(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナであって、
一の有孔ユニットと、
多重層プリント配線アセンブリであって、
機械的接続及び電気的接続の両方を提供する結合材により互いに結合された複数のサブアセンブリを有し、前記有孔ユニットに接続されている一の多重層プリント配線板と、
前記多重層プリント配線板の上に形成された複数の無線周波数放射要素と、
複数のチップユニットであって、前記多重層プリント配線板の上に取り付けられており、且つ前記複数の無線周波数放射要素によって放射される無線周波数信号を制御して選択可能な偏向を有するデュアルビームを形成することができる回路を含む複数のチップユニットと、を含んだ多重層プリント配線アセンブリと、
前記有孔ユニットに接続された一の圧力板と、
一の後部ハウジングユニットであって、前記有孔ユニットと接続して前記有孔ユニットによって覆われている後部ハウジングユニットと
を備えるデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項２】
前記多重層プリント配線アセンブリに接続されて、前記複数のチップユニットに信号を送信することにより前記無線周波数信号を制御することができる一のコントローラ
を更に備える、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項３】
前記後部ハウジングユニットの外部に接続された一の冷却ユニット
を更に備える、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項４】
前記デュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ内に配置された加圧窒素
を更に備える、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項５】
前記圧力板と前記多重層プリント配線アセンブリとの間に配置された一のシールリング
を更に備える、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項６】
前記有孔ユニットが広角度インピーダンス整合を含む、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項７】
前記複数の無線周波数放射要素が前記多重層プリント配線アセンブリの一方の側に配置されており、前記複数のチップユニットが前記多重層プリント配線アセンブリの他方の側に配置されている、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項８】
前記圧力板と前記多重層プリント配線アセンブリとの間に配置された一のシールリング
を更に備え、前記複数のチップユニットが、前記多重層プリント配線アセンブリの反対側の、前記シールリングによって画定される領域内に位置している、請求項７に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項９】
前記複数のチップユニットからの熱が、前記プリント配線アセンブリ、前記シールリング、及び前記圧力板を通る経路内を流れる、請求項８に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１０】
前記複数のチップユニットに含まれる各チップユニットが一組のチップを備えている、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１１】
前記複数のチップユニットに含まれる各チップユニットが、一の増幅器回路と、二の移相器と、二のスイッチと、二つの用途特化集積回路とを含んでいる、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１２】
前記複数のチップユニットの動作を制御することができる一のコントローラ
を更に備える、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１３】
前記圧力板に接続されて、前記圧力板の温度を検出することができる一の温度センサ
を更に備える、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１４】
前記複数のサブアセンブリが三つのサブアセンブリを備えている、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１５】
前記複数の無線周波数放射要素の構成と、前記複数のチップユニットの構成とによって、前記複数のチップユニットを前記複数の無線周波数要素に接続する経路における約９０度の遷移部が回避されている、請求項１に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【請求項１６】
