具有第一介电部分和第二介电部分的介质谐振器天线的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月14日提交的美国申请序列号16/246886的权益，该美国申请要求于2018年2月21日提交的美国临时申请序列号62/633,256的权益，以上申请的全部内容通过引用并入本文中。本申请还要求于2019年1月14日提交的美国申请序列号16/246880的权益，该美国申请要求于2018年1月15日提交的美国临时申请序列号62/617,358的权益，以上申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术：

本公开内容总体上涉及电磁器件，特别地涉及介质谐振器天线(dra)系统，并且更特别地涉及具有用于增强与dra系统内的多个介电结构相关联的增益、回波损耗和隔离的第一和第二介电部分的dra系统。

尽管现有的dra谐振器和阵列可以适合于其预期目的，但是将通过能够克服现有缺陷(例如有限的带宽、有限的效率、有限的增益、有限的方向性或复杂的制造技术)的用于构建在远场中具有高方向性的高增益dra系统的改进的dra结构来改进dra技术。

技术实现要素：

实施方式包括电磁器件，其具有介电结构，所述介电结构包括：第一介电部分fdp，其具有近端和远端，fdp具有除空气外的介电材料；以及第二介电部分sdp，其具有近端和远端，sdp的近端被设置成接近fdp的远端，sdp具有除空气外的介电材料；并且其中，fdp的介电材料的平均介电常数大于sdp的介电材料的平均介电常数。

实施方式包括制作电磁器件的方法，所述方法包括：提供衬底；在衬底上设置多个第一介电部分fdp，多个fdp中的每个fdp具有近端和远端并且具有除空气外的介电材料，每个fdp的近端被设置在衬底上；接近每个fdp设置第二介电部分sdp，每个sdp具有近端和远端，每个sdp的近端被设置成接近对应fdp的远端，每个sdp具有除空气外的介电材料，每个fdp的介电材料的平均介电常数大于对应sdp的介电材料的平均介电常数，每个fdp和对应sdp形成介电结构。

实施方式包括电磁介电透镜，其具有：由至少一个介电材料形成的至少一个透镜部分，其中，所述至少一个透镜部分具有由至少一个介电材料的边界来界定轮廓的腔。

根据以下结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将非常明显。

附图说明

参照示例的非限制性附图，其中，在附图中相似元件被类似地标记：

图1a描绘了根据实施方式的电磁em器件的单格的旋转透视图；

图1b描绘了根据实施方式的图1a的单格的侧视图；

图1c描绘了根据实施方式的作为图1a所绘单格的替选的单格的旋转透视图；

图1d描绘了根据实施方式的图1c的单格的侧视图；

图2描绘了根据实施方式的与图1b和图1d的单格类似但作为其替选的单格的侧视图；

图3描绘了根据实施方式的与图1b、图1d和图2的单格类似但作为其替选的单格的侧视图；

图4描绘了根据实施方式的图1b的多个单格的m×n阵列(其中m＝6)的侧视图；

图5a描绘了根据实施方式的图1b的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图5b描绘了根据实施方式的图5a的mxn阵列的组件被拆卸开的侧视图；

图6a描绘了根据实施方式的与图5a的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图6b描绘了根据实施方式的图6a的m×n阵列的组件被拆卸开的侧视图；

图7a描绘了根据实施方式的与图5a和图6a的单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图7b描绘了根据实施方式的图7a的mxn阵列的组件被拆卸开的侧视图；

图8a描绘了根据实施方式的与图6a的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图8b描绘了根据实施方式的与图7a的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图9a描绘了根据实施方式的与图8a的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图9b描绘了图9a的细节9b的放大视图；

图10描绘了根据实施方式的与图9a的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图11描绘了根据实施方式的与图5a的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图12描绘了根据实施方式的与图11的多个单格类似但作为其替选的多个单格的m×n阵列(其中m＝2)的侧视图；

图13描绘了根据实施方式的在衬底上的多个第一介电部分的m×n阵列(其中m＝2)的平面图；

图14a描绘了根据实施方式的包括有经由连接结构互连的多个第二介电部分和多个安装部分的m×n阵列(其中m＝2并且n＝2)的单片结构的平面图；

图14b描绘了根据实施方式的与图14a的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图15描绘了根据实施方式的与图14a至图14b的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图16描绘了根据实施方式的与图14a至图15的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图17描绘了根据实施方式的与图14a至图16的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图18描绘了根据实施方式的与图14a至图17的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图19描绘了根据实施方式的与图14a至图18的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图20描绘了根据实施方式的与图14a至图19的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图21描绘了根据实施方式的与图14a至图20的单片结构类似但作为其替选的单片结构的平面图；

