特表2022-536407スケーラブルなモジュール式ネットワークノードを伴う信号通信システムおよび方法
(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】2022-08-15
(54)【発明の名称】スケーラブルなモジュール式ネットワークノードを伴う信号通信システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H01Q 21/06 20060101AFI20220805BHJP
H01Q 3/44 20060101ALI20220805BHJP
【ＦＩ】
H01Q21/06
H01Q3/44
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577577
(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】 US2020029760
(87)【国際公開番号】W WO2020219837
(87)【国際公開日】2020-10-29
(31)【優先権主張番号】62/839,131
(32)【優先日】2019-04-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/839,125
(32)【優先日】2019-04-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/842,816
(32)【優先日】2019-05-03
(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．
(72)【発明者】
【氏名】パーキンス， ダニエル エー．
(72)【発明者】
【氏名】ブルー， ミカ
(72)【発明者】
【氏名】ハインツ， エイミー エム．
(72)【発明者】
【氏名】レーシュ， ダニエル ジー．
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA05
5J021AA09
5J021AA11
5J021FA09
5J021FA26
(57)【要約】
無線周波数(RF)アパーチャは、インターフェースボードを含む。導電性のテーパ状突起のアレイは、インターフェースプリント回路基板の表面側に配置され、インターフェースプリント回路基板の表面側から離れるように延在するベースを有する。rf回路は、インターフェースボードの裏側に配置され、導電性テーパ状突起と電気的に接続されている。ＲＦ回路が、インターフェースボードの背面側に配置され、インターフェースボードの前面側に導電性のテーパ状突起のアレイと電気的に接続されている。
【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、RFアパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと；
前記インターフェース基板の表面側に配置され、前記インターフェース基板の表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイであって、前記導電性テーパ状突起が中空であり、前記中空導電性テーパ状突起の内側に1つ以上の電子部品が配置される、アレイと、
インターフェースボードの背面側に配置され、インターフェースボードの前面側に導電性のテーパ状突起のアレイと電気的に接続されたＲＦ回路と
を備える、ＲＦアパーチャ。
【請求項2】
インターフェースボードがインターフェースプリント回路基板であり、中空導電性テーパ突起の内側に配置された1つ以上の電子部品が、インターフェースプリント回路基板の表側に取り付けられ、インターフェースプリント回路基板を通る電気的フィードスルーによってインターフェースプリント回路基板の裏側に電気的に接続される、請求項１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項3】
前記中空導電性テーパ状突起の内側に配置され、前記インターフェースプリント回路基板の表面側に取り付けられた1つ以上の電子部品が、前記インターフェースプリント回路基板の表面側の凹部または穴内に配置されている、請求項２に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項4】
無線周波数(RF)アパーチャであって、ＲＦアパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと、
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと、
インターフェースボードの背面側に配置され、インターフェースボードの前面側に導電性のテーパ状突起のアレイと電気的に接続されたＲＦ回路と
を備え、導電性テーパ状突起のアレイの導電性テーパ状突起は、直線状アレイ内に配置された等しい大きさの導電性テーパ状突起の第1のセットと、第1のセットの導電性テーパ状突起の導電性テーパ状突起の間に配置された導電性のテーパ状突起の第2のセットとを含む、ＲＦアパーチャ。
【請求項5】
前記導電性テーパ状突起のアレイの導電性テーパ状突起が、前記インターフェースプリント回路基板の表面側にランダムに配置されている、請求項４に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項6】
無線周波数(RF)アパーチャであって、ＲＦアパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと、
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと、
導電性テーパ状突起の間に配置された誘電体充填材と
を備え、インターフェースボードの背面側に配置され、インターフェースボードの前面側に導電性のテーパ状突起のアレイと電気的に接続されたＲＦ回路が設けられている、ＲＦアパーチャ。
【請求項7】
前記誘電体充填材がステップ傾斜誘電率を有する、請求項６に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項8】
前記誘電性充填材が、前記層が異なる誘電率を有する複数の層を含む、請求項６に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項9】
前記誘電体充填材は、傾斜誘電率を有する、請求項６に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項10】
無線周波数(RF)アパーチャであって、ＲＦアパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと、
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有するファセット状の導電性テーパ状突起のアレイと、前記インターフェースボードの前面側に配置される、アレイと、
インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の表面導電性テーパ状突起の隣接するファセットによって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信要素を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と
を備える、ＲＦアパーチャ。
【請求項11】
前記ファセットされた導電性テーパ状突起は、ねじ付き開口部を有する基部を有する固体表面導電性テーパ状突起であり、前記ＲＦ開口部は、前記インターフェイスボードの開口部を貫通し、前記固体表面導電性テーパ状突起の基部のねじ付き開口部にねじ込まれ、前記中実面状導電性テーパ状突起部を前記インターフェースボードに固定するねじ付き締結具を備える、請求項１０に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項12】
各固体表面導電性テーパ状突起は、その基部の中央に単一のねじ付き開口部を有し、単一のねじ付き開口部にねじ込まれた単一のねじ付きファスナによってインターフェースボードに固定されており、各固体表面導電性テーパ状突起は、さらに、インターフェースボードの対応する凹部またはナゲットと嵌合する少なくとも１つのnubまたは凹部を有する、請求項１１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項13】
ＲＦ回路と接続するためにインターフェースボードに嵌合するタブを有する導電性マウントであって、各固体表面導電性テーパー状突起は、対応する導電性マウント上に配置され、導電性マウントは、各固体表面導電性テーパ状突起とインターフェースボードとの間に介在する、請求項１１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項14】
各固体表面導電性テーパ突起は、そのベースの中央に単一のねじ付き開口部を有し、対応する導電性マウントの中央開口部を貫通して単一のねじ付き開口部にねじ込まれる単一のねじ付きファスナによってインターフェースボードに固定され、各固体表面導電性テーパ突起は、さらに、インターフェースボードの対応する凹部またはナゲットと嵌合する少なくとも１つのnubまたは凹部を有する、請求項１３に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項15】
前記ファセットされた導電性テーパ状突起が、前記中空突起の内側に配置された中央シリンダ支持体を有する中空の面状導電性テーパ状突起であり、前記中央シリンダ支持体がねじ付き開口部を有し、前記インターフェースボードの開口部を貫通し、前記中空ファセットの導電性テーパ状突起部の中央シリンダ支持部のねじ付き開口部にねじ込まれて、前記中空面状導電性テーパ状突起部を前記インターフェースボードに固定するねじ付き締結具と、を備える、請求項１０に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項16】
各ファセットされた導電性テーパ状突起が：テーパ状のレセプタクルを有する誘電体構造体と、
導電性テーパ板が導電性テーパ状突起のファセットを画定する、誘電体構造体のテーパ状レセプタクルに嵌合する導電性テーパ板と
を備える、請求項１０に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項17】
前記ファセットされた導電性テーパ状突起の前記誘電体構造が、ねじ付き開口を有するベースをさらに含み、前記ＲＦアパーチャが、インターフェースボードの開口部を貫通し、ファセットされた導電性テーパ状突起部の誘電体構造のねじ付き開口部にねじ込まれ、ファセットされた導電性テーパ状突起部をインターフェースボードに固定するねじ付きファスナを備える、請求項１６に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項18】
各誘電体構造体は、その基部の中心に単一のねじ付き開口部を有し、ファセットされた導電性テーパ状突起部は、それぞれの誘電体構造体の単一のねじ付き開口部にねじ込まれたねじ付きファスナによってインターフェースボードに固定され、各誘電体構造体は、インターフェースボードの対応する凹部またはナゲットと嵌合する少なくとも１つのnubまたは凹部をさらに有する、請求項１７に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項19】
前記各導電性テーパ板は、さらに、前記ＲＦ回路と接続するために前記インターフェースボードに嵌合するタブを有する、請求項17-18のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項20】
各ファセットされた導電性テーパ突起は、頂部点または頂部ファセットに会合するファセットされた導電性テーパ状突起のファセットを含む金属シートから切り出された単一ピースを含み、ここで、単一ピースの切欠きのファセットは、頂部点または頂部ファセットとの接合部で折り曲げられて、ファセットされた導電性テーパ突起を画定する、請求項１０に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項21】
各ファセットは、その接合部から遠位のタブをさらに含み、頂点または頂点ファセットは、ＲＦ回路と接続するためにインターフェースボードに嵌合する、請求項２０に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項22】
前記シングルピースカットアウトは、前記頂部ファセットに会合する前記ファセットを含む、請求項20-21のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項23】
テーパ状の凸形状の凹部を有するレドームをさらに備え、前記小面状導電性テーパ状突起は、前記レドームのテーパ状突起状凹部に配置されている、請求項１０に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項24】
ファセットされた導電性テーパ状突起が、テーパ状突起状凹部内に穿孔された金属のシートを含む、請求項２３に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項25】
ファセットされた導電性テーパ状突起が4倍の回転対称性を有する4面ピラミッドである、請求項10-24のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項26】
各ファセットされた導電性テーパ突起は、四角錐の四辺が合致する正方形の頂面ファセットをさらに含む、請求項２５に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項27】
前記ファセットされた導電性テーパ状突起が：2倍の回転対称性を有する4面ピラミッド、
6倍の回転対称性を有する六角形の六角錐、または6倍の回転対称性を有する六角錐台、または
三倍の回転対称性を有する三角錐台
のうちのいずれか１つである、請求項10-24のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項28】
ＲＦアパーチャは、ＲＦ波長で動作するように構成され、ＲＦ波長よりも大きな高さを有するスタンドオフを有し、ファセットされた導電性のテーパ状突起がそれぞれのスタンドオフに取り付けられている、請求項10-27のいずれか１つのＲＦアパーチャ。
【請求項29】
前記ＲＦ回路が：垂直に印刷された回路基板(pcb)と、
