电磁装置及制造该电磁装置的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年12月8日提交的美国申请序列号17/545,204的权益，该美国申请要求于2020年12月9日提交的美国临时申请序列号63/123,249的权益，该美国申请和美国临时申请通过引用将其全部内容并入本文。

背景技术

本公开内容一般涉及电磁EM装置和制造该电磁EM装置的方法，并且具体地涉及具有三维3D主体的EM装置，该三维3D主体具有两个或更多个介电部以及两个或更多个介电部的沿特定线性方向恒定的平面截面轮廓。

用作介电谐振器的已知介电EM装置可以在共同转让的美国专利号10,476,164；10,522,917；10,587,039；10,601,137；10,700,434；10,700435中找到。

虽然现有的介电EM装置可以适合其预期目的，但与介电EM装置有关的技术将随着可以更容易制造的结构而发展。

发明内容

在实施方式中，电磁EM装置包括：具有介电材料的三维3D主体，该3D主体具有第一介电部1DP和第二介电部2DP，其中，1DP至少部分但不完全嵌入2DP内；其中，1DP和2DP各自具有除空气之外的介电材料；其中，1DP和2DP各自具有沿3D主体的特定线性轴恒定的与特定线性轴垂直的平面截面轮廓；其中，3D主体的至少一部分是介电谐振器DR。

在实施方式中，电磁EM装置包括：具有介电材料的三维3D主体，该3D主体具有第一介电部1DP和第二介电部2DP，2DP相对于正交x-y-z坐标系的z轴设置在1DP的顶部上；其中，3D主体具有与3D主体的x轴垂直并沿x轴恒定的y-z平面截面轮廓。

在实施方式中，电磁EM装置包括：具有介电材料的三维3D主体，该3D主体具有第一介电部1DP和第二介电部2DP，2DP相对于圆柱r-θ-z坐标系的半径r径向设置在1DP的外部；其中，3D主体具有与3D主体的z轴垂直并沿z轴恒定的r-θ平面截面轮廓。

在实施方式中，电磁EM装置包括：具有介电材料的多个层的三维3D主体，多个层中的每个层被设置成与多个层中的另一个层相邻并接触，多个层中的每个层被设置成与正交x-y-z坐标系的x-y平面平行并沿相关联的z轴相对于彼此堆叠；其中，多个层中的每个层具有除空气之外的介电材料；其中，多个层中的每个层具有沿x轴或y轴恒定的与相应x轴和y轴中的至少一个垂直的平面截面轮廓；其中，3D主体具有3D形状，该3D形状具有整体高度尺寸H、整体宽度尺寸W以及整体厚度尺寸T，3D主体的前轮廓视图由尺寸H和W限定；其中，多个层中的至少一个层是介电谐振器DR。

根据结合附图时的对本发明的以下详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

参照示例性的非限制性附图，其中，在附图中相似的元件被相似地标记：

图1A、图1B和图1C各自描绘了根据实施方式的具有包括介电材料的三维3D主体的EM装置的旋转等距视图；

图2A和图2B各自描绘了根据实施方式的作为图1A至图1C中描绘的EM装置的旋转等距视图的替选方案的EM装置的旋转等距视图和对应的前视图；

图3A、图3B和图3C各自描绘了根据实施方式的作为图1A至图1C和图2A至图2B中描绘的EM装置的旋转等距视图和对应的前视图的替选方案的EM装置的旋转等距视图和对应的前视图；

图4描绘了根据实施方式的可以用于生产本文所公开的3D主体的3D构造的几个视图和包括切割过程步骤的过程步骤；

图5描绘了根据实施方式的作为图4中所描绘的切割过程步骤的替选方案的切割过程步骤的框图侧视图；

图6A、图6B、图6C以及图6D各自描绘了根据实施方式的作为图1A至图1C和图2A至图2B中所描绘的EM装置的旋转等距视图和对应的前视图的替选方案的EM装置的平面视图和对应的侧立视图；

图7A、图7B以及图7C各自描绘了根据实施方式的作为图6A、图6C以及图6D中所描绘的EM装置的平面视图和对应的侧立视图的替选方案的EM装置的平面视图和对应的侧立视图；

