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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-10
(54)【発明の名称】等角／全方向差動分割アパーチャ
(51)【国際特許分類】
H01Q 13/08 20060101AFI20220803BHJP
H01Q 3/30 20060101ALI20220803BHJP
H01Q 23/00 20060101ALI20220803BHJP
H01Q 15/14 20060101ALI20220803BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20220803BHJP
【ＦＩ】
H01Q13/08
H01Q3/30
H01Q23/00
H01Q15/14 Z
H01Q21/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577573
(86)(22)【出願日】2020-04-24
(85)【翻訳文提出日】2021-12-27
(86)【国際出願番号】 US2020070004
(87)【国際公開番号】W WO2020220055
(87)【国際公開日】2020-10-29
(31)【優先権主張番号】62/839,122
(32)【優先日】2019-04-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591072086
【氏名又は名称】バテル メモリアル インスティチュート
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(72)【発明者】
【氏名】ウェルシュ， ラファエル ジョゼフ
(72)【発明者】
【氏名】ソーントン， ダグラス エー．
【テーマコード（参考）】
5J020
5J021
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J020BC04
5J021AA08
5J021DB03
5J021FA34
5J045EA07
5J045LA01
(57)【要約】
無線周波数(ＲＦ)アパーチャは、半円筒開口面のような湾曲した開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起のアレイ、またはシリンダ開口面(シリンダ開口面を画定するように相互に配置された(2つ)の半円形開口面として構成されてもよい)を含む。ＲＦアパーチャは、頂部開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の頂部アレイをさらに含むことができる。頂部開口面は平面であってもよく、シリンダ開口面のシリンダ軸は平面上開口面の平面に対して垂直であってもよい。ＲＦアパーチャは、アレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続され、さらに不平衡ポートを有する平衡ポートを有する、少なくとも１つのプリント回路基板上に搭載されたバラストをさらに含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線周波数(ＲＦ)アパーチャであって、湾曲した開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起のアレイを備える、ＲＦアパーチャ。
【請求項2】
導電性テーパ状突起のアレイが、半円筒開口面を画定するように配置されている、請求項１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項3】
導電性テーパ状突起のアレイが、シリンダ開口面を画定するように配置される、請求項１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項4】
請求項３に記載のＲＦアパーチャであって、前記導電性テーパ状突起のアレイが、第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、
第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイと
を含み、
第1及び第2の半円筒開口面は、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている、請求項３に記載のアパーチャ。
【請求項5】
頂部開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起の頂部アレイをさらに備える、請求項３乃至４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項6】
頂部開口面が平坦な頂部開口面である、請求項５に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項7】
シリンダ開口面のシリンダ軸が平面上開口面の平面に垂直である、請求項６に記載のＲＦアパーチャ
【請求項8】
導電性のテーパ状突起のアレイが、航空機または無人航空機(UAV)の胴体の曲面または船舶または潜水艦の船体の曲面または衛星の曲面と一致する湾曲した開口面を画定するように配置される、請求項１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項9】
少なくとも１つの印刷回路基板と、少なくとも１つのプリント回路基板上に配置され、隣接する対の導電性のテーパ状突起の間で作動ＲＦ信号を受信または印加するように導電性テーパ突起と電気的に接続される、ＲＦ回路と
を備える、請求項(1-8)のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項10】
導電性テーパ状突起のアレイが、半円筒開口面を画定するように配置されている、請求項９に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項11】
導電性テーパ状突起のアレイが、シリンダ開口面を画定するように配置されている、請求項９に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項12】
請求項１に記載のＲＦアパーチャであって、前記導電性テーパ状突起のアレイが、第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、
第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイと
を含み、
第１及び第２の半円筒開口面は、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている、ＲＦアパーチャ。
【請求項13】
シリンダ開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起のアレイを支持する円筒状支持体をさらに備え、前記少なくとも１つのプリント回路基板は、前記円筒状支持体の内側に配置された複数のプリント回路基板を含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項14】
前記複数のプリント回路基板は、それぞれ、前記円筒状支持体の内側表面に近接した縁部を有し、前記円筒状支持体に近接した端部において前記円筒状支持体に垂直である垂直プリント回路板を含む、請求項１３に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項15】
請求項１４に記載のＲＦアパーチャであって、前記垂直プリント回路基板は、放射状に配向された垂直プリント回路基板であることを特徴とするＲＦアパーチャ。
【請求項16】
前記円筒状支持体の内側表面に近接する半径方向に配向された垂直印刷回路基板の端部が、前記円筒状支持体の内側表面に固定されている、請求項１５に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項17】
前記円筒状支持体に近接する各放射状に配向された垂直プリント回路基板の端部が、隣接する２つの隣接する導電性テーパ状突起の間に位置する、請求項１５～１６のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項18】
前記複数のプリント回路基板は、前記円筒状支持体の内側に同心状に配置され、前記円筒状支持体の内側表面に近接する円形周辺部を有する円形のプリント回路基板を含む、請求項１３に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項19】
前記円筒状支持体のシリンダ軸が前記円形印刷回路基板に対して垂直である、請求項１８に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項20】
円形のプリント回路板の円形周辺部が円筒状支持体の内側面に固定されている、請求項１８～１９のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項21】
