(57)【要約】電磁デバイスは、導電性接地構造体と；接地構造体上に配置された少なくとも１つの誘電体共振器アンテナ（ＤＲＡ）と；ＤＲＡの対応する１つに近接して配置された少なくとも１つの電磁（ＥＭ）ビームシェイパーと；ＤＲＡの対応する１つに電磁的に結合されて配置された少なくとも１つの信号フィードと、を含む。少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは、導電性ホーン；誘電体材料の本体であって特定の方向に同誘電体材料の本体にわたり変化する誘電率を有する誘電体材料の本体；または、同導電性ホーンおよび同誘電体材料の本体の両方、を含む。
2021536690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性接地構造体と；
前記接地構造体上に配置された少なくとも１つの誘電体共振器アンテナ（ＤＲＡ）と；
前記ＤＲＡの対応する１つに近接して配置された少なくとも１つの電磁（ＥＭ）ビームシェイパーと；
前記ＤＲＡの対応する１つに電磁的に結合されて配置された少なくとも１つの信号フィードと、
を含み、前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは、導電性ホーン、誘電体材料の本体であって特定の方向に同誘電体材料の本体にわたり変化する誘電率を有する誘電体材料の本体、または前記導電性ホーンおよび前記誘電体材料の本体の両方、を含む、電磁デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は、同誘電体材料の本体の内側部分から同誘電体材料の本体の外面まで変化する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は、前記少なくとも１つの信号フィードの対応する１つのボアサイトから外側に向かって横方向に減少する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は球形の誘電体材料であり、前記球形の誘電体材料は、前記球形の中心から前記球形の外面まで変化する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は半球形の誘電体材料であり、前記半球形の誘電体材料は、前記半球形の平面の中心から前記半球形の外面まで変化する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は円筒形の誘電体材料であり、前記円筒形の誘電体材料は、前記円筒形の中心軸から前記円筒形の外面まで変化する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は半円筒形の誘電体材料であり、前記半円筒形の誘電体材料は、前記半円筒形の平面の軸中心から前記半円筒形の外面まで変化する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体はトロイダル形状の誘電体材料であり、前記トロイダル形状の誘電体材料は、前記トロイダル形状の中央の円形リングから前記トロイダル形状の外面まで変化する誘電率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は、非発泡体を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記非発泡体の材料は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーマトリックスと、誘電体充填材を含有する充填材組成物と、を含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は発泡体を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記発泡体がポリエーテルイミドを含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのＤＲＡが、中空コアを有する単層ＤＲＡを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのＤＲＡが、中空コアを有する多層ＤＲＡを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのＤＲＡが、垂直側壁および凸状頂部を有する立面図断面を含むＤＲＡを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのＤＲＡが、全体の高さおよび全体の幅を有し、かつ前記全体の高さが前記全体の幅より大きいＤＲＡを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＤＲＡの各ＤＲＡは、
非気体状誘電体材料を含むボリュームを含み、前記ボリュームは、中空コア、立面図で観察される断面の全体的な最大高さＨｖおよび平面図で観察される断面の全体的な最大幅Ｗｖを有し、
前記ボリュームは単一の誘電体材料組成物のボリュームであり、かつＨｖはＷｖよりも大きい、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは導電性ホーンを含み、
前記導電性ホーンは、第１の近位端から第２の遠位端まで外側に広がる側壁を含み、前記第１の近位端は、前記接地構造体と電気的に接触して配置され、前記第２の遠位端は、関連する少なくとも１つのＤＲＡからある距離を隔てて配置され、前記側壁は、前記関連する少なくとも１つのＤＲＡを包囲して配置される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記少なくとも１つのＤＲＡは、前記誘電体材料の本体に少なくとも部分的に埋め込まれている、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記誘電体材料の本体は、同誘電体材料の本体の球の中心領域から同誘電体材料の本体の外面まで減少する異なる誘電率を有する複数の誘電体材料の層を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体を含み、
前記少なくとも１つのＤＲＡは少なくとも１つのＤＲＡのアレイを成してＤＲＡのアレイを形成し、
前記ＤＲＡのアレイは、前記誘電体材料の本体の外面の周りに少なくとも部分的に配置されている、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは前記誘電体材料の本体をさらに含み、前記導電性ホーンの前記遠位端は、前記誘電体材料の本体の全体的な外側寸法と等しいかまたはそれより大きい開口を有する、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記導電性ホーンの長さＬｈが、前記誘電体材料の本体の全体的な外側寸法Ｄｓよりも短い、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのＤＲＡは少なくとも１つのＤＲＡのアレイを成してＤＲＡのアレイを形成し、
前記ＤＲＡのアレイは、前記誘電体材料の本体の外面の周りに少なくとも部分的に凹状の配置にて設けられている、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記誘電体材料の本体が、球形半径Ｒによって定義される球形外面を有する球形状の誘電体材料であり、
前記ＤＲＡアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに、各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記球形半径Ｒと整列するように配置される、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記誘電体材料の本体がトロイダル半径Ｒ１によって定義されるトロイダル外面を有するトロイダル形状の誘電体材料であり、
前記ＤＲＡアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに、前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記トロイダル半径Ｒ１と整列するように配置される、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記誘電体材料の本体が、半球半径Ｒ２によって定義される半球形状の外面を有する半球形状の誘電体材料であり、
前記ＤＲＡアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに、各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記半球半径Ｒ２と整列するように配置される、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記誘電体材料の本体が、円筒形の半径Ｒ３によって定義される円筒形の外面を有する円筒形の誘電体材料であり、
前記ＤＲＡアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに、各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記円筒形の半径Ｒ３と整列するように配置される、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記誘電体材料の本体が、半円筒形の半径Ｒ４によって定義される半円筒形の外面を有する半円筒形の誘電体材料であり、
前記ＤＲＡアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに、各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記半円筒形の半径Ｒ４と整列するように配置される、請求項２１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、電磁デバイス、特に誘電体共振器アンテナ（ＤＲＡ）システムに関し、より具体的には、ＤＲＡシステム内のＤＲＡの利得、コリメーション、および指向性を強化するための電磁ビームシェイパーを備えたＤＲＡシステムに関し、同ＤＲＡシステムはマイクロ波およびミリ波の用途に良好に適している。
【背景技術】
【０００２】
既存のＤＲＡ共振器およびアレイはそれらの意図された目的に適しているかもしれないが、ＤＲＡの技術分野は、例えば、限られた帯域幅、限られた効率、限られた利得、限られた指向性、または複雑な製作技術のような既存の欠点を克服することができる、遠方場において高い指向性を備えた高利得のＤＲＡシステムを構築するのに有用な電磁デバイスによって進歩をなし遂げることになるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態は、導電性接地構造体（ｇｒｏｕｎｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）；接地構造体上に配置された少なくとも１つの誘電体共振器アンテナ（ＤＲＡ）；ＤＲＡの対応する１つに近接して配置された少なくとも１つの電磁（ＥＭ）ビームシェイパー（ｓｈａｐｅｒ）；および、ＤＲＡの対応する１つに電磁的に結合されて配置された少なくとも１つの信号フィード、を備える電磁デバイスを含む。少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは、導電性ホーン（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｈｏｒｎ）；誘電体材料の本体であって特定の方向に同誘電体材料の本体にわたり（ａｃｒｏｓｓ）変化する誘電率を有する誘電体材料の本体；または、前記導電性ホーンおよび前記誘電体材料の本体の両方、を含む。
【０００４】
本発明の上記の特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、添付の図面に関連して以下の本発明の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】一実施形態に従う、電磁ホーンおよび球形レンズの両方を備える高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスの回転等角図を示す。
【図１Ｂ】一実施形態に従う、図１Ａの電磁デバイスの断面線１Ｂ−１Ｂを通る立面図断面を示す。
【図１Ｃ】一実施形態に従う、球形以外の形状を有する例示的な誘電体材料の本体の回転等角図を示す。
【図１Ｄ】一実施形態に従う、球形以外の形状を有する例示的な誘電体材料の本体の回転等角図を示す。
【図１Ｅ】一実施形態に従う、球形以外の形状を有する例示的な誘電体材料の本体の回転等角図を示す。
【図１Ｆ】一実施形態に従う、球形以外の形状を有する例示的な誘電体材料の本体の回転等角図を示す。
【図２Ａ】一実施形態に従う、本明細書に開示される目的に適したＤＲＡの代替的な実施形態の立面図断面を示す。
【図２Ｂ】一実施形態に従う、本明細書に開示される目的に適したＤＲＡの代替的な実施形態の立面図断面を示す。
【図２Ｃ】一実施形態に従う、本明細書に開示される目的に適したＤＲＡの代替的な実施形態の平面図断面を示す。
【図２Ｄ】一実施形態に従う、本明細書に開示される目的に適したＤＲＡの代替的な実施形態の平面図断面を示す。
【図２Ｅ】一実施形態に従う、本明細書に開示される目的に適したＤＲＡの代替的な実施形態の立面図断面を示す。
【図３Ａ】一実施形態に従う、球形レンズを備えていない電磁ホーンを有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスの回転等角図を示す。
【図３Ｂ】一実施形態に従う、図３Ａの電磁デバイスの断面線３Ｂ−３Ｂを通る立面図断面を示す。
【図４】一実施形態に従う、電磁ホーンを備えていない球形レンズを有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスであって、ＤＲＡが、球形のレンズの中に少なくとも部分的に埋め込まれている電磁デバイスの立面図断面を示す。
【図５Ａ】一実施形態に従う、球形レンズの表面の周りに、非平面的な配置で、少なくとも部分的に配置されているＤＲＡアレイを有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスの立面図断面を示す。