图8A和图8B分别描绘了根据实施方式的具有与图4中所描绘的3D主体类似的3D主体并设置在具有EM信号馈源的基板上的EM装置的透明侧立视图和对应的透明平面视图；

图9和图10描绘了根据实施方式的图8A和图8B中所描绘的EM装置的分析模型化的性能特性；

图11A描绘了根据实施方式的作为图8A和图8B中所描绘的EM装置的替选方案并具有多个侧突出部的EM装置的透明平面视图和对应的透明侧立视图；

图11B描绘了根据实施方式的与图11A中所描绘的EM装置类似但具有相对于z轴略微逆时针旋转的3D主体的EM装置的透明侧立视图；

图12和图13分别描绘了根据实施方式的图11A和图11B的EM装置的EM性能特性；

图14A和图14B分别描绘了根据实施方式的图11A和图11B的EM装置的额外EM性能特性；

图15A、图15B、图15C、图15D、图15E、图15F以及图15G描绘了根据实施方式的可以适用于与本文所公开的3D主体一起使用的替选阵列结构；

图16A、图16B、图16C、图16D、图16E、图16F以及图16G描绘了根据实施方式的可以适用于制造本文所公开的3D主体的挤塑部的替选二维2D截面轮廓；

图17A描绘了根据实施方式的包括多个层的3D构造或3D主体；以及

图17B、图17C以及图17D描绘了根据实施方式的从图17A的3D构造中切割的3D主体。

本领域技术人员将理解下面本文中所描述的附图仅出于图示目的。将理解出于图示的简单和清楚起见，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，元件中的一些的尺寸或尺度可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，可以在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件，或者类似的元件可以不在所有附图中重复列举。

具体实施方式

如本文所使用的，短语“实施方式”是指“在本文所公开和/或所示出的实施方式”，其可能不一定包括根据所附权利要求的发明的特定实施方式，但是尽管如此在本文中被提供为对于根据所附权利要求的发明的完整理解是有用的。

尽管出于图示的目的以下详细描述包含许多细节，但是本领域的任何普通技术人员将理解，对以下细节的许多变型和改变在所附权利要求的范围内。例如，在所描述的特征可以不相互排斥以及相对于其他所描述的特征不相互排斥的情况下，这样的非相互排斥的特征的组合被认为成本文所固有地公开的。此外，共同特征可以在各个附图中被共同示出，但为了简单起见，可以不在所有附图中具体列举，但被本领域技术人员识别为明确公开的特征，即使特征可能没有在特定附图中被列举。因此，阐述以下示例实施方式而不损失对本文中所公开的和所附权利要求中所呈现的要求保护的发明的一般性并且不对其加以限制。

一般地参照图1A至图1C，如由各个附图和所附文本所示和所描述的实施方式提供了电磁EM装置10，该电磁EM装置10具有：包括介电材料的三维3D主体20，3D主体20具有第一介电部1DP 100和第二介电部2DP 200，其中，1DP 100至少部分地但不完全嵌入2DP 200内；其中，1DP 100和2DP 200各自包括除空气之外的介电材料；其中，1DP 100和2DP 200各自具有沿3D主体20的特定线性轴22恒定的与特定线性轴22垂直的平面截面轮廓102、202；其中，3D主体20的至少一部分形成介电谐振器DR。在实施方式中，1DP 100形成DR以及2DP 200形成介电透镜或波导。如从图1A至图1C中可以看出的，所描绘的特定线性轴22是3D主体20的正交x-y-z坐标系的x轴，然而，从本文公开的、描述的和所示的其他实施方式中将理解，本发明的实施方式不限于特定线性轴22是3D主体20的正交x-y-z坐标系的x轴，而是可以在3D主体20的圆柱r-θ-z坐标系的z轴中，这将在下文中进一步讨论。在实施方式中，包括1DP100和2DP 200的3D主体20是沿特定线性轴22的挤塑部，其中，1DP 100和2DP 200都以彼此相似的方式沿特定线性轴22延伸。

仍然参照图1A至图1C，3D主体20的实施方式包括：相应1DP 100的平面截面轮廓102，该相应1DP 100的平面截面轮廓102可以是底部截断的椭圆形或卵形(图1A和图1B)或矩形或正方形(图1C)中的任一个；以及相应2DP 200的平面截面轮廓202，该相应2DP 200的平面截面轮廓202可以是底部截断的椭圆形或卵形(图1A)、底部和顶部截断的椭圆形或卵形(图1B)或矩形或正方形(图1C)中的任一个。虽然在图1A至图1C中描绘了某些平面截面轮廓102、202，但将理解这些仅是示例实施方式并且本文所公开的发明的范围不限于此，而仅被所附权利要求的范围限制。在实施方式中，3D主体20具有第一平面端24和相对的第二平面端26(从3D主体20的背面上的视图隐藏的)，第一平面端24和第二平面端26具有包括1DP100和2DP 200二者的外部截面轮廓，其中，第一平面端24和第二平面端26具有组合的平面截面轮廓102、202的平面形式。在实施方式中，如图1A至图1C中所描绘的，第二平面端26与第一平面端24平行，然而，通过完整地阅读本书面描述将理解，实施方式不限于此，并且可以包括第一平面端24和第二平面端26彼此不平行的实施方式(例如，参见下文所讨论的图5)。在实施方式中并如图1A至图1C所描绘的，第一平面端24和第二平面端26中的至少一个与特定线性轴22垂直。在实施方式中，第一平面端24和第二平面端26中的一者或二者具有包括以下形状中的任一种的外部2D轮廓：完整或部分圆形；完整或部分椭圆形；完整或部分正方形；完整或部分矩形；完整或部分三角形；完整或部分五边形；完整或部分六边形；完整或部分八边形；完整或部分平行四边形；完整或部分梯形；或上述形状中的任何形状的组合。在实施方式中，1DP 100的第一平面端24和第二平面端26具有与2DP 200的第一平面端24和第二平面端26相同或相似的2D形状(例如，图1A和图1C)。可替选地，在实施方式中，1DP100的第一平面端24和第二平面端26具有与2DP 200的第一平面端24和第二平面端26不同或不相似的2D形状(例如，图1B)。