前記円形印刷回路基板が、導電性テーパ状突起の隣接するリングの間に配置されている、請求項１８～２０のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項22】
少なくとも１つのプリント回路基板上に搭載されたバランであって、各バランは、隣接する対の導電性のテーパ状突起の間で作動ＲＦ信号を受信または印加するように、導電性テーパ状突起のアレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続された平衡ポートを有し、さらに不平衡ポートを有する、バランをさらに備え、
少なくとも１つのプリント回路基板上に配置されたＲＦ回路は、バラストの不平衡ポートと電気的に接続されている、請求項９～２１のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項23】
前記少なくとも１つのプリント回路基板が、平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続された少なくとも１つのバランの第1のサブセットを搬送する第1の少なくとも１つのプリント回路基板と、
平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続された、バラストの第2のサブセットを搬送する第2の少なくとも１つのプリント回路基板と
を含む、請求項２２に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項24】
少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第1のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続され、第2の少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第2のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続されている、請求項２３に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項25】
前記導電性テーパ状突起のアレイが、誘電体テーパ状突起部と、
前記誘電体テーパ状突起の表面に配置された導電層と
を備える、請求項１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項26】
前記導電性テーパ状突起が中空である、請求項１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項27】
前記導電性テーパ状突起が中実である、請求項１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この出願は、２０１９年４月２６日に出願された米国仮出願第６２／８３９,１２２の利益を主張しており、"等角/全方向性の差動セグメント化されたアパーチャ"という名称を主張している。米国仮出願第６２／８３９,１２２号第26巻2019号は、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、無線周波数(ＲＦ)技術、ＲＦ送信器技術、ＲＦ受信器技術、ＲＦトランシーバ技術、広帯域ＲＦ送信機、受信機、および/またはトランシーバ技術、ＲＦ通信技術、および関連技術に関する。
【背景技術】
【0003】
steinbrecherの米国特許第５，４２０，５２２号は、電波周波数と共に使用するのに適した、広帯域ＲＦアパーチャを開示している。表面には、複数の金属製の円錐状のブリストルが設けられている。対応する複数の終端部は、各毛が終端部で終端するように設けられている。終端部は、各剛毛が受ける電磁波エネルギーを実質的に全て捕捉するための電気抵抗を含み、それによって界面の表面からの反射を防止することができる。各終端部はまた、各毛からのエネルギーをデジタルワードに変換するためのアナログ-デジタル変換器を含んでいてもよい。ブリッスルは、複数の孔を有する地表面に取り付けられていてもよい。複数の同軸伝送線は、複数の剛毛を複数の終端部に相互接続するために接地面を貫通して延びていてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第５，４２０，５２２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
ある種の改良がここに開示されている。
【0006】
いくつかの例示的な実施形態によれば、無線周波数(ＲＦ)アパーチャは、湾曲した開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起のアレイを含む。いくつかの実施形態では、導電性テーパ突起のアレイは、半円筒開口面を画定するように配置されるいくつかの実施形態では、導電性テーパ突起のアレイは、シリンダ開口面を画定するように配置される。これらの後者の実施形態では、導電性のテーパ状突起のアレイは、第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイとを含むことができる。第1の半円筒開口面と第2の半円筒開口面とが、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている。円筒状の開口面を使用するいくつかの実施形態では、ＲＦアパーチャは、頂部開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の頂部アレイをさらに含むいくつかのこのような実施形態では、頂部開口面は平坦な頂部開口面であり、いくつかの特定の実施形態では、シリンダ開口面のシリンダ軸は、平面上開口面の平面に垂直である。
【0007】
本明細書に開示されるいくつかの例示的な実施形態によれば、ＲＦアパーチャは、湾曲した開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起のアレイと、少なくとも１つのプリント回路基板と、少なくとも１つのプリント回路基板上に搭載されたバランとを含み、各バランは、導電性テーパ状突起のアレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続された平衡ポートを有し、不平衡ポートと、少なくとも１つのプリント回路基板上に配置され、バラストの不平衡ポートと電気的に接続されたＲＦ回路とを含む。いくつかの実施形態では、導電性テーパ突起のアレイは、半円筒開口面を画定するように配置される。いくつかの実施形態では、導電性テーパ突起のアレイは、シリンダ開口面を画定するように配置される。
【0008】
導電性テーパ状突起のアレイが配置された直前の段落のＲＦアパーチャのいくつかの実施形態は、以下のように構成される。導電性テーパ状突起のアレイは、第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、第1の半円筒開口面と第2の半円筒開口面とが、シリンダ開口面を規定するように互いに配置された第2の半円筒開口面を有する。いくつかのこのような実施形態では、少なくとも１つのプリント回路基板は、平衡ポートが導電性テーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続されているバラストの第1のサブセットを搬送する少なくとも１つのプリント回路基板を含むと、平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続されたバラストの第2のサブセットを搬送する第2の少なくとも１つのプリント回路基板とを含む。いくつかのそのような実施形態では、第1の少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第1のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ付き突起の第1のアレイと電気的に接続される第2の少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第2のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続されている。
【0009】
導電性のテーパ状突起のアレイがシリンダ開口面を画定するように配置されている直前の２つのパラグラフのいずれかの実施形態において、ＲＦアパーチャは、任意選択的に、頂部開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の頂部アレイと、少なくとも１つの頂部プリント回路基板とをさらに備えることができると、前記少なくとも１つの上部プリント回路基板上に搭載されたバランと、を備え、前記少なくとも１つの上部プリント回路基板上に実装された各バランは、導電性テーパ状突起の頂部アレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続された平衡ポートを有し、さらに不平衡ポートを有する。いくつかのこのような実施形態では、頂部開口面は、平坦な頂部開口面であり、任意選択的に、シリンダ開口面のシリンダ軸は、平面上開口面の平面に垂直である。
【0010】