前記複数のチップユニットが、互いに結合された前記複数のサブアセンブリのうちの一のサブアセンブリ上においてカラム状に配置されて前記プリント配線板を形成している、請求項１５に記載のデュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、具体的には整相列アンテナに関するものである。更に具体的には、本発明は、タイル式アーキテクチャを有する整相列アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
整相列アンテナは、アレイの放射パターンの影響が望ましい方向に強化され且つ望ましくない方向に抑制されるように、アンテナに供給される各信号の相対位相を変化させることができる一組のアンテナである。即ち、異なる方向に向けることができるか、又は操作することができる一又は複数のビームが生成可能である。送信相又は受信相アレイアンテナに向かうビームは、アレイ中の各アンテナ要素から送信又は受信された信号の位相合わせのタイミングを制御することにより達成される。
【０００３】
個々の放射信号は組み合わされて、アレイの建設的及び破壊的な干渉パターンを形成する。整相列アンテナを使用して、水平方向又は垂直方向に、一又は複数のビームを迅速に走査することができるか、或いは一又は複数の固定ビームを方向付けることができる。
【０００４】
整相列アンテナシステムにおいては、用途に応じてアンテナの大きさ及び複雑性を考慮することができる。一部の用途では、整相列アンテナの異なる構成要素のための空間は限られている。その結果、一部の整相列アンテナの設計は大きすぎて、整相列アンテナに割り当てることが可能な空間内に納まらない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上述のような問題を克服するための方法と装置を有することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
有利な一実施形態では、デュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナは、一の有孔ユニットと、一の多重層プリント配線板と、複数の無線周波数放射要素と、複数のチップユニットと、圧力板と、後部ハウジングユニットとを備えている。多重層プリント配線板は、機械的接続及び電気的接続の両方を提供する結合剤により互いに結合された複数のサブアセンブリを有しており、また多重層プリント配線板は有孔ユニットに接続されている。複数の無線周波数放射要素は多重層プリント配線板上に形成されている。複数のチップユニットは多重層プリント配線板に取り付けられており、また複数のチップユニットは、選択可能な偏波を有するデュアルビームを形成するために複数の無線周波数放射要素により放射される無線周波数信号を制御することが可能な回路を含んでいる。圧力板は有孔ユニットに接続されている。有孔ユニットは後部ハウジングユニットを覆うように後部ハウジングユニットに接続されている。
【０００７】
本発明の特徴、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又はまた別の実施形態において組み合わせることができる。これらについては添付図面を参照して後述で更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
新規機能と考えられる有利な実施形態の特徴を添付図面に示す。しかしながら、有利な実施形態と、その好適な使用モードと、それらの更なる目的及び利点は、添付図面と併せて本発明の有利な一実施形態に関する後述の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
【０００９】
【図１】図１は有利な一実施形態を実施できるアンテナシステムの構成を示す。
【図２】図２は有利な一実施形態によるアンテナの線図である。
【図３】図３は有利な一実施形態によるアンテナの分解図である。
【図４】図４は有利な一実施形態によるアンテナの一部の断面を示す線図である。
【図５】図５は有利な一実施形態によるアンテナを通過する信号の流れを示す線図である。
【図６】図６は有利な一実施形態によるアレイ要素を示す線図である。
【図７】図７は有利な一実施形態によるプリント配線アセンブリの断面を部分的に示す線図である。
【図８】図８は有利な一実施形態によるプリント配線板アセンブリの線図である。
【図９】図９は有利な一実施形態によるプリント配線アセンブリの線図である。
【図１０】図１０は有利な一実施形態によるプリント配線アセンブリに取り付けられたチップを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図面を参照する。図１は、有利な一実施形態によるアンテナシステムの構成を示している。この実施例では、アンテナシステム１００は、電源１０２、温度表示器１０４、制御ユニット１０６、及びデュアルビーム選択偏波アンテナ１０８を備えている。このような実施例では、電源１０２は、制御ユニットとデュアルビーム選択偏波アンテナ１０８とに給電する。
【００１１】
