(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のハウジング部分に形成された熱放散金属発泡体材料であって、前記第１のハウジング部分はさらに前記第１のハウジング部分の第１の側の外へ機械加工され全体的に導電面でめっきされた第１の空洞を備え、前記第１の空洞は高周波伝送線構造体の半分を形成し、
第２のハウジング部分に形成された熱放散金属発泡体材料であって、前記第２のハウジング部分はさらに前記第２のハウジング部分の第１の側の外へ機械加工され全体的に導電面でめっきされた第２の空洞を備え、前記第２の空洞は前記高周波伝送線構造体の半分を形成し、前記第２のハウジング部分の前記第１の側が前記第１のハウジング部分の前記第１の側に結合するように適合および構築されて前記第１および第２の空洞が整合し、
前記第１および第２のハウジング部分の間に配置され、前記第１および第２の空洞の内側に位置するプリント回路基板、さらに
前記プリント回路基板上に装着される電気構成要素を備える、低質量高周波伝送線構造体。
【請求項２】
前記電気構成要素が、前記第１のハウジング部分を前記第２のハウジング部分に融合させる間に一体的に形成される、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項３】
前記電気構成要素が内部に導波管をさらに含む、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項４】
前記電気構成要素がスプリッタをさらに含む、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項５】
前記電気構成要素が前記第１および第２のハウジング部分の内部縁面に接合される、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項６】
前記電気構成要素が導体をさらに含む、請求項５に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項７】
前記電気構成要素がストリップライン導体をさらに含む、請求項５に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項８】
前記電気構成要素が、導体懸垂機構を介して前記内部面に接合された同軸導体をさらに含む、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項９】
前記電気構成要素が、フィルタ、増幅器および結合器のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項１０】
前記電気構成要素が、結合部を形成するように中心導体に接続された結合器をさらに含み、前記結合部が、結合部懸垂機構を介して前記内部面に接合される、請求項１に記載の低質量高周波伝送線構造体。
【請求項１１】
金型の中にめっき材料を堆積すること、
前記金型の中に発泡体ポリマーを注入して、構造体のめっき発泡体部分を形成すること、および
前記めっき発泡体構造体を前記金型から、前記金型から前記部分をエッチングすることなく外すことを含む、方法。
【請求項１２】
前記金型がステンレス鋼金型によってさらに規定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記めっき材料が、銀、銅および金から成る群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連事例についての記述
本願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１０年１２月１０日出願の「ＬＯＷ  ＭＡＳＳ  ＲＦ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  （ＬＭＲＳ）」という名称の米国特許仮出願第６１／４５９，３２３号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、信号を伝送するための発泡体電気構造体に関する。
【背景技術】
【０００３】
モジュール構造体は、多種多様の電気システムの信号を伝送するために開発された。このような構造体は通常、例えば１つまたは複数の所望の場所へ信号を導く、転送する、減衰させる、組み合わせる、または分配するためなどに必要なシステム機能を実現するためにシステム内に設けられる。
【０００４】
電気システムのためのモジュール構造体の製造は、コスト、温度許容範囲、サイズ、互換性、接続性、および構造的複雑さなどの生来の欠点によって複雑になり得る。結果として得られる構造体は、モジュール構造体を実現するために多数の構成要素を必要とすることが多い。また、事前製造要件により、得られる構造体の輸送および携帯性が大幅に抑制されることもある。信号を導くのに扱いにくい構造体は、携帯用途または宇宙用途などのいくつかの用途には適さない。加えて、温度で考慮すべき事項が構造体の有用性に影響を及ぼし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書の原理により、発泡体ハウジングを有する電気構造体が提示される。発泡体ハウジングは、付勢された波形を中に通して搬送するように適合された導電空洞を形成する内部面を有する。電気構造体の電気構成要素が、構造体の発泡体ハウジングが組み立てられるときに内部面と一体化して形成される。
【０００６】
発泡体ハウジングは、例えばＥＣＣＯＳＴＯＣＫ（登録商標）ＦＰＨ、アルミニウム発泡体または他の任意の適切な軽量材料などの適切な有機または金属の発泡体を含み得る。電気構造体の発泡体ハウジングは、第１のハウジング部分および第２のハウジング部分を含み得る。電気構成要素は、第１のハウジング部分を第２のハウジング部分に融合させる間に一体化して形成することができる。
【０００７】