【図５Ｂ】一実施形態に従う、非平面的な基板の凹状の湾曲部上に配置されているＤＲＡアレイを有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスの立面図断面を示す。
【図５Ｃ】一実施形態に従う、非平面的な基板の凸状の湾曲部上に配置されているＤＲＡアレイを有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスの立面図断面を示す。
【図６】一実施形態に従う、電磁ホーンの中に配置されているＤＲＡアレイを有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用な例示的な電磁デバイスの平面図断面を示す。
【図７Ａ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【図７Ｂ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【図８Ａ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【図８Ｂ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【図８Ｃ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【図８Ｄ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【図８Ｅ】一実施形態に従う、本明細書に開示される例示的な実施形態の数学的モデルの解析結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
添付の図において同様の要素が同様に番号付けされている例示的な非限定的な図面を参照する。
以下の詳細な説明は、例示の目的で多くの詳細を含むが、当業者は、以下の詳細に対する多くの変形例および代替例が特許請求の範囲内にあることを理解するであろう。したがって、以下の例示的な実施形態は、特許請求されている発明に対する一般性を失うことなく、またそれに制限を課することなく説明される。
【０００７】
本明細書に開示されている実施形態は、遠方場（ｆａｒ  ｆｉｅｌｄ）において高い指向性を有する高利得ＤＲＡシステムを構築するのに有用なＥＭデバイスのための異なる構成を含む。本明細書に開示されているようなＥＭデバイスの実施形態は、１つまたは複数の信号フィードによって単独でフィードされ、選択的にフィードされ、または多重的にフィードされ得る１以上のＤＲＡを含み、ＤＲＡの対応する１つに近接して配置された少なくとも１つのＥＭビームシェイパーを含み、同ＥＭビームシェイパーは、このようなＥＭビームシェイパーを備えていないＤＲＡシステムよりも遠方場の放射パターンの利得および指向性を高めるようになっている。例示的なＥＭビームシェイパーは、導電性ホーン、およびリューネブルクレンズのような誘電体材料の本体を含み、これらは、本明細書において提供されるいくつかの図と組み合わせて以下に説明される。
【０００８】
ここで、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、電磁デバイス１００の一実施形態は、導電性の接地構造体１０２と、同接地構造体１０２の上に配置される少なくとも１つのＤＲＡ２００と、ＤＲＡ２００のうちの対応する１つに近接して配置される少なくとも１つのＥＭビームシェイパー１０４と、対応するＤＲＡ２００を電磁的に励起させるために、ＤＲＡ２００の対応する１つに電磁的に結合されるように配置される少なくとも１つの信号フィード（ｓｉｇｎａｌ  ｆｅｅｄ）１０６と、を含む。
【０００９】
一般に、所与のＤＲＡ２００の励起は、銅線、同軸ケーブル、スロット付きアパーチャを備えたマイクロストリップ、導波路、表面一体型の導波路、または導電性インクなどの信号フィードによって提供され、同信号フィードは、例えば、ＤＲＡ２００の誘電体材料の特定のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）に電磁的に結合されている。当業者によって理解されるように、「電磁的に結合されている」という語句は、２つの場所の間で物理的な接触を必ずしも必要とすることなく、１つの場所から別の場所へ電磁エネルギーを意図的に伝送するということを表す技術用語であり、また、本明細書に開示されている実施形態を参照して、より具体的には、関連するＤＲＡの電磁共振モードと一致する電磁共振周波数を有する信号供給源同士の間の相互作用を表す技術用語である。ＤＲＡに直接埋め込まれているこれらの信号フィードでは、同信号フィードは、接地構造体と非電気的に接触して、接地構造体の開口部を介して、誘電体材料のボリュームへと接地構造体を通過する。本明細書で使用される場合、非気体の誘電体材料以外の誘電体材料への言及は、標準大気圧（１気圧）および温度（摂氏２０度）において約１の相対誘電率（εｒ）を有する空気を含む。本明細書で使用される場合、「相対誘電率」という用語は、単に「誘電率」と省略されてもよく、または「誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）」という用語と交換可能に使用されてもよい。使用される用語に関係なく、当業者は、本明細書で提供される本発明の開示全体を読むことから、本明細書で開示される本発明の範囲を容易に理解するであろう。
【００１０】
一実施形態において、少なくとも１つのＥＭビームシェイパー１０４は、導電性ホーン３００；誘電体材料の本体４００であって、同本体の内側部分から同本体の外側部分まで変化する誘電率を有する誘電体材料の本体４００（本明細書においてはまた、誘電体レンズまたは単にレンズと称される）；あるいは、導電性ホーン３００および誘電体材料の本体４００の両方、を含む。一実施形態において、誘電体材料の本体４００は球であり、球の誘電率は、球の中心から球の外面まで変化する。一実施形態において、球の誘電率は１／Ｒに比例して変化し、ここで、Ｒは、球２１８の中心に対する球の外側半径である（球半径Ｒを定義する）。本明細書とともに提供されるいくつかの図面に示される実施形態は、平面構築物として誘電体材料の球４００を示すが、そのような図は、単に製図の制限によるものであり、本発明の範囲を制限することを決して意図するものではなく、それは、一実施形態では、誘電体材料の三次元の本体、例えば球４００に関する、ことが認識されるであろう。さらに、誘電体材料の本体４００は本明細書に開示される目的に適した任意の他の三次元形状であってもよく、例えば、限定されるものではないが、トロイダル形状４００．１であって三次元形状の誘電率は、１／Ｒ１に比例して変化し、Ｒ１は、例示的なトロイダル形状の中心円環２２０に対する例示的なトロイダル形状の外側半径（トロイダル半径Ｒ１を定義する）であるトロイダル形状４００．１（例えば図１Ｃを参照）；半球形状４００．２であって、三次元形状の誘電率が１／Ｒ２に比例して変化し、Ｒ２は例示的な半球形状の平面断面表面の中心２２２に対する例示的な半球形状の外側半径（半球半径Ｒ２を定義する）である半球形状４００．２（例えば図１Ｄを参照）；円筒形状４００．３であって、三次元形状の誘電率が１／Ｒ３に比例して変化し、Ｒ３は円筒形状の中心軸２２４に対する例示的な円筒形状の外側半径（円筒半径Ｒ３を定義する）である円筒形状４００．３（例えば図１Ｅを参照）；または、半円筒形状４００．４であって、三次元形状の誘電率は１／Ｒ４に比例して変化し、Ｒ４は例示的な半円筒形状の平面の軸中心（ａｘｉａｌ  ｃｅｎｔｅｒ）２２６に対する例示的な半円筒形状の外側半径（半円筒半径Ｒ４を定義する）である半円筒形状４００．４（例えば図１Ｆを参照）のような三次元形状であり得ることが理解されよう。図１Ｃおよび１Ｄは、ＤＲＡ２１０のアレイを形成するための単一の列のＤＲＡ２００を示し、図１Ｅおよび１Ｆは、ＤＲＡ２１０のアレイを形成するための複数の列のＤＲＡ２００を示しているが、これは説明のみを目的としており、本発明の範囲は、本明細書の開示と一致する任意のサイズのＤＲＡ２００のアレイを包含することが理解されよう。誘電体材料の三次元形状の他の実施形態は、楕円形状（図１Ｂの誘電体材料４００を参照して、ｘ、ｙ、またはｚ軸に関して伸長されている）；もしくは半楕円形状（図１Ｄの誘電体材料４００．２を参照して、ｘ、ｙ、またはｚ軸に関して伸長されている）を含み得る。したがって、本明細書に描写および説明されるいくつかの実施形態は、具体的には球である誘電体材料の本体に言及しているが、これは例示の目的のみで���り、誘電体材料の本体は、本明細書に開示されている目的に適した任意の三次元本体であり得ることが理解されよう。当業者によって理解されるように、誘電体材料の本体４００に代替的な形状を提供することによって、代替的な遠方場放射パターンおよび／または方向を達成することができる。
【００１１】
一実施形態では、特に図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄおよび２Ｅを参照して、少なくとも１つのＤＲＡ２００（それぞれ、参照符号２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄおよび２００Ｅによって図２Ａ〜２Ｅに個々に示されている）は、以下のうちの少なくとも１つを含む：異なる誘電率を有する２つ以上の誘電体材料２００Ａ．１、２００Ａ．２、２００Ａ．３を含み、少なくとも２つの誘電体材料２００Ａ．２および２００Ａ．３が非気体誘電体材料である多層ＤＲＡ２００Ａ；非気体誘電体材料２００Ｂ．２の単層によって包まれた中空コア２００Ｂ．１を有する単層ＤＲＡ２００Ｂ；凸状頂部２０２Ａ、２０２Ｂを有するＤＲＡ２００Ａ、２００Ｂ；長方形以外の幾何学的形状２０６Ｃを有する平面図断面を含むＤＲＡ２００Ｃ；円、卵形（ｏｖａｌ）、卵形面（ｏｖａｌｏｉｄ）または楕円の幾何学的形状２０６Ｃ、２０６Ｄを有する平面図断面を含むＤＲＡ２００Ｃ、２００Ｄ；長方形以外の幾何学的形状２０８Ａ、２０８Ｂを有する立面図断面を含むＤＲＡ２００Ａ、２００Ｂ；垂直側壁２０４Ａおよび凸状頂部２０２Ａを有する立面図断面を含むＤＲＡ２００Ａ；または、全体の高さＨｖおよび全体の幅Ｗｖを有するとともに全体の高さＨｖが全体の幅Ｗｖより大きいＤＲＡ２００Ｅ。
【００１２】
一実施形態では、特に図２Ａを参照すると、ＤＲＡ２００Ａは、Ｎ個のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）（図２ＡではＮ＝３）を含む誘電体材料の複数のボリューム２００Ａ．１、２００Ａ．２、２００Ａ．３を含み、Ｎは３以上の整数であり、連続的（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ）および逐次的な（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）層状のボリュームＶ（ｉ）を形成するように配置され、ｉは１からＮまでの整数であり、ボリュームＶ（１）２００Ａ．１は、最も内側の第１のボリュームを形成し、連続するボリュームＶ（ｉ＋１）は、ボリュームＶ（ｉ）の上に配置された層状のシェルを形成し、かつ少なくとも部分的にボリュームＶ（ｉ）を埋め込んでおり、ボリュームＶ（Ｎ）２００Ａ．３は、少なくとも部分的にすべてのボリュームＶ（１）〜Ｖ（Ｎ−１）を埋め込み、対応する信号フィード１０６Ａは、誘電体材料の複数のボリュームのうちの１つ２００Ａ．２に電磁的に結合されて配置される。一実施形態において、最も内側の第１のボリュームＶ（１）２００Ａ．１は、気体状誘電媒体を含む（すなわち、ＤＲＡ２００Ａは、中空コア２００Ａ．１を有する）。
【００１３】
一実施形態では、特に図２Ｅを参照すると、ＤＲＡ２００Ｅは、非気体状誘電体材料を含むボリューム２００Ｅ．２を含み、同ボリュームは、中空コア２００Ｅ．１、立面図で観察される断面全体の最大高さＨｖおよび平面図で観察される断面全体の最大幅Ｗｖを含み（立面図において図２Ｅに見られるように）、同ボリュームは単一の誘電体材料組成物のボリュームであり、Ｈｖは、Ｗｖよりも大きい。一実施形態において、中空コア２００Ｅ．１は空気を含む。
【００１４】
本明細書に開示されている目的に適した任意のＤＲＡ２００の実施形態は、例えば、ＤＲＡの断面全体の最大高さＨｖが対応するＤＲＡの断面全体の最大幅Ｗｖよりも大きい、中空コアを伴うまたは伴わない単層または多層ＤＲＡのような、図２Ａ〜２Ｆに示される構造的属性の任意の組み合わせを有し得ることは図２Ａ〜２Ｆに関連する前述の説明から理解されよう。また、図２Ａ、２Ｃおよび２Ｄを参照して、本明細書に開示されている目的に適した任意のＤＲＡ２００の実施形態は、図２Ａに示されるように、互いに横方向にシフトされた誘電体材料の個々のボリュームを有してもよく、図２Ｃに示されるように、互いに中央に配置された誘電体材料の個々のボリュームを有してもよく、または、図２Ｄに示されるように、それぞれが互いに中央に配置された誘電体材料の個々のボリュームからなる一連の内側のボリューム２０６Ｄと一連の内側のボリュームに対して横方向にシフトされた誘電体材料の包囲ボリューム２１２Ｄとを有していてもよい。本明細書において個々に開示されているが、所与のＤＲＡにおいて特定の組み合わせで必ずしも開示されるとは限らない構造属性のそのようなすべての組み合わせが企図され、本明細書で開示される本発明の範囲内であると見なされる。
【００１５】
図１Ａおよび図１Ｂと組み合わせて、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、ＥＭビームシェイパー１０４が、導電性ホーン３００を含む実施形態において、導電性ホーン３００は、第１の近位端３０４から第２の遠位端３０６まで外側に広がる側壁３０２を含み、第１の近位端３０４は、接地構造体１０２と電気的に接触して配置され、第２の遠位端３０６は、関連する少なくとも１つのＤＲＡ２００から少し離れて（ａｔ  ａ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）配置され、側壁３０２は、関連する少なくとも１つのＤＲＡ２００を包囲して、もしくは実質的に包囲して配置される。一実施形態において、図１Ｂを参照すると、導電性ホーン３００の長さＬｈは、誘電体材料の球４００の直径Ｄｓよりも小さい。一実施形態において、導電性ホーン３００の遠位端３０６は、誘電体材料の球４００の直径Ｄｓ以上である開口３０８を有する。より一般的には、導電性ホーン３００の遠位端３０６は、誘電体材料の本体４００の全体的な外側寸法と等しいかまたはそれより大きい開口３０８を有する。