制御ユニット１０６は、アレイの方角と、デュアルビーム選択偏波アンテナ１０８により生成されうる各ビームの偏向とを制御する。即ち、デュアルビーム選択偏波アンテナ１０８は、指向性放射する二つのビームを生成することができる。これらのビームの各々は、異なる方向に向けることができ、且つ異なる偏向を有することができる。
【００１２】
例えば、一のビームは、右回りの円偏向を有することができ、アンテナアレイのアパーチャーの平面により形成されるｘ−ｙ平面に垂直なｚ軸に対して約６０度、及び約９０°（θ、φ）の角度に方向付けることができる。他方のビームは左回りの円偏向を有することができ、約６０度及び２７０度（θ、φ）に方向付けることができる。他の有利な実施形態では、両方のビームが同種の円偏向を有することができる。
【００１３】
制御ユニット１０６はまた、デュアルビーム選択偏波アンテナ１０８からデータを取得して、オペレータに提示するため及び自動パワーダウン機能のためにそのデータを温度表示器１０４に送る。
【００１４】
種々の有利な実施形態では、デュアルビーム選択偏波アンテナ１０８は、レンガ式アーキテクチャではなくタイル式アーキテクチャを使用する。更に、デュアルビーム選択偏波アンテナ１０８は、Ｋ周波数帯で使用可能な整相列も使用し、且つチップオンボード構成を採用する。このような実施例では、デュアルビーム選択偏波アンテナ１０８は、約２０ＧＨｚで動作することができる。このような実施例では、このアンテナは、一又は二の個別に制御可能な受信ビームを生成するように動作することができる。
【００１５】
次に、有利な一実施形態によるアンテナを示す線図である図２を参照する。アンテナ２００は、デュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナの一実施例である。アンテナ２００は、図１のデュアルビーム選択偏波アンテナ１０８を実施するために使用できるアンテナの一実施例である。このような実施例では、アンテナ２００はハウジング２０２を含む。このような実施例では、ハウジング２０２は、有孔ユニット２０４及び後部ハウジング２０６から形成される。アンテナ２００は、プリント配線アセンブリ２０８、コントローラ２１０、シールリング２１２、及び圧力板２１４も含んでいる。加えて、アンテナ２００はファン２１６も含むことができる。
【００１６】
このような実施例では、有孔ユニット２０４は、広角度インピーダンス整合シート２２１と、ハニカム状有孔プレート２２３と、誘電導波プラグ２２５とを含むことができる。有孔プレート２０４のハニカム状有孔プレート２２３は複数の流路を含むことができ、各流路はプリント配線アセンブリ２０８内の対応する放射要素の導波路となる。これらの流路は整相列において要素の導波路を形成する。
【００１７】
誘電導波プラグ２２５は、導波路を満たしてアンテナ２００の所望の遮断周波数を達成する。加えて、有孔ユニット２０４は、ハウジング２０２の一部としても機能する。このような実施例では、有孔ユニット２０４は、ハウジング２０２の蓋又は頂部として機能する。有孔ユニット２０４は、広角度インピーダンス整合スタックも含む。
【００１８】
このような実施例では、プリント配線アセンブリ２０８は、プリント配線板２１５と、チップユニット２１８とを含む。放射要素２１７及びバイア２１９は、プリント配線板２１９上に形成されている。放射要素２１７は、無線周波数信号を送信及び／又は受信することができる。
【００１９】
このような実施例では、無線周波数信号は、マイクロ波無線周波数信号である。チップユニット２１８は、プリント配線板２１５上に形成することができるか、又は同配線板２１５に取り付けることができる。チップユニット２１８は複数の組のチップである。即ち、各チップユニットは一組のチップである。本明細書において使用される一組とは、一又は複数の要素を指す。このような実施例では、チップは、半導体材料などの材料の上に形成されうる集積回路の形態をとっている。このようなチップは、用途に応じてパッケージ化又はパッケージ解除することができる。
【００２０】
チップユニット２１８に含まれうるチップの実施例は、例えば、用途特化集積回路、受動素子、モリブデンタブ熱拡散器、及びモノリシックなマイクロ波集積回路と、その他の適切な構成要素を含みうる。種々の有利な実施形態では、放射要素２１７は、プリント配線板２１５上のチップユニット２１８とは反対側に配置される。
【００２１】
種々の有利な実施形態では、チップユニット２１８に含まれる一のチップユニットは、放射要素２１７に含まれる一の放射ユニットに対応する。即ち、一のチップユニットは一の放射要素に電気的に接続される。対応する各チップユニットは、プリント配線アセンブリ２０８の、対応する放射要素とは反対側に配置することができる。
【００２２】
図示されるこのような実施例では、放射要素とチップとは、バイア２１９に含まれる一のバイアにより互いに電気的に接続されている。チップユニット２１８は、チップユニット２１８を放射要素２１７に接続する経路に９０度の屈曲を必要とすることなく取り付けることができる。即ち、放射要素２１７のスペーシング及び／又は構成において、アンテナ要素を含むサブアセンブリと、チップユニット２１８及び／又はアンテナ２００のエレクトロニクスを含むサブアセンブリとの間の９０度の遷移が回避されている。