本明細書に開示されるいくつかの例示的な実施形態によれば、ＲＦアパーチャは、湾曲した開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起のアレイと、少なくとも１つのプリント回路基板と、少なくとも１つのプリント回路基板上に配置され、導電性テーパ状突起と電気的に接続されたＲＦ回路とを含む。いくつかのこのような実施形態では、導電性テーパ突起のアレイは、シリンダ開口面を画定するように配置される。シリンダ開口部を実施するいくつかのこのような実施形態は、シリンダ開口面を画定するように配置された導電性テーパ突起のアレイを支持する円筒状支持体をさらに含み、少なくとも１つのプリント回路基板は、円筒状支持体の内側に配置された複数のプリント回路基板を備えるいくつかの実施形態では、複数のプリント回路基板は、それぞれ、円筒状支持体の内側表面に近接した端部を有し、各々が円筒状支持体に近接した端部で円筒状支持体に垂直である垂直印刷回路基板を含むいくつかの実施形態では、複数の印刷回路基板は、円筒状支持体の内側に同心状に配置され、円筒状支持体の内側表面に近接する円形周辺部を有する円形印刷回路基板を含む。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図面に示されている任意の定量的寸法は、非限定的な例示的な例として理解されるべきである。特に明記されていない限り、図面は原寸に比例していません。図面のいずれかの側面が縮尺どおりであると示されている場合、図示された縮尺は、非限定的な例示的な例として理解されるべきである。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【図5】概略的に示されたＲＦ接続、制御および電力コネクタを含む、図(1-4)のＤＳＡのエンクロージャの背面図を概略的に示す。
【0016】
【図6】隣接する２つの導電性テーパ状突起の間のチップバランの平衡ポートの接続の線図表示と共に、導電性テーパ突起の一実施形態の側断面図を概略的に示す。
【0017】
【0018】
【図11】更なる実施形態に係る全方向性ＤＳＡの斜視図である。
【0019】
【0020】
【図13】ＣＡＤＳＡの上面図(ＴＡＤＳＡ省略)を模式的に示す図である。
【0021】
【図14】ＣＡＤＳＡの一方の半円筒セグメントの側面図である。
【0022】
【図15】ＴＡＤＳＡの上面図である。
【0023】
【図16】ＣＡＤＳＡ(ＴＡＤＳＡを省略した)ＣＡＤＳＡの１つの半円筒セグメントの詳細な概略上面図を詳細に示した図である。
【0024】
【図17】ＴＡＤＳＡのより詳細な概略側面図を示す。
【0025】
【図18】ＣＡＤＳＡの他の実施形態を示す図である。
【0026】
【図19】ＣＡＤＳＡの他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
図１及び図２を参照すると、正面側１２及び背面側１４を有するインターフェースプリント回路基板(i-PCB)１０と、前側に配置されたベース２２を有する導電性のテーパ状突起２０のアレイとを含む例示的な無線周波数(ＲＦ)アパーチャの正面及び側断面図がそれぞれ示されている。12i-PCB 10の前方側１２から離れる方向に延在する例示的なi-PCB10は、5インチ×5インチ×5インチの寸法を有する図１に示されており、これは単に小型ＲＦ開口の非限定的な例示的な例である。[図1]１つの導電性テーパ状突起２０の斜視図を示す左上に挿入されたＲＦアパーチャの正面図である導電性テーパ突起２０のこの例示的な実施形態は、正方形の基部２２と、完全な先端まで延びていないが平坦化された頂部24(換言すれば、挿入図の導電性のテーパ状突起２０が円錐台形状である)とを有する正方形の断面を有する。これは単なる例示的な例であり、より一般的には導電性のテーパ状突起２０を有することができる。任意の種類の断面(例えば、挿入図、円形、六角形、八角形等)。頂部２４は、挿入図の例のように平坦であってもよいし、鋭利な点になっていてもよいし、丸みを帯びていてもよいし、他の頂点形状を有していてもよい。高さの関数としてのテーパ率(すなわち、ベース２２の上の距離)は、挿入図の例のように、一定にすることができ、またはテーパの割合は、例えば、高さで可変とすることができる。先端が尖った凸部を形成するように高さを高くしてテーパ率を大きくすることができ、先端が尖った凸部を形成するように高さを高くして減少させることができる。同様に、図１に最もよく示されるように、導電性テーパ状突起２０の例示的なアレイは、規則的な行および直交する規則的な列を有する直線状のアレイであるが、アレイは、他の対称性、例えば、六角形対称、八角形の対称性などを有することができる挿入図の例示的な例では、正方形の基部２２及び正方形の頂部２４は、４つの平坦な傾斜側壁(26)を有する導電性のテーパ状突起２０に通じるが、例えば、基部および頂部が円形(または基部が円形であり、頂部が点になる)ならば、側壁は傾斜またはテーパ付きシリンダであり、六角形の基部及び六角形または尖った頂部は、6個の傾斜側壁を有する。
【0028】
図１および図２を参照し、さらに図３を参照すると、ＲＦアパーチャは、ＲＦ回路をさらに含み、これは、例示的な実施形態では、i-PCB 10の裏側１４に取り付けられたチップバラン３０を含み、別のアプローチでは、ＲＦアパーチャを駆動する信号チェーンは、完全に差動信号チェーンであってもよく、その場合、バラストを省略することができる。各チップバラン３０は、i-PCB 10を通る電気的フィードスルー３２を介して導電性のテーパ状突起のアレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続された平衡ポートpb(図3、６を参照)を有し、各チップバラン３０は、ＲＦ回路の残りの部分と接続する不平衡ポートpu(図3、図６を参照)をさらに有する例示的なＲＦ回路は、チップバラスト３０の不平衡ポートpuからの出力を結合するためのＲＦパワースプリッタ/結合器４０をさらに含み、図３に示されるように、ＲＦ回路の例示的な電気的構成は、第1レベルのＲＦパワースプリッタ/結合器(40i)の対の出力を結合する第1レベル1x 2ＲＦパワースプリッタ/結合器(40i)と、第1レベルＲＦパワースプリッタ/結合器(40i)の対の出力を結合する第2レベル1x 2ＲＦパワースプリッタ/結合器４０2とを使用する。これは単に例示的なアプローチであり、1×3(3本の線を結合する)、1×4(4本の線)を使用するか、または高結合ＲＦパワースプリッタ/結合器、またはそれらの様々な組み合わせを使用するなど、他の構成が考えられる。例示的なＲＦ回路は、チップバラスト３０の各不平衡ポートpuと第1レベル1c 2パワースプリッタ(40i)との間に介在する信号調整回路４２をさらに含む。各不平衡ポートに接続された信号調整回路４２は、ＲＦ送信増幅器tと、ＲＦ受信増幅器rと、ＲＦ送信増幅器tと不平衡ポートとを動作可能に接続する送信モードと、ＲＦ受信増幅器rと不平衡ポートとを動作可能に接続する受信モードとを切り替えるように構成されたスイッチＲＦsを含むＲＦスイッチング回路とを含む。
【0029】
図１～３を参照し、さらに図４および図５を参照すると、少なくともi-PCB 10を含む１つまたは複数のプリント回路基板(PCB)を使用することによって、部品におけるコンパクトな設計が達成される(例えば、図３の非限定的な例示的な例では3インチの深さ)、チップバラスト３０は、i-PCB 10の裏面１４に取り付けられる。必要に応じて、電気的に導電性のテーパ状突起２０のアレイが配置されたi-PCB 10の裏側に他の電子部品を実装してもよい。フローは、ＲＦ回路の全ての電子機器を取り付けるために、i-PCB 10上の不動産が不十分であってもよい。本実施形態では、i-PCB 10と平行に配置され、i-PCB 10の裏面１４に対向する第2のプリント基板５０を設けることにより、これを取り扱う。別の方法では、第2のプリント回路基板５０は、導電性のテーパ状突起２０が配置されたi-PCB10の(前面)側１２とは反対側のi-PCB 10の(背面)側１４に配置される。ＲＦ回路は、第2のプリント回路基板５０に実装された電子部品を含み、これは、ここでは信号調整pcbまたはsc-PCB 50とも呼ばれるi-PCB 10(典型的にはi-pcbの裏側１４に実装された電子部品を備えているが、電気的に導電性のテーパ状突起２０の間の電界空間内のi-pcbの前側にＲＦ回路の構成要素を取り付けることも考えられる(図示せず)SC-PCB 50が設けられている場合、図２に示すように、スタンドオフ(54)によってi-PCB 10と平行に適切に固定され、i-PCB 10とsc-PCB 50とを電気的に相互接続するシングルエンドフィードスルー５２が設けられる(図3参照)。ＲＦ回路が２つのpcb 10、５０の不動産に適合することができない場合、ＲＦ回路の構成要素を収容するために(必要に応じて)pcbを追加(図示せず)することができる。
【0030】
図４は、図４に示された凡例に示されるように、ビアおよび取り付け穴を含むi-PCB 10の正面図を示し、図４に示される説明図に示されるように、バラスト３０及び抵抗パッドの位置を模式的に示している(抵抗器は、レーダ断面を下げるのを助けるために角錐の未使用側を終端するために使用される)。
【0031】