图22描绘了根据实施方式的单个单格的数学建模性能特性；以及

图23描绘了根据实施方式的将根据实施方式的单格与根据实施方式的缺少元件但是类似的单格的s(l,1)回波损耗性能特性进行比较的数学性能特性。

具体实施方式

尽管下面的详细描述出于说明的目的包括许多细节，但是本领域的普通技术人员将理解，对以下细节的许多变形和更改也在权利要求的范围内。因此，以下示例实施方式的阐述不会对所要求保护的发明的一般性造成任何损失，并且不会对所要求保护的发明施加限制。

如各种附图和所附文本所示和所述，实施方式提供了一种电磁器件，其是具有第一介电部分和第二介电部分的介电结构的形式，第二介电部分相对于第一介电部分被策略性地布置，使得当至少第一介电部分被电磁激发以在远场中辐射(例如，电磁谐振和辐射)电磁场时提供改进的增益、改进的带宽、改进的回波损耗和/或改进的隔离。在实施方式中，仅第一介电部分被电磁激发以在远场中辐射电磁场。在另一实施方式中，第一介电部分和第二介电部分两者均被电磁激发以在远场中辐射电磁场。在仅第一介电部分被电磁激发以在远场中辐射电磁场的实施方式中，第一介电部分可以被视为电磁介质谐振器，并且第二介电部分可以被视为介质电磁束整形器。在第一介电部分和第二介电部分二者均被电磁激发以在远场中辐射电磁场的实施方式中，第一介电部分和第二介电部分的组合可以被视为电磁介质谐振器，并且在该实施方式中第二介电部分也可以被视为介质电磁束整形器。在实施方式中，介电结构是全介电结构(例如，没有嵌入的金属或金属颗粒)。

图1a和图1b描绘了具有由第一介电部分2020和第二介电部分2520组成的介电结构2000的电磁em器件1000。第一介电部分2020具有近端2040和远端2060，以及三维3d形状2080，该3d形状2080具有被定向成平行于正交xyz坐标系的z轴的从近端2040至远端2060的突起方向。为了本文中公开的目的，正交xyz坐标系的z轴与所关联的第一介电部分2020的中心竖直轴线对准并且重合，其中如各个附图中所示定向xz平面、yz平面和xy平面，并且其中z轴与em器件1000的衬底正交。尽管如此，应当理解，可以采用旋转平移的正交x’y’z’坐标系，其中z’轴不与em器件1000的衬底正交。适合于本文公开的目的的任何和所有这样的正交坐标系均被考虑并且被认为落入本文公开的发明的范围内。第一介电部分2020包括除空气外的介电材料(dk材料)，但是在实施方式中，当第一介电部分2020是中空的时，可以包括含空气、真空或适合于本文公开的目的的其他气体的内部区域。在实施方式中，第一介电部分2020的3d形状是半球形穹顶形式、或者是具有竖直侧壁和穹顶形顶端或远端2060的细长穹顶形式、或者一般地是具有凸形远端2060的形式。在实施方式中，第一介电部分2020可以包括用来形成半球形穹顶的介电壳分层布置，其中每个连续的向外设置的层基本上嵌入相邻的向内设置的层并且与之直接接触。第二介电部分2520具有近端2540和远端2560，其中，第二介电部分2520的近端2540被设置成接近第一介电部分2020的远端2060以形成介电结构2000。第二介电部分2520包括除空气外的介电材料。第二介电部分2520具有3d形状，该3d形状具有接近第二介电部分2520的近端2540的第一xy平面截面区域2580、以及在第二介电部分2520的近端2540与远端2560之间的第二xy平面截面区域2600，其中第二xy平面截面区域2600大于第一xy平面截面区域2580。在实施方式中，第一xy平面截面区域2580和第二xy平面截面区域2600为圆形，但是在一些其他实施方式中可以为椭圆形或适合于本文公开的目的的任何其他形状。在实施方式中，第二介电部分2520具有设置在第二xy平面截面区域2600与远端2560之间的第三xy平面截面区域2640，其中第三xy平面截面区域2640大于第二xy平面截面区域2600。在实施方式中，第二介电部分2520的远端2560是平坦的。在实施方式中，第一介电部分2020的介电材料的平均介电常数大于第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数。在实施方式中，例如，介电结构2000是不存在嵌入的金属或金属颗粒的全介电结构。在实施方式中，第一介电部分2020是单一介电材料。

