(57)【要約】【課題】電磁装置に関する実施形態を開示する。【解決手段】一態様では、本装置は、電磁信号を伝搬するように構成された回路基板を含む。また、本装置は、電磁信号を伝搬するように構成された導波路を含む。本装置は、回路基板と導波路との間で信号を結合するように構成された結合ポートをさらに含み、結合ポートは、ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する。【選択図】図４Ａ
2020074592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁信号を伝搬するように構成された回路基板と、
電磁信号を伝搬するように構成された導波路と、
前記回路基板と前記導波路との間で信号を結合するように構成された結合ポートであって、前記結合ポートが、前記ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する、結合ポートと、を備える装置。
【請求項２】
前記結合ポートが、双方向ポートとして構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導波路が、（ｉ）前記導波路から電磁エネルギを放射することと、（ｉｉ）電磁エネルギを前記導波路に結合することのうちの少なくとも１つを行うように構成された放射素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記導波路が、分割ブロック構造を備え、前記回路基板が、前記分割ブロックの底部ブロックに結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記結合ポートが、前記分割ブロックの前記底部ブロック内に位置する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記結合ポートが、前記底部ブロックの上部側及び前記底部ブロックの底部側の両方から機械加工された寸法を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記結合ポートが、前記分割ブロックの側に位置する、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記回路基板が、電磁信号を前記結合ポート内に放射するように構成された素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
複数の結合ポートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記回路基板の複数の素子をさらに備え、前記複数の素子の各々が、それぞれの電磁信号を前記複数の結合ポートのそれぞれの結合ポート内に放射するように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
回路基板によって電磁エネルギを伝導することと、
前記回路基板の放射要素によって、前記電磁エネルギの少なくとも一部分を、放射電磁エネルギとして放射することと、
結合ポートによって、前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を、導波路内に結合することであって、前記結合ポートが、前記導波路と前記回路基板との間の通路であり、前記結合ポートが、前記ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する、結合することと、を含む方法。
【請求項１２】
前記回路基板の複数の結合ポート及び複数の放射要素をさらに備え、前記方法が、それぞれの放射要素によって放射された、前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を結合する各結合ポートをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記結合することが、分割ブロックアンテナユニット内に位置する結合要素によって行われ、前記回路基板が、前記分割ブロックの底部ブロックに結合される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記結合ポートが、前記分割ブロックの前記底部ブロック内に位置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合ポートが、前記底部ブロックの上部側及び前記底部ブロックの底部側の両方から機械加工された寸法を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
導波路によって電磁エネルギを伝導することと、
結合ポートによって、前記導波路からの前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を、受信電磁エネルギとして結合することであって、前記結合ポートが、前記導波路と回路基板との間の通路であり、前記結合ポートが、前記ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する、結合することと、
前記回路基板の結合要素によって、前記結合ポートからの前記受信電磁エネルギの少なくとも一部分を前記回路基板に結合することと、を含む方法。
【請求項１７】
前記回路基板の複数の結合ポート及び複数の放射要素をさらに備え、前記方法が、それぞれの放射要素によって放射された、前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を結合する各結合ポートをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記結合することが、分割ブロックアンテナユニット内に位置する結合要素によって行われ、前記回路基板が、前記分割ブロックの底部ブロックに結合される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記結合ポートが、前記分割ブロックの前記底部ブロックに位置する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記結合ポートが、前記底部ブロックの上部側及び前記底部ブロックの底部側の両方から機械加工される寸法を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［0001］  本出願は、２０１６年２月３日出願の米国特許出願第１５／０１４，５０８号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
［0002］  本明細書で特に示されない限り、本セクションで説明される材料は、本出願の請求項に対する従来技術ではなく、本セクションに含まれることにより従来技術であると認められるものではない。
【０００３】
［0003］  無線検出測距（レーダ）システムは、無線信号を発し、戻ってくる反射信号を検出することによって、環境的特徴までの距離を能動的に推定するために使用されることができる。無線を反射する特徴までの距離は、伝送と受信との間の時間遅延に従って判定されることができる。レーダシステムは、周波数が経時変化する信号、例えば経時変化する周波数ランプを有する信号を発し、その後、発された信号と反射された信号との間の周波数の差異を、範囲推定と関係づけることができる。また、いくつかのシステムは、受信された反射信号におけるドップラー周波数シフトに基づいて、反射オブジェクトの相対的な動きを推定し得る。指向性アンテナは、各範囲推定を方位と関連付けるための信号の伝送及び／または受信のために使用されることができる。より一般的には、指向性アンテナは、放射されたエネルギを対象の所与の視野に集中させるためにも使用されることができる。測定された距離と方向情報とを組み合わせることにより、周囲環境の特徴がマッピングされることが可能になる。そして、レーダセンサは、例えば、自律車両制御システムによって、センサ情報によって示された障害物を回避するために使用されることができる。
【０００４】
［0004］  自動車用レーダシステムのいくつかの例は、電磁波周波数７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）で動作するように構成され得、これは、ミリ（ｍｍ）電磁波長（例えば、７７ＧＨｚに対して３．９ｍｍ）に対応する。これらのレーダシステムは、レーダシステムが環境、例えば自律車両の周りの環境を高精度で測定することを可能にするために、放射されたエネルギを密なビームに集中させるアンテナを使用し得る。そのようなアンテナは、コンパクトであり（典型的には、例えば、高さ１．３インチ×幅２．５インチの形状因子を有する）、効率的であり（すなわち、アンテナにおける熱に対して、またはトランスミッタ電子機器に跳ね返されるわずか７７ＧＨｚのエネルギ損失しかないはずである）、製造が安価である場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［0005］  本出願は、電磁装置に関する実施形態を開示する。一態様では、本装置は、電磁信号を伝搬するように構成された回路基板を含む。また、本装置は、電磁信号を伝搬するように構成された導波路を含む。本装置は、回路基板と導波路との間で信号を結合するように構成された結合ポートをさらに含み、結合ポートは、ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する。
