(57)【要約】  タイルサブアレイは、第１の複数のプリント回路基板から設けられる上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）と、第２の複数のプリント回路基板から設けられる下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）とを含む。ＵＭＬＡ及びＬＭＬＡのそれぞれは、ＵＭＬＡ及びＬＭＬＡを構成する異なる回路基板上の異なる回路層間に１つ又は複数の無線周波数（ＲＦ）相互接続を含む。ＲＦ相互接続は、１つ又は複数のＲＦ整合パッドを含むことができ、ＲＦ整合パッドは、所望のＲＦ動作周波数帯にわたって所望の挿入損失及びインピーダンス特性を有するＲＦ相互接続を設けるために、ＲＦスタブのインピーダンス特性を整合させるための機構を提供する。ＲＦ整合パッドによって、ＵＭＬＡ及びＬＭＬＡ内のＲＦ相互接続のスタブ部分を除去するために任意のバックドリル及びバックフィル作業の実行を必要とすることなく、ＲＦ相互接続を有する回路基板を製造することができる。
2010507929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイルサブアレイであって、
第１の表面を有する下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）であって、該第１の表面には複数のパッケージレスＴ／Ｒモジュールが電気的に結合される、下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）と、
前記複数のＴ／Ｒモジュール上に配置される第１の相互接続基板と、
前記相互接続基板上に配置されるサーキュレータ基板と、
前記サーキュレータ基板上に配置される第２の相互接続基板と、
前記第２の相互接続基板上に配置される上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）と、
を備えたタイルサブアレイ。
【請求項２】
前記相互接続基板は、ファズボタンエッグクレート基板として設けられる、請求項１に記載のタイルサブアレイ。
【請求項３】
前記ＵＭＬＡは、ＲＦ信号分配、インピーダンス整合、及び偏波ダイバーシティ信号の生成を実行する層状のＲＦ伝送線路として設けられる、請求項１に記載のタイルサブアレイ。
【請求項４】
前記ＬＭＬＡは、パッケージレス送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャネル及び埋込サーキュレータ層サブアセンブリを集積する、請求項１に記載のタイルサブアレイ。
【請求項５】
前記ＬＭＬＡは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）相互接続を用いて、前記ＵＭＬＡに接着される、請求項１に記載のタイルサブアレイ。
【請求項６】
前記ＬＭＬＡは下側多層基板（ＬＭＬＢ）を含み、該下側多層基板は、ＲＦ、ＤＣ及び論理信号分配を集積する、請求項１に記載のタイルサブアレイ。
【請求項７】
タイルサブアレイであって、
第１の複数のプリント回路基板から構成される上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）と、
前記ＵＭＬＡに結合される下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）であって、該ＬＭＬＡは第２の複数のプリント回路基板から構成される、下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）と、を備え、
前記ＵＭＬＡ及び前記ＬＭＬＡのそれぞれは、１つ又は複数のＲＦ相互接続を備え、該１つ又は複数のＲＦ相互接続のそれぞれは、前記第１の複数のプリント回路基板及び前記第２の複数のプリント回路基板のうちの１つの第１の層上の第１の伝送線路と、前記第１の複数のプリント回路基板及び前記第２の複数のプリント回路基板のうちの１つの第２の異なる層上の第２の伝送線路との間に少なくとも１つのＲＦ信号経路を設け、前記ＲＦ相互接続のそれぞれは、１つ又は複数のＲＦ整合パッドを含み、該ＲＦ整合パッドは前記ＲＦ相互接続内に形成されるＲＦスタブの１つ又は複数の電気的特性を電気的に整合させる、タイルサブアレイ。
【請求項８】
前記ＲＦ整合パッドのそれぞれは、導電性領域及びリリーフエリアを有するように設けられる、請求項７に記載のタイルサブアレイ。
【請求項９】
前記導電性領域のうちの少なくとも１つは、円板形を有するように設けられる、請求項８に記載のタイルサブアレイ。
【請求項１０】
前記リリーフエリアのうちの少なくとも１つは、アニュラリング形状を有するように設けられる、請求項８に記載のタイルサブアレイ。
【請求項１１】
プリント回路基板アセンブリであって、
複数の回路基板であって、該複数の回路基板のうちの少なくとも２つは、その上に配置される１つ又は複数の回路層を有する、複数の回路基板と、
前記複数の回路基板のうちの第１の回路基板上の少なくとも１つの回路層に電気的に結合される第１の部分を有すると共に、前記複数の回路基板のうちの第２の異なる回路基板上の少なくとも１つの回路層に電気的に結合される第２の部分を有する無線周波数（ＲＦ）相互接続であって、該ＲＦ相互接続は第１のＲＦスタブを有する、無線周波数（ＲＦ相互接続と、