本明細書の原理により、例えば導波管などの任意の適切な電気構造体を形成することができる。本原理により形成される電気構造体は、例えば、懸垂導体、ストリップライン導体、同軸導体、結合器、スプリッタ、または他の任意の適切な構造体を含み得る。
【０００８】
中に通る付勢された波形に含まれる熱を放散するための軽量モジュール・ハウジングを本明細書の原理により形成することができる。このハウジングは、例えば金属発泡体および有機発泡体のうちの少なくとも１つなどの適切な材料から形成することができる。ハウジングはさらに、ハウジングの内部面と一体化して形成される電気構成要素を含み得る。
【０００９】
適切な電気構成要素の例には、それだけには限らないが、例えば、懸垂導体、ストリップライン導体、同軸導体、結合器、スプリッタ、または他の任意の適切な構造体が含まれる。
【００１０】
本明細書の原理により構築される低質量電気構造体は、熱放散発泡体材料の第１のハウジング部分を含み得る。熱放散発泡体材料の第２のハウジング部分もまた、必要に応じて、構造体の冷却能力を向上させるために設けることができる。第２のハウジング部分は、第１のハウジング部分に結合するように適合および構築することができる。低質量電気構造体の第１のハウジング部分および第２のハウジング部分の少なくとも一方の内部面に電気構成要素を接合することができる。
【００１１】
低質量電気構造体の第１のハウジング部分は空洞を含み得る。電気構成要素は、空洞の内部面および第２のハウジング部分の内部面のうちの少なくとも１つに接合することができる。
【００１２】
低質量電気構造体の第２のハウジング部分はまた、第１のハウジング部分の空洞と同一の空洞を含み得る。
【００１３】
電気構成要素は、第１および第２のハウジング部分の内部縁面に接合され得る。
【００１４】
電気構成要素は、導体、ストリップライン導体、導体懸垂機構を介して内部面に接合された同軸導体、および／またはフィルタ、増幅器および結合器のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００１５】
一実施形態では、電気構成要素を有する低質量構造体は、結合部を形成するように中心導体に接続された結合器を含むことがあり、この結合部は、結合部懸垂機構を介して内部面に接合される。
【００１６】
本明細書の原理による方法は、発泡体で作られた第１のハウジング部分を用意することを含み得る。この方法はさらに、発泡体で作られた第２のハウジング部分を用意することを含み得る。この方法はまた、第１のハウジング部分を第２のハウジング部分に融合させて融合ハウジングを形成し得ると同時に、融合ハウジングの中に電気構成要素を封入することを含むこともあり、この電気構成要素はハウジングの内部面に接合される。
【００１７】
すなわち、本明細書の原理によれば、信号を中に通して伝送する軽量導波管モジュールを熱放散発泡体の外部構造体から形成することができる。
【００１８】
軽量導波管モジュールはさらに、封入導電チャネルを含み得る。
【００１９】
一実施形態では、軽量導波管モジュールは、モジュールの中に一体化して形成された電気構成要素を含み得る。
【００２０】
軽量導波管モジュールの電気構成要素はさらに、フィルタ、増幅器および結合器のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００２１】
軽量導波管モジュールは、金属発泡体から形成することができる。
【００２２】
金属発泡体または金属積層体などの適切な材料から形成される、直流から数ＴＨｚの範囲の電磁エネルギーを伝送する軽量モジュールもまた、本明細書の原理により構築することができる。
【００２３】
軽量モジュールはさらに、軽量絶縁外部およびめっき導電内部チャネルを含み得る。
【００２４】
軽量モジュールはさらに、中心導体を含み得る。
【００２５】
軽量モジュールの中心導体は、ストリップライン導体を含み得る。
【００２６】
本明細書の原理による方法は、金型の中にめっき材料を堆積することを含み得る。例えば、金型の中に発泡体ポリマーを注入して、構造体のめっき発泡体部分を形成することができる。めっき発泡体構造体は金型から、金型からその部分をエッチングすることなく外すことができる。金型は、例えばステンレス鋼で形成することができる。めっき材料は、銀、銅および金から成る群から、またはチタンを除く他の任意の金属から選択することができる。
【００２７】
本明細書の原理によれば、提示される材料および組立て方法により、特有の構造体が実現される。
【００２８】
本明細書に提示されている諸概念の例示的な実施形態の特徴は、明細書、特許請求の範囲、および添付の図面から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】例示的な軽量構造体の断面図である。
【図２】導波管と同軸伝送線の両方が単一構造体の中に組み込まれている構造体の例示的な一実施形態の斜視図である。
【図３】伝送線および封入空洞を含む構造体の例示的な一実施形態の斜視図である。
【図４】導波管および封入空洞を含む構造体の例示的な一実施形態の斜視図である。
【図５】６方向ビームスプリッタを含む構造体の例示的な一実施形態の上面図である。
【図６】導波管とマイクロストリップの構成要素を封入する構造体の例示的な一実施形態の図である。
【図７】コネクタ構造体の例示的な一実施形態の断面図である。
【図８】バックプレーン構造体の例示的な一実施形態の断面図である。
【図９ａ】例示的な開放コア構造体の実施形態の側面図である。
【図９ｂ】例示的な開放コア構造体の実施形態の側面図である。
【図９ｃ】例示的な開放コア構造体の実施形態の側面図である。
【図９ｄ】例示的な開放コア構造体の実施形態の側面図である。
【図９ｅ】例示的な開放コア構造体の実施形態の側面図である。
【図１０】支持された中心導体を有する開放コア構造体の例示的な一実施形態の図である。
