(57)【要約】ウェーブフェーズドアレイは、付加製造技術（ＡＭＴ）を使用して製造される。ウェーブフェーズドアレイは、ラジエータと、ラジエータを支持するラジエータ拡張層と、ラジエータ拡張層を支持するビームフォーマと、ビームフォーマを支持するビームフォーマ拡張層と、ビームフォーマ拡張層を支持する基板支持層とを含む。ラジエータ、ラジエータ拡張層、ビームフォーマ、ビームフォーマ拡張層及び基板支持層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的にＡＭＴプロセスによって作られる。
2021524206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造技術（ＡＭＴ）を使用して製造されるウェーブフェーズドアレイであって、
ラジエータと、
前記ラジエータを支持するラジエータ拡張層と、
前記ラジエータ拡張層を支持するビームフォーマと、
前記ビームフォーマを支持するビームフォーマ拡張層と、
前記ビームフォーマ拡張層を支持する基板支持層と
を有し、
前記ラジエータ、前記ラジエータ拡張層、前記ビームフォーマ、前記ビームフォーマ拡張層及び前記基板支持層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的にＡＭＴプロセスによって作られる、
ウェーブフェーズドアレイ。
【請求項２】
前記ラジエータは、スパイラルアンテナを含む、
請求項１に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項３】
前記ラジエータは、前記スパイラルアンテナのためのフィードラインを囲む垂直ランチを更に含む、
請求項２に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項４】
前記ラジエータは、前記フィードライン及び前記垂直ランチの周りに配置されたファラデー壁を更に含む、
請求項３に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項５】
当該ウェーブフェーズドアレイは、２４ＧＨｚから７５ＧＨｚの範囲の周波数を有している電磁気信号を生成するよう構成される、
請求項４に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項６】
当該ウェーブフェーズドアレイは、約３０ＧＨｚの周波数を有している電磁気信号を生成するよう構成される、
請求項４に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項７】
前記ラジエータは、約９７ミルの厚さを有する、
請求項１に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項８】
前記ラジエータ拡張層は、約２３ミルの厚さを有する、
請求項７に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項９】
前記ビームフォーマは、約５２ミルの厚さを有する、
請求項８に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項１０】
前記基板支持層は、チップ及びＤＣロジックを具現化し、約６ミルの厚さを有する、
請求項９に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項１１】
当該ウェーブフェーズドアレイは、全厚が約１７７ミルである、
請求項１に記載のウェーブフェーズドアレイ。
【請求項１２】
ラジエータと、該ラジエータを支持するラジエータ拡張層と、該ラジエータ拡張層を支持するビームフォーマと、該ビームフォーマを支持するビームフォーマ拡張層と、該ビームフォーマ拡張層を支持する基板支持層とを含むウェーブフェーズドアレイを製造するＡＭＴプロセス。
【請求項１３】
プロセスステップは、ミーリング、導電インク堆積、及びＣＡＤ制御下でのラミネーションのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１２に記載のＡＭＴプロセス。
【請求項１４】
前記ウェーブフェーズドアレイは、２４ＧＨｚから７５ＧＨｚの範囲の周波数を有している電磁気信号を生成するよう構成される、
請求項１２に記載のＡＭＴプロセス。
【請求項１５】
前記ウェーブフェーズドアレイは、約３０ＧＨｚの周波数を有している電磁気信号を生成するよう構成される、
請求項１２に記載のＡＭＴプロセス。
【請求項１６】
前記ラジエータは、約９７ミルの厚さを有する、
請求項１２に記載のＡＭＴプロセス。
【請求項１７】
前記ラジエータ拡張層は、約２３ミルの厚さを有する、
請求項１６に記載のＡＭＴプロセス。
【請求項１８】
前記ビームフォーマは、約５２ミルの厚さを有する、
