(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパネルを備えたフェーズドアレイアンテナアセンブリであって、各パネルが複数のアンテナサブアレイアセンブリ（１００）を備え、前記サブアレイアセンブリが、
熱伝導性泡基板（１４０）と、
前記泡基板（１４０）に接合された複数の放射素子（１５０）と、
前記放射素子に隣接配置されたレードーム（１７０）と
を備えており、
前記サブアレイアセンブリ（１００）が平面図で見たとき三角形状を呈し、且つ
前記複数の放射素子（１５０）が前記泡基板（１４０）上に三角形アレイ状に配され、
前記アンテナアセンブリは、それぞれが６つの三角形のサブアレイアセンブリを備えた複数の完全な六角形パネル（２００）と、それぞれが３つの三角形のサブアレイアセンブリを備えた複数の半六角形パネル（２１０）とを備え、前記完全な六角形パネル（２００）と半六角形パネル（２１０）とが密集型アンテナアセンブリを形成するように配された、
フェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項２】
前記サブアレイアセンブリが、
前記熱伝導性泡基板（１４０）に接合されたプリント配線板と、
前記プリント配線板に隣接配置された三角形アレイ状の増幅器（１２０）と
を備えた、請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項３】
前記サブアレイアセンブリが、
前記三角形アレイ状の増幅器（１２０）に隣接配置されたヒートシンクモジュール（１１０）を備えた、請求項２に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項４】
前記三角形アレイ状の増幅器（１２０）が、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のアレイを備えており、且つ
前記ヒートシンクモジュール（１１０）が相変化材料を含んでいる、
請求項３に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項５】
前記サブアレイアセンブリが、
前記泡基板（１４０）に配置されて前記放射素子（１５０）と接触し、且つ前記レードーム（１７０）を前記泡基板に接合する静電気散逸接着剤層（１６０）を備えている、
請求項４に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項６】
前記泡基板（１４０）が約５０．２℃／Ｗ以下の熱抵抗を有する、請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項７】
前記静電気散逸接着剤層（１６０）が、ポリアニリンドープされた接着剤を含む、請求項５に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項８】
前記静電気散逸接着剤層（１６０）が、ポリウレタン、エポキシ、及びシアン酸エステルのうちの一つを含む、請求項７に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
【請求項９】
通信システムと、
前記通信システムに連結された、請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリとを備えた車両。
【請求項１０】
前記サブアレイアセンブリが、
前記熱伝導性泡基板（１４０）に接合されたプリント配線板と、
前記プリント配線板に隣接配置された三角形アレイ状の増幅器（１２０）と
を備えている、請求項９に記載の車両。
【請求項１１】
前記サブアレイアセンブリが、
前記三角形アレイ状の増幅器（１２０）に隣接配置されたヒートシンクモジュール（１１０）を備えている、請求項１０に記載の車両。
【請求項１２】
前記三角形アレイ状の増幅器（１２０）が、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のアレイを備え、且つ
前記ヒートシンクモジュール（１１０）が相変化材料を含んでいる、