前記インターフェースボードに対して垂直に配向された接地面を有する垂直印刷回路基板(pcb)と、
垂直pcb上に取り付けられたＲＦコンポーネントと
を備え、前記インターフェース基板は、接地面を有さない誘電体基板またはpcbである、請求項10-27のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項30】
前記垂直pcbの端部は、前記インターフェースボードに固定され、前記ＲＦアパーチャは、前記インターフェースボードと平行に配向された第２の支持ボードと、を備え、前記垂直pcbは、前記インターフェースボードと前記第２の支持ボードとの間に配置され、前記インターフェースボードから遠位の垂直pcbの縁部は、前記第２の支持ボードに固定されている、請求項２９に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項31】
垂直pcbが互いに平行な垂直pcbの第1のセットを含む、請求項29～30のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項32】
垂直pcbが、互いに平行な垂直pcbの第2のセットをさらに含む、請求項(31)に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項33】
前記第1及び第2組の垂直pcbの垂直pcbは、前記第1及び第2組の垂直pcbが互いに嵌合して、前記インターフェースボードに垂直な垂直pcbの二次元格子を形成する切り欠きを含む、請求項３２に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項34】
5面筐体または筐体をさらに備え、前記インターフェイスボードは、前記5面ハウジングまたは筐体の一方の面であり、前記垂直pcbの縁部は、前記5面ハウジングの内部に固定されている、請求項(29-33)のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項35】
5面筐体または筐体の裏面に配置されたリアサポート又はカバーと、ファセットされた導電性テーパ状突起のアレイの上に配置されたレドームと
を含む、請求項３４に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項36】
前記ＲＦ回路が：受信信号チェーンと、
送信信号チェーンと、
前記受信信号チェーンおよび前記送信信号チェーンに結合されたスイッチ、デュプレクサ、またはサーキュレータであって、前記受信信号チェーンに結合されたスイッチ、デュプレクサ、またはサーキュレータと、
スイッチ、デュプレクサ、またはサーキュレータを1つ以上のアパーチャ画素に結合する１つまたは複数のバランと
を各々備える１つ以上の信号チェーンを含む、請求項(10-35)のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項37】
受信信号チェーンは、低雑音増幅器を含み、送信信号チェーンは、電力増幅器を含む、請求項(36)に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項38】
1つ以上の信号チェーンが：行信号チェーンは、開口画素の行を駆動する行信号チェーンと、
開口画素の列を駆動する列信号チェーンと
を備える、請求項３６～３７のいずれか一項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項39】
前記ＲＦ回路が：差動受信信号チェーンと、
差動伝送信号チェーンと、
受信信号チェーンおよび送信信号チェーンに結合されたスイッチ、デュプレクサ、またはサーキュレータと
を備え、
スイッチ、デュプレクサ、またはサーキュレータは、介在するバランのない1つ以上の開口画素に結合されている、請求項(10-35)のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項40】
差動受信信号チェーンは低雑音増幅器を含み、差動送信信号チェーンは電力増幅器を含む、請求項(39)に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項41】
前記1つ以上の差動信号チェーンが：開口画素の行を駆動する行差動信号チェーンと、
開口画素の列を駆動する列差動信号チェーンと
を含む、請求項３９～４０のいずれか１項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項42】
無線周波数(RF)アパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと、
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から前記ネジ付き開口部を有するベースと離間して延在するベースを有する固体導電性テーパ状突起のアレイと、
前記インターフェイスボードの開口部を貫通し、前記固体導電性テーパ状突起の基部のねじ付き開口部にねじ込まれて前記固体導電性テーパ状突起を前記インターフェースボードに固定するねじ付きファスナと、
を備え、前記インターフェースボードの背面側に配置され、前記固体導電性テーパ状突起の隣接する対によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路を含む、ＲＦアパーチャ。
【請求項43】
各固体導電性テーパ状突起は、その基部の中央に単一のねじ付き開口部を有し、単一のねじ付き開口部にねじ込まれた単一のねじ付きファスナによってインターフェースボードに固定されており、各固体導電性テーパ突起は、さらに、インターフェースボードの対応する凹部またはナゲットと嵌合する少なくとも１つのnubまたは凹部を有する、請求項４２に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項44】
ＲＦ回路と接続するためにインターフェースボードに嵌合するタブを有する導電性マウントであって、各固体導電性テーパー状突起は、対応する導電性マウント上に配置され、導電性マウントは、各固体導電性テーパ状突起とインターフェースボードとの間に介在する、請求項４２に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項45】
各固体導電性テーパ突起は、そのベースの中央に単一のねじ付き開口部を有し、対応する導電性マウントの中央開口部を貫通して単一のねじ付き開口部にねじ込まれた単一のねじ付きファスナによってインターフェースボードに固定されており、各固体導電性テーパ突起は、さらに、インターフェースボードの対応する凹部またはナゲットと嵌合する少なくとも１つのnubまたは凹部を有する、請求項４４に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項46】
無線周波数(RF)アパーチャであって、ＲＦアパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと、
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する中空導電性テーパ状突起のアレイと、前記中空突起の内側に配置された中央シリンダサポートを有する中空導電性テーパ状突起と、
前記インターフェースボードの開口部を貫通し、前記中空導電性テーパ状突起の中心円筒部のねじ付き開口部にねじ込まれて前記中空導電性テーパ状突起部を前記インターフェースボードに固定するねじ付きファスナと、
インターフェースボードの背面側に配置され、中空導電性テーパ状突起の隣接する対によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と
を備える、ＲＦアパーチャ。
【請求項47】
無線周波数(RF)アパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと、
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイであって、前記各導電性テーパ状突起は、
テーパ状のレセプタクルを有する誘電体構造体と、
前記導電性テーパ板は、前記導電性テーパ状突起の一部を画定し、前記導電性テーパ板は、前記導電性テーパ状突起の前記テーパ状レセプタクル内に嵌合する導電性テーパ板と、
インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信要素を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と
を含む、アレイと
を含む、ＲＦアパーチャ。
【請求項48】
前記導電性テーパ突起の前記誘電体構造が、ねじ付き開口を有するベースをさらに含み、前記ＲＦアパーチャが、インターフェースボードの開口部を貫通し、導電性テーパ状突起の誘電体構造のネジ付き開口部にねじ込まれて、電気的に導電性のテーパ状突起をインターフェースボードに固定するネジ付きファスナを備える、請求項(47)に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項49】
各誘電体構造体は、その基部の中心に単一のねじ付き開口部を有し、導電性テーパ状突起部は、それぞれの誘電体構造体の単一のねじ付き開口部にねじ込まれたねじ付きファスナによってインターフェースボードに固定され、各誘電体構造体は、インターフェースボードの対応する凹部またはナゲットと嵌合する少なくとも１つのnubまたは凹部をさらに有する、請求項４８に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項50】
各導電性テーパ板は、さらに、ＲＦ回路と接続するためにインターフェースボードに嵌合するタブを有する、請求項(48-49)のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項51】
無線周波数(RF)アパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと；
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと；
インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信要素を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と、
テーパ状の凸形状の凹部を有するレドームと；
を備え、前記導電性テーパ状突起は、前記レドームのテーパ状突起状凹部に配置されている、ＲＦアパーチャ。
【請求項52】
前記導電性テーパ状突起が、前記テーパ状突起状凹部内に穿孔された板金を含む、請求項５１に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項53】
ＲＦ波長で動作するように構成された無線周波数(RF)アパーチャであって：前面側と背面側とを有するインターフェースボードと；
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと；
インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信要素を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と
を備え、ＲＦ波長よりも大きな高さを有するスタンドオフを有し、ファセットされた導電性のテーパ状突起がそれぞれのスタンドオフに取り付けられている、ＲＦアパーチャ。
【請求項54】
無線周波数(RF)アパーチャであって、ＲＦアパーチャは：前面側と背面側とを有するインターフェース基板と；接地面を有しない誘電体基板又はプリント基板(PCB)と；
前記インターフェースボードの表面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと、
インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信および/または送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路であって、ＲＦ回路は：
該インターフェースボードに垂直に配向された接地面を有するpcbと、
垂直pcb上に取り付けられたＲＦコンポーネントと
を備える、ＲＦ回路と
を備える、ＲＦアパーチャ。
【請求項55】
前記垂直pcbのエッジが前記インターフェースボードに固定され、前記ＲＦアパーチャが、前記インターフェースボードと平行に配向された第２の支持ボードと、を備え、前記垂直pcbは、前記インターフェースボードと前記第２の支持ボードとの間に配置され、前記インターフェースボードから遠位の垂直pcbの縁部は、前記第２の支持ボードに固定されている、請求項５４に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項56】
垂直pcbが互いに平行な垂直pcbの第1のセットを含む、請求項(54-55)のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項57】
垂直pcbが、互いに平行な垂直pcbの第2のセットをさらに含む、請求項５６に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項58】
第１及び第２組の垂直pcbの垂直pcbは、第１及び第２組の垂直pcbが互いに嵌合して垂直pcbの二次元格子を形成する切り欠きを含む、請求項５７に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項59】
5面筐体または筐体をさらに備え、前記インターフェイスボードは、前記5面ハウジングまたは筐体の一方の面であり、前記垂直pcbの縁部は、前記5面ハウジングの内部に固定されている、請求項54-58のいずれか1項に記載のＲＦアパーチャ。
【請求項60】
請求項５９に記載のＲＦアパーチャであって：5面筐体または筐体の裏面に配置されたリアサポート又はカバーと、
電気的に導電性のテーパ状突起のアレイの上に配置されたレドームと