【０００６】
［0006］  別の態様では、本出願は、方法を説明する。本方法は、回路基板によって電磁エネルギを伝導することを伴う。本方法は、回路基板の放射要素によって、電磁エネルギの少なくとも一部分を、放射電磁エネルギとして放射することをさらに含む。そして、本方法はまた、結合ポートによって、放射電磁エネルギの少なくとも一部分を、導波路内に結合することを含み、結合ポートは、導波路と回路基板との間の通路であり、結合ポートは、ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する。
【０００７】
［0007］  また別の態様では、本出願は、別の方法を説明する。本方法は、導波路によって電磁エネルギを伝導することを含み得る。本方法はまた、結合ポートによって、導波路からの放射電磁エネルギの少なくとも一部分を、受信電磁エネルギとして結合することを含み得、結合ポートは、導波路と回路基板との間の通路であり、結合ポートは、ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する。本方法は、回路基板の結合要素によって、結合ポートからの受信電磁エネルギの少なくとも一部分を回路基板に結合することをさらに含み得る。
【０００８】
［0008］  さらに別の態様では、電磁エネルギを伝導するための手段を含むシステムが提供される。本システムは、放射手段によって、電磁エネルギの少なくとも一部分を放射するための手段をさらに含む。そして、本システムはまた、結合手段によって、放射電磁エネルギの少なくとも一部分をガイド手段に結合することを含み、結合手段は、ガイド手段と電磁エネルギを伝導するための手段との間の通路であり、結合手段は、結合手段の所望のインピーダンスに基づく寸法を有する。
【０００９】
［0009］  さらに別の態様では、ガイド手段によって電磁エネルギを伝導するための手段を含むシステムが提供される。本システムは、結合手段によって、ガイド手段からの電磁エネルギの少なくとも一部分を、受信電磁エネルギとして結合すること手段をさらに含み、結合手段は、ガイド手段と電磁エネルギを伝導するための手段との間の通路であり、結合手段は、結合手段の所望のインピーダンスに基づく寸法を有する。本方法は、結合手段からの受信電磁エネルギの少なくとも一部分を、結合手段によって電磁エネルギを伝導するための手段に結合するための手段をさらに含み得る。
【００１０】
［0010］  前述の要約は、例証のみのものであり、限定することは全く意図されていない。上記の例証的な態様、実施形態、及び特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、及び特徴が、図面及び以下の詳細な説明を参照することにより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】［0011］電磁エネルギをガイドに結合するための例示の方法のフローチャートである。
【図１Ｂ】［0012］ガイドからの電磁エネルギを結合するための例示の方法のフローチャートである。
【図２Ａ】［0013］例示の実施形態による、例示のアンテナの第１の層を図示する。
【図２Ｂ】［0014］例示の実施形態による、例示のアンテナの第２の層を図示する。
【図２Ｃ】［0015］例示の実施形態による、例示のアンテナの組立図を図示する。
【図２Ｄ】［0016］例示の実施形態による、例示のアンテナの組立図を図示する。
【図２Ｅ】［0017］例示の実施形態による、組み立てられた例示のアンテナの内側に形成された概念的導波チャネルを図示する。
【図３Ａ】［0018］例示の実施形態による、例示のアンテナの分波チャネルのネットワークを図示する。
【図３Ｂ】［0019］例示の実施形態による、図３Ａの分波チャネルのネットワークの代替図を図示する。
【図４Ａ】［0020］導波遷移に対して絞り整合されたＰＣＢの一例を図示する。
【図４Ｂ】［0021］例示の実施形態による、２つのＰＣＢ搭載型結合構造の上から下を見た図を示す。
【図４Ｃ】［0022］例示の実施形態による、ＰＣＢ搭載型結合構造の配置の一例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［0023］  以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面について申し述べる。図面では、同様の記号は、典型的には、他に異なる記載がない限り同じ構成要素とする。詳細な説明に記載された例示の実施形態、図面、及び請求項は限定することは意図されていない。他の実施形態を利用してもよく、本明細書に提示された主題の範囲を逸脱することなく、他の変更がなされてもよい。本明細書に概して記載され、図面に図示されている本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置され、置換され、組み合わせられ、分離され、設計されることができ、それらすべてが、本明細書において明確に意図されていることが容易に理解されよう。
【００１３】
［0024］  以下の詳細な説明は、例えば自律車両用のレーダシステムのためのアンテナを含む装置、及びそのようなアンテナを動作させるための方法を開示する。いくつかの例では、アンテナは、「ｄｕａｌ  ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ  ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｅ」（ＤＯＥＷＧ）アンテナでありうる。用語「ＤＯＥＷＧ」は、水平の導波路チャネルに２つの部分に分かれる垂直チャネルを加えた短いセクションを指すことができ、垂直チャネルの２つの部分の各々は、アンテナに入る電磁波の少なくとも一部分を放出するように構成された出力ポートを含む。
【００１４】
［0025］  ＤＯＥＷＧアンテナの一例は、例えば、コンピュータ数値制御（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ（ＣＮＣ））で機械加工され、正しく位置合わせされ、ともに接合されることができる２つの金属層（例えば、アルミニウム板）を備え得る。第１の金属層は、入力導波チャネルの第１の半分を含み得、第１の導波チャネルの第１の半分は、電磁波（例えば、７７ＧＨｚミリ波）を第１の導波チャネル内に受信するように構成され得る入力ポートを含む。また、第１の金属層は、複数の分波チャネルの第１の半分を含み得る。複数の分波チャネルは、入力導波チャネルから分岐し、かつ入力導波チャネルから電磁波を受信し、電磁波を複数の電磁波の部分に分配し（すなわち、電力分配器）、電磁波のそれぞれの部分を、複数の電波放射チャネルのそれぞれの電波放射チャネルに伝搬するように構成され得るチャネルのネットワークを含み得る。また、ＤＯＥＷＧは、いくらかの電磁放射を吸収すること、及び電磁放射を導波路内に導入することのうちの少なくとも１つを行うように構成されたプリント回路基板（ＰＣＢ）バックプレーンを少なくとも含みうる。
【００１５】
［0026］  さらに、第１の金属層は、複数の電波放射チャネルの第１の半分を含み得、ここで、それぞれの電波放射チャネルは、分波チャネルから電磁波のそれぞれの部分を受信するように構成され得、またここで、それぞれの電波放射チャネルの第１の半分は、電磁波のサブ部分を別の金属層に伝搬するように構成された少なくとも１つの導波部材を含む。
【００１６】
［0027］  また、第２の金属層は、入力導波チャネル、複数の分波チャネル、及び複数の電波放射チャネルの第２の半分を含み得る。それぞれの電波放射チャネルの第２の半分は、少なくとも１つの電磁波誘導部材と部分的に位置合わせされ、少なくとも１つの導波部材から第２の金属層の外へ伝搬された電磁波のサブ部分を放射するように構成された少なくとも一対の出力ポートを含み得る。より特定的には、所与の電磁波誘導部材と対応する対の出力ポートとの組み合わせは、上述のように、ＤＯＥＷＧの形式を取り得る（そして、本明細書ではそのように称され得る）。
【００１７】