在实施方式中，第一介电部分2020的介电材料的平均介电常数等于或大于10，并且第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数等于或小于9。替选地，第一介电部分2020的介电材料的平均介电常数等于或大于11，并且第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数等于或小于5。此外替选地，第一介电部分2020的介电材料的平均介电常数等于或大于12，并且第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数等于或小于3。此外替选地，第一介电部分2020的介电材料的平均介电常数等于或大于10且等于或小于20，并且第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数等于或大于2且等于或小于9。此外替选地，第一介电部分2020的介电材料的平均介电常数等于或大于10且等于或小于15，并且第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数等于或大于2并且等于或小于5。此外替选地，第二介电部分2520的介电材料的平均介电常数大于空气的介电常数且等于或小于9。

在实施方式中，第二介电部分2520具有总最大高度hs和总最大宽度ws，其中hs大于ws。在实施方式中，hs等于或大于ws的1.5倍。替选地，在实施方式中，hs等于或大于ws的2倍。

在实施方式中，第一介电部分2020具有总最大高度hf和总最大宽度wf，其中hs大于hf，并且其中ws大于wf。在实施方式中，hs大于hf的5倍，并且ws大于wf的1.2倍。

在实施方式中，第二介电部分2520具有邻近近端2540的第一子部分2519和邻近远端2560的第二子部分2521，其中，第二xy平面截面区域2600被包含在第一子部分2519内，并且第三xy截面2640被包含在第二子部分2521内。在实施方式中，第一子部分2519具有直径为w1的圆柱形3d形状，并且第二子部分2521具有其中下直径w1扩展到上直径ws使得ws大于w1的截头圆锥形3d形状。在实施方式中，直径w1大于直径wf。

在实施方式中，并且现在参照图1c和图1d，类似于em器件1000(其中相似特征被类似地标记)的em器件1001具有类似于图1a和图1b的第二介电部分2520的第二介电部分2550，但是在第二介电部分2550内有内部区域2700，该内部区域由介电常数小于第二介电部分2550的其余外部主体部分的介电常数的材料制成。在实施方式中，内部区域2700是空气。一般而言，第二介电部分2550的外部主体部分由具有第一介电常数的介电材料制成，并且内部区域2700由具有小于第一介电常数的第二介电常数的介电材料制成。em器件1001的其他特征与em器件1000的那些特征相似或相同。

现在参照图2和图3，其中图2描绘了em器件1002并且图3描绘了em器件1003，并且其中em器件1002、1003二者均类似于em器件1000，其中相似特征被类似地标记。

在实施方式中，图2中所示的em器件1002具有与图1a和图1b的第二介电部分2520类似的第二介电部分2522，但是其圆柱形状的直径w1在第二介电部分2522的整个高度hs上延伸。即，第二介电部分2522类似于em器件1000的第二介电部分2520的第一子部分2519的延伸版本。在实施方式中，第二介电部分2522具有总最大高度hs和总最大宽度w1，其中hs大于w1。在实施方式中，hs等于或大于w1的1.5倍。替选地，在实施方式中，hs等于或大于w1的2倍。

在实施方式中，图3中所示的em器件1003具有第二介电部分2523，其具有与em器件1002的第二介电部分2522类似的最大总宽度w1和最大总高度hs，但其3d形状的下部部分2524具有基本竖直的侧壁并且上部部分2525具有截短的椭圆形状。将图3与图1a、图1b、图1c、图1d和图2进行比较，可以看出，不仅第一介电部分2020可以具有凸形远端2060，第二介电部分2523也可以具有凸形远端2560。在实施方式中，第二介电部分2523具有总最大高度hs和总最大宽度w1，其中hs大于w1。在实施方式中，hs等于或大于w1的1.5倍。替选地，在实施方式中，hs等于或大于w1的2倍。

通过如本文公开的那样布置第二介电部分2520、2521、2522的高宽比，支持更高的te(横电波)模式，这产生更宽的远场te辐射带宽。

在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置成与第一介电部分2020直接紧密接触。然而，本发明的范围不限于此。在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置在与第一介电部分2020的远端2060相距等于或小于λ的五倍的距离处，其中λ是图1b中的虚线2530所示的em器件1000的操作中心频率处的自由空间波长。替选地，在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置在与第一介电部分2020的远端2060相距等于或小于λ的三倍的距离处。替选地，在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置在与第一介电部分2020的远端2060相距等于或小于λ的两倍的距离处。替选地，在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置在与第一介电部分2020的远端2060相距等于或小于λ的一倍的距离处。替选地，在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置在与第一介电部分2020的远端2060相距等于或小于λ的二分之一的距离处。替选地，在实施方式中，第二介电部分2520、2521、2522、2523被设置在与第一介电部分2020的远端2060相距等于或小于λ的十分之一的距离处。