を含む、請求項(54-58)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、米国仮出願第62/842816号の利益を特許請求の範囲３、(2019)、表題のシステム及び方法、スケーラブルなモジュラーネットワークノードを用いた信号通信のための方法および請求項(26)、(2019)に出願された米国仮出願第62/839、(131)の利益を主張するものであり、スケーラブルなモジュラ。ネットワーク。ノードを用いた信号通信のためのシステムおよび方法、並びに米国仮出願no。の利益を主張するものである。スケーラブルなモジュール式ネットワークノードを用いた信号通信のための、2019年4月26日に出願された(125)、(2019)および表題のシステム及び方法。米国仮出願第62/842816号は、その全体が参考として本明細書に組み込まれている。米国仮出願第62/839号、131出願、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。米国仮出願第62/839号、125年4月26日出願の米国仮出願第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】
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、無線周波数(RF)アパーチャは、表側と裏側とを有するインターフェースボードと、インターフェースボードの表側に配置され、インターフェースボードの表側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパー状突起のアレイと、を含む。前記導電性テーパ状突起が中空であり、前記中空導電性テーパ状突起の内側に1つ以上の電子部品が配置されたインターフェース基板と、前記インターフェース基板の裏面側に配置され、前記インターフェースボードの表面側に導電性のテーパ状突起のアレイと電気的に接続されたＲＦ回路と、を備える。
【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、前面および背面を有するインターフェースボードと、インターフェースボードの前面側に配置され、インターフェースボードの前面から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと、を備える、と、前記インターフェース基板の裏面側に配置され、前記インターフェース基板の表面側に導電性のテーパ状突起の配列と電気的に接続されたＲＦ回路と、を備える。導電性テーパ状突起のアレイの導電性テーパ状突起は、直線状アレイ内に配置された等しい大きさの導電性テーパ状突起の第1のセットと、第2のセットの導電性テーパ状突起とを含む・前記第１の組の導電性テーパ状突起の導電性のテーパ状突起の間に、前記第１の組の導電性テーパ状突起の間に配置されていることを特徴とする。
【0008】
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、表側と裏側とを有するインターフェースボードと、インターフェースボードの表側に配置され、インターフェースボードの表側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパー状突起のアレイと、導電性テーパ状突起の間に配置された誘電体充填材と、前記インターフェース基板の裏面側に配置され、前記インターフェース基板の表面側に導電性のテーパ状突起の配列と電気的に接続されたＲＦ回路と、を備える。
【0009】
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、前面および背面を有するインターフェースボードと、インターフェースボードの前面側に配置され、インターフェースボードの前面から離れるように延在するベースを有するファセットされた導電性のテーパ状突起のアレイと、を備える、の隣接するファセットの隣接するファセットによって画定される差動ＲＦ受信および/または送信素子を含むアパーチャ画素と電気的に接続されたＲＦ回路とを含む。
【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、前面および背面を有するインターフェースボードと、インターフェースボードの前面側に配置され、ネジ付き開口部を有するベースとインターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する固体導電性のテーパ状突起のアレイと、を備える、と、インターフェースボードの開口部を貫通し、固体導電性テーパ状突起の基部のねじ付き開口部にねじ込まれて、固体導電性テーパ状突起をインターフェースボードに固定するねじ付き締結具と、を備える、と、前記インターフェースボードの背面側に配置され、前記固体導電性テーパ状突起の隣接する対によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と、を含む。
【0011】
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、前面および背面を有するインターフェースボードと、インターフェースボードの前面側に配置され、インターフェースボードの前面から離れるように延在するベースを有する中空導電性のテーパ状突起のアレイと、中空突起の内側に配置された中央シリンダサポートを有する中空導電性テーパ状突起と、を備える。前記インターフェースボードの開口部を貫通し、前記中空導電性テーパ状突起の中心円筒部のねじ付き開口部にねじ込まれて前記中空導電性テーパ状突起部を前記インターフェースボードに固定するねじ付きファスナと、を備える、と、前記インターフェースボードの背面側に配置され、前記中空導電性テーパ状突起の隣接する対によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と、を含む。
【0012】
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、表側と裏側とを有するインターフェースボードと、インターフェースボードの表側に配置され、インターフェースボードの表側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパー状突起のアレイと、中空突起の内側に配置された中央シリンダー支持体を有する導電性テーパ状突起と、を備える、と、前記インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と、を含む。各導電性テーパ状突起は、テーパ状レセプタクルを有する誘電体構造体と、誘電体構造体のテーパ状レセプタクル内に嵌合する導電性テーパ板とを含み、導電性テーパ板は、導電性テーパ状突起の一部を画定する
【0013】
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、表側と裏側とを有するインターフェースボードと、インターフェースボードの表側に配置され、インターフェースボードの表側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパー状突起のアレイと、中空突起の内側に配置された中央シリンダー支持体を有する導電性テーパ状突起と、を備える、と、前記インターフェース基板の背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口画素と電気的に接続されたＲＦ回路と、テーパ状の凸形状の凹部を有するレドームと、を備える。導電性テーパ状突起は、レドームのテーパ状突起状凹部内に配置され、テーパ状突起状凹部に穿孔された板金を含んでいてもよい。
【0014】
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：
【0015】
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波長で動作するように構成されたＲＦアパーチャは、前面および背面を有するインターフェースボードと、インターフェースボードの前面側に配置され、インターフェースボードの前面から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと、インターフェースボードと、前記インターフェースボードの背面側に配置され、前記導電性テーパ突起の隣接する対によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路と、前記ＲＦ波長よりも大きい高さを有するスタンドオフと、を含み、前記ファセットされた導電性テーパ突起は、それぞれのスタンドオフに取り付けられている。
【0016】
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、接地面を有さない誘電体基板またはプリント回路基板(PCB)である前面及び背面を有するインターフェースボードと、インターフェースボードの表面側に配置され、インターフェースボードの表面側から離れるように延在するベースを有する導電性のテーパ状突起のアレイと、を備える、と、インターフェースボードの背面側に配置され、隣接する対の導電性テーパ状突起によって画定される差動ＲＦ受信及び/又は送信素子を含む開口ピクセルと電気的に接続されたＲＦ回路とを含む。ＲＦ回路は、インターフェースボードに対して垂直に配向された接地面を有するpcbと、垂直pcb上に取り付けられたＲＦコンポーネントとを含む。
【0017】
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：
【0018】
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：
【0019】
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：
【図面の簡単な説明】
【0020】
図面に示される任意の定量的寸法は、限定されない例示的な例として理解されるべきである。特に断らない限り、図面は縮尺通りではなく、図面の任意の態様が縮尺通りに示されているならば、図示されたスケールは非限定的な例示的な例として理解されるべきである
【0021】
【図1】差動分割開口(DSA)として実施される例示的なＲＦアパーチャの正面及び側断面図を模式的に示す。
【図2】差動分割開口(DSA)として実施される例示的なＲＦアパーチャの正面及び側断面図を模式的に示す。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【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。
【0026】
【0027】
【0028】
【図13】別の例示的なＲＦ開口アセンブリの分解図を図式的に示す。
【0029】
【0030】
【0031】
【図25】別の例示的なＲＦ開口アセンブリを示す。
【0032】
【0033】
【図27】ＤＳＡsを用いたネットワークを模式的に示す図である。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【図55】テーパ状の突出形態を規定するレドーム内に板金を打ち抜くことにより構築された導電性のテーパ状突起の実施形態を示す図である。
【0042】
【図56】地面とのインターフェースボードによるＤＳＡにおける潜在的なＲＦ干渉を示す図である。
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【発明を実施するための形態】
【0048】
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、i-PCB 10の前側１２に配置され、i-PCB 10の前側１２から離れるように延在するベース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。例示的なi-PCB 10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、これは単にコンパクトなＲＦアパーチャ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は任意のタイプの断面(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。
【0049】
図１及び図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、このＲＦ回路は、i-PCB 10の裏面１４に取り付けられたチップバラン３０を含み、各チップバラン３０は、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)を有する。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をさらに含む図３に示すように、ＲＦ回路の例示的な電気的構成は、一対の不平衡ポートpu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。
【0050】
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。しかし、ＲＦ回路の全ての電子機器を取り付けるためには、i-PCB 10上の不動産は不十分である。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-PCB 10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。
【0051】
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)。
【0052】
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。
【0053】
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5x 5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, 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の間の分離を呈する。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5x 5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。
【0054】