【００２３】
更に、チップユニット２１８は、プリント配線アセンブリ２０８内の平行な層からなるカラムにパッケージ化することができる。このような層は、プリント配線板２１５のために互いに接続及び／又は装着される別々のサブアセンブリでありうる。
【００２４】
このような実施例では、バイアの接触パッド面とチップとの間に９０度の屈曲がある。この種のアーキテクチャの一の特徴は、チップキャリヤの出力からラジエータ又はアンテナ集積プリント配線板（ＡＩＷＰＢ）の入力までの遷移にある。この領域における損失は、伝送部における放射力の低減と、受信部における雑音指数とに直接比例する。既存の設計では、これら二つの構成要素間の電気的及び機械的な接続を行なうために、ワイヤーボンド及び樹脂を使用していた。（電気的にも機械的にも丈夫な）良好な接続はアレイの全体的な性能を向上させ、それを変化させるあらゆる要素は前記性能を劣化させる。
【００２５】
チップユニット２１８は、例えば、パワー増幅器回路、ドライバ増幅器回路、移相器回路、及び無線周波数信号の生成及び変調に使用されるその他適切な回路を含むことができる。このような実施例では、チップユニット２１８は、マイクロ波無線周波数信号の放出を増幅及び制御して、所望の偏向を有するデュアルビームを生成する。
【００２６】
プリント配線板２１５は、異なる構成要素の機械的支持及び電気的接続を行なう構造である。電気的接続は、放射要素２１７とチップユニット２１８との間で行うことができる。さらに、プリント配線板２１５は、導体経路又はトレースを用いてこのような相互接続を提供することができる。このような経路又はトレースは、非導電性基板上に積層された銅板からエッチングすることができる。
【００２７】
このような種々の有利な実施形態では、プリント配線板２１５はサブアセンブリから形成される。このような実施例では、プリント配線板２１５は、例えば、サブアセンブリ２２０内に三つのサブアセンブリを含むことができる。これらのサブアセンブリは、放射要素のサブアセンブリと、無線周波数信号を分配するためのサブアセンブリと、動力及びデジタル信号を分配するためのサブアセンブリとを含むことができる。
【００２８】
言うまでも無く、用途によっては、代わりに、及びこれらの実施例に加えて、他の数及び種類のサブアセンブリを使用することができる。種々のサブアセンブリ２２０に含まれる各サブアセンブリは、それぞれ、サブアセンブリ２２０に含まれる別のプリント配線板に結合又は装着されるプリント配線板である。このような実施例では、サブアセンブリ２２０は、結合材２２２を用いて互いに結合される。結合材２２２は、機械的結合及び電気的特性の両方を提供する材料として選択される。
【００２９】
チップユニット２１８に含まれうるチップの実施例は、例えば、用途特化集積回路、受動素子、モリブデンタブ熱拡散器、及びモノリシックなマイクロ波集積回路と、その他の適切な構成要素を含みうる。サブアセンブリの接続は、非導電性の接着性プレフォーム材によって実行することができる。このプレフォーム材は、導電性結合材２２２を配置することにより種々のサブアセンブリ間に電気的接続が形成される領域を形成するために切断される。
【００３０】
放射要素２１７は、無線周波数エネルギーを放出することによりアンテナ２００のためのビームを生成する要素である。放射要素２１７に含まれる各放射要素は、チップユニット２１８によって増幅された無線周波数信号に応答して無線周波数エネルギーを放出する。放射要素２１７による無線周波数エネルギーの集約的な放出は、方向付け又は操作可能な一又は二のビームを生成することができる。
【００３１】
このような実施例では、プリント配線アセンブリ２０８は、有孔ユニット２０４に取り付けられて、圧力板１４により固定されている。このような実施例では、圧力板２１４は有孔ユニット２０４に取り付けることができる。このとき、後部ハウジング２０６は、圧力板２１４に接触しながら有孔ユニット２０４に装着されうる。
【００３２】
更に、圧力板２１４は、プリント配線アセンブリ２０８内部で熱を生成する構成要素の主要なヒートシンクとしても機能しうる。このような実施例では、熱を生成する構成要素は、例えば、チップユニット２１８とすることができる。シールリング２１２は、プリント配線アセンブリ２０８と圧力板２１４との間をシール及び／又は接続する。更に、シールリング２１２は、これらの構成要素の冷却時に圧力板２１４までのチップユニット２１８の熱経路の一部にもなりうる。センサ２２４は、圧力板２１４に取り付けられて、圧力板２１４の温度を報告するための温度データを供給する。
【００３３】
コントローラ２１０は、電子ビームの操縦を行う。コントローラ２１０は、放射要素２１７によって生成された各ビームの偏向及びアレイのポインティング角を制御することができる。このような実施例では、チップユニット２１８は、異なる偏向を有する二つのビームを生成するように制御することができる。このような実施例では、コントローラ２１０は、チップユニット２１８に送信される信号によりこのような制御を行う。コントローラ２１０は、図１の制御ユニット１０６から制御信号を受信することができる。