【００１６】
図１Ｂおよび図４を参照すると、ＥＭビームシェイパー１０４が誘電体材料の球４００を含む実施形態では、誘電体材料の球４００は、球の中心から球の表面まで減少する誘電率を有する。例えば、球の中心における誘電率は、２、３、４、５、または本明細書に開示された目的に適した任意の他の値であってもよく、球の表面における誘電率は、１（空気の誘電率に実質的に等しい）であってよく、または本明細書に開示された目的に適した任意の他の値であってもよい。一実施形態において、誘電体材料の球４００は、球体の中心から球体の表面まで連続的に減少する異なる誘電率を有する中心の内側球体の周囲に配置された同心リング４０２として図１Ｂおよび図４に示される、誘電体材料の複数の層を含む。例えば、誘電体材料の層の数は、２、３、４、５、または本明細書に開示される目的に適した任意の他の数とすることができる。一実施形態において、誘電体材料の球４００は、球の表面において１の誘電率を有する。一実施形態において、誘電体材料の球４００は、球の中心から球の外面まで変化する誘電率を有しており、それは、定義された関数に従って変化する。一実施形態において、誘電体材料の球４００の直径は、２０ミリメートル（ｍｍ）以下である。代替的に、誘電体材料の球４００の直径は２０ｍｍより大きくてもよく、それは、誘電体材料の球４００の直径が増加するにつれて遠方場放射パターンのコリメーションが増加するからである。
【００１７】
特に図４を参照すると、ＥＭビームシェイパー１０４が誘電体材料の球４００を含む実施形態では、各ＤＲＡ２００は、誘電体材料の球４００に少なくとも部分的に埋め込まれてもよく、それは図４に示されており、同図４において、ＤＲＡ２００は、第１の層および第２の層４０２．１、４０２．２に埋め込まれているが、第３の層４０２．３には埋め込まれていない。
【００１８】
ここで図５Ａを参照すると、ＥＭビームシェイパー１０４が誘電体材料の球４００を含み、少なくとも１つのＤＲＡ２００が少なくとも１つのＤＲＡ２００のアレイを成し（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）、ＤＲＡのアレイ２１０を形成する実施形態において、ＤＲＡのアレイ２１０は、非平面基板２１４上に配置され、誘電体材料の球４００の外面４０４の周りに少なくとも部分的に配置されてもよく、前述のように、誘電体材料の球は、概して、誘電体材料の本体であってもよい。一実施形態において、非平面基板２１４は、接地構造体１０２と一体的に形成される。一実施形態において、少なくとも１つのＤＲＡ２００は、例えば、フレキシブルプリント回路基板のような湾曲した又はフレキシブルな基板上に配置されてもよく、例えば、リューネブルクレンズであってもよいレンズ４００と一体的に配置されてもよい。図５Ａを参照すると、一実施形態は、凹状の配置で誘電体材料の本体４００の外面の周りに少なくとも部分的に設けられたＤＲＡのアレイ２１０を含むことが理解されよう。
【００１９】
図５Ａは、誘電体材料の球４００に関連するＤＲＡの１次元アレイ２１０を示しているが、本発明の範囲はこれに限定されず、誘電体材料の球４００または導電性ホーン３００に関連し得るＤＲＡの２次元アレイも包含することが理解されよう。例えば、図６を参照すると、ＥＭビームシェイパー１０４が導電性ホーン３００を含み、少なくとも１つのＤＲＡ２００が少なくとも１つのＤＲＡ２００のアレイを成し、ＤＲＡのアレイ６１０を形成する実施形態では、ＤＲＡのアレイ６１０は、接地構造体１０２上の導電性ホーン３００内に配置されてもよい。あるいは、明示的には示されていないが、ＤＲＡの２次元アレイが非平面基板２１４上に配置され、レンズ４００と一体的に配置されてもよいことが理解されよう。即ち、図５Ａに示されるＤＲＡのアレイ２１０は、ＤＲＡの１次元アレイおよびＤＲＡの２次元アレイの両方を表す。
【００２０】
図５Ａと比較して図５Ｂ及び５Ｃを参照すると、一実施形態は、ＤＲＡのアレイ２１０、２１０’を含み、ここで、ＤＲＡ２００は接地構造体１０２上に配置され、接地構造体１０２は、前述の誘電体の本体または球４００がない非平面基板２１４上に配置されることが理解されるであろう。一実施形態において、ＤＲＡのアレイ２１０は、前述の誘電体の本体または球４００がない非平面基板２１４の凹状の湾曲部（ｃｏｎｃａｖｅ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）上に配置される（図５Ｂを参照して最もよく分かる）。一実施形態において、ＤＲＡのアレイ２１０’は、前述の誘電体の本体または球４００がない非平面基板２１４の凸状の湾曲部上に配置される（図５Ｃを参照して最もよく分かる）。非平面基板上で動作するアンテナの実施形態において、個々の信号の対応するＤＲＡへの供給は、アンテナ基板の湾曲を補償するために位相遅延され得る。
【００２１】
上述したように、少なくとも１つのＤＲＡ２００は、１つ以上の信号フィード１０６によって、単独で供給され、選択的に供給され、又は多重供給されてもよく、この信号フィードは、一実施形態において、本明細書に開示された目的に適した任意のタイプの信号フィードとすることができ、それは例えば、非常に広い帯域幅を実現するために、垂直方向のワイヤ延長部を備えた同軸ケーブルであってもよく、あるいはスロット付き開口を有するマイクロストリップ、導波管、もしくは表面一体型の導波管を介してもよい。信号フィードはまた、半導体チップフィードを含み得る。一実施形態において、ＤＲＡアレイ２１０、６１０の各ＤＲＡ２００は、マルチビームアンテナを提供するために、少なくとも１つの信号フィード１０６の対応する１つによって別々に供給される。代替的に、ＤＲＡアレイ２１０、６１０の各ＤＲＡ２００は、単一の信号フィード１０６によって選択可能に供給され、操縦可能なマルチビームアンテナを提供する。本明細書で使用される場合、「マルチビーム」という用語は、ＤＲＡフィードが１つしかない構成、信号フィードを介して供給されるＤＲＡを選択することによってＤＲＡシステムがビームを操縦することができる構成、およびＤＲＡシステムが複数のＤＲＡを供給し、異なる方向に配向された複数のビームを生成することができる構成を含む。
【００２２】
実施形態は、送信機アンテナシステムであるとして本明細書で説明することができるが、本発明の範囲は、そのように限定されず、受信機アンテナシステムも包含することが理解されよう。
【００２３】
本明細書に開示されるＤＲＡアレイの実施形態は、動作周波数（ｆ）および関連する波長（λ）で動作するように構成される。いくつかの実施形態において、所与のＤＲＡアレイ内の複数のＤＲＡの最も近い隣接する対の間の中心間の間隔（所与のＤＲＡの全体的な形状を介して）は、λ以下であり得、ここで、λは、自由空間中のＤＲＡアレイの動作波長である。いくつかの実施形態において、所与のＤＲＡアレイ内の複数のＤＲＡの最も近い隣接する対の間の中心間の間隔は、λ以下であり、かつλ／２以上であり得る。いくつかの実施形態において、所与のＤＲＡアレイ内の複数のＤＲＡの最も近い隣接する対の間の中心間の間隔は、λ／２以下であり得る。たとえば、１０ＧＨｚに等しい周波数に関するλにおいて、１つのＤＲＡの中心から最も近い隣接するＤＲＡの中心への間隔は、約３０ｍｍ以下であり、または、約１５ｍｍ〜約３０ｍｍの間であり、または、約１５ｍｍ以下である。
【００２４】
本明細書に開示される電磁デバイス１００の様々な実施形態の数学的モデルの解析結果は、本明細書に開示される特定の構造を採用しない他のそのようなデバイスと比較して、改善された性能を示しており、これについて、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄを参照して以下に説明する。
【００２５】
図７Ａおよび図７Ｂに関し、ここで解析される数学的モデルは、導電性ホーン３００を備えた、または導電性ホーン３００を備えていない、図３Ａおよび図３Ｂに示されている実施形態を代表している。図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、ｙ−ｚ平面およびｘ−ｚ平面における遠方場放射パターンの実現利得の合計（ｒｅａｌｉｚｅｄ  ｇａｉｎ  ｔｏｔａｌ）（ｄＢｉ）を示し、導電性ホーン３００を有するＤＲＡシステムの利得（実線プロット）を、導電性ホーン３００を有しない同様のＤＲＡシステムの利得（破線プロット）と比較する。見られるように、本明細書に開示されるようなＤＲＡ２００とともに導電性ホーン３００を備えることは、ｙ−ｚ平面およびｘ−ｚ平面の両方において約９．３ｄＢｉから約１７．１ｄＢｉへの遠方場利得の増加を示す解析結果を作り出す。解析結果はまた、ｙ−ｚ平面に単一ローブ（ｓｉｎｇｌｅ−ｌｏｂｅ）放射パターンを示し（図７Ａ）、一方、ｘ−ｚ平面に３ローブ放射パターンを示す（図７Ｂ）。そのような結果に関して、本明細書で開示されているような球形のレンズの使用は、遠方場放射パターンのコリメーションを改善する（すなわち、ｘ−ｚ平面における３ローブの放射パターンを、より中央の単一ローブの放射パターンに修正する）こととなるのみならず、約６ｄＢｉだけ利得をさらに改善することになるということが企図される。
【００２６】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、および図８Ｅに関して、ここで解析される数学的モデルは、誘電体材料の球４００（たとえば、誘電体レンズ）を備える場合と誘電体材料の球４００を備えない場合の、かつ導電性ホーンを備えない場合の、図４に示されている実施形態を代表している。
【００２７】
図８Ａは、図４の実施形態の４０ＧＨｚから９０ＧＨｚの励起におけるリターンロス（ｒｅｂｕｒｎ  ｌｏｓｓ）（破線プロット）および実現利得の合計（ｄＢｉ）（実線プロット）を示すが、ベンチマークとしての誘電体レンズ４００を備えていない。見られるように、誘電体レンズ４００がない場合の実現利得の合計のベンチマークは、７７ＧＨｚで約９．３ｄＢｉである。マーカｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、およびｍ５は、対応するｘ座標（周波数）およびｙ座標（利得）で示されている。ＴＥ放射モードは、約４９ＧＨｚ〜約７８ＧＨｚの間で生じることが見出された。準ＴＭ放射モードは、８０ＧＨｚ付近で生じることが見出された。
【００２８】
図８Ｂおよび図８Ｃは、それぞれ、７７ＧＨｚでの、誘電体レンズ４００のない場合、および誘電体レンズ４００を備える場合の遠方場放射パターンの実現利得の合計（ｄＢｉ）を示し、ＤＲＡシステムに誘電体レンズ４００を含めた状態で、実現利得の合計が約９．３ｄＢｉから約２１．４ｄＢｉに増加することを示す。
【００２９】
図８Ｄおよび図８Ｅは、それぞれ、ｙ−ｚ平面およびｘ−ｚ平面における遠方場放射パターンの実現利得の合計（ｄＢｉ）を示し、直径２０ミリメートルの誘電体レンズ４００を有するＤＲＡシステムの利得（実線プロット）を、誘電体レンズ４００備えていない同様のＤＲＡシステムの利得（破線プロット）４００と比較する。見られるように、本明細書に開示されているようなＤＲＡ２００とともに誘電体レンズ４００を備えることは、ｙ−ｚ平面およびｘ−ｚ平面の両方において約９．３ｄＢｉから約２１．４ｄＢｉへの遠方場利得の増加を示す解析結果を作り出す。
【００３０】
誘電体材料の本体４００が、球形半径Ｒ（例えば、図１Ｂ、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃを参照）によって定義される球形外面を有する球形状の誘電体材料である一実施形態において、ＤＲＡアレイ２１０の各ＤＲＡ２００は、各ＤＲＡ２００の遠方場電磁放射ボアサイト（ｂｏｒｅｓｉｇｈｔ）２１６が、電磁的に励起されたときに、実質的に半径方向に（ｒａｄｉａｌｌｙ）球形半径Ｒと整列するように配置される。
【００３１】
誘電体材料の本体４００．１が、トロイダル半径Ｒ１によって定義されるトロイダル外面を有するトロイダル形状の誘電体材料である一実施形態（例えば図１Ｃ参照）において、ＤＲＡアレイ２１０の各ＤＲＡ２００は、各ＤＲＡ２００の遠方場電磁放射ボアサイト２１６が、電磁的に励起されたときに、実質的に半径方向にトロイダル半径Ｒ１と整列するように配置される。
【００３２】
誘電体材料の本体４００．２が半球半径Ｒ２によって定義される半球状の外面を有する半球形状の誘電体材料である一実施形態（例えば図１Ｄ参照）において、ＤＲＡアレイ２１０の各ＤＲＡ２００は、各ＤＲＡ２００の遠方場電磁放射ボアサイト２１６が、電磁的に励起されたときに、実質的に半径方向に半球半径Ｒ２と整列するように配置される。
【００３３】
誘電体材料の本体４００．３が、円筒半径Ｒ３によって定義される円筒外面を有する円筒形状の誘電体材料である一実施形態（例えば図１Ｅ参照）において、ＤＲＡアレイ２１０の各ＤＲＡ２００は、各ＤＲＡ２００の遠方場電磁放射ボアサイト２１６が、電磁的に励起されたときに、実質的に半径方向に円筒半径Ｒ３と整列するように配置される。
【００３４】
誘電体材料の本体４００．４が、半円筒半径Ｒ４によって定義される半円筒外面を有する半円筒形状の誘電体材料である一実施形態（例えば図１Ｆ参照）において、ＤＲＡアレイ２１０の各ＤＲＡ２００は、各ＤＲＡ２００の遠方場電磁放射ボアサイト２１６が、電磁的に励起されたときに、実質的に半径方向に半円筒半径Ｒ４と整列するように配置される。
【００３５】
前述のすべてから理解されるように、本明細書に開示されるように、誘電体材料の本体４００、４００．１、４００．２、４００．３、４００．４（本明細書ではまとめて４００．ｘと称される）上のＤＲＡ２００の配置は、可能な無数の配置の単なる例示である。したがって、添付の特許請求の範囲内にある、任意のおよび全てのそのような構成が企図され、本明細書に開示された発明の範囲内にあると考えられる。
【００３６】
上述の全てに加えて、いくつかの実施形態において、誘電体材料４００．ｘの誘電率は、図示された半径Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４（本明細書ではまとめてＲｘと称される）に沿って変化し得ることが理解されるであろう。しかしながら、他の実施形態において、対象の誘電率の特定の変化は、各ＤＲＡ２００の放射フィードが配置される場所に依存してもよい。一般的に、より高い遠方場利得を得るためには、フィードポイントのボアサイトから横方向に離れるにつれて誘電率を減少させることが有益である。より一般的な意味では、対象の誘電率は、対象の誘電体構造全体にわたって任意の所望の方向および特定の方向に変化するように構成することができ、本明細書で定義される半径方向の１つに沿って単に変化することに必ずしも制限される必要はない。