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1x 2ＲＦ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n 1、N 2、N 3、N 4および列quadサブアセンブリm 1、M 2、M 3、M 4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n 1、N 2、N 3、N 4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、送信されたＲＦ信号ビームを所望の方向に操縦するために、またはＲＦアパーチャを配向させて、所望の方向(送信または受信)からＲＦ信号ビームを受信するために、信号調整回路４２のスイッチＲＦs。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及びアナログ第1および第2レベルＲＦパワースプリッタ/結合器(40i)の出力に配置され得る。402は、デジタル信号処理(DSP)回路によって置換される。
【0055】
pcb 10、５０、チップバラン３０、及び能動信号コンディショニング構成要素(例えば、能動的送信増幅器tおよび受信増幅器r)を使用する記載された電子機器は、ＲＦアパーチャを小型化およ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。
【0056】
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、各誘電性テーパ状突起２０の導電層７２とi-PCB 10を貫通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ハンダ。ポイント７４が使用される例を示す。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のはんだ点(76.)を介した接続を例示する。
【0057】
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)。
【0058】
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。
【0059】
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
図１１及び図１２を参照すると、DSA 102の複数のセンサ素子/ピラミッド20(例えば、スケーラブル、モジュラ。ボード)のさらなる実施形態が説明される。センサ素子/角錐は、例えば、回路基板１０の前面１２にアレイ状に形成することができ、放射界面としての機能を果たすことができる。図１１および図１２のセンサ素子/角錐体２０は、それぞれ、ピラミッドおよび/またはセンサ素子/ピラミッドを形成する複数の導電性プレート90(図12)を含み、各々は、例えば、円錐状にラップする単一プレート91(図11c)から形成され得る。いくつかの実施形態では、各センサ要素/ピラミッド20は、中空であり、すなわち、空洞(92)を含み、ボイド(92)は、複数のプレート(90)および/または単一の円錐プレート(91)のいずれかの内側部分によって形成されてもよい。これは、例えば、センサ素子。ピラミッド２０が外側部分から支持されている場合に発生し、中央にボイド(92)を形成する。１つの実施形態では、センサ要素/ピラミッドの複数のプレート(90)は互いに接近することができるが、接触しない。換言すれば、センサ素子/ピラミッドの導電板はギャップ94(図12)を形成することができる。同様に、単一の円錐板(91)は、上部開口または間隙(95)を有することができる。間隙(94)、(95)は、プレートとプレートとの間および/またはプレートと、ＤＳＡのセンサ要素/角錐のプレートを収容または保持する固定具の支持部との間に存在することができる。いくつかの実施形態では、センサ素子/ピラミッド20は、固体材料で形成することができる。センサ素子/ピラミッドを形成するプレート(90)、(91)の表面は、導電性のために使用することができる(例えば、皮膚の深さ)。換言すれば、センサ素子/ピラミッド20の表面は、例えば、波長またはＲＦ信号から電流を転送するために使用され、センサ素子/ピラミッドの抵抗を、センサ素子/ピラミッドの表面に乗っている電流から増加させる(すなわち、減衰)。プレート(90)、(91)は、導電性の高い材料で形成することができる。いくつかの実施形態では、センサ素子/ピラミッドのプレート(90)、(91)は、導電性材料以外のもので形成されてもよく、例えば、導電性材料は、例えば、図6-図10に示すように、誘電体プレート上に印刷または包まれ得る。例えば、導電性材料は、センサ素子/ピラミッドを形成するプレート上にスプレーコーティングされ得る。所望の皮膚深さを達成するために、コーティングの厚さを変えることができる。図１１および図１２の実施形態は、回路基板１０の表面12上に導体または電子部品(96)をさらに含み、図１２の実施形態は、プレート(90)の下端と導体または電子部品(96)との交差部に形成された屈曲部(97)をさらに含む。
【0063】
図１１および図１２を参照すると、いくつかの実施形態では、中空導電性テーパ状突起２０によって画定された空隙(92)を利用して、プリント回路基板１０の表面１２に配置された1つ以上の電子部品(100)を収容することが考えられる。i-PCB 10を通過するフィードスルー(102)は、i-PCB 10とsc-PCB 50とを電気的に相互接続するi-PCB 10および/またはシングルエンドフィードスルー５２の裏側に配置されたフロント側電子回路(100)と電子回路/電気回路との間の電気通信を提供する(図3参照)。図１２の実施形態は、さらに、電子部品(100)を受け入れるi-PCB 10の前面１２に任意の凹部または穴(104)を含む他の電子部品搭載装置が提供される。また、例えば、集積回路(ic)等のためのソケットも考えられる。有利には、中空導電性テーパ状突起２０は、ＲＦ干渉から内部電子部品(100)を保護するファラデーケージとして作用する。中空導電性のテーパ状突起20内にエレクトロニクス(100)を配置することは、よりコンパクトな設計(例えば、図３に示す第2のpcb 50の必要性を排除するのに十分な不動産を提供することができる)を提供する。
【0064】
図１３を参照すると、別の例示的なＲＦ開口実施形態では、無線周波数(RF)透明材料(110)は、センサ素子/ピラミッド(すなわち、本明細書に記載の他の実施形態の導電性テーパ状突起２０を覆う。ＲＦ透明材料(110)は、カバー内に捕捉されたＤＳＡの要素/角錐のプレート(112)を収容/保持するための支持固定具として機能する。プレート(112)は、接着剤(114)の補助によってカバー110内に捕捉され得る。いくつかの実施形態では、回路基板は、プレート(例えば、i-PCB 10)に取り付けられるように構成され得る。回路基板は、プレートの足またはベースを受け入れることができ、プレートは、回路基板に任意に電気的に取り付けられる(例えば、はんだ付けされる)ことができる。代替実施形態では、導電性プレート(112)は、プリント回路基板で形成することができる。上述したように、導電性プレートを形成するプリント回路基板は、ボイド(例えば、図１及び図１２の実施形態のボイド(92)を作成または含むことができる。いくつかの実施形態では、ＤＳＡまたはセンサ素子/角錐の電子部品110(図1および図１２を参照)は、空隙内に収容され、例えば、差動モードで組み合わされることができる。代替的に、電子部品は、ねじ(116)または穴(118)、センサ素子/角錐、または他のものと直接、ＤＳＡボードに取り付けることができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ透明材料カバー(110)は、可変誘電体が充填された任意の充填材(120)を含む。
【0065】
図(14-17)を参照すると、DSA (例えば、スケーラブル、モジュールボード)は、導電性プレートで形成された複数のセンサ素子/ピラミッド20を含むことができる。図１４は、導電性のテーパ状突起２０が同じ大きさでi-PCB 10上に直線アレイとして分布している例の上面図を示す。図１５及び図１６は、同じ大きさの導電性のテーパ状突起２０がi-PCB 10上に分散された例の上面図及び側面図を示す。直線状の配列体と、直線状の配列体の間の空間に、より小型の導電性のテーパ状突起(20s)とが点在している。図１７は、導電性のテーパ状突起２０が等しい大きさであるが、例えば、隣接する導電性のテーパ状突起２０の間に不均等な間隔で、直線状のアレイ以外のようにi-PCB 10上に分布している例を示している。センサ素子/ピラミッド20、(20s)は、例えば、i-PCB 10上にアレイとして形成され、放射インターフェースとして機能する。いくつかの実施形態では、センサ素子/ピラミッド20の信号捕捉領域は、アレイまたは放射界面の領域にわたって均一に分布することができる。これは、例えば、センサ素子/ピラミッド20の中心点を互いに等距離に位置させることによって達成され得る(図１４、図１５及び図１６に示す別の実施形態では、第1の高さh 1(図16)を有するセンサ素子/ピラミッド20の第1の組の中心点は、アレイまたは放射線インタフェースの領域にわたって信号捕捉領域を均一に分布させるために互いに等しい距離に配置することができ、第2の組のセンサ素子/ピラミッド20sは、第2の(またはより異なる)高さh 2を有する第2の組のセンサ素子/ピラミッド20s。第1の組のセンサ素子/ピラミッド20によって規定される信号捕捉領域において所望の伝搬または信号捕捉を達成するために変化する第2の組のセンサ素子/ピラミッド20sは、互いに均等に間隔を空けられていない。さらに別の実施形態では、図１７に示すように、第1の高さh １を有するセンサ素子/ピラミッド20の(第1の)セットは、所望の伝搬または信号捕捉を達成するために互いにランダムな距離に配置され得る。第1の高さh １を有するセンサ素子/ピラミッド20の(第1の)セットも、所望の信号捕捉領域を達成するように配置することができる。別の実施形態(図示せず)において、センサ素子/ピラミッドの第1のセットは、信号捕捉領域において所望の伝搬または信号捕捉を達成するように変化する第1の高さh １を含むことができる。第1の組のセンサ素子/ピラミッドは、ランダムに編成され、または信号捕捉領域において所望の伝搬または信号捕捉を達成するために、図１５および図１６に示されるように、第2の組のセンサ素子/ピラミッドと散在することもできる。
【0066】
図18-図20を参照すると、いくつかの実施形態では、DSA (例えば、スケーラブル、モジュールボード)は、導電性プレート(例えば、誘電体上の金属コーティングを使用する)によって形成された複数のセンサ素子/ピラミッド20を含むことができる(他の実施形態で説明したような突起)。いくつかの実施形態では、複数のセンサ素子/ピラミッド20は、それぞれ、円錐形のセンサ素子/ピラミッドを形成するように巻かれた単一のプレート、空隙を形成するように構成された複数の導電性プレート(図１８及び20)から形成されるか、または固体として形成され得る(図１９。上述したように、別の実施形態では、ＤＳＡまたはセンサ素子/角錐の電子部品は、図１８および20の空隙内に収容され、例えば、差動モードで組み合わされることができる。代替的に、電子部品は、ＤＳＡボード、センサ素子/角錐、または他のものに直接取り付けることができる。いくつかの実施形態では、図18-図20に示されているように、誘電体材料は、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッド20に形成するように、周囲を囲んでいてもよいし、他の方法で構成されてもよい。換言すれば、誘電体材料は、センサ素子/角錐の間に形成されたギャップを埋めることができる。誘電体材料は、図18-図20の実施形態のように、異なる層を形成することができ、層は、それぞれ異なる誘電率値を有する異なる材料で形成することができる。あるいは、層を同一の材料で形成することができ、単一の材料の誘電率を変化させることができる。例えば、図２０に示すように、誘電体材料に空気孔または他の誘電体空隙を形成してもよい(例えば、空隙を細分化することができる)。空気孔または他の誘電体空隙の密度は、全体の誘電率を決定する。１つの実施形態では、図２０に示すように、誘電体材料の最上層に多数の空気孔または他の誘電体空隙が形成され、その結果、最上層の誘電体材料に自由空間が整合する。第2の最上層は、空気孔または他の誘電体空隙を減少させ、空気孔または誘電体空隙の誘電体材料への比を減少させる。誘電体材料の各層について、誘電体材料に対する空気孔または誘電空隙の比を減少させる(すなわち、誘電体レンズ化)。誘電体材料と誘電体材料への空気孔または誘電空隙の比は、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッド間に介在する誘電体材料を通るＲＦ信号の所望の伝搬に基づいて選択することができる。信号または波長が誘電体に当たると、伝搬が変化する。つまり、入力信号の波長が短くなる。たとえば、電圧差を測定する場合、波長が短くなると電圧差が大きくなる。
【0067】
図２１～２３を参照すると、いくつかの実施形態では、誘電体材料は、ＤＳＡのセンサー要素／ピラミッド２０を取り囲むか、そうでなければ形成するように構成され得る。言い換えれば、誘電体材料は、センサー要素/ピラミッドの間に作成されたギャップを埋めることができる。図２１～２３の例示的な実施形態では、誘電体材料は、一緒になって段階的指標を形成する（例えば、不連続性がない）単一または複数の材料で形成されている。言い換えれば、誘電体のグレーデッドインデックスがある。図23に示すように、誘電体のグレーデッドインデックスにエアホールまたはその他の誘電体ボイドを形成できる。誘電体のグレーデッドインデックスに対する空気穴または他の誘電体ボイドの密度は、例えば、誘電体のグレーデッドインデックスを通る所望の信号伝搬に基づいて変化する可能性がある。
【0068】
図２４を参照すると、図２３の実施形態の傾斜したd電気の拡大図が、追加の記述的表記で示されている。図２４に示すように、空気孔または他の誘電体空隙の誘電体材料への体積分率は、全体的な誘電率をもたらす。誘電体材料のグレーデッドインデックスの透磁率を変化させるか、または、信号または波長が誘電体材料の屈折率分布にヒットするとき、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッド20のギャップ間に充填された誘電体材料のグレーデッドインデックスの誘電率を変化させることにより、伝搬変化を変化させる。例えば、図２４に示すように、信号は第1の誘電体中で伝搬してもよい。誘電体材料の屈折率分布の最上部では、誘電体材料および空気孔または他の誘電体空隙の体積分率は、同じ誘電率(例えば、開口部を有する材料の体積分率に基づく)を有する。誘電体材料に対する空気孔または他の誘電空隙の数または体積が減少するにつれて、誘電率は減少する。各誘電体は、実部と、複合部とを有する。複雑な部分では、消失係数でもある損失正接が存在する。これにより、減衰が生じる。目標は、誘電体材料上の複雑な部分を最小にすることによって減衰を制限することである。これは、誘電体材料または複合材料がどのように選択されるかである。