【図１１ａ】例示的な中心導体を製造するステップを示す図である。
【図１１ｂ】例示的な中心導体を製造するステップを示す図である。
【図１１ｃ】例示的な中心導体を製造するステップを示す図である。
【図１２】適切な円筒形断面導体を内蔵する例示的な構造体を示す図である。
【図１３】適切な円筒形断面導体を内蔵する例示的な構造体のさらに別の一実施形態を示す図である。
【図１４】適切な直線状テーパ遷移要素を封入する構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図１５】深さが適切に低減された切取り丸断面テーパ遷移要素を封入する構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図１６】の例示的な構造体の挿入損失データのシミュレーションを示すグラフである。
【図１７ａ】例示的な構造体の一実施形態の例示的なコネクタ遷移部を示す図である。
【図１７ｂ】例示的な構造体の一実施形態の例示的なコネクタ遷移部を示す図である。
【図１７ｃ】例示的な構造体の一実施形態の例示的なコネクタ遷移部を示す図である。
【図１７ｄ】例示的な構造体の一実施形態の例示的なコネクタ遷移部を示す図である。
【図１８】図ａ〜ｄの様々な例示的コネクタの性能シミュレーションを示すグラフである。
【図１９】薄い低誘電性要素によって懸垂された丸い中心導体で形成された同軸空気線を含む例示的な構造体を示す図である。
【図２０】図１９に示されるように形成された同軸空気線に通る伝送線の１インチ当たりの損失のシミュレーションを示すグラフである。
【図２１】伝送線の損失に同軸ケーブルから６インチ同軸線のコネクタまでの伝送損失を加えたもののシミュレーションを示すグラフである。
【図２２】図１９の例示的な構造体と比較してビア径が増大された同軸空気線を含む構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図２３】図２２の修正されたビア径による結果として得られた挿入損失のシミュレーションを示すグラフである。
【図２４】中の懸垂誘電体を用いて形成された導波管を封入する例示的な構造体を示す図である。
【図２５】図２４の誘電体要素を有する例示的な導波管構造体と有さない例示的な導波管構造体で得られる１インチ当たり導波管損失のシミュレーションを示すグラフである。
【図２６】構造体の複数の結合可能な部分に付けられる内部電気構成要素を有する電気構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図２６ａ】構造体の１つの結合可能な部分に付けられる内部電気構成要素と、結合可能な部分間に挟まれる電気構成要素とを有する電気構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図２７】導波管を形成するように構成された結合可能部分を含む電気構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図２８】誘電体上の懸垂導体を含む電気構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図２９】誘電体上にストリップ線導体を含む電気構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図３０】懸垂導体を封入する構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図３１】電気構成要素を封入する構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図３２】懸垂結合器中心導体を封入する構造体の例示的な一実施形態を示す図である。
【図３３】例えば結合器などの能動電気構成要素が電気構造体の中に封入される、全体が３３００で示された電気構造体を示す図である。
【図３４】フィルタまたは増幅器などの能動電気構成要素が電気構造体の中に封入される例示的な一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書の原理による方法および／または構造体は、低損失、低質量の精密なマイクロ波、ミリ波、高周波の構造体、モジュール構造体およびモジュール構成要素、または他の適切な構造体などの特有の構造体の実現を提供する。
【００３１】
本明細書の原理によれば、例えば、密封モジュール、非密封モジュール、バックプレーン／ベースプレート、高周波構造体、伝送線、およびビーム形成ネットワーク（ＢＦＮ）またはビームステアリングネットワーク（ＢＳＮ）などの適切なモジュール、あるいは他の任意の適切な構造体を、知られている構造体の形成の際の適応性不足および困難を克服して形成することができる。
【００３２】
例えば、内部に埋め込まれた能動または受動構成要素を含み得る密封モジュールを形成することができ、これらの能動または受動構成要素は例えば、同軸の入力部、出力部および／または相互接続部；導波管の入力部、出力部および密封窓付き相互接続部；同軸と導波管の入力部、出力部および／または相互接続部の結合部；埋込み吸収材料；埋込み磁気材料；埋込み誘電体材料；埋込み熱伝導材料；同軸ケーブルまたは導波管の相互接続部を用いてＺ方向に積み重ねられた複数のモジュール；および／または、密封および／または非密封相互接続部がある平面内の複数のモジュールなどである。
【００３３】
本明細書の原理により構築される、密封モジュールを規定する要素の任意の適切な組み合わせはまた、適切な非密封モジュールに適用することもできるが、この非密封モジュールが封止されないことは明らかである。非封止モジュールはさらに、積層／ハウジングの外部に装着される例えばＷＬＰ、ＢＧＡなどの構成要素；および／または、密封窓がない導波管および／または同軸の入力部／出力部／相互接続部、または他の任意の適切な要素の組合せを含み得る。
【００３４】