図２を参照し、さらに図５を参照すると、例示的なＲＦアパーチャは、ＲＦ回路を囲むように、例示的な例では、i-PCB 10の周囲を囲む周囲に固定されたエンクロージャ５８を有する。これは単に１つの例示的な構成であり、他の設計が考えられる両PCB 10、５０は、エンクロージャの内側に配置されてもよい(このようなエンクロージャは、ＲＦ開口の領域を閉塞するように前方に延びるＲＦシールドを備えてはならない)。図５は、ＲＦアパーチャのエンクロージャ５８の背面図を概略的に示し、概略的に示されたＲＦコネクタ(またはポート)60(図2および図３に示されている)、制御エレクトロニクス６２(例えば、これらのエレクトロニクス６２、６３は、エンクロージャ５８の外部に取り付けられてもよく、および/または、有益なＲＦシールドを提供するエンクロージャ58内に配置されてもよい)、ＲＦ回路のアクティブコンポーネントを動作させるための電力(例えば、アクティブＲＦ送信増幅器tおよびアクティブＲＦ受信増幅器r、およびスイッチＲＦs)を動作させるための電力を提供するための電力コネクタ６４を含む。様々な構成要素６０、６２、６３、６４のエンクロージャの裏側の領域にわたる特定の配置は、図５に示されたものから広く変化することができ、さらに、これらの構成要素は、他の場所に配置されてもよく、例えば、ＲＦコネクタ６０は、代替的にＲＦアパーチャ等の端部に配置されてもよい。ＲＦアパーチャが移動地上局のＲＦ送信および/または受信要素として使用される場合、ＲＦアパーチャは、例えば、移動地上局、マリータイム無線、uav胴体などのハウジングに組み込まれたＲＦアパーチャを有することによって、エンクロージャ５８を交換することができる場合には、他のいくつかのコンポーネントまたはシステムと一体的に構成することができることも理解されるであろうこのような場合、ＲＦコネクタ６０はまた、移動地上ステーション、マリータイム無線、uav電子機器等へのハードワイヤード接続によって置換されてもよい。
【0032】
図３を特に参照すると、例示的なＲＦ回路のための例示的な電気的構成が示されている。この非限定的な例示的な例では、導電性のテーパ状突起２０のアレイは、図１及び4に示すように、導電性のテーパ状突起２０の5x5アレイであると仮定され、チップバラスト３０の平衡ポートpbは、隣接する(すなわち、隣接する２つの導電性テーパ状突起20間の差動ＲＦ信号(受信モード)を受けるようにアレイの導電性テーパ状突起２０の対を形成するか、あるいは、隣接する２つの導電性テーパ状突起２０の間に差動ＲＦ信号を送信モードで印加するように構成されている。ステインベンチャー(Steinbrecher)に詳細に記載されているように、米国特許明細書7,420,522導電性テーパ状突起２０のテーパは、導電性テーパ状突起２０の基部２２の上方の距離に応じて変化する２つの導電性テーパ状突起２０の間に分離を呈する。これは、テーパにより導入された隣接する導電性のテーパ状突起２０の間の分離の範囲に対応して、ＲＦ波長の範囲を捕捉することができるので、広帯域ＲＦ捕捉を提供する。したがって、ＲＦアパーチャは、差動セグメント化アパーチャ(ＤＳＡ)であり、隣接する対の導電性テーパ状突起２０に対応する差動ＲＦ受信(またはＲＦ送信)素子を有する。これらの差動ＲＦ受信(または送信)要素は、ここでは開口ピクセルと呼ばれる。隣接する導電性テーパ状突起２０の例示的な直線5x5アレイのために、これは、5個の導電性テーパ状突起２０の各行(または列)に沿って4個の開口ピクセルがあることを意味する。より一般的には、n個の導電性テーパ状突起２０の列(または列)を有する凸部の直線状配列に対して、行(又は列)に沿って対応するn-1画素が存在する。図３は、4画素の行(または列)の相互接続であるquadサブアセンブリを示す。4行、4列があるので、4×4または16個のこのようなクワッドサブアセンブリが得られる。抵抗パッドは、不必要な反射を防止するために、周囲ピラミッドの未使用のエッジの終端として使用される。抵抗器が抵抗パッドを介して取り付けられていないので、それらの表面は浮遊したままとなり、入射ＲＦエネルギーを再放射することができ、レーダ断面を強化することができる。
【0033】
図３に示す例示的な実施形態では、各quadサブアセンブリの第2レベル1x2ＲＦパワースプリッタ/コンバイナ402は、エンクロージャ５８の背面でＲＦコネクタ６０と接続しており、図５に示すように、図４および図５に示される8個のクワッドサブアセンブリ用の８つのＲＦコネクタが、列quadサブアセンブリN1、N2、N3、N4および列quadサブアセンブリM1、M2、M3、M4として示されているGnd(N)行およびgnd(M)列は、捕捉されたＲＦエネルギーからピラミッドの外周側に沿って電流を流すための共通経路を可能にするための回路グランドである。quadサブアセンブリの使用は、ＲＦ開口へのＲＦ結合の高いレベルの柔軟性を可能にする。例えば、例示的なフェーズドアレイ。ビーム。ステアリング。エレクトロニクス６３は、行quadサブアセンブリN1、N2、N3、N4のための適切な位相シフトfn、N=1、４及び位相シフトfm、M=1、4列quadサブアセンブリM1、M2、M3、M4は、送信されたＲＦ信号ビームを所望の方向に操舵するか、またはＲＦアパーチャを配向させてＲＦ信号ビームを所望の方向(信号調整回路４２のスイッチＲＦsの設定によって制御されている)から受信するＲＦアパーチャによって実現され得る他のアプリケーションには、同時送信/受信、二重円偏光モード、および拡張開口サイズの組み合わせ効果を与える物理的近接度に複数のＤＳＡを物理的に配置することによって、拡張性スケーラビリティが含まれる。図３に概略的に示された代替実施形態では、ＲＦコネクタ６０は、アナログ/デジタル(A/D)変換器(66)と、デジタル化された信号が出力されるデジタルコネクタ(68)とによって置換されてもよい。より一般的には、A/d変換は、ＲＦチェーンのどこに挿入されてもよく、例えば、A/d変換器は、信号調整回路４２の出力に配置されてもよく、アナログ第1および第2レベルＲＦパワースプリッタ/結合器(40i、)402は、デジタル信号処理(DSP)回路によって置換されてもよい。
【0034】
Pcb 10、５０、チップバラスト３０、及び能動信号調整部品(例えば、能動的な送信増幅器tおよび受信増幅器rは、ＲＦアパーチャを小型化及び軽量化することを有利に可能にする。次に説明するように、導電性テーパ状突起２０の実施形態は、さらに、小型で軽量の広帯域ＲＦアパーチャを提供することを容易にする
【0035】
図６は、各導電性テーパ状突起２０が、誘電性テーパ状突起７０の表面上に配置された導電層７２を有する誘電性テーパ状突起７０として製造されている、１つの例示的な実施形態の側断面図を示す。誘電性テーパ状突起は、例えば、電気的に絶縁性のプラスチックまたはセラミック材料、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリカーボネートなどから形成されてもよく、射出成形、三次元(3D)印刷、または他の適切な技術によって製造されてもよい。導電層７２は、銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の任意の適当な導電性材料であってもよく、または異なる導電性材料の積層スタックを含んでいてもよく、真空蒸着、ＲＦスパッタリング、または他の真空蒸着技術によって誘電性テーパ状突起70上に被覆されてもよい図６は、はんだ点７４が各誘電性テーパ突起２０の導電層７２とi-PCB 10を通過する対応する電気的フィードスルー３２とを電気的に接続するために使用される例を示し、図６はまた、１つのチップバラン３０の平衡ポートpbと隣接する２つの導電性テーパ突起２０との間の平衡ポートpbのはんだポイント(76.)を介した接続を示す
【0036】
図７及び図８は、誘電体テーパ状突起７０が誘電体プレート８０に一体的に含まれる実施形態のそれぞれ分解側断面図および斜視図を示し、導電層７２は、各誘電性テーパ状突起７０を被覆するが、隣接する誘電性テーパ状突起２０の間にガルバニック絶縁を提供する隔離ギャップ８２を有する絶縁ギャップ８２は、導電層７２を被覆した後、導電性テーパ状突起２０の間でプレート８０から離れるようにコーティングをエッチングして、導電性テーパ状突起を互いに電気的に絶縁することによって形成することができるあるいは、絶縁ギャップ８２は、コーティングの前に、導電性テーパ突起２０の間のプレート８０にマスク材料(図示せず)を堆積させ、導電性テーパ突起間の隔離ギャップ８２にプレートを被覆しないようにして、導電性テーパ突起が互いに電気的に絶縁されるようにすることにより、コーティングの前に画定することができる図８の斜視図に見られるように、誘電体プレート８０は、誘電体プレート８０から離れるように延在する導電性のテーパ状突起２０によって、i-PCB 10の表面を覆っている(従って、閉塞する)。
【0037】
特に、図７を参照すると、電気的相互接続のための１つのアプローチにおいて、貫通孔８２は、例示的なプレート８０および下にあるi-PCB 10を貫通し、リベット、ねじ、または他の導電性ファスナ32'は、貫通孔82(図7は分解図)を通過し、かつ、設置されたときに、i-PCB 10を通過する電気的フィードスルー32'を形成する。なお、図８の斜視図は簡略化されており、締結具32'を図示していない。誘電体プレート８０を一体化された誘電性テーパ状突起７０および結合されたファスナ/フィードスルー32'で使用することにより、導電性のテーパ状突起２０を正確に位置決めし、はんだ付けすることなく設置することができる。