請求項１７に記載のＡＭＴプロセス。
【請求項１９】
前記基板支持層は、チップ及びＤＣロジックを具現化し、約６ミルの厚さを有する、
請求項１８に記載のＡＭＴプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
無線周波数（Radio  Frequency，ＲＦ）及び電磁気回路は、従来の印刷回路基板（Printed  Circuit  Board，ＰＣＢ）プロセスを用いて製造され得る。従来のＰＣＢ製造プロセスは、ラミネーション、電気メッキ、マスキング、エッチング、及び他の複雑な加工ステップを含むことがあり、多数のステップ、高価かつ／又は危険な材料、多数の繰り返し、広範な労力、などを必要とする可能性があり、それらの全てが、より高いコスト及びより遅いターンアラウンドタイムをもたらす。その上、従来のＰＣＢ製造プロセスは、伝送路（例えば、ストリップライン）寸法、及び導体間の誘電材料の寸法（例えば、誘電体厚、ビア間隔、など）のような小さい加工寸法（feature  size）を可能にする能力が限られているので、そのような回路によってサポートされ得る最大周波数信号の範囲も制限される。
【０００２】
ラジエータ設計は、現在、標準的なＰＣＢプロセスを採用している。そのようなＰＣＢプロセスは、上述されたように、多数のプロセスステップ、高価な材料、及び遅いサイクルターンアラウンドタイムに依存している。その上、小型化された寸法は、約３０＋ＧＨｚの５Ｇ周波数用のフェーズドアレイを作り出すには困難でありかつ信頼できない。コンポーネント設計への従前の試みにより、接続性の問題が更に存在する。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の１つの態様は、付加製造技術（Additive  Manufacturing  Technology，ＡＭＴ）を使用して製造されるウェーブフェーズドアレイを対象とする。一実施形態で、ウェーブフェーズドアレイは、ラジエータと、ラジエータを支持するラジエータ拡張層と、ラジエータ拡張層を支持するビームフォーマと、ビームフォーマを支持するビームフォーマ拡張層と、ビームフォーマ拡張層を支持する基板支持層とを有する。ラジエータ、ラジエータ拡張層、ビームフォーマ、ビームフォーマ拡張層及び基板支持層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的にＡＭＴプロセスによって作られる。
【０００４】
ウェーブフェーズドアレイの実施形態は、スパイラルアンテナを具現化するラジエータを含んでよい。ラジエータは、スパイラルアンテナのためのフィードラインを囲む垂直ランチを更に含んでよい。ラジエータは、フィードライン及び垂直ランチの周りに配置されたファラデー壁を更に含んでよい。ウェーブフェーズドアレイは、２４ＧＨｚから７５ＧＨｚの範囲の周波数を有している電磁気信号を生成するよう構成されてよい。ウェーブフェーズドアレイは、約３０ＧＨｚの周波数を有している電磁気信号を生成するよう構成されてよい。ラジエータは、約９７ミルの厚さを有してよい。ラジエータ拡張層は、約２３ミルの厚さを有してよい。ビームフォーマは、約５２ミルの厚さを有してよい。基板支持層は、チップ及びＤＣロジックを具現化してよく、約６ミルの厚さを有してよい。ウェーブフェーズドアレイは、全厚が約１７７ミルであってよい。
【０００５】
本開示の他の態様は、ラジエータと、ラジエータを支持するラジエータ拡張層と、ラジエータ拡張層を支持するビームフォーマと、ビームフォーマを支持するビームフォーマ拡張層と、ビームフォーマ拡張層を支持する基板支持層とを含むウェーブフェーズドアレイを製造するＡＭＴプロセスを対象とする。プロセスの実施形態は、次の、ミーリング、導電インク堆積、及びＣＡＤ制御下でのラミネーション、のうちの少なくとも１つを含んでよい。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態の様々な態様が、添付の図面を参照して以下で議論される。なお、図面は、実寸通りであるよう意図されない。図は、実例と、様々な態様及び実施形態の更なる理解とをもたらすために含まれており、本明細書の部分に組み込まれてそれを構成するが、開示の制限の定義として意図されない。図中、様々な図で表されている同じ又はほぼ同じコンポーネントの夫々は、同じ番号によって表されることがある。明りょうさのために、全てのコンポーネントが全ての図でラベルを付されるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の実施形態の付加製造技術（ＡＭＴ）を使用して製造されるウェーブフェーズドアレイの平面図である。
【図２】ウェーブフェーズドアレイ構造のサブアセンブリの平面図である。
【図３】ウェーブフェーズドアレイ構造のコンポーネントの平面図である。