［0028］  この特定の例では、アンテナは、多数の分波チャネルと多数の電波放射チャネルとを含むが、別の例では、アンテナは、１つ以上の電波放射チャネルへの入力ポートによって受信されたすべての電磁波を伝搬するように構成された単一のチャネルのみを含み得る。例えば、すべての電磁波は、単一のＤＯＥＷＧによって第２の金属層の外に放射され得る。他の例も同様に可能である。
【００１８】
［0029］  さらに、この特定の例に加えて、本明細書に記載された他の例では、アンテナ装置は、少なくとも２つの金属層で構成され得るが、さらに他の例では、上述されたチャネルのうちの１つ以上が、単一の金属層に、またはアンテナを作り上げる２つを超える金属層に形成され得ることが理解されるべきである。またさらには、本明細書における例の範囲内では、ＤＯＥＷＧアンテナの１つの層から別の層に伝搬する電磁波（またはその部分／サブ部分）の概念は、アンテナの一定の要素、例えば電磁波誘導部材の機能を例証することを目的として説明されている。実際には、電磁波は、アンテナを通したそれらの伝搬の一定のポイントの間の、チャネルの任意の特定の「半分」に制限されない場合がある。むしろ、これらの一定のポイントにおいて、電磁波は、半分が組み合わせられて所与のチャネルを形成する場合、所与のチャネルの半分の両方を通して自由に伝搬し得る。
【００１９】
［0030］  本明細書で述べられたいくつかの実施形態では、接着剤、誘電体、または他の材料を使用することなく、また例えばはんだ付け、拡散接合等の、２つの金属層を接合するために使用されることができる方法なしに、２つの金属層が直接接合され得る。例えば、２つの金属層は、層を結合する任意のさらなる手段なしに、２つの層を物理的に接触させることによって接合され得る。
【００２０】
［0031］  いくつかの例では、本開示は、いくらかの電磁放射を吸収するように構成されたプリント回路基板（ＰＣＢ）バックプレーンに向けられることを含む。先に述べられた放射導波路は、放射導波入力部において電磁信号を受信し、電磁信号を放射導波路の長さにわたって伝搬し、電磁信号の少なくとも一部分を、結合された電磁信号を放射するように構成された少なくとも１つの放射素子に結合するように構成され得る。しかしながら、電磁信号の一部分は、放射され得ず、導波路内部で反射されるかあるいはその内部に収容され得る。この電磁エネルギは、レーダシステムに望ましくない影響をもたらす場合がある。したがって、放射されなかった電磁エネルギからの影響を低減させるために、非放射電磁エネルギを負荷に吸収させることが望ましい場合がある。導波路は各々、導波路内に存在する非放射電磁エネルギを吸収するように構成された結合ポート（または、終端／減衰ポート）に結合され得る。
【００２１】
［0032］  一例では、ビーム形成ネットワーク出力部の各々は、それぞれのビーム形成ネットワーク出力部からの導波路の反対端に位置する、導波路の終端である対応する導波路分路を有し得る。分路のうち、１つはビーム形成ネットワーク入力部に結合され得る。残余の分路は各々、それぞれの結合ポートに結合され得る。いくつかの例では、給電を有する分路を含む各分路は、結合ポートに結合され得る。結合ポートは、導波路の主たる長さに対して垂直に位置合わせされ得る。加えて、結合ポートは、導波路を減衰要素にインピーダンス整合させるような形状寸法を含み得る。例えば、結合ポートは、回路基板層を導波層に結合する、導波ブロック内のホールであってもよい。
【００２２】
［0033］  一例では、結合ポートは、ビーム形成ネットワークの導波路を、結合ポートを介して、ＰＣＢ上に位置する減衰要素に結合し得る。別の例では、結合ポートは、ＰＣＢ上の給電を、結合ポートを介して、ビーム形成ネットワークの導波路に結合し得る。
【００２３】
［0034］  減衰要素は、ＰＣＢ上に金属配線を含み得る。金属配線は、導波路外の非放射電磁エネルギをＰＣＢ内に結合するように機能し得る。いったん非放射電磁エネルギが配線に結合されると、さまざまな異なる手段を使用して、非放射電磁エネルギを吸収し得る。一例では、配線は、非放射電磁エネルギを放散し得る他の要素に結合され得る。一例では、配線は、非放射電磁エネルギに結合するとトレースの表面上に存在する電流を吸収する、電気的損失が大きい材料で被覆され得る。別の例では、ＰＣＢは、非放射電磁エネルギを吸収するように構成されたマイクロストリップ線路を有し得る。マイクロストリップ線路は、線路が電磁的損失の大きい材料、例えばニッケルクロムから作られていることに基づいて、非放射電磁エネルギを吸収し得る。別の例では、ＰＣＢは、電磁的損失が大きい材料から構築され得る。
【００２４】
［0035］  一例では、結合ポートの少なくとも一部分が、電磁エネルギを、非放射電磁エネルギを吸収するように構成された要素に結合するように機能し得る。異なる例では、各結合ポートは、非放射電磁エネルギを、１つを超える結合ポートからのエネルギを吸収するように構成された減衰要素に経路付けするように機能し得る。
【００２５】
［0036］  アンテナ装置は、導波給電部として機能するように構成された結合ポートを含み得る。導波給電部は、電磁波がアンテナ装置に入ることを可能にする金属構造体内の結合ポートであってもよい。電磁波は、アンテナ装置に入ると、先に述べられたように、分けられて放射され得る。
【００２６】
［0037］  またさらなる例では、結合ポートは、双方向ポートとして機能し得る。供給信号を導波路に提供することと、導波路から非放射電磁エネルギを除去することとの両方を行い得る。
【００２７】
［0038］  アンテナ装置の各結合ポートは、関連付けられたポートインピーダンスを有し得る。ポートインピーダンスは、ポートがアンテナ装置に結合して出入させることができる電磁エネルギのパーセンテージに影響する場合がある。したがって、ポートインピーダンスを最適化し、エネルギがアンテナ装置に対し効率的に出入りすることができるようにすることが望ましい場合がある。ポートインピーダンスを最適化し得るいくつかの方法があり得る。いくつかの例では、ポート形状寸法は、ポートインピーダンスを調整するために変えられ得る。例えば、結合ポートは、先に説明した分割ブロック構造装置の底部ブロックに位置し得る。結合ポートは、導波路と回路基板との間の底部ブロックに位置し得る。所望のポートインピーダンスを達成するために、ポートは、底部ブロックの上部側及び底部側の両方から機械加工され得る。より狭い導波部分は、導波インダクタンスを増大させ得、一方でより幅広い導波部分は、導波キャパシタンスを増大させ得る。
【００２８】
［0039］  ここで図面を参照すると、図１Ａは、電磁エネルギをガイド内に結合するための例示の方法１００のフローチャートである。そして、図１Ｂは、電磁エネルギをガイド内に結合するための例示の方法１１０のフローチャートである。本明細書に記載されていない動作の他の方法も同様に可能であることが理解されるべきである。
【００２９】
［0040］  そのようなアンテナの所与の用途は、上述されたような２つの金属層のさまざまな機械加工部分に（例えば、チャネルサイズ、金属層厚さ等）、及び／または本明細書に記載されたアンテナの他の機械加工（または非機械加工）部分／要素に適切な寸法及びサイズを決定し得ることが理解されるべきである。例えば、上述されたように、いくつかの例示のレーダシステムは、ミリ電磁波長に対応する電磁波周波数７７ＧＨｚで動作するように構成され得る。この周波数では、方法１００及び方法１１０を用いて作製された装置のチャネル、ポート等は、７７ＧＨｚの周波数に適切な所与の寸法でありうる。他の例のアンテナ用途も同様に可能である。
【００３０】
［0041］  ブロックは順次に図示されているが、これらのブロックは、並行して、及び／または本明細書に記載されたものとは異なる順序で行われてもよい。また、さまざまなブロックが、より少ないブロックに組み合わせられ、さらなるブロックに分けられ、及び／または所望の実施に基づいて除去されてもよい。
【００３１】
［0042］  さらに、図１Ａの方法１００及び図１Ｂの方法１１０は、図２Ａ〜２Ｆ、３Ａ、３Ｂ、及び４Ａ−４Ｃと共に説明されているデバイスによって実施され得る。
【００３２】
［0043］  ブロック１０２において、方法１００は、回路基板によって電磁エネルギ（例えば、７７ＧＨｚのミリ電磁波）を伝導することを含む。さまざまな例では、電磁エネルギは、さまざまな実施形態に依存して、いくつかの異なるモードのうちの少なくとも１つにおいて伝搬され得る。一例では、電磁エネルギは、回路基板上の差動線路対に沿って伝搬し得る。別の例では、電磁エネルギは、回路基板上の単一の線路に沿って伝搬し得る。電磁エネルギは、アンテナ及び／またはレーダユニットによる伝送のための信号であり得る。さまざまな例では、異なるタイプの信号方式を使用して、電磁エネルギを形成し得る。実際には、方法１００は、レーダ信号の伝送中に行われる方法であり得る。
【００３３】