现在参照图2A至图2B，图2A至图2B描绘了具有与图1A至图1C的3D主体相似但具有1DP 100和2DP 200的几何形状的不同组合的3D主体20的EM装置10。在图2A中，1DP 100具有是部分圆形的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓102，而2DP 200具有是梯形的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓202。在图2B中，1DP 100具有是梯形的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓102，以及2D P200具有是梯形的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓202。

现在参照图3A至图3D，图3A至图3D描绘了具有与图1A至图1C和图2A至图2B的3D主体相似但具有1DP 100和2DP 200的几何形状的不同组合的3D主体20的EM装置10。在图3A中，1DP 100具有是部分圆形的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓102，而2DP200具有矩形底部与一体形成的梯形顶部的组合的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓202。在图3B中，1DP 100具有是矩形的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓102，以及2DP 200具有矩形底部与一体形成的梯形顶部的组合的沿特定线性轴(x轴)22的挤塑部平面截面轮廓202。在图3C中，1DP 100具有是梯形的沿特定线性轴22(例如，x轴)的挤塑部平面截面轮廓102，以及2DP 200具有矩形底部与一体形成的梯形顶部的组合的沿特定线性轴22(例如，x轴)的挤塑部平面截面轮廓202。

如上文所述并参照图1A至图1C、图2A至图2B以及图3A至图3C所见，平面截面轮廓102、202可以根据EM装置10的所需EM性能特性相对于彼此具有相似形状或不同形状。

关于前述1DP 100和2DP 200中的任一个，或本文随后描述的任何1DP和2DP，1DP100包括具有第一平均介电常数1Dk的第一介电材料，以及2DP 200包括具有第二平均介电常数2Dk的第二介电材料，其中2Dk不同于1Dk。在实施方式中：1Dk大于2Dk；1Dk大于3且等于或小于20，以及2Dk大于1且等于或小于3。在替选实施方式中：2Dk大于1Dk；2Dk大于3且等于或小于20，以及1Dk大于1且等于或小于3。在实施方式中：1DP 100的第一介电材料和2DP200的第二介电材料中的至少一者是同质的；1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的二者是同质的；或者，1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料都不是同质的。在实施方式中：1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的至少一者包括空气；1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的二者包括空气；或者，1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料都不包括空气。如本文所使用的，短语“除空气之外的介电材料”必然包括不是空气的Dk材料，但也可以包括空气或包括泡沫的适合于本文所公开的目的的任何其他气体。如本文所使用的，短语“包括有/包括空气”必然包括空气，但也不排除包括泡沫的不是空气的Dk材料。另外，术语“空气”可以更通常地被称为并被视为具有适合于本文所公开的目的的介电常数的气体。

如上文所述，关于前述3D主体20中的任一个，每个3D主体20具有挤塑部的构造，其中1DP 100和2DP 200具有沿特定线性轴22(例如，x轴)的恒定平面截面轮廓102、202，并且具有带有与所示的相关联x-y平面一致的底表面的相关联1DP 100和相关联2DP 200。也就是说，可以设想实施方式可以包括以下布置：其中，仅1DP 100通过具有向外延伸至3D主体20的外边缘的底部宽度而具有与所示的相关联x-y平面一致的底表面，如在y-z平面中从前视图观察到的(例如，见图2A中的虚线102')。在此，可以设想可以采用挤塑或共挤塑制造过程来创建这样的构造。

现在参照图4，图4描绘了3D构造40，该3D构造40可以被初步创建以然后创建多个具有如本文所公开的任何形状的3D主体20。如可以看出的，可以采用3D构造40来创建1DP100的组合形式150和2DP 200的组合形式250，其中，1DP 100和2DP 200可以具有如本文所公开的任何形状。然后在与特定线性轴22平行的方向上切割或以其他方式切断463D构造40，以创建3D构造40的第一构造部42和第二构造部44，然后在与特定线性轴22垂直的方向上切割或以其他方式切断48为多个3D段30以形成多个3D主体20。在实施方式中，3D构造40沿3D构造的中心被切断，以及第一构造部42和第二构造部44是3D构造40的第一半和第二半，所述3D构造40的第一半和第二半是彼此相对于x-y平面的镜像。