【００３４】
このような実施例のファン２１６は、ハウジング２０２の外側に位置している。特に、ファン２１６は、更なる冷却を行うために後部ハウジング２０６に取り付けることができる。図２に示すアンテナ２００の図解は、アンテナ２００を実施できるようにアーキテクチャを制限することを目的としていない。例えば、アンテナ２００は、図２に示す構成要素に加えて、又はそれら構成要素に替えて、他の構成要素を有することができる。更に、図２では、アンテナ２００は、種々の構成要素を示すブロック図の形態で示される。このような図解は、それら種々の構成要素のレイアウト又は形状を説明するものではない。
【００３５】
次に図３を参照する。図３は、有利な一実施形態によるアンテナの分解図を示している。この実施例では、アンテナ３００は、デュアルビーム二重選択偏波アレイアンテナである。この実施例では、アンテナ３００は、２５６の要素の整相列アンテナである。アンテナ３００は、図２のアンテナ２００のブロック図の一実施例である。
【００３６】
この実施例では、アンテナ３００は、Ｋ周波数帯内の２０ＧＨｚ又は約２０ＧＨｚで動作できる。アンテナ３００は、約２０ＧＨｚでの６０度の走査をサポートすることができる。この実施例では、アンテナ３００は二つのビームを生成することができる。アンテナ３００の瞬間的な帯域幅は、最低でも約５００ＭＨｚでありうる。走査範囲の種類は、例えば、６０度の円錐形走査とすることができる。この種のアンテナは、少なくとも２０ｄＢの動的範囲を提供することができる。ビーム幅は、ボアサイトの場合約７度、及び６０度走査の場合約１３度とすることができる。このような実施例では、ボアサイトは、アパーチャーの面に垂直なベクトルである。更に、アンテナ３００は、右回りの円偏向及び／又は左回りの円偏向を有することができる。
【００３７】
この実施例では、アンテナ３００は、広角度インピーダンス整合スタック３０２、有孔プレート３０４、Ｏリング３０６、コントローラ３０８、温度センサ３１０、プリント配線板アセンブリ３１２、シールリング３１３、圧力板３１４、後部ハウジング３１６、及びファン３１８を含んでいる。
【００３８】
広角度インピーダンス整合スタック３０２は、プリント配線板アセンブリ３１２上のチップがみるインピーダンス整合を改善することに加えて、アレイがオフボアサイト走査されるときの軸比を改善する。軸比とは、楕円偏向したアンテナビームの長軸対短軸の比である。１対１の比は、完全な円偏向を有するビームを意味する。
【００３９】
有孔プレート３０４から放出される電磁エネルギーは、走査角が増大すると、自由空間内部で異なる電波インピーダンスに遭遇しうる。インピーダンスの改善又は増大は、走査角を大きくしたときの放射エネルギーの損失を低減することができる。整相列がオフボアサイト走査されるとき、偏向楕円により規定される軸比は、円偏向の場合より劣化する。広角度インピーダンス整合は、このような影響の大部分を打ち消すものである。更に、広角度インピーダンス整合スタック３０２は、個々の要素の互いに対するカップリングを低減することもできる。この実施例では、一の要素は、単一の放射要素と単一のチップユニットとの組み合わせである。
【００４０】
有孔プレート３０４は、このような実施例の有孔ユニットであり、図２の有孔ユニット２０４の一実施例である。有孔プレート３０４が受信した信号は、導波路３２０内を移動することができる。このような実施例では、導波路３２０は環状の導波路である。導波管３２０は、ハニカム状導波路とも呼ばれる。
【００４１】
このような実施例では、導波路３２０内の各導波路に、例えば、限定しないが、誘電体のような材料を充填することができる。例えば、ポリスチレンマイクロ波プラスチックを使用することができる。特に、Ｒｅｘｏｌｉｔｅ（登録商標）を導波路３２０内の環状導波路内に配置することができる。その他の誘電体は、ガラス製及びセラミック製の材料を含む。このとき、信号は、プリント配線板アセンブリ３１２上に位置するチップまで伝播することができる。
【００４２】
信号は、偏向分散導波路遷移となる放射要素を通過することができる。偏向分散導波路遷移とは、この場合、一のチップユニットから信号を受信して複数の異なる偏向を生成することができる放射要素のことである。このような偏向には、限定しないが、左回りの円偏向及び右回りの円偏向が含まれる。このとき、プリント配線基板アセンブリ３１２上のチップは、信号を処理してデュアルビーム操作を行うことができる。
【００４３】
即ち、プリント配線板アセンブリ３１２は、異なる偏向を有することができる二つの無線周波数ビームのための信号を生成することができる回路を含んでいる。これらの信号は、プリント配線板アセンブリ３１２を離れて個々に組み合わされることができる。
【００４４】