现在参照图4，图4描绘了成为阵列3000的本文公开的介电结构2000中的多个任何介电结构，其中，多个介电结构2000中的各个介电结构的每个第二介电部分2520、2521、2522、2523经由连接结构4000物理地连接至各个第二介电部分2520、2521、2522、2523中的至少一个另外的第二介电部分。在实施方式中，例如，与多个介电结构2000之一的总的外部尺寸ws或hs相比，每个连接结构4000相对较薄(在页面平面中)。在实施方式中，每个连接结构4000由非气态介电材料形成，并且其横截总高度hc小于相应的被连接介电结构2000的总高度hs。在实施方式中，每个连接结构4000和相关联的第二介电部分2520、2521、2522、2523形成单个单片结构5000。在实施方式中，每个连接结构4000的横截总高度hc小于相关联的em器件1000可操作的对应操作中心频率的自由空间波长λ。在实施方式中，连接结构4000由与对应的第二介电部分2520、2521、2522、2523的介电材料相同的介电材料形成。在实施方式中，连接结构4000与对应的第二介电部分2520、2521、2522、2523形成作为连续无缝结构的前述单个单片结构5000。

总体地综合参照前述附图，并且特别参照图4，em器件1000、1001、1002、1003或介电结构2000的阵列3000的实施方式还包括衬底3200，在该衬底上设置有单独的或者成阵列的介电结构2000。在实施方式中，衬底3200包括电介质3140以及设置在电介质3140上的金属栅栏结构3500。对于图4的阵列3000，衬底3200具有至少一个支承部分3020，并且连接结构4000具有至少一个安装部分4020。在实施方式中，至少一个安装部分4020中的每一个被设置成与至少一个支承部分3020成一一对应关系。

总体地进一步综合参照前述附图，并且特别参照图4，em器件1000、1001、1002、1003或介电结构2000的阵列3000、金属栅栏结构3500的实施方式包括多个导电电磁反射器3510，其通过导电基底3514围绕凹部3512，多个反射器3510中的每一个被设置成与多个介电结构2000中的对应介电结构成一一对应关系，并且被设置成基本上围绕多个介电结构2000中的每个对应介电结构。在实施方式中，金属栅栏结构3500是单一金属栅栏结构，并且多个导电电磁反射器3510与该单一金属栅栏结构3500一体地形成。

在实施方式中，每个相应的em器件1000、1001、1002、1003包括用于电磁激励给定的介电结构2000的信号馈源3120，其中通过电介质3140使信号馈源3120与金属栅栏结构3500分离，在实施方式中，电介质3140是除空气外的介电介质，并且其中在实施方式中，信号馈源3120是具有槽孔3130的微带(例如参见图1a)。然而，给定的介电结构2000的激励可以通过适合本文公开的目的的任何信号馈源来提供，例如电磁耦合至相应介电结构2000的诸如铜线、同轴线缆、微带(例如，有槽孔)、条线(例如，有槽孔)、波导、表面集成波导、衬底集成波导或导电墨。本领域普通技术人员将理解，短语电磁耦合是本领域的术语，指在不必涉及两个位置之间的物理接触的情况下电磁能量从一个位置到另一位置的有意转移，并且参考本文公开的实施方式更特别地指具有与相关联的介电结构2000的电磁谐振模式一致的电磁谐振频率的信号源之间的相互作用。例如，如图1a中所示，介电结构2000与对应的电磁反射金属栅栏结构3500的组合的单独一个在本文中称为单格1020(unitcell)。

如图4中所示，电介质3140以及金属栅栏结构3500各自分别具有轴向对准的通孔3030、3530，这些通孔限定衬底3200的至少一个支承部分3020的位置。在实施方式中，至少一个安装部分4020中的每一个与至少一个支承部分3020中的每一个一一对应地设置。在实施方式中，至少一个安装部分4020中的每一个粘附或以其他方式固定到至少一个支承部分3020中的对应一个。图4描绘了具有宽为六的多个介电结构2000的m×n阵列3000，其中m＝6。在实施方式中，n也可以等于6，或者可以等于适合于本文公开的目的的任何数目的介电结构2000。此外，将理解，如本文所公开的给定阵列中的m×n介电结构的数目仅出于说明目的，并且m和n两者的值可以是适合于本文所公开的目的的任何数。因此，预期落入本文所公开的本发明的范围内的任何m×n阵列。

