(57)【要約】  別の構造体の構造的載荷部、例えば移動プラットフォームの一部を形成することが可能なフェーズドアレイアンテナアパチャ。アンテナアパチャは、プレプレグ織物プライ間に挟持された複数の放射素子を備えて形成され、複数の電磁放射素子をその中に埋め込んだ独立した壁セクションを形成する。壁セクションはハニカム配置に固定されて、放射素子のセルのアレイを形成する。本明細書に説明される製造方法により、多様な大きさおよび形状のアレイが作成され、移動プラットフォームの翼、胴体、ドアパネルまたは他の領域の構造的載荷部として使用可能となる。アンテナアパチャは、フェーズドアレイアンテナアパチャの構成において通常必要とされる寄生支持構成要素の重量を含まないので、軽量である。
2008518507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム状コア構造を形成する相互接続された壁セクションの配置と、
電磁放射素子の相隔たるアレイとしてアンテナ素子を与えるように、壁セクションと一体的に形成される複数のアンテナ素子と、
を含み、
相互接続された壁セクションは、載荷サブアセンブリを形成するのに十分な構造強度を有するアンテナアパチャを形成する、載荷構造を形成するアンテナアパチャ。
【請求項２】
各前記相互接続された壁セクションは、その上に前記アンテナ素子の少なくとも１つが形成され、プレプレグ織物の第１の層が固定された第１の層の材料を含む、請求項１のアンテナアパチャ。
【請求項３】
プレプレグ織物の第２の層をさらに含み、プレプレグ織物の前記第１および第２の層は前記第１の層の材料の各反対側に固定され、その間に前記第１の層の材料を挟持し、構造的に堅固な壁セクションを形成するように硬化される、請求項２に記載のアンテナアパチャ。
【請求項４】
前記第１の層は、その上に銅を沈着させたポリイミドフィルムを含み、銅の一部は除去されて前記電磁放射素子の少なくとも１つを形成する、請求項３に記載のアンテナアパチャ。
【請求項５】
前記プレプレグ織物は、シアネートエステル樹脂に予め含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバを含む、請求項４に記載のアンテナアパチャ。
【請求項６】
前記アンテナアパチャは、約１立方フィート当たり少なくとも約８ポンド（１立方メートル当たり３６１ｋｇ）の負荷能力を提供する、請求項４に記載のアンテナアパチャ。
【請求項７】
ハニカムＸ−Ｙグリッド状配置で相互接続されて、複数の隣接するアンテナセルを形成する複数の堅固な壁部を含み、
各前記堅固な壁部は複数の相隔たる電磁波放射素子を含み、
前記アンテナアパチャは、移動プラットフォームの構造に一体化されて構造の載荷部を形成するように適合される、アンテナアパチャ。
【請求項８】
各堅固な壁部は、その上に複数の前記電磁波放射素子を形成した第１の層の材料を含む、請求項７に記載のアンテナアパチャ。
【請求項９】
各前記堅固な壁部は、その間に前記第１の層を挟持するように前記第１の層の各反対側に配列された第２および第３の層のプレプレグ織物材料をさらに含む、請求項８に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１０】
各前記第２および第３の層は、シアネートエステル樹脂に予め含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバを含む、請求項８に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１１】
前記第１の層は、その上に銅を沈着させたポリイミドフィルムを含み、前記銅の一部は除去されて前記電磁波放射素子を形成する、請求項８に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１２】
前記堅固な壁部の縁部は接着剤で共に固定される、請求項８に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１３】
前記堅固な壁部は複数の相互接続された正方形状アンテナセルを形成するように配置され、各前記アンテナセルは４つの前記電磁波放射素子のうちの複数を含む、請求項８に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１４】
Ｘ−Ｙグリッド状配置で相互接続されて、複数の隣接するアンテナセルを形成する、複数の堅固な壁部であって、
各前記堅固な壁部は複数の相隔たる電磁波放射素子を含む複数の堅固な壁部と、
前記堅固な壁部に直角に固定されて、移動プラットフォームの構造的載荷部の形成を補助する、少なくとも１つの構造的に堅固な平面パネルと、
を含む、移動プラットフォーム用載荷面を形成するアンテナアパチャ。
【請求項１５】
前記堅固な壁部はそれぞれ、その上に前記電磁波放射素子を形成した第１の層の材料と、前記第１の層の材料をその間に挟持したプレプレグ織物の第１および第２の層とを含む、請求項１４に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１６】
前記アンテナセルは、それぞれが４つの前記電磁波放射素子のうちの複数を有する正方形状アンテナセルを形成する、請求項１４に記載のアンテナアパチャ。
【請求項１７】
複数の堅固な構造的壁部を形成し、前記壁部の少なくとも所定のいくつかがその上に電磁波放射素子を含む工程と、
前記壁部を相互接続して、アンテナセルのアレイを形成する前記電磁波放射素子の構造的に堅固なハニカム状配置を形成する工程と、
を含むアンテナアパチャを形成する方法。
【請求項１８】
前記複数の堅固な構造的壁部を形成する工程は、前記電磁波放射素子をその上に形成した第１の層の材料を備えた各前記壁部を形成する工程と、１対の第２の層の材料の間に前記第１の層の材料を挟持する工程とを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の層の材料にプレプレグ織物のセクションを使用し、前記第１および第２の層を硬化させて堅固な構造的壁パネルを形成する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記壁部を相互接続する工程は、接着剤で前記壁部を相互接続し、前記壁部をオーブンおよびオートクレーブのうちの１つで硬化させる工程を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記壁部の選択された領域にスロットを形成して、前記壁部同士間の構造的相互接続を可能とする工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
各前記電磁波放射素子との電気的結合を促進するように各前記電磁波放射素子の端部に隣接する前記壁部の縁部に沿って切り欠き部を形成する工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
ポリイミドフィルムから各前記第１の層を形成する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記壁部は概ね正方形状のアンテナセルを形成するように配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の層の材料はそれぞれ、シアネートエステル樹脂に含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記壁部の縁部に固定された平面パネルをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
複数の堅固な構造的壁部を最初に形成し、前記壁部の少なくとも所定のいくつかがその上に電磁波放射素子を含む工程と、
第１の分割された複数（ｓｕｂｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ）の前記壁部を周囲壁セクションとして作用する第２の分割された複数の前記壁部と結合して、従って互いに相隔たった関係で共に保持される複数列の前記壁部を形成する工程と、
第３の複数の前記壁部を前記列に対して組み立て、壁部の前記列と交差する縦列を形成する工程と、
前記縦列を前記列に接着剤で固定して、ハニカム状サブアセンブリを形成する工程と、