［0044］  ブロック１０４において、方法１００は、回路基板の放射要素によって電磁エネルギの少なくとも一部分を放射することを含む。回路基板は、電磁エネルギを放射する少なくとも１つの要素を有し得る。いくつかの例では、この放射要素は、回路基板搭載パッチアンテナに機能的に類似し得る。さまざまな他のタイプの要素を使用して、回路基板から電磁エネルギを同様に放射してもよい。さまざまなアンテナ、パッチ、スロット、または他の放射要素を、本開示の文脈の範囲内で同様に使用してもよい。また、放射要素は、結合ポートから電磁エネルギを受信し得る要素として機能してもよい（すなわち、該要素が双方向で機能してもよい）。
【００３４】
［0045］  放射要素は、回路基板上に伝搬している電磁エネルギの少なくとも一部分を、放射電磁エネルギ（すなわち、回路基板の配線上に、または回路基板内部に包含されていない電磁エネルギ）に変換するように構成される。
【００３５】
［0046］  ブロック１０６において、方法１００は、結合ポートによって、放射電磁エネルギの少なくとも一部分を導波路内に結合することを含む。結合ポートは、導波路と回路基板との間の通路であり得る。通路は、回路基板からの電磁エネルギが導波路に入ることを可能にする。結合ポートは、ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有し得る。ポートのインピーダンスは、ある程度は、導波路内に結合する回路基板からの電磁エネルギのパーセンテージに寄与し得る。ポートインピーダンスが、ポートがアンテナ装置に結合して出入りさせることができる電磁エネルギのパーセンテージに影響し得るため、ポートインピーダンスを最適化し、エネルギがアンテナ装置に効率的に出入りすることができるようにすることが望ましい場合がある。ポートインピーダンスの最適化は、ポート寸法を調整することによって制御され得る。
【００３６】
［0047］  いくつかの例では、回路基板は、本システムのアンテナ（すなわち、レーダ）ユニットを形成するブロックに結合され得る。例えば、以下の図に関して述べられるように、該システムは、ブロックで構築され得る。導波路および関連付けられたビーム形成ネットワークは、ブロックの平面上に作成され得る。さまざまな例では、回路基板は、底部ブロックの底部に搭載され得、結合ポートは、底部ブロックの底部を通過し得る。別の例では、回路基板は、ブロックの側部に搭載され得る。この例では、結合ポートは、上部ブロック及び底部ブロックの一方または両方の側部を通過し得る。
【００３７】
［0048］  図１Ｂを参照すると、ブロック１１２において、方法１１０は、導波路によって電磁エネルギを伝導することを含む。導波路内の電磁エネルギは、導波路の少なくとも１つのアンテナによってシステム外部から受信されたものであり得る。実際には、方法１１０は、レーダ信号の受信中に行われる方法であり得る。導波路に結合されたアンテナは、反射された電磁エネルギを受信し、導波路に沿って電磁エネルギを伝搬し得る。
【００３８】
［0049］  ブロック１１４において、方法１１０は、結合ポートによって導波路から放射された電磁エネルギの少なくとも一部分を、受信電磁エネルギとして結合することを含む。先に述べたように、結合ポートは、導波路と回路基板との間の通路であり得る。方法１１０の一部として、通路は、回路基板からの電磁エネルギが、導波路を離れ、回路基板の要素に結合することを可能にする。
【００３９】
［0050］  方法１１０の結合ポートは、方法１００の結合ポートに類似した方法で機能し得るが、反対方向に動作する（例えば、方法１００は、電磁エネルギを回路基板からガイドに入れさせるが、一方で、方法１１０は、電磁エネルギを、ガイドを離れて回路基板に向かわせる）。方法１００と同様に、方法１１０の結合ポートは、ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有し得る。ポートのインピーダンスは、ある程度は、導波路内に結合する回路基板からの電磁エネルギのパーセンテージに寄与し得る。ポートインピーダンスが、ポートがアンテナ装置に結合して出入りさせることができる電磁エネルギのパーセンテージに影響し得るため、ポートインピーダンスを最適化し、エネルギがアンテナ装置に効率的に出入りすることができるようにすることが望ましい場合がある。ポートインピーダンスの最適化は、ポート寸法を調整することによって制御され得る。
【００４０】
［0051］  ブロック１１６において、方法１１０は、回路基板の結合要素によって結合ポートから回路基板に受信された電磁エネルギの少なくとも一部分を結合することを含む。回路基板は、電磁エネルギを受信する少なくとも１つの要素を有し得る。いくつかの例では、この受信要素は、回路基板搭載パッチアンテナに機能的に類似し得る。さまざまな他のタイプの要素を使用して、回路基板から電磁エネルギを同様に放射してもよい。さまざまなアンテナ、パッチ、スロット、または他の放射要素を、本開示の文脈の範囲内で同様に使用してもよい。また、受信要素は、結合ポート内に電磁エネルギを放射し得る要素として機能してもよい（すなわち、該要素が双方向で機能してもよい）。
【００４１】
［0052］  受信要素は、結合ポートからの電磁エネルギの少なくとも一部分を回路基板に変換する（すなわち、電磁エネルギを配線に沿って、または回路基板内部で伝搬させる）ように構成される。
【００４２】
［0053］  図２Ａ〜Ｆの要素の配置は、本開示が用いられ得る例示のシステム及び配置として示されている。導波路及びアンテナの他の形状、配列、位置、スタイル、及び他の配置を、本明細書に開示されたＰＣＢ遷移結合ポートとともに使用してもよい。
【００４３】
［0054］  図２Ａは、複数の導波チャネル２０２の第１の半分を含む第１の金属層２００の一例を図示する。これらの導波チャネル２０２は、多数の細長セグメント２０４を備え得る。各細長セグメント２０４の第１の端２０６には、各々が他の電磁波誘導部材に類似するかまたはそれとは異なるサイズを有する複数の同一線上の電磁波誘導部材２０８であってもよい。上記の説明に沿って、細長セグメント２０４の第１の端２０６は、本明細書においては、電波放射チャネルの第１の半分と称される場合がある。
【００４４】
［0055］  第１の端２０６の反対のチャネル２０２の第２の端２１０において、細長セグメント２０４のうちの１つは、貫通孔２１２（すなわち、結合ポート）を含み得る。所与の量の電力を使用して、対応する量の電磁波（すなわち、エネルギ）を装置内に供給し得、貫通孔２１２は、これらの電磁波が装置内に供給される場所であり得る。上述の説明に沿って、入力ポートを含む導波チャネル２０２の単一のチャネル／セグメントは、本明細書においては、入力導波チャネルと称される場合がある。さらに、チャネル２０２の第２の端２１０は、本開示全体を通して述べられるように、減衰要素（ここでは図示せず）に結合され得る。
【００４５】
［0056］  電磁波は装置に入ると、示されるように、概して電力分配器２１４のアレイ（すなわち、「ビーム形成ネットワーク」）に向かって、＋ｘ方向に進行する。アレイ２１４は、電磁波を分け、各細長セグメント２０４のそれぞれの第１の端２０６に、電磁波のそれぞれの部分を伝搬するように機能し得る。より具体的には、電磁波は、電磁波誘導部材２０８に向かってアレイ２１４を離れた後、＋ｘ方向に伝搬し続け得る。上述の説明に沿って、導波チャネルのアレイ２１４セクションは、本明細書においては、分波チャネルと称される場合がある。
【００４６】
［0057］  電磁波の一部分が、導波チャネル２０２の各細長セグメント２０４の第１の端２０６の電磁波誘導部材２０８に到達すると、電磁波誘導部材２０８は、電磁エネルギのそれぞれのサブ部分を通して、導波チャネルの第２の半分まで（すなわち、示されるように、＋ｚ方向に）伝搬し得る。例えば、電磁エネルギはまず、第１の金属層２００に凹設されるかまたはさらに機械加工された導波部材（すなわち、ポケット）に到達し得る。その凹部材は、さらに第１の端２０６に至るまでの後続の部材の各々よりもさらに少ない割合の電磁エネルギを伝搬するように構成され得、これは、凹部材ではなく凸部材であってもよい。
【００４７】
［0058］  さらに、各後続の部材は、その前にやって来る部材よりも、第１の端２０６のその特定の細長セグメント２０４まで進行する大きな割合の電磁波を伝搬するように構成され得る。このように、第１の端２０６のより遠い端の部材は、最も高い割合の電磁波を伝搬するように構成され得る。各導波部材２０８は、さまざまな寸法を有するさまざまな形状を取り得る。他の例では、１つを超える部材に凹部があってもよい（または、１つも部材がなくてもよい）。さらに他の例が同様に可能である。加えて、変動する細長セグメント数が可能である。
【００４８】