このような実施例では、ハウジングボルト３２２及び３２４を使用して、有孔プレート３０４を後部ハウジング３１６に固定する。支持棒３２６、３２８、３３０、及び３３２によって、有孔プレート３０４に取り付けられたときにコントローラ３０８との間に空間が提供される。無線周波数コネクタ３３４及び３３６を使用して、アンテナ３００が受信するか又は外部構成要素に対して伝送することができる無線周波数信号が伝送される。このような外部構成要素は、例えば、衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）ターミナルでありうる。
【００４５】
直流電流コネクタ３３８は、制御ユニット１０６からコントローラ２１０を経てアンテナ３００までの直列制御に加えて、電力を供給するためのコネクタとなる。窒素加圧バルブ３４０及び３４２は、環境的シールのために、加圧窒素のようなガスによりアンテナ３００を加圧する手段となることができる。ファン３１８は、図２のファン２１６の一実施例であり、アンテナ３００を更に冷却することができる。
【００４６】
シールリング３１３は、図２のシールリング２１２の一実施例である。シールリング３１３は、チップユニット２１８をそれぞれの空洞内に電気的に隔離するもので、空洞は、プリント配線板、圧力板、及びシールリングの境界から形成される。
【００４７】
ここで図４を参照する。図４は、有利な一実施形態によるアンテナの一部の断面を示している。この実施例では、プリント配線アセンブリ４００は、側面４０６に取り付けられたチップ４０２及び４０４を有する。このような実施例では、プリント配線アセンブリ４００は、図２のプリント配線アセンブリ２０８の一実施例であり、チップ４０２及び４０４は図２のチップユニット２１８中に見られるチップの実施例である。
【００４８】
このような実施例では、チップ４０２及び４０４は、モリブデンタブ４０８を用いてプリント配線アセンブリ４００に取り付けられる。モリブデンタブ４０８は、熱膨張に起因するチップ４０２及び４０４の亀裂又は脱離を防止するために使用される。この材料は、例えば、銅−モリブデン−銅のスタックとすることができる。即ち、モリブデンタブ４０８は、プリント配線板アセンブリ４００とチップ４０２及び４０４とが異なる熱膨張率及び熱収縮率を有することを考慮して使用される。
【００４９】
この実施例では、熱はチップ４０２及び４０４からプリント基板アセンブリ４００へと伝わることができる。前記の地点から、熱はシールリング４１０を通って圧力板４１２へと伝わることができる。このような経路は、矢印４１６及び４１８によって示される。このような熱経路は、チップ４０２及び４０４の冷却を行う。
【００５０】
更に、熱は、シールリング４１０によって形成されるスペース４１４を通って圧力板４１２に直接放出されうる。この場合、熱は圧力板４１２から後部ハウジング４２０まで伝播する。他の有利な実施形態では、圧力板４１２は対流以外の方法で冷却されうる。例えば、圧力板４１２は、圧力板４１２を介して冷却剤を運搬する小さな管を含むことができる。
【００５１】
次に図５を参照する。図５は、有利な一実施形態に従ってアンテナを通過する信号の流れを示している。このような信号の流れは、図３のアンテナ３００のようなアンテナを通過することができる。この実施例では、無線周波数信号５００が一のビームに、無線周波数信号５０２が別のビームに、それぞれ属している。これらの信号は、アパーチャー５０４によって受信され、ハニカム状プレート５０６を通過してプリント配線アセンブリ５０８に到達する。
【００５２】
アパーチャー５０４は、インピーダンス整合を行うために使用される広角度インピーダンス整合シートを含んでいる。ハニカム状プレート５０６は、無線周波数エネルギーの導波路として働くことができる。ハニカム状プレート５０６は、無線周波数エネルギーを、プリント配線アセンブリ５０８内の異なる放射要素に案内することができる。これらの信号は、放射要素、例えばプリント配線アセンブリ５０８中の放射要素５１０によって検出及び受信される。
【００５３】
放射要素５１０は、無線周波数エネルギーの波を、チップユニット５１２によって処理されるプリント配線アセンブリ５０８内部のトレースを通って流れる電気信号に転換することができる。放射要素５１０は、図２の放射要素２１７内部の放射要素の一実施例である。
【００５４】
このとき、信号は、プリント配線アセンブリ５０８に取り付けられているか又は同アセンブリ５０８内部に形成されているチップユニット５１２に伝播し、チップユニット５１２は、無線周波数信号５００及び無線周波数信号５０２を一対の偏向信号に変換することができる。チップユニット５１２は、一組のチップ又は集積回路である。チップユニット５１２は、図２のチップユニット２１８内のチップユニットの一実施例である。このような実施例では、放射要素５１０とチップユニット５１２とがアレイ要素５１４を形成する。
【００５５】
信号の偏向は、右回りの円偏向及び／又は左回りの円偏向でありうる。チップユニット５１２により、これらの信号は、受信された各無線周波数信号の二種類の偏向の間で切り換え可能となる。
【００５６】