前記ハニカム状サブアセンブリを硬化して、アンテナセルの構造的に堅固な、グリッド状配置を形成する工程と、
を含む、構造体の一体化構造載荷部としての使用に適したアンテナアレイを形成する方法。
【請求項２８】
前記壁部の選択された領域にスロットを形成して、前記壁部同士の係合を可能とする工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
締め固め作業を行う前に、平面パネルを前記壁部の縁に固定する工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記壁部の組み立ておよび硬化時において前記壁部を受けて保持するための、直交交差チャネルを形成する相隔たる金属素子のグリッドを使用する工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記締め固め作業の前に、前記壁部の縁部に沿って設置される接着剤の複数のストリップを使用して、前記壁部を前記平面パネルに固定する工程をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記壁セクションをバックスキンに組み立て、前記壁部と前記バックスキンとをオートクレーブで硬化させる工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
複数の壁部を有するハニカム状コア構造と、
ハニカム状コアの壁部上に加工された複数の電磁放射素子と、
ハニカム状構造の互いに対向する縁面に固定されてハニカム状構造を挟持する１対のシートの材料と、
を含む、フェーズドアレイアンテナを形成するサンドイッチパネル。
【請求項３４】
１立方フィート当たり所定の重さに対してＨＲＰパネルに適合した強度を有する、請求項３３に記載のパネル。
【請求項３５】
約８ポンド／立方フィートの密度を有する、請求項３３に記載のパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、同時に出願された、出願番号第 （ボーイング整理番号第０３−０４２５号）、出願番号第 （ボーイング整理番号第０３−０９５７号）および出願番号第 （ボーイング整理番号第０４−０６５１号）の米国出願に関連する主題を含み、これらの出願はすべて本出願に参照により援用される。
【０００２】
発明の分野
本発明はアンテナシステムに関し、より詳細には移動プラットフォームの構造的載荷部として使用可能とするように構成されるアンテナアパチャに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
今日、航空機（有人および無人）、宇宙船および陸上車などの移動プラットフォームは、電磁波信号送受信用アンテナアパチャの使用を必要とすることが多い。アンテナアパチャは、移動プラットフォーム上において、Ｘ−Ｙグリッド状に配置された複数のアンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナアパチャの形態で設けられることが多い。典型的には、アンテナの放射素子が搭載される種々の構成要素により移動プラットフォームに加わる重量がある。これらの構成要素は、アルミニウムブロック、またはアンテナアパチャ全体に「寄生」重量を加えるが、アンテナアパチャの一部の支持構造として以外の機能を行わない他の同様の下部構造を含む。「寄生」という言葉は、送受信動作に直接必要のないアンテナの構成要素に関わる重量を意味する。
【０００４】
移動プラットフォームの一部に対する載荷構造を形成することが可能なアンテナアレイを設けることは、重要な利点をもたらすことになるであろう。特に、移動プラットフォーム上で実施可能なセンサー機能の数および種類は、移動プラットフォーム内で物理的空間を必要とする従来の電子アンテナおよびセンサーシステムでは、かなり増加し得る。アンテナを移動プラットフォームの構造に一体化すればまた、アンテナアパチャを移動プラットフォームの外面に搭載する場合にしばしば生じる空気力学への悪影響をなくすことになろう。また、これにより、アンテナアパチャが移動プラットフォームの内面または外面上に搭載される必要のある別個の独立した構成要素として形成される場合に存在するであろう寄生重量がなくなることになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明は、別の構造体の構造的載荷部として一体化されるように適合させる構成を有するアンテナアパチャを対象とする。１つの好適な形態では、本発明のアンテナアパチャは、移動プラットフォームの載荷部、より詳細には空中移動プラットフォームの翼、胴体またはドアの一部を形成するように構成される。
【０００６】
本発明のアンテナアパチャは多様なアンテナおよび／またはセンサー用途に適するように製造され、縮小拡大されることが可能なアンテナ素子のグリッドを形成する。１つの好適な形態では、アンテナアパチャはダイポール放射素子のＸ−Ｙグリッド状配置を有するハニカム状構造を含む。アンテナアパチャは、通常は放射素子の支持基盤として採用されるであろういかなる金属の寄生支持構造をも必要としないので、典型的にはかかる構成要素がアンテナアパチャに加わる寄生重量を回避する。
【０００７】
製造の１つの好適な形態では、複数の電磁放射素子が基板上に形成され、基板は２層の複合プレプレグ材料の間に挟持されて、その後硬化されて堅固なシートを形成する。硬化シートはその後ストリップに切断され、各ストリップはその中に埋め込まれた複数の電磁放射素子を有する。
【０００８】
その後、ストリップはツールまたは固定具に設置され、共に接着されてグリッド状構造を形成する。１つの好適な実施では、スロットが各ストリップに沿った様々な領域で切断され、各ストリップに沿った様々な地点でストリップの相互接続をより可能とする。別の好適な実施では、各電磁放射素子の縁部が外部電子構成要素と放射素子に対する電気接続をより促進する「歯」を形成するように、各ストリップの一部が切り取られる。
【０００９】
製造の１つの好適な形態では、単一ツールで実質的に同時に複数のアンテナアパチャが形成可能である。ツールは、一連の直交して延在するスロットを形成する、複数の相隔たる、正確に位置付けされた金属ブロックを採用する。第１の分割された複数の放射素子のストリップがツールに挿入され、ストリップをグリッド状配置に一時的に保持するのに接着剤が使用される。その後、第２の分割された複数の放射素子のストリップが第１の分割された複数の放射素子のストリップの上のツール上に組み立てられる。第２の複数の放射素子のストリップは同様に、素子をグリッド状配置に一時的に保持するのに接着材を使用して、Ｘ−Ｙグリッド状に配置される。両複数の放射素子はその後オーブンまたはオートクレーブ内で硬化される。その後、硬化された後２つの分割された複数の放射素子のストリップは容易に分離されて、２つの別個のアンテナアパチャアセンブリを形成する。
【００１０】
特徴、機能および利点は本発明の種々の実施形態において独立して達成可能であるか、または他の実施形態において組み合わされ得る。
【００１１】
本発明は、詳細な説明および添付図面からより十分に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
好適な実施形態の詳細な説明
好適な実施形態（単数、複数）の以下の説明は単に基本的に例示であり、本発明、その適用または使用を限定することを意図しない。
【００１３】
図１を参照して、本発明の好適な実施形態によるアンテナアパチャ１０が示される。アンテナアパチャ１０は、基本的に、アンテナ能力を組み込まない従来のハニカムコア、サンドイッチ構造技術で存在するであろうものを超えた、構造部の全体的強度に影響を及ぼすことなく、かつさらなる大幅な付加重量を加えることなく、移動プラットフォームの複合構造部に容易に一体化可能な載荷ハニカム状構造を形成する。
【００１４】
アパチャ１０はハニカムコアまたはグリッド状コアセクションを形成するように相互接続された複数の壁セクション１２を含む。各壁セクション１２は、その中に埋め込まれた複数の電磁放射素子１４を含む。図１は、概ね正方形状の開口部を与えるＸ−Ｙグリッド状（すなわち、ハニカム状）配置を示すが、他のグリッド配置が可能である。例えば、六角形状開口部を有するハニカムまたはグリッド状コア構造も形成可能である。従って、アンテナアパチャ１０を形成する壁セクション１２の直交レイアウトは、単に放射素子１４に対する１つの好適なグリッド状レイアウトを示すように意図するものである。アンテナアパチャ１０の選択されるグリッドタイプおよび全体の大きさは、アパチャ１０が使用される具体的用途の必要性に依存することになる。