【図４】典型的な印刷回路基板（ＰＣＢ）接地ビア構成の平面図である。
【図５】他の典型的なＰＣＢ接地ビア構成の斜視図である。
【図６】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイ構造の斜視図である。
【図７】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイブロック図概念の概略図である。
【図８】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイ構造プロファイルの略断面図である。
【図９】図８に示されるウェーブフェーズドアレイ構造プロファイルの層ごとの説明である。
【図１０】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャスパイラルの平面図である。
【図１１】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャスパイラル接地の平面図である。
【図１２】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャフィード網の平面図である。
【図１３】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャフィード網接地の平面図である。
【図１４】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャラジエータ拡張の平面図である。
【図１５】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャ拡張トレースの図である。
【図１６】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャ拡張トレースの図である。
【図１７】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャ拡張トレースの図である。
【図１８】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャラジエータ拡張接地の平面図である。
【図１９】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャビームフォーマ拡張の平面図である。
【図２０】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャビームフォーマ拡張接地の平面図である。
【図２１】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイアーキテクチャチップレイアウトの平面図である。
【図２２】本開示の実施形態のウェーブフェーズドアレイスパイラルアンテナの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で記載される態様及び例は、ミリメートル波信号の封じ込め及び搬送のための様々な回路内のウェーブフェーズドアレイ構造を提供する。本明細書で記載されるウェーブフェーズドアレイ構造は、特性インピーダンスを維持しかつ信号損失を最小限にしながら、信号電流を効率的に分配する。本明細書で記載されるウェーブフェーズドアレイ構造は、無線周波数回路の実施形態を含む様々な回路基板製造に適しており、有利なことに、除去（subtractive）及び付加製造技術を適用する。そのような技術は、例えば、２８ＧＨｚから７０ＧＨｚ、最大で３００ＧＨｚ以上までのマイクロ波及びミリメートル波範囲内の無線周波数信号の搬送及び封じ込めが可能な構造を提供し得る。
【０００９】
本明細書で記載される概念、システム及び技術は、ミリメートル波信号を生成するよう構成されたフェーズドアレイアンテナを提供するために、付加製造技術を使用して提供されるフェーズドアレイアンテナに向けられている。
【００１０】
本明細書で記載される製造プロセスは、適切な除去（例えば、機械加工（machining）、ミーリング（milling）、ドリルあけ（drilling）、切削（cutting）、スタンピング（stamping））及び更に重要なことに付加（例えば、充填（filling）、フローイング（flowing）、３Ｄ印刷）製造設備を使用する、８から７５ＧＨｚ以上、例えば、最大で３００ＧＨｚ以上の範囲にある電磁気信号をサポート可能な物理的に小さいフィーチャー（features）を有している回路構造の製造に特に適し得る。本明細書で記載されるシステム及び方法に従う電磁気回路構造は、ミリメートル波通信、検知、測距などを含む、２８から７０ＧＨｚのシステムでの適用に特に適し得る。記載されている態様及び実施形態は、Ｓバンド（２から４ＧＨｚ）、Ｘバンド（８から１２ＧＨｚ）、又は他などの低周波範囲にも適し得る。