【0038】
【0039】
図９および図１０を参照すると、誘電体材料がＲＦ放射に対して実質的に透明であるので、導電性コーティング７２は、代わりに、(中空)誘電性テーパ状突起の内面にコーティングされてもよく、図９は、そのような実施形態の側断面図を示し、図１０は、斜視図を示す。図９および図１０の実施形態は、誘電性テーパ状突起７０を含む誘電体プレート８０を再び使用する。図１０に見られるように、導電性コーティング７２を中空誘電性テーパ状突起７０の内面にコーティングすることにより、この結果、導電性コーティング７２は、一体の誘電性テーパ状突起７０を含む誘電体プレート８０によって外部から保護され、風化が問題となる環境において有用である。
【0040】
様々な開示された態様は例示的な実施例であり、開示された特徴は、特定の実施形態において様々に組み合わされ又は省略され得ることが理解されるべきである。例えば、図2-図5のquadサブアセンブリ回路構成なしに、導電性テーパ突起２０の例示的な例の１つまたはその変種を使用することができる。逆に、図(2-5)のquadサブアセンブリ回路構成またはその変形は、導電性テーパ突起２０のための誘電体/コーティング構成なしに使用されてもよく、同様に、チップバラスト３０は、特定の実施形態において使用されてもよいし、使用されなくてもよい。
【0041】
図(1-10)のＲＦ開口設計は、例示的な平面i-PCB 10を採用しており、この設計は、一般に、180°(固体)の視野(FOV)以下に制限される。より大きな(固体)角fovを得るために、2つ以上のこのような平面ＲＦアパーチャを異なる方向に配置することができ、例えば、120°の方位角間隔で配向された(3つ)の平面ＤＳＡsが360°まで潜在的に角度範囲を提供することができる。同様に、４つの平面ＤＳＡsは、90°の方位角(例えば、同様に360°カバーすることができる。しかしながら、このようなアプローチは、高度に高度化することが困難である場合がある。さらに、これらの配置はかさばることが可能であり、被覆品質は、角度的に隣接する平面ＤＳＡsのfovの間の重なりにおいて不均一な挙動を示すことが予想される。
【0042】
図11-図17を参照して、小型の全方向ＤＳＡ 100を説明する。例示的な全方向性ＤＳＡ 100は、限定されない例示的な寸法を有し、これらは単なる例であり、全方向性ＤＳＡ 100は、より一般的に任意のアスペクト比およびサイズを有することができる。図１１は、化粧料及び/又は保護筐体(101)に収容された全方向ＤＳＡ 100の斜視図であるＤＳＡ 100は、低仰角結合用の導電性テーパ状突起(ＣＡＤＳＡ)(102)の円筒状アレイと、高仰角結合用の導電性テーパ状突起(ＴＡＤＳＡ)(104)の頂部アレイとを含む。図１１はまた、偏波無依存動作および/または多重入力/多重出力(MIMO)ＲＦ送信および/または受信動作を可能にするための取り付けサポート(例えば、ポール)106および外部ポート108を示す。図１２は、筐体または筐体(101)を省略した図１１のＤＳＡ 100の斜視図であり、ＣＡＤＳＡ 102の円筒状ＲＦ結合面とＴＡＤＳＡ 1043の平面ＲＦ結合面とを明らかにし、これらの表面は、本明細書で既に説明した導電性のテーパ状突起２０のアレイを含む。
【0043】
図１３は、ＣＡＤＳＡ 102(ＴＡＤＳＡ(104)を省略した)の上面図を模式的に示す。製造性を容易にするために、例示的な円筒状ＣＡＤＳＡ 102は、２つの半円筒セグメント(102H)として構成されている(すなわち、ＣＡＤＳＡ 102のシリンダは、長手方向に分割されており、これは、長手方向結合(110)によって互いに結合されている(図(11i)に破線で示されている)。例示的な結合(110)は、スペーサ要素を含むが、接着剤結合、クリップまたは他の締結具などであることが意図される。図１４は、ＣＡＤＳＡ 102の１つの半円筒セグメント(102H)の側面図を示し、図１５は、ＴＡＤＳＡ 104の上面図を示す。全方向性ＤＳＡ 100は、完全な(360°)方位方向全方向性ＲＦ開口を提供するＣＡＤＳＡ 102を形成するように接続可能な２つの半円筒セグメント(102H)と、天頂まで延在する高仰角(すなわち、高度)ＲＦ開口カバレージのための上部円形ＴＡＤＳＡ 104と、から構成される。例示的なＴＡＤＳＡ 104は平面ＤＳＡであり、ＣＡＤＳＡ 102のシリンダ軸はＴＡＤＳＡ 104の平面に垂直である。すなわち、ＣＡＤＳＡ 102のシリンダ軸は、ＴＡＤＳＡ 104の平面の面法線と平行である。垂直度は有利な設計対称性を提供するが、垂直度からの若干の逸脱が考えられる。
【0044】
1つの変形実施形態では、ＴＡＤＳＡ 104は省略され、結果として得られるＤＳＡは、ＣＡＤＳＡ 102。を形成するように接続された２つの半円筒セグメント(102H)のみを含み、垂直に取り付けられた場合(すなわち、ＣＡＤＳＡ 102のシリンダ軸が垂直に配向されている場合)、このＤＳＡは、完全な(360°)方位方向全方向性ＲＦアパーチャを提供するが、ＴＡＤＳＡ 104の省略により、より高い高さ(例えば、天頂)での感度が低下または排除されるＴＡＤＳＡ 104を省略するこのような設計は、アプリケーションが高昇降源および/またはターゲットからのＲＦ信号の受信および/または送信を伴うことが予期されない場合に適切であり得る。
【0045】
別の変形例(図示せず)では、平面状のＴＡＤＳＡ 104は、導電性のテーパ状突起(20.)の頂部アレイを有する湾曲した例えば半球状の表面を有する等価な構成要素によって置き換えられてもよく、例示的な平面ＴＡＤＳＡ 104は、有利に製造に便利であり、多くの用途のために許容可能な高仰角ＲＦアパーチャを提供する。また、導電性のテーパ状突起２０の例示的なトップアレイは、正方形の周囲を有する直線状のアレイを有しているが(図１５を参照)、他のアレイ構成を採用してもよいことにも留意されたい。
【0046】
図１６は、ＣＡＤＳＡ 102(ＴＡＤＳＡを省略した)の１つの半円筒セグメント(102H)のより詳細な概略上面図を示す。挿入aは、導電性のテーパ状突起２０の１つの斜視図を示している(この例では、先端は円錐形であるが、より一般的には、本明細書に開示された他の導電性のテーパ付き突起設計のいずれかを仮定することができる)。図１６の図１６に示すように、例示的な実施形態では、導電性のテーパ状突起２０が半円形中空シェル(120)に取り付けられ、突起２０の基部が内周面(122)に固定され、突起２０の頂部が外周面(124)に固定され、例えば頂部が自立可能である。すなわち、いくつかの代替的な実施形態では、導電性テーパ状突起２０は、ベースにねじまたは他のファスナ係合用ねじ付き開口部を用いて取り付けられた固体素子であってもよく、または導電性テーパ状突起２０は、誘電体形成器等に取り付けられた導電性プレートを使用してもよい。例示的な半円筒セグメント(102H)は、チップバラスト(130)を支持する限り、図(1-10)の平面設計のi-PCB 10にほぼ対応する平面印刷回路基板(126)をさらに備えているが、i-PCB 10の場合とは異なり、平面印刷回路基板(126)は、導電性テーパ突起２０を支持しない(中空シェル(120)に支持されているのではない)。従って、チップバラン(130)の平衡ポートと導電性テーパ突起２０との間の電気的接続を提供するために、同軸ケーブル(132)は、チップバラスト(130)の平衡ポートの端子から導電性テーパ突起２０に向かって延びている。挿入bは、チップバラン(130)の不平衡ポートに接続する第1の差動コネクタ(134)と、隣接する２つの導電性テーパ突起２０の隣接する２つの側面(138)を接続する対向する第2の差動コネクタ(136)とを有する１つの同軸ケーブル(132)の概略図を示す。したがって、第2の差動コネクタ(136)は、例えば、図６の実施形態に示される一対のフィードスルー３２と同様の機能を果たすことができる。例示的な設計では、第2の差動コネクタ(136)は、２つの隣接する突起２０の隣接する辺(138)の間を接続し、同軸ケーブル(132)の同軸シールドは、いずれかの突出部(または差動コネクタ(136)に接続されていない。より一般的には、他のＲＦシールドされた電気ケーブル構成も考えられる。例示的な同軸ケーブル(132)は全て同じ長さであるが、これは必要ではなく、半円筒状シェル(120)とプリント回路基板(126)との間の接合部に近い接続のために短いケーブルを代替的に使用することが意図されている(ただし、ケーブルによってスパンされる距離は短い)。
【0047】
プリント回路基板(126)は平面状であるため、同軸ケーブル(132)は、プリント基板126上のチップバラスト(130)と半円筒状シェル(120)に取り付けられた突起２０との間の距離にまたがるように設けられている。しかし、シェル(120)の内面(122)と内側に整合するように位置決めされたフレキシブルプリント回路基板を使用し、次いで、チップバラストが接続された突起に近接して取り付けられるような他の構成も考えられる。
【0048】