【００１５】
好適なアンテナアパチャ１０は放射素子１４を支持するための金属基板の使用を必要と
しない。そのために、アンテナアパチャ１０は厳しい寄生重量の不利益を受けることがない。アンテナアパチャ１０は軽量構造であり、それゆえに特に航空宇宙用途に適する。
【００１６】
好適なアパチャ１０は載荷構造として作用するのに十分な構造強度を提供する。例えば、形態プラットフォーム用途において、アンテナアパチャ１０は航空機、宇宙船または回転翼航空機における主要構造要素として使用可能である。他の可能な用途は船または陸上車に関してであり得る。アンテナアパチャ１０は移動プラットフォームの構造に一体化可能であるので、他の高度空気力学的高速移動プラットフォーム（ｈｉｇｈｌｙ  ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ，  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｍｏｂｉｌｅ  ｐｌａｔｆｏｒｍ）の外面に搭載される必要のあるアンテナアパチャの場合ほど大幅に、移動プラットフォームの空気力学に悪影響を及ぼさない。
【００１７】
図１をさらに参照して、アンテナアパチャ１０はさらにバックスキン１６を含み、その一部は壁セクション１２のグリッド状配置をよりよく見せるために切り取られている。バックスキン１６は、放射素子１４と他の電子的構成要素との電気接続をより可能とするように各電磁放射構成要素１４の「歯」１４ａを突出させる開口部１８を有する。
【００１８】
壁セクションの構成
今度は図２を参照して、基板層２０はその表面上に複数の放射素子１４を備えて形成され、素子１４は例えば、基板２０上において平行する列に形成される。１つの好適な形態においては、基板２０は好適には約０．０００５−０．００３インチ（０．０１２７ｍｍ−０．０７６２ｍｍ）の厚さを有する１枚のＫａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミドフィルムを含む。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）フィルム基板２０は銅箔でコーティングされ、その後、エッチイングされて所望の寸法および相対間隔を有するように放射素子１４を形成する。
【００１９】
図３において、基板２０は、樹脂リッチプレプレグ織物２２および２４の２層間に設置され、その後、オーブンまたはオートクレーブにおいて典型的には２〜６時間の間平らに硬化される。プレプレグ織物２２は好適には、シアネートエステル樹脂に予め含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバを含み、所望の電気特性、特に誘電性および損失正接特性を提供する。エポキシ樹脂を有するグラスファイバなどの他の複合材料もまた使用され得る。
【００２０】
図４に示すように、構成要素２６は、放射素子１４を２つのプレプレグ織物層２２および２４の間に挟持した状態で、軽量だが構造的に堅固なシートを形成する。図５を参照すると、その後、部分２８ａおよび２８ｂを有するアセンブリスロット２８が相隔たる位置において構成要素２６内に切り込まれる。スロット２８は壁部１２（図１）の交差アセンブリを容易にする。スロット２８は好適には、構成要素２６内にルートを決められた水ジェット切断または機械加工が施され、構成要素２６の全厚を貫通する。大きな平坦なシートの構成要素２６を作成することにより、製造者は、銅沈着、シルクスクリーンなどを含む正確で高速な製造技術を利用することが可能となる。さらに、平らな構成要素２６にスロット２８および放射素子１４などの特徴を含むことにより、放射素子の非常に正確な設置および繰り返し性を確実にすることができ、ひいては高精度で外部電子工学機器と結合することが可能となる。
【００２１】
図６を参照して、その後構成要素２６は壁部１２を形成する複数のセクションに切断される。アンテナアパチャ１０の形状が正方形ではなく矩形である場合は、さらなる切断が行われて、アパチャ１０の短辺部を形成する壁部１２の長さを短くする。例えば、切断が点線３０に沿って行われて、得られた長さ３２を使用して図１のアパチャ１０の２つの短辺の一方を形成し得る。距離３４は、アンテナアパチャ１０が有するであろう全高を表す
。壁セクション１２はまた、特定の所望される厚さに削られ得る。１つの好適な実施では、壁セクション１２に対する約０．０１５インチ〜０．０４インチ（０．３８１ｍｍ〜１．０１６ｍｍ）の間の厚さが好適である。
【００２２】
図７を参照して、各壁セクションの縁部は切断されて、各放射素子１４の末端間において切り欠き部３６を形成し得る。切り欠き部３６は各放射素子１４の末端が歯１４ａ（これも図１に示す）を形成するのを可能とする。但し、歯１４ａの形成はオプションである。
【００２３】
壁セクションの組み立て
図８を参照すると、アパチャ１０の形成時に壁セクション１２を支持するのに使用されるツール３８が示される。ツール３８は、複数の垂直に延びるスロットを形成するように高精度方向に複数の金属ブロック４２を支持するために使用されるベース４０を含む。便宜上、１グループのスロットが「Ｘ方向」スロットとして示され、１グループのスロットが「Ｙ方向」スロットとして示される。
【００２４】
図９を参照すると、金属ブロック４２の１つがより詳細に示される。金属ブロック４２は断面形状において概ね正方形の本体４４を含む。上側および下側位置付けピン４６および４８はそれぞれ、本体４４の軸方向中心に位置付けられる。各金属ブロック４２は、好適にはアルミニウムから形成されるが、同様に他の金属材料から形成され得る。各金属ブロック４２の本体４４はさらに好適には、円弧上方コーナー４４ａおよび円弧縦方向コーナー４４ｂを有する。金属ブロック４２はまた、好適には研磨された外面を含む。
【００２５】
図１０を簡単に参照すると、ベースプレート４０の上面５０が示される。上面５０は各金属ブロック４２の下側位置付けピン４８のそれぞれを受ける，正確に位置付けされた複数の凹部５２を含む。凹部５２は、Ｘ方向スロットおよびＹ方向スロットを形成する高精度に相隔てた配列構造に金属ブロック４２を保持するように機能する。
【００２６】
図１１を参照すると、アパチャ１０のＸ方向壁を形成することになる第１の分割された複数の壁セクション１２がＸ方向スロットに挿入される。便宜上、これらの壁セクションは参照番号１２ａで示される。各壁セクション１２ａはスロット２８ｂを含み、スロット２８ｂは、一旦Ｘ方向スロットに完全に挿入されるとベースプレート４０の上面５０に隣接するように挿入される。最も外側の壁セクション１２ａ１は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）ＰＥＴフィルムまたはＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＰＴＦＥテープにより、金属ブロック４２の縦方向側面に一時的に保持され得る。図１２は、Ｘ方向スロット内に座し、ベースプレート４０の上面５０の上に載置する各壁セクション１２ａを示す。
【００２７】
図１３を参照すると、壁セクション１２ａの第２の垂直層をその後Ｘ方向スロットに挿入し得る。第２の分割された複数の壁セクション１２ａ１は同様にツール３８の短辺に沿って固定される。第２の複数の壁セクション１２ａは第１の複数の上に載置する。図１４は、Ｘ方向スロットに完全に挿入された第２の分割された複数の壁セクション１２ａを示す。
【００２８】
図１５を参照すると、接着剤５４のビーズを各壁セクション１２ａおよび１２ａ１の縁に沿って設置する。図１６において、その後Ｙ方向列１２ｂ１がツール３８のより長い縦の側面に沿って設置され、接着剤５４により列１２ａおよび１２ａ１の縁に接着される。その後、図１６のアセンブリ全体がトッププレート５６に覆われる。トッププレート５６は図１７にも示され、各金属ブロック４２の上側位置付けピン４６を受け入れるための複数の凹部６０を有する下面５８を有する。従って、トッププレート５６は、ベースプレート４０と組み合わさり、各金属ブロック４２を正確に整列させて保持し、Ｘ方向スロット