【００３７】
本明細書において使用するための誘電体材料は、本明細書に開示される目的のために所望の電気的および機械的特性を提供するように選択される。誘電体材料は、一般に、熱可塑性または熱硬化性ポリマーマトリックスと、誘電体充填材（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｌｌｅｒ）を含有する充填材組成物と、を含むが、それらに限定されるものではない。誘電体ボリュームは、同誘電体ボリュームの体積に基づいて、３０〜１００体積パーセント（ｖｏｌ％）のポリマーマトリックス、および０〜７０体積％の充填材組成物を含んでいてもよく、特に３０〜９９体積％のポリマーマトリックスおよび１〜７０体積％の充填材組成物、より具体的には５０〜９５体積％のポリマーマトリックスおよび５〜５０体積％の充填材組成物を含んでいてもよい。ポリマーマトリックスおよび充填材は、本明細書に開示される目的に一致する誘電率および１０ギガヘルツ（ＧＨｚ）で０．００６未満の、具体的には０．００３５以下の誘電正接（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）を有する誘電体ボリュームを提供するように選択される。誘電正接は、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０  Ｘ−バンドストリップライン法または分割共振器法によって測定され得る。
【００３８】
一実施形態において、誘電体ボリュームは、低極性、低誘電率および低損失のポリマーを含む。ポリマーは、１，２−ポリブタジエン（ＰＢＤ）、ポリイソプレン、ポリブタジエン−ポリイソプレンコポリマー、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフルオロポリマー、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキシレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、アリル化ポリフェニレンエーテルに基づくもの、またはこれらのうちの少なくとも１つを含む組合せを含み得る。低極性ポリマーと高極性ポリマーとの組み合わせも使用することができ、非限定的な例は、エポキシおよびポリ（フェニレンエーテル）、エポキシおよびポリ（エーテルイミド）、シアネートエステルおよびポリ（フェニレンエーテル）、ならびに１，２−ポリブタジエンおよびポリエチレンを含む。
【００３９】
フルオロポリマーとしては、フッ素化ホモポリマー、例えばＰＴＦＥおよびポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ならびにフッ素化コポリマー、例えばテトラフルオロエチレンまたはクロロトリフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンまたはパーフルオロアルキルビニルエーテルなどのモノマーとのコポリマー、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、エチレン、またはこれらのうちの少なくとも１つを含む組み合わせが含まれる。フルオロポリマーは、異なる少なくとも１つのこれらのフルオロポリマーの組み合わせを含むことができる。
【００４０】
ポリマーマトリックスは、熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンを含むことができる。本明細書において使用される場合、「熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレン」という用語は、ブタジエン、イソプレン、またはそれらの組み合わせに由来する単位を含むホモポリマーおよびコポリマーを含む。他の共重合可能なモノマーに由来する単位も、例えばグラフトの形でポリマー中に存在し得る。例示的な共重合可能なモノマーには、限定されるものではないが、ビニル芳香族モノマー、例えばスチレン、３−メチルスチレン、３，５−ジエチルスチレン、４−ｎ−プロピルスチレン、α−メチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、パラ−ヒドロキシスチレン、パラ−メトキシスチレン、α−クロロスチレン、α−ブロモスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン、テトラクロロスチレンなどの置換および非置換モノビニル芳香族モノマー；ならびにジビニルベンゼン、ジビニルトルエンなどのような置換及び非置換ジビニル芳香族モノマー、が含まれる。前述の共重合可能なモノマーの少なくとも１つを含む組み合わせもまた使用され得る。例示的な熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンには、限定されるものではないが、ブタジエンホモポリマー、イソプレンホモポリマー、ブタジエン−スチレンなどのブタジエン−ビニル芳香族コポリマー、イソプレン−スチレンコポリマーなどのイソプレン−ビニル芳香族コポリマーなどが含まれる。
【００４１】
熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンはまた修飾されていてもよい。例えば、ポリマーは、ヒドロキシル末端、メタクリレート末端、カルボキシレート末端等であってもよい。ブタジエンまたはイソプレンポリマーのエポキシ修飾ポリマー、無水マレイン酸修飾ポリマー、またはウレタン修飾ポリマーなどのポスト反応ポリマー（ｐｏｓｔ−ｒｅａｃｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ）を使用してもよい。ポリマーはまた、例えば、ジビニルベンゼンなどのジビニル芳香族化合物で架橋されてもよく、例えば、ポリブタジエン−スチレンはジビニルベンゼンで架橋されてもよい。例示的な材料は、それらの製造業者、例えば、日本曹達株式会社（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｓｏｄａ  Ｃｏ．、日本国、東京）、およびクレイバレーハイドロカーボンスペシャリティケミカルズ（Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、ペンシルバニア州、エクストン）によって「ポリブタジエン」として大まかに分類されている。組み合わせ、例えば、ポリブタジエンホモポリマーとポリ（ブタジエン−イソプレン）コポリマーとの組み合わせも使用することができる。シンジオタクチックポリブタジエンを含む組み合わせもまた有用であり得る。
【００４２】
熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンは、室温で液体または固体であり得る。液体ポリマーは５，０００ｇ／ｍｏｌ以上の数平均分子量（Ｍｎ）を有していてもよい。前記液体ポリマーは、５，０００ｇ／ｍｏｌ未満、具体的には１，０００ｇ／ｍｏｌ〜３，０００ｇ／ｍｏｌのＭｎを有していてもよい。少なくとも９０重量％の１，２付加を有する熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンは、架橋に利用可能なペンダントビニル基の数が多い故に、硬化時により大きな架橋密度を示すことができる。
【００４３】
ポリブタジエンまたはポリイソプレンは、ポリマー組成物中に、ポリマーマトリックス組成物全体に対して１００重量％まで、具体的には７５重量％まで、より具体的には、ポリマーマトリックス組成物全体に対して１０重量％から７０重量％まで、さらに具体的には２０重量％から６０もしくは７０重量％までの量で存在し得る。
【００４４】
熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンと共硬化し得る他のポリマーを、特定の特性または加工修飾のために添加してもよい。例えば、経時的な誘電体材料の誘電強度および機械的特性の安定性を改善するために、低分子量エチレン−プロピレンエラストマーをシステムに使用することができる。本明細書で使用されるエチレン−プロピレンエラストマーは、主にエチレンおよびプロピレンを含むコポリマー、ターポリマー、または他のポリマーである。エチレン−プロピレンエラストマーは、さらに、ＥＰＭコポリマー（すなわち、エチレンおよびプロピレンモノマーのコポリマー）またはＥＰＤＭターポリマー（すなわち、エチレン、プロピレン、およびジエンモノマーのターポリマー）として分類することができる。特に、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーゴムは、容易な架橋のために主鎖から離れて不飽和が利用可能な、飽和した主鎖を有している。ジエンがジシクロペンタジエンである液体エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーゴムを使用することができる。
【００４５】
エチレン−プロピレンゴムの分子量は、粘度平均分子量（Ｍｖ）が１０，０００ｇ／ｍｏｌ未満であってもよい。エチレン−プロピレンゴムは、７，２００ｇ／ｍｏｌのＭｖを有するエチレン−プロピレンゴム（これは、ルイジアナ州バトンルージュのライオンコポリマー社（Ｌｉｏｎ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）から、ＴＲＩＬＥＮＥ（商標）ＣＰ８０の商品名で入手可能である）；７，０００ｇ／ｍｏｌのＭｖを有する液体エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエンターポリマーゴム（これはライオンコポリマー社からＴＲＩＬＥＮＥ（商標）６５の商品名で入手可能である）：および７，５００ｇ／ｍｏｌのＭｖを有する液体エチレン−プロピレン−エチリデン−ノルボルネンターポリマー（これはライオンコポリマー社からＴＲＩＬＥＮＥ（商標）６７の商品名で入手可能である）、を含んでいてもよい。
【００４６】
エチレン−プロピレンゴムは、誘電体材料の特性の安定性、特に誘電強度および機械的特性の経時的な安定性を維持するのに有効な量で存在していてもよい。典型的には、そのような量は、ポリマーマトリックス組成物の全重量に対して最大２０重量％、具体的には４〜２０重量％、より具体的には６〜１２重量％である。
【００４７】
別のタイプの共硬化可能な（ｃｏ−ｃｕｒａｂｌｅ）ポリマーは、不飽和ポリブタジエンまたはポリイソプレン含有エラストマーである。この成分は、主に１，３−付加ブタジエンまたはイソプレンと、エチレン性不飽和モノマー、例えば、スチレンまたはα−メチルスチレンのようなビニル芳香族化合物、メチルメタクリレートのようなアクリレートまたはメタクリレート、またはアクリロニトリルとのランダムまたはブロックコポリマーであってもよい。エラストマーは、ポリブタジエンまたはポリイソプレンのブロックと、スチレンまたはα−メチルスチレンなどのモノビニル芳香族モノマーに由来する熱可塑性ブロックと、を有する直鎖状またはグラフト型のブロックコポリマーからなる固体の熱可塑性エラストマーであってもよい。このタイプのブロックコポリマーには、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロックコポリマーが含まれ、例えば、デキスコ・ポリマーズ社（Ｄｅｘｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、テキサス州ヒューストン）から商品名ＶＥＣＴＯＲ  ８５０８Ｍ（商標）で入手可能なもの、エニケム・エラストマーズ・アメリカ社（Ｅｎｉｃｈｅｍ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ  Ａｍｅｒｉｃａ，テキサス州ヒューストン）から商品名ＳＯＬ−Ｔ−６３０２（商標）で入手可能なもの、およびダイナソル・エラストマーズ社（Ｄｙｎａｓｏｌ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ）から商品名ＣＡＬＰＲＥＮＥ（商標）４０１で入手可能なもの；ならびにスチレン−ブタジエンジブロックコポリマー、およびスチレンおよびブタジエンを含む混合トリブロックおよびジブロックコポリマー、例えば、クレイトン・ポリマーズ社（Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、テキサス州ヒューストン）から商品名ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）Ｄ１１１８で入手可能なもの、が含まれる。ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）Ｄ１１１８は、スチレンを３３重量％含有する混合ジブロック／トリブロックのスチレンおよびブタジエン含有コポリマーである。
【００４８】
任意のポリブタジエンまたはポリイソプレン含有エラストマーは、ポリブタジエンまたはポリイソプレンブロックが水素化されることを除いて、上述したのと同様の第２のブロックコポリマーをさらに含んでいてもよく、それによってポリエチレンブロック（ポリブタジエンの場合）またはエチレン−プロピレンコポリマーブロック（ポリイソプレンの場合）を形成する。上述のコポリマーと併用すると、より大きな靭性（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有する材料が製造できる。このタイプの例示的な第２のブロックコポリマーは、ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）ＧＸ１８５５（クレイトン・ポリマーズ社（Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ）から市販されており、これは、スチレン−高１，２−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーとスチレン（エチレン−プロピレン）−スチレンブロックコポリマーとの組み合わせであると考えられている）である。
【００４９】
不飽和ポリブタジエンまたはポリイソプレン含有エラストマー成分は、ポリマーマトリックス組成物の全重量に対して２〜６０重量％、具体的には５〜５０重量％、より具体的には１０〜４０重量％もしくは１０〜５０重量％の量で、ポリマーマトリックス組成物中に存在していてもよい。