从对3D构造40的前述描述中将理解，制造如本文所公开的具有含有1DP 100和2DP200的介电材料的3D主体20的EM装置10的方法包括：提供具有第一介电常数1Dk的第一介电材料(例如，用附图标记150表示)；提供具有第二介电常数2Dk的第二介电材料(例如，用附图标记250表示)；组合并塑形第一介电材料和第二介电材料以产生三维3D构造40，其中，第一介电材料提供1DP 100的组合形式150，以及其中，第二介电材料提供2DP 200的组合形式250；在与特定线性轴22平行的方向上切断46 3D构造40，以提供3D构造40的第一构造部42和第二构造部44；以及在与特定线性轴22垂直的方向上切断48第一构造部42和第二构造部44中的至少一个以形成3D主体20的多个3D段30。在实施方式中，在与特定线性轴22平行的方向上对3D构造40的切断46涉及沿3D构造40的中心切断46 3D构造40，以创建3D构造40的两个半部42、44。在实施方式中，3D构造40的两个半部42、44是彼此相对于相关联的x-y平面的镜像。在实施方式中，第一介电材料150和第二介电材料250的组合和塑形涉及共挤塑过程。

现在参照图5，图5描绘了与图4中所描绘的段30相似的但具有切口48'的多个段30'，所述切口48'创建彼此不平行的3D主体20的第一平面端24和第二平面端26。

从前述将理解，3D主体20的实施方式包括1DP 100和2DP 200的布置，其中，3D主体20的介电材料具有在正交x-y-z坐标系的两个轴向方向上变化的介电常数。例如，参见图1A至图1C，其中，介电常数从x-y-z坐标轴的原点沿y轴和z轴二者变化，但沿x轴是常数。

现在参照图6A、图6B、图6C以及图6D，其中，每个图描绘了具有带有与上文所描述的1DP 100和2DP 200相似的1DP 100和2DP 200的3D主体20的EM装置10的示例替选形式，但是其中特定线性轴22是圆柱r-θ-z坐标系的z轴，以及其中3D主体20的1DP 100和2DP 200的与3D主体20的特定线性轴22垂直并沿该特定线性轴22恒定的平面截面轮廓102、202是与3D主体20的圆柱r-θ-z坐标系的z轴垂直并沿该z轴恒定的r-θ平面截面轮廓。在实施方式中，3D主体20沿z轴被挤塑或共挤塑。如上文所描述的，1DP 100至少部分但不完全嵌入2DP 200内。在此，2DP 200径向设置在1DP 100的外部。与前述的EM装置10相似，1DP 100包括具有第一平均介电常数1Dk的第一介电材料，以及2DP 200包括具有第二平均介电常数2Dk的第二介电材料，其中，2Dk与1Dk不同。在实施方式中：1Dk大于2Dk；1Dk大于3且等于或小于20，以及2Dk大于1且等于或小于3。在替选实施方式中：2Dk大于1Dk；2Dk大于3且等于或小于20，以及1Dk大于1且等于或小于3。在实施方式中：1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的至少一者是同质的；1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的二者是同质的；或者，1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料都不是同质的。在实施方式中：1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的至少一者包括空气；1DP100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的二者包括空气；或者，1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料都不包括空气。

图6A描绘了具有相同高度H和相应外部尺寸D1和D2(图6A中的直径)的1DP 100和2DP 200二者的规则圆形圆筒形状，导致3D主体20具有在整个高度H上具有均匀厚度2DP200的圆柱形1DP 100。图6B描绘了与图6A的1DP 100和2DP 200(图6A中描绘的具有相应直径D1和D2)相似的但2DP 200的高度H2小于1DP 100的高度H1的1DP 100和2DP 200，导致3D主体20具有高度H1的圆柱形1DP 100，所述高度H1的圆柱形1DP 100具有由在高度H2上具有均匀厚度的2DP 200形成的大基部。图6C描绘了具有相同高度H的1DP 100和2DP二者的椭圆形或卵形圆筒形状，该椭圆形或卵形圆筒形状与图6A中描绘的形状相似，但具有椭圆形或卵形的覆盖区。如图6C中所示，1DP 100具有主要的外部尺寸D1和次要的外部尺寸D3，以及2DP 200具有主要的外部尺寸D2和次要的外部尺寸D4。图6D描绘了以下3D主体20：其具有与图6A至图6C的形状相似的沿z轴的挤塑形式，但其中1DP 100具有至少部分地被嵌入2DP200中的垂直于z轴的蝴蝶结形状的截面，该2DP 200具有外部尺寸D2的圆形形状外部轮廓的z轴截面。如图6D中所示，蝴蝶结形状的1DP 100是由具有外部尺寸D1的部分圆形圆筒和具有外部尺寸D3的一体形成的较小的圆形圆筒形成。通过将1DP 100配置成如图6D中所描绘的蝴蝶结形状，EM装置10产生圆偏振辐射图案，其中，主要的E场线将在箭头ē的一般方向上。如通过比较图6A至图6D的1DP 100和2DP 200的各种z轴截面轮廓可以看出的，将理解1DP 100和2DP 200的z轴覆盖区可以相同、相似或不同。在实施方式中并且关于本文所公开的任何EM装置10，高度H大于任何整体外部尺寸D1、D2、D3以及D4，以及在实施方式中，H是任何整体外部尺寸D1、D2、D3以及D4的至少1.5倍大。