およびＹ方向スロットを高精度な直交構成に維持する。
【００２９】
壁セクションの最初の接合
図１８および１９を参照すると、図１６のアセンブリ全体は、ツール６２の４つの構成要素６２ａ〜６２ｄ内に設置される。各セクション６２ａ〜６２ｄは、その中に金属ピン６６を受ける１対の孔６４を含む。ツールセクションの１つ６２ｄが図２０に示され、その端部から見ると、細い三角形であることがわかる。図１８および図１９において、ピン６６はテーブル６８における開口部内で受けられ、硬化段階において図１６のサブアセンブリを確実に保持する。トッププレート５６およびベースプレート４０と同様にツール６２はすべて好適にはインバールから形成される。図２１では、ツール６２は真空バッグ７０に覆われ、ツール６２内のサブアセンブリは接合される。接合は典型的には４〜６時間かかる。締め固め段階において金属ブロックが膨張し、壁セクション１２に加える締め固め力を与える助けとなる。
【００３０】
図２２を参照すると、図２１に示される締め固め工程が行われた後、ツール６２が取り外され、トッププレート５６が取り外され、それぞれ壁セクション１２ａ、１２ａ１および１２ｂ１で構成された１対の独立したサブアセンブリ７２および７４が設けられる。各サブアセンブリ７２および７４は、構造的に堅固で軽量なサブアセンブリを形成する。
【００３１】
グリッドの形成およびバックスキンの固定
図２３を参照すると、サブアセンブリ７２の完成が説明される。サブアセンブリ７４のアセンブリの完成はサブアセンブリ７２に対して説明されることと同じである。図２３において、複数の壁セクション１２ｂがサブアセンブリ７２のＹ方向スロットに挿入されて縦列を作る。壁セクション１２ｂはスロット２８ａがスロット２８ｂと交差するように挿入される。参照番号７６で示す、結果的に得られたサブアセンブリが図２４に示される。その後、壁セクション１２ａおよび１２ｂが出会うサブアセンブリ７６の各内部連結部に接着剤７８が設置される。接着剤は加熱されたシリンジまたは、壁セクション１２が交差するコーナーが接着材ビーズで裏打ちされることを可能とする任意の他の適切な手段で塗布され得る。
【００３２】
図２５を参照すると、得られたサブアセンブリ７６はツール３８の上に設置され、その後サブアセンブリ７４から形成された同一のアセンブリ８０がサブアセンブリ７６の上部に設置される。各金属ブロック４２のテーパー状縁４４ａ上に固着したいかなる余分な接着材も手で拭き取られる。
【００３３】
図２７を参照すると、第２の接合／締め固めサイクルは、図１８〜２１と関連して説明されたと同一の方法で行われる。再び、金属ブロック４０の膨張が、壁セクション１２上に締め固め力を与えるのに役立つ。
【００３４】
図２８を参照すると、図２７の接合／締め固め操作が完了した後、２つのサブアセンブリ８０および７６がツール６２から取り外され、その後ツール３８から取り外される。各サブセンブリ８０および７６は、複数のセル７６ａおよび８０ａを有する堅固で、軽量で、構造的に強度なアセンブリを形成する。セル８０ａ、７６ａの大きさは、所望のアンテナ性能要素及びアンテナアパチャ１０が満たさなければならない載荷必要条件に依存して変化し得る。アンテナ素子１４の具体的寸法は概ね個々のセル８０ａ、７６ａの長さおよび高さに応じることになる。ＧＨｚ範囲でのアンテナまたはセンサー用途に適した１つの好適な形態においては、セル７６ａおよび８０ａはおおよそ長さ０．５インチ×幅０．５インチ×高さ０．５インチ（１２．７ｍｍ×１２．７ｍｍ×１２．７ｍｍ）である。各サブアセンブリ７６および８０の全長および全幅は採用される放射素子１４の数に依存して変化するが、約１．０ｆｔ×１．０ｆｔ（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃｍ）であり得、
後に互いに隣接して固定され、より大きい所望の寸法の単一アレイを形成することが可能である。完全に組み立てられたアンテナシステム１０の面積は、数平方フィートから場合によっては数百平方フィート以上に変化し得る。セル８０ａ、７６ａは正方形の形状を有して図示されるが、三角形、円形、六角形などの他の形状セルも形成可能であろう。
【００３５】
図２９を参照して、接着剤８１のビーズを各壁セクション１２の各露出した縁に沿って設置する。その後、各放射素子１４の歯１４ａが開口部８４を介して突出するように、複数の正確に機械加工された開口部８４を有するバックスキン８２を各サブアセンブリ８０および７６の上に設置する。バックスキン８２は好適には予め硬化され、構造的に堅固な構成要素を形成したプレプレグ複合材料シートである。１つの好適な形態では、バックスキン８２はシアネートエステル樹脂に予め含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）プレプレグファイバの複数の層で構成される。バックスキン８２の厚さは、必要に応じて特定の載荷必要条件に適するように変化し得る。求められる載荷能力が高ければ高いほど、バックスキン８２はより厚くする必要がある。１つの好適な形態において、バックスキン８２は約０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）の厚さを有し、これは、壁セクション１２と共に、約８ポンド／立方フィート（３６１ｋｇ／立方メートル）の密度をアパチャ１０に与える。バックスキン８２はまた、アンテナアパチャ１０が一体化されている表面の外側モールドラインに一致するようにわずかに湾曲または輪郭をつけて形成することも可能であろう。
【００３６】
図３０では、バックスキン８２がアセンブリ７６に設置された後、各放射素子１４の歯１４ａのみが露出するように開口部８４にエポキシ８５を充填する。その後、バックスキンは残りのサブアセンブリ上で締め固めされ、好適には２〜４時間の間、約２５０°Ｆ〜３５０°Ｆの温度で約８０〜９０ｐｓｉの圧力でオートクレーブにおいて硬化される。接着ビーズ８１および５４は、優れた構造強度をアパチャ１０に与えるのに役立つフィレットを形成する。
【００３７】
壁セクションの代替組み立て方法
図３１〜３７を参照して、アンテナアパチャ１０を構成する代替の好適な方法が示される。この方法では、壁セクション１２はバックスキン上に完全なＸ−Ｙグリッドとして組み立てられ、アセンブリ全体を１つの工程で硬化させる。図３１を特に参照すると、各壁セクション１２は、放射素子１４の歯１４ａに隣接する縁１０２上に押圧される接着ストリップ１００を有する。接着ストリップ１００は、好適には約０．０１５インチの厚さ（０．３８ｍｍ）および好適には約０．１０インチ（２．５４ｍｍ）の幅を有する。ストリップ１４は標準の市販されるエポキシまたはシアネートエステルフィルムが可能である。ストリップ１００は歯１４ａがストリップ１００を貫通するように歯上に押圧される。ストリップ１００は粘着性があり、一時的に上縁１０２に接着する。図３２を参照すると、接着ストリップ１０２の一部は壁セクション１２の各反対側に折り込まれる。これはＸ方向壁１２ａの各１つずつとＹ方向壁１２ｂの各１つずつに対して行われる。図３３を参照すると、各壁セクション１２ａおよび１２ｂはその後１つずつバックスキン８２上に組み立てられる。これには、慎重に位置合わせを行い、十分な手動力を使用して各壁セクション１２上の各歯１４ａを押圧してバックスキン８２における開口部８４に通すことを必要とする。接着ストリップ１０２は直立の向きに各壁セクション１２を保持するのに役立つ。壁セクション１２ａおよび１２ｂの相互接続もまた、適切な位置に壁セクション１２を一時的に保持するように機能する。
【００３８】
図３４を参照すると、その後接着ビーズ１０４を壁セクション１２ａおよび１２ｂが交差する各領域に塗布する。その後金属ブロック４０を壁セクション１２ａおよび１２ｂによって形成された各セルに挿入する。各金属ブロック４０の挿入は、各壁セクション１２の交差部において接着ビーズ１０４をフィレットに形成するのに役立つ。その後余分な接
着剤は金属ブロック４０および壁セクション１２の交差領域周辺から拭き取られる。
【００３９】