【００５０】
特定の特性または加工の変更のために添加されてもよい他の共硬化可能なポリマーには、限定されるものではないが、ポリエチレンおよびエチレンオキサイドコポリマーのようなエチレンのホモポリマーまたはコポリマー；天然ゴム；ポリジシクロペンタジエンのようなノルボルネンポリマー；水素化スチレン−イソプレン−スチレンコポリマーおよびブタジエン−アクリロニトリルコポリマー；不飽和ポリエステル；などが含まれる。これらのコポリマーのレベルは、一般に、ポリマーマトリックス組成物中の全ポリマーの５０重量％未満である。
【００５１】
フリーラジカル硬化可能なモノマーはまた、特定の特性または加工の変更のために、例えば、硬化後の系の架橋密度を増加させるために添加されてもよい。適切な架橋剤となり得る例示的なモノマーには、例えば、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、フタル酸ジアリル、および多官能アクリレートモノマー（例えば、ペンシルバニア州ニュータウン・スクエア所在のサルトマー・ユーエスエイ社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＵＳＡ）から入手可能なＳＡＲＴＯＭＥＲ（商標）ポリマー）のようなジ−、トリ−、またはそれより高次のエチレン性不飽和モノマー、またはそれらの組み合わせが含まれ、これらはすべて市販されている。架橋剤は、使用される場合、ポリマーマトリックス組成物中の全ポリマーの総重量に基づいて、最大２０重量％、具体的には１〜１５重量％の量でポリマーマトリックス組成物中に存在していてもよい。
【００５２】
オレフィン反応性部位を有するポリエンの硬化反応を促進するために、硬化剤をポリマーマトリックス組成物に添加してもよい。硬化剤は、有機過酸化物、例えば、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、α，α−ジ−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、または前記のうちの少なくとも１つを含む組み合わせを含み得る。炭素−炭素開始剤、例えば、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタンを使用してもよい。硬化剤または開始剤は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。硬化剤の量は、ポリマーマトリックス組成物中のポリマーの総重量に基づいて１．５〜１０重量％であってもよい。
【００５３】
いくつかの実施形態において、ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーはカルボキシ官能化されている。官能化は、分子内に（ｉ）炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合、および（ｉｉ）カルボン酸、無水物、アミド、エステル、または酸ハロゲン化物を含むカルボキシ基の少なくとも１つを有する多官能性化合物を用いて達成されてもよい。特定のカルボキシ基としては、カルボン酸またはエステルが挙げられる。カルボン酸官能基を提供してもよい多官能化合物の例としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クエン酸が含まれる。特に、無水マレイン酸で付加されたポリブタジエンを熱硬化性組成物に使用してもよい。適切なマレイン化ポリブタジエンポリマーは、例えばクレイ・バレー社（Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ）から、商品名ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３０ＭＡ８、ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３０ＭＡ１３、ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３０ＭＡ２０、ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３１ＭＡ５、ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３１ＭＡ１０、ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３１ＭＡ１７、ＲＩＣＯＮ（登録商標）１３１ＭＡ２０およびＲＩＣＯＮ（登録商標）１５６ＭＡ１７の商品名で入手可能である。適切なマレイン化ポリブタジエン−スチレンコポリマーは、例えば、商品名ＲＩＣＯＮ（登録商標）１８４ＭＡ６の商品名でサルトマー社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）から入手可能である。ＲＩＣＯＮ（登録商標）１８４ＭＡ６は、１７〜２７重量％のスチレン含有量および９，９００ｇ／ｍｏｌのＭｎを有する無水マレイン酸が付加されたブタジエン−スチレンコポリマーである。
【００５４】
ポリマーマトリックス組成物中の種々のポリマー、例えばポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーおよび他のポリマーの相対量は、使用される特定の導電性金属接地板層、回路材料の所望の特性、および同様の考慮事項に依存し得る。例えば、ポリ（アリーレンエーテル）の使用は、導電性金属成分、例えば、信号フィード、接地、または反射器成分などの銅またはアルミニウム成分への結合強度を増加させることができる。ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーの使用は、例えば、これらのポリマーがカルボキシ官能化されている場合に、複合材料の高温耐性を増加させ得る。エラストマーブロックコポリマーの使用は、ポリマーマトリックス材料の成分を相溶化するように機能し得る。各成分の適切な量の決定は、特定の用途に対する所望の特性に応じて、過度の実験なしに行うことができる。
【００５５】
誘電体ボリュームは、誘電率、誘電正接、熱膨張係数、および誘電体ボリュームの他の特性を調整するために選択された粒子状誘電体充填材をさらに含み得る。誘電性充填材は、例えば、二酸化チタン（ルチルおよびアナターゼ）、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、シリカ（溶融非晶質シリカを含む）、コランダム、ウォラストナイト、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、固体ガラス球、合成ガラスまたはセラミック中空球、石英、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ベリリア、アルミナ、アルミナ三水和物、マグネシア、マイカ、タルク、ナノクレイ、水酸化マグネシウム、またはこれらのうちの少なくとも１つを含む組合せ、を含み得る。所望のバランスの特性を提供するために、単一の二次充填材（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｆｉｌｌｅｒ）または二次充填材の組合せを使用することができる。
【００５６】
任意に、充填材は、ケイ素含有コーティング、例えば、有機官能性アルコキシシランカップリング剤で表面処理されてもよい。ジルコン酸塩またはチタン酸塩のカップリング剤を使用することができる。このようなカップリング剤は、ポリマーマトリックス中の充填材の分散を改善し、完成したＤＲＡの吸水を低減することができる。充填材成分は、同充填材の重量に基づいて、５〜５０体積％のマイクロスフェアおよび二次充填材として７０〜３０体積％の溶融非晶質シリカを含むことができる。
【００５７】
誘電体ボリュームはまた、任意選択で、炎に対して耐性なボリュームを作製するのに有用な難燃剤を含有し得る。これらの難燃剤は、ハロゲン化されていても、または非ハロゲン化であってもよい。難燃剤は、誘電体ボリュームの体積に基づいて、０〜３０体積％の量で誘電体ボリューム中に存在し得る。
【００５８】
一実施形態において、難燃剤は無機であり、粒子の形態で存在する。例示的な無機難燃剤は、金属水和物であり、例えば、１ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜２００ｎｍ、または５ｎｍ〜２００ｎｍ、または１０ｎｍ〜２００ｎｍの体積平均粒子径を有するか、代替的に、体積平均粒子径は５００ｎｍ〜１５μｍ、例えば１〜５μｍである。金属水和物は、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｎｉ、または前述の少なくとも１つを含む組み合わせなどの金属の水和物である。Ｍｇ、ＡｌまたはＣａの水和物、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛、水酸化銅および水酸化ニッケル；ならびにアルミン酸カルシウム、石膏二水和物、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウムの水和物が特に好ましい。これらの水和物の複合体としては、例えば、Ｍｇと、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｂａ、ＣｕおよびＮｉのうちの１種以上と、を含む水和物を用いることができる。好ましい複合金属水和物は、式ＭｇＭｘ．（ＯＨ）ｙを有し、式中、Ｍは、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｃｕ、またはＮｉであり、ｘは０．１〜１０であり、ｙは２〜３２である。難燃剤粒子は、分散性および他の特性を改善するためにコーティングまたは他の方法で処理することができる。
【００５９】
無機難燃剤の代わりに、または無機難燃剤に加えて有機難燃剤を使用することができる。無機難燃剤の例としては、メラミンシアヌレート、微粒子サイズのメラミンポリホスフェート、芳香族ホスフィネート、ジホスフィネート、ホスホネートおよびホスフェートのような種々の他のリン含有化合物、ある種のポリシルセスキオキサン、シロキサン、ならびにヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロフタル酸（ＨＥＴ酸）、テトラブロモフタル酸およびジブロモネオペンチルグリコールのようなハロゲン化化合物が含まれる。難燃剤（臭素含有難燃剤など）は、２０ｐｈｒ〜６０ｐｈｒ（樹脂１００部当たりの部（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｈｕｎｄｒｅｄ  ｐａｒｔｓ  ｏｆ  ｒｅｓｉｎ））の量、特に、３０〜４５ｐｈｒで存在し得る。臭素化難燃剤の例には、Ｓａｙｔｅｘ（登録商標）ＢＴ９３Ｗ（エチレンビステトラブロモフタルイミド）、Ｓａｙｔｅｘ（登録商標）１２０（テトラデカブロモジフェノキシベンゼン）、Ｓａｙｔｅｘ（登録商標）１０２（デカブロモジフェニルオキシド）が含まれる。難燃剤は、相乗剤と組み合わせて使用することができ、例えば、ハロゲン化難燃剤は、三酸化アンチモンのような相乗剤と組み合わせて使用することができ、リン含有難燃剤は、メラミンのような窒素含有化合物と組み合わせて使用することができる。
【００６０】
誘電体材料のボリュームは、ポリマーマトリックス組成物および充填材組成物を含む誘電体組成物から形成することができる。ボリュームは、誘電体組成物を接地構造体層に直接キャスティングすることによって形成することができ、または接地構造体層に堆積されてもよい誘電体ボリュームが生成されてもよい。誘電体ボリュームを生成する方法は、選択されたポリマーに基づくことができる。例えば、ポリマーがＰＴＦＥなどのフルオロポリマーを含む場合、ポリマーは、第１のキャリア液体と混合され得る。組み合わせは、第１のキャリア液体中のポリマー粒子の分散液（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）、例えば、第１のキャリア液体中のポリマーまたはポリマーのモノマーもしくはオリゴマー前駆体の液滴のエマルジョン、あるいは第１のキャリア液体中のポリマーの溶液を含み得る。ポリマーが液体である場合、第１のキャリア液体を必要としない可能性もある。
【００６１】
第１のキャリア液体が存在する場合、同第１のキャリア液体の選択は、特定のポリマーおよびポリマーが誘電体ボリュームに導入されるべき形態に基づくことができる。ポリマーを溶液として導入することが望ましい場合、特定のポリマーのための溶媒がキャリア液体として選択され、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）はポリイミドの溶液のための適切なキャリア液体であろう。ポリマーを分散液として導入することが望ましい場合、キャリア液体は、溶解しない液体を含むことができ、例えば、水は、ＰＴＦＥ粒子の分散液に適したキャリア液体であり、ポリアミック酸のエマルジョンまたはブタジエンモノマーのエマルジョンのための適切なキャリア液体である。
【００６２】
誘電体充填材成分は、任意選択的に、第２キャリア液中に分散させてもよいし、第１キャリア液体（または第１キャリアを使用しない液体ポリマー）と混合させてもよい。第２キャリア液体は、第１キャリア液体と同一の液体であってもよく、あるいは、第１キャリア液体と混和可能な第１キャリア液体以外の液体であってもよい。例えば、第１のキャリア液体が水である場合、第２のキャリア液体は、水またはアルコールを含むことができる。第２のキャリア液体は水を含むことができる。
【００６３】
充填材分散液は、第２のキャリア液体がホウケイ酸マイクロスフェアを湿潤させることを可能にするために、第２のキャリア液体の表面張力を変更するのに有効な量の界面活性剤を含み得る。例示的な界面活性剤化合物には、イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤が含まれる。ＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００（商標）は、水性充填材分散液にて使用するための代表的な界面活性剤であることが見出されている。充填材分散液は、１０〜７０体積％の充填材および０．１〜１０体積％の界面活性剤を含んでいてもよく、残りは第２のキャリア液体を含む。
【００６４】