前記第１のＲＦ相互接続に電気的に結合される第１のＲＦ整合パッドであって、該第１のＲＦ整合パッドは、前記第１のＲＦスタブのインピーダンス特性を調整する、第１のＲＦ整合パッドと、
を備えたプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１２】
前記第１のＲＦ整合パッドは、第１の前記ＲＦ相互接続に結合される複数のＲＦ整合パッドのうちの第１のＲＦ整合パッドである、請求項１１に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１３】
前記ＲＦ相互接続に結合される前記複数のＲＦ整合パッドのうちの少なくとも２つは、異なる回路基板の異なる層上に配置される、請求項１２に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１４】
前記第１のＲＦ整合パッドは、
前記ＲＦ相互接続の周囲に配置される導電性円板と、
前記導電性円板の周囲に配置され、且つ該導電性円板から電気的に分離される導体と、
を含む、請求項１１に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１５】
前記導体は、該導体と前記導電性円板との間に非導電性のアニュラリング・リリーフエリアが設けられるように、前記導電性円板の周囲に配置される、請求項１４に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１６】
前記第１のＲＦ相互接続は、複数のＲＦ相互接続のうちの第１のＲＦ相互接続である、請求項１１に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１７】
前記複数のＲＦ相互接続のうちの第２の異なるＲＦ相互接続は、該第２の異なるＲＦ相互接続に電気的に結合される第１のＲＦ整合パッドを有する、請求項１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１８】
前記第２のＲＦ相互接続は、該第２のＲＦ相互接続に電気的に結合される第２のＲＦ整合パッドを有する、請求項１７に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１９】
プリント回路基板アセンブリであって、
複数の回路基板であって、該複数の回路基板のそれぞれは、１つ又は複数の回路層を有する、複数の回路基板と、
前記複数の回路基板のうちの第１の回路基板上の少なくとも１つの回路層に電気的に結合される第１の部分を有すると共に、前記複数の回路基板のうちの第２の異なる回路基板上の少なくとも１つの回路層に電気的に結合される第２の部分を有する第１の無線周波数（ＲＦ）相互接続であって、該第１のＲＦ相互接続は第１のＲＦスタブを有する、第１の無線周波数（ＲＦ）相互接続と、
前記第１のＲＦ相互接続に結合される第１のＲＦ整合パッドであって、該第１のＲＦ整合パッドは、前記第１のＲＦ相互接続に結合される前記第１のＲＦスタブのインピーダンス特性を整合させるためのものである、第１のＲＦ整合パッドと、
を備えたプリント回路基板アセンブリ。
【請求項２０】
前記第１のＲＦスタブは、該第１のＲＦ相互接続の第１の端部の近くに配置される、請求項１９に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項２１】
前記第１のＲＦ相互接続は、前記第１のＲＦ相互接続の第２の反対側にある端部の近くに配置される第２のＲＦスタブを有するように設けられる、請求項２０に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項２２】
前記第１のＲＦ相互接続に結合される第２のＲＦ整合パッドをさらに含み、該第２のＲＦ整合パッドは、前記第２のＲＦスタブのインピーダンス特性を整合させる、請求項２１に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項２３】
前記第１のＲＦ整合パッドは、
前記ＲＦ相互接続の周囲に配置される導電性円板と、
前記導電性円板の周囲に配置され、且つ該導電性円板から電気的に分離される導体と、
を含む、請求項１９に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項２４】
前記導体は、該導体と前記導電性円板との間に非導電性のアニュラリング・リリーフエリアが設けられるように、前記導電性円板の周囲に配置される、請求項２３に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項２５】
製造方法であって、
複数の回路基板を設け、該複数の回路基板から１つの回路基板アセンブリが設けられ、
前記複数の回路基板のそれぞれに複数の穴を開け、
前記複数の穴のうちの少なくともいくつかをめっきして、複数のＲＦ相互接続を設け、前記複数のＲＦ相互接続のうちの少なくとも１つは、第１の回路基板の第１の層上の第１の回路と、第２の異なる回路基板の第１の層上の第１の回路との間に電気信号経路を設け、