【0069】
いくつかの実施形態では、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッドは、誘電体材料から形成され、誘電体材料を支持するように構成された導電プレートを含む。導電性プレートに支持された誘電体材料には、flホールまたは他の誘電性ボイドを形成することができる。孔または他の誘電空隙を使用して、実効誘電率を変化させることができる。抵抗率は損失を決定する。
【0070】
図(18-24)は、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッド20のピーク前に終了する誘電体材料を示しているが、誘電体材料は、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッドのピークを越えて、および/または、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッドを完全にカプセル化することができる
【0071】
いくつかの実施形態では、ＲＦ開口(例えば、DSA)は、モジュールプレートである。複数のＤＳＡを選択的に合成して、より大きなＤＳＡを形成することができる。
【0072】
更なる変形例では、ＤＳＡsは、音響ベースのＤＳＡsまたは磁気ベースのＤＳＡsであってもよい。磁性をベースとするＤＳＡsは、数十個のフリルツ周波数のような効率的な磁界捕捉を可能にする。これは、潜在的に伝播を最小にするであろう。音響は、ＤＳＡが水中で展開され、水中で動作することを可能にする。
【0073】
図２５を参照すると、DSA (例えば、スケーラブル、モジュールボード)は、導電性プレートで形成された複数のセンサ素子/ピラミッド20(本明細書の様々な実施形態で説明したように形成される)を含むことができる。一実施形態では、ＤＳＡのベース１０は、センサ素子/角錐20を支持するように構成されたプリント回路基板(例えば、記載されたi-PCB)で形成することができ、回路基板は、バラスト、すなわち、センサ素子。ピラミッド２０を搭載する。開口部を有する回路基板は、例えば、3d印刷フォームファクタ(例えば、ブロック等)上に摺動可能に受容され得るフォームファクタを生成する。換言すれば、バランと共に回路基板は、ＤＳＡの知能(例えば、処理ノード(900)、図(28)を使用して)を記憶するように構成されたスマートボードを形成することができる。スマートボードは、例えば、射出成形することができる。このスマートボードは、任意のフォームファクタでスライド可能に受容することができる。これにより、スマートボードを効率的に製造することができる。
【0074】
図(26)に示すように、DSA (例えば、スケーラブル、モジュールボード)は、導電性プレートで形成された複数のセンサ素子/ピラミッド20を含むことができる(または、本明細書の様々な実施形態で説明したように形成される)。前の実施形態は平坦なi-PCB 10を使用したが、図(26)の実施形態では、ＤＳＡの成形はドーム型(またはより一般的には、いくつかの特定の実施形態では、固定された湾曲半径を有する非平坦または曲面(130)を有する)である。図(26)のドーム状ＤＳＡ (曲面(130)に沿って形成されたセンサ素子/角錐体２０を含む)を用いることができるサポートビーム形成及びビームステアリング。例えば、ＤＳＡは、航空機の外部などの曲面に取り付けられるように構成することができる。ビーム形成を使用して、ある一連の振幅が、ＤＳＡのセンサ素子/ピラミッド20に印加され、側方荷重をノックアウトし、ＤＳＡに対して指向方向に指向された集中ビームを生成することができる。換言すれば、異なる要素の振幅を変化させることができ、ＤＳＡのセンサ要素/ピラミッド20で集中ビームを指向させるために使用される隣接する要素間の位相シフトを変化させることができる。図(26)の例示的なＤＳＡはまた、例えば、図18-図4を参照して説明したように、センサ素子/ピラミッド20の間に配置された任意の誘電体材料(132)を含む。
【0075】
図(27)を参照すると、１つのＤＳＡ 206と直接通信するアクセスノード(208)(例えば、信号を検出するための信号源/ノードなど)と、他のＤＳＡ 202と通信する中継ノード(204(例えば、信号情報を中継するために使用される干渉ノード、例えば、アレイとして形成され、電磁放射インタフェースまたは他の導電材料として機能することができる複数の要素を含むスケーラブルなモジュールボードとすることができる)を含むネットワーク(200)が示されている。
【0076】
図(28)は、通信インタフェース９０２と、ユーザインタフェース(904)と、ソフトウェア(9106)を記憶する記憶(908)を有する処理システム(906)とを含む処理ノード(900)の概略図を示し、処理ノード(900)は、例えば、図２５のＤＳＡと関連して使用され得る。
【0077】
いくつかのさらに考えられる任意の態様および/または拡張は、以下のように列挙される。アンテナは、単一のポートを含む。センサ素子の一体部分として形成されていないケーブル伝送路または伝送線路。導電性のテーパ状突起及び/又はセンサがプレートなしで形成された内部導体および/または誘電体材料(例えば、センサは、毛構造の一部として形成される)。複数のアンテナで形成された、金属以外のもので形成された導電性のテーパ状の突起が形成されている。複数の導電性テーパ状突起またはアンテナに対応する伝送線路。ランダム信号捕捉領域。導電性のテーパ状突起の長さを波長と比較して短くする。卵胞のインピーダンスと一致する抵抗要素(例えば、信号の他の方法を発見する)において、卵胞を終端させない。デジタル的に信号を変換せず、入射した電磁エネルギーのデジタルレプリカを作成する。電子モジュールを使用しないようにする反射信号の振幅を制御する(例えば、実際の大きさに関連する因子によって信号を増幅する)能動面を有する。単一の水平/垂直回路基板に対応しない画素仕切り要素(導電性のテーパ状突起)を設ける。ＲＦ波以外のもの(例えば、本明細書に記載のＲＦアパーチャの実施形態と等価に設計された音響または磁気開口)を使用する。仕切り要素は、それぞれ周波数依存性の有効面積を有する仕切り要素の一部として回路基板を形成する。換言すれば、回路基板を保持または支持するいくつかの材料の仕切り要素を形成する。仕切り要素もまた、回路基板であると考えられる。印刷された仕切り要素は、その一部として形成された印刷回路基板を含む。仕切り要素上にプリント回路板を使用するか、仕切り要素で形成して、仕切り要素の残りの上にＲＦ信号、または分散等を案内する。いくつかの考えられる実施形態では、回路基板は平衡伝送線路で終端する。支持基板(例えば、例示的なi-PCB 10)は、導電性のテーパ状突起または仕切り要素の一部として形成することもできる。導電性のテーパ状突起または仕切り要素を囲むように、基板上に配置されていないか、または導電性のテーパ状突起または仕切り要素を取り囲む導電性パッド。シート。これは、銅などの導電性のシートまたはパッドを指す。導電性でないシートまたはパッドは、ポリマー(音響開口の場合)のような音響応答をもたらす材料を使用することができる。同様に、ＲＦ波を変換するために異なる特性を提供することができる。
【0078】
以下では、導電性テーパ状突起のいくつかの更なる例示的な実施形態が記載されている。いくつかの実施形態では、これらは、以下の実施例のように、固体要素である。
【0079】
突出部は、表面(平坦または湾曲)にしっかりと取り付けられ、突出部の各面に沿って離散的、電気的に接触するようにすべきである。突起は、非円形の突起であってもよく、少なくとも３つの面と、これらの面を連結する３つの縁部とを有する。インターフェイスボードと突出部との間のunduereplay'または非連結移動は、ＲＦ性能を低下させることができる。
【0080】
図29-図31を参照すると、実施形態は、導電性のテーパ状突起３００と、導電性トレース(304)を含むインターフェースボード３０２とを使用し、突出部３００は、容易に入手可能で、高性能で、コスト的に有効な、例えば銅またはアルミニウムのような固体導電性材料から作られる。例示的な導電性テーパ状突起３００は、四角錐の形状を有する。突出部３００は、ねじ又は他のねじ付きファスナ３０６で基板３０２に保持され、ベースエッジに沿って一貫した圧力が形成される。この圧力は、導電トレース(304)が回路基板３０２の非導電性要素よりも僅かに高いので、電気的接触を保証し、導電トレース(304)は図２９に示すように露出される突出部３００が取り付けられた構成の上面図が図３０に示されており、図(31)は、隔離時にインターフェースボード３０２の上面図を示している。この設計では、突出部３００は、導電性表面に対する突出部３００の適切な向きを維持する少なくとも１つの小さなナゲットおよび例示的な実施形態では、２つの小突起３１８を有する突起３００は、ねじがインターフェースボード３０２の貫通孔３１２を通過した後にねじ３０６を受容するようにねじ切りされた中心孔３１０を有し、取り付け方法は突起３００の長さとは無関係であり、従って、突出部３００の基板３０２の表面上の高さは自由設計パラメータである。
【0081】
図32-図35を参照すると、突出部が非pcbインターフェースボード(すなわち、印刷回路を含まないインターフェースボード)で作業することを可能にする実施形態が示されている。実装方法は、シート製品を使用して、インターフェースボードの下の垂直ボード(図32-図36には示されていない)とピラミッドとを電気的に接続する。図３２および図(33)は、図(29-31)と同じ設計であってもよい、例えば四角錐の形状を有する適切な導電性のテーパ状突起３００の側面および底部の隔離図を示す。突出部３００は、導電性(例えば、金属)マウント３２０に着座し、マウント３２０は、マウント３２０の孔３２２に捕捉されたnubs 308と図３４に分離して示されている。次に、図３５の分解斜視図に示すように、マウント(図３４に示されている)のタブ３２４がインターフェースボード３３０を介して挿入されて突出し、ねじ３０６がインターフェースボード３３０の裏側から各マウント３２０を通って、それぞれのマウント３２０の中心孔３１０に入る。凸部３００を再利用することにより、高さの異なる凸部３００を用いることができる。この構成では、架台３２０は、ベースのサイズも交換可能となるように設計することができる。インターフェースボード３３０を介して取り付けられるタブ３２４が同じ位置にある限り、架台の大きさを任意に変更することができる。図３５に示すように、この設計は、インターフェースボード３３０が電気的に非導電性のハウジングであることを可能にし、ＲＦ送信および/またはＲＦ受信モードにおいて導電性のテーパ状突起３００のアレイを動作させるための電気回路を含んでいてもよい。
【0082】
図(36)を参照すると、他の実施形態は、図(29-35)の実施形態のナゲット３１８が凹部３４８によって置換された導電性のテーパ状突起３４０を使用しており、本実施形態では、図(29-35)の実施形態のインターフェースボード３３０は、凹部３４８と嵌合するナゲット３５２を含むインターフェースボード３５０によって置換されている。換言すれば、正のナゲット３１８は孔３４８に置き換えられ、ある製造工程では、加工時間が短縮され、コストが低減され、材料の無駄が少なくなる。これを行うために、インターフェースボード３５０は、nubs 352自体を供給するように設計されている。インタフェースボード３５０は、例えば、付加製造によって射出成形または製造することができ、両方の場合に、nubs 352を含めることは、材料または工具のコストにほとんど影響を与えない。固体金属突起300上の金属ナゲット３１８と同じ強度のために、非金属インターフェースボード350上のナゲット３５２は、その材料組成に起因して大きくなければならないが、マウント３２０及び突起３４０における孔径の増大は、コストや性能に影響を及ぼさないので、これは損なわれない。
【0083】
変形アプローチでは、突起の中心からオフセットされた両ねじが固定された第2のねじを使用することによって、nubsの使用が排除される。２つのねじを使用すると、２つのタッピング。ステップが必要であり、ねじの数を2倍にし、時間のかかる締め付けを2倍にする。
【0084】
図37-図39を参照すると、いくつかの設計では、導電性のテーパ状突起が種々の幾何学的形状でファセットされる。前述したように、図３０及び図３５に示す導電性テーパ状突起３００は、4倍の回転対称性を有する4面ピラミッドである。図(37)は、四角錐であるが、2倍の回転対称しかない実施形態を示している。この設計は、対向する直交偏光に沿って異なる感度および信号チェーンの複雑さをサポートすることができる。図(38)は、導電性テーパ突起が6倍の回転対称性を有する六面(すなわち六角形)角錐である実施形態を示す。六角形構造は、３つの異なる偏光を提供する。これは、偏波を細かく測定または送信する必要がある場合や、表面積当たりの信号チェーンの数が多い場合に有用であり、これにより、送信電力を増加させ、同一面積に対するノイズを低減することができる。図(39)は、導電性テーパ突起が3倍の回転対称性を有する三面(すなわち三角形)角錐である実施形態を示す。これらは、図(38)の六角形の設計と同様の性質を有する。より一般的には、幾何学的形状がテッセレート可能な任意の構成が可能であり、最も簡単であるのは、それ自体のみでテッセレーション可能な幾何学的形状である。
【0085】
以下では、導電性テーパ状突起のいくつかの更なる例示的な実施形態が記載されている。これらの実施形態では、突起は、例えば以下の実施例のようにプレートによって形成された中空要素である。
【0086】
固体導電性テーパ状突起の製造は、誘導されたＲＦ放射の特定の周波数の皮膚深さに等しい深さまで、突出部の外側表面にのみ起電力が流れるため、ＲＦ性能に影響しない実質的な量の内部材料を使用する。中空の導電性テーパ状突起を採用することにより、軽量化、材料コストの低減、製造コストの低減を図ることができる。導電性プレートのようなシート製品からフレキソン突起を作ることができる。次に説明する様々な実施形態では、導電性プレートは、正の支持体を有していてもよいし、自立性または自立性のプレートであってもよいし、負の支持体を有していてもよい。
【0087】