請求項１１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の発明は、電子通信及びレーダシステムと、電子通信及びレーダアプリケーションに使用されるアンテナアレイの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙船を含む航空機は通常、地上システムとの通信にアンテナアレイを用いる通信システムを組み込む。フェーズドアレイ（位相配列）アンテナは、機上通信システムと地上通信システムの両方に用途が見出されている。航空機、特に宇宙船は、電源が限られているため、電力資源を管理しなければならない。したがって、電力効率の良いフェーズドアレイアンテナシステムが有用となりうる。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態で、アンテナサブアレイアセンブリは、熱伝導性泡基板と、前記泡基板に接合された複数の放射素子と、前記放射素子に隣接配置されたレードームとを備える。サブアレイアセンブリは、平面図で見たとき、三角形状を呈し、前記複数の放射素子は、前記泡基板上に三角形アレイ状に配されている。
【０００４】
別の実施形態で、フェーズドアレイアンテナアセンブリは、複数のパネルを備え、各パネルは複数のアンテナサブアレイアセンブリを備える。サブアレイアセンブリの少なくとも一つは、熱伝導性泡基板と、前記泡基板に接合された複数の放射素子と、前記放射素子に隣接配置されたレードームとを備える。サブアレイアセンブリは、平面図で見たとき、三角形状を呈し、前記複数の放射素子は、前記泡基板上に三角形アレイ状に配されている。
【０００５】
更なる実施形態で、航空機は、通信システムと、前記通信システムに連結され且つ複数のパネルを備えたフェーズドアレイアンテナアセンブリとを備える。各パネルは複数のアンテナサブアレイアセンブリを備え、サブアレイアセンブリの少なくとも一つは、熱伝導性泡基板と、前記泡基板に接合された複数の放射素子と、前記放射素子に隣接配置されたレードームとを備える。サブアレイアセンブリは、平面図で見たとき、三角形状を呈し、前記複数の放射素子は、前記泡基板上に三角形アレイ状に配されている。
【０００６】
更なる適用分野は本明細書の記載から明らかになるであろう。本記載及び特定の実施例は、例示を目的としたものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の教示による方法及びシステムの実施形態を、添付の図面を参照して以下に詳述する。
【図１】図１は、実施形態によるアンテナサブアセンブリの概略的な分解斜視図である。
【図２】図２は、実施形態によるアンテナサブアセンブリの概略的な上面図である。
【図３】図３は、実施形態によるアンテナパネルの概略的な斜視図である。
【図４】図４は、実施形態によるアンテナパネルの概略的な上面図である。
【図５】図５は、実施形態によるアンテナの概略的な上面図である。
【図６】図６は、実施形態による、アンテナを組み込みうる航空機の通信システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フェーズドアレイアンテナシステムでの使用に適したアンテナアセンブリの構成、及びそういったサブアセンブリを組み込んだアンテナアセンブリが本明細書に記載されている。そういった実施形態が十分に理解できるように、特定の実施形態の具体的詳細が、以下の説明及び添付の図面に示されている。しかしながら、当業者であれば、以下の説明に記載された詳細のうちいくつかが欠けていても代替的実施形態が実行されうることが理解できるであろう。
【０００９】
本発明は、本明細書で、機能及び／又は論理ブロックコンポーネント及び様々な処理ステップに関して説明されうる。簡潔性のために、本明細書では、慣性測定センサ、ＧＰＳシステム、ナビゲーションシステム、ナビゲーション及び位置信号処理、データ送信、シグナリング、ネットワーク制御、及びその他のシステム（及びシステムの個々の動作コンポーネント）の機能面に関する従来技術は説明されない。更に、本明細書に含まれる様々な図面に示された接続線は、例示の機能的関係及び／又は様々な要素間の物理的連結を示すものである。実際の実施形態においては、多くの代替的又は追加の機能的関係又は物理的接続が存在しうることに注目されたい。
【００１０】
以下の説明は、「接続され」ているか又は「連結され」ているか又は「接合され」ているコンポーネント又は特徴に言及しうる。本明細書で用いられる「接続され」ているとは、明示的に別段の定めをした場合を除き、１つのコンポーネント／特徴が別のコンポーネント／特徴と直接物理的に接触していることを意味する。同様に、明示的に別段の定めをした場合を除き、「連結され」ている又は「接合され」ているとは、１つのコンポーネント／特徴が別のコンポーネント／特徴に直接又は間接的に繋がっている（又は直接又は間接的に通じている）ことを意味し、必ずしも直接物理的に接続されていることを意味するわけではない。このように、図面は要素の構成を例示したものであるが、実際の実施形態では、追加的に介在する素子、装置、特徴、又はコンポーネントが存在しうる。
【００１１】