その一部としてＲＦスタブが設けられる各ＲＦ相互接続の周囲にＲＦ整合パッドを設け、該ＲＦ整合パッドのそれぞれは、１つの対応するＲＦ相互接続に電気的に結合され、前記ＲＦ整合パッドのそれぞれは、該ＲＦ整合パッドに電気的に結合される前記ＲＦ相互接続のインピーダンス特性を調整するため、ＲＦ整合パッドを設ける、
ことを含む製造方法。
【請求項２６】
その一部としてＲＦスタブが設けられる各ＲＦ相互接続の周囲にＲＦ整合パッドを設けることは、前記ＲＦ相互接続が通過する回路基板の少なくとも１つの層上に導体を設けることを含み、前記導体は、該導体が前記ＲＦ相互接続に電気的に結合されるように、前記ＲＦ相互接続の近くに配置され、前記導体のサイズ及び形状は、前記ＲＦ相互接続のインピーダンス特性を調整するように選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記導体のうちの少なくとも１つは円板形を有するように設けられる、請求項２６に記載のタイルサブアレイ。
【請求項２８】
その一部としてＲＦスタブが設けられる各ＲＦ相互接続の周囲にＲＦ整合パッドを設けることは、前記ＲＦ相互接続を該ＲＦ相互接続の周囲のグランドプレーンから電気的に分離するために、前記グランドプレーン内にリリーフエリアを設けることを含み、該リリーフエリアのサイズ及び形状は、前記ＲＦ相互接続のインピーダンス特性を調整するように選択される、請求項２５に記載のタイルサブアレイ。
【請求項２９】
前記リリーフエリアは、アニュラリング形状を有するように設けられる、請求項２８に記載のタイルサブアレイ。
【請求項３０】
前記複数の穴のうちの少なくともいくつかをめっきして、前記複数の回路基板内に１つ又は複数のモード抑圧バイアを設け、前記ＲＦ相互接続を周囲の回路から電気的に分離することをさらに含む、請求項２５に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概括的には、比較的低コストで大量生産するのに適しており、比較的低プロファイルのフェーズドアレイアンテナに関し、より詳細には、フェーズドアレイアンテナにおいて利用される無線周波数（ＲＦ）回路及び技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野において知られているように、フェーズドアレイアンテナは、既知の距離だけ互いに離隔して配置されると共に、複数の移相器回路を通じて送信機、受信機のうちの一方又は両方に結合される複数のアンテナ素子を含む。場合によっては、移相器回路は、送信機及び／又は受信機の一部であると見なされる。
【０００３】
フェーズドアレイアンテナシステムは、無線周波数エネルギー（ＲＦ）のビームを生成すると共に、送信機又は受信機と、アンテナ素子のアレイとの間で行き来するＲＦエネルギーの位相を（移相器回路を介して）制御することによって、そのようなビームを選択された方向に誘導するように構成されることも知られている。電子走査式のフェーズドアレイでは、移相器回路の位相（それゆえ、ビーム方向）は、移相器部のそれぞれに制御信号又は制御ワードを送信することによって選択される。制御ワードは典型的には、所望の位相シフト、並びに所望の減衰レベル及び他の制御データを表すデジタル信号である。
【０００４】
フェーズドアレイアンテナ内に移相器回路及び振幅制御回路を含む結果として、典型的に、アンテナは相対的に大きく、重く、且つ高価になる。アンテナが、いわゆる「アクティブアパーチャ」（又はさらに簡単に言うと、「アクティブ」）フェーズドアレイアンテナとして設けられるとき、アクティブアパーチャアンテナは送信回路及び受信回路の両方を含むので、フェーズドアレイアンテナにおけるサイズ、重量及びコスト問題はさらに深刻になる。
【０００５】
フェーズドアレイアンテナは多くの場合に、防衛及び民間の両方の電子システムにおいて用いられる。たとえば、アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）は、レーダ監視、陸上通信及び衛星通信、移動電話、ナビゲーション、識別、並びに電子妨害手段のような広範な防衛及び民間の電子システムにおいて需要がある。そのようなシステムは多くの場合に、全米ミサイル防衛、戦域ミサイル防衛、戦艦自衛及び広域防衛のためのレーダ、船舶及び航空機レーダシステム、並びに衛星通信システムにおいて用いられる。したがって、それらのシステムは多くの場合に、船舶、航空機、ミサイルシステム、ミサイルプラットフォーム、衛星、又は限られた量の空間しか利用することができない建物のような、単一の構造上に配置される。
【０００６】
ＡＥＳＡは、パッシブ走査式アレイ及び機械操作式アパーチャよりも、数多くの性能に関する利点を提供する。しかしながら、ＡＥＳＡを配置することに関連付けられ得るコストによって、それらの使用が特殊な軍事システムに限られる可能性がある。アレイのコストを一桁下げられれば、ＡＥＳＡを、レーダ、通信及び電子戦（ＥＷ）の用途で、軍事及び民間のシステムの中で広く使用することが可能になり得る。ＡＥＳＡ構成の性能及び信頼性に関する利点は、船舶、航空機、衛星、ミサイル及び潜水艦を含む、種々のプラットフォームにも及び得る。
【０００７】