さらに、適切なバックプレーンまたはベースプレーンを本明細書の原理により構築することができる。これらの構造体は、例えば固体金属から形成される強い構造支持層に積層すること、または例えば他のモジュールに積層すること、または他の任意の適切な構造体に積層することが可能である。これらの構造体はさらに、１つのモジュールから他のモジュールへの、またはあるモジュールから他の任意の適切な受信構造体への高周波および非高周波信号の経路設定を含み得る。
【００３５】
加えて、例えば伝送線、フィルタ、共振空洞、マジックＴ、スプリッタ、ハイブリッド、フィルタ、カプラまたは方向性構成要素を含む導波管構造体、同軸スプリッタおよび同軸結合器などの適切な高周波モジュールまたは高周波構造体、または他の任意の適切な高周波構造体は、本明細書の原理により実現することができる。
【００３６】
さらに、ビーム形成ネットワーク（ＢＦＮ）および／またはビームステアリングネットワーク（ＢＳＮ）を本明細書の原理により形成することができ、ＢＦＮおよび／またはＢＳＮを形成するために、各モジュールを互いに、および／または他の構造体に選択的に付着させることができる。
【００３７】
本明細書の原理により構築される構造体は、例えばいくつか挙げると伝送、減衰、分離、負荷終端、フィルタリング、および放射などの、信号の伝送に関する機能的役割を果たすことができる。例えば、エネルギーレベルが導波管サイズ、導体サイズ、および他の様々な要因で規定される、直流と数ＴＨｚの間の電磁エネルギーを有する波を伝送することができ、この波の伝搬は、本明細書の原理により構成された構造体によって少なくとも一部は制御され行われる。
【００３８】
さらに、信号は、直流と数ＴＨｚの間の電磁エネルギーの大きさの所定の低減に基づいて、本明細書の原理により構成された構造体によって少なくとも一部は減衰させることができる。
【００３９】
信号はまた、直流と数ＴＨｚの間の２つ以上の電磁場間で、本明細書の原理により構築された構造体によって少なくとも一部は分離すること、すなわち結合しないようにすることもできる。加えて、負荷終端、フィルタリング、または振幅の低減、および構造体の中で発生した放射の方向および偏波は、構成要素および構造的特徴を選択することによって制御してこれらの目的を達成することができる。
【００４０】
本明細書の原理によれば、図１に全体が１００で示されたモジュールの一実施形態など、多種多様なモジュールを形成することができる。モジュール１００は、軽金属発泡体または有機発泡体などの適切な軽量材料で形成され、ＢＦＮ、ＢＳＮ、または例えば伝送構造体など他の構造体を形成するために、他のモジュールおよび／または構成要素と組み合わせることができる。第１および第２の軽量部分１１０、１２０は、内部導電面１３０、１４０を含むことができる。部分１１０、１２０が、例えば融合などの適切な方法で一緒にされると、その中に導電性空洞１５０が形成される。導電性空洞１５０は、例えば、導電面１３０、１４０が、信号の伝導および／またはビーム伝送ネットワークの形成に適した電気構成要素１６０を形成するように部分１１０、１２０を結合すると一体化するように適合されている場合などに、付勢信号を搬送するように構成することができる。
【００４１】
図１に示されたモジュール１００などの図示されたモジュールおよび構造体の構成または目的に限定されない、レーザ伝送ネットワークを形成するのに適した様々な他の実施形態を本明細書の原理により形成することができる。例えば、１つのこのような実施形態は、図２に全体が２００で示されたモジュールであり、懸垂導波管２１０と同軸伝送線２２０の両方を軽量シェル・ハウジング内に収容するように形成され適合されている。モジュール２００の適切なハウジング材料には、例えば、アルミニウム発泡体などの金属発泡体、あるいは、導電性が必要である場合に導電性材料がめっきまたは堆積などによって、または他の任意の適切な方法によって選択的に付けられる、非金属軽量材料など他の任意の適切な軽量材料が含まれ得る。
【００４２】
別の実施形態では、例えば、本明細書の原理による図３に全体が３００で示されたモジュールなど、導波管伝送線３１０を収容するように構築されたモジュールを実現することができる。
【００４３】
さらに別の実施形態では、図４に全体が４００で示されたモジュールは、例えば、信号を空洞４２０に伝える同軸伝送線４１０を含み得る。空洞４２０はまた、例えばマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップなどの電気構成要素を収容するように構成することもできる。
【００４４】
さらに別の実施形態では、例えば、本明細書の原理による図５に全体が５００で示されたモジュールなどの６方向ビームスプリッタを構築することができる。モジュール５００は、６方向ビームスプリッタ５２０に動作可能に接続された同軸ケーブル線５１０を含み得る。同軸ケーブル線５１０は、同軸コネクタ５３０を用いてモジュール５００に固定することができる。このモジュールは、モジュール５００の構成要素の周りに形成された軽量発泡体内部コア５４０を含むことができ、あるいは構成要素をモジュールの中に通して組み立てることができ、例えば、発泡体コアは、同軸ケーブル線５１０などの構成要素から成る組立品を収容するように事前製造される。別法として、モジュール５００は、例えばステンレス鋼金型、または他の任意の適切な金型などの適切なめっき金型の中で形成することもできる。
【００４５】
本明細書の原理により構築されたモジュールは、例えば、図６に全体が例えば６００で示されるように、適切な軽量材料から形成される導波管６１０からマイクロストリップ遷移部６２０までを含み得る。
【００４６】
本明細書の原理により構築されたモジュールは、例えば、図７に全体が７００で示されたコネクタなどのコネクタを形成し得る。コネクタ７００は、同軸入力部７１０と、導波管出力部７２０と、例えば同軸線および導波管線に動作可能に接続された銅スラグ７３０などの熱放散デバイスとを含み得る。