図１は、実施形態によるアンテナサブアセンブリの概略的な分解斜視図である。図１に示した実施形態で、サブアレイアセンブリ１００は、層状構造に形成され、下から上に、ヒートシンク１１０、複数の増幅器１２０、プリント配線板１３０、泡層１４０、放射素子１５０、接着剤層１６０、及びレードーム１７０を備える。
【００１２】
レードーム１７０は、本質的に高周波（ＲＦ）透過性である任意の適切な材料で構築されてもよい。たとえば、レードーム１７０は、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）で構築されてもよい。或いは、レードーム１７０は多層積層品として構築されてもよい。
【００１３】
接着剤層１６０は、レードーム１７０を泡層１４０に接合する静電気散逸接着剤を含みうる。接着剤１６０は、放射素子１５０の上及びその周囲に広がり、放射素子１５０と物理的に接触する。接着剤１６０により、放射素子１５０上に蓄積された一切の静電荷を、放射素子１５０から奪い去ることが可能になる。当然のことながら、静電気散逸接着剤層１６０は、ラジエータアセンブリ１００が図１に示されたプリント配線板１３０上に支持されているとき、接地されている。静電気散逸接着剤１６０は、それぞれ数％、例えば５％の導電性ポリアニリン塩をドープしたエポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、又はシアン酸エステル接着剤からなりうる。精確なドープ量は、特定の用途の必要に応じて決まるだろう。
【００１４】
静電気散逸接着剤層１６０はまた、泡基板１４０への熱伝導性経路の形成に役立ち、及び前記形成がなければレードーム１７０と放射素子１５０の最上位との間に存在しうる隙間を解消する。レードーム１７０の内表面と放射素子１５０との間の隙間をなくすことにより、放射素子１５０の層を介してレードーム１７０から熱経路が形成される。
【００１５】
放射要素１５０は、泡基板１４０上の三角形アレイに配される。放射素子１５０は、接地金属パッチに対して浮いているものと考えられうる。放射素子１５０は図１の略円形を有するものとして示されているが、当然のことながら、いかなる他の適切な形状、例えば四角形、六角形、五角形、矩形等に形成されてもよい。また、放射要素は一層のみが示されているが、当然、特定の用途の必要に応じて、アセンブリ１００は２又は複数の層の放射要素を備えうる。放射要素１５０の態様については、以下で図２〜３を参照してより詳述する。
【００１６】
一実施形態で、泡基板１４０は、低ＲＦ損失のシンタクチックフォーム材料から形成されてよく、これは放射素子１５０の層を介して熱経路を提供する。よって、ラジエータアセンブリ１００の「能動」冷却は不要である。「能動」冷却とは、ラジエータアセンブリ１００によって生成された熱を吸収しこの熱を空間に放散すべく熱放射体に輸送する、適切な網状または格子状管を通じて流される水または何らかの他の冷却媒体を使用する冷却システムを意味する。能動冷却を用いると、フェーズドアレイアンテナシステムのコスト並びに複雑性、大きさ、及び重量が著しく増大する。したがって、シンタクチックフォーム基板１４０の使用を通じて達成されうる受動冷却によって、サブアレイアセンブリ１００を、従来製造されていたフェーズドアレイラジエータアセンブリよりも、小寸法で、より重量が少なく、より低コストで、製造複雑性がより低いものにすることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態で、シンタクチックフォーム基板１４０は、マイクロ波周波数領域において低損失特性を示す、完全に架橋され低密度の複合発泡基板として形成されてもよい。発泡基板１４０は、１０ＧＨｚから３０ＧＨｚに及ぶ周波数領域に亘って１．２５から１．３０の間の誘電率を有し、及び同一周波数領域に亘って約０．０２５のロスタンジェントを有する。有利には、ロスタンジェントは、広い帯域幅に亘って比較的一定であり、約１２ＧＨｚから約３３ＧＨｚまでである。泡基板１４０の熱抵抗は、好ましくは約５０．２℃／Ｗ未満である。泡基板１４０はまた、好ましくは、少なくとも約０．００１５ワット／インチ・℃（Ｗ／ｉｎＣ）又は少なくとも約０．０５９７ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍＫ）の熱伝導率を有する。市販されていて使用に適している１つの特定のシンタクチックフォームは、カリフォルニア州バレンシアのAptek Laboratories社から入手可能なDI-STRATE（登録商標）発泡タイルである。
【００１８】