ＤＳＡ市場受入のためのキー属性には、同等の性能当たりのサイズ、重量、電力、コスト(SWAP-C)が含まれる。ファセットされた導電性のテーパ状突起(図３０、３５、及び37-39のような)を使用して、円錐形の突起とは対照的に、固体のアルミニウムまたは銅のストックからファセットされた突起を容易に機械加工する。便利で重要な材料は固体突起に使用され、かなりの工具時間を有し、ＤＳＡのコストと重量の両方を上昇させる。電磁波のみが小さな深さ(すなわち、皮膚の深さ)を突出部に移動するだけであるため、外面の第1の数マイクロメートルのみが導電性である必要がある。表皮深さの算出は以下の通りである。
dは皮膚の深さであり、pは材料の抵抗率であり、/(0)は関心周波数であり、prは材料の比透磁率(銅およびアルミニウムに対する-1)であり、m 0は自由空間の透過性である。ＤＳＡ設計の電流発生に対する関心のある周波数、すなわち100mhz以上の場合には、皮膚の深さは10μm未満である。その結果、ＤＳＡ突起の導電性表面は、例えば、少数の皮膚深さを必要とするだけである 5前記突出部から前記信号チェーンへの電流の流れを支持するために、前記各側の厚さが-10μmであることを特徴とする。
【数1】
【0088】
図４０及び図４１を参照して、導電性のテーパ状突起４０0は、棒材から適切に粉砕され、次いで、余分な材料が除去される仕上げ工程によって処理される。図４０は、単一のねじ付きねじ穴４０2が構造の中心に維持され、残りの材料がフライス削りされ、機械的剛性に適した材料の厚さを保持するこのアプローチの一例を示す。図４０は、中空突起４０0の内側に配置された中央シリンダ支持体(404)を示し、例示的な中央シリンダ(404)は、突出部の頂部まで延びる円形断面を有しているが、このシリンダ支持体は、重量の中程度のペナルティしか備えないより高速である正方形または長方形の断面を有することができる。この解決方法によれば、突出部の軽量化を図ることができるとともに、立体投影に比べてツーリング時間を増大させることができ、コストを低減することができ、固体突起と同じ材料コストを維持することができる。
【0089】
減法混練ではなく、導電性のテーパ状突起４０0は、鋳造または付加製造によって製造することができる。鋳造は、製造コスト及び材料廃棄物を低減するが、大容量の用途に適しているに過ぎない。鋳造により製造された突起４０0は、粗面を有しており、機械的剛性に必要な厚さよりも厚くなっている。付加製造のためには、材料は、適用可能な技術を制限する導電性でなければならない。一般に、付加製造は、最も費用がかかり、粉砕し、結果的に粗面となる。
【0090】
以下では、導電性テーパ突起を製造するためのプレートベースのアプローチが記載されている。プレートベースのアプローチの３つの変形例は、正の支持体を使用するアプローチと、自立的である、すなわち自立的なアプローチと、負の支持体を利用するアプローチとが記載されている。
【0091】
図42-図48を参照して、正の支持を採用した実施形態が記載されている。ここで、別の斜視図において、図(43)及び図４４に示す誘電体構造体４２２によって、個々の導電性(例えば、金属)テーパ板420(図42では分離して示されている)が内部に支持されている。各導電性テーパ板４２0は、底部にタブ(424)を有し、このタブ(424)は、突出部の基部を越えてプレートを電気的に伸長させて、インターフェースボード(pcbまたはpcbではない)と電気的に接続するか、またはインターフェースボードの下に位置する垂直ボード、または他の電子機器と電気的に接続する。各プレート４２0はさらに、突出端部のところでプレート内に屈曲部(426)を有する。屈曲部(426)は、プレート４２0をインターフェースボードを介して90度の角度で走行させる。任意であるが、この曲げ構成は材料を節約し、より容易な接続を提供する。第3の特徴は、テーパ状突出部の平面よりも下方の角度が付けられた延長部428である。この傾斜した延長部(428)は、インターフェースボードと係合し、ボード内へのスライドを確実にし、確実に捕獲する。また、曲げ部(426e)での強度も向上する。
【0092】
導電性テーパ板４２0は、図(43)および44に示す誘電体構造４２２によって支持されており、この構造は、４つの(例示的な四辺面投影のための)テーパ(例えば、図(43)に示されている)レセプタクル430(図43に示されている)を有し、これらのレセプタクル430(図43に示されている)は、４つのそれぞれの導電性テーパ板４２0が嵌合する。嵌合は、導電性テーパ板４２0の端部を捕捉し、図(45)及び46の代替斜視図に示すように導電性テーパ板４２0を摺動させ、導電性テーパ板４２0は、導電性テーパ突起４０0のファセットを画定する。図４４および図４６に見られるように、誘電体構造４２２の底部は、２つのnubs 432を有し、整合した位置決め孔(442)を有するインターフェースボード440(図47に分離して示されている)に一旦取り付けられた回転を防止し、中心に穴(444)があり、これは、ねじを受容するようにねじ切りされ得るか、またはリベットのために滑らかである。この穴で使用される締結具は、インターフェースボードの背面から支持構造内に入り、組立体全体を強固に保持する。一旦組み立てられると、システムは、上面に取り付けられた５つの導電性のテーパ状突起４２0、４２２を示す図４８の外観と、タブ(424)が突出した裏面を示す図４９とを有する。
【0093】
このプレートベースのアプローチの利点は、それが固体投影設計と交換可能であり、各用途に対して固体またはプレートベースの投影タイプを選択することを可能にすることを含む。加えて、プレートの設計構成は、軽量であり、固体突起または中空突起アプローチよりも材料コストが大幅に低減されている。誘電体支持体４２２は、高い製造容積のための射出成形プロセス、または低製造容積での付加製造によって形成することができる。プレートを支持構造体に挿入する工程により、組立時間が僅かに増加する。一つのＲＦ性能の利点は、電気的に絶縁されているプレートが、ファセット間に導電経路がある固体またはくり抜き突起と比較して、より高い交差偏波分離を提供することができることである。
【0094】
前の例では、プレート420の流れを支持するために内部構造、すなわち、誘電サポート４２２が必要であったが、ファセットされた導電性のテーパ状突起の個々の側部の完全な分離は、ＲＦ性能を低下させることができる機械的共振をもたらす実験で示されている。これらの問題を解決するために、以下のいくつかの例示的な構成が開示されており、内部構造を必要としない自立型の突起を提供する。これらの導電性テーパ状突起は、シート製品を用いて製作され、コストをさらに低減する。一面に位置するタブが隣接する空間上の切断部に摺動するタブ付き接続部を形成するか、またははんだを塗布することにより、これらの例のうちのいずれかを、全長または点で縁部に取り付けることができる。この点に基づくはんだ付け溶液は、面を強固に結合することにより機械的な共振を排除し、しかも十分な交差偏波分離を可能にするという点で理想的である。
【0095】
以下のいくつかの例示的な例は、簡略化のためのポイントへの投影を示す。流動性を必要とせず、機械的強度や製作の容易さのために、突出部の頂部は、突出部の底部に合致した形状とすることができるが、小型化することができる。
【0096】
図５０及び図５１に例を示す。この例では、図５１は、図５０に示すように、金属シートから片切り(452)を折り曲げて形成されたファセットされた導電性のテーパ突起４５０を示し、図５０を折り畳む前に最もよく分かるように、切欠き(452)は、小さな正方形の頂面456(本例では、図(52-54)の代替実施形態で見られる頂点点で)を満たす４つのファセット454(本実施例では)を含む。単片切り欠き(452)のファセット４５４は、頂部ファセット(456(または頂点ポイント)との接合部で折り曲げられて、ファセットされた導電性のテーパ突起４５０を形成し、各ファセット４５４は、図５１に見られるように、インターフェースボード460内に嵌合してＲＦ回路と電気的に接続する頂点ファセット456(または頂点ポイント)との接合部から遠位のタブ４５８を含む。図５１の組み立てられた突出部４５０では、隣接するファセット４５４の縁部は、任意に、はんだ付けによって、または係合タブ(図５０及び図５には示されていない特徴)によって連結されてもよい。先に述べたように、頂部ファセット４５６は任意であるが、機械的強度を付加することができる(頂部ファセット４５６が省略された場合)、４つのファセットは頂部点で一緒になってくる)。
【0097】
図５２を参照すると、変形例は、図５２の底部に示されたファセットされた導電性のテーパ突起４７０と、図５２の頂部に示された対応する単一ピースの切欠き４７２とを備えて示されている。この実施形態は、図５０および51の実施形態の頂面４５６を省略し、その結果、本実施形態の４つのファセット４７４が点になる。さらに、図５０及び図５１の実施形態のタブ４５８は省略されており、その場所では、底板４７６が切欠き内のファセット４７４の１つに取り付けられている。底板４７６は、ボルト頭部やリベット等の締結具(478)を捕捉するための開口部４７７を有する。ボルトを使用すると、折曲げが完了する前にアタッチメントが行われ、一旦折り畳みが完了すると、突起４７０の内部はアクセスできない。折り畳まれた後、突出部４７０は、点で又は縁部全体に沿ってはんだ付けすることができ、またはタブ付き接続を使用することができる(図示せず)。あるいは、ファセット４７４の底縁は、インターフェースボードにはんだ付けすることができ、または底部は、インターフェースボードの上に載るタブを形成するように折り畳むことができる。この変異体は、軽量である。良好な交差偏光分離を提供することができる。流動性があるため、機械的な接続がないので、折り畳みの性質はＲＦ性能に変化をもたらす可能性がある。さらに、図５２に示すように、単一のねじを用いて、面を電気的に取り付けるために圧入のみを使用すれば、角錐は回転することができる。２つのねじを有することにより、底板４７６は、取り付け工程数を2倍にすることができるが、回転問題を解消することができる。この実施例では、pcbは、突起(470.)への電気的接続を提供するためにインターフェース。ボードに好適に使用され、さらに、底板をファセット４７４のうちの１つよりも上に設けるなどして、底板を折り畳んだときに、剛性と一貫性を材料重量およびコストのペナルティに加えるように、変形が考えられる。
【0098】
図５３を参照すると、図５３の底部および図５３の頂部に示された対応する単片切り欠き(482)に別の例示的なファセットの導電性テーパ突起４８０が示されている。この実施形態は、図５０及び51のものと同様であり、４つのファセット４５４とタブ４５８とを含むが、頂面４５６は省略されて、4個(側)ファセットが点になる。また、図５０及び図５１の実施形態の頂点ファセット４５６を、例えば、引き抜き操作によって形成された丸みを帯びた頂点に置き換えるなど、更なる変形が考えられることに留意されたい。図５０、図５１及び図５３の実施形態のタブ４５８は、突起４８０が最終形状(例えば、図５１及び図５３のように)に曲げられたときに、タブ４５８が90度の角度でインターフェースボード４６０に適合するように曲げられる。タブ４５８は、インターフェースボード４６０がプリント回路基板(PCB)であるとき、インターフェースボード４６０の電気トレースにはんだ付けすることができる。これにより、電気的に導電性のテーパ状突起４５０、４８０をインターフェースボード(460d)に強固に機械的かつ電気的に接続することができる。あるいは、タブ４５８は、インターフェースボードを貫通して下方の垂直ボードに取り付けることができる。任意選択的に、ファセット４５４の隣接する端部は、はんだまたはタブおよびレシーバ配置(図示せず)を用いて接合することができる。この方法は、軽量化され、タブとpcbとの接合以外の機械的接続を必要としないという点で、平坦な底版を改良する。タブ４５８の使用は、図５２の実施形態のように底板４７６を使用するアプローチと比較して、組立時間及びシステム全体のサイズ、重量、電力、コスト(SWAP-C)を低減する。
【0099】
図５４を参照すると、図５３の底部および図５３の頂部に示された対応する単片切り欠き(492)には別の例示的な表面導電性のテーパ状突起(490)が示されており、この実施例は、ファセット４９４の角部にオフセット配置されたタブ４９８を有する４つのファセット４９４を使用し、ここで、インターフェースボード４６０は、少なくともタブに付加された三角形のファセット４９４の深さを有する。例示的なタブ４９８は一方の側にオフセットされているが、代替的には、いずれかの側に加えられた三角形の中央にあってもよい。
【0100】
図５５を参照すると、負(すなわち外部)支持を有するプレートを使用する実施形態が開示される。ＤＳＡは、導電性のテーパ状突起を保護し、外部接触のための安全な表面を提供するために、レドーム(すなわち、必要に応じて耐候性であってもよい構造エンクロージャ)を含むことができる。本実施形態では、レドーム(500)は、テーパ状の凸形状の凹部５０４を有する型枠(502)を含むか、または画定する。導電性のテーパ状突起５０６を構築するために、型枠502上に金属のシート(例えば、図５５に破線５０８で模式的に示す位置)に金属のシートを敷設し、次いで、パンチを適用して、シート金属をテーパ状の突起状凹部５０４に押し込むようにしてもよく、あるいは、各突起５０６を形成するために、別のシートを穿孔してもよい。また、パンチは、突起５０６と同じ断面形状を有していてもよい。(図５５において、テーパ状突起状凹部５０４の表面と凸部５０６との間には、それらを区別するための隙間が示されているが、実際の製造においては、テーパ状突起５０６がテーパ状突起状凹部５０４の対応する面に押し付けられて接触する。このアプローチはある利点を有する。ＤＳＡアセンブリの自動化を容易にする。また、突起５０６を支持して、より薄い材料およびより高いレベルの環境ロバスト性を可能にする。レドーム(500)は、プラスチック等の誘電体材料で形成されるべきであり、射出成形や3次元((3D)印刷技術などの製造手法により製造することができる。射出成形により、強度、軽量、低コストのラドームを構築することができる。型枠(502)は、固体である必要はなく、代替的には空であってもよいことに留意されたい。
【0101】
以下では、金属(例えば、接地面を有するpcb)がＤＳＡのＲＦ性能に悪影響を及ぼす場合には、ここで認識された問題に対処するいくつかの更なる例示的な実施形態が記載されている。
【0102】
ＤＳＡアーキテクチャは、導電性のテーパ状突起の間のギャップのすぐ後ろに導電性材料が存在しない場合に最もよく機能する。一方、大部分の無線周波数成分は、例えば、地表面を有するpcb上に地表面に近接して取り付けられたときに最良となる。この課題を解決するために、本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、突起が取り付けられる表面に垂直に取り付けられたpcbを使用する。