特别参照图6B，3D主体20的实施方式可以被描述为具有延伸部104的1DP 100，该延伸部104与1DP 100的基座部106无缝且一体地形成，延伸部104具有沿特定线性轴22的并位于距与1DP 100的平面截面轮廓102相同的基座部106一定距离处的平面截面轮廓102。如图6B的实施方式中所描绘的，1DP 100具有沿特定线性轴22的长度H1，基座部106具有沿特定线性轴22的长度H2，延伸部104具有沿特定线性轴22的长度H3，其中，H3大于H2，并且H2+H3＝H1。在实施方式中，H3大于H2的2倍。

现在参照图7A、图7B以及图7C，其中，每个图描绘了如下示例EM装置10，其分别与图6A、图6C以及图6D中描绘的EM装置10相似，但其中3D主体20还包括至少第三介电部3DP300，其中，2DP 200至少部分但不完全嵌入3DP 300内，以及其中3DP 300具有沿特定线性轴22恒定的与3D主体20的特定线性轴22(图7A至图7C中的z轴)垂直的平面截面轮廓302。在实施方式中，3D主体20的平面端处的沿特定线性轴22的平面截面轮廓302包括3DP 300。在此，1DP 100包括具有第一平均介电常数1Dk的第一介电材料，2DP 200包括具有第二平均介电常数2Dk的第二介电材料，以及3DP 300包括具有第三平均介电常数3Dk的第三介电材料，其中，3Dk与2Dk不同，以及2Dk与1Dk不同。在实施方式中，3Dk等于1Dk。在替选实施方式中，3Dk不等于1Dk。在实施方式中：1Dk大于2Dk；1Dk大于3且等于或小于20，以及2Dk大于1且等于或小于3。在替选实施方式中：2Dk大于1Dk；2Dk大于3且等于或小于20，以及1Dk大于1且等于或小于3。在实施方式中：1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的至少一者是同质的；1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的二者是同质的；或者，1DP100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料都不是同质的。在实施方式中：1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的至少一者包括空气；1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料中的二者包括空气；或者，1DP 100的第一介电材料和2DP 200的第二介电材料都不包括空气。在实施方式中，3Dk大于1且等于或小于3。在替选实施方式中，3Dk大于3且等于或小于20。在实施方式中，3Dk是同质的。在替选实施方式中，3Dk是非同质的。在实施方式中，3Dk包括空气。在替选实施方式中，3Dk不包括空气。

通过将图7A至图7C与图6A、图6C以及图6D分别进行比较，将理解，图6A、图6C以及图6D中所描绘的各种高度H和外部尺寸D1至D4可以同样应用于图7A至图7C的实施方式，而无需重复标记。关于图7B，3DP 300在r-θ平面(平面视图)中具有主要外部尺寸D5和次要外部尺寸D6的椭圆形或卵形圆筒形状，其模仿1DP 100和2DP 200的椭圆形或卵形形状。

参照前述描述中的任何描述，3D主体20的实施方式在与3D主体20的正交x-y-z坐标系或圆柱r-θ-z坐标系的z轴平行的方向上具有整体高度H以及在与z轴垂直的方向上具有整体最大外部尺寸W，其中，H大于W，可替选地，H等于或大于W的2倍，另外可替选地，H等于或大于W的3.5倍。

结合图4和图5参照图7A至图7C，将理解可以将3DP 300嵌入3D构造40的2DP 200内，以与上文结合图4和5所描述的方式相似的方式创建3D主体20，但该3D主体20具有三个介电部1DP 100、2DP 200和3DP 300。虽然本文公开了仅三个连续嵌入的介电部，但将理解本发明的范围不限于此并且包括与本文公开内容一致的任何数目的连续嵌入的介电部。

特别参照图7A但不限于图7A，本文所公开的任何EM装置10还可以包括外部金属层12(在图7A中用虚线描绘)，该外部金属层12覆盖除3D主体20的平面端24、26之外的3D主体20。在实施方式中，金属层12包括铜。

现在参照图8A和图8B，图8A和图8B描绘了与本文公开内容一致的示例EM装置10，该示例EM装置10具有与图4的结构相似的结构化的1DP 100和2DP 200的3D主体20，其中，3D主体20设置在具有导电栅栏500的基板400上，该导电栅栏500具有基本上或完全围绕3D主体20的壁502。在实施方式中，基板400包括电磁耦接至3D主体20的EM信号馈源600，其中，在实施方式中，EM信号馈源600包括具有细长耦接槽604的基板集成波导SIW 602。如图8A、图8B中所描绘的，基板400是包括下导电层402、包括细长耦接槽604的上导电层404、以及设置在下导电层402与包括细长耦接槽604的上导电层404之间的介电介质406的层压板，其中，SIW 602经由穿过介电介质406的下导电层402和上导电层404之间电连接的导电通孔606来形成，以及其中导电栅栏500和3D主体20直接设置在上导电层404上，该上导电层404具有相对于1DP 100居中设置的细长耦接槽604。在实施方式中，导电栅栏500具有提供其中设置有3D主体20的凹槽504的高度HF和宽度WF，其中，H大于HF，以及在实施方式中，H等于或大于HF的3倍。在图8A和图8B的示例3D主体20中，1DP 100具有Dk为14以及2DP 200具有Dk为3，2DP200具有高度H＝3.7mm，宽度W＝1.4mm以及厚度T＝0.9mm。在图8A的示例3D主体20中，2DP200在距基板400一定距离处具有远端204，该远端204具有与x轴平行的具有限定半径R的上外角206，也就是说大于零(即不是尖角)。在实施方式中，R大于0mm且等于或小于0.5mm，以及在图8A和图8B的示例实施方式中，R＝0.3mm，这便于用挤塑或共挤塑过程和相关联的挤塑/共挤塑模具进行制造。