図１６を参照すると、例示的な半円筒セグメント(102H)は、追加の電子機器を取り付けるためのさらなる不動産を提供する第2のプリント回路基板(140)をさらに含む。このため、第2のプリント基板(140)は、図２に示すSC-PCB 50と同様の役割を果たすことができる。既に説明したように、メインPCB １２６が十分な不動産を有する場合、第2のpcb 140は必要に応じて省略されてもよく、逆に、２つのpcbが不十分である場合には、追加の不動産を提供するために第3の(またはそれ以上の)PCB(図示せず)を追加することが考えられる。図１６の例示的な例では、半円筒状シェル(120)は、２つのPCB １２６、(140)を分離するスタンドオフを提供し、したがって、図２の実施形態のスタンドオフ(54)の役割を果たす他の組立構成も考えられる。種々のエレクトロニクス(144)は、例えば、図２および3の実施形態のものと類似していてもよい。
【0049】
図１７は、ＴＡＤＳＡ 1043のより詳細な概略側面図を示し、電子機器は、半円筒セグメント(102H)の設計と同様に構成され、２つのPCB １２６、(140)と、差動コネクタ(136)を介して突起２０と接続する第1のPCB １２６上のチップバラスト(130)と、バラン(130)の平衡ポートと接続する差動コネクタ(134)と、様々な他の電子機器(144)とを含む。ＴＡＤＳＡ 104の導電性テーパ状突起２０の平面アレイの突起２０が近接することにより、半円筒セグメント(102H)の同軸ケーブル(132)は、フィードスルー(142)によって置換され得る(例えば、差動フィードスルー、または一対のシングルエンドフィードスルー)。電子機器及び突起２０は、筐体(150)または筐体150内に任意に封入されている。図１７に示されたＴＡＤＳＡ 104のための例示的な物理的設計の使用は、図１６に示された半円筒セグメント(102H)の物理的設計と同様であり、有利には、多くの同一部品(例えば、コネクタ(134)、(136)、潜在的に同一の回路基板(126)および/または140、および/または他)を使用して製造性を容易にする。これに代えて、例えば、図２の実施形態と同様の物理的設計(例えば、ＴＡＤＳＡの導電性テーパ状突起２０の平面アレイが、その裏面に搭載されたチップバラストをも有する回路基板に直接取り付けられている)を用いて、ＴＡＤＳＡ 104を構成することが考えられる。
【0050】
【0051】
図１乃至図１０の実施形態のような正方形、平坦、開口面は、方向性のあるビームパターンをもたらす。正方形、平坦、開口ＤＳＡのビーム幅(ラジアン)の推定値は、次式で与えられる。
ここで、lはＲＦ信号の波長であり、aeffはＲＦ開口の有効面積である。有効領域(Aeff)が増加すると、ビーム幅が減少し、ボアサイトのより高い利得が得られる。周波数範囲の低端では、ビーム幅パターンは180度(略半球)に近づくことができる。
【数1】
【0052】
ＲＦモデリングは、ＴＡＤＳＡ 104と一緒にＣＡＤＳＡ 102の湾曲した(例えば、円筒形の)開口面が、半球状(方位方向の全方位+天頂方向のカバレージ)トランシーバ機能性を提供することを示している。典型的には、低角度(地上リンク)をグレージングするためには、水平偏波電界がより速く減衰する傾向があるので、優勢な伝搬モードは垂直偏波電界である。地盤の電気的特性に応じて。この場合、垂直方向の寸法は、追加のピラミッド型感知要素を必要とし、一次偏光とすることができる。ピラミッド型感知素子は、交差偏光実施のために水平方向を横切って接続することもできる。より一般的には、ＣＡＤＳＡ 102の半円筒状セグメント(102H)は、垂直偏光に割り当てられたより高い感度で両偏光を実現するオプションを提供する。頂部セグメント(すなわち、ＴＡＤＳＡ 104)は、例示的な例では、直交偏光の両方に応答する方形ＤＳＡとして構成されており、従って、偏波無依存である。このセグメントは、高仰角およびオーバーヘッド(近天頂)カバレージを提供する。
【0053】
先に述べたように、ＴＡＤＳＡ 104は、高い高度のカバレージが重要である用途のために省略されてもよい。同様に、１つの半円筒状セグメント(102H)のみを使用して(ＴＡＤＳＡなしに、または無しで)、広い方位角(しかし360°未満)が望まれる。さらに、例示的なＣＡＤＳＡ 102は円形断面を有する円筒形であるが、他の実施形態では、表面の曲率は円形断面とは異なっていてもよい。例えば、セグメント(102H)の曲面は、航空機または無人航空機(UAV)の胴体の曲面に適合するように製造されてもよいし、海洋船舶または海底の船体とコンフォーマルであってもよいし、または円形または円筒状の周回衛星の表面と共形であるように製造されてもよいさらに、前述したように、全方向性ＲＦ開口が記載されているが、設計は音響開口または磁気開口に同様に適用することができる。
【0054】
次に、図１８を参照すると、導電性のテーパ状突起(ＣＡＤＳＡ)の実施形態の別の円筒状アレイが示されている。本実施形態では、導電性のテーパ状突起２０は、ＲＦ開口のための構造支持体を形成する円筒状の支持体160(例えば、プラスチックまたは他の電気的に非導電性の材料で作られた誘電体シリンダ)に取り付けられている。例示的な突起２０は、本実施形態では自立可能であり、その基部が円筒状支持体160上に取り付けられている。例えば、導電性テーパ状突起２０は、ねじ又は他の適当なねじ付きファスナによって円筒状支持体１６０に固定された基部にねじ付き開口部を有する中実突起であってもよく、または、導電性テーパ状突起２０は、中空突起の内側に中央ポストを介して固定された中空突起であってもよい。または、導電性のテーパ状突起２０は、円筒状支持体１６０にはんだ付けまたは他の方法で固定される基端部によって基部が画定された中空突起であってもよい。これは、適当な円筒状支持体の単なる例示的な例であり、別の例として、図１６を参照して説明したように、円筒状支持体は、シェル(120)の内周面(122)、(124)の間に突出部２０が支持された一対の半円形中空シェル(120)のようなものであってもよい。
【0055】
図１８の実施形態では、図１６の実施形態の平面印刷回路基板(126)、(140)は、平面が円筒状支持体１６０の円筒軸から外向きに延びる放射線と平行な半径方向に配向された垂直印刷回路基板１６２のセットによって置き換えられ、各半径方向に配向された印刷回路基板１６２の一方の端部は、円筒状支持体１６０の内側表面に固定されたいくつかの実施形態では、近接している。各放射状に配向された垂直印刷回路基板１６２は、円筒状支持体１６０に近接した端部において円筒状支持体１６０に対して垂直に配向され、コレクタ印刷回路基板１６４は、円筒状支持体160内に配置され、半径方向に配向された垂直印刷回路基板１６２と電気的に結合される受信モードでは、突起２０によって捕捉されたＲＦ信号は、放射状に配向された垂直プリント回路板１６２に配置されたＲＦ回路を介してコレクタプリント回路基板１６４に伝達され、ＲＦ回路はＲＦ開口からポートされる。送信モードでは、送信されるＲＦ信号は、放射状に配向された垂直印刷回路基板１６２を介して、コレクタ印刷回路基板１６４から突起２０に送達される(図１８の設計による所与のＲＦアパーチャは、ＲＦ受信機として、またはＲＦ送信機として、または受信および送信の両方が可能なＲＦトランシーバとして動作するように構成されてもよいことが理解されるであろう。半径方向に向いた垂直プリント回路基板１６２とコレクタボード１６４との間の電気的接続は、同軸ケーブル(図１６を参照して先に述べた同軸ケーブル(132)のような)を介してもよい、または電気コネクタ等で構成されている。ＲＦ回路を収容するために必要に応じて１つより多くのコレクタボードが使用される１つ、２つまたはそれ以上のコレクタボード１６４があることも理解されるであろう。さらに、半径方向に配向された垂直プリント回路板１６２は、構造的支持を強化するために、必要に応じてコレクタボード１６４と固定されてもよく、2つ以上のコレクタボード１６４を有することは、強化された構造的支持のために有益であり得る。図１８には示されていないが、図１７の導電性テーパ状突起(ＴＡＤＳＡ)(104)の頂部アレイは、図１８の実施形態と組み合わせて、高仰角結合のために任意に使用されてもよい。
【0056】
図１８の設計の一つの利点は、半径方向に配向された垂直プリント回路板１６２が、導電性テーパ突起２０が配置された円筒状支持体１６０に対して垂直に配向されていることである。ここで、この構成は、以下のような利点を有することが認識される。ＲＦ回路を支持するプリント回路基板は、典型的には、接地面、すなわち導電性シート(例えば、シールド)を含む。印刷回路基板の内部または底部に配置された銅シートを含む。このような接地面は、ＲＦ回路性能に実質的な利点を有することがよく知られている。ここでは、接地面が導電性のテーパ状突起２０の下にある場合には、例えば、円筒状支持体１６０と平行または平行に配向されていることが認識される地表面は、ＲＦアパーチャの性能を妨害することができる望ましくないＲＦ反射を生成することができる。放射状に配向された垂直印刷回路板１６２を円筒状支持体１６０に垂直に配置することにより、放射状に配向された垂直印刷回路板１６２の接地面は突起２０の下に位置しない。図１８の配置のさらなる利点は、図１８に見られるように、円筒状支持体１６０と接触する半径方向に配向された各垂直プリント回路基板１６２の端部が、隣接する２つの列の導電性テーパ状突起２０の間に位置し、隣接する２つの突起２０を差動的に電気的に接続することを容易にすることである。図１６の実施例で使用されるような長い同軸ケーブル(132)を必要とせずに、図１８のセクションs-sに示すように、バラン３０の平衡ポートを使用する。