ポリマーと第１のキャリア液との組み合わせと、第２のキャリア液中の充填材分散体とを組み合わせて、キャスティング混合物（ｃａｓｔｉｎｇ  ｍｉｘｔｕｒｅ）を形成してもよい。一実施形態において、キャスティング混合物は、ポリマーと充填材とを合わせて１０〜６０体積％、および第１キャリア液体と第２のキャリア液体とを合わせて４０〜９０体積％、を含む。キャスティング混合物中のポリマーおよび充填材成分の相対量は、以下に記載されるように、最終組成物中に所望の量を提供するように選択され得る。
【００６５】
キャスティング混合物の粘度は、誘電性複合材料からの中空球充填材の分離、すなわち沈降または浮遊を遅らせるために、および従来の製造装置と適合する粘度を有する誘電性複合材料を提供するために、特定のキャリア液体またはキャリア液体の組み合わせにおけるその適合性に基づいて選択される粘度調整剤の添加によって調整することができる。水性キャスティング混合物での使用に適した例示的な粘度調整剤としては、例えば、ポリアクリル酸化合物、植物性ガム、およびセルロース系化合物が含まれる。適切な粘度調整剤の具体例としては、ポリアクリル酸、メチルセルロース、ポリエチレンオキシド、グアーガム、ローカストビーンガム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルギン酸ナトリウム、およびトラガカントガムが含まれる。粘度調整されたキャスティング混合物の粘度は、誘電体複合材料を選択された製造技術に適合させるために、適用ベースで、さらに増加させてもよく、すなわち、最小粘度を超えてもよい。一実施形態において、粘度調整されたキャスティング混合物は、室温値で測定した、１０〜１００，０００センチポアズ（ｃｐ）（０．０１Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓ）、具体的には、１００ｃｐ（０．１Ｐａ・ｓ）および１０，０００ｃｐ（１０Ｐａ・ｓ）の粘度を示し得る。
【００６６】
あるいは、キャリア液体の粘度が、関心のある期間中に分離しないキャスティング混合物を提供するのに十分である場合、粘度調整剤を省略してもよい。具体的には、極端に小さい粒子、例えば、０．１マイクロメートル未満の球相当径を有する粒子の場合、粘度調整剤の使用は必要としない場合がある。
【００６７】
粘度が調整されたキャスティング混合物の層は、接地構造体層上にキャスティングするか、ディップコーティングしてから成形することができる。キャスティングは、例えば、ディップコーティング、フローコーティング、リバースロールコーティング、ナイフオーバーロール、ナイフオーバープレート、計量ロッドコーティングなどによって達成することができる。
【００６８】
キャリア液体および加工助剤、すなわち、界面活性剤および粘度調整剤は、ポリマーの誘電体ボリュームとマイクロスフェアを含む充填材とを固めるために、例えば蒸発または熱分解によってキャストボリューム（ｃａｓｔ  ｖｏｌｕｍｅ）から除去することができる。
【００６９】
ポリマーマトリックス材料および充填材成分のボリュームをさらに加熱して、同ボリュームの物理的特性を改変し、例えば、熱可塑性樹脂を焼結するか、または熱硬化性組成物を硬化またはポスト硬化（ｐｏｓｔ  ｃｕｒｅ）させてもよい。
【００７０】
別の方法では、ＰＴＦＥ複合誘電体ボリュームは、ペースト押出およびカレンダー成形プロセスによって作製されてもよい。
さらに別の実施形態において、誘電体ボリュームをキャスティングし、次いで部分的に硬化させる（「Ｂステージ化（Ｂ−ｓｔａｇｅｄ）」）ことができる。このようなＢステージ化されたボリュームは、保存して後で使用されてもよい。
【００７１】
接着層は、導電性接地層と誘電体ボリュームとの間に配置することができる。接着層は、ポリ（アリーレンエーテル）；ならびにブタジエン、イソプレン、またはブタジエンおよびイソプレン単位と、０〜５０重量％以下の共硬化可能なモノマー単位とを含むカルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマー（ここで、前記接着層の組成は、前記誘電体ボリュームの組成と同一ではない）、を含み得る。接着層は、１平方メートル当たり２〜１５グラムの量で存在し得る。ポリ（アリーレンエーテル）は、カルボキシ官能化ポリ（アリーレンエーテル）を含み得る。ポリ（アリーレンエーテル）は、ポリ（アリーレンエーテル）と環状無水物との反応生成物であってもよいし、またはポリ（アリーレンエーテル）と無水マレイン酸との反応生成物であってもよい。カルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは、カルボキシ官能化ブタジエン−スチレンコポリマーであってもよい。カルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは、ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーと環状無水物との反応生成物であってもよい。カルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは、マレイン化ポリブタジエン−スチレンまたはマレイン化ポリイソプレン−スチレンコポリマーであってもよい。
【００７２】
一実施形態において、ポリブタジエンやポリイソプレンなどの熱硬化性材料に適した多段階プロセスは、１５０〜２００℃の温度で過酸化物硬化ステップを含むことができ、次いで、部分的に硬化された（Ｂステージ化された）積層体は、不活性雰囲気下で、高エネルギー電子線照射硬化（Ｅビーム硬化）または高温硬化ステップに供され得る。２段階硬化の使用は、得られる複合体に非常に高い架橋度を付与し得る。第２の段階で使用される温度は、２５０〜３００℃、またはポリマーの分解温度であってもよい。この高温硬化は、オーブン内で実施することができるが、プレスで、すなわち、最初の製造および硬化ステップの続きとして実施することもできる。特定の製造温度および圧力は、特定の接着剤組成物および誘電体組成物に依存するものであり、過度の実験を行うことなく当業者によって容易に確認することができる。
【００７３】
成形により誘電体ボリュームの迅速かつ効率的な製造が可能になり、任意選択的に、埋め込まれたフィーチャまたは表面フィーチャとしての別のＤＲＡコンポーネントと共に行うことができる。例えば、金属、セラミック、または他のインサートをモールド内に配置して、埋め込まれたフィーチャまたは表面フィーチャとして信号フィード、接地コンポーネント、または反射器コンポーネントなどのＤＲＡのコンポーネントを提供することができる。あるいは、埋め込まれたフィーチャは、ボリューム上に３Ｄ印刷されるか、またはインクジェット印刷され、その後、さらなる成形が行われるか、：あるいは、表面フィーチャは、ＤＲＡの最も外側の表面上に３Ｄ印刷されるか、またはインクジェット印刷されてもよい。また、ボリュームを直接接地構造体上に成形するか、または１〜３の誘電率を有する材料を含む容器内に成形することも可能である。
【００７４】
モールドは、パッケージまたはボリュームを提供するために、成形または機械加工されたセラミックを含むモールドインサートを有し得る。セラミックインサートを使用すると、損失が少なく結果として効率が高くなる；成形アルミナの直接材料費が低い故のコスト低減；ポリマーの製造および制御（拘束）された熱膨張の容易さ、が得られる。また、全体構造が銅またはアルミニウムの熱膨張係数（ＣＴＥ）と一致するように、バランスの取れたＣＴＥを提供することもできる。
【００７５】
注入可能な組成物は、最初にセラミック充填材とシランとを組み合わせて充填材組成物を形成し、次いで充填材組成物を熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性組成物と混合することによって調製することができる。熱可塑性ポリマーの場合、ポリマーは、セラミック充填材およびシランの一方または両方との混合の前、後、または混合中に溶融されてもよい。次に、注入可能な組成物をモールド内で射出成形することができる。使用される溶融温度、射出温度、およびモールド温度は、熱可塑性ポリマーの溶融温度およびガラス転移温度に依存し、たとえば、１５０℃〜３５０℃、または２００℃〜３００℃であり得る。成形は、６５〜３５０キロパスカル（ｋＰａ）の圧力で行うことができる。
【００７６】
いくつかの実施形態において、誘電体ボリュームは、熱硬化性組成物を反応射出成形することによって調製することができる。反応射出成形は、少なくとも２つのストリーム（ｓｔｒｅａｍｓ）を混合して熱硬化性組成物を形成し、熱硬化性組成物をモールド内に注入することを含み得、第１のストリームは触媒を含み、第２のストリームは任意選択で活性化剤を含む。第１のストリームおよび第２のストリームまたは第３のストリームの一方または両方は、モノマーまたは硬化可能な組成物を含むことができる。第１のストリーム、および第２のストリームまたは第３のストリームの一方または両方は、誘電体充填材および添加剤の一方または両方を含むことができる。熱硬化性組成物を注入する前に、誘電体充填材および添加剤の一方または両方をモールドに加えることができる。
【００７７】
例えば、ボリュームを調製する方法は、触媒および第１のモノマーまたは硬化可能な組成物を含む第１のストリームと、任意選択の活性剤および第２のモノマーまたは硬化可能な組成物を含む第２のストリームと、を混合することを含み得る。第１および第２のモノマーまたは硬化可能な組成物は同じであっても異なっていてもよい。第１のストリームおよび第２のストリームの一方または両方は、誘電体充填材を含むことができる。誘電体充填材は、例えば、第３のモノマーをさらに含む第３のストリームとして加えることができる。誘電体充填材は、第１および第２のストリームの注入前にモールド内にあってもよい。１つまたは複数のストリームの導入は、不活性気体、例えば、窒素またはアルゴンの下で行われてもよい。
【００７８】
混合は、射出成形機のヘッドスペース内にて、インラインミキサー内にて、またはモールドへの射出中に行うことができる。混合は、摂氏０度以上かつ２００度（℃）までの温度、具体的には１５℃〜１３０℃、または０℃〜４５℃、より具体的には２３℃〜４５℃の温度で行うことができる。
【００７９】
モールドは、０℃以上かつ２５０℃までの温度、具体的には２３℃〜２００℃または４５℃〜２５０℃、より具体的には３０℃〜１３０℃または５０℃〜７０℃の温度に維持することができる。モールドを充填するのに０．２５分〜０．５分を要し、その間にモールドの温度が低下することがある。モールドが充填された後、熱硬化性組成物の温度は、例えば、０℃〜４５℃の第１の温度から４５℃〜２５０℃の第２の温度まで上昇させてもよい。成形は、６５〜３５０キロパスカル（ｋＰａ）の圧力で行われてもよい。成形は、５分以下、具体的には２分以下、より具体的には２〜３０秒で行うことができる。重合が完了した後、基板は、モールド温度で、またはモールド温度を下げて除去することができる。例えば、離型温度（ｒｅｌｅａｓｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）Ｔｒは、成形温度Ｔｍよりも１０℃以下であり得る（Ｔｒ≦Ｔｍ−１０℃）。
【００８０】
ボリュームをモールドから取り外した後、それをポスト硬化させることができる。ポスト硬化（Ｐｏｓｔ−ｃｕｒｉｎｇ）は、１００℃〜１５０℃の温度、具体的には１４０℃〜２００℃の温度で、５分以上にわたって行われてもよい。
【００８１】
圧縮成形は、熱可塑性材料または熱硬化性材料のいずれかとともに使用することができる。熱可塑性材料を圧縮成形するための条件、例えば、モールド温度は、熱可塑性ポリマーの溶融温度およびガラス転移温度に依存し、例えば、１５０℃〜３５０℃、または２００℃〜３００℃であってよい。成形は、６５〜３５０キロパスカル（ｋＰａ）の圧力で行うことができる。成形は、５分以下、具体的には２分以下、より具体的には２〜３０秒で行うことができる。熱硬化性材料は、Ｂ−ステージ化の前に圧縮成形され、Ｂ−ステージ化された材料または完全に硬化した材料を生成することができるか；あるいは、Ｂステージ化した後に圧縮成形し、モールド内で完全に硬化させるか、成形後に完全に硬化させることができる。
【００８２】
３Ｄ印刷により、任意選択的に埋め込まれたフィーチャまたは表面フィーチャとして別のＤＲＡコンポーネントを伴って、誘電体ボリュームを迅速かつ効率的に製造できる。例たとえば、金属、セラミック、またはその他のインサートを印刷中に配置して、埋め込まれたフィーチャまたは表面フィーチャとして、信号フィード、接地コンポーネント、または反射器コンポーネントのようなＤＲＡのコンポーネントを提供できる。あるいは、埋め込まれたフィーチャをボリュームに３Ｄ印刷またはインクジェット印刷してから、さらなる印刷をすることができるか、あるいは表面フィーチャを、ＤＲＡの最外表面に３Ｄ印刷またはインクジェット印刷することができる。また、ボリュームを直接接地構造体上に３Ｄ印刷すること、または１〜３の誘電率を有する材料を含む容器内に３Ｄ印刷することも可能であり、ここで、容器はアレイの単位セルを埋め込むのに有用であり得る。
【００８３】
例えば、融合堆積モデリング（ＦＤＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、大規模付加製造（Ｂｉｇ  Ａｒｅａ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）（ＢＡＡＭ）、ＡＲＢＵＲＧプラスチックフリー形成技術、積層物体製造（ＬＯＭ）、ポンピング堆積法（例えばｈｔｔｐ：／／ｎｓｃｒｙｐｔ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏ−ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇで説明されるように、制御されたペースト押出としても知られている）、または他の３Ｄ印刷方法などの、多様な３Ｄ印刷方法を使用することができる。３Ｄ印刷は、原型の製造または生産プロセスとして使用できる。いくつかの実施形態において、ボリュームまたはＤＲＡは、３Ｄ印刷またはインクジェット印刷によってのみ製造されるため、誘電体ボリュームまたはＤＲＡを形成する方法は、押出、成形、または積層プロセスを含まない。
【００８４】