【００４７】
図８に示されるように、本明細書の原理により構築されたバックプレーン・モジュールの一実施形態が、全体的に８００で示されている。バックプレーン・モジュール８００は、主本体部分８１０を含む。主本体部分８１０は、例えば、第１の積層体８２０および第２の積層体８３０などの積層体を含み得る。第１および第２の積層体は、例えば炭素積層体または回路板積層体などの適切な材料から形成することができる。高周波信号用の伝送線８６０は、第１のデバイス８４０から第２のデバイス８５０までの、またはその逆の高周波信号の経路設定をするために、第１の積層体８２０および主本体部分８１０の中に通して形成することができる。この実施形態では、バックプレーン・モジュール８００は、高周波信号の経路設定をするのにも構造要素としても役割を果たす。
【００４８】
図９ａから９ｅは、本明細書の原理による固体材料および開放コア材料の積層の一実施形態を示す。図９ａに示されるように、開放コアモジュール９００は第１のステップで得ることができる。次に、モジュール９００の開放コアは、例えば機械加工ワックス、ポリエステルおよびフォトレジストなどの任意の適切な材料で、図９ｂに示されるように充填することができる。次に、モジュール９００は、図９ｃに示されるように機械加工することができる。機械加工されたモジュールにめっき９１０を図９ｄに示されるように施すことができる。次に、モジュール９００に別のモジュール９２０を接続することによって完成モジュールを形成することができ、支持された中心導体９３０がめっき９１０に接続されて、例えば図１０の拡大図で示されるモジュール・アセンブリ１０００が形成される。
【００４９】
さらに別の実施形態では、適切な支持された中心導体を、例えば図１１ａ〜１１ｃに示されるように形成することができる。第１に、プリント回路基板１１００、あるいはハウジング、フレームまたはヒートシンクなどの他の適切な構造体に、上部トレースと下部トレースを接続するビアを設けることができる。次に、図１１ｂのプリント回路基板１１００に銀メッキを施すことができる。その場合銀は、例えば図１１ｃに示される円筒形断面導体１１１０を形成するまでめっきすることができる。
【００５０】
図１２は、断面導体１２１０などの適切な円筒形断面導体が、全体的に１２００で示されたモジュールなどの適切なモジュールの中に組み込まれる一実施形態を示す。断面導体１２１０は、例えば銀、銅、金、または他の任意の適切な材料もしくは複合材などの適切な材料から、例えばプリント回路基板１２２０の上に形成することができる。モジュール１２００は、第１の金属発泡体部分１２４０、および第２の金属発泡体部分１２５０などの適切な材料から形成される。１つの適切な金属発泡体は、例えばアルミニウム発泡体である。めっき１２３０などのめっきは、モジュールに沿って設けることができ、銀などの適切な材料または複合材から形成することができる。ビア１２６０は、デバイスの機能性を与えるように含むことができる。
【００５１】
別法として、適切な金属発泡体または有機発泡体から形成されるモジュール１３００は、誘電体１３２０上に形成された中心導体１３１０を含み得る。導電面１３３０が、第１の有機発泡体部分１３４０および第２の有機発泡体部分１３５０の中に形成される。さらに、凹部１３７０が、誘電体１３２０およびビア１３６０から形成されるプリント回路基板を収容するために、第２の有機発泡体部分の中に設けられる。
【００５２】
本明細書の原理によれば、図１４に示されるように、全体が１４００で示されたモジュールでは、同軸線１４２０からマイクロストリップ伝送線１４３０までの例示的な効果的遷移部に、例えば、外側導体１４１０の直線状テーパ遷移部などの適切なテーパ遷移部を設けることができる。不等半径の外側導体円錐を用いた直線状テーパ遷移部により、動作の際に最高の性能が得られる。このテーパ付き同軸遷移部のバージョンを製作することは困難でもある。
【００５３】
別法として、図１５に全体が１５００で示されたモジュールで図示されるように、深さが低減された切取り丸断面テーパ遷移部１５１０により、適切な同軸ケーブルをマイクロストリップ遷移部に適当に設けることができる。遷移部１５１０は製造するのが容易であるが、図１６にグラフで示すように、外側導体の直線状テーパよりも性能が劣る。この実施形態では、まずまずの性能を３０ＧＨｚ未満で得ることができる。
【００５４】
さらに、空気線同軸ラインから適切な同軸コネクタに至る、例えばＭＳＳＳコネクタなどの効率的なコネクタ遷移部、またはコネクタ仕様を得ることが、いくつかの方法で実現され得る。直線状接続部、直線状−直線状のテーパ部、球状−直線状のテーパ部、および球状−弾丸のテーパ部のいくつかの例示的実施形態が、それぞれ図１７ａ〜ｄに示されている。これらの遷移手法の測定された性能が図１８にグラフで表されている。
【００５５】
図１９に示されるように、モジュール１９００が、例えばプリント回路基板１９２０などの薄い低誘電率の要素によって懸垂された丸い中心導体１９１０で形成される同軸空気線を含み得る。空気線の外側導体は、モジュール１９００の上半分１９３０および下半分１９４０の機械加工およびめっきをすることによって形成される。
【００５６】
図２０は、図１９に示すように形成された同軸空気線を通る伝送の１インチ当たりの損失の例示的なチャートをグラフで示す。
【００５７】
図２１は、伝送線の損失に同軸ケーブルから６インチ同軸線のコネクタまでの伝送損失を加えたものを示す。図２２に示されるように、全体が２２００で示される構造体のビア間隔を大きくすることによって、したがってビア径を大きくすることによって、図２３にグラフで示された結果を得ることができる。
【００５８】