【００１１】
当然ながら、本明細書で議論されている方法及び装置の実施形態は、下記の説明に示されているか又は添付の図面に表されているコンポーネントの配置及び構成の詳細に本願において制限されない。方法及び装置は、他の実施形態で実装可能であり、様々な方法で実施又は実行され得る。具体的な実施の例は、例示のためにのみ本明細書で提供され、限定であるという意図されない。また、本明細書で使用される専門語及び用語は、説明のためあり、限定と見なされるべきではない。「含む」（including）、「有する」（comprising）、「有している」（having）、「含んでいる」（containing）、「伴う」（involving）、及びそれらの変形物の本明細書中の使用は、その前に挙げられているアイテム及びそれらの同等物並びに追加のアイテムを包含するよう意図される。「又は」（or）への言及は、「又は」を用いて記載されている如何なる項目も、その記載されている項目の１つ、１つよりも多く、又は全てのいずれかを示す可能性があるように、包含的（inclusive）と解釈され得る。前及び後ろ、左及び右、上及び下、上方及び下方、端、辺、垂直及び水平、などへの如何なる言及も、説明の便宜を意図され、本システム及び方法又はそれらのコンポーネントを如何なる１つの位置的又は空間的に位置付けにも制限しない。
【００１２】
本明細書で使用される「無線周波数」との用語は、文脈によって明示的に記述及び／又は具体的に指示されない限りは、特定の周波数、周波数の範囲、バンド、スペクトルなどに制限されるよう意図されない。同様に、「無線周波数信号」及び「電磁気信号」という用語は、同義的に使用されており、任意の特定の実施のために、情報搬送信号の伝搬のための様々な適切な周波数の信号を指すことができる。そのような無線周波数信号は、一般に、キロヘルツ（ｋＨｚ）範囲の周波数によって下端の境界を示され、最大で数百ギガヘルツ（ＧＨｚ）までの周波数によって上端の境界を示されることがあり、明示的にマイクロ波又はミリメートル波範囲の信号を含む。一般に、本明細書で記載されるものに従うシステム及び方法は、光学の分野で従来扱われてきたものを下回る周波数で、（例えば、赤外線よりも低周波の）非電離性放射線を扱うことに適し得る。
【００１３】
無線周波数信号の様々な実施形態は、様々な周波数で動作するよう選択及び／又は名目的に製造された寸法で設計されてよい。適切な寸法の選択は、一般的な電磁気原理空手に入るので、本明細書で詳細に提示されない。
【００１４】
本明細書で記載される方法及び装置は、従来のプロセスで可能であったよりも小さい配置及び寸法をサポートし得る。従来の回路基板は、約３０ＧＨｚを下回る周波数に制限されることがある。本明細書で記載される方法及び装置は、より安価に、より安全なかつ複雑でない製造法を用いて、より高い周波数で動作するよう意図された無線周波数回路に適した、より小さい寸法の電磁気回路の製造を可能に又は達成することができる。
【００１５】
本明細書で記載されるものに従う電磁気回路及び製造方法は、従来の回路及び方法と比べて、コスト、サイクル時間、及び設計リスクが低減され、より低いプロファイルを有し、より高い周波数を扱うことができる電磁気回路コンポーネントを作り出すよう、様々な付加及び除去製造技術を含む。技術の例には、従来のＰＣＢプロセスによって許容されていたよりも相当に小さい寸法であることができる伝送波フェーズドアレイを形成するための基板の表面からの導電材料の機械加工（例えば、ミーリング）、溝を形成するための１つ以上の基板の機械加工、（最小限の間隔で配された一連の接地ビアとは反対に）連続的な電気障壁（例えば、ファラデー壁）を形成するよう印刷導電インクを溝内に堆積するために３次元印刷技術を使用すること、基板の表面（又は反対の面）に配置された伝送路と電気的に接するよう、基板の一部を貫通し、導体（例えば、ワイヤセグメント）が配される及び／又は導電インクが印刷される穴を機械加工（例えば、ミーリング、ドリルあけ、又はパンチング）することによって形成された“垂直ランチ”（vertical  launch）信号パス、及び抵抗コンポーネントを形成するよう印刷抵抗性インクを堆積するために３次元印刷技術を使用すること、がある。
【００１６】
上記例の技術及び／又は他（例えば、半田付け及び／又は半田リフロー）のうちのいずれも、様々な電磁気コンポーネント及び／又は回路を作るために組み合わされてよい。そのような技術の態様及び例は、１つの次元において電磁気回路のある層に沿って、及び任意に、垂直に通り抜けて他の次元において回路の他の層へ、電磁気信号を封じ込めかつ搬送するウェーブフェーズドアレイに関して、本明細書で記載及び例示されている。本明細書で記載される技術は、様々な電磁気コンポーネント、コネクタ、回路、アセンブリ、及びシステムを形成するために使用されてよい。