いくつかの実施形態で、プリント配線板（ＰＷＢ）１３０は、従来のＰＷＢ材料、例えばRogers 4003シリーズの誘電ＰＷＢ材料から形成されてよい。複数の増幅器１２０は、ＰＷＢ１３０とヒートシンクモジュール１２０との間に配置されうる。いくつかの実施形態で、複数の増幅器は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のアレイとして実装されてよく、これは、ＰＷＢ１３０の回路トレースによって電源及びコントローラに連結されている。
【００１９】
いくつかの実施に形態で、ヒートシンクモジュール１１０は相変化材料から形成されてよく、これはＭＭＩＣによって発生する熱エネルギを利用してヒートシンクモジュール１１０における材料の相変化をもたらす。ヒートシンクモジュール１１０を形成する特定の材料は重要ではない。適切な材料の例としては、パラフィン及び周知の温度で溶解する他の種類のワックスが挙げられる。使用される特定の種類のワックス又は他の材料によって、ヒートシンクが過剰熱エネルギの貯蔵を開始する温度が決まる。
【００２０】
図１に示された様々なコンポーネントを組み立てて、同一出願人によるMcCarthy等の米国特許出願番号第１２／１２１０８２号に実質的に記載されたアンテナサブアレイアセンブリ１００が形成されうるが、参照によりその開示全体を本明細書に組み込む。図１に示された様々な層の厚さは特定の用途の必要に応じて変わりうるが、一例として、シンタクチックフォーム基板１４０は、約０．０４５インチから０．００５インチ（１．１４３ｍｍから１．３９７ｍｍ）の厚さである。静電気散逸接着剤層１６０は厚さが様々であってよいが、一実施形態で約０．００１インチから０．００５インチ（０．０２５４ｍｍから０．１２７ｍｍ）の厚さである。レードーム１７０は典型的には約０．００３インチから０．００５インチ（０．０７６２ｍｍから０．１２７ｍｍ）の厚さであってよい。
【００２１】
図２は、実施形態によるアンテナサブアセンブリの概略的な上面図である。図２を参照して、サブアレイアセンブリ１００は、上面図において三角形をなす。前記三角形は、実質的に平滑な第１縁１０２及び第２縁１０４と、鋸歯状を呈する第３縁とを含む。一実施形態で、サブアレイは、サブアセンブリの表面積がおよそ１１４．３７７平方インチ（０．０７３８平方センチメートル）となるように、高さ１４．０７２インチ（３５．７４ｃｍ）及び幅１６．２５６インチ（４１．２９ｃｍ）である。当業者であれば、アンテナサブアレイアセンブリ１００の大きさは特定の用途に応じて変わりうることを認識するであろう。
【００２２】
放射素子１５０は、基板１４０上に三角形アレイ状に配されている。同様に、ＭＭＩＣ１４０はヒートシンク層１１０上に三角形アレイ状に配されているが、図２には示されていない。いくつかの実施形態で、放射素子は直径約０．６３８インチ（１．６２ｃｍ）である。放射素子は水平方向に列をなして位置決めされ、列内の隣接する素子の中心が約１．０１６インチ（２．５８ｃｍ）だけずれるように位置決めされる。列は、０．８７９インチ（２．２３ｃｍ）だけずれている。図１に示された実施例では１２８個の放射素子があり、これにより統合マニホールドと従来の３ｄＢウィルキンソン電力分配器／結合器を使用してアンテナを駆動することが可能となる。当業者であれば、アンテナサブアレイアセンブリ１００での放射素子の特定の構成は、特定の用途に応じて変わりうることを認識するであろう。
【００２３】
図３及び４に示されたように、６個の三角形サブアレイアセンブリ１００を組み立ててアンテナパネル２００が形成されうる。各アレイアセンブリは、共通の基板上に取り付けることによって定位置に固定されうる。図４に示されたように、各アセンブリ１００は、隣接するサブアレイ１００が互いに１８０度位相がずれるように配されうる。サブアレイが１８０度位相がずれているため、１８０度ハイブリッド結合器（ラットレース結合器）を用いて多重サブアレイからの信号を結合することができる。当業者であれば、六角形アンテナアレイは円形アレイに近いことを認識するであろう。そのわけで、六角形は、六角形フェーズドアレイが焦点の直前にあるカセグレン複（双）反射器アンテナのフィードとして使用されうる。
【００２４】
複数のアンテナパネル２００が図５に示されたように組み合わされてアンテナアセンブリ５００が形成されてよく、これは通信システムに連結されて遠隔装置とのＲＦ通信を提供しうる。図５に示されたように、アンテナアセンブリ５００は完全な六角形パネル２００と半六角形パネル２１０とを備え、これらは密集型アンテナアセンブリ５００を形成するように配される。当業者であれば、全てのサブアセンブリパネル１００は、それらが全ての隣接するサブアセンブリパネルと１８０度位相がずれるように配されることを認識するであろう。
【００２５】