现在参照描绘了图8A和图8B的EM装置10的各种分析模型化操作特性的图9至图10。例如，图9描绘了以dBi为单位的(S(1,1))插入损耗增益和实现增益作为以GHz为单位的频率的函数的图表，以及图10描绘了在两个正交角Phi＝0度(y-z平面)和Phi＝90度(x-z平面)处以dBi为单位的实现增益。如可以看出的，在76GHz至81GHz的频率范围内增益是相当恒定的(图9)，以及作为方位角Phi的函数，增益是相当均匀的(图10)。

现在参照描绘了具有至少带有1DP 100的3D主体20的EM装置10的图11A和图11B，其中，1DP 100的与特定线性轴22(在图11A、图11B中描绘为z轴)垂直的截面轮廓包括圆柱形中心主体100.1和多个一体形成的径向突出部(间隔件)100.2，每个径向突出部(间隔件)100.2向外径向延伸至3D主体20的外表面28。在实施方式中，多个径向突出部100.2包括围绕3D主体20的周边彼此等距地间隔开的四个径向突出部。在实施方式中，1DP 100(圆柱形中心主体100.1和径向突出部100.2)是沿特定线性轴22的挤塑部。如图11A和图11B中所描绘的，将3D主体20装配到具有以具有细长耦接槽604的SIW 602的形式的EM信号馈源600的基板400。基板400具有其中装配有3D主体20的凹部408，其中，多个径向突出部100.2并且具体是四个所示径向突出部100.2以与凹部408的壁干涉配合条件来设置。在此，多个径向突出部100.2形成间隔件，以在干涉配合条件下将3D主体20的圆柱形中心主体100.1居中定位在凹部408中。在实施方式中，3D主体20仅包括1DP 100，以及在替选实施方式中，3D主体20包括2DP 200，该2DP 200以模仿凹部408的外轮廓的方式占据多个径向突出部100.2之间的区域410。在实施方式中，1DP 100形成介电谐振器。

在图11A中所描绘的实施方式中，多个径向突出部100.2中的至少一个在与SIW602的细长耦接槽604的长度方向平行或正交的方向上延伸。可替选地，在图11B中所描绘的实施方式中，多个径向突出部100.2中的至少一个在与SIW 602的细长耦接槽604的长度方向既不平行也不正交的方向上延伸。在实施方式中，与图11A的3D主体100相比，图11B的3D主体100相对于z轴逆时针旋转约40度。

现在参照描绘了如所指示的图11A和图11B的EM装置10的各种分析模型化操作特性(与图9至图10中描绘的分析模型化操作特性相比)的图12、图13、图14A和图14B。如通过对图12和图13以及图14A和图14B的性能特性进行比较可以看出，图11A和图11B的EM装置10的EM性能相对独立于3D主体20相对于z轴的旋转取向。

从上述将理解实施方式包括以下布置，其中：与3D主体20的特定线性轴22垂直且沿特定线性轴22恒定的平面截面轮廓102、202是与3D主体20的正交x-y-z坐标系的x轴垂直并沿该x轴恒定的y-z平面截面轮廓(例如，参见图1A至图1C)；或者，与3D主体20的特定线性轴22垂直且沿特定线性轴22恒定的平面截面轮廓102、202是与3D主体的圆柱r-θ-z坐标系的z轴垂直并沿该z轴恒定的r-θ平面截面轮廓(例如，参见图6A至图6D)。

从上述将理解实施方式还包括以下具体构造中的任一个。

构造-1：具有包括介电材料的3D主体20的EM装置10，3D主体20具有1DP 100和2DP200，2DP 200相对于正交x-y-z坐标系的z轴设置在1DP 100的顶部上，其中，3D主体20具有与3D主体20的x轴垂直且沿x轴恒定的y-z平面截面轮廓(例如，参见图1A至图1C。)

构造-2：具有包括介电材料的3D主体20的EM装置10，3D主体20具有1DP 100和2DP200，2DP 200相对于圆柱r-θ-z坐标系的半径r径向设置在1DP 100的外部，其中，3D主体20具有与3D主体的z轴垂直且沿z轴恒定的r-θ平面截面轮廓(例如，参见图6A至图6D)。