【0057】
図１９を参照すると、垂直に印刷された回路基板を使用する導電性のテーパ状突起(ＣＡＤＳＡ)の実施例の別の円筒状アレイが示されている。図１９の実施形態は、図１８を参照して既に説明したように、円筒状支持体１６０に取り付けられた導電性のテーパ状突起２０を含む。図１９の実施形態では、図１８の実施形態の半径方向に向いた垂直プリント回路基板１６２およびコレクタボード１６４は、円筒状支持体１６０の内側に同心状に配置され、円形周辺部(174)を有する垂直円形印刷回路板１７２のセットによって置換されている。円筒状支持体１６０の円筒軸は円筒状支持体１６０の内側表面に固定されており、円筒状支持体１６０の円筒軸は円形印刷回路基板１７２に対して垂直であり、これにより、円筒状支持体１６０の内側表面と垂直円形印刷回路基板１７２の360°円形全周の周りに接触することができ、構造的堅牢性が容易になる。さらに、各垂直円形印刷回路基板１７２の円形周囲は、コンタクトにおいて円筒状支持体１６０に対して垂直に配向され、これは、図１９のＲＦ開口の動作中に潜在的にＲＦ干渉を生じる可能性のあるＲＦ反射を導入するために、垂直円形印刷回路基板１７２の接地面の電位を再び緩和する。図１９に見られるように、２つの突起２０の２つのリングの間に各垂直円形プリント回路基板１７２を位置決めすることにより、２つの隣接する突起２０の差動電気的接続は、例えば、バラン３０の平衡ポート(図１９の図１９に概略的に示されている)を使用してアパターニングされる。これは、図１６の実施形態で使用されるような長い同軸ケーブル(132)の使用を再び回避する。図１９には示されていないが、図１７の導電性テーパ状突起(ＴＡＤＳＡ)(104)の頂部アレイは、図１９の実施例に関連して、高仰角結合のために任意に使用することができる。
【0058】
好ましい実施形態を図示し、説明してきた。明らかに、先行の詳細な説明を読んで理解する際に、他のものに修正および変更が生じる。本発明は、添付の請求の範囲またはその均等物の範囲内に入る限り、そのような修正および変更の全てを含むものと解釈されるべきである。
（項目１）
無線周波数(ＲＦ)アパーチャであって、
湾曲した開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起のアレイを備える、ＲＦアパーチャ。
（項目２）
導電性テーパ状突起のアレイが、半円筒開口面を画定するように配置されている、項目１に記載のＲＦアパーチャ。
（項目３）
導電性テーパ状突起のアレイが、シリンダ開口面を画定するように配置される、項目１に記載のＲＦアパーチャ。
（項目４）
項目３に記載のＲＦアパーチャであって、前記導電性テーパ状突起のアレイが、
第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、
第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイと
を含み、
第1及び第2の半円筒開口面は、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている、項目３に記載のアパーチャ。
（項目５）
頂部開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起の頂部アレイをさらに備える、項目３乃至４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目６）
頂部開口面が平坦な頂部開口面である、項目５に記載のＲＦアパーチャ。
（項目７）
シリンダ開口面のシリンダ軸が平面上開口面の平面に垂直である、項目６に記載のＲＦアパーチャ
（項目８）
導電性のテーパ状突起のアレイが、航空機または無人航空機(UAV)の胴体の曲面または船舶または潜水艦の船体の曲面または衛星の曲面と一致する湾曲した開口面を画定するように配置される、項目１に記載のＲＦアパーチャ。
（項目９）
少なくとも１つの印刷回路基板と、
少なくとも１つのプリント回路基板上に配置され、導電性テーパ突起と電気的に接続される、ＲＦ回路と
を備える、項目(1-8)のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１０）
導電性テーパ状突起のアレイが、半円筒開口面を画定するように配置されている、項目９に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１１）
導電性テーパ状突起のアレイが、シリンダ開口面を画定するように配置されている、項目９に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１２）
項目１に記載のＲＦアパーチャであって、前記導電性テーパ状突起のアレイが、
第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、
第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイと
を含み、
第1及び第2の半円筒開口面は、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている、ＲＦアパーチャ。
（項目１３）
シリンダ開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起のアレイを支持する円筒状支持体をさらに備え、
前記少なくとも１つのプリント回路基板は、前記円筒状支持体の内側に配置された複数のプリント回路基板を含む、項目１乃至１２のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１４）
前記複数のプリント回路基板は、それぞれ、前記円筒状支持体の内側表面に近接した縁部を有し、前記円筒状支持体に近接した端部において前記円筒状支持体に垂直である垂直プリント回路板を含む、項目１３に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１５）
項目１４に記載のＲＦアパーチャであって、前記垂直プリント回路基板は、放射状に配向された垂直プリント回路基板であることを特徴とするＲＦアパーチャ。
（項目１６）
前記円筒状支持体の内側表面に近接する半径方向に配向された垂直印刷回路基板の端部が、前記円筒状支持体の内側表面に固定されている、項目１５に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１７）
前記円筒状支持体に近接する各放射状に配向された垂直プリント回路基板の端部が、隣接する２つの隣接する導電性テーパ状突起の間に位置する、項目１５～１６のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１８）
前記複数のプリント回路基板は、前記円筒状支持体の内側に同心状に配置され、前記円筒状支持体の内側表面に近接する円形周辺部を有する円形のプリント回路基板を含む、項目１３に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１９）
前記円筒状支持体のシリンダ軸が前記円形印刷回路基板に対して垂直である、項目１８に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２０）
円形のプリント回路板の円形周辺部が円筒状支持体の内側面に固定されている、項目１８～１９のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２１）
前記円形印刷回路基板が、導電性テーパ状突起の隣接するリングの間に配置されている、項目１８～２０のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２２）
少なくとも１つのプリント回路基板上に搭載されたバランであって、各バランは、導電性テーパ状突起のアレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続された平衡ポートを有し、さらに不平衡ポートを有する、バラン
をさらに備え、
少なくとも１つのプリント回路基板上に配置されたＲＦ回路は、バラストの不平衡ポートと電気的に接続されている、項目９～２１のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２３）
前記少なくとも１つのプリント回路基板が、
平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続された少なくとも１つのバランの第1のサブセットを搬送する第1の少なくとも１つのプリント回路基板と、
平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続された、バラストの第2のサブセットを搬送する第2の少なくとも１つのプリント回路基板と
を含む、項目２２に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２４）