［0059］  第２の金属層は、１つ以上の導波チャネルの第２の半分を包含し得、１つ以上の導波チャネルの第２の半分のそれぞれの部分は、１つ以上の導波チャネルの第１の半分の細長セグメントと略位置合わせされた細長セグメントと、細長セグメントの端において、少なくとも１つの電磁波誘導部材と位置合わせされ、少なくとも１つの電磁波誘導部材から第２の金属層の外に伝搬された電磁波を放射するように構成された少なくとも一対の貫通孔とを含む。
【００４９】
［0060］  例中では、第２の半分の細長セグメントは、２つのセグメントがしきい値距離以内である場合、またはセグメントの中心がしきい値距離以内である場合、第１の半分の細長セグメントと略位置合わせされていると見なされ得る。例えば、２つのセグメントの中心が、互いに対して約±０．０５１ｍｍ以内である場合、セグメントは、略位置合わせされていると見なされ得る。
【００５０】
［0061］  別の例では、２つの半分が組み合わせられると（すなわち、２つの金属層がともに接合されると）、セグメントの第１の半分の縁と、セグメントの第２の半分の対応する縁とが、互いに対して約±０．０５１ｍｍ以内である場合、セグメントの縁が略位置合わせされていると見なされ得る。
【００５１】
［0062］  さらに他の例では、２つの金属層を接合する場合、一方の層は、他方の層に対して角度を持たせ、それによって、それらの側部が互いに同一高にないようにされてもよい。そのような他の例では、２つの金属層、そしてひいてはセグメントの２つの半分は、角度オフセットが約０．５度を下回る場合、略位置合わせされていると見なされ得る。
【００５２】
［0063］  いくつかの実施形態では、少なくとも一対の貫通孔は、１つ以上の導波チャネルの第２の半分の細長セグメントに対して垂直であり得る。さらに、少なくとも一対の貫通孔のそれぞれの対が、第１の部分及び第２の部分を含み得る。このように、貫通孔の所与の対が、第１の部分において出会い、単一のチャネルを形成し得る。その単一のチャネルは、対応する導波部材によって伝搬された電磁波の少なくとも一部分を受信し、電磁波の少なくとも一部分を第２の部分に伝搬するように構成され得る。またさらには、第２の部分は、ダブレットとして構成された２つの出力ポートを含んでもよく、貫通孔の該対の第１の部分から電磁波の少なくとも該部分を受信し、２つの出力ポートの外に電磁波の少なくともその部分を伝搬するように構成されてもよい。
【００５３】
［0064］  図２Ｂは、上記の第２の金属層２２０を図示する。第２の金属層２２０は、図２Ａに示された第１の金属層２００の複数の導波チャネル２０２の第２の半分（すなわち、入力導波チャネル、分波チャネル、及び電波放射チャネルの第２の半分）を含み得る。示されるように、導波チャネル２０２の第２の半分は、チャネルの第１の半分の全体形態を取り、チャネルの２つの半分の正しい配列を容易にし得る。第２の半分２２２の細長セグメントは、電力分配器２２４のアレイの第２の半分を含み得る。上述のように、電磁波は、アレイ２２４を通って進行し得、ここでこれらは部分に分けられ、その後該部分は、細長セグメント２２２の第２の半分のそれぞれの端２２６に（すなわち、示されるように、＋ｘ方向に）進行する。
【００５４】
［0065］  さらに、所与の細長セグメントの端２２６は、貫通孔２２８の多数の対を含み得、これらは、第１の金属層２００の電磁波誘導部材２０８と少なくとも部分的に位置合わせされ得る。より具体的には、貫通孔の各対は、対応する電磁波誘導部材と少なくとも部分的に位置合わせされ得、反射素子とも称され得、それによって、電磁波の所与のサブ部分が第１の金属層２００から第２の金属層２２０に伝搬されると、上述のように、それらのサブ部分がその後、示されるように、-ｚ方向に向かって貫通孔の対（すなわち、出力ポートの対）の外に放射される。再度、所与の導波部材と対応する出力ポートの対との組み合わせは、上述のように、ＤＯＥＷＧを形成し得る。
【００５５】
［0066］  また、すべてのＤＯＥＷＧの組み合わせは、本明細書ではＤＯＥＷＧアレイと称され得る。アンテナ理論において、アンテナがより大きな放射開口を有する場合（すなわち、表面積がＤＯＥＷＧアレイを含む場合、どの程度のアンテナの表面積が放射するか）、そのアンテナは、より高いゲイン（ｄＢ）及びより狭いビーム幅を有し得る。このように、いくつかの実施形態では、より高いゲインのアンテナは、さらなるチャネル（すなわち、細長セグメント）を含み得、チャネルごとにさらなるＤＯＥＷＧを有する。図２Ａ及び２Ｂに図示された例示のアンテナは、自律車両の目的に好適であり得るが（例えば、セグメントごとに５つのＤＯＥＷＧを有する６つの細長セグメント）、他の実施形態も同様に可能であり得、そのような他の実施形態は、自動車用レーダを含むがこれに限定されないさまざまな用途のために設計／機械加工されてもよい。
【００５６】
［0067］  例えば、そのような他の実施形態では、アンテナは、最低で単一のＤＯＥＷＧを含み得る。この配置によって、出力ポートは、エネルギを全方向に（すなわち、低ゲイン、広いビーム幅）放射し得る。一般的には、セグメント／ＤＯＥＷＧの上限は、第１及び第２の金属層のために使用される金属のタイプによって決定され得る。例えば、高い抵抗を有する金属は、電磁波が導波チャネルを進行すると、電磁波を減衰させ得る。このように、より大きく、抵抗が高いアンテナ（例えば、さらなるチャネル、さらなるセグメント、さらなるＤＯＥＷＧ等）が設計されると、入力ポートを介してアンテナに導入されるエネルギは、あまり大きくないエネルギがアンテナの外に放射される程度まで減衰され得る。したがって、より大きなアンテナを設計するために、第１及び第２の金属層のために、より抵抗の低い（かつ、より導電性の高い）金属を使用することがある。例えば、本明細書に記載された実施形態では、第１及び第２の金属層のうちの少なくとも１つが、アルミニウムであり得る。さらに、他の実施形態では、第１及び第２の金属層のうちの少なくとも１つが、銅、銀、または別の導電材料であり得る。さらに、アルミニウム金属層は、アンテナ性能を高めるために、銅、銀、または他の低抵抗／高導電材料でメッキされ得る。他の例が同様に可能である。
【００５７】
［0068］  アンテナは、第１の金属層を第２の金属層に接合するように構成された少なくとも１つの留め具を含み得、それによって、１つ以上の導波チャネルを形成するために、１つ以上の導波チャネルの第１の半分を１つ以上の導波チャネルの第２の半分と位置合わせさせる（すなわち、複数の分波チャネルの第１の半分を複数の分波チャネルの第２の半分と位置合わせさせ、複数の電波放射チャネルの第１の半分を複数の電波放射チャネルの第２の半分と位置合わせさせる）。このことを容易にするために、いくつかの実施形態では、第１の金属層、第１の複数の貫通孔（図２Ａに図示せず）は、少なくとも１つの留め具を収容するように構成され得る。加えて、第２の金属層では、第２の複数の貫通孔（図２Ｂに図示せず）は、第１の複数の貫通孔と略位置合わせされ、第２の金属層を第１の金属層に接合するための少なくとも１つの留め具を収容するように構成され得る。そのような実施形態では、少なくとも１つの留め具は、位置合わせされた第１及び第２の複数の貫通孔の中に設けられ、２つの金属層がともに接合されるような方法で固定され得る。
【００５８】
［0069］  いくつかの例では、少なくとも１つの留め具が、多数の留め具であってもよい。機械的留め具（及び、留め付けを容易にするための技術）、例えばねじ及び整列ピンを使用して、２つの金属層をともに接合し得る。さらに、いくつかの例では、２つの金属層は、それらの間に接着層なく互いに直接接合され得る。またさらには、２つの金属層は、接着、拡散接合、はんだ付け、ろう付け等とは異なる方法を使用してともに接合されてもよい。しかしながら、他の例では、そのような方法を、金属層を接合するための周知またはまだ周知でない任意の方法に加えて、またはそれに代えて使用し得ることが可能である。
【００５９】
［0070］  いくつかの実施形態では、第１及び／または第２の金属層の複数の貫通孔に加えて、またはそれらに代えて、第１の金属層に、及び／または第２の金属層に１つ以上の止まり孔が形成されてもよい。そのような実施形態では、１つ以上の止まり孔は、留め付けのために（例えば、ねじまたは整列ピンを収容するために）使用されてもよく、または他の目的のために使用されてもよい。
【００６０】
［0071］  図２Ｃは、例示のアンテナ２４０の組立図を図示する。例示のアンテナ２４０は、第１の金属層２００及び第２の金属層２２０を含み得る。第２の金属層２２０は、整列ピン、ねじ等を収容するように構成された複数の孔２４２（貫通孔及び／または止まり孔）を含み得る。第１の金属層２００は、第２の金属層２２０の孔２４２と位置合わせされた複数の孔（図示せず）を同様に含み得る。
【００６１】