多くの従来のフェーズドアレイアンテナは、いわゆる「レンガ（brick）」タイプの構造を使用する。レンガ構造では、フェーズドアレイ内のアクティブ素子に供給される無線周波数（ＲＦ）信号及び電源信号は一般的に、アンテナアパーチャと同じ場所を占める（又はアンテナアパーチャによって画定される）面に対して垂直な面内に分配される。レンガタイプ構造のアンテナアパーチャ及びＲＦ信号の直交配置によって、アンテナが単一偏波構成に制限されることもある。さらに、レンガタイプ構造の結果として、アンテナが非常に大きく、且つ重くなる可能性があり、それによって、そのようなアンテナを輸送し、配置するのが難しくなる。
【０００８】
フェーズドアレイアンテナのための別の構造は、いわゆる「タイル（tile）」構造である。タイル構造によれば、ＲＦ回路及びＲＦ信号は、アンテナアパーチャによって画定される面に平行な面内に分配される。タイル構造は、「タイル」の形をとる基本構成要素を使用し、各タイルは、アセンブリ内に含まれるアンテナ素子及びそれに関連付けられるＲＦ回路を含む、多層プリント回路基板構造から形成することができ、各アンテナタイルは、それだけで概ね平坦なフェーズドアレイとして動作することができるか、又ははるかに大きなアレイアンテナのサブアレイとして動作することができる。
【０００９】
タイル構造を有する例示的なフェーズドアレイの場合に、各タイルは、放射器、送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャネル、ＲＦ及び電源マニホールド、並びに制御回路を組み込む、高度に集積されたアセンブリとすることができ、それらの構成要素は全て、ＡＥＳＡを実現するための低コストで、軽量のアセンブリ内に一体化することができる。そのような構造は、意図した目的（たとえば、空輸又は宇宙での用途）を果たすために、又は戦術的なアンテナを所望の場所に輸送し、配置するために、アンテナの重量及びサイズを低減することが重要である用途にとって、特に有利に働く可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それゆえ、既存の技術と比べて、フロントエンドアクティブアレイのサイズ、重量及びコストが一桁小さく、同時に高性能を実証するＡＥＳＡを提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のように、フェーズドアレイのコストが相対的に高いことから、非常に特殊な用途を除いて、フェーズドアレイを使用することが妨げられている。特にアクティブな送信／受信チャネルの場合に、組立コスト及び部品コストは、大きなコスト上昇の要因である。フェーズドアレイのコストは、バッチ処理を利用し、部品及びアセンブリの接触作業を最小限に抑えることによって削減することができる。コスト効率的に製造することができ、自動化された工程を用いて組み立てることができ、アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）に組み立てる前に個別に試験することができる、コンパクトなＡＥＳＡ用のタイルサブアレイを提供することが好都合であろう。また、フェーズドアレイの取得コスト及びライフサイクルコストを下げると同時に、帯域幅、偏波ダイバーシティ、及びロバストなＲＦ動作特性を改善して、益々難しくなるアンテナ動作要件を満たすことも必要とされている。
【００１２】
本明細書において記述されるタイルサブアレイ構造の少なくともいくつかの実施の形態によれば、地上、海上及び空中プラットフォームにおける、多岐にわたるフェーズドアレイレーダの目的又は通信目的を、コスト効率的なフェーズドアレイで解決することができるようになる。さらに、少なくとも１つの実施の形態では、そのタイルサブアレイは、航空機翼若しくは胴体、又は無人機（ＵＡＶ）上のコンフォーマルアレイにも適用することができる、薄く、軽量の構成を提供する。
【００１３】
いわゆる「パッケージレスＴ／Ｒチャネル」の一実施の形態では、タイルサブアレイは、次世代のレーダ及び通信システムのためのコスト及び性能に同時に対処する。多くのフェーズドアレイ設計は、単一の目的又はプラットフォームのために最適化される。対照的に、本明細書において記述されるタイルサブアレイ構造は自由度が高いので、さらに大きな１組の目的を解決することができるようになる。たとえば、一実施の形態では、それぞれ本明細書においてさらに説明する、いわゆる上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）及び下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）が、共通の構成要素としての役割を果たす。ＵＭＬＡは、層を成すＲＦ伝送線路アセンブリであり、ＲＦ信号分配、インピーダンス整合及び偏波ダイバーシティ信号の生成を実行する。製造は、多層プリント配線板（ＰＷＢ）材料及び工程に基づく。ＬＭＬＡは、パッケージレス送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャネル、及び埋込サーキュレータ層サブアセンブリを集積する。好ましい実施の形態では、ＬＭＬＡは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）相互接続手法を用いて、ＵＭＬＡに結合される。パッケージレスＴ／Ｒチャネルは、コストがかかるＴ／Ｒモジュールパッケージ部品及び関連するアセンブリコストを不要にする。パッケージレスＬＭＬＡの重要な構成要素は下側多層基板（ＬＭＬＢ）である。