次いで、チップユニット５１２の出力は、アレイ無線周波数コンバイナネットワーク５１６に送信される。このネットワーク５１６も、プリント配線アセンブリ５０８内部に位置している。アレイ無線周波数コンバイナネットワーク５１６は、無線周波数信号出力５１８と、無線周波数信号出力５２０とを生成する。この時点で、これらの信号はアンテナ外部の構成要素に送信されて処理される。
【００５７】
次に図６を参照する。図６は、有利な一実施形態によるアレイ要素を示している。この実施例では、アレイ要素６００は、図５のアレイ要素５１４の一実施例である。この実施例では、アレイ要素６００は、放射要素６０２、低騒音増幅器６０４、移相器６０６、移相器６０８、用途特化集積回路（ＡＳＩＣ）６１０、及び用途特化集積回路（ＡＳＩＣ）６１２を含んでいる。このような実施例では、低雑音増幅器６０４、移相器６０６、移相器６０８、用途特化集積回路６１０、及び用途特化集積回路６１２がチップユニットを形成している。
【００５８】
放射要素６０２は、プリント配線アセンブリ６１４内部に埋め込まれている。このような実施例では、放射要素６２２は、プリント配線アセンブリ６１４の一方の側に配置されており、プリント配線アセンブリ６１４の反対側には、アレイ要素アーキテクチャ６００について図示される他の構成要素が配置されている。この実施例では、増幅器回路６０４は、低雑音増幅器６１６と低雑音増幅器６１８とを含んでいる。更に、増幅器回路６０４はハイブリッド結合器６２０も含んでいる。この構成要素は、二つの入力ポートから受信された二つの入力信号を組み合わせる。これら二つの入力信号は、二つの出力ポートの各々に対して＋９０度又は−９０度の位相差を有し、右回り又は左回りに円偏向している。
【００５９】
図示の実施例では、移相器６０６は偏向スイッチ６２２、低雑音増幅器６２４、及び移相器６２６を含む。移相器６０８は、偏向スイッチ６２８、低雑音増幅器６３０、及び移相器６３２を含む。この実施例では、移相器６２６及び移相器６３２は、４バイトのデジタル移相器である。言うまでも無く、用途に応じて他の種類の移相器を使用することができる。
【００６０】
移相器６０６は、偏向を切り換えるため及び移相のための制御チップ６１０によって制御される。このような実施例では、移相器６０８は、コントロール６１２によって制御されて偏向の切り換え及び移相を行うことができる。
【００６１】
無線周波数信号６３８及び６４０は、受信アレイ要素６００によって受信される。これらの信号は、放射要素６０２によって検出又は受信される。一の信号は、低雑音増幅器６１６に送られ、他方の信号は低雑音増幅器６１８に送られる。これらの信号は、これらの信号がハイブリッド結合器６２０によって再結合された後で、その特定の偏向の構成に基づいて低雑音増幅器６１６及び６１８に送られる。これらの信号は、偏向スイッチ６２２及び６２８を用いて移相器６０６又は６０８に向けることができる。即ち、無線周波数信号６３８は、移相器６０６又は移相器６０８を通過することができ、無線周波数信号６４０は他の移相器のうちの一つを通過することができる。
【００６２】
出力信号となるビームを選択することに加えて、移相器６２６及び６３２は無線周波数信号６３８及び６４０の偏向を変化させることができる。偏向は、選択に応じて、右回りの円偏向又は左回りの円偏向でありうる。
【００６３】
偏向の切り換え及び選択は、用途特化集積回路６１０と用途特化集積回路６１２とを用いて制御することができる。アレイ要素アーキテクチャ６００からの出力は、無線周波数信号出力６４２及び無線周波数信号出力６４４である。
【００６４】
次に図７を参照する。図７は、有利な一実施形態によるプリント配線板の部分的断面図である。この実施例では、プリント配線板７００は、図２のプリント配線板２１５の一実施例である。
【００６５】
この実施例では、プリント配線板７００は、サブアセンブリ７０２とサブアセンブリ７０４とを含んでいる。これらのサブアセンブリは、図２のサブアセンブリ２２０の実施例である。サブアセンブリ７０２とサブアセンブリ７０４とは、ボンディング層７１０を用いて互いに結合されている。ボンディング層７１０は、バイア７０６とバイア７０８とを互いに接続するための機械的結合と電気的特性とを提供する。このような実施例では、ボンディング層７１０は、図２の結合材２２２のような結合材から作製することができる。特に、ＯＲＭＥＴ（登録商標）は、ボンディング層７１０の導電領域に使用することができる。
【００６６】
この種のアーキテクチャにより、バイア７０６とバイア７０８との直径は、従来のアーキテクチャに使用されているようなプリント配線板７００全体を貫通するバイアを一つだけ用いる場合とは対照的に、低減しうる。このように、プリント配線基板７００上の設計及びアーキテクチャを小型化して、放射要素にもっと多くの回路を取り付けることができる。即ち、プリント配線板７００におけるこの種のアーキテクチャは、アレイ要素回路となる関連のチップの反対側に、更に多くの及び／又は小型の放射要素を配置することを可能にする。
【００６７】