さらに、本明細書の原理によれば、例えば、図２４に示されたＷＲ−２２（Ｑバンド）導波管２４００などの導波管を、図１９の同軸ケーブル空気線と同じ構築技法を用いてシミュレーションすることができる。さらに、図２５は、導波管内側に誘電体がある実施形態と、導波管内側に誘電体がない実施形態の両方での１インチ当たりの導波管損失をグラフで示す。
【００５９】
本明細書の原理によれば、アルミニウム発泡体、または他の適切な金属発泡体、あるいは他の低密度の細胞状または非細胞状の有機または無機の剛性バルク材料を、知られている重い支持構造体の代わりに、マイクロ波／ミリ波用途に使用することができる。その結果、このような構造体の重量、ならびに損失／周波数分散が、上記の原理により構築されたビーム形成ネットワーク（ＢＦＮ）では激減する。さらに、モジュールに挿入されるべきユニットのバックプレーンとして機能し得るケージ構造体を、本明細書の原理により形成することもできる。
【００６０】
いくつかの多様な構造体を形成することができ、これらの構造体は、信号を伝送するためのネットワーク・モジュールを形成する役割を果たすことができ、あるいは他のユニットとインターフェースすることができる。言い換えると、本明細書の原理により、ウェハ・レベル・パッケージング（ＷＬＰ）などの他の技術に対応することができる。さらに、マイクロストリップを用いて実現可能であるすべての構造体を得ることができ、その上、非常に低い挿入損失を実現することもできる。したがって、本明細書の原理により、重量とコストの両方が大幅に低減される。
【００６１】
さらに、フェーズド・アレイが成熟するにつれ、その損失を克服するために必要な増幅が、本明細書の原理により大幅に低減される。マイクロ波回路のすべての様式を非常に低損失の媒体で実現することができる。その材料が発泡体、または発泡体の特性を含む場合、材料の多孔性の性質により表面での散乱がなくなり、それによって空洞内の反射が最小限になる。その結果、より軽く安価で、伝送損失が低減された基板が得られる。
【００６２】
本明細書の原理によれば、発泡体などの軽量材料は、低損失高周波伝搬用の有用な構造体として機能する。さらに、非常に薄い低誘電率基板を使用すると、真の同軸伝送線に近い特性を有する同軸構造体が得られ、これはさらに、非常に強い軽量材料によって支持される。このことは、大型アレイＢＦＮで伝わる長い距離を考えると特に重要である。
【００６３】
本明細書の原理によれば、直流と数ＴＨｚの間の周波数の電磁波に対して、様々なモードの信号伝送に適した構造体を実現することができ、例えば、２つの接地平面の間の、誘電体で分離された平面伝送線（ストリップライン）；２つの接地平面の間の、空気で分離された平面伝送線（懸垂ストリップライン）；誘電体で分離された１つの接地平面を伴う平面伝送線（マイクロストリップ）；大部分が空気で分離された１つの接地平面を伴う平面伝送線（懸垂マイクロストリップ）；スロット線；フィン線；円形、楕円形、長方形または正方形の断面を有する同軸伝送線；円形、長方形または楕円形の断面を有する導波管；剛性の導波管；共平面導波管；ビーム導波管；直流接続部；および誘電体を装荷した導波管など、あるいは、信号伝搬のために軽量および低損失が所望の構造的特性である他の任意の適切な、または所望の信号伝送構造体を実現することができる。
【００６４】
本明細書の原理の多数の適切な応用例を実現することができる。例えば、いくつか例を挙げると、低損失伝送線（上に列記した導波管、同軸など）；制御された損失伝送線（減衰器）；終端器；電子回路のハウジング；直流および高周波相互接続部としても機能する電子回路のハウジング；モジュールの機械的取付構造体；直流および高周波相互接続部としても機能するモジュールの機械的取付構造体；選択的吸収性部分を特徴とする電子回路のハウジング；高度の電気的遮蔽を特徴とする電子回路のハウジング；構造体中を通るガスまたは液体の冷媒の流れによる冷却が可能な電子装置のハウジング；電子装置ハウジングの中に組み込まれた流体／ガス輸送手段；それだけには限らないが、ホーン、反射器、形状面を含むアンテナ構造体；電子装置の一体化ハウジングを有するアンテナ構造体；アンテナのアレイ；電子装置ハウジングのカバー；レードーム；一体化電子装置ハウジングまたは金属化要素を有するレードーム；実時間遅延線；ロットマン・レンズ；周波数選択性面；光ファイバ経路設定用機構；フィルタ；共振構造体；発振器用空洞；マジックＴハイブリッド；機械的導波管スイッチ；導波管型（円形、長方形、楕円形）間の遷移部；導波管からマイクロストリップへの遷移部；マイクロストリップから同軸への遷移部、および同軸から導波管への遷移部。
【００６５】
小型ハウジング、伝送線または他の構造体などのモジュールを形成する方法は、金属の発泡体または積層体などの軽量支持材料から構造体を形成することを含み得る。この構造体は、例えば、ある形状を成形することによって、スタンピングすることによって、ポリマー発泡体を板に成形することによって、または他の任意の適切な方法によって形成することができる。スタンプ成形金属化スポンジは、本明細書の原理により、例えば被覆発泡体から形成することができる。
【００６６】
この構造体は、例えば一時的なフィラーで充填することができる。例えば、構造体は、得られた発泡体または半発泡体の構造体を機械加工する間支持するために、またはめっきのための望ましい表面構成を得るために、充填することができる。構造体は、例えばハウジングまたは伝送線などの構造体を形成するために、機械加工することができる。構造体は、例えば導電性材料で、または必要に応じて絶縁材料でめっきすることができる。さらに、めっきは、信号伝搬のための平滑な表面を作り出すために用いること、および一様でない露出面を選択的に保持するために用いることもでき、これにより空洞モーディングが低減する。フィラー材料は、媒体を超軽量構成に戻すために、あるいは、軽いフィラー材料が使用される場合には、接続部材または伝送線、および／または接続部を形成することに対応するために、例えば、めっき後に除去することができる。さらに、例えば吸収材、レジストまたは他の任意の適切な材料などの追加材料を、例えば、本明細書の原理により構築された一様でない発泡体表面に堆積することもできる。