材料の押出技術は、熱可塑性プラスチックで特に有用であり、複雑なフィーチャを提供するために使用できる。材料押出技術には、ＦＤＭ、ポンプ堆積、溶融フィラメント製造などの技術、ならびにＡＳＴＭ  Ｆ２７９２−１２ａに記載されている他の技術、が含まれる。溶融材料押出技術では、層を形成するために堆積させることができる流動性のある状態に熱可塑性材料を加熱することにより、物品を製造することができる。この層は、ｘ−ｙ軸に所定の形状を有し、ｚ軸に所定の厚さを有することができる。流動性材料は、上記のように道（ｒｏａｄ）として、または特定のプロファイルを提供するダイを介して堆積させることができる。層は、堆積すると冷却して固化する。融解した熱可塑性材料の後続の層は、以前に堆積した層に融合し、温度の低下に伴い固化する。後続の複数の層を押し出すと、所望の形状のボリュームが構築される。特に、物品は、流動性材料を１つ以上の道として基板上にｘ−ｙ平面で堆積させて層を形成することにより、物品の三次元デジタル表現から形成することができる。次に、基板に対するディスペンサー（たとえば、ノズル）の位置をｚ軸（ｘ−ｙ平面に対して垂直）に沿って増分し、プロセスを繰り返してデジタル表現から物品を形成する。したがって、分注される材料は、「造形材料（ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」および「構築材料（ｂｕｉｌｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」とも呼ばれる。
【００８５】
いくつかの実施形態において、ボリュームは、それぞれが同じ誘電体組成物を押し出す２つ以上のノズルから押し出されてもよい。複数のノズルが使用される場合、この方法は、単一のノズルを使用する方法よりも迅速に製品オブジェクトを生成することができ、異なるポリマーまたはポリマーのブレンド、異なる色、またはテクスチャーなどを使用することに関して柔軟性を高めることができる。したがって、一実施形態において、単一のボリュームの組成または特性は、２つのノズルを使用する堆積中に変更することができる。
【００８６】
材料押出技術は、熱硬化性組成物の堆積にさらに使用することができる。例えば、少なくとも２つのストリームを混合し、堆積させてボリュームを形成することができる。第１のストリームは触媒を含むことができ、第２のストリームは任意選択的に活性剤を含むことができる。第１のストリーム、および第２のストリームまたは第３のストリームの一方または両方は、モノマーまたは硬化可能な組成物（例えば、樹脂）を含むことができる。第１のストリーム、および第２のストリームまたは第３のストリームの一方または両方は、誘電体充填材および添加剤の一方または両方を含むことができる。熱硬化性組成物を注入する前に、誘電体充填材および添加剤の一方または両方をモールドに加えることができる。
【００８７】
例えば、ボリュームを調製する方法は、触媒および第１のモノマーまたは硬化可能な組成物を含む第１のストリームと、任意選択の活性剤および第２のモノマーまたは硬化可能な組成物を含む第２のストリームと、を混合することを含み得る。第１および第２のモノマーまたは硬化可能な組成物は同じであっても異なっていてもよい。第１のストリームおよび第２のストリームの一方または両方は、誘電体充填材を含むことができる。誘電体充填材は、例えば、第３のモノマーをさらに含む第３のストリームとして加えることができる。１つ以上のストリームの堆積は、不活性気体、例えば窒素またはアルゴンの下で行うことができる。混合は、堆積の前に、インラインミキサーにて、または層の堆積中に行うことができる。完全な硬化または部分的な硬化（重合または架橋）は、堆積前、層の堆積中、または堆積後に開始することができる。一実施形態において、層の堆積の前または層の堆積中に部分的な硬化が開始され、層の堆積後またはボリュームを提供する複数の層の堆積後に完全な硬化が開始される。
【００８８】
いくつかの実施形態において、当技術分野で知られている支持材料を任意選択的に使用して、支持構造を形成することができる。これらの実施形態において、物品の製造中に構築材料および支持材料を選択的に分配して、物品および支持構造を提供することができる。支持材料は、支持構造、例えば、積層プロセスが所望の程度まで完了したときに機械的に除去または洗い流すことができる足場の形態で存在していてもよい。
【００８９】
予め設定されたパターンで連続層を形成するために、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、電子ビーム溶解（ＥＢＭ）および結合剤または溶媒の粉末ベッド噴射などの、ステレオリソグラフィー技術を使用することができる。ステレオリソグラフィー技術は、熱硬化性組成物に特に有用であり、これは、各層を重合または架橋することにより、層ごとの堆積を生じさせることができるためである。
【００９０】
上述のように、誘電体組成物は、熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性組成物を含むことができる。熱可塑性プラスチックは、溶融させるか、適切な溶媒に溶解させることができる。熱硬化性組成物は、液体熱硬化性組成物であるか、溶媒に溶解させることができる。溶媒は、誘電体組成物を塗布した後、熱、空気乾燥、または他の技術により除去することができる。熱硬化性組成物は、第２のボリュームを形成するために塗布した後に、Ｂステージ化、または完全に重合または硬化させることができる。誘電体組成物の塗布中に重合または硬化を開始してもよい。
【００９１】
上記にもかかわらず、本願の発明者らは、ポリエーテルイミドおよびポリエーテルイミドフォーム、特に異なる密度の層によって提供される誘電率勾配が、本明細書に開示される目的のために優れた特性を有するリューネブルクレンズを提供し得ることを予期せず発見した。
【００９２】
一実施形態において、リューネブルクレンズ（Ｌｕｎｅｂｕｒｇ  ｌｅｎｓ）は多層ポリマー構造を含み、同リューネブルクレンズの各ポリマー層は、異なる誘電率および任意選択で異なる屈折率を有する。リューネブルクレンズとして機能するために、レンズは、最も内側の層から最も外側の層まで誘電率勾配を有する。上記のポリマーのいずれかを使用することができる。一実施形態において、各ポリマー層は、一般に芳香族であり、１８０℃以上、例えば１８０℃〜４００℃または２００℃〜３５０℃の分解温度を有し得る高性能ポリマーを含む。このようなポリマーは、エンジニアリング熱可塑性プラスチックと呼ばれることもある。例としては、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレンエーテル（例えば、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）およびそれらのコポリマー、しばしばポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）と称される）、ポリアリーレンエーテルケトン（ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）などを含む）、ポリアリーレンスルフィド（例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ））、ポリアリーレンエーテルスルホン（例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳ）など）ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルホン尿素、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、または自己強化ポリフェニレン（ＳＲＰ）が挙げられる。前述のポリマーは、直鎖状であっても分岐状であってもよく、ホモポリマーまたはコポリマー、例えば、２つの異なるタイプのカーボネート単位、例えば、ビスフェノールＡ単位および３，３−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−２−フェニルイソインドリン−１−オンなどの高熱モノマーから誘導される単位を含有するポリ（エーテルイミド−シロキサン）またはコポリカーボネートであってもよい。コポリマーは、異なるホモポリマーの２つ以上のブロックを有するランダム、交互、グラフト、またはブロックコポリマーであり得る。少なくとも２つの異なるポリマーの組み合わせを使用することができる。
【００９３】
これらの実施形態において、ポリマーは発泡体の形態である。本明細書において使用される「発泡体（ｆｏａｍ）」は、セラミックまたはガラスマイクロスフェアなどの、開いた孔、閉じたセル、または介在物（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ）を有する材料を含む。孔、セルまたは介在物の量を変化させることは、発泡体の密度、したがって発泡体の誘電率を変化させることになる。したがって、誘電率勾配を提供するために密度勾配を使用することができる。各層の誘電率は、必要に応じて、当技術分野で公知のように、シリカ、チタニアなどのセラミック材料の添加によってさらに任意に調整することができる。任意に、レンズの各層は、所望の集束特性を提供するために異なる屈折率を有する。
【００９４】
孔、セル、または介在物のサイズおよび分布は、使用されるポリマーおよび所望の誘電率に依存して変化するであろう。一実施形態において、セルのサイズは、１００平方ナノメートル（ｎｍ２）から０．０５平方ミリメートル（ｍｍ２）、または１平方マイクロメートル（μｍ２）から１０，０００μｍ２、または１μｍ２）から１，０００μｍ２であってもよく、上記は単に例示である。好ましくは、セルのサイズは均一である。例えば、孔の少なくとも５０％は、発泡体材料の密度に基づいて選択された単一の孔サイズの±２０ミクロン（２０μｍ）以内にある。
【００９５】
セラミックおよびガラスのマイクロスフェアには、中空および中実のマイクロスフェアが含まれる。一実施形態において、シリカマイクロスフェアまたはホウケイ酸マイクロスフェアなどのガラスマイクロスフェアが使用される。中空のマイクロスフェアは典型的には、ガラスで作られた外側シェルと、気体のみを含む空の内側コアとを有する。マイクロスフェアの粒子サイズは、粒度分布を測定する方法によって表すことができる。例えば、マイクロスフェアのサイズは、マイクロスフェアの体積の９５％を包含するマイクロメートル単位の有効粒子径として記載することができる。マイクロスフェアの有効粒子径は、例えば、１〜１０，０００μｍ、または１〜１，０００μｍ、または５〜５００μｍ、１０〜４００μｍ、２０〜３００μｍ、５０〜１５０μｍ、または７５〜１２５μｍであり得る。中空のガラスマイクロスフェアは、１００〜５０，０００ｐｓｉ（０．６９〜３４４．７ＭＰａ）、２００〜２０，０００ｐｓｉ（１．３８〜１３７．９ＭＰａ）、２５０〜２０，０００ｐｓｉ（１．７２〜１３７．９ＭＰａ）、３００〜１８，０００ｐｓｉ（２．０７〜１２４．１ＭＰａ）、４００〜１４，０００ｐｓｉ（２．７６〜９６．５ＭＰａ）、５００〜１２，０００ｐｓｉ（３．４５〜８２．７ＭＰａ）、６００〜１０，０００ｐｓｉ（４．１４〜６８．９ＭＰａ）、７００〜８，０００ｐｓｉ（４．８３〜５５．１６ＭＰａ）、８００〜６，０００ｐｓｉ（５．５２〜４１．４ＭＰａ）、１，０００〜５，０００ｐｓｉ（６．８９〜３４．５ＭＰａ）、１，４００〜４，０００ｐｓｉ（９．６５〜２７．６ＭＰａ）、２，０００〜４，０００ｐｓｉ（１３．８〜２７．６ＭＰａ）、または２，５００〜３，５００ｐｓｉ（１７．２〜２４．１ＭＰａ）の破砕強度（ＡＳＴＭ  Ｄ３１０２−７２）を有し得る。
【００９６】
一実施形態において、ポリマー発泡体はＰＥＩ発泡体である。多種多様なＰＥＩが知られており、市販されており、ホモポリマー、コポリマー（例えば、ブロックコポリマーまたはランダムコポリマー）などが含まれる。例示的なコポリマーには、ポリエーテルイミドシロキサン、ポリエーテルイミドスルホンなどが含まれる。ポリエーテルイミドに加えて、発泡体は追加のポリマーを含んでもよい。例示的な追加のポリマーには、多種多様な熱可塑性または熱硬化性ポリマーが含まれ、それらのいくつかは、本明細書で上記に記載されている。好ましくは、追加のポリマーが使用される場合、それも高性能ポリマーである。ポリエーテルイミド発泡体は、０．１μＭ〜５００μｍのセルなどの高濃度の小径セルを有するポリエーテルイミドであってもよい。例示的なポリエーテルイミド発泡体は、商品名ＵＬＴＥＭ（商標）発泡体として市販されているポリエーテルイミド発泡体などの連続気泡ポリエーテルイミド発泡体である。ＵＬＴＥＭ（商標）発泡体は軽量で、低吸湿、低エネルギー吸収、および低誘電損失である。
【００９７】
本明細書に開示される実施形態は、例えば、１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数範囲内で動作するマイクロ波アンテナアプリケーション、または３０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数範囲内で動作するミリ波アンテナアプリケーションなど、様々なアンテナアプリケーションに適している。一実施形態において、マイクロ波アンテナアプリケーションは、対応する電磁信号フィードによって個別に供給される別個の基板上の別個の要素であるＤＲＡのアレイを含み得、ミリ波アンテナアプリケーションは、共通の基板上に配置されるＤＲＡのアレイを含み得る。さらに、非平面アンテナは、コンフォーマルアンテナアプリケーションにとって特に重要である。
【００９８】
層、フィルム、領域、基板、または他の記載された特徴などの、ある要素が別の要素の「上」にあると称される場合、それは他の要素の直接上にあるか、または介在要素が存在する可能性もある。対照的に、ある要素が別の要素の「上に直接」存在すると称される場合、介在する要素は存在していない。第１の、第２のなどの用語の使用は、任意の順序または重要度を示しておらず、むしろ、第１の、第２のなどの用語は、１つのエレメントを別のエレメントから区別するために使用されている。「ａ」、「ａｎ」などの用語の使用は、数量の制限を示すのではなく、参照されるアイテムのうちの少なくとも１つの存在を示している。「または（ｏｒ）」は、特に明記されていない限り、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を意味する。本明細書で使用されているような「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、１つまたは複数の追加の特徴を含む可能性を排除するものではない。そして、本明細書で提供される背景情報は、本明細書で開示される発明に関連する可能性があると出願人が信じる情報を明らかにするために提供される。そのような背景情報のいずれかが、本明細書に開示される本発明の実施形態に対する先行技術を構成することは、必ずしも意図されておらず、解釈されるべきでもない。