［0072］  さらに、図２Ｃは、所与の幅２４６及び所与の長さ２４８のＤＯＥＷＧアレイ２４４を図示し、これは、アンテナ２４０のＤＯＥＷＧ及びチャネルの数に基づいて変動し得る。例えば、一例の実施形態では、ＤＯＥＷＧアレイは、幅約１１．４３ｍｍ及び長さ約２８．２４ｍｍを有し得る。さらに、そのような一例の実施形態では、これらの寸法は、例示のアンテナ２４０の他の寸法に加えて、またはそれらに代えて、約０．５１ｍｍもの誤差で機械加工され得るが、他の実施形態では、ある程度の誤差が必要とされる場合がある。ＤＯＥＷＧアレイの他の寸法が同様に可能である。さらに、いくつかの例では、他の形状にされた出力部が、放射素子用に使用されてもよい。図２Ｃでは楕円で示されているが、放射素子は、任意の形状を取ることができ、形状は、本開示では重要ではない。いくつかの例では、放射素子は、正方形、円形、直線、ｚ形等であってもよい。
【００６２】
［0073］  いくつかの実施形態では、第１及び第２の金属層２００、２２０は、アルミニウム板（例えば、約６．３５ｍｍのストック）から機械加工され得る。そのような実施形態では、第１の金属層２００は、少なくとも３ｍｍの厚さ（例えば、約５．８４ｍｍ〜６．８６ｍｍ）であってもよい。さらに、第２の金属層２２０は、６．３５ｍｍのストックから、厚さ約３．８８６ｍｍまで機械加工され得る。他の厚さも同様に可能である。
【００６３】
［0074］  いくつかの実施形態では、２つの金属層２００、２２０の接合は、２つの層の合わせ面の間に空隙または他の不連続部をもたらす場合がある。そのような実施形態では、この空隙または連続部は、アンテナ装置の長さの中心に近接する（または、おそらく可能な限り近い）可能性があり、約０．０５ｍｍ以下のサイズを有し得る。
【００６４】
［0075］  図２Ｄは、例示のアンテナ２４０の別の組立図を図示する。示されるように、第１の金属層２００は、整列ピン、ねじ等を収容するように構成された複数の孔２５０（貫通孔及び／または止まり孔）を含み得る。複数の孔２５０のうちの１つ以上は、第２の金属層２２０の孔２４２と位置合わせされ得る。さらに、図２Ｄは、入力結合ポート２１２を示し、ここで、アンテナ２４０は、１つ以上の導波チャネル２０２内に電磁波を受信し得る。加えて、図２Ｄは、多数の結合ポート２５２をフィーチャする。結合ポート２５２は、第１の金属層２００内部の導波路から、それぞれの結合ポートからの電磁エネルギを結合するＰＣＢ上の要素（図２Ｄに図示せず）まで結合し得る。結合ポート２１２、２５２は、図４Ａの結合ポート４０４の形式を取り得る。
【００６５】
［0076］  図２Ｅは、組み立てられた例示のアンテナの内側に形成された概念上の導波チャネル２６０を図示する。より特定的には、導波チャネル２６０は、図２Ａ及び２Ｂの導波チャネル２０２の形式を取る。例えば、チャネル２６０は、入力導波チャネル２６４への入力ポート２６２を含む。また、チャネル２６０は、分波チャネル２６６及び複数の放射ダブレット２６８（すなわち、ＤＯＥＷＧアレイ）を含む。上述のように、電磁波は、入力結合ポート２６２においてチャネル２６０に入ると、入力導波チャネル２６４を通って＋ｘ方向に向かって進行し、分波チャネル２６６によって（例えば、電力分配器によって）部分に分けられ得る。そして、電磁波のこれらの部分は、それぞれの放射ダブレット２６８に対して＋ｘ方向に進行し得、これらの部分のサブ部分は、出力ポートの対、例えば対２７０等を通して各ＤＯＥＷＧの外に放射される。
【００６６】
［0077］  特定の電波放射チャネルでは、まず電磁波の一部分が、上述のように、凹状電磁波誘導部材２７２を有する第１のＤＯＥＷＧを通して（すなわち、逆のステップ、または「ウェル」）を通して伝搬され得る。この凹状電磁波誘導部材２７２は、特定の電波放射チャネルのＤＯＥＷＧのすべての部材の最も少ない割合のエネルギを放射するように構成され得る。いくつかの例では、後続の電磁波誘導部材２７４は、各後続のＤＯＥＷＧがその前にやって来るＤＯＥＷＧよりも高い割合の残余のエネルギを放射することができるように（例えば、凹状ではなく凸状に）形成されてもよい。別の方法を述べると、各電磁波誘導部材２７２、２７４は、概して、「ステップカット」として水平（＋ｘ方向）チャネル（すなわち、電波放射チャネル、または上記で言及されたような「細長セグメント」の「第１の端」）に形成され、アンテナによって、放射されたエネルギ量対アンテナまで伝送されたエネルギ量を調整するために使用され得る。
【００６７】
［0078］  いくつかの実施形態では、所与のＤＯＥＷＧは、エネルギのしきい値レベルを超えて放射することが可能ではない場合があり、エネルギのしきい値レベルを下回って放射することが可能ではない場合がある。これらのしきい値は、ＤＯＥＷＧ要素（例えば、電磁波誘導部材、水平チャネル、垂直チャネル、２つの出力ポート間のブリッジ等）の寸法に基づいて変動し得るか、またはアンテナに関連付けられた他の要因に基づいて変動し得る。
【００６８】
［0079］  いくつかの実施形態では、第１及び第２の金属層は、導波チャネル２６０のさまざまな側部が丸められた縁、例えば縁２７６、２７８、及び２８０等を有するように機械加工され得る。
【００６９】
［0080］  図２Ｅには、結合ポート２８２及びＰＣＢベースの結合要素２８４の両方がさらに示される。ＰＣＢベースの結合要素２８４は、結合ポート２８２に結合され得る。そして、結合ポート２８２は、分波チャネル２６６の細長セグメント２２２に結合され得る。ＰＣＢベースの結合要素２８４及び結合ポート２８２の設計が、図４Ａ及び４Ｂに関してさらに述べられる。
【００７０】
［0081］  図３Ａは、例示の実施形態による、例示のアンテナの分波チャネル３００のネットワークを図示する。図３Ｂは、例示の実施形態による、分波チャネル３００のネットワークの代替図を図示する。
【００７１】
［0082］  いくつかの実施形態では、分波チャネル３００のネットワーク（例えば、上記で言及されたようなビーム形成ネットワーク）は、図３Ａに示されるような、電力分配器のツリーの形式を取り得る。エネルギは、入力導波チャネルを通してアンテナに入り得、各電力分配器、例えば電力分配器３０２において、エネルギのより小さな部分に分けられ（すなわち、分割され）、後続の電力分配器を介して複数回分けられ、それによって、それぞれのエネルギ量が電波放射チャネルの各々に供給されるようにし得る（示されるような、エネルギＡ〜Ｆ）。所与の電力分配器で分けられたエネルギ量は、電力分割率（すなわち、分割後、どの程度のエネルギが１つのチャネル３０４に行くか、に対し、どの程度のエネルギが別のチャネル３０６に行くか）によって制御され得る。所与の電力分割率は、対応する電力分配器の寸法に基づいて調整され得る。
【００７２】
［0083］  例中では、２つのチャネル３０４、３０６間でエネルギを分けるための技法は、例えば図３Ａの底部に示されるチャネルの構造（例えば「４つのポート分岐線路カプラ」）を使用することであり得る。そのような技法及び構造設計は、図３Ａ及び３Ｂに示されるように、チャネルの端の減衰要素３１０及び結合ポート３０８を含み得、結合ポート３０８の各々が、チャネルを通して後方に戻るエネルギを、減衰要素３１０のうちの１つに結合するように構成される。減衰要素３１０は、戻されたエネルギを吸収するように構成され得る。減衰要素３１０及び結合ポート３０８の設計が、図４Ｂに関してさらに述べられる。
【００７３】
［0084］  図４Ａは、結合ポート４０４、減衰要素４１０、及び結合要素４０８を備える例示の導波路４０２の終端を図示する。減衰要素４１０は、ＰＣＢ４０６上に搭載され得る（例えば、減衰要素４１０は、ＰＣＢ上の金属配線であり得る）。ＰＣＢは、図２Ｄにしめされたもののように、アンテナの底面に搭載され得る。さらに、図４Ａは、結合ポート４０４の使用の一例を図示する。また、結合ポート４０４は、ここで開示されたアンテナ装置以外のケースで使用されてもよい。例えば、結合ポート４０４は、電磁信号が導波路の中に、及び／または外に結合される任意のケースで使用されてもよい。さらに、本明細書に開示されたような結合ポート４０４はまた、ＰＣＢからの信号を、導波ビーム形成ネットワークの使用なしに、アンテナ等の放射構造に効率的に結合するために使用され得る。
【００７４】
［0085］  図４Ａは、結合要素４０８を減衰要素４１０に接続された差動対として備えて示されるが、他の例では、結合要素４０８は、異なる形状、例えば単一のパッチ（図４Ｂに関して述べられている）であってもよい。加えて、結合要素４０８は、アンテナユニットによって伝送するための電磁信号を供給することと、電磁信号を導波路から減衰要素に結合することとの両方を行うことか可能であり得る双方向要素であってもよい。
【００７５】
［0086］  図４Ａの導波路４０２は、導波路細長セグメント、例えば、図２Ａの細長セグメント２０４の一部分であってもよい。より具体的には、図４Ａの導波路４０２は、供給を含まない細長セグメントのうちの１つであってもよい。先に述べたように、アンテナの動作中、放射要素によって放射されていないいくらかの電磁エネルギは、導波路に反射し戻され得る。反射電磁エネルギを除去するために、導波路４０２は、結合ポート４０４に結合され得る。結合ポート４０４は、導波路４０２の平面に対して垂直に、かつ平面の外に配列され得る。結合ポート４０４は、結合要素４０８によって、反射電磁エネルギを、ＰＣＢ４０６上に位置する減衰要素（ここでは線路４１０として示される）に結合するように構成され得る。