【００６７】
本明細書の原理によれば、構造体は、注ぐことのできる発泡材料、事前形成発泡板、または他の任意の適切な発泡構造体を使用して形成することができる。例えば、構造体を形成する１つの例示的な方法は、例えばステンレス鋼金型または他の任意の適切な材料から形成される金型などの適切な金型を、例えば金、銀、銅、またはチタン以外のほとんどの金属などの適切なめっき材料で電気めっきして、めっき金型を作ることを含み得る。次に、ポリマー発泡混合物を金型に注入することができる。ポリマー発泡混合物はめっきに付着するが、金型からすぐに取り上げることができ、発泡体およびめっきから金型を外すためのエッチング・ステップを必要としない。
【００６８】
追加のステップには、例えば、追加の構成要素を装着するステップ、各部片を一緒に積層してユニット、モジュールおよび／またはハウジングを形成するステップが含まれ得る。さらに、各部品は、例えば半分のものを２つ一緒に、例えば適切な接着剤、ハンダ、拡散結合を用いて積層することによって、または他の任意の適切な方法などで、構造体の中および上に取り付けることができる。さらに、必要に応じて、フィン線構成要素を構造体の中に積層することもできる。
【００６９】
支持材料が例えば軽量発泡体である場合、オープン・セル・ポリマーを金属化して、例えば金属発泡体として同様な性能メトリクスを実現することができる。
【００７０】
多孔性発泡体はさらに、材料中に空気を流すことによって、または高々度などの自然空気流が存在するところでその材料を使用することによって得ることができる生来的な熱特性を含む。有機発泡体では所望の絶縁特性を構造体に与え得る。さらに、動作時に温度特性を制御するために、例えば空気、あるいは水または冷媒などの適切な流体など、熱媒体を構造体中に、熱力学および航空電子工学の原理により送ることができる。
【００７１】
本明細書の原理により形成される構造体では、例えば適切な有機または金属の発泡体などの適切な事前形成発泡体の使用を利用することができる。アルミニウムなどの材料で１０％密度要因の範囲のオープン・セル金属発泡体により、適切な機械的剛性および良好なめっき付着面を有する軽量構造体が得られる。これらの発泡体のオープン・セル構築により、高周波空洞モードを断片化する高周波モード抑制面が可能になる。同様に、Ｅｃｃｏｓｔｏｃｋ  ＦＰＨなどの有機材料では、良好な強度対重量比、ならびにめっきに対する良好な付着性、およびめっき後に適切な特性が得られる。諸材料は、半分のものを接合するために、１５０℃を超える温度、および３００ｐｓｉの圧力に耐える必要がある。電気構成要素を発泡体の表面に形成し、必要に応じて、発泡体の１つまたは複数の追加部片に選択的に融合することができ、この発泡体はまた、例えば図２６に全体が２６００で示された例示的な電気構造体で示された一体化電気構造体を有することも有さないこともある。
【００７２】
電気構造体２６００は、適切な発泡体材料から形成される第１の発泡体部分２６１０を含み、その上に金属コーティング２６２０を形成することができる。金属コーティング２６２０は、マスキングなどの堆積技法を用いて施した場合、または事前形成された金属シートを適用することによって構造体に加熱によって付着させた場合に、不完全なコーティング特性を呈することがある。適切な発泡体材料から形成される第２の発泡体部分２６３０を用意し、直接または間接的に第１の発泡体部分２６１０に選択的に融合させて、内部電気構成要素２６４０を形成することができる。内部電気構成要素２６４０は、このように電気構造体２６００を用いて一体化して形成され、発泡体は電気構成要素２６４０の外側境界を形成し、内部電気構成要素２６４０の導電面は、発泡体部分２６１０と２６３０を結合することによって形成される。第２の発泡体部分２６３０はまた、電気構成要素２６４０の構成要素として機能する金属コーティングまたは事前形成シートを含み得る。別法として、第１の発泡体部分２６１０’は、第１の発泡体部分２６１０’と第２の発泡体部分２６３０’の間に金属板２６５０’を挟むことができ、第２の発泡体部分２６３０’は、第２の発泡体部分２６３０’の内面２６６０’に付けられた金属コーティングまたは事前形成金属シートを有する。このような実施形態は、第１と第２の発泡体部分で異なる発泡体が使用されることが望ましい場合に有用なことがある。
【００７３】
図２７に示された例示的な一実施形態で図示されるように、全体が２７００で示される適切な導波管構造体は、第１の発泡体部分２７１０を第２の発泡体部分２７３０と結合することによって形成することができる。第１の発泡体部分２７１０および第２の発泡体部分２７３０の各々はそれぞれ、導波管チャネル２７２０、２７４０を含み得る。導波管チャネル２７２０および２７４０は、発泡体を切削することによって、または多様な断面の発泡体部分を一緒に融合させることなどによって発泡体内にチャネルを形成することにより作ることができる。導波管チャネル２７２０および２７４０には事前形成金属板を張ることができ、あるいは、塗装または金属堆積処理などの適切な処理を用いて金属コーティングを付けることによってめっきすることができる。導波管構造体２７００の中の導波管チャネルは、導波管チャネル２７２０と２７４０が互いに整合するように第１の発泡体部分２７１０を第２の発泡体部分２７３０に融合させることによって形成される。
【００７４】