よって、ここで述べるのは、電子的操縦可能アレイアンテナ（ＥＳＡ）アセンブリを含む、フェーズドアレイアンテナシステムを形成するための基礎構成要素として機能しうる三角形アンテナサブアレイアセンブリ１００の構築である。ここで述べる三角形構造は、長方形構造に勝る多くの利点をもたらす。
【００２６】
物理的観点から、三角形サブアセンブリ１００の使用は、アンテナパネル２００及び最終的にはアンテナアセンブリを形成可能な標準構成要素を提供する。三角形アレイはまた、アンテナ素子のための空間効率の良いパターンを提供し、且つより効率的な製造のために比較的大きいサイズで構築できる。設計は、様々なサイズのアンテナパネル２００及びアンテナアセンブリ５００に適合するように拡大縮小可能である。
【００２７】
電気的観点から、三角形サブアセンブリの使用は、長方形アレイ、及び特にＥＳＡアセンブリに関連するいくつかの問題を解消するか又は少なくとも軽減する。三角形サブアレイ構造は長方形アレイよりも、同じグレーティングローブのない電子走査量を実現するのに必要とする放射素子１５０の数が少ない。例えば、２０度の最大のグレーティングローブのない走査角θｍについて、
（等式１）      １＋ｓｉｎ（θｍ）＝１．３４２
よって、所与の波長λの場合、正方形放射素子格子について、
（等式２）      λ／ｄｘ＝λ／ｄｙ＝１．３４２又はｄｘ＝ｄｙ＝０．７４５λ
放射要素あたりに必要な領域は、
（等式３）      ｄｘｄｙ＝（０．７４５λ）２＝０．５５５λ２
一方、所与の波長λの場合、正方形放射素子格子について、
（等式４）      λ／（３ｄｘ’）０．５＝λ／ｄｙ＝１．３４２
これは次に分解、
（等式５）      ｄｘ’＝０．４３０λ，ｄｙ＝０．７４５λ
放射素子は三角形構造でオフセットしているため、要素あたりの領域は次によって与えられる、
（等式６）      ２（ｄｘ’ｄｙ）＝２（０．４３０λ）（０．７４５λ）＝０．６４１λ２
よって、２０度の走査角での同等の走査量について、三角形構造は正方形構造よりも約１５．５％効率が良い。
（等式７）      ０．６４１λ２／０．５５５λ２＝１．１５５
【００２８】
また、送信モードでのＧａＮ高出力増幅器の使用は高出力効率作業を可能にする。ＧａＮ増幅器は、従来使用されてきたＧａＡｓ装置（３−５Ｖ  ＤＣ）よりも高いドレイン電圧（２５−５０Ｖ  ＤＣ）を使用することができる。大型アレイの場合、これは、配電及び変換損失の低減により全体的なペイロード電力効率に純便益をもたらす。ＧａＮ装置はまた、ＧａＡｓ装置よりも許容可能なチャネル温度が高い。これによって、より単純な熱制御構造が可能となる。
【００２９】
いくつかの実施形態で、車両ベースの通信システムは、本明細書に記載の実施形態によって構築された１つ又は複数のアンテナを組み込みうる。例えば、図６を参照して、アンテナの実施形態が実施可能な例示的環境６００が示されている。環境６００は、機上システム６０２、例えばＧＰＳプラットフォーム、人工衛星、航空機、及び／又は他の種類のＧＰＳ使用可能装置又はシステムを含む。環境６００はまた、機上システム６０２のコンポーネント６０４、可動式地上ベース又は機上受信機６０６、及び地上局６０８を含む。当該実施例で、機上システム６０２は、ワイドビームアンテナ６１０（「アースカバレッジアンテナ」とも呼ばれる）及びスポットビームアンテナ６１２（「可動」スポットビームアンテナとも呼ばれる）を含むＧＰＳ衛星として示されるＧＰＳプラットフォームであり、これは本明細書の記載にしたがって構築されうる。ワイドビームアンテナ６１０及びスポットビームアンテナ６１２はそれぞれ、ＧＰＳ使用可能受信機６０６０にＧＰＳ位置情報及びナビゲーションメッセージを送信する。スポットビームアンテナ６１２は、過剰な送信機電力を必要とせずに地上の選択された地点に高強度のスポットビームの送信を提供する。
【００３０】
当該実施例で、機上システム６０２は、地上局６０８との通信に利用できるテレメトリ及びコマンドアンテナ６１４を含む。様々な実施形態で、ＧＰＳプラットフォーム６０２は、衛星の姿勢を測定及び／又は決定するために任意の数の異なるセンサで実施でき、ここで「姿勢」とは概して軌道面に対する緯度及び経度の座標にしたがった宇宙での機上システムの配向を指す。ＧＰＳプラットフォームは、当該実施例でピッチ軸６１６、ロール軸６１８、及びヨー軸６２０として図示されている３つの座標軸に沿って安定することができる。
【００３１】