现在参照图5a至图10。

图5a描绘了类似于图4的阵列3000的m×n阵列3001，其中m＝2并且n不受限制，其中电介质3140以及金属栅栏结构3500各自分别具有限定衬底3200的相应支承部分3020的位置的轴向对准的通孔3030、3530，并且各个安装部分4020被分别设置在电介质3140和金属栅栏结构3500的对应通孔3030、3530内。图5b描绘了在将类似于本文上述的单片结构5000的单片结构5010组装到衬底3200之前图5a的阵列3001。如图所示，阵列3001是具有连接结构4000的连接阵列，如在第二介电部分2520的近端2040处所示，第二介电部分2520的较低dk材料覆盖第一介电部分2020的较高dk材料的所有侧，并且如图5a中的虚线5012所示，第二介电部分2520与第一介电部分2020直接紧密接触。

图6a描绘了类似于图5a的阵列3001的m×n阵列3001，其中m＝2并且n不受限制，其中电介质3140和金属栅栏结构3500各自分别具有限定衬底3200的至少一个支承部分3020的位置的轴向对准的通孔3030、3530，并且各个安装部分4020被设置在金属栅栏结构3500的对应通孔3530内，而不是电介质3140的通孔3030内。在实施方式中，电介质3140的通孔3030填充有诸如粘合剂的粘接材料3012，其将类似于图5a中描绘的单片结构5010的单片结构5020的安装部分4020固定到衬底3200。图6b描绘了在将单片结构5020组装到衬底3200之前的图6a的阵列3002。如所描绘的，阵列3002是具有连接结构4000的连接阵列，如在第二介电部分2520的近端2040处所示，第二介电部分2520的较低dk材料未覆盖第一介电部分2020的较高dk材料的所有侧，其中，在第二介电部分2520的近端2040与金属栅栏结构3500的设置有第一介电部分2020的导电基底3514之间存在间隙5014，并且如图5a中的虚线5012所示，第二介电部分2520与第一介电部分2020直接紧密接触。

图7a描绘了分别类似于图5a和图6a的阵列3001、3002但具有一些替选特征的m×n阵列3003，其中m＝2并且n不受限制。如图7a中所示，在类似于连接结构4000但作为其替选的连接结构4030的安装部分4020的区域中，电介质3140不存在通孔，并且金属栅栏结构3500具有凹形支承表面3540，安装部分4020被安置于该凹形支承表面3540上，形成至少一个支承部分3020。在实施方式中，粘接材料3012将类似于单片结构5010、5020的单片结构5030的安装部分4020固定到凹形支承表面3540。图7b描绘了在将单片结构5030组装到衬底3200之前图7a的阵列3003。换句话说，衬底3200的每个支承部分3020包括面朝上的支承表面3540，并且连接结构4030的每个安装部分4020包括面朝下的安装表面4024，其被设置成与面朝上的支承表面3540中的对应一个面对面地啮合。

如图所示，阵列3003是具有连接结构4030的连接阵列，如在第二介电部分2520的近端2040处所示，第二介电部分2520的较低dk材料未覆盖第一介电部分2020的较高dk材料的所有侧，其中，在第二介电部分2520的近端2040与金属栅栏结构3500的设置有第一介电部分2020的导电基底3514之间存在间隙5014，并且如图7a中的间隙5016所示，第二介电部分2520被设置成与第一介电部分2020的远端2060相距一定距离。在将图7a的连接结构4030与图5a的连接结构4000进行比较时，连接结构4000具有截面总高度hc，并且连接结构4030具有截面总高度hc1，其中hc1小于hc。在实施方式中，hc1等于或小于λ的一倍，其中λ是em器件1000的操作中心频率处的自由空间波长。替选地，在实施方式中，hc1等于或小于λ的二分之一。替选地，在实施方式中，hc1等于或小于λ四分之一。替选地，在实施方式中，hc1等于或小于λ的五分之一。替选地，在实施方式中，hc1等于或小于λ的十分之一。

图8a描述了类似于图6a的阵列3004但其中连接结构的高度是hc1而不是hc的m×n阵列3004，其中m＝2并且n不受限制。图8和图6a中的其他相似特征被类似地标记。

图8b描绘了类似于具有间隙5014和5016的图7a的阵列3003与具有粘接材料3012的图8a的阵列3004的组合但是具有替选的安装特征的m×n阵列3005，其中m＝2并且n不受限制。在实施方式中，衬底3200的每个支承部分3020包括形成在金属栅栏结构3500中的面朝上的肩3024，并且单片结构5020的每个安装部分4020包括设置在面朝上的肩3024中的对应肩上的面朝下的肩4024，其中安装部分4020的减小的截面远端4026与金属栅栏结构3500中的开口或通孔3534啮合。形成在金属栅栏结构3500中处于安装部分4020的远端4026下方的空隙3536填充有粘接材料3012以将单片结构5020固定到衬底3200。