虽然参照单个3D主体20对EM装置10进行了上述描述，但将理解本文所描述的任何EM装置10可以配置有以适合于本文所公开的目的的任何图案布置成阵列的多个3D主体20，现在将参照图15A至图15G对其进行描述。例如，可以按照以下布置中的任一种将多个介电3D主体20布置成在相邻3D主体20之间具有中心到中心间隔的阵列：以x-y网格形成相对于彼此等距间隔开，其中，A＝B(例如，参见图15A)；以菱形形式间隔开，其中，菱形形式的菱形形状具有相对内角α<90度和相对内角β>90度(例如，参见图15B)；以均匀周期性图案相对于彼此间隔开(例如，参见图15A、图15B、图15C、图15D)；以增加或减少的非周期性图案相对于彼此间隔开(例如，参见图15E、图15F、图15G)；以均匀的周期性图案在倾斜网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15C)；以均匀的周期性图案在径向网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15D)；以增加或减少的非周期性图案在x-y网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15E)；以增加或减少的非周期性图案在倾斜网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15F)；以增加或减少的非周期性图案在径向网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15G)；以均匀的周期性图案在非x-y网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15B、图15C、图15D)；以增加或减少的非周期性图案在非x-y网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图15F、图15G)。虽然本文例如经由图15A至图15G描绘了多个3D主体20的各种布置，但将理解这样描绘的布置不是可以与本文所公开的目的一致地配置的许多布置的详尽布置。因此，出于本文所公开的目的而在本文公开的多个3D主体20的任何布置和所有布置被考虑并且被认为在本文所公开的公开内容的范围内。在实施方式中，每个3D主体20相对于阵列内的每个其他3D主体20设置在等于或小于λ/2的中心到中心间距间隔处，其中，λ是EM装置的工作波长。在实施方式中，每个3D主体20被配置成在等于或大于7GHz且等于或小于300GHz、特别地等于或大于8GHz且等于或小于12GHz(或X波段频率范围)、还特别地等于或大于10GHz且等于或小于15GHz(或近地轨道LEO频率范围)、还特别地等于或大于12GHz且等于或小于18GHz(或Ku频率范围)、还特别地等于或大于18GHz且等于或小于26.5GHz(或K波段频率范围)、还特别地等于或大于26.5GHz且等于或小于40GHZ(或Ka频率范围)、还特别地等于或大于40GHz且等于或小于75GHz(或V波段率范围)、还特别地等于或大于75GHz且等于或小于110GHz(或W波段频率范围)的频率下谐振。

虽然对3D主体20的前述描述是指或描述1DP 100和/或2DP 200的沿特定线性轴22(例如，图1A至图1C中的x轴，以及图6A至图6D中的z轴)的2D挤塑部截面形状，但将理解实施方式不限于此，并且可以包括适合于本文所公开的目的的任何2D截面形状。例如并参照图16A至图16G，3D主体20的实施方式包括以下布置：其中，1DP 100、2DP 200或1DP 100和2DP200二者的挤塑部形状具有与特定线性轴22垂直的2D截面轮廓，该2D截面轮廓具有如下形状：图16A的圆形、图16B至图16E的多边形、图16B和图16C的矩形、图16C的正方形、图16D的八角形、图16E的三角形、图16F的环形、图16G的椭圆，或适合于本文所公开的目的的任何其他2D形状。

关于前述EM装置10中的任一个，实施方式包括1DP 100、2DP 200和3DP 300中的至少一个由陶瓷材料或纯陶瓷材料制成的布置。可替选地，1DP 100、2DP 200和3DP 300中的至少一个由陶瓷填充的聚合物材料制成。

虽然对具有3D主体20的EM装置10的上述描述已经涉及具有挤塑的2D截面形状的1DP 100、2DP 200以及可选地3DP 300，挤塑的2D截面形状具有限定形式，诸如图1A至图1C、图2A至图2B、图3A、图3C、图4、图6A至图6D、图7A至图7C、图8A至图8B、图11A至图11B以及图16A至16G中所描绘的形式，但将理解，实施方式不限于此并且可以包括包含层压或挤塑的多个层21的构造，现在将参照图17A、图17B、图17C以及图17D对其进行描述挤塑，其中，每个实施方式描绘总共五个介电部1DP 100、2DP 200、3DP 300、4DP 4000和5DP 5000，但不限于其任何特定数目。图17A可以被看作3D主体20，或者被看作3D构造40(例如，参见图4)，该3D主体20或3D构造40被切割、切断或以其他方式分段成例如图17B、图17C或图17D的3D主体中的一个。为了清楚起见，图17B至图17D仅列举1DP 100和5DP 5000，但将理解成包括如图17A中列举的所有五个介电部。如通过相关联的x-y-z坐标系的图示可以看出，图17A至图17D的每个实施方式在沿相关联的z轴的方向上具有相对于彼此堆叠或层叠的多个层21。在实施方式中并如图17A至图17D中所描绘的，3D构造40和/或3D主体20是沿x轴的挤塑部，或具有沿x轴的挤塑构造。

