsform haben, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet, die kreisförmig ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 159, wobei: der erste innere Bereich und der zweite innere Bereich jeweils mittig zur zentralen z-Achse angeordnet sind.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 160, wobei: der erste Abschnitt eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung, D1, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene betrachtet; der zweite Abschnitt eine Gesamtaußenquerschnittsabmessung, D2, aufweist, wie in einem Querschnitt in der x-y-Ebene beobachtet; und D1 kleiner als D2 ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 161, wobei: D1 kleiner als etwa 70 % von D2 ist.
Die EM-Vorrichtung nach Anspruch 162, wobei: D1 etwa 60 % von D2 ist.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 163, wobei: die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante gleich oder größer als 10 und gleich oder kleiner als 20 ist; und die zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante ist gleich oder größer als 4 und gleich oder kleiner als 9.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 164, wobei: alle freiliegenden Oberflächen des 3D-Körpers ziehen sich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers nach innen.
Die EM-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 148 bis 165, ferner umfassend: ein Basissubstrat mit einer Signaleinspeisung, die so konfiguriert ist, dass sie den 3D-Körper elektromagnetisch anregt, um ein EM-Feld in das Fernfeld abzustrahlen; wobei der 3D-Körper auf dem Basissubstrat relativ zur Signalzuführung so angeordnet ist, dass der 3D-Körper zentral elektromagnetisch angeregt wird, wenn ein bestimmtes elektrisches Signal an der Signalzuführung anliegt.
Ein Antennen-Subsystem für eine steuerbare Gruppe von EM-Vorrichtungen, das Folgendes umfasst: eine Vielzahl von EM-Vorrichtungen, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen eine auf einer Oberfläche angeordnete dielektrische Resonatorantenne (DRA) mit breitem Sichtfeld (FOV) umfasst, wobei jede EM-Vorrichtung der Vielzahl von EM-Vorrichtungen ferner ein Basissubstrat umfasst, wobei jedes Basissubstrat eine Signalzuführungsstruktur umfasst, die in EM-Signalkommunikation mit einer entsprechenden DRA angeordnet ist; wobei das Basissubstrat jeder EM-Vorrichtung eine zusammenhängende Erweiterung eines benachbarten Basissubstrats ist, um ein aggregiertes Basissubstrat zu bilden, wobei die DRAs an dem aggregierten Basissubstrat befestigt sind; wobei das Aggregatbasissubstrat eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl der DRAs ist, wobei jeder Eingangsanschluss elektrisch mit einer entsprechenden Signalzuführungsstruktur verbunden ist, die in Signalkommunikation mit einem entsprechenden DRA steht; das Antennen-Subsystem eine Struktur bereitstellt, die für eine Anordnung der EM-Geräte zu einer beliebigen Anordnungsgröße geeignet ist, die aus mehreren des Antennen-Subsystems gebildet werden kann.
Die Antennen-Subsystem nach Anspruch 167, wobei: jeder DRA einen 3D-Körper mit einem ersten Bereich zur Mitte des 3D-Körpers hin umfasst, der aus einem dielektrischen Material mit einer ersten durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante besteht, wobei sich der erste Bereich bis zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt; und der 3D-Körper einen zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs aufweist, der aus einem anderen dielektrischen Material als Luft besteht und eine zweite durchschnittliche Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die erste durchschnittliche Dielektrizitätskonstante, wobei sich der zweite Bereich vom proximalen Ende zum distalen Ende des 3D-Körpers erstreckt.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 167 bis 168, wobei: die Mehrzahl der EM-Vorrichtungen in einem x-auf-y-Array angeordnet sind.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 167 bis 169, wobei: die DRAs auf einer zweidimensionalen, 2D, Fläche angeordnet sind.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 167 bis 170, wobei: jeder Eingangsanschluss der Vielzahl von Eingangsanschlüssen des Aggregatbasissubstrats ein Lötpad ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 167 bis 171, wobei: die mehreren Eingangsports des Aggregatbasissubstrats mit einem EM-Strahlsteuerungs-Subsystem verbunden werden können.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 167 bis 171, ferner umfassend: ein EM-Strahlsteuerungs-Subsystem, das einen EM-Strahlsteuerungs-Chip umfasst, der mit einer Vielzahl von Signalkommunikationskanälen verbunden ist, wobei jeder Signalkommunikationskanal, der dem EM-Strahlsteuerungs-Chip zugeordnet ist, einen entsprechenden Ausgangsanschluss hat; wobei jeder Ausgangsanschluss des EM-Strahlsteuerungs-Subsystems mit einem entsprechenden Eingangsanschluss des Aggregatbasissubstrats des Antennen-Subsystems verbunden ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 168 bis 173, wobei jedes Basissubstrat umfasst: eine elektrisch leitende untere Schicht, eine elektrisch leitende obere Schicht, ein erstes dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine obere Fläche der elektrisch leitenden unteren Schicht angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat, das angrenzend an eine untere Fläche der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist, und einen Dünnfilmklebstoff, der zwischen dem ersten und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet und daran befestigt ist, eine Streifenleitung, die zwischen dem Dünnfilmklebstoff und dem zweiten dielektrischen Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende obere Schicht eine geschlitzte Öffnung aufweist, die über und orthogonal zu der Streifenleitung angeordnet ist, wobei jede geschlitzte Öffnung vollständig durch den 3D-Körper der entsprechenden EM-Vorrichtung bedeckt ist und das proximale Ende des 3D-Körpers auf der elektrisch leitenden oberen Schicht angeordnet ist.
Das Antennen-Subsystem nach Anspruch 174, wobei: jeder Eingangsanschluss elektrisch mit einer entsprechenden Streifenleitung verbunden ist, die in Signalkommunikation mit einer zugehörigen geschlitzten Öffnung steht, die unterhalb des 3D-Körpers eines bestimmten EM-Bauteils angeordnet ist.
Ein Antennen-Array für eine steuerbare Gruppe von EM-Vorrichtungen, die eine gekachelte Vielzahl des Antennen-Subsystems nach einem der Ansprüche 167 bis 174 umfasst.
Das Antennen-Array nach Anspruch 176, wobei die gekachelte Mehrzahl von Antennen-Subsystemen zu einer nicht-planaren Konfiguration formbar ist.
Das Antennen-Array nach Anspruch 177, wobei das Aggregat-Basissubstrat eine flexible Leiterplatte ist.
Das Antennen-Subsystem nach einem der Ansprüche 167 bis 178, wobei: die Mehrzahl der EM-Vorrichtungen einer entsprechenden EM-Vorrichtung einem der Ansprüche 26, 46, 79, 100, 121 und 164 entspricht.