参照图6a、图8a和图8b，可以看出，一种实施方式包括以下布置：其中对应的安装部分4020仅被部分地设置在金属栅栏结构3500的通孔3030、3530、3534中的对应一个通孔内，并且粘接材料3012被至少部分地设置在金属栅栏结构3500的其余通孔部分和衬底3200的对应通孔中。

参照图8b，可以看出，一种实施方式包括以下布置：其中连接结构4030的安装部分4020形成具有阶梯下降的柱端部4021的柱(由附图标记4020指代)，并且阶梯下降的柱端部4021被部分地设置在金属栅栏结构3500的对应通孔3534内。在实施方式中，柱4020和阶梯下降的柱端部4021是圆柱形的。

图9a描绘了类似于图8a的阵列3004但具有替选的安装特征的m×n阵列3006，其中m＝2并且n不受限制，并且图9b详细描述了图9a中所示的细节9b。在实施方式中，衬底3200的每个支承部分3020包括形成在金属栅栏结构3500中的面朝下的底切肩3022，并且连接结构4030的每个安装部分4020包括面朝上的卡扣配合肩4022，其被设置成经由金属栅栏结构3500中的开口3532与对应的面朝下的底切肩3022卡扣配合地接合。虽然图9a和图9b示出了电介质3140中的通孔3030，但是应当理解，根据连接结构4030的卡扣配合腿4050的尺寸，这样的通孔3030可以不是必需的。在实施方式中，卡扣配合腿4050包括开放的中央区域4052，其允许侧边部分4054向内弯曲以有助于前述卡扣配合地接合。安装部分4020的远端上的锥形鼻4056有助于安装部分4020进入开口3532。

图10示出了类似于具有间隙5014和5016的图7a的阵列3003和具有卡扣配合腿4050的图9a的阵列3005的组合的m×n阵列3007，其中m＝2并且n不受限制。图10、图9a和图7a之间的其他相似特征被类似地标记。

结合图5a至图10，通过对图1至图4的前述说明可以看出，本文所公开的许多em器件特征能够与本文所公开的其他em器件特征互换和一起使用。同样，应当理解，虽然本文中没有示出和具体描述em器件特征的所有组合，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离本文公开的发明范围的情况下，可以采取用一个em器件特征代替另一em器件特征。因此，本文所公开的em器件特征的任何以及所有组合被涵盖并且被视为落入本文所公开的发明范围内。

现在参照图11至图12。

图11描绘了类似于图5a的阵列3001但是缺少图5a中所示的连接结构4000的m×n阵列3008，其中m＝2并且n不受限制。图11与图5a之间的其他相似特征被类似地标记。

图12描绘了与图11的阵列3007类似地缺少连接结构4000、并且具有类似于图3中所示的第二介电部分2523的m×n阵列3009，其中m＝2并且n不受限制。图12与图11之间的其他相似特征被类似地标记。

通过对图1至图12的前述描述和/或图示可以看出，本发明的实施方式可以包括连接结构4000或不包括连接结构4000，并且仍然根据本文公开的发明的实施方式执行。因此，可以想到，本文公开的包括连接结构的任何实施方式可以在没有这样的连接结构的情况下被采用，并且本文公开的没有连接结构的任何实施方式可以与这样的连接结构一起被采用。

现在参照图13，图13描绘了m×n阵列3040的示例平面图实施方式，其中m＝2并且n＝2，但是本发明不限于2×2阵列。阵列3040是没有对应的第二介电部分2520、2523、连接结构4000、4030和/或单片结构5020的分别在图5a、图6a、图7a、图8a、图8b、图9a、图10中描述的前述阵列3001、3002、3003、3004、3005、3006、3007中的任何一个的代表。如图所示，阵列3040包括具有金属栅栏结构3500的衬底3200、第一介电部分2020、开槽馈送孔3130(其可以用前述馈送结构中的任一种替代)以及支承部分3020，所述金属栅栏结构3500具有导电电磁反射器3510和导电基座3514(在视图中隐藏了电介质3140)。现在结合图13来参照图14a，图14a描绘了在组装到衬底3200之前的单片结构5010。如图所示，单片结构5010具有多个第二介电部分2520、多个安装部分4020和连接结构4000、4030。虽然连接结构4000、4030被图示为完全填充第二介电部分2520与安装部分4020之间的空间，但是应当理解，这仅仅是为了图示的目的，并且连接结构4000、4030仅需要具有将第二介电部分2520与安装部分4020互连以形成单片结构5010的连接分支。例如参见图14b，图14b描绘了与图14a中所示的相同的第二介电部分2520和安装部分4020，但是其中连接结构4000、4030是多个互连的肋，图中这些的组合形成单片结构5010。图14a与至少图5a和图7a之间的比较将示出连接结构4000、4030被设置在相对于衬底3200的一定距离处，这段距离可以由空气或者一些非气态介电材料占据。单片结构5010的被设置在相对于衬底3200的一定距离处的那些部分在本文中也被称为非附接区4222。