【００７６】
［0087］  いくつかの例では、図４Ａに示されるように、各結合ポート４０４は、導波路のインピーダンスを整合（または、ほぼ一層整合）させるような形状にされ得る。インピーダンス整合によって、導波路４０２から結合ポート４０４に結合された反射電磁エネルギ量が最大化され得る。例えば、結合ポート４０４は、正しいインピーダンス整合を達成するための異なる寸法である部分を有し得る。さらに、アンテナユニットが多数の結合ポートを有するケースでは、各結合ポートは、各自の結合ポートに対して所望されるインピーダンス整合に基づくそれら自体の寸法を有し得る。
【００７７】
［0088］  結合ポート４０４は、結合ポート４０４の残余の部分よりも狭窄した寸法を有するネック４１８を有して示される。この例では、ネック４１８を狭窄させることによって、結合ポート４０４のインダクタンスを増大させる。インダクタンスの増大を使用して、結合要素４０８のインピーダンスを導波路４０２のインピーダンスと整合（または、ほぼ一層整合）させ得る。インピーダンスが整合されると、導波路４０２と結合要素４０８との間の電磁エネルギの電力伝達が最大化され得る。結合ポート４０４の幅を広げることによって、結合ポート４０４のキャパシタンスが増大し得る。特定の実施形態に依存して、結合ポート４０４の寸法は、導波路４０２と結合要素４０８との間のインピーダンス整合のために設計され得る。
【００７８】
［0089］  加えて、結合ポート４０４及び結合要素４０８は、導波路の底部に結合して示される。他の例では、結合ポート４０４、ＰＣＢ４０６、及び結合要素４０８の配列は、異なる配列を有していてもよい。例えば、導波路の側部または端部に対して同様に結合してもよい（すなわち、導波層の平面の方向に対して直角に結合される）。
【００７９】
［0090］  結合ポート４０４を作成するために、結合ポート４０４は、結合ポート４０４の上部側と結合ポート４０４の底部側との両方から機械加工され得る。両方の側から機械加工されることができる寸法を有する結合ポート４０４を設計することによって、インピーダンス整合機能を行うと同時に、製造が比較的簡易である結合ポート４０４を作成し得る。機械加工の複雑さを低減し得る、結合ポートの上部側及び底部側の両方から機械加工され得るポートを有する、さらに複雑なバージョンの結合ポートを同様に設計し得る。
【００８０】
［0091］  先に述べたように、結合要素４０８は、導波路からの反射電磁エネルギの少なくとも一部分を、結合ポート４０４を通して、減衰要素４１０に結合するように構成される。このように、結合要素４０８が反射電磁エネルギの少なくとも一部分を結合すると、結合要素４０８は、基本的には、受信アンテナの役割を果たし得る。結合要素４０８は、導波路からの反射電磁エネルギの少なくとも一部分を受信し、それを、結合ポートを通して結合する。
【００８１】
［0092］  他の例では、結合ポート４０４は、電磁エネルギを導波路に導入するように機能し得る。この例では、要素４０８は、ＰＣＢ４０６上の供給配線（図示せず）からの電磁エネルギの少なくとも一部分を、結合ポート４０４を通して、導波路４０２に結合するように構成される。このように、結合要素４０８が電磁エネルギの少なくとも一部分を結合すると、結合要素４０８は、基本的には伝送アンテナの役割を果たし得る。結合要素４０８は、供給配線からの電磁エネルギの少なくとも一部分を伝送し、それを、結合ポートを通して結合する。
【００８２】
［0093］  さまざまな異なる例では、結合要素４０８は、異なる形態を取り得る。例えば、結合要素４０８は、図４Ａに示されるように、金属性のループ形構造体であってもよい。結合要素４０８は、アンテナと同じように機能し得、すなわち、結合要素４０８が電磁エネルギ（すなわち、電磁波）を送受信することが可能であり得る。機能的には、一例では、結合要素４０８は、導波路から案内された電磁波を、導波路の外に案内された電磁波に変換する（例えば、電磁波を減衰要素に結合する）ように構成された要素であってもよい。別の例では、結合要素４０８は、導波路の外側から案内された電磁波を、導波路内に案内された電磁波に変換するように構成された要素であってもよい。
【００８３】
［0094］  さまざまな例では、結合要素４０８は、さまざまな方法で、さまざまな材料によって作られ得る。図４Ｂに示されるように、結合要素は、回路基板４０６上の金属配線（またはパッチ）であってもよい。しかしながら、他の例では、結合要素は、ＰＣＢに取り付けられた離散要素であってもよい。例えば、結合要素は、金属でコーティングされるか、めっきされるか、またはさもなければ重ね合わせられたセラミックで形成され得る。結合要素４０８は、スタンピングされた金属、曲げられた金属、または他の別の金属構造体からも形成され得る。いくつかの付加的な例では、結合要素４０８自体が、ＰＣＢ４０６上に搭載された面であり得る第２の回路基板上の金属細片または要素であってもよい。
【００８４】
［0095］  このように、導波路内の電磁波から導波路内ではない電磁波への電磁波の変換を行わせるように機能することができ、結合要素４０８（または、結合要素４１２）に取って代わることができる多くの構造体がある。
【００８５】
［0096］  いくつかの例では、結合要素４０８は、（ｉ）導波路の外側からの信号を導波路内に結合することと、（ｉｉ）導波路の内側からの信号を導波路の外に結合することとの両方を行うように機能する双方向カプラであってもよい。
【００８６】
［0097］  いくつかのさらなる例では、結合要素４０８は、導波路の外側からの差動モード信号を導波路内に結合するように構成され得る。いくつかの付加的な例では、結合要素４０８は、導波路の内側からの信号を、差動モード信号として導波路の外に結合するように構成され得る。
【００８７】
［0098］  いくつかの付加的な例では、結合要素４０８は、導波路の外側からの単一のモード信号を導波路内に結合するように構成され得る。いくつかの付加的な例では、結合要素４０８は、導波路の内側からの信号を、単一のモード信号として導波路の外に結合するように構成され得る。
【００８８】
［0099］  さまざまな実施形態では、結合要素４０８は、結合要素４０８がその入力部と出力部との間を結合する電磁エネルギのパーセンテージを最適化するインピーダンスを有するように設計され得る。
【００８９】
［0100］  図４Ｂは、回路基板４０６上の２つの異なるタイプの結合要素４０８及び４１２の、上から下を見た図を示す。先に述べたように、結合要素４０８は、差動対である。結合要素４１２は、ＰＣＢ４０６上のパッチである。図４Ｂに示されるように、結合要素４０８は、差動対線路４１６Ａに結合される。差動対線路４１６Ａは、結合要素４０８からの反射電磁エネルギを放散するか、電磁エネルギを結合要素４０８に供給するか、または結合要素４０８が双方向モードで動作するときは、電磁エネルギの供給および放散の両方を行うように構成され得る。同様に、単一の線路４１６Ｂが、結合要素４１２からの反射電磁エネルギを放散するか、電磁エネルギを結合要素４１２に供給するか、または結合要素４１２が双方向モードで動作するときは、電磁エネルギの供給および放散の両方を行うように構成されてもよい。
【００９０】
［0101］  図４Ｂには、接地点４１４がさらに示される。接地点４１４は、ＰＣＢ４０６に対する電気的接地を導入するために使用され得る点である。接地点４１４は、導波ブロック、例えば図２Ｄに示された導波ブロックの底部との電気接触を形成する。
【００９１】
［0102］  減衰要素４１０は、導波ブロック構造体の外側か、またはその外部表面上に位置する回路基板４０６上に配設される。減衰要素４１０は、結合要素４０８からの反射電磁エネルギの少なくとも一部分を受信し得る。いくつかの例では、減衰要素４１０の表面は、反射電磁エネルギの一部分を吸収することを含むように構成され得る。いくつかのさらなる例では、減衰要素は、回路基板上に少なくとも１つのマイクロストリップ線路を含み得る。またさらには、減衰要素は、回路基板上にプリントされた導電インクを含み得る。
【００９２】
［0103］  導波チャネル、導波チャネルの部分、導波チャネルの側部、電磁波誘導部材等の他の形状及び寸法が同様に可能であることが理解されるべきである。いくつかの実施形態では、導波チャネルの矩形形状は、製造のために非常に便利であり得るが、周知であるかまたはまだ周知ではない他の方法が、同等かまたはより多大な利便性を有する導波チャネルを製造するために実施されてもよい。
【００９３】