【００９９】
本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、均等物がその要素と置換され得るということは当業者には理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良または唯一のモードとして開示された特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むであろうことが意図されている。また、図面および説明では、例示的な実施形態が開示されており、特定の用語および／または寸法が採用されている可能性があるが、それらは、特に明記しない限り、一般的、例示的および／または説明的な意味でのみ使用されており、限定することを目的としておらず、従って、特許請求の範囲をそのように限定するものではない。
【図１Ａ】
2021536690.tif 000003
【図１Ｂ】
2021536690.tif 000004
【図１Ｃ】
2021536690.tif 000005
【図１Ｄ】
2021536690.tif 000006
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
2021536690.tif 000008
【図２Ａ】
2021536690.tif 000009
【図２Ｂ】
2021536690.tif 000010
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
2021536690.tif 000021
【図７Ｂ】
2021536690.tif 000022
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2021536690.tif 000024
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2021536690.tif 000026
【図８Ｅ】
2021536690.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月8日(2020.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の導電性接地構造体と；
前記共通の接地構造体上に配置された複数の誘電体共振器アンテナＤＲＡと；
前記ＤＲＡの対応する１つに近接して配置された少なくとも１つの電磁ＥＭビームシェイパーと；
前記ＤＲＡの対応する１つに電磁的に結合されて配置された少なくとも１つの信号フィードと、
を含み、前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは、誘電体材料の本体であって特定の方向に同誘電体材料の本体にわたり変化する誘電率を有する誘電体材料の本体、または導電性ホーンおよび前記誘電体材料の本体の両方、を含み、
前記誘電体材料の本体はトロイダル形状の誘電体材料であり、前記トロイダル形状の誘電体材料は、前記トロイダル形状の中央円形リングから前記トロイダル形状の外面までＲ１に反比例する関数として変化する誘電率を有し、ここでＲ１は前記トロイダル形状の前記中央円形リングから前記外面までの同トロイダル形状の半径である、電磁デバイス。
【請求項２】
前記誘電体材料の本体は、非発泡体の誘電体材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記非発泡体の材料は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーマトリックスと、誘電体充填材を含有する充填材組成物と、を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記誘電体材料の本体は発泡体の誘電体材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記発泡体がポリエーテルイミドを含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記複数のＤＲＡの各ＤＲＡが、中空コアを有する単層ＤＲＡを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記複数のＤＲＡの各ＤＲＡが、中空コアを有する多層ＤＲＡを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記複数のＤＲＡの各ＤＲＡが、垂直側壁および凸状頂部を有する立面図断面を含むＤＲＡを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記複数のＤＲＡの各ＤＲＡが、全体の高さおよび全体の幅を有し、かつ前記全体の高さが前記全体の幅より大きいＤＲＡを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記複数のＤＲＡの各ＤＲＡは、
非気体状誘電体材料を含むボリュームを含み、前記ボリュームは、中空コア、立面図で観察される断面の全体的な最大高さＨｖおよび平面図で観察される断面の全体的な最大幅Ｗｖを有し、
前記ボリュームは単一の誘電体材料組成物のボリュームであり、かつＨｖはＷｖよりも大きい、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記複数のＤＲＡの各ＤＲＡは、前記誘電体材料の本体に少なくとも部分的に埋め込まれている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記誘電体材料の本体は異なる誘電率を有する複数の誘電体材料の層を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記複数のＤＲＡはアレイを成してＤＲＡのアレイを形成し、
前記ＤＲＡのアレイは、前記誘電体材料の本体の外面の周りに少なくとも部分的に配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ＤＲＡアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに、前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記トロイダル半径Ｒ１と整列するように配置される、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
電磁ＥＭデバイスであって、
誘電体材料の本体であって、同誘電体材料の本体内の湾曲の中心に対して曲率半径Ｒの外面を有する誘電体材料の本体と、
誘電体共振器アンテナＤＲＡのアレイであって、前記ＤＲＡのアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記曲率半径Ｒと整列して配向されるように、前記誘電体材料の本体の前記外面の周囲に少なくとも部分的に配置されるＤＲＡのアレイと、
共通の導電性接地構造体であって、前記ＤＲＡのアレイの各ＤＲＡが前記共通の導電性接地構造体上に配置される共通の導電性接地構造体と、
を含む、電磁ＥＭデバイス。
【請求項１６】
前記誘電体材料の本体は誘電体材料の球体を含む、請求項１５に記載のＥＭデバイス。
【請求項１７】
前記誘電体材料の本体は誘電体材料の半球体を含む、請求項１５に記載のＥＭデバイス。
【請求項１８】
前記誘電体材料の本体は、誘電体材料の円筒体を含む、請求項１５に記載のＥＭデバイス。
【請求項１９】
前記誘電体材料の本体は、誘電体材料の半円筒体を含む、請求項１５に記載のＥＭデバイス。
【請求項２０】
前記誘電体材料の本体は、誘電体材料のトロイダル体を含む、請求項１５に記載のＥＭデバイス。
【請求項２１】
前記ＤＲＡのアレイは、電磁的に励起されたときに前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向外向きに前記曲率半径Ｒと整列して配向されるように、前記外面に凸状の配置にて設けられる、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項２２】
前記ＤＲＡのアレイは、電磁的に励起されたときに前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向内向きに前記曲率半径Ｒと整列して配向されるように、前記外面に凹状の配置にて設けられる、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項２３】
前記誘電体材料の本体は、非発泡体の誘電体材料を含む、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項２４】
前記非発泡体の材料は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーマトリックスと、誘電体充填材を含有する充填材組成物と、を含む、請求項２３に記載のＥＭデバイス。
【請求項２５】
前記誘電体材料の本体は、発泡体の誘電体材料を含む、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項２６】
前記発泡体がポリエーテルイミドを含む、請求項２５に記載のＥＭデバイス。
【請求項２７】
前記誘電体材料の本体は、前記誘電体材料の本体内から、前記曲率半径Ｒに反比例する関数として、前記誘電体材料の本体内の前記湾曲の中心から前記誘電体材料の本体の前記外面まで変化する誘電率を有する、請求項１５〜２６のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項２８】
電磁ＥＭデバイスであって、
誘電体材料の本体であって、同誘電体材料の本体内の湾曲の中心に対して曲率半径Ｒの外面を有する誘電体材料の本体と、
誘電体共振器アンテナＤＲＡのアレイであって、前記ＤＲＡのアレイの各ＤＲＡは、電磁的に励起されたときに前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向に前記曲率半径Ｒと整列して配向されるように、前記誘電体材料の本体の前記外面の周囲に少なくとも部分的に配置されるＤＲＡのアレイと、
を含み、
前記ＤＲＡのアレイは、電磁的に励起されたときに前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向外向きに前記曲率半径Ｒと整列して配向されるように、前記外面に凸状の配置にて設けられる、電磁ＥＭデバイス。
【請求項２９】
前記ＤＲＡのアレイは、電磁的に励起されたときに前記各ＤＲＡの遠方場電磁放射ボアサイトが実質的に半径方向内向きに前記曲率半径Ｒと整列して配向されるように、前記外面に凹状の配置にて設けられる、請求項２８に記載のＥＭデバイス。
【請求項３０】
前記誘電体材料の本体は、非発泡体の誘電体材料を含む、請求項２８〜２９のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項３１】
前記非発泡体の材料は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーマトリックスと、誘電体充填材を含有する充填材組成物と、を含む、請求項３０に記載のＥＭデバイス。
【請求項３２】
前記誘電体材料の本体は、発泡体の誘電体材料を含む、請求項２８〜２９のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項３３】
前記発泡体がポリエーテルイミドを含む、請求項３２に記載のＥＭデバイス。
【請求項３４】
前記誘電体材料の本体は、前記誘電体材料の本体内から、前記曲率半径Ｒに反比例する関数として、前記誘電体材料の本体内の前記湾曲の中心から前記誘電体材料の本体の前記外面まで変化する誘電率を有する、請求項２８〜３３のいずれか一項に記載のＥＭデバイス。
【請求項３５】
電磁ＥＭデバイスであって、
導電性接地構造体と；
前記接地構造体上に配置された少なくとも１つの誘電体共振器アンテナＤＲＡと；
前記ＤＲＡの対応する１つに近接して配置された少なくとも１つのＥＭビームシェイパーと；
前記ＤＲＡの対応する１つに電磁的に結合されて配置された少なくとも１つの信号フィードと、
を含み、
前記少なくとも１つのＥＭビームシェイパーは、導電性ホーンと、誘電体材料の本体であって特定の方向に同誘電体材料の本体にわたり変化する誘電率を有する誘電体材料の本体と、を含み、
前記誘電体材料の本体はトロイダル形状の誘電体材料であり、前記トロイダル形状の誘電体材料は、前記トロイダル形状の中央円形リングから前記トロイダル形状の外面までＲ１に反比例する関数として変化する誘電率を有し、ここでＲ１は前記トロイダル形状の前記中央円形リングから前記外面までの同トロイダル形状の半径である、電磁ＥＭデバイス。
【請求項３６】
前記導電性ホーンは、前記導電性接地構造体と電気的に接触して配置される前記ホーンの近位端から、前記ホーンの前記近位端からある距離を隔てて配置される前記ホーンの遠位端まで外向きに広がる側壁を含む、請求項３５に記載のＥＭデバイス。
【請求項３７】
前記ホーンの前記遠位端は、前記少なくとも１つのＤＲＡからある距離を隔てて配置される、請求項３６に記載のＥＭデバイス。
【請求項３８】
前記誘電体材料の本体は、非発泡体の誘電体材料を含む、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記非発泡体の材料は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーマトリックスと、誘電体充填材を含有する充填材組成物と、を含む、請求項３８に記載のデバイス。
【請求項４０】
前記誘電体材料の本体は、発泡体の誘電体材料を含む、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記発泡体がポリエーテルイミドを含む、請求項４０に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2021536690.tif 000028
2021536690.tif 000029
2021536690.tif 000030