现在参照图15至图21，其描绘了安装部分4020、介电结构2000的阵列布局以及所得到的连接结构4000、4030的替选布置，其中在图15至图21中仅描绘了介电结构2000的第二介电部分2520。在图15中，第二介电部分2520被布置成直线布局，并且安装部分4120被布置成完全围绕第二介电部分2520(和形成的介电结构2000)。在图16中，第二介电部分2520被布置成直线布局，并且安装部分4220被布置成部分围绕第二介电部分2520，其中，在单片与衬底之间存在至少一个非附接区4222。在图17中，第二介电部分2520被布置成非直线布局，并且安装部分4120被布置成类似于图15那样完全围绕第二介电部分2520。在图18中，第二介电部分2520被布置成非直线布局，并且安装部分4320被布置成类似于图15和图17那样完全围绕第二介电部分2520，但是在策略性位置例如阵列拐角处放置有另外的较厚安装部分4322。在图19中，第二介电部分2520被布置成非直线布局，并且在没有图18所示的周围安装部分4320的情况下经由图18所示的另外的较厚安装部分4322形成安装部分4322，产生存在于单片与衬底之间的至少一个非附接区4222。在图20中，第二介电部分2520被布置成非直线布局，并且仅利用图18所示的周围安装部分4320的一部分经由图18所示的另外的较厚安装部分4322形成安装部分4420，产生存在于单片与衬底之间的至少一个非附接区4222。在图21中，第二介电部分2520被布置成非直线布局，并且利用图18所示的周围安装部分4320的另外部分经由图18所示的另外的较厚安装部分4322形成安装部分4520，产生存在于单片与衬底之间的至少一个非附接区4222。可以以与本文的公开内容一致的任何方式形成图15至图21的连接结构4000、4030以将对应的安装部分4120、4220、4222、4320、4322、4420、4520与第二介电部分2520互连。

根据上文将理解，本发明的实施方式包括em器件1000，其中衬底3200的至少一个支承部分3020中的每一个与连接结构4000、4030的至少一个安装部分4020、4120、4220、4222、4320、4322、4420、4520中的对应安装部分彼此附接以限定第一附接区4020、4120、4220、4222、4320、4322、4420、4520，阵列3000、3001、3002、3003、3004、3005、3006、3007、3008、3009的第一介电部分2020中的每一个与衬底3200彼此附接以限定第二附接区(第一介电部分2020与衬底3200之间的接触区域的集合)，并且单个单片结构5000、5010与衬底3200之间除了第一附接区或第二附接区以外的区域限定非附接区4222。在实施方式中，第一附接区至少部分地围绕第二附接区。替选地，在实施方式中，第一附接区完全围绕第二附接区。

根据上文将理解，存在用于提供与本文公开内容一致的实施方式的关于配置安装部分和连接结构以及介电结构的布局的许多变型，太多而不能详尽地列举。与本文中公开内容一致的任何和所有这样的布置均被考虑到并且被认为落入本文中公开的发明范围内。

现在参照图22至图23，其示出了显示本文中公开的并且通常由图7a、图13和图14a表示的示例实施方式的优点的数学建模数据。图22描绘了单个辐射介电结构2000更具体地是具有本文中公开的实施方式的第一介电部分2020和第二介电部分2520的单个单格1020的性能特性，更具体地是dbi增益和s(l,1)回波损耗。如图所示，带宽是在69ghz与85ghz之间的-10dbi下的21％带宽，在该21％带宽内增益基本恒定，其中在79ghz处具有12.3dbi的峰值，并且在21％带宽内的三种谐振模式是te模式，te0l、te02、te03。图23描绘了与图22相关联的相同单格1020在具有第二介电部分2520和不具有第二介电部分2520情况下的s(l,1)回波损耗性能特性的比较，呈现该比较以说明本文中公开的实施方式的优点。曲线2300描绘了具有第二介电部分2520的情况下的s(l,1)特性，并且曲线2310描绘了在没有第二介电部分2520的情况下的s(l,1)特性。可以看出，在69ghz至85ghz的操作频率范围内，使用第二介电部分2520使最小回波损耗增强至少40dbi。