例えば、放射要素７１１は、プリント配線板７００の側面７１２の上又は内部に形成することができる。チップユニット７１４は、プリント配線板７００の側面７１６上に形成又は装着することができる。放射要素７１１とチップユニット７１４とは、バイア７０６、ボンディング層７１０、及びバイア７０８を介して電気的に接続することができる。このようにして、放射要素は、二つの構成要素を接続する電気的経路に９０度の角度又は屈曲を必要とすることなく、対応するチップユニットの反対側に配置することができる。
【００６８】
次に図８を参照する。図８は、有利な一実施形態によるプリント配線板を示す。この実施例では、プリント配線板８００は、図２のプリント配線板２１５の一実施形態の実施例である。この実施例に示すように、プリント配線板８００は、放射要素を収容するアレイ８０２を含む。要素８０４、８０６、８０８、８１２、８１４、８１６、及び８１８は、アレイ８０２内部の放射要素の実施例である。この実施例では、アレイ８０２は１２８の放射要素を含んでいる。
【００６９】
言うまでも無く、他の実施形態では、他の数の放射要素を使用することができる。例えば、プリント配線アセンブリは６４又は２５６の放射要素を有することができる。このような放射要素の説明は、プリント配線アセンブリ８００のために選択又は構成可能なアレイ８０２に含まれる放射要素の数、またはその方法を制限するものではない。
【００７０】
次に図９を参照する。図９は、有利な一実施形態によるプリント配線板を示している。この実施例には、図８のプリント配線板８００の裏側９００が示されている。裏側９００は、図８のプリント配線板８００にチップを取り付けることができる位置となる。例えば、チップは、地点９０２、９０６、及び９０４のような位置に配置することができる。このような地点は、図８のプリント配線板８００の他方の側に対応する放射要素を有する。このように、チップと放射要素との接続部に９０度の屈曲を設けることを回避することができる。
【００７１】
次に、図１０を参照する。図１０は、有利な一実施形態による、プリント配線板に取り付けられたチップのワイヤーボンディングの一レイアウトを示している。この実施例では、チップ１０００、１００２、１００４、１００６、及び１００８は、プリント配線アセンブリ１０１０に取り付けることができるチップを表わしている。チップ１００６は増幅器であり、チップ１００２及び１００４は選択された信号の移相及び偏向選択を行う。チップ１０００及び１００８は、このような実施例では用途特化集積回路（ＡＳＩＣ）である。
【００７２】
チップコンデンサ１０１２は、直流電流バイアス線により直流電流から雑音を除去するデカップリングコンデンサとして使用することができる。このコンデンサは、約１ナノファラッドの値を有することができる。増幅器チップ１００６は、ワイヤーボンド接続１０１４及び１０１６を用いて、プリント配線アセンブリ１０１０の反対側に位置する対応する放射要素に接続することができる。これらのワイヤーボンド接続は、プリント配線アセンブリ１０１０の反対側に位置する放射要素に繋がるバイアに接続する。
【００７３】
このように、種々の有利な実施形態により、デュアルビーム二重選択偏波整相列アンテナが提供される。このアンテナは、各ビームの偏向を他方のビームから独立して選択可能な二つのビームを生成することができる。本アンテナは、有孔ユニットと、多重層プリント配線板アセンブリと、無線周波数放射要素と、チップユニットと、圧力板と、ハウジングとを含んでいる。
【００７４】
このような実施例では、多重層プリント配線板は、機械的及び電気的接続を提供する結合材を用いて互いに結合された複数のサブアセンブリを有する。無線周波数放射要素は、プリント配線板内に形成される。
【００７５】
チップユニットは多重層プリント配線板に取り付けることができ、同配線板上においてチップユニットは、無線周波数放射要素によって放出される無線周波数信号を制御して選択可能な偏向を有するデュアルビームを形成することが可能な回路を含んでいる。多重層プリント配線アセンブリは圧力板に取り付けられている。これらの構成要素は後部ハウジング内に配置され、このハウジングは、ハウジングの蓋又は頂部を形成する有孔ユニットを有している。
【００７６】
アンテナのこのようなアーキテクチャ及び設計は、有利な実施形態の種々の特徴によりスペース要件の小さいタイル式アーキテクチャの形態を採っている。このようにして、一又は複数の異なる特徴により、他のアンテナ設計より優れたスペースセービングが可能となる。
【００７７】
種々の有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されているのであり、完全な説明であること、及び開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。
【００７８】
更に、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは別の利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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