【００１７】
図面、特に図１を参照すると、付加製造技術（ＡＭＴ）から製造されたウェーブフェーズドアレイ構造が概して１０で示されている。以下でより詳細に記載されるように、ＡＭＴは、コスト及び製造時間を低減するために利用される。ウェーブフェーズドアレイ構造は、ファラデー壁、垂直ランチ接続、印刷コネクティビティ、単一ステップミーリング及び充填、ミーリングされた銅伝送路及び導電形状の印刷を含むよう製造され得る。例えば、夫々概して２０及び３０で示されるウェーブフェーズドアレイ構造の例を表す図２及び図３を更に参照して、それらは夫々いくつかのコンポーネントを有しており、低コストで所望レベルの小型化を達成するよう１段階プロトタイピングから製造される。ＡＭＴ製造技術は、３０＋ＧＨｚの周波数のための小型化されたフィーチャーサイズ及び低いプロファイルを可能にし、ウェーブフェーズドアレイのフィーチャーサイズを低減し、商業的に実現可能なウェーブフェーズドアレイのために製造費用を下げる。ＡＭＴ技術は更に、プラットフォーム製薬内に収まるよう、かつ、特定の用途のための十分なレーダーバンド幅を提供するスパイラル要素ジオメトリのために、アレイプロファイル（厚さ）の小型化を可能にする。
【００１８】
本明細書で使用されているように、ＡＭＴは、物を作るために使用される製造プロセス、設備及び材料を指す。例えば、ＡＭＴには、３次元の物体を作るために使用される３Ｄ印刷プロセスが含まれ得る。他のプロセスも実装可能であり、ジェッティング（jetting）、溶融（fusion）、押し出し（extrusion）、堆積（deposition）及びラミネーションプロセスがある。どのプロセスを続けるべきかを決定する因子には、制限なしに、製造の速さ、コスト、材料の使用、及び幾何学的制限がある。
【００１９】
夫々概して４０及び５０で示される典型的なＰＣＢ接地ビア構造を表す図４及び図５を参照すると、３０ＧＨｚフェーズドアレイは、そのようなアレイが現在の電気エッチングプロセスの制限により実用的でないことから、一般的に、商業化が不可能である。そのような商業化が可能なウェーブフェーズドアレイは、標準的なＰＣＢプロセスを用いて製造されるが、これは、コスト及びサイクル時間を増大させかつフィーチャーサイズ及び精度を制限する多数のプロセスステップを必要とする。マルチステッププロセスは、地上波のフェーズドアレイ及び宇宙ベースのフェーズドアレイの両方にとって有意なコスト推進要因である。導電ビアは、モード抑制及びチューニングのために使用されるが、これは、より高密度の接地ビアフィールドを必要とする。接地ビアフィールド及びフェンスは、一般的に有効でなく、無線周波数（ＲＦ）回路間の漏れ及び結合を引き起こす。このことは、適切なＲＦ分離を維持するために複雑なルールをもたらすとともに、長くかつリスクを伴う開発サイクルを出現させる。
【００２０】
図６を参照すると、ＡＭＴ技術を用いて製造されるラジエータが、概して６０で示されている。図示されるように、ラジエータ６０は、２から３ミルトレース幅を有している小型化されたフィーチャーと、８０ミルの最大深さを有している垂直遷移ビアとを含む。ラジエータは、３ＧＨｚレーダーバンド幅及び十分なスキャン性能を有している円偏光をもたらすスパイラルアンテナ６２を含む。図示されている例では、全てのラジエータ境界条件は、高電流エリア内の高導電性銅及び小さい幾何形体を有しながら、ＡＭＴプロセスを使用する。ラジエータ６０は、印刷垂直ランチフィーチャー６４及びファラデー壁６６を含む。
【００２１】
一実施形態で、ラジエータ６０のスパイラルアンテナ６２は、フィード回路部へ結合されるスパイラルアンテナ部を含む。スパイラルアンテナ部は、アンテナ基板の表面に配置又は別なふうに形成された２つ以上のスパイラル導体を有しているアンテナ基板を含む。スパイラル導体の夫々は、スパイラルの内径を画定する内端と、スパイラルの外径を画定する外端とを有している。当然ながら、特定のタイプのスパイラルアンテナに応じて、間隔及び幅は、スパイラルに沿った異なる位置で変化してよい。
【００２２】
ラジエータ６０の垂直ランチフィーチャー６４は、スリップラインフィード回路基板の第１接地面とアンテナ基板の表面との間に配置され、垂直ランチフィードラインを囲む（すなわち、包み込む）。好適な実施形態では、垂直ランチフィーチャー６４は、固体形状を有して設けられる。実施形態において、ギャップ、スロット又は他の形態の開口を設けられた壁を設けることが可能であり得る。実施形態において、垂直ランチフィーチャーの一端は、フィード回路接地面と電気的に接触しており、垂直ランチフィーチャーの第２の反対の端部は、アンテナ基板を通って延在するが、アンテナ基板表面にまで及ばない。
【００２３】