ＬＭＬＢは、ＲＦ、ＤＣ、及び論理信号分配、並びに埋込サーキュレータ層を集積する。ピック・アンド・プレース装置を用いて、ＬＭＬＡ上に、全てのＴ／Ｒチャネルモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）並びに構成要素、ＲＦ、ＤＣ／論理コネクタ、及び熱拡散境界板を組み立てることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、タイルサブアレイは、異なる回路基板上の異なる回路層間の１つ又は複数のＲＦ相互接続を含む、少なくとも１つのプリント回路基板アセンブリを含み、ＲＦ相互接続のそれぞれは１つ又は複数のＲＦ整合パッドを含み、ＲＦ整合パッドは、所望のＲＦ動作周波数帯にわたって所望の挿入損失及びインピーダンス特性を有するＲＦ相互接続を設けるために、ＲＦスタブのインピーダンス特性を整合させるための機構を提供する。
【００１５】
この特定の構成によれば、ＲＦバイアスタブを除去するために典型的に必要とされるバックドリル及びバックフィル作業の実行を必要とすることなく、タイルサブアレイを製造することができる。ＲＦ整合パッド技法は、回路基板のブランク層（すなわち、銅を含まない層）上に、又は回路基板のグランドプレーン層（リリーフエリアがエッチングされている）内に導体が設けられる技法を指している。導体及び関連するリリーフエリアは、回路基板内に設けられるＲＦバイア（ＲＦ相互接続回路とも呼ばれる）のインピーダンス特性を調整するための機構を提供する。バックドリル及びバックフィル作業を利用する必要がなくなるので、ＲＦ整合パッド手法によれば、標準的な低アスペクト比の穿孔及びめっき製造作業によって、内部回路層を接続し、且つＸ帯（８ＧＨｚ〜１２ＧＨｚ）のような所望の周波数帯にわたって低挿入損失の特性も有するＲＦバイアを製造することができるようになる。
【００１６】
モード抑圧バイアが、ＲＦ相互接続を周囲の回路から電気的に分離するのを助け、それによって信号経路間で信号が「漏洩する」のを防ぐことが知られている。従来のシステムでは、相互接続ＲＦバイアが穿孔及びめっきされるのと同時に、モード抑圧バイアも穿孔及びめっきされる。
【００１７】
しかしながら、本発明のＲＦ整合パッド手法によれば、アセンブリ全体を通じて、全てのＲＦ及びモード抑圧バイアを穿孔及びめっきすることができ、ＲＦ相互接続上でバックドリル及びバックフィル作業を利用する必要はない。したがって、ドリル公差及びバックフィル材料公差に起因するチャネル間変動がなくなるので、ＲＦ性能が改善されるのと同時に、バックドリル及びバックフィル作業に関連する製造コストを全く不要にすることができる。
【００１８】
一実施の形態では、ＲＦ整合パッド技法は、ＲＦ相互接続及びモード抑圧回路のグランドプレーン層内のアニュラリング・リリーフエリアによって取り囲まれる銅円板を利用する。ＲＦ整合パッド技法は一般的な技法であり、ＲＦ相互接続と、ストリップライン伝送線路の中央導体のようなＲＦ信号経路との間のＲＦ接合部を越えて、４分の１波長以下だけ延在する任意のＲＦスタブに適用することができる。
【００１９】
本発明の上記の特徴、及び本発明そのものは、図面に関する以下の説明から、さらに十分に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】複数のタイルサブアレイから形成されるアレイアンテナの平面図である。
【図１Ａ】図１に示されるアレイアンテナにおいて用いられるタイプのタイルサブアレイの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるタイルサブアレイの一部の組立分解斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ａ及び図１Ｂに示されるタイルサブアレイの一部の断面図である。
【図２】単一の送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャネルを有する二重円偏波（ＣＰ）タイルサブアレイの一部のブロック図である。
【図３】図１Ｃに示されるタイプの上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）の断面図である。
【図４】図３に示される移行部の拡大した断面図である。
【図４Ａ】図４の断面の平面図である。
【図４Ｂ】図４の断面の底面図である。
【図４Ｃ】図３に示されるＲＦ移行部の拡大した斜視図である。
【図４Ｄ】図３及び図４に示される移行部の場合に予測される挿入損失対周波数のプロット図である。
【図５】図３に示される移行部の拡大した断面図である。
【図５Ａ】図５の断面の平面図である。
【図５Ｂ】図５の断面の底面図である。
【図５Ｃ】図３に示される移行部の拡大した斜視図である。
【図５Ｄ】図３及び図４に示される移行部の場合に予測される挿入損失対周波数のプロット図である。
【図６】ＲＦ整合パッドの導電性領域又はリリーフエリアのための例示的な幾何学的形状の平面図である。
【図６Ａ】ＲＦ整合パッドの導電性領域又はリリーフエリアのための例示的な幾何学的形状の平面図である。