【0103】
図２のようなＤＳＡ設計では、突起２０はプリント回路基板(PCB)１０に直接取り付けられ、PCB 10の反対側はＲＦ構成要素(例えば、図２の例ではチップバラン３０を取り付けるために使用される。PCB 10は、少なくとも2層の層を有し、導電性トレースは、"頂部"上の突起２０をバラスト３０に接続し、内側層(2層以上の場合)または外部層のいずれかが浸水した地表面として存在する。浸水した接地面は、導電性材料で可能な限り表面を充填することにより、電気のための低抵抗表面を提供する。接地面は、ＲＦ構成要素の性能を改善するために含まれる。
【0104】
図５６を参照すると、これは、導電性のテーパ状突起２０と下にある接地平面510(図2の実施例のpcb 10の一部である)とを示すことによって概略的に示されている。グランドプレーン５１０は、同一基板(すなわち、。突起２０が取り付けられたpcb 10は、突出部２０の基部における突起２０の間の隙間から離れた１つの完全な波長以下に取り付けられた導電性表面を生じ、図５６は、到来する無線周波数波の投影空間への反射による結果として生じるＲＦ干渉を概略的に示す。干渉は、建設的または破壊的な両方であり得るが、全体的な結果は、広帯域性能の低下と、複数の到達角度及び周波数でのこのような干渉を解決するために必要とされる設計の複雑さの増加とである。
【0105】
１つの解決策(図示せず)は、突出部の基部の下方に延在するが突出部の間に延在しない接地面を有する連続接地面を交換することである。このようなアプローチでは、ＲＦ構成要素は、突出部の基部の下に完全に適合するように十分に小型化される。このアプローチは、複雑な格子状の接地面と、高度に小型化されたＲＦ構成要素とを必要とする。
【0106】
図５７を参照して、別の解決策が示されている。導電性表面、すなわち接地平面５１０を移動させることにより、さらに、突出部２０の基部から１つの波長が離れて、pcbを垂直な向きで使用することができる。この不確定電磁波(例えば、図２のように)。この方法は、突出部２０からpcbにスタンドオフ５２０を設けて剛性支持を提供し、突出部２０が正方形または矩形である場合、突出部２０の各面に対する導電接続部５２２、例えば４つの接続部５２２を設けることを含む。変形例(図示せず)では、導電性接続部５２２が剛性支持体を提供するので、別個のスタンドオフ５２２を任意に除去することができる。スタンドオフは、突起２０の基部と接地面５１０との間に分離５２４を提供し、このアプローチは、必要な分離５２４が大きくなるほど高いＲＦ動作周波数に最適であり、剛性を低下させ、衝撃及び振動の下での故障を招く。例えば、400mfizにおいて、スタンドオフによって提供される分離５２４は、約0.75メートルである必要がある。対照的に、10gfizにおいて、スタンドオフによって提供される分離５２４は3センチメートルである。
【0107】
図５８を参照すると、別の解決策は、電気的に導電性のテーパ状突起２０を電気的に非導電性のインターフェースボード５５０に取り付け、ＲＦコンポーネント５５２をインターフェースボード５５０に対して垂直に配向された垂直プリント回路ボード(pcb)５６０に取り付けることである。すなわち、図５８の実施形態では、導電性接地面を有するpcbであるインターフェースボード上に突起２０を取り付けるのではなく、誘電体基板インターフェースボード５５０が使用される。誘電体インターフェースボード５５０の上面は、突起２０を支持し、ＲＦ構成要素５５２を支持するためのpcb 560のセットは、表面５５０に対して垂直に配向されている。垂直pcb 560は、PCB 560の接地面上に取り付けられたＲＦコンポーネント５５２を含み、または支持する。１つの実施形態(図５８に示す)では、突出部２０の各列の間に位置する垂直pcb 560があり、別の実施形態(図示せず)では、各列の突出部の下に１つの垂直pcbが存在する。突起２０の列間に垂直pcb 560を配置することは、差動モードでＤＳＡを動作させるのに適している。
【0108】
インターフェースボード５５０は、プラスチック(例えば、アクリロニトリル-ブタジエンスチレン、すなわちabs)のような、任意の剛性または半剛性の誘電体材料から製造することができる。あるいは、インターフェースボード５５０は、プリント回路基板(PCB)であってもよいが、連続したグランドプレーンを含まないものであってもよい。接地面を有しないが導電性トレースを有するpcbを使用すると、インターフェースボード５５０は、垂直pcb 560(接地面を有する)との接続部への突起２０の間の信号の接続を容易にする。１つのアプローチでは、垂直pcb 560への接続は、カードエッジコネクタを使用する。また、インターフェースボード５５０は、接地面を有しないpcbを使用することにより、pcb上に直接的に荷重でエッジを終端させることができ、設計を簡略化することができる。しかし、インターフェースボード５５０は、誘電体材料のシートを使用してコストを上昇させるので、接地面を持たないpcbを利用する。シート誘電体は、対応する直角ブラケット、エッジコネクタ、ほぞなどのねじ穴のような種々の締結構造を介して垂直pcbを捕捉するように作ることができる。別の選択肢は、突起２０、マウント及び表面をネジ、リベット等を介して取り付ける突起２０のためのマウントと、垂直pcb 560に機械的かつ電気的に取り付けられるマウントとを作成することであり、マウントは、任意にネジによって補助されるはんだ付けまたは圧縮タイプであってもよい。
【0109】
いくつかの実施形態では、インターフェースボード５５０は、ＤＳＡのためのハウジングの一部を形成し、例えば、インターフェースボード５５０は、5側ボックスエンクロージャ。ハウジングの一側であり得る。前面は、突出部と任意のレドームとを搭載し、底部は、任意の背面カバーのための接続点を有する。(図64、図65参照)。
【0110】
いくつかの実施形態では、垂直pcb 560の端部は、インターフェースボード５５０に固定され、この配置では、垂直ボード５６０は、衝撃または振動の下で応力を受ける。これらの応力は、図(59)に示すように、インターフェースボード５５０への剛性の取り付け、および/またはインターフェースボード５５０と平行に配向された第２の支持ボード５６２を含むことによって、及び/又はインターフェースボード５５０から遠位の垂直ボード５６０の縁部を固定することによって緩和され得る。第2の支持板５６２は、垂直板５６０が第2の支持板５６２を突起２０の基部から離れた１つのＲＦ波長よりも多く位置決めするのに十分な大きさのものでなければ、接地面を含まない。
【0111】
図６０は、図５８に記載された概念を組み込んだＤＳＡの平面図を示す。ここで、インターフェースボード５５０の上面は、垂直な列ボード５６０の相互接続(564)を突起２０の列に可能にするpcb (グランドプレーンなし)であり、オプションのエッジ終端(566)も含むことができ、図６０の設計は、任意に、第2の支持ボード562(図60には閉塞されている)を含むことができ、これは、組立体の機械的剛性を向上させて改善することができる。衝撃及び振動に対するロバスト性。第2の支持基板５６２が含まれている場合には、垂直な列ボード５６０の間の電気的接続の追加の経路指定を任意に含むことができ、さらなる信号チェーン要素への接続を簡略化することができる。前述したように、垂直板５６０が第2支持板５６２を突起２０の基部から離れた１つのＲＦ波長よりも多く位置決めするのに十分な大きさであるならば、第2支持板５６２はまた、接地面とＲＦ構成要素とを含んでもよい。
【0112】
図61-図63を参照して、別の実施形態では、直交する２つのボード５６０、５７０の２つの直交セットが提供される。垂直基板５６０の組(以下、"行ボード"とも呼ぶ)は、インターフェースボード５５０に垂直であり、他の組の垂直ボード570("列ボード"とも呼ばれる)は、インターフェースボード５５０に垂直であり、かつ、行ボード５６０にも垂直である。この実施形態では、行ボード５６０及び列ボード５７０は、行及び列ボード５６０、５７０が相互に結合して垂直ボード５６０、５７０の二次元グリッドを形成し、これらの全てがインターフェースボード(550.)に垂直であり、これにより、突起２０の行及び列の両方に電気的接続を提供することが容易になり、メッシュの列及び列ボード５６０、５７０のグリッドがアセンブリに付加的な剛性を提供する。切欠き(572)は、交差する行及び列のpcb 560、５７０が交差して相互に噛み合うことを可能にする。切欠き(572)が組み立てられたとき(例えば、接着剤によって)機械的に固定されるか、または締まりばめを有するならば、組立体は自己支持型二次元格子となる。図61-図63には示されていないが、図(59)の実施形態の第2支持板５６２も含めて剛性を高めることができる。交差行及び列垂直板５６０、５７０を使用するこの方法の利点は、突起２０の行及び列の両方への電気的接続を単純化し、組立体の剛性を向上させ、必要に応じて、第2の支持板562(噛み合い行および列板５６０、５７０によって提供される改良された剛性による)を省略することを可能にすることを含む。この場合も、インターフェースボード５５０は、任意の電気的に非伝導性の材料で作ることができ、または洪水充填(すなわち、連続的な接地面なし)なしでpcbとすることができる。これにより、列基板５６０及び列基板５７０の両方を使用することにより、インターフェース基板550上の導電体の必要性を緩和することができ、これにより、インターフェース基板５５０を、印刷回路を有さない単純な誘電体基板とすることができる。
【0113】
図６４及び図６５を参照すると、図61-63の実施形態を含む完全なＤＳＡアセンブリが示されている。図６４は、ＤＳＡアセンブリの分解斜視図を示す。この実施形態は、第2の支持ボード(562.)を含まず、図６４のＤＳＡアセンブリにおいて、インターフェースボード５５０は、図６５に分離して示されている、5側ハウジングまたはエンクロージャ５８０の前面である。突起２０は、それぞれのマウント320(マウント320)に配置されており、ねじ３０６によって固定された(図３４を参照して説明され、図(36)を参照して説明されているように、図３４を参照して説明されている)。図６４のＤＳＡアセンブリは、関連するガスケット(584)を有するレドーム５８２をさらに含む。レドーム５８２は、導電性のテーパ状突起２０と、包囲体または筐体５８０の一部または全ての上に嵌合し、ファスナ５８６によって固定され、筐体または筐体５８０の裏面には、背面カバーまたは支持体(588)及び関連するガスケット５９０が設けられ、ファスナ５９２によってＤＳＡアセンブリに固定されている。この設計は、5サイズのハウジング580(図65も参照)の前面を形成する誘電体表面としてインターフェースボード５５０を利用する。ハウジング５８０は、垂直ボード５６０、５７０の端部を捕捉する内面(図示せず)に溝を有し、それによって衝撃及び振動の生存能力を増大させる。インターフェースボード５５０(および場合によりハウジング５８０の全体)は、例えば、付加製造または射出成形によって製造される単一ピースプラスチック部品であってもよい。前述のように、突起２０は、それぞれのマウント３２０に接続し、次に、機械的および電気的に、列および列ボード５６０、５７０に取り付けられる。
【0114】
本明細書に開示されるＤＳＡ設計は、広範囲のＲＦ構成要素構成で使用することができる。 以下に、開示されたＤＳＡと共に適切に使用されるいくつかの例示的なシグナルチェーンが提示される。
【0115】
DSAは、差動モードでの電磁キャプチャおよび/または起動（アプリケーションに応じて）のための空きスペースとインターフェイスします。これは、2点間のRF信号の違いを処理することを意味します。 ほとんどの市販のRF回路は、信号が単一の導体上にあり、グランドを基準とするシングルエンド動作モードを想定しています。 DSAアーキテクチャは、バランと呼ばれるトランスを介してシングルエンド回路で動作するように作成できます（つまり、「平衡-不平衡」）。これは、側面図(上図)と上面図(下引図)とを示す図６６に示されている。図６６は、バラスト６００が導電性テーパ状突起２０を接続し、差動信号をシングルエンド信号に変換するＲＦ結合を示す。図６６は、3x 2ＤＳＡ構成(これは、任意のmxn ＤＳＡ構成に拡張することができる)を示し、ここで、mおよびnは、1以上の整数である。この場合、導電性のテーパ状突起２０は四面状の角錐であり、各ファセットは、バラン６００の差動側を介して隣接する突起２０の対向するファセットに接続されており、この空間は画素と呼ばれる。
【0116】
一般に、バラストは、いくつかの形式の信号チェーンに接続され、２つの特定の実施形態が図(67.)に示されており、図６７の実施形態は、送信(TX)および受信(RX)動作の両方を提供するトランシーバ、すなわちＤＳＡのためのものである。送信機(すなわち、送信(TX)動作のみを提供するＤＳＡ)のみ、または受信機のみである場合には、受信(RX)動作のみを提供するＤＳＡが望まれる場合には、スイッチ614(上時分割複信信号チェーン６１０またはサーキュレータまたはデュプレクサ616(低周波分割複信または全二重化信号チェーン(612)を省略することができ、不要な経路(TX)またはrx)を省略することができる。また、図６７は、信号チェーン６１０、(612)のバラン６００への直接取り付けを示し、突起２０の対向する面の数と信号チェーンとの間の1対1の比に等しい。
【0117】
図６７の上部は、RX/txスイッチ６１４を用いた信号チェーン６１０の一例を示し、信号チェーン６１０の設計は、送信回路で受信回路に直接電力を供給しない。スイッチ６１４は、tx経路とrx経路とを隔離する機能を果たす。回路６１０は、しばしば時間領域複信(TDD)と呼ばれる、同時に送受信することができない。ＤＳＡ電気アーキテクチャは、rxモードで動作するいくつかの信号チェーン６１０と、txモードで動作するいくつかの信号チェーンとを有することができ、同時に、開口効率の低下にもかかわらず、送信および受信動作の両方を同時に提供することができる。信号チェーン610内のスイッチ６１４の使用は、スイッチが低コストであり、容易に入手可能であり、高電力を扱うことができ、広い帯域幅で動作することができるという利点を有する。
【0118】