実施形態において、ファラデー壁６６は、第２接地面と物理的に接触してもしなくてもよい。そのような導電性ファラデー壁６６は、電界を閉じ込めて、分離及びモード抑制をもたらす。垂直ランチフィーチャー６４及びファラデー壁６６は、このようにして垂直ランチ分離及びモード抑制構造としての機能を果たし、それによって、所望のアンテナ動作特性をスパイラルアンテナ６２にもたらすことを助ける。
【００２４】
特定の実施形態では、アンテナ要素は、サブアレイに集められ、位相制御された様態で一緒に給電されてよく、如何なる１つのアンテナ要素のビーム特性よりも大きいアンテナのビーム特性を生成する。送信モードにおいて、送信されるべき信号は、ビームポートに印加され、ビームフォーマによって様々な要素ポートへ分配される。受信モードにおいて、アンテナ要素によって受信され、誘導形式で要素ポートへ結合された無誘導電磁気信号は、ビームフォーマのビームポートでビーム信号を生成するよう結合される。
【００２５】
図７を参照すると、ウェーブフェーズドアレイのブロック図概念が、概して７０で示されている。図示されるように、アレイブロック図概念７０は、アレイコンポーネントの論理構成を提示する。アレイブロック図概念の階層構造は、アレイ構築ブロックとして機能するパネルと、パネル構築ブロックとして機能するサブアレイと、最小機能ユニットとして機能するユニットセルとを含む。１つの概念モデルで、ウェーブフェーズドアレイのブロック図概念７０は、単一円偏光、切り替え型Ｔｘ／Ｒｘパス、半二重（half-duplex）アレイ動作、ユニットセル位相及び振幅制御、並びに８×８サブアレイ構築ブロックを含むよう構成される。
【００２６】
図８を参照すると、例となるウェーブフェーズドアレイ構造プロファイルが、概して８０で示されている。図示されるように、構造８０は、ラジエータ８１と、ラジエータ拡張層８２と、ビームフォーマ８３と、ビームフォーマ拡張層８４と、チップ及びＤＣロジック層８５とを含む。構造８０の構成部は図９に示されている。一実施形態で、ラジエータ８１は９７．１ミルの厚さを有し、ラジエータ拡張８２は２２．７ミルの厚さを有し、ビームフォーマ８３は５１．７ミルの厚さを有し、チップ及びＤＣロジック層８５（基板支持層と時々呼ばれる）は５．７ミルの厚さを有する。
【００２７】
図示されている実施形態では、ラジエータ８１は、（ａ）０．７ミル厚である銅から作られた導電性スパイラルアンテナ（ラジエータ）と、（ｂ）７３ミル厚である、ＲＴ／Ｄｕｒｏｉｄ  ５８８０（ＰＴＦＥ／グラス）という型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたラジエータフィード基板と、（ｃ）０．７ミル厚である銅から作られたラジエータフィード接地と、（ｄ）１ミル厚である、３００１  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｆｉｌｍという型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたラジエータボンドフィルムと、（ｅ）１０ミル厚である、ＲＯ３００３（セラミック／ＰＴＦＥ）という型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたラジエータ基板上部層と、（ｆ）１ミル厚である、３００１  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｆｉｌｍという型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたラジエータボンドフィルムと、（ｇ）ＲＯ３００３（セラミック／ＰＴＦＥ）という型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたラジエータ基板下部層と、（ｈ）０．７ミル厚である銅から作られたラジエータ接地とを含む。ラジエータの全体の厚さは９７．１ミル厚である。
【００２８】
図示されている実施形態では、ラジエータ拡張層８２は、（ａ）１ミル厚である、３００１  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｆｉｌｍという型番でＲｏｇｅｒｓから入手された拡張ボンドフィルムと、（ｂ）１０ミル厚である、ＲＴ／Ｄｕｒｏｉｄ  ６００６（セラミック／ＰＴＦＥ）という型番でＲｏｇｅｒｓから入手された拡張基板上部層と、（ｃ）１ミル厚である、３００１  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｆｉｌｍという型番でＲｏｇｅｒｓから入手された拡張ボンドフィルムと、（ｄ）１０ミル厚である、ＲＴ／Ｄｕｒｏｉｄ  ６００６（セラミック／ＰＴＦＥ）という型番でＲｏｇｅｒｓから入手された拡張基板下部層と、（ｅ）０．７ミル厚である銅から作られた拡張接地とを含む。ラジエータ拡張層の全体の厚さは２２．７ミル厚である。
【００２９】