【図７】上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）に結合される下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）の代替的な実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面及び本文において明確にするために、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、全体として、本発明の原理を例示することが重要視されていることは理解されたい。
【００２２】
本発明の種々の実施形態を説明する前に、本明細書では、特定のアレイ形状及び／若しくはサイズ（たとえば、特定の数のアンテナ素子又は特定の数のタイル）を有するアレイアンテナ、又は特定の数の「タイルサブアレイ」（さらに簡単に言うと、「タイル」）から構成されるアレイアンテナについて言及することがあることに留意されたい。本明細書において記述される技法は、種々のサイズ及び形状のアレイアンテナに適用することができることは当業者には理解されよう。
【００２３】
同様に、本明細書では、特定の幾何学的形状（たとえば、正方形、長方形、円形）及び／若しくはサイズ、又は特定の格子タイプ若しくは間隔のアンテナ素子を有するタイルサブアレイについて言及することがある。本明細書において記述される技法は、種々のサイズ及び形状のアレイアンテナ、並びに種々のサイズ及び形状のタイルサブアレイに適用することができることは当業者には理解されよう。
【００２４】
したがって、本明細書において以下の説明は、概ね正方形又は長方形の形状を有し、概ね正方形又は長方形を有する複数のタイルサブアレイから構成されるアレイアンテナとの関連で発明の概念を説明するが、その概念が、他のサイズ及び形状のアレイアンテナ、並びに種々の異なるサイズ、形状及びタイプのアンテナ素子を有するタイルサブアレイにも同じく当てはまることは当業者には理解されよう。また、タイルは、限定はしないが、周期的な格子配列又は構成（たとえば、長方形、円形、正三角形又は二等辺三角形、及び螺線形の構成）、並びに任意の形状のアレイ形状を含む非周期的な幾何学的形状又は他の幾何学的形状の配列を含む、種々の異なる格子配列で配列することができる。
【００２５】
また、本明細書では、特定のタイプ、サイズ及び／又は形状のアンテナ素子を含むアレイアンテナについても言及することがある。たとえば、１つのタイプの放射素子は、特定の周波数（たとえば、１０ＧＨｚ）又は周波数範囲（たとえば、Ｘ帯周波数範囲）における動作に適合する正方形及びサイズを有する、いわゆるパッチアンテナ素子である。また、本明細書では、いわゆる「スタックパッチ」アンテナ素子についても言及することがある。当然、他の形状及びタイプのアンテナ素子（たとえば、スタックパッチアンテナ素子以外のアンテナ素子）が用いられることもあること、及びＲＦ周波数範囲内の任意の周波数（たとえば、約１ＧＨｚ〜約１００ＧＨｚの範囲内の任意の周波数）における動作のために、１つ又は複数のアンテナ素子のサイズが選択されることがあることは当業者には理解されよう。本発明のアンテナにおいて用いられる放射素子のタイプは、限定はしないが、当業者に知られているノッチ素子、ダイポール、スロット又は任意の他のアンテナ素子（その素子がプリント回路素子であるか否かにはよらない）を含む。
【００２６】
また、各タイルサブアレイ内のアンテナ素子は、長方形、正方形、三角形（たとえば、正三角形又は二等辺三角形）及び螺旋形の構成のような周期的な格子配列（又は構成）、並びに非周期的格子配列又は任意の格子配列を含む、複数の異なるアンテナ素子格子配列のうちのいずれか１つを有するように設けることができることは当業者には理解されるであろう。
【００２７】
本明細書において記述されるタイルアレイ構造の少なくともいくつかの実施形態の用途は、限定はしないが、船舶、空輸、ミサイル及び衛星の用途を含む、多種多様な用途のためのレーダ、電子戦（ＥＷ）及び通信システムを含む。タイルサブアレイの少なくとも１つの実施形態の場合に、送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャネル当たり１オンス未満の重量と、チャネル当たり１００ドル未満の製造コストとを有するタイルサブアレイが望ましい。したがって、本明細書において記述されるタイルサブアレイは、レーダシステム又は通信システムの一部として用いることができることは理解されたい。
【００２８】
また、本明細書においてさらに説明されるように、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、限定はしないが、軍事、空輸、海上輸送、通信、無人機（ＵＡＶ）及び／又は民生用無線の用途に適用することができる。
【００２９】
後述するタイルサブアレイは、埋込サーキュレータ；スロット結合、偏波エッグクレート放射器；単一の集積モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）；及びパッシブ無線周波数（ＲＦ）回路構造を利用することもできる。たとえば、本明細書においてさらに説明するように、本発明の譲受人に譲渡される、以下の、「Embedded Planar Circulator」と題する米国特許第６，６１１，１８０号、「Slot Coupled, Polarized, Egg-Crate Radiator」と題する米国特許第６，６２４，７８７号、及び／又は「Multilayer stripline radio frequency circuits and interconnection methods」と題する米国特許第６，７３１，１８９号において記述される技術を、全体として、又は一部おいて用いることができ、且つ／又は本明細書において記述されるタイルサブアレイの少なくともいくつかの実施形態と共に用いられるように適合することができる。上記の特許のそれぞれは、参照により本明細書にそれらの全体が援用される。