機上システム６０２は、スポットビームアンテナ６１２の照準（ボアサイト）６２４を位置決めするアンテナ位置決めシステム６２２を含んでよく、ここで照準とは概してアンテナの軸か又はアンテナから送信される最高電力密度の方向を指す。当該実施例で、アンテナ位置決めシステム６２２は、ジンバルアセンブリ６２６、ハウジングアセンブリ６２８、及びレートバイアス、スケールファクタ及び測定雑音によりそれぞれ方位基準からドリフトしうるロール、ピッチ及びヨージャイロ６３０を含む。ジャイロ６３０のジャイロドリフト誤差は、ＧＰＳ信号の送信時にスポットビームアンテナの指向（ポインティング）誤差を発生させるほどの差異をアンテナ位置決めシステム６２２で発生させる。指向誤差６３２の結果、スポットビーム６３４が、アンテナ照準６２４でコマンドされたスポットビームから角変位されることとなる。
【００３２】
機上システム６０２は、ＧＰＳジャイロ較正の実施形態を実施するために較正制御アプリケーション６３４を（コンポーネント６０４に）含みうる。機上システム６０２はまた、姿勢制御システム、システムコントローラ、アンテナ制御モジュール、ナビゲーション信号送信システム、センサ受信機及びコントローラ、及び機上システム６０２の操作を制御するためのいかなる他の種類のコントローラ及びシステムも含みうる様々なシステム制御コンポーネント６３６を含む。また、機上システム６０２、受信機６０６０、及び／又は地上局６０８は、図６に示された例示的なコンピュータベース装置６００を参照して以下で更に説明されるように任意の数及び組み合わせの異なるコンポーネントで実施されうる。例えば、受信機６０６及び地上局６０８は、例示的なコンピュータベース装置６００を参照して述べられるコンポーネントのいずれか１つ又はそれらの組み合わせを含むコンピュータベース装置として実施されうる。
【００３３】
当該実施例で、地上局６０８は、ＧＰＳジャイロ較正の実施形態を実施するために指向誤差推定器６３８とジャイロ較正アプリケーション６４０とを含む。一実施形態で、ＧＰＳプラットフォーム６０２は、スポットビームアンテナ６１２を介して走査信号６４２をＧＰＳ使用可能受信機６０６に送信する。例えば、走査信号６４２は、スポットビームアンテナ６１２の不正確な照準方向であるスポットビーム６３４を介してＧＰＳ使用可能受信機６０６に送信可能である。
【００３４】
走査信号６４２は、周知の振幅及び所定の走査プロファイルのパターンでＧＰＳ使用可能受信機６０６に送信できる。例えば、アンテナ位置決めシステム６２２のＧＰＳプラットフォームジンバルアセンブリ６２６は、周知のクロス走査パターンで１つ又は複数のＧＰＳ使用可能受信機６０６を渡ってスポットビームアンテナ６１２の向きを変えることができる。スポットビームアンテナ６１２は、信号対雑音比（又は搬送波対雑音比）測定に顕著な変化を生むのに十分大きい走査パターンを利用したアジマス及び高度座標フレームでは低速（例えば０．１度／秒）で向きが変えられる。
【００３５】
ＧＰＳ使用可能受信機６０６は、ＧＰＳプラットフォーム６０２のスポットビームアンテナ６１２を介して送信された走査信号６４２を受信し、且つ走査信号のそれぞれについて信号電力測定結果を決定することができる。一実施形態で、信号電力測定結果は、走査信号６４２の信号対雑音比測定結果として決定されうる。ＧＰＳ使用可能受信機６０６はまた、スポットビームアンテナ６１２の指向誤差６３２を推定するために走査信号６４２のそれぞれがアンテナ位置決めデータ６４４と相関されうるように、タイムタグを付けることができるか、或いは走査信号が受信される時間を示すことができる。ＧＰＳ使用可能受信機６０６は、その後信号電力測定結果６４６を地上局６０８に通信することができる。
【００３６】
アンテナ位置データがスポットビームアンテナ６１２の不正確な照準方向６３４を示す場合、ＧＰＳプラットフォームは、スポットビームアンテナのためのアンテナ位置データ６４４を地上局６０８に送信又は通信する。或いは、ＧＰＳ使用可能受信機６０６がある場合、ＧＰＳプラットフォーム６０２は、スポットビームアンテナ６１２の照準方向を特定の緯度及び経度に指向するようにコマンドされうる。正確な緯度及び経度の座標はまた、ＧＰＳ使用可能受信機から得ることもできる。
【００３７】
地上局６０８は、ＧＰＳ使用可能受信機６０６から信号電力測定結果６４６を受信可能である。地上局６０８の指向誤差推定器６３８は、信号電力測定結果６４６及びＧＰＳプラットフォーム６０２から受信したアンテナ位置データ６４４に基づきスポットビームアンテナ６１２の指向誤差６３２を推定する。測定された信号対雑音比と見込まれていた比との相違により、アンテナ指向誤差の推定が与えられる。
【００３８】
地上局６０８のジャイロ較正アプリケーション６４０を実行して、推定された指向誤差６３２からジャイロ較正パラメータを決定することができる。ジャイロ較正パラメータは、ＧＰＳプラットフォームから通信されたスケールファクタ及びレートバイアスを含みうる。一実施形態で、アンテナ指向誤差測定結果は、ジャイロ較正パラメータ６４８を推定してジャイロドリフト誤差を較正するために、カルマンフィルタアルゴリズムに入力される。