図示されている実施形態では、ビームフォーマ８３は、（ａ）１ミル厚である、３００１  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｆｉｌｍという型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたビームフォーマボンディングフィルムと、（ｂ）ＣＥＲ  １０（セラミック／ＰＴＦＥ）という型番でＴａｃｏｎｉｃから入手されたビームフォーマ基板と、（ｃ）０．７ミル厚である銅から作られたビームフォーマ接地とを含む。ビームフォーマ拡張層８４を含むビームフォーマ８３の全体の厚さは５１．７ミル厚である。
【００３０】
図示されている実施形態では、チップ及びＤＣロジック層８５は、（ａ）１ミル厚である、３００１  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｆｉｌｍという型番でＲｏｇｅｒｓから入手されたＤＣ及びロジックボンドフィルムと、（ｂ）４ミル厚であるガラス強化エポキシラミネート材（ＦＲ−４）から作られたＤＣ及びロジック基板と、（ｃ）０．７ミル厚である銅から作られたＤＣ及びロジックトレース層とを含む。ＤＣ及びロジック層の全体の厚さは５．７ミル厚である。
【００３１】
従って、ウェーブフェーズドアレイ構造８０の全体の厚さは、１７７．２ミル厚である。更に、本明細書で開示されている様々な技術及び方法を用いることによって、ウェーブフェーズドアレイ構造を製造する厚さ、複雑さ、及びコストは低減される。
【００３２】
図１０を参照すると、ラジエータの導電性スパイラルアンテナが、概して１００で示されている。一実施形態で、ラジエータ１００は、スパイラル導体と、中央のフィード伝送路と、空洞形状で設けられた回路分布とを含む。他のラジエータ設計も容易に実装可能である。
【００３３】
図１１を参照すると、スパイラルアンテナ接地が、概して１１０で示されている。開回路終端を有しているアルキメデス又は等角らせんジオメトリが用いられてよい。
【００３４】
図１２を参照すると、フィード網が、概して１２０で示されている。フィード回路は、インピーダンス整合を導入し、回路をアクティブコンポーネントへ転移する。
【００３５】
図１３を参照すると、フィード網接地が、概して１３０で示されている。
【００３６】
図１４を参照すると、ラジエータ拡張層が、概して１４０で示されている。
【００３７】
図１５〜１７を参照すると、ラジエータ拡張トレース層が、１５０で示されている。
【００３８】
図１８を参照すると、ラジエータ拡張接地が、概して１８０で示されている。
【００３９】
図１９を参照すると、ビームフォーマ拡張層が、概して１９０で示されている。
【００４０】
図２０を参照すると、ビームフォーマ拡張接地が、概して２００で示されている。拡張回路は、一般的な伝送路理論を用いて、ラジエータからアクティブ回路ジオメトリへ転移する。
【００４１】
図２１を参照すると、チップレイアウトが、概して２１０で示されている。
【００４２】
図２２を参照すると、ウェーブフェーズドアレイアンテナは、夫々２２０で示されている複数のスパイラルラジエータを有している。一実施形態で、スパイラルラジエータ２２０は、互いに５．１８ｍｍ（中心間距離）の間隔をあけられている。アンテナは、６０度円錐走査ボリューム及び単一円偏光で、２４〜２８ＧＨｚ動作バンドにおいて動作するよう構成される。アレイは、放射要素及びアクティブコンポーネントの格子から成る。格子ジオメトリは、一般的な理論に従い、正方形、長方形、三角形、又はそれらの幾何学的形状の変形であることができる。
【００４３】
付加製造技術を使用する、本明細書で記載されてきた態様及び実施形態に従う電磁気回路及び方法は、電気的に連続したファラデー境界を可能にする。ファラデー境界は、更に、接地面へ電気的に結合され得る。従って、電磁場を閉じ込める“ファラデー壁”を形成するように、電気的に連続した構造が設けられ、垂直に１つ以上の基板を通って（例えば、基板の反対の面の間に）分布する。様々な実施形態において、そのようなファラデー壁は、２つ以上の接地面を電気的に結合し得る。更に、様々な実施形態において、そのようなファラデー壁は、電磁場を閉じ込めて、隣接する回路部品から分離し得る。いくつかの実施形態で、そのようなファラデー壁は、局所的に横方向の電磁（Transverse  Electric-Magnetic）場であるよう電磁気信号を制限するよう、例えば、信号伝搬をＴＥＭモードに制限するよう境界条件を強制してよい。
【００４４】
様々な実施形態で、様々な除去（機械加工、ミーリング、ドリルあけ）、付加（印刷、充填）、及び接着（ボンディング）ステップは、本明細書で記載されている１つ以上のファラデー境界を含み得る１つ又は任意数の基板層を有している電磁気回路を形成するように、必要に応じて半田付け及びリフロー動作とともに、様々な順序で実行されてよい。