図３５を参照すると、複数の凹部１０８を有する金属トッププレート１０６が各金属ブロック４０の上側位置付けピン４６上に押圧される。アセンブリは真空バッグ７０内に設置され、ツール６２を使用して接合される。図３６を参照すると、アセンブリがツール６２から取り外され、トッププレート１０６が取り外され、金属ブロック４０が取り外されている。その後、接着ストリップ１００および１１０が図３１および３２に関連して説明されたのと同じ方法で、各壁セクション１２ａおよび１２ｂの露出した縁部に押圧される。接着ストリップ１１０はストリップ１００と同一で、長さが短いだけである。予め硬化したフロントスキン（すなわち、レードーム）１１２がその後壁セクション１２ａおよび１２ｂの露出した縁上に位置付けられ、壁セクション１２ａおよび１２ｂに押圧されて、アセンブリ１１４を形成する。その後、アセンブリ１１４は真空締め固めされて、好適には２〜４時間の間、好適には約２５０°Ｆ〜３５０°Ｆ（１２１℃から１７６℃）の温度で好適には約８５ｐｓｉの圧力で、オートクレーブにおいて硬化させる。硬化されたアセンブリ１１４はアンテナアパチャ１０’として図３７に示される。図３８において、アンテナアパチャ１０は航空機１１８の胴体１１６の一部を形成して示される。
【００４０】
アンテナアパチャ１０の構造性能および強度は、図３８ａで示すように複合的なＨＲＰ（登録商標）コア構造と適合する。
【００４１】
アンテナアパチャ１０、１０’は民間航空機または宇宙船などの構造用の主要航空機構成要素を形成することが可能である。アンテナアパチャ１０、１０’は、航空機、宇宙船または移動プラットフォームの翼、ドア、胴体または他の構造部に一体化可能である。他の潜在的な用途は、船舶または陸上基地の移動プラットフォームの構造部を形成するアンテナアパチャ１０を含む。
【００４２】
アンテナアパチャのさらなる代替構成
図３９〜５１を参照すると、アンテナアパチャ１０の各壁セクション１２を構成する代替方法が説明される。最初に図３９を参照すると、樹脂リッチプレプレグ織物１３０および１３２の２つのプライが金属材料１３４および１３６の２層間に挟持される。１つの好適な形態では、層１３０および１３２はシアネートエステル樹脂に予め含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバで構成される。金属層１３４および１３６は好適には約０．５オンス／平方フィートの密度を有する銅箔を含む。層１３０〜１３６はオートクレーブで平らに硬化され、図４０に示す堅固な単一のシート１３８を生成する。
【００４３】
図４１および４１ａを参照すると、金属層１３４および１３６の一部がエッジングされ、シート１３８の両サイドにおいて、隣接した列で配置されるダイポール電磁放射素子１４０を形成する。所望の場合は、レジスタまたは他の電子構成要素もこの時点で各放射素子１４０上にスクリーンプリント可能であろう。
【００４４】
図４２および４２ａを参照すると、各放射素子１４０のフィード部１４４においてシート１３８を完全に貫通した穴１４２が開けられる。穴１４２は好適には直径約０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）だが、フィード部１４４の幅に依存して必要に応じて変化し得る。好適には、各穴１４２の直径は、各フィード部１４４の幅１４６とほぼ同じかほんのわずかに小さい。穴１４２はさらに、各フィード部１４４の末端に密接に隣接しているが、各フィード部１４４の縁１４０ａより内側に形成される。各穴１４２に導電材１４３が充填され「ピン」を形成するか、またはそれを介して、対向して関連付けられた１対の放射素子１４０が電気的に結合される。
【００４５】
図４３を参照すると、その後シート１３８は、プレグ織物の少なくとも１対のさらなる
プライ１４８と１５０との間に挟持される。プライ１４８および１５０は好適にはシアネートエステル樹脂に含浸されたＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバから形成される。各プライ１４８および１５０の厚さは変化し得るが、好適には厚さは約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）である。
【００４６】
図４４および４４ａを参照すると、平面金属ストリップ１５２がシート１３８の両サイドの各放射素子１４０のフィード部１４４に沿って設置され、穴１４２を完全に覆う。金属ストリップ１５２は、１つの好適な形態では、好適には約０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）の厚さおよび約０．０４０インチ（１．０２ｍｍ）の幅１５４を有する銅ストリップを含む。再び、これらの寸法は放射素子１４０の正確な形状、特に各放射素子のフィード部１４４に従って変化することになる。その後金属ストリップ１５２を有するシート１３８はオートクレーブで硬化されて、アセンブリ１３８’を形成する。オートクレーブ硬化は約８５ｐｓｉ、２５０°Ｆ〜３５０°Ｆで、約２〜６時間行われる。
【００４７】
図４５を参照すると、その後シート１３８’は壁セクション１３８ａおよび１３８ｂを形成する複数の長さに切断される。その後、壁セクション１３８ａはそれぞれ、水ジェット切断または他の任意の適切な手段などによって切断されて切り欠き部１５６を形成する。壁セクション１３８ｂも同様に水ジェット切断などにより切り欠き部１５８が形成される。切り欠き部１５６および１５８はまた、シート１３８をセクションに切断する前に形成されることも可能であろう。
【００４８】
各壁セクション１３８ａおよび１３８ｂは、フィード部が突出した「歯」１６０を有するように、さらに放射素子１４０のフィード部１４４の間から材料を除去する。歯１６０を使用して、独立したアンテナ電子機器基板の回路トレースを放射素子１４０に電気的に結合する。
【００４９】
図４６を参照すると、各歯１６０は代替的に、テーパー状縁１６０ａを備えて形成され、壁セクション１３８ａおよび１３８ｂの組み立てを容易にするのに役立つ。
【００５０】
図４７を参照すると、壁セクション１３８ａの１つの歯１６０が示される。歯１６０は、銅のストリップ１５２から残存して得られた銅メッキ部１５２ａを有する。後続のメッキ工程において、各歯１６０の側壁部１６２ならびに隣接する歯１６０の間の表面部１６４もまた、好適には銅箔などの金属箔でメッキされる。従って、各歯１６０の４つの側壁はすべて、各歯１６０周囲に連続したシールディングを形成する金属層で覆われる。
【００５１】
または、各歯１６０は、無電解および電解メッキの従来の組み合わせを使用して、電気的に絶縁可能であろう。この処理は各壁セクション１３８ａおよび１３８ｂの両サイドを銅箔で覆うことを含み、これは電解メッキ処理に必要である。各壁セクション１３８ａは、洗浄、メッキ、およびすすぎなどの一連のタンクに設置されるであろう。無電解処理は、所望の領域、この場合は各放射素子１４０の各フィード部１４４上に銅の非常に薄い層を残す。電解処理はこれらの領域の銅の厚さを厚くするのに使用される。処理は、電流を使用して銅および溶液を誘引する。電解処理が完了し、所望量の銅がフィード部１４４に設置された後、各壁セクション１３８ａおよび１３８ｂに第２のフォトエッチング工程がなされ、フィード領域１４４の銅のみが残るように壁セクション１３８ａおよび１３８ｂの表面を覆う銅箔の大部分を除去する。
【００５２】
Ａｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバの代わりに、グラファイトファイバのような強度の構造ファイバが使用可能である。従って、Ａｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバよりもかなり構造的に強いが、Ａｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバのような電気絶縁性を有しないグラファイトファイバが、バックスキンに採用可能である
。アンテナアパチャ１０が満たされなければならない所定の載荷能力に関しては、グラファイトファイバを採用するバックスキンは、Ａｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバから形成された同等の強度のバックスキンよりも薄くしかも軽いことになる。バックスキンを形成するのにグラファイトファイバの使用することにより、所定の載荷必要条件に対してＡｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバを採用したバックスキンと比較すると、より軽いアンテナアパチャ１０が構成可能である。