【００３９】
ジャイロレートバイアス及びスケールファクタパラメータは、次のジャイロ等式によって、全てのジャイロ６３０について３つの異なる軸（つまりピッチ軸６１６、ロール軸６１８、及びヨー軸６２０）に分解できる。
ωｇｙｒｏ＝（１＋ＳＦ）ωｔｒｕｅ＋ｂｇｙｒｏ＋ηｒ
上式で、ωｇｙｒｏはジャイロ測定値（リーディング）であり、ＳＦはジャイロスケールファクタ、ωｔｒｕｅは真の機上システム本体レート、ｂｇｙｒｏはジャイロレートバイアス、そしてηｒはレート雑音である。ωｇｙｒｏジャイロ測定値を与えると、ジャイロレートバイアス及びスケールファクタが推定可能である。カルマンフィルタアルゴリズムを利用したジャイロ較正パラメータの推定は、「Precision Spacecraft Attitude Estimators Using an Optical Payload Pointing System」, Jonathan A. Tekawy (Journal of Spacecraft and Rockets Vol.35, No.4, July-August 1998, 480-486ページに更に説明されており、これを参照により本明細書に組み込む。
【００４０】
較正制御アプリケーション６３４がジャイロドリフト誤差についてジャイロ６３０を較正できる場合、地上局６０８は、ジャイロ較正パラメータ６４８をＧＰＳプラットフォーム６０２に通信ないしはアップロードできる。ＧＰＳプラットフォームにアップロードされたジャイロ較正パラメータ６４８はまた、ジャイロレート出力を補正し且つ正確なレート及び姿勢推定を提供するための情報を含むことができる。補正されたジャイロ推定を用いて、ＧＰＳプラットフォーム６０２は、ＧＰＳアースカバレッジアンテナ６１０及びスポットビームアンテナ６１２の両方をより正確に指向することができる。
【００４１】
よって、本明細書に記載されたのは、アンテナサブアセンブリ、そういったサブアセンブリから形成されたアンテナアセンブリ、及びそういったサブアセンブリから形成されたアンテナを含む航空機の構築である。本明細書の記載にしたがって構築されたフェーズドアレイアンテナは、送信及び受信モードで操作可能である。いくつかの実施形態で、アンテナの放射素子は、受信機能のためにガリウムヒ素（ＧａＡｓ）又はリン化インジウム（ＩｎＰ）から形成された低雑音増幅器（ＬＮＡ）を備えうる。ＧａＮ出力増幅器は高出力モード（送信）の間、出力効率を高め、アンテナは受信モードの間、使用する電力を抑える。同一の統合連結ネットワークを使用して受信モード及び送信モードで素子を接続することができ、前記ネットワークはＰＷＢ１３０のストリップライン回路からなる。
【００４２】
図６に示された実施形態は宇宙ベースの車両を示しているが、当業者であれば、本明細書の記載によるアンテナアセンブリは地上ベースの車両、水上ベースの車両、又は空中ベースの車両で実施されうることを認識するであろう。このように、「車両」なる語は、そういった車両を全て網羅するものと解釈されるべきである。
【００４３】
いくつかの実施形態で、本発明の記載にしたがって構築されたアンテナアレイは、少なくとも部分的には熱放出、静電放電（ＥＳＤ）、及び設計の一体化した特徴により、宇宙ベースの用途に特に適しうる。しかしながら、当業者であれば、本明細書の記載にしたがって構築されたアンテナアレイは、幅広い種類の機上及び陸上用途で使用されうることを理解するであろう。また、本明細書の記載にしたがって構築されたアンテナアレイは、通信システム及びレーダシステムで使用されうる。これは、レーダシステムで特に有利であり、それは、送信及び受信モードの両方に同一のアンテナアセンブリが使用されうるからである。通信システムでの使用の場合、小型で単一のアンテナという解決策を提供する。
【００４４】
別の実施形態は、熱伝導性泡基板と、前記泡基板に接合された複数の放射素子と、前記放射素子に隣接配置されたレードームとを有するアンテナサブアレイアセンブリであってよく、前記サブアレイアセンブリは平面図で見たとき三角形状を呈し、且つ前記複数の放射要素は泡基板上に三角形アレイ状に配されている。
【００４５】
更に、上述したようなアンテナサブアレイは、前記熱伝導性泡基板に接合されたプリント配線板と、前記プリント配線板に隣接配置された三角形アレイ状の増幅器とを更に有しうる。
【００４６】
更に、上述したようなアンテナサブアレイは、前記三角形アレイ状の増幅器に隣接配置されたヒートシンクモジュールを更に有しうる。
【００４７】
前記アンテナサブアレイが含みうる前記三角形アレイ状の増幅器は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のアレイを備え、前記ヒートシンクモジュールは相変化材料を含む。