【００４５】
様々な電磁気回路のいずれかを作るための一般化された方法には、基板上に配置された導電材料をミーリングして回路フィーチャーを形成することが含まれる。方法は、例えば、抵抗性インクから形成された抵抗器などの付加的な回路フィーチャーを印刷すること（又は、例えば、３Ｄ印刷、付加製造技術により、堆積すること）を含んでもよい。方法は、必要に応じて、任意のフィーチャーに半田を蒸着することを含んでもよい。方法はまた、空洞又は溝などの開口を形成するよう基板材料（及び／又は導電材料）を貫いてミーリング（又はドリルあけ）することも含んでよく、例えば、ファラデー壁又は垂直信号ランチ（例えば、銅）を形成するように、空洞／溝内に導電材料（例えば、導電インク又はワイヤ導体）を堆積又は（例えば、３Ｄ印刷、付加製造技術を介して）印刷することを含む。これらのステップのいずれも、所与の回路設計に必要とされるように、異なる順序で行われても、繰り返されても、又は省略されてもよい。いくつかの実施形態で、多数の基板が電磁気回路の製造に関与する可能性があり、方法は、必要に応じて更なる基板を固着すること、更なるミーリング及び充填動作、並びに更なる半田付け及び／又はリフロー動作を含む。
【００４６】
更に、本明細書で記載されている方法に従って製造される電磁気回路は、腐食性の化学薬品、マスキング、エッチング、電気メッキ、などの必要なく、より安価かつより速いプロトタイピングに対応する。予めメッキされた導電材料が１つ以上の表面（側面）に配置されている簡単な基板は、中核的な出発原料を形成することができ、電気磁化色の全ての要素は、１つ以上の基板をミーリング（除去、ドリルあけ）、充填（付加、導電及び／又は抵抗性インクの印刷）、及び固着することによって形成されてよい。簡単な半田付け動作及び単純な導体（例えば、銅ワイヤ）の挿入は、本明細書で記載されている方法及びシステムに付随して起こる。
【００４７】
更に、本明細書で記載されている方法に従って製造される電磁気回路は、非平面の基板に対する配置又はそのような非平面の基板を要求する設計に対応することができる。本明細書及び他で記載されるような薄い低プロファイル電磁気回路は、例えば、任意の所望外形を有している電磁気回路を作るよう、表面（例えば、車両）に接着するよう、又は複雑なアレイ構造をサポートするよう、本明細書で記載されているミーリング、充填、及びボンディング技術を用いて製造されてよい。
【００４８】
更には、本明細書で記載されている方法によって製造されるウェーブフェーズドアレイは、５Ｇ周波数を達成することができ、付加的な及び他の新規の技術の使用は、５Ｇ周波数での低損失を可能にする。５Ｇウェーブフェーズドアレイは、従来のＰＷＢ製造に依存しないので、寸法は、ＰＷＢプロセスによって制限されない。結果として、ウェーブフェーズドアレイは、低コストで製造可能である。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様についてこのように記載してきたが、当然ながら、様々な代替、変更、及び改善が、当業者に容易に想到可能である。そのような代替、変更、及び改善は、本開示の部分であるよう意図され、本開示の範囲内にあるよう意図される。従って、上記の記載及び図面は、単なる例である。
【００５０】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年５月２２日付けで「MILLEMETER  WAVE  PHASED  ARRAY」と題されて出断された米国特許仮出願第６２／６７４８６８号の３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９（ｅ）条の利益を請求する。なお、先の米国出願は、全ての目的のためにその全文を参照により本願に援用される。
【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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【図１１】
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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１７】
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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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【国際調査報告】
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