【００３０】
ここで図１を参照すると、アレイアンテナ１０が、複数のタイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘから構成される。この例示的な実施形態では、ｘ個の全タイルサブアレイ１２が、アレイアンテナ１０全体を構成することは理解されたい。一実施形態では、タイルサブアレイの全数は１６タイルサブアレイ（すなわち、ｘ＝１６）である。完全なアレイアンテナを設けるために用いられるタイルサブアレイ１２の特定の数は、限定はしないが、動作周波数、アレイ利得、アレイアンテナのために利用することができる空間、及びアレイアンテナ１０が用いられることが意図される特定の用途を含む、種々の要因に従って選択することができる。当業者は、完全なアレイアンテナを設けるときに用いるためのタイルサブアレイ１２の数を選択するための方法を理解するであろう。
【００３１】
タイル１２ｂ及び１２ｉにおいて示されるように、図１の例示的な実施形態では、各タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘは、８行１３ａ〜１３ｈのアンテナ素子１５を含み、各行は８個のアンテナ素子１５（又はさらに簡単に言うと、「素子１５」）を含む。したがって、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれは、８×８タイルサブアレイと言われる。素子１５は、アレイアンテナ１０の露出した表面（又は前面）上で直接見ることができないので、各アンテナ素子１５は図１において透視して示されることに留意されたい。したがって、この特定の実施形態では、各タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘは、６４個のアンテナ素子を含む。アレイ１０が１６個のそのようなタイルから構成される場合には、アレイ１０は、全部で１，０２４個のアンテナ素子１５を含む。
【００３２】
別の実施形態では、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれは、１６個の素子を含む。したがって、アレイ１０が１６個のそのようなタイルから構成され、各タイルが１６個のアンテナ素子１５を含む場合には、アレイ１０は全部で２５６個のアンテナ素子１５を含む。
【００３３】
さらに別の例示的な実施形態では、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれは、１０２４個の素子１５を含む。したがって、アレイ１０が１６個のそのようなタイルから構成される場合には、アレイ１０は、全部で１６，３８４個のアンテナ素子１５を含む。
【００３４】
それゆえ、上記の例示的な実施形態を考えると、タイルサブアレイのそれぞれは任意の所望の数の素子を含むことができることは理解されたい。タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれに含まれる素子の特定の数は、限定はしないが、所望の動作周波数、アレイ利得、アレイアンテナのために利用することができる空間、アレイアンテナ１０が用いられることが意図される特定の用途、及び各タイルサブアレイ１２のサイズを含む、種々の要因に従って選択することができる。任意の所与の用途の場合に、各タイルサブアレイに含まれる放射素子の相応しい数を選択するための方法を、当業者は理解されよう。アンテナアレイ１０のようなアンテナアレイ内に含まれるアンテナ素子１５の全数は、アンテナアレイ内に含まれるタイルの数、及び各タイル内に含まれるアンテナ素子の数に応じて決まる。
【００３５】
以下の説明から明らかになるように、各タイルサブアレイは電気的に自律（自立）している（当然、１つのタイル内、及び異なるタイル上の素子１５間で行なわれる任意の相互結合を除く）。したがって、タイル上の各放射器との間でＲＦエネルギーを結合するＲＦ給電回路は、そのタイル内に完全に組み込まれる（すなわち、タイル１２ｂ内の素子１５との間でＲＦ信号を結合するＲＦ給電及びビーム形成回路の全てがタイル１２ｂの中に含まれる）。以下に図１Ｂ及び図１Ｃとの関連で説明されるように、各タイルは１つ又は複数のＲＦコネクタを含み、ＲＦ信号は、各タイルサブアレイ上に設けられるＲＦコネクタ（複数可）を通じて、そのタイルに供給される。
【００３６】
また、送信／受信（Ｔ／Ｒ）回路との間で信号を結合する、論理信号のための信号経路及び電源信号のための信号経路は、Ｔ／Ｒ回路が存在するタイル内に含まれる。以下に図１Ｂ及び図１Ｃとの関連で説明するように、ＲＦ信号は、タイルサブアレイ上に設けられる１つ又は複数の電源／論理コネクタを通じて、そのタイルに供給される。
【００３７】