【００４８】
前記アンテナサブアレイはまた、前記泡基板上に配置され且つ前記放射素子と接触する静電気散逸接着剤層を含んでよく、これは前記レードームを前記基板に接合する。前記泡基板は、約５０．２℃／Ｗ以下の熱抵抗を有し、且つポリアニリンドープされた接着剤を有しうる。更に、静電気散逸接着剤は、ポリウレタン、エポキシ、及びシアン酸エステルのうちの一つであってよい。
【００４９】
様々な実施形態が述べられたが、当業者であれば、改良又は変更が本開示を逸脱しない範囲でなされうることを認識するであろう。実施例は様々な実施形態を示し、本開示の限定を意図したものではない。したがって、限定は関連する先行技術の勘案に必要とされただけであり、明細書及び請求の範囲は自由に解釈されるべきである。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
複数のパネルを備えたフェーズドアレイアンテナアセンブリであって、各パネルが複数のアンテナサブアレイアセンブリを備え、前記サブアレイアセンブリの少なくとも一つが、
熱伝導性泡基板と、
前記泡基板に接合された複数の放射素子と、
前記放射素子に隣接配置されたレードームと
を備えており、
前記サブアレイアセンブリが平面図で見たとき三角形状を呈し、且つ
前記複数の放射素子が前記泡基板上に三角形アレイ状に配される、
フェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様２）
前記熱伝導性泡基板に接合されたプリント配線板と、
前記プリント配線板に隣接配置された三角形アレイ状の増幅器と
を更に備えた、態様１に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様３）
前記三角形アレイ状の増幅器に隣接配置されたヒートシンクモジュールを更に備えた、態様２に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様４）
前記三角形アレイ状の増幅器が、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のアレイを備えており、且つ
前記ヒートシンクモジュールが相変化材料を含んでいる、
態様３に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様５）
前記泡基板に配置されて前記放射素子と接触し、且つ前記レードームを前記基板に接合する静電気散逸接着剤層を更に備えている、態様４に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様６）
前記泡基板が約５０．２℃／Ｗ以下の熱抵抗を有する、態様１に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様７）
前記静電気散逸接着剤が、ポリアニリンドープされた接着剤を含む、態様２に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様８）
前記静電気散逸接着剤が、ポリウレタン、エポキシ、及びシアン酸エステルのうちの一つを含む、態様７に記載のフェーズドアレイアンテナアセンブリ。
（態様９）
通信システムと、
前記通信システムに連結され且つ複数のパネルを備えたフェーズドアレイアンテナアセンブリであって、各パネルが複数のアンテナサブアレイアセンブリを備え、前記サブアレイアセンブリの少なくとも一つが、
熱伝導性泡基板と、
前記泡基板に接合された複数の放射素子と、
前記放射素子に隣接配置されたレードームと
を備えているフェーズドアレイアンテナアセンブリと
を備えており、
前記サブアレイアセンブリが平面図で見たとき三角形状を呈し、且つ
前記複数の放射素子が前記泡基板上に三角形アレイ状に配される、
車両。
（態様１０）
前記熱伝導性泡基板に接合されたプリント配線板と、
前記プリント配線板に隣接配置された三角形アレイ状の増幅器と
を更に備えている、態様９に記載の車両
（態様１１）
前記三角形アレイ状の増幅器に隣接配置されたヒートシンクモジュールを更に備えている、態様１０に記載の車両。
（態様１２）
前記三角形アレイ状の増幅器が、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のアレイを備え、且つ
前記ヒートシンクモジュールが相変化材料を含んでいる、
態様１１に記載の車両。
【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１】
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