少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第1のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続され、
第2の少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第2のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続されている、項目２３に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２５）
前記導電性テーパ状突起のアレイが、
誘電体テーパ状突起部と、
前記誘電体テーパ状突起の表面に配置された導電層と
を備える、項目１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２６）
前記導電性テーパ状突起が中空である、項目１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２７）
前記導電性テーパ状突起が中実である、項目１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１）
無線周波数(ＲＦ)アパーチャであって、
湾曲した開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起のアレイを備える、ＲＦアパーチャ。
（項目２）
導電性テーパ状突起のアレイが、半円筒開口面を画定するように配置されている、項目１に記載のＲＦアパーチャ。
（項目３）
導電性テーパ状突起のアレイが、シリンダ開口面を画定するように配置される、項目１に記載のＲＦアパーチャ。
（項目４）
項目３に記載のＲＦアパーチャであって、前記導電性テーパ状突起のアレイが、
第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、
第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイと
を含み、
第1及び第2の半円筒開口面は、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている、項目３に記載のアパーチャ。
（項目５）
頂部開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起の頂部アレイをさらに備える、項目３乃至４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目６）
頂部開口面が平坦な頂部開口面である、項目５に記載のＲＦアパーチャ。
（項目７）
シリンダ開口面のシリンダ軸が平面上開口面の平面に垂直である、項目６に記載のＲＦアパーチャ
（項目８）
導電性のテーパ状突起のアレイが、航空機または無人航空機(UAV)の胴体の曲面または船舶または潜水艦の船体の曲面または衛星の曲面と一致する湾曲した開口面を画定するように配置される、項目１に記載のＲＦアパーチャ。
（項目９）
少なくとも１つの印刷回路基板と、
少なくとも１つのプリント回路基板上に配置され、導電性テーパ突起と電気的に接続される、ＲＦ回路と
を備える、項目(1-8)のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１０）
導電性テーパ状突起のアレイが、半円筒開口面を画定するように配置されている、項目９に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１１）
導電性テーパ状突起のアレイが、シリンダ開口面を画定するように配置されている、項目９に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１２）
項目１に記載のＲＦアパーチャであって、前記導電性テーパ状突起のアレイが、
第1の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第1のアレイと、
第2の半円筒開口面を画定するように配置された導電性のテーパ状突起の第2のアレイと
を含み、
第1及び第2の半円筒開口面は、シリンダ開口面を画定するように相互に配置されている、ＲＦアパーチャ。
（項目１３）
シリンダ開口面を画定するように配置された導電性テーパ状突起のアレイを支持する円筒状支持体をさらに備え、
前記少なくとも１つのプリント回路基板は、前記円筒状支持体の内側に配置された複数のプリント回路基板を含む、項目１乃至１２のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１４）
前記複数のプリント回路基板は、それぞれ、前記円筒状支持体の内側表面に近接した縁部を有し、前記円筒状支持体に近接した端部において前記円筒状支持体に垂直である垂直プリント回路板を含む、項目１３に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１５）
項目１４に記載のＲＦアパーチャであって、前記垂直プリント回路基板は、放射状に配向された垂直プリント回路基板であることを特徴とするＲＦアパーチャ。
（項目１６）
前記円筒状支持体の内側表面に近接する半径方向に配向された垂直印刷回路基板の端部が、前記円筒状支持体の内側表面に固定されている、項目１５に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１７）
前記円筒状支持体に近接する各放射状に配向された垂直プリント回路基板の端部が、隣接する２つの隣接する導電性テーパ状突起の間に位置する、項目１５～１６のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１８）
前記複数のプリント回路基板は、前記円筒状支持体の内側に同心状に配置され、前記円筒状支持体の内側表面に近接する円形周辺部を有する円形のプリント回路基板を含む、項目１３に記載のＲＦアパーチャ。
（項目１９）
前記円筒状支持体のシリンダ軸が前記円形印刷回路基板に対して垂直である、項目１８に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２０）
円形のプリント回路板の円形周辺部が円筒状支持体の内側面に固定されている、項目１８～１９のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２１）
前記円形印刷回路基板が、導電性テーパ状突起の隣接するリングの間に配置されている、項目１８～２０のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２２）
少なくとも１つのプリント回路基板上に搭載されたバランであって、各バランは、導電性テーパ状突起のアレイの隣接する２つの導電性テーパ状突起と電気的に接続された平衡ポートを有し、さらに不平衡ポートを有する、バラン
をさらに備え、
少なくとも１つのプリント回路基板上に配置されたＲＦ回路は、バラストの不平衡ポートと電気的に接続されている、項目９～２１のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２３）
前記少なくとも１つのプリント回路基板が、
平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続された少なくとも１つのバランの第1のサブセットを搬送する第1の少なくとも１つのプリント回路基板と、
平衡ポートが電気的に導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続された、バラストの第2のサブセットを搬送する第2の少なくとも１つのプリント回路基板と
を含む、項目２２に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２４）
少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第1のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第1のアレイと電気的に接続され、
第2の少なくとも１つのプリント回路基板は平面であり、バランの第2のサブセットの平衡ポートは、同軸ケーブルによって導電性のテーパ状突起の第2のアレイと電気的に接続されている、項目２３に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２５）
前記導電性テーパ状突起のアレイが、
誘電体テーパ状突起部と、
前記誘電体テーパ状突起の表面に配置された導電層と
を備える、項目１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２６）
前記導電性テーパ状突起が中空である、項目１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
（項目２７）
前記導電性テーパ状突起が中実である、項目１～２４のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11-12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【国際調査報告】