図２８に示された例示的な実施形態で図示されるように、懸垂導体２８６０は、全体が２８００で示された導電チャネル構造体を用いて一体化して形成することができる。導電チャネル構造体２８００は、導電内部面２８２０を有する第１の発泡体部分２８１０を含む。第２の発泡体部分２８３０が設けられ、これは導電内部面２８４０を含む。板２８５０を設けることができ、これは、第１の発泡体部分２８１０と第２の発泡体部分２８３０が一緒になるように融合されたときに、第２の発泡体部分２８３０のチャネル２８７０、および第１の発泡体部分２８１０のチャネル２８８０にまたがる。内部面を導電性にするために、板の位置を変えるいくつかの修正実施形態を利用することができる。板２８５０は任意の適切な材料から形成して、導電チャネル構造体２８００の電気的要件を満たすことも、懸垂導体２８６０の接着性を直接または間接的に保証することもできる。適切な板２８５０には、例えば、導電チャネル構造体２８００の所望の電気的特性を得るために金属を直接または間接的にめっきできる任意の板が含まれ得る。
【００７５】
図２９に示された例示的な実施形態で図示されるように、ストリップライン導体２９６０は、第１の発泡体部分２９１０と第２の発泡体部分２９３０の間にそれぞれ配置された適切な板２９５０の上に設けることができる。次に、第１の発泡体部分２９１０と第２の発泡体部分２９３０が物理的に結合される。第１の発泡体部分２９１０と第２の発泡体部分２９３０が結合された後、全体が２９００で示された導電チャネル構造体が形成される。ここで、ストリップライン導体の端部２９７０および２９８０は、第２の発泡体部分２９３０の導電面２９４０の凹部２９８５、２９９０の中に設置することができる。
【００７６】
図３０は、全体が３０００で示された導電チャネル構造体の例示的な一実施形態を示す。導電チャネル構造体３０００は、第１の発泡体部分３０１０および第２の発泡体部分３０３０を含む。第１の発泡体部分３０１０と第２の発泡体部分３０３０は、例えば融合などによって一緒に接続して内部電気構造体を形成するように適合され構築されている。この目的のために、例えば金属板または金属コーティングの形をした導電部分３０２０および３０４０がそれぞれ、導電チャネル構造体３０００の第１の発泡体部分３０１０および第２の発泡体部分３０３０の中に設けられる。同軸中心導体３０５０は、第１の発泡体部分３０１０を第２の発泡体部分３０３０に融合させることによって形成された構造体３０００内のチャネル３０６０内に設けることができる。この目的のために、この導体は、例えば１つまたは複数のスリーブ３０７０などの導体懸垂機構を使用してチャネル３０６０の中に懸垂することができ、あるいは第１の発泡体部分３０１０と第２の発泡体部分３０３０の間に設けられた板によって、または中心導体３０５０を懸垂する他の適切な構造体によって、第１の発泡体部分３０１０を第２の発泡体部分３０３０に融合させることによって形成されたチャネル３０６０の中に懸垂することができる。
【００７７】
図３１の例示的な実施形態では、能動電気要素３１５０が、全体が３１００で示された発泡体電気構造体内に形成された導電チャンバ３１６０の空洞内に設けられる。電気要素３１５０は、導電チャンバ３１６０の中に封入される。導電チャンバ３１６０は、第１および第２の発泡体部分３１１０、３１３０の中にそれぞれ形成された凹部３１２０、３１４０上に金属コーティングを設け、例えば融合などによって第１の発泡体部分３１１０を第２の発泡体部分３１３０に接続することによって形成される。
【００７８】
図３２は、全体が３２００で示された電気構造体の例示的な一実施形態を示す。構造体３２００は、結合器中心導体３２５０を含む。結合器中心導体は、第１の発泡体部分３２１０を第２の発泡体部分３２３０に接続することによって形成されたチャネル３２６０の中に懸垂される。金属層３２２０および３２４０は、第１の発泡体部分３２１０を第２の発泡体部分３２３０に例えば融合させることなどによって電気的に接続することにより、構造体３２００の中に一体化して形成される。あるいは、例えばビームスプリッタなどの他の適切な構成要素を電気構造体３２００の中に組み込むことができる。
【００７９】
図３３は、全体が３３００で示された電気構造体を図示し、例えば結合器３３５０などの能動電気構成要素が電気構造体３３００の中に、第１の発泡体部分３３１０を構造体３３００の第２の発泡体部分３３３０に電気的に接続することによって封入される。結合器３３５０は、第１および第２の導体３３６０および３３７０それぞれから受け取った結合信号を第３の導体３３８０に伝送するように適合され構築される。導電内面３３２０、３３４０が、第１および第２の発泡体部分３３１０、３３３０それぞれの中に設けられる。
【００８０】
図３４は、全体が３４００で示された電気構造体の中にフィルタまたは増幅器などの能動電気構成要素３４５０が封入された例示的な一実施形態を図示する。電気構造体３４００は、第１の発泡体部分３４１０および第２の発泡体部分３４３０を含む。導電内部層３４２０を形成するために、導電層が第１の発泡体部分３４１０の内部面に設けられる。第２の導電層３４４０を形成するために、導電層が第２の発泡体部分３４３０の内部面に設けられる。電気構成要素３４５０は、第１の発泡体部分３４１０が第２の発泡体部分３４３０と電気的に接続されると、電気構造体３４００の中に封入される。
【００８１】
本明細書の原理により、波の伝搬のための、および一般的な構造形成のための多数の応用例および利点を実現することができ、提示された例および図は、デバイス構築のための多数の実現可能な事柄のうちの例示にすぎない。
【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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１７ｃ】
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【図１７ｄ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２６ａ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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