【００５３】
図４８を参照すると、グラファイトファイバ１６８の複数のプライを採用したバックスキン１６６の断面図が示される。好適には銅で形成された金属層１７０は、グラファイトプライ１６８の２つのセクション間に挟持される。グラスファイバプライズ１７２が２つのグラファイトプライ１６８上に設置される。アセンブリはオートクレーブ硬化され、堅固なスキンパネルを形成する。金属層１７０は、採用される放射素子１４０の正確な形状、ならびに所望の誘電および損失正接特性などの他の電気的検討材料に依存するバックスキン１６６の厚さの中間点に位置付けられるグランド平面として作用する。
【００５４】
図４９を参照すると、壁部１３８ａおよび１３８ｂがバックスキン１６６に組み立てられ、図２９と関連して説明されたようにオートクレーブ硬化された後、各歯１６０は図５０に示すようにバックスキン１６６において開口部１７４を介して外に向かってわずかに突出することになる。各歯１６０はさらに、各開口部１７４に充填するエポキシ１７５に囲まれることになる。
【００５５】
歯１６０は、その後、図５１に示すようにその上面１７６がバックスキン１６６の上面１７８と同一平面になるように磨かれる。得られた露出面は基本的には、各金属ピン１４３の下半分であり、これは壁セクション１３８ａまたは１３８ｂの各反対側の各放射素子１４０を電気的に結合している。従って、金属ピン１４３は基本的には電気コンタクト「パッド」を形成し、これにより容易にアンテナアパチャ１０に対して外部構成要素を電気的に結合することが可能となる。
【００５６】
移動プラットフォーム用途においては、またアンテナアパチャ１０により、移動プラットフォームの空気力学的性能に悪影響を及ぼすことなくアンテナまたはセンサー能力の一体化が可能となる。その製造方法により、幅広く多様な形状および大きさのアパチャが特定用途に適する必要に応じて製造可能となる。
【００５７】
コンフォーマルレードームを有するアンテナアパチャの構成
図５２を参照すると、多面的、コンフォーマル、フェーズドアレイアンテナシステム２００が本発明の代替の好適な実施形態に従って示される。アンテナシステム２００は、複数の別個の平面セグメント２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃおよび２０２ｄを有する１片の連続したバックスキン２０２を概ね含む。４つの別個のアンテナアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄは、各バックスキンセグメント２０２ａ〜２０２ｄの４つの別個の前面２０５に固定される。アンテナアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄは基本的にはシステム２００用のハニカム状コアセクションを形成する。好適には１片の連続するレードーム２０６がアンテナアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄのすべてを覆う。４つの個別のアパチャセクションが採用されるが、それ以上またはそれ以下の複数のアパチャセクションが採用可能であろう。従って、システム２００は容易に非線形複合構造に一体化可能な複数のハニカム状コアセクションを備えたサンドイッチ構造を有する。
【００５８】
コンフォーマルアンテナシステム２００は所望のモールドラインに従って多数の密に詰められた放射素子を提供することができ、さらにアンテナシステム２００が、航空機、宇宙船または他の移動プラットフォームの翼、胴体、ドアなどの移動プラットフォームの非線形構造に一体化されることを可能とする。アンテナシステム２００は特に移動プラット
フォームを含む用途に特に適しているが、所望の曲率のアンテナシステム２００を製造することができることにより、アンテナシステムは、ステルス、空気力学的および／または載荷能力が所定の用途にとって重要な検討材料である幅広い多様な他の用途（場合によっては固定構造にさえも関わる）において実施されることが可能となる。
【００５９】
図５３を参照すると、バックスキン２０２がより詳細に示される。バックスキン２０２は各アンテナアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄの歯と接続するように機能する複数の開口部２０８を含む。バックスキン２０２を複数の平面セグメント２０２ａ〜２０２ｄに区分けすることにより、プリント回路基板アセンブリが容易にバックスキン２０２に取り付け可能である。バックスキン２０２は、Ａｓｔｒｏｑｕａｒｔｚ（登録商標）ファイバから、または図４８に示すバックスキン１６６の構成に従って構成され得る。バックスキン２０２は予め硬化され、バックスキン２０２の輪郭に従って形作られたツール２１０上に支持される堅固な構造を形成する。
【００６０】
図５４を参照すると、アンテナアパチャセクション２０４ａの構成が図示される。セクション２０４ａ〜２０４ｄはそれぞれ、本明細書で説明される構成技術のいずれかで構成可能であろう。従って、壁セクション２１２ａおよび２１２ｂのバックスキン２０２上への組み立ては、単に１つの適切な組み立て方法を例示することを意図するものである。本例では、壁セクション２１２ａおよび２１２ｂは、図３１〜３７と関連して説明された構成技術を使用して組み立てられる。壁セクション２１２ａの歯２１４は穴２０８に挿入され、バックスキン２０２に壁セクション２１２を固定する。その後、歯２１６を有する壁セクション２１２ｂを壁セクション２１２ａと相互係止するようにバックスキン２０２に固定する。この処理時において、バックスキン２０２の全体はツール２１０上に支持される。各アンテナアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄは、図５４に示されるように組み立てられる。
【００６１】
図５５を参照して、１つの壁部２１２ａが図示される。アンテナモジュール２０４ａの各壁部２１２ａは、一旦所望の輪郭がアンテナシステム２００に対して形成されるとアンテナアパチャセクション２０４ａが有することになる最高点の高さ２２０と少なくとも同じか、好適にはほんの少し高い高さ２１８を有する。所望の輪郭の一部は点線２２２で示される。点線２２２より上の部分２２４は後続の製造作業時において除去されるので、壁セクション２１２ａの点線２２２の下の部分だけが残る。製造において簡素化を図るために、各アンテナモジュール２０４ａ〜２０４ｄの壁セクション２１２ａおよび２１２ｂは、最初は同じ全高を有することが意図される。但し、所望の輪郭に依存して、所望の輪郭を形成するための後続の壁部の機械加工時において発生する無駄な材料の量を低減させるために、アパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄのうち、わずかに異なる全高を有する所定のいくつかを形成することが可能であり得る。
【００６２】
図５６を参照して、一旦アパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄがすべてバックスキン上に組み立てられると、接着剤２１９のビーズが各壁部２１２ａおよび２１２ｂの交差領域に設置される。金属ブロック４０が壁部２１２ａおよび２１２ｂにより形成されたセルに挿入される。
【００６３】
図５７を参照すると、その後、金属プレート２２４ａ〜２２４ｄが各アパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄの上に設置される。アセンブリ全体が真空バッグ２２６に覆われ、適切な形状のツール２２８上に載置される。アセンブリは真空締め固めされ、その後、オーブンまたはオートクレーブで硬化することが可能となる。
【００６４】
図５８において、金属ブロック４０が取り外された後の、硬化されたアンテナアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄおよびバックスキン２０２が図示される。点線２３０はそ
の後、所望の輪郭を生成するために、アパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄの上縁面がそれに沿って機械加工される輪郭線を示す。