鉴于上述内容，将理解，如本文所公开的em器件1000能够具有包括处于不同中心频率的至少两个谐振模式的操作频率范围，其中，谐振模式中的至少一个由第二介电部分2520的存在来支持。在实施方式中，所述至少两个谐振模式是te模式。还将理解，如本文所公开的em器件1000能够具有包括处于不同中心频率的至少三个谐振模式的操作频率范围，其中，所述至少三个谐振模式中的至少两个由第二介电部分2520的存在来支持。在实施方式中，所述至少三个谐振模式是te模式。在实施方式中，em器件1000能够具有操作频率范围内的最小回波损耗值，并且其中，移除第二介电部分2520使操作频率范围内的最小回波损耗值增加至少5dbi、替选地增加至少10dbi、替选地增加至少20dbi、替选地增加至少30dbi、并且还有替选地增加至少40dbi。

鉴于所有上述内容，虽然本文中已经描述tm器件特征的特定组合，但是应当理解，这些特定组合仅用于说明目的，并且可以根据本发明的实施方式采用本文公开的em器件特征的任何组合。任何以及所有这样的组合都在本文中被预期并且被认为落入本文所公开的发明范围内。

返回参照图1c、图1d和至少图4，应当理解，实施方式包括第二介电部分2550，替选地，在本文中称为电磁(em)介电透镜，其具有由至少一个介电材料形成的至少一个透镜部分(在本文中也由附图标记2550表示)，其中至少一个透镜部分2550具有由至少一个介电材料的边界来界定轮廓的腔2700。在实施方式中，所述至少一个透镜部分2550由多个分层的透镜部分(由虚线2552描绘)形成。在实施方式中，多个透镜部分2550、2552被布置成阵列(例如，参见图4中的阵列3000)。在实施方式中，多个透镜部分2550、2552被连接(例如，参见图4中的连接结构4000)，其中多个透镜部分2550、2552的连接由至少一个介电材料提供。在实施方式中，em介电透镜2550是全介电结构。

鉴于对本文所公开的em器件1000的结构的以上描述，应当理解，实施方式还包括制造这样的em器件1000的方法，所述方法包括：提供衬底；在衬底上设置多个第一介电部分fdp，所述多个fdp中的每个fdp具有近端和远端并且包括除空气外的介电材料，每个fdp的近端被设置在衬底上；接近每个fdp设置第二介电部分sdp，每个sdp具有近端和远端，每个sdp的近端被设置成接近对应的fdp的远端，每个sdp包括除空气外的介电材料，每个fdp的介电材料的平均介电常数大于对应的sdp的介电材料的平均介电常数，每个fdp和对应的sdp形成介电结构。在该方法的实施方式中，每个sdp经由由非气态介电材料形成的连接结构物理连接至sdp中的至少另一个sdp，该连接结构和所连接的sdp形成单个单片结构。在该方法的实施方式中，设置sdp包括接近每个fdp设置单个单片结构。在该方法的实施方式中，单个单片结构是具有无缝且连续结构的单一介电材料。在该方法的实施方式中，该方法还包括将单个单片结构附接至衬底。在该方法的实施方式中，附接包括通过粘接将单个单片结构的柱附接至衬底的支承台上。在该方法的实施方式中，附接包括通过卡扣配合将单个单片结构的卡扣配合柱附接至衬底的有肩孔中。在该方法的实施方式中，附接包括将单个单片结构的阶梯下降柱仅部分地附接至衬底的通孔中，以及在通孔中涂敷粘接材料以将柱粘接至衬底。在该方法的实施方式中，介电结构是全介电结构。

尽管已经参照示例实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离权利要求的范围的情况下，可以进行各种改变以及可以用等同物代替其中的元素。在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出多种修改以使特定情形或材料适应于本发明的教导。因此，旨在说明，本发明不限于本文中作为为了实施本发明而设想的最佳或唯一模式而公开的特定的一个或多个实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方式。在附图和说明书中，已经公开了示例实施方式，并且尽管可以采用特定的术语和/或尺寸，但是除非另有说明，否则仅以一般的、示例性的和/或描述性意义使用这些术语和/或尺寸，而不是出于限制的目的，因此权利要求的范围不受限于此。当诸如层、膜、区域、衬底或其他所述特征的元素被称为在另一元素“上”时，其可以直接在另一元素上，或者也可以存在中间元素。相比之下，当元素被称为“直接在”另一元素“上”时，不存在中间元素。术语“第一”、“第二”等的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用术语“第一”、“第二”等来将一个元素与另一元素区分开。术语“一个(a)”、“一个(an)”等的使用不表示数量限制，而是表示至少一个所指项的存在。如本文所使用的术语“包括”不排除可能包括一个或更多个附加特征。并且，本文中提供的任何背景信息是为了揭示申请人认为可能与本文中公开的发明有关的信息。不应特意承认也不应诠释为任何此类背景信息构成针对本文中公开的发明的实施方式的现有技术。