図６７の下部は、周波数分割複信(FDD)または全二重(FD)のいずれかで動作可能な信号チェーン(612)の一例を示している。fddは、分離して送受信することにより、同時送受信を可能にする周波数をフィルタリングし、受信信号から送信周波数をフィルタリングする。ここで、スイッチ６１４は、ダイプレクサまたはサーキュレータのような構成要素(616)によって置き換えられる。ダイプレクサは、送信および受信周波数を分割し、一方、送信エネルギーを許容する一連のゲートのようなサーキュレータは、rx経路への反射を大きく回避する。ダイプレクサは調整可能ではなく、周波数動作に設計されたアプローチを必要とする。を指定し、指定された送受信周波数または周波数帯域)。典型的な商業的に入手可能なサーキュレータは、帯域幅の約1GHz (または1オクターブ)を超えない。これは、例示的な信号チェーン(612dfd)のような信号チェーンを使用する際にＤＳＡに制約を与えるが、信号チェーンは、tx経路からのrx経路の隔離を維持しながら、同じ周波数での送信モードと受信モードの両方で動作することができる。これは通常、さまざまなアンテナまたはサーキュレータを使用し、逆信号を介してTXパスをRXパスに接続するキャンセル回路と組み合わせることで実現されます。 DSAアーキテクチャは、TX経路とRX経路を異なる投影セット20に配置し、モードごとに異なる信号チェーンを使用するか、サーキュレータを含めることで、全二重動作を実現できます。
【0119】
ＴＤＤ、ＦＤＤ、またはＦＤモードのいずれかにおいて、信号チェーンは、それぞれが独自のスワップＣ ／性能のトレードオフを有する多数の異なる電気的アーキテクチャをサポートするように変更することができる。
【0120】
図６８を参照すると、例示的な４ｘ４ ＤＳＡは、最大４０の個別の信号チェーンをサポートし、信号チェーンは、図６８の円６２０によって図式的に示されている。このアプローチには、低電力を使用する能力などの利点がある。 TXアンプ（パワーアンプ、PAと呼ばれることが多い）、RXアンプ（低ノイズアンプ、LNAと呼ばれることが多い）の無相関ノイズの平均化によるノイズフロアの低下、信号ダイナミックレンジの拡大、アパーチャのサブセット化-アパーチャの一部が機能に専用で、別の部分に専用で、動的で任意のビーム形成と偏光生成。ただし、SWAP-Cでは、各シグナルチェーンがスペースと電力を消費し、コストが高くなるため、このパフォーマンスは低下します。
【0121】
図６９を参照すると、１つの信号チェーンが複数の画素を支持するように信号を結合することが望ましい場合がある。一つの方法は、複数の偏光動作及びビームステアリングを維持し、方位及び仰角を形成する行及び列にピクセルを結合することである。ピクセルを結合するために、コンバイナまたはスプリッタ(例えば、図６９の例示的な信号チェーン630内の結合器６３２または結合器６３４は、TX/rx経路内の1つ以上の位置で信号チェーンに挿入される。コンバイナ６３２、６３４は、双方向デバイスであり、これは、電流が双方向に、または両方の方法で同時に流れることができる。図６９は、コンバイナ６３２をデュプレクサとバランの間に配置することができることを示し、あるいは、代替的に結合器６３４を、rx経路における低雑音増幅器(LNA)(638)のtx経路および下流の電力増幅器(PA)(636)の上流に配置することができる。(図６９は、図示されたバラン６００を介して単一の例示的なピクセルと結合されたコンバイナ６３２を示し、より一般的には、コンバイナ６３２は、ピクセルのそれぞれのバラストを介して複数のピクセルと結合することができる。同様に、例示的な結合器６３４は、電力増幅器(636)および例示的なピクセルの低雑音増幅器(638)を介して単一の例示的なピクセルと結合されているが、より一般的には、結合器６３４は、ピクセルのそれぞれの構成要素６３４、６３６を介して複数のピクセルと結合することができる。第1の位置(すなわち、第2の位置)は、第1の位置(すなわち、結合器６３２はtx経路とrx経路の両方に使用されるので、結合器６３２は低コストであるが、結合器６３２は典型的には限られた電力処理能力を有し、rx経路に信号減少(損失)を挿入するので性能上のペナルティを被る。第2の位置、すなわち、結合器６３４は、必要とされる結合器の数を2倍にするが、ピクセルpa 636ごとの使用を可能にし、ＲＦ電力への電力の変換の全体的な効率を増加させ、LNA 638が、rx経路上の結合器６３４の損失を克服し、1ピクセルの熱雑音が相関されていないため、システムの全体的な雑音指数を減少させ、システム雑音を、
に比例する比率で減少させる。逆に、コンバイナ６３２を使用する実施形態は、単一のものを使用する。多数のピクセルのためのlna 638は、より少ない雑音指数の利益を受ける。
【化1】
【0122】
図６９の信号チェーン６３０は、所望であれば、ビームステアリング及びビーム形成を行うのに十分な数の信号チェーンが存在すると仮定する。いくつかのビーム形成及びステアリングは、２つの信号チェーンで行うことができるが、４つの信号チェーンは、より良い実行溶液を提供する。信号チェーンの最高コスト及び最高電力消費部分は、しばしばアナログ-デジタル変換であり、ビームステアリング及び成形に必要な動作を実行するのに必要なデジタル信号処理が必要である。
【0123】
図７０を参照すると、信号チェーン６４０は、システムコストを低減するための１つの方法を示す。信号チェーン６４０は、デジタル-アナログ変換器(DAC)６４４の下流の移相器または時間遅延６４２と、アナログ-デジタル変換器(ADC)６４８の上流の移相器または時間遅延６４６とを含み、この方法は必要な信号チェーンの数を減少させ、ある場合には１つの信号チェーンのみが必要である。トレードオフは、時間シフタまたは遅延６４２、６４６が、いくつかの実装において広帯域動作を制限することができることである。
【0124】
本明細書に示した全ての信号チェーンにおいて、デジタル-アナログ変換器は、任意に、信号の周波数を上昇させるミキサを追従させることができ、アナログ-デジタル変換器の前に、信号の周波数を低下させるミキサを先行させることができることに留意されたい
【0125】
図７１を参照すると、いくつかのＲＦコンポーネントは、シングルエンドの代わりに差動的に信号上で動作することができる。このような差動/ＲＦ構成要素を使用することにより、ＤＳＡは、図７１に示すように、完全に差動信号チェーン(650)で動作することができる。これらの入力は、ADC 648またはdac 644でのデジタルワードからの変換のために、バランスのとれた対として維持される。電力増幅器(PA)(636)および低雑音増幅器(LNA)(638)は、本実施形態では、差動信号を処理する。図７１の例示的な実施形態は、tx及びrx差動経路の時分割または分周複信を提供するためのスイッチ(または、デュプレクサまたはサーキュレータ)(652)と、LNA 638の上流の任意のフィルタ(654)とをさらに含む。スイッチ、デュプレクサ、またはサーキュレータは、介在するバランのない1つ以上の開口ピクセルに結合されることに留意されたい。
【0126】
変形例は、差動信号がdac及びadcの短い位置に維持される半差動信号チェーン(図示せず)を使用することができ、バラストを使用してその時点で変換することができる。
【0127】
結合器の各々は、損失を挿入し、チャネル数が制限され、SWAP-cを増加させる。様々な設計を使用して、これらの効果を緩和することができる。
【0128】
図７２を参照すると、信号チェーン６６０の後にコンバイナ６３２が含まれている例が示されている(例えば、これは、図６９の信号チェーン６３０、または図７０の信号チェーン６４０とすることができ、ファンアウトする)。これらの画素は一列に示されており、コンバイナ６３２は、信号チェーン６６０の前方で利用される4-1コンバイナであり、この例では、全ての4画素が同じ信号を受信し、方位に沿った画素レベル操舵が不可能である。任意の修正は、コンバイナとバラストとの間に移相器を配置することである。このアプローチは、低電力、低コストの構成を表す。これらの実施例は、より大きなds、例えば、9-1コンバイナを必要とする10×10ＤＳＡに容易に拡張することができることに留意されたい。
【0129】
図７３は、結合器６３２を複数の結合器６３４を直列に使用して構築することができる方法の一例を示し、より大きなファンアウトを有するコンバイナを作成するか、または複数のピクセルにわたって位相シフトを可能にする。図７３は、2個の2-1結合器６３４が直列に積層されている。SWAP-cまたは2-1対4-1結合器の性能特性のために、または必要とされる結合器ファンアウトの利用不可能性のためにこれを行うように選択することができる。他の理由は、信号線に不均等な時間遅延を誘発しないように、１つの画素から他の画素への全トレース長を等しくすることが容易であるからである。加えて、結合器６３４の間にミキサを配置して、いくつかのビーム形成及びグループ間のステアリングを可能にすることができる。
【0130】
図７４は、結合器アプローチが均質である必要はなく、すなわち、結合器の使用がピクセル間でバランスされていないことを示している。図７４の例では、3-1結合器(672)は、第1の信号チェーン(670)を３つのピクセルに接続し、第4のピクセルは第2の信号チェーン(680.)への直線的な接続を有する。このアプローチは、ＤＳＡが、異なるパワー/感度の必要性を有する複数の関心のある信号を同時に処理するように設計される場合に有用であり得る。この場合、全ＤＳＡ性能が必要な場合には、２つの信号チェーン(670)、(680)をデジタル領域で合成する。
【0131】
図(75)はさらに別の非限定的な例示的な例を示しており、この例は、二重管690(スイッチ、サーキュレータ、ダイプレクサなどであってもよい)を介して開口からtxおよびrx経路を分離することによって性能を増大させる。図(75)に示すように、tx信号チェーン(700)は、第1の4-1コンバイナ702に供給され、電力増幅器(Pas)(704)を駆動し、ＤＳＡの画素を介して送信するrx信号チェーン(710)は、低雑音増幅器(lna)714(必要に応じてプレフィルタを含んでいてもよい)によって増幅された後、d 4-1コンバイナ(712)を介して信号を受信する。これにより、結合器の数を2倍にする必要があるが、これにより性能を向上させることができる。lna 714は、結合器の損失を打ち消すことができ、Pas 704が下流にあるので、結合器の電力制限にはもはや制限されない。
【0132】
図76-図81は、種々の性能/SWAP-c取引空間位置を有するいくつかの更なる例を提示する。なお、これらの例では、図６９の結合器６３２が使用され、これは、バラン６００と直接インターフェースする。これらの例の全ては、図６９の第2の位置にある結合器６３４によって実施されてもよいことに留意されたい。
【0133】
図７６は、5-1個の結合器である結合器６３２を使用して、水平偏波で４つの信号チェーンおよび垂直偏波で４つの信号チェーンを提供する5×5ピクセルＤＳＡ実施例を示す。この構成は、２つの(すなわち、(2n)のチャネルカウント、例えば23=8チャネルを有するsdrsが商業的に入手可能である、ソフトウェア定義無線機(SDRs)と良好に対をなす。この設計は、両偏光に対する同時動作、入射偏波の測定能力、および方位及び仰角の両方でのビーム操縦および形態を可能にする。例示的な5×5ピクセルＤＳＡの文脈におけるこの設計の欠点は、共通のファンアウトではない5-1個の結合器を使用することである。
【0134】
図(77)を参照すると、例示的な5x 5ピクセルＤＳＡの文脈において、一般的な5-1結合器の必要性を緩和するために、図(77)の設計を採用することができ、この場合、１つの垂直および1つの水平周辺のピクセルが信号チェーンに持ち込まれず、有効開口面積がわずかに減少する。これにより、突起２０の一面のみが使用される。結合器６３２は、全て、4-1個の結合器である。このアプローチは、２の電力が最も一般的であるので、より一般的な4x 1コンバイナのファンアウトを使用することを可能にする。未使用の面をよりよく使用するために、図７４のアプローチを適用して、付加的な関心のある信号を調査することができる。
【0135】
単一の偏光が問題である場合、またはビーム操縦および形成が１つの偏光でのみ必要である場合には、図(78)のアプローチが有用である。図７６を参照して既に説明したように4本の信号チェーン６３０によってサービスされる結合器６３２によって行を結合し、図(78)の実施例では、列は4-1結合器(722)により単一の信号チェーン(720)に結合され、4個の5-1結合器(724)に結合される。この構成は、例えば、関心のある２つの信号が動作中であり、それらの信号の１つに形成および操舵が必要でない場合に有用である。
【0136】
図(79)は、偏光を測定または制御する能力を有しない単一の信号チェーン７３０、またはビーム形式/ステアを提供するＤＳＡアーキテクチャである。単一の信号チェーンは、2-1結合器７３１によって行及び列に結合され、各々が４つの5-1結合器７３４になじらせる2-1結合器７３２によって結合され、このアーキテクチャは、例えば、効率的な超広帯域性能を必要とする既存の単一チャネル無線をサポートするのに有用である。
【0137】
図８０は、各画素が水平及び垂直偏光を組み合わせたＤＳＡを示し、自身の信号チェーンに接続されている。このアプローチは、低ノイズかつ高電力効率が要求され、ロバストなビーム形成が必要であるが、ビームパターン及び受信パターンは偏光に関して対称であることが必要である。
【0138】
図８１を参照すると、ＤＳＡの１つの利点は、その超広帯域幅および多くの信号を同時にサポートする能力である。所与のＤＳＡ実施形態は、データ変換器の帯域幅によって制限され得る。この制限を緩和するために、図８１のアーキテクチャは、先行例のいずれにおいても使用することができる。図８１に示すように、画素を行、列、その他の構成に組み合わせた後、複数の変換器に分割する。送信(TX)経路のために、複数のdac変換器７５０が結合器７５２を介して受信(RX)経路のための電力増幅器(PA)７５４に結合され、複数のadc変換器７６０が結合器７６２を介して低雑音増幅器(LNA)７６４に結合され、必要に応じてプレフィルタ７６６を備え、変換器は適切なフィルタおよびミキサを含むと考えられる。このアーキテクチャは、例えば、lnaとpaが存在する場合に好適であり、結合器における損失の影響を低減する。
【0139】
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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】
【図61】
【図62】
【図63】
【図64】
【図65】
【図66】
【図67】
【図68】
【図69】
【図70】
【図71】
【図72】
【図73】
【図74】
【図75】
【図76】
【図77】
【図78】
【図79】
【図80】
【図81】
【国際調査報告】