【００６５】
図５９を参照すると、その後、ツール２１０を使用した後続の締め固めおよび硬化工程時において、１片の予め硬化されたレードーム２０６がアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄの上に位置合わせされ、その上に接合される。表面２１２’は、アンテナシステム２００が取り付けられる構造のモールドラインに一致する必要がある輪郭を有する。
【００６６】
図６０および６１を参照すると、１つのアンテナ電子機器回路基板２３２ａの構成がより詳細に示される。図６０では、回路基板２３２ａはその上に接着フィルム２３８が塗布される基板２３６を含む。接着フィルム２３８は、０．００２５インチ（０．０６３５ｍｍ）の厚さの、３Ｍ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ（商標）接合テープの１つのプライ、または場合によっては適切なエポキシの複数のビーズさえも含み得る。接着フィルム２３８が採用される場合は、接着フィルム２３８の一部を除去することにより複数の円形または楕円形開口部２４０が生成される。開口部２４０は好適には、接着フィルム２３８が基板２３６に塗布された後に楕円または円形部分を打ち抜くことにより形成される。開口部２４０は、各壁セクション２１２ａおよび２１２ｂの歯２１４および２１６と位置合わせされる。接着フィルム２３８の厚さは変化し得るが、好適には約０．００２５インチ（０．０６３５ｍｍ）である。
【００６７】
図６１では、シリンジ２４２または他の適切なツールを使用して、穴２４０に導電性エポキシ２４４を充填する。導電性エポキシ２４４は、各壁セクション２１２ａおよび２１２ｂ上の歯２１４および２１６と回路基板２３２ａ上の回路トレース（図示せず）との間の電気的結合を与える。
【００６８】
図５９の接合されて硬化されたアセンブリはその後、回路基板２３２ａ〜２３２ｄに接合される。位置合わせピンを有する適切なツーリングジグを使用して、各アパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄの歯２１４および２６で回路基板２３２ａ〜２３２ｄを正確に位置付けする。組み立て構成要素は加熱されたプレス機に設置される。硬化は、好適には約２２５°Ｆ〜２５０°Ｆ（１０７℃〜１３１℃）の温度で、約２０ｐｓｉの圧力で、最小限約９０分間行われる。
【００６９】
図６２を参照すると、アンテナシステム２００の輪郭が満たす必要のある曲率の度合いに依存して、隣接するアンテナモジュール２０４ａ〜２０４ｄ間の小領域が、アンテナシステム２００が満たす必要のある載荷必要条件には大きすぎ得る。この場合、壁部２１２ａおよび２１２ｂを、アパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄ間に形成される間隙の大きさを低減すように意図された所望の形状に予め形成することが可能である。この一例が図６２に示され、３つのアパチャセクション２５２ａ、２５２ｂおよび２５２ｃは図５２に図示されるよりもより大きな曲率を形成する必要がある。この例では、各アパチャセクション２５２ａ〜２５２ｃの壁セクション２５４ａは、隣接する中心モジュール２５２ｂである縁がアンテナモジュール２５２の各反対側に存在する間隙２５６を大幅に低減するように形成される。実際に、壁セクション２１２ａおよび／または２１２ｂはまた、異なる縁部輪郭で形成され、そうでなければ隣接するアパチャセクション２０４ａ〜２０４ｄの縁間に存在するであろう間隙の領域を低減することが可能である。
【００７０】
複数の別個のアパチャセクションを形成することにより、幅広く多様なスケールおよび形状のモジュラアンテナシステムを特定用途の必要性を満たすように構成し得る。
【００７１】
結論
種々の好適な実施形態はすべて、アパチャが容易に複合構造内に一体化されてその複合
構造の載荷部を形成することを可能とする構成を形成する、１対のパネル間に挟持されるハニカム状コアを有するアンテナアパチャを提供する。好適な実施形態は、従来のハニカム状コア、サンドイッチ状構成技術に関して存在するであろうものを超えて、重大な重量を付加せず、アンテナ能力を提供する。
【００７２】
種々の好適な実施形態を説明してきたが、当業者は発明概念から逸脱することなく行い得る変形または変更を認識するであろう。例は、本発明を例示するものであり、限定するように意図されない。従って、説明および請求項は当該先行技術の点から必要に応じて限定されるだけで、自由に解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の好適な実施形態によるアンテナアパチャの斜視図である。
【図２】複数の電磁放射素子を有する材料シートの斜視図である。
【図３】図２の材料シートの各反対側に位置付けられ、材料シートを挟持して接合されようとしている状態の１対の織物プレプレグプライの斜視図である。
【図４】接合後の図３のサブアセンブリの斜視図である。
【図５】アンテナアパチャの壁部の後続の相互係止組み立てを可能とするように切断されたスロットを示す図４のアセンブリの斜視図である。
【図６】アンテナアパチャ用壁セクションとして使用するようにアセンブリを複数のセクションに切断した状態の図５のアセンブリの図である。
【図７】各放射素子の末端に歯を形成するように各壁セクションの１つの縁に沿って切断された切り欠き部の図である。
【図８】組み立て処理時においてアパチャの壁セクションを位置合わせするのに使用されるツールの図である。
【図９】図８に示される１つの金属ブロックの斜視図である。
【図１０】組み立て処理時において図８の各搭載ブロックに取り外し可能に固定されるトッププレートの下面の平面図である。
【図１１】複数の壁セクションが、ツールにより形成されたＸ方向スロットに挿入される様子を示す斜視図である。
【図１２】１対の外周壁セクションが一時的にツールの周囲部に固定されている状態で、ツールに完全に挿入された図１１の壁セクションを示す図である。
【図１３】第２の複数の壁セクションがツールのＸ方向列に挿入されている様子を示す図である。
【図１４】第２の複数の壁セクションがツールに完全に挿入される様子を示す図である。
【図１５】接着剤が壁セクションの縁部に塗布される領域を示す図である。
【図１６】トッププレートが金属ブロックの位置付けピン上に固定されようとしている状態で、ツールの長い周囲側面に固定されたさらなる壁セクションを示す図である。
【図１７】各金属ブロックの位置付けピンを受けるための凹部を示すトッププレートの下面の図である。
【図１８】締め固め用の締め固めツール６２内に設置された図１６のサブアセンブリの斜視図である。
【図１９】図１８のアセンブリの上面図である。
【図２０】図１８に示されたツールのセクションの１つの斜視図である。
【図２１】締め固め作業が行われている間の、締め固めバックにおける図１８のツールの図である。
【図２２】締め固めツールから取り外された後、図２１の締め固め工程時において形成された２つの独立したサブアセンブリを示す図である。
【図２３】Ｙ方向壁部が、図２２に示される予め形成されたサブアセンブリの１つに挿入される様子を示す図である。
【図２４】壁セクションの交差領域を接合するために接着剤が設置される領域を示す図である。
【図２５】位置合わせツール上に降ろされた後の図２４のサブアセンブリを示す図である。
【図２６】位置合わせツール上に位置付けされ、締め固めおよび硬化の準備ができた両アパチャサブアセンブリを示す図である。
【図２７】最初に図１８に示された締め固めツール内に再び設置された図２６のサブアセンブリを示す図である。
【図２８】図２７におけるツールから取り外された後形成された２つの独立したアパチャサブアセンブリを示す図である。
【図２９】バックスキンが図２８のアンテナアパチャアセンブリの１つに固定される様子を示す図である。
【図３０】バックスキンにおける充填された穴、従って放射素子上の歯だけが露出している状態を示す図である。
【図３１】壁セクションおよび、アンテナアパチャの構成の代替の好適な方法と関連して使用される接着ストリップの斜視図である。
【図３２】図３１の接着ストリップを備えた図３１の壁セクションの端面図である。
【図３３】壁セクションがバックスキンに固定される様子を示す斜視図である。