［0104］  本明細書に記載された配置は、例示のみを目的とすることが理解されるべきである。このように、当業者には、他の配置及び他の素子（例えば、機械、装置、インターフェース、機能、順序、及び機能のグルーピング等）を代わりに使用することができ、いくつかの素子は、所望の結果によってまとめて省略し得ることが明らかであろう。さらに、説明された素子の多くが、離散型または分散型要素として、または他の要素と併用して、任意の好適な組み合わせ及び場所で実装され得る機能的実体である。
【００９４】
［0105］  さまざまな態様及び実施形態を本明細書に開示してきたが、当業者には、他の態様及び実施形態が明らかであろう。本明細書に開示されたさまざまな態様及び実施形態は、例証を目的とし、限定を意図しておらず、その範囲は以下の請求項によって示される。
【図１Ａ】
2020074592.tif 000003
【図１Ｂ】
2020074592.tif 000004
【図２Ａ】
2020074592.tif 000005
【図２Ｂ】
2020074592.tif 000006
【図２Ｃ】
2020074592.tif 000007
【図２Ｄ】
2020074592.tif 000008
【図２Ｅ】
2020074592.tif 000009
【図２Ｆ】
2020074592.tif 000010
【図３Ａ】
2020074592.tif 000011
【図３Ｂ】
2020074592.tif 000012
【図４Ａ】
2020074592.tif 000013
【図４Ｂ】
2020074592.tif 000014
【図４Ｃ】
2020074592.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月7日(2020.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁信号を伝搬するように構成された回路基板と、
電磁信号を伝搬するように構成された導波路であって、上部ブロック内に位置する導波チャネルの第１の部分と、底部ブロック内に位置する前記導波チャネルの第２の部分とを備える、導波路と、
前記回路基板と前記導波路との間で信号を結合するように構成された結合ポートであって、前記結合ポートが、前記ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する導波部分を有し、前記結合ポートが前記底部ブロック内に位置する、結合ポートと、を備える電磁エネルギを放射するための装置。
【請求項２】
前記結合ポートが、双方向ポートとして構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導波路が、（ｉ）前記導波路から電磁エネルギを放射することと、（ｉｉ）電磁エネルギを前記導波路に結合することのうちの少なくとも１つを行うように構成された放射素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記導波路が、分割ブロックを備え、前記回路基板が、前記分割ブロックの前記底部ブロックに結合され、前記分割ブロックの前記上部ブロックが電磁エネルギを放射するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記結合ポートが、前記底部ブロックの上部側及び前記底部ブロックの底部側の両方から機械加工された寸法を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記回路基板が、電磁信号を前記結合ポート内に放射するように構成された素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
複数の結合ポートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記回路基板の複数の素子をさらに備え、前記複数の素子の各々が、それぞれの電磁信号を前記複数の結合ポートのそれぞれの結合ポート内に放射するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
回路基板によって電磁エネルギを伝導することと、
前記回路基板の放射要素によって、前記電磁エネルギの少なくとも一部分を、放射電磁エネルギとして放射することと、
結合ポートによって、前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を、導波路内に結合することと、を含み、
前記結合ポートが、前記導波路と前記回路基板との間の通路であり、前記結合ポートが、前記ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する導波部分を有し、
前記導波路が上部ブロック内に位置する導波チャネルの第１の部分と、底部ブロック内に位置する前記導波チャネルの第２の部分とを備え、前記結合ポートが前記底部ブロック内に位置する、電磁エネルギを放射するための方法。
【請求項１０】
前記回路基板の複数の結合ポート及び複数の放射要素をさらに備え、前記方法は、各結合ポートが、それぞれの放射要素によって放射された、前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を結合することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記結合することが、分割ブロック内に位置する結合要素によって行われ、前記回路基板が、前記分割ブロックの前記底部ブロックに結合され、前記分割ブロックの前記上部ブロックが電磁エネルギを放射するように構成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記結合ポートが、前記底部ブロックの上部側及び前記底部ブロックの底部側の両方から機械加工された寸法を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
導波路によって電磁エネルギを伝導することであって、前記導波路が、上部ブロック内に位置する導波チャネルの第１の部分と、底部ブロック内に位置する前記導波チャネルの第２の部分とを備える、伝導することと、
結合ポートによって、前記導波路からの放射電磁エネルギの少なくとも一部分を、受信電磁エネルギとして結合することであって、前記結合ポートが、前記導波路と回路基板との間の前記底部ブロックを通る通路であり、前記結合ポートが、前記ポートの所望のインピーダンスに基づく寸法を有する導波部分を有する、結合することと、
前記回路基板の結合要素によって、前記結合ポートからの前記受信電磁エネルギの少なくとも一部分を前記回路基板に結合することと、を含む電磁エネルギを受信するための方法。
【請求項１４】
前記回路基板の複数の結合ポート及び複数の放射要素をさらに備え、前記方法は、各結合ポートが、それぞれの放射要素によって放射された、前記放射電磁エネルギの少なくとも一部分を結合することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合することが、分割ブロック内に位置する結合要素によって行われ、前記回路基板が、前記分割ブロックの底部ブロックに結合され、前記分割ブロックの前記上部ブロックが電磁エネルギを放射するように構成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記結合ポートが、前記底部ブロックの上部側及び前記底部ブロックの底部側の両方から機械加工される寸法を有する、請求項１３に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月27日(2020.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｆ
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月6日(2020.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2020074592.tif 000016
【図１Ｂ】
2020074592.tif 000017
【図２Ａ】
2020074592.tif 000018
【図２Ｂ】
2020074592.tif 000019
【図２Ｃ】
2020074592.tif 000020
【図２Ｄ】
2020074592.tif 000021
【図２Ｅ】
2020074592.tif 000022
【図３Ａ】
2020074592.tif 000023
【図３Ｂ】
2020074592.tif 000024
【図４Ａ】
2020074592.tif 000025
【図４Ｂ】
2020074592.tif 000026
【図４Ｃ】
2020074592.tif 000027
【外国語明細書】
2020074592000001.pdf