特别参照图17B至图17D，实施方式包括具有3D主体20的EM装置10，该3D主体20包括介电材料的多个层21，多个层21的每个层被设置成与多个层21的另一个层相邻并与之接触或直接接触，多个层21的每个层被设置成与对应的正交x-y-z坐标系的x-y平面平行，并沿相关联的z轴相对于彼此堆叠，其中，多个层21的每个层包括除空气之外的介电材料，其中，多个层21中的每个层具有沿相关联的x轴或y轴恒定的与x轴和/或y轴中的至少一个垂直的平面截面轮廓，其中，3D主体20具有3D形状，该3D形状具有整体高度尺寸H、整体宽度尺寸W以及整体厚度尺寸T，3D主体20的前轮廓视图由尺寸H和W限定，以及其中，多个层21中的至少一个层包括介电谐振器DR。在实施方式中，3D主体20的3D形状可以由3D构造40的正方形切口边缘限定，或者可以由形成特定形状的切割模具限定，如由虚线14所描绘的。虽然虚线14描绘了3D主体20的特定的圆顶形状形式，但将理解，适合于本文所公开的目的的任何形式可以由适当形状的切割模具来创建。

在图17B的实施方式中，多个层21的层压边缘在前轮廓视图中不可见，而在图17C至图17D的实施方式中，多个层21的层压边缘在前轮廓视图中可见。在图17D的实施方式中，多个层21的层压边缘在侧轮廓视图(图17D的x-y平面)中不可见。

在图17B的实施方式中，多个层21的每个层跨从3D主体20的前面到3D主体20的相对背面的厚度T相对于彼此堆叠。在图17C的实施方式中，多个层21中的每一层跨从3D主体20的底部到3D主体20的相对顶部的高度H相对于彼此堆叠。在图17D的实施方式中，多个层21中的每一层跨从3D主体20的一侧到3D主体20的相对侧的宽度W相对于彼此堆叠。

在图17A至图17D的实施方式中的任一实施方式中：多个层21的每个层的介电材料具有与相邻层不同的介电常数；多个层21中的至少一个层的介电材料是同质的；多个层21中的至少一个层的介电材料包括空气；多个层21中的至少一个层由陶瓷材料或纯陶瓷材料制成；以及/或者多个层21中的至少一个层由陶瓷填充的聚合物材料制成。

在图17A至图17D的实施方式中的任一个中，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的内层朝向外层具有从相对高值到相对低值变化的平均介电常数。可替选地，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的内层朝向相对外层具有从相对高值到相对低值变化的平均介电常数。可替选地，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的居中设置的内层朝向相对外层具有从相对高值到相对低值变化的平均介电常数。可替选地，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的内层朝向外层具有从相对低值到相对高值变化的平均介电常数。可替选地，多个层21中的每一层的介电材料从3D主体20的内层朝向相对外层具有从相对低值到相对高值变化的平均介电常数。可替选地，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的居中设置的内层朝向相对外层具有从相对低值到相对高值变化的平均介电常数。

在图17C的实施方式中，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的底层朝向顶层具有从相对高值到相对低值变化的平均介电常数。可替选地，多个层21中的每个层的介电材料从3D主体20的底层朝向顶层具有从相对低值到相对高值变化的平均介电常数。

虽然在本文中已经描述并示出了单独特征的某些组合，但是应当理解，特征的这些某些组合仅出于说明目的，并且根据实施方式，可以采用任何这样的单独特征的任何组合，不管是否明确示出了这样的组合，并且这样的组合是否与本文中的公开内容一致。本文所公开的特征的任何和所有这样的组合是本文中所考虑到的，被认为在将本申请作为整体考虑时在本领域技术人员的理解内，并且被认为是在本文所公开的本发明的范围内，只要它们以本领域技术人员将理解的方式落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。

虽然本文已经参考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，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其元件。在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明旨在不限于本文中作为为了执行本发明而设想的最佳或唯一模式而公开的一个或多个特定实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求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术语和/或尺寸，但是除非另有说明，否则它们仅在一般、示例性和/或描述性意义上使用，而不是出于限制的目的，因此，权利要求的范围不限制于此。当元件诸如层、膜、区域、基板或其他描述的特征被称为“在另一元件上”、“与另一元件接触”或“与另一元件啮合”时，它可以直接在其他元件上，与其他元件接触，或与其他元件啮合，或者也可以存在中间元件。相比之下，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接与另一元件接触”或“直接与另一元件啮合”时，不存在中间元件。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、第二等将一个元件与另一元件区分开。术语“一”、“一个”等的使用不表示数量的限制，而是表示所引用项中的至少一个的存在。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，提供本文提供的任何背景信息以揭示申请人认为与本文所公开的发明可能相关的信息。并非必须承认，也不应当解释成这样的背景信息中的任何背景信息构成针对本文所公开的本发明的实施方式的现有技术。