【図３４】金属ブロックが壁セクションにより形成されたセルに挿入された状態で、バックスキンに固定された壁セクションの図である。
【図３５】図３４のアセンブリが真空締め固めされる様子を示す図である。
【図３６】接着ストリップが壁セクションの露出した縁部上に位置付けられた状態でまさに締め固められたサブアセンブリ上に位置付けられたレードームの図である。
【図３７】図３６の締め固められ、硬化されたアセンブリの図である。
【図３８】航空機の胴体と一体的に形成されたアンテナアパチャを示す図である。
【図３８ａ】従来のフェノールコア構造と比較したアンテナアパチャの構造強度を示すグラフである。
【図３９】金属箔層の間に挟持されたプレプレグ織物層を採用した壁セクションの代替の好適な構成を示す図である。
【図４０】堅固なシートとして形成された図３９に示される層の材料を示す図である。
【図４１】電磁放射素子を有する図４０に示されるシートの一方の面を示す図である。
【図４１ａ】シートの対向面上の電磁放射素子を示す、図４１のシートの一部の端面図である。
【図４２】各電磁放射素子の各フィード部に形成された穴と導電性ピンを示す図である。
【図４２ａ】各フィード部に形成された導電性ピンを拡大して斜視的に示した図である。
【図４３】図４２の材料がプレプレグ織物プライのさらなる対に挟持される様子を示す図である。
【図４４】金属ストリップが各電磁放射素子のフィード部分に沿って設置される様子を示す図である。
【図４４ａ】図４４に示されるシートの対向面に設置された金属ストリップを示す図である。
【図４５】隣接する放射素子のフィード部分が歯を形成するように各壁セクションに切り込みをいれた状態で、複数の長さの壁セクションを形成する材料に切断された図４０のシートを示す図である。
【図４６】歯の縁がテーパー状である１つの歯の代替の好適な形態の拡大斜視図である。
【図４７】図４５に示す壁セクションの歯の１つの拡大部分を示す図である。
【図４８】アンテナアパチャ用のバックスキンの代替の好適な構成の一部を示す図である。
【図４９】図４８のバックスキンを使用して構成されたアンテナアパチャを示す図である。
【図５０】図４９のバックスキンを介して突出する１つの歯の高度拡大斜視図である。
【図５１】歯がバックスキンの表面と同一面になるように削られた後の図５０の歯の拡大斜視図である。
【図５２】本発明の代替の好適な実施形態による、コンフォーマルフェーズドアレイアンテナシステムを示す図である。
【図５３】図５２のアンテナシステムのバックスキンを示す図である。
【図５４】図５２のアンテナシステムの１つの特定アンテナアパチャセクションを形成する壁セクションのアセンブリを示す図である。
【図５５】後続の製造工程において除去されて１つの壁セクションに対する所望の輪郭を形成する領域を示す、図５４のアンテナシステムの１つの壁セクションの平面図である。
【図５６】金属ブロックが交差壁セクションにより形成される各セルに挿入された状態で、共通のバックスキン上に組み立てられた各４つのアンテナアパチャセクションの斜視図である。
【図５７】図５６のサブアセンブリが真空締め固めされる様子を示す図である。
【図５８】図５６の締め固めされ、硬化されたアセンブリを示し、点線はアンテナモジュールが満たすように機械加工される輪郭を示す図である。
【図５９】複数のアンテナ電子機器回路基板と、アンテナアパチャセクションに固定されてコンフォーマルアンテナシステムを形成するレードームの分解斜視図である。
【図６０】フィルムの一部が除去され穴を形成した状態で、塗布された接着フィルムのセクションを示すアンテナ電子機器プリント回路基板の拡大斜視図である。
【図６１】図６０の回路基板の１つのコーナーの高度拡大部で、導電性エポキシが接着フィルムにおける各穴に設置される様子を示す図である。
【図６２】各アンテナアパチャセクションを形成するために使用される壁部は、モジュールの隣接する縁間の間隙の領域を最小限にするように形作られた、本発明のアンテナシステムの代替の好適な実施形態の端面図である。
【図１】
2008518507.tif 000003
【図２】
2008518507.tif 000004
【図３】
2008518507.tif 000005
【図４】
2008518507.tif 000006
【図５】
2008518507.tif 000007
【図６】
2008518507.tif 000008
【図７】
2008518507.tif 000009
【図８】
2008518507.tif 000010
【図９】
2008518507.tif 000011
【図１０】
2008518507.tif 000012
【図１１】
2008518507.tif 000013
【図１２】
2008518507.tif 000014
【図１３】
2008518507.tif 000015
【図１４】
2008518507.tif 000016
【図１５】
2008518507.tif 000017
【図１６】
2008518507.tif 000018
【図１７】
2008518507.tif 000019
【図１８】
2008518507.tif 000020
【図１９】
2008518507.tif 000021
【図２０】
2008518507.tif 000022
【図２１】
2008518507.tif 000023
【図２２】
2008518507.tif 000024
【図２３】
2008518507.tif 000025
【図２４】
2008518507.tif 000026
【図２５】
2008518507.tif 000027
【図２６】
2008518507.tif 000028
【図２７】
2008518507.tif 000029
【図２８】
2008518507.tif 000030
【図２９】
2008518507.tif 000031
【図３０】
2008518507.tif 000032
【図３１】
2008518507.tif 000033
【図３２】
2008518507.tif 000034
【図３３】
2008518507.tif 000035
【図３４】
2008518507.tif 000036
【図３５】
2008518507.tif 000037
【図３６】
2008518507.tif 000038
【図３７】
2008518507.tif 000039
【図３８】
2008518507.tif 000040
【図３８ａ】
2008518507.tif 000041
【図３９】
2008518507.tif 000042
【図４０】
2008518507.tif 000043
【図４１】
2008518507.tif 000044
【図４１ａ】
2008518507.tif 000045
【図４２】
2008518507.tif 000046
【図４２ａ】
2008518507.tif 000047
【図４３】
2008518507.tif 000048
【図４４】
2008518507.tif 000049
【図４４ａ】
2008518507.tif 000050
【図４５】
2008518507.tif 000051
【図４６】
2008518507.tif 000052
【図４７】
2008518507.tif 000053
【図４８】
2008518507.tif 000054
【図４９】
2008518507.tif 000055
【図５０】
2008518507.tif 000056
【図５１】
2008518507.tif 000057
【図５２】
2008518507.tif 000058
【図５３】
2008518507.tif 000059
【図５４】
2008518507.tif 000060
【図５５】
2008518507.tif 000061
【図５６】
2008518507.tif 000062
【図５７】
2008518507.tif 000063
【図５８】
2008518507.tif 000064
【図５９】
2008518507.tif 000065
【図６０】
2008518507.tif 000066
【図６１】
2008518507.tif 000067
【図６２】
2008518507.tif 000068
【国際調査報告】
2008518507.tif 000069
2008518507.tif 000070
2008518507.tif 000071