アレイ１０全体のためのＲＦビームは、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれからのＲＦ出力を合成する外部の（すなわち、タイルサブアレイ１２のそれぞれの外部にある）ビームフォーマによって形成される。当業者に知られているように、ビームフォーマは従来的に、Ｎ個のサブアレイを１つのＲＦ信号ポートに合成するプリント配線板ストリップ回路として実装されることがある（それゆえ、ビームフォーマは１：Ｎビームフォーマと呼ばれることがある）。
【００３８】
タイルサブアレイは、アレイアンテナを構成する各タイルにわたってアレイ格子パターンが連続しているように、従来の技法を用いて取付構造物に機械的に固定されるか、又は他の方法で固定される。一実施形態では、取付構造物は、タイルサブアレイが留め具（たとえば、＃１０〜３２サイズのねじ等）を用いて固定される「額縁」として設けることができる。タイルのかみ合う部分の間の公差は、約±０．００５インチの範囲内にあることが好ましいが、限定はしないが、動作周波数を含む種々の要因に基づいて、それよりも大きな公差を許容することができることもある。タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘは、アレイ格子パターン（それは、図１の例示的な実施形態では、三角形の格子パターンとして示される）がアレイ１０の表面１０ａ（又は「前面」）全体にわたって電気的に連続して見えるように、機械的に取り付けられることが好ましい。
【００３９】
本明細書において記述されるタイルサブアレイ（たとえば、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘ）の実施形態は、タイルサブアレイのマイクロ波回路が、タイルから構成されるアレイアンテナの前面（又は表面）（たとえば、アレイアンテナ１０の表面１０ａ）によって画定される平面に対して平行である平面内に配置される回路層内に含まれるという点で、従来のいわゆる「レンガ」アレイ構造とは異なることは理解されたい。図１の例示的な実施形態では、たとえば、タイル１２ａ〜１２ｘが設けられる回路基板の層上に設けられる回路は全て、アレイアンテナ１０の表面１０ａに対して平行である。アレイアンテナの前面によって画定される平面に対して平行である回路層を利用することによって、タイル構造手法は結果として、低減されたプロファイル（すなわち、従来のアレイアンテナの厚みに比べて薄くされた厚み）を有するアレイアンテナを形成する。
【００４０】
都合が良いことに、本明細書において記述されるタイルサブアレイ実施形態は、民生品（ＣＯＴＳ）マイクロ波材料、及び高度に集積されたアクティブモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を用いて、高度に集積されたパッシブＲＦ回路を製造するための標準的なプリント配線板（ＰＷＢ）製造工程を用いて製造することができる。この結果として、製造コストが削減される。タイルサブアレイは、従来のＰＷＢ製造技法を用いて、ＰＷＢの比較的大きなパネル又はシートから設けることができるので、アレイアンテナ製造コストも削減することができる。
【００４１】
１つの例示的な実施形態では、１枚のシート（又は多層ＰＷＢ）上に、０．５メートル×０．５メートルの寸法を有し、１０２４個の二重円偏波アンテナ素子を含むアレイアンテナ（パネルアレイと呼ばれることもある）が製造された。本明細書において記述される技法によれば、標準的なプリント配線板工程を用いて、多層プリント配線板（ＰＷＢ）の１枚のシートから、１ｍ×１ｍまでの寸法を有し、４０９６個までのアンテナ素子を含むパネルを製造することができるようになる。アレイ内のＴ／Ｒチャネルの製造を含む製造工程全体を通じて「バッチ処理」手法を用いることができるので、大きなパネルを利用するアレイアンテナの製造は、多数のアンテナ素子を関連するＲＦ給電及びビーム形成回路と集積することによって、コストを削減する。バッチ処理は、自動化された装置を用いて、材料及び部品を大量生産し、且つ／又は組み立てることを利用することに関連している。特定のアンテナ設計を製造するためにバッチ処理手法を用いることができることは、結果として、一般的に製造コストが相対的に低くなるので望ましい。タイル構造を用いる結果として、アレイアンテナは、同じサイズの（すなわち、概ね同じ物理的寸法を有する）従来のアレイと比べて、低プロファイルを有し、軽量になる。
【００４２】
ここで、図１Ａを参照すると、図１の同様の構成要素が同様の参照指示を有するように与えられ、タイルサブアレイ１２ａ及び１２ｃ〜１２ｘの代表としてタイルサブアレイ１２ｂが図示されており、タイルサブアレイ１２ｂは上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）１８を含む。ＵＭＬＡ１８は、放射器サブアセンブリ２２を含み、この例示的な実施形態では、いわゆる「二重円偏波スタックパッチエッグクレート放射器」アセンブリとして設けられ、それは、本発明の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に援用される、「Slot Coupled, Polarized, Egg-Crate Radiator」と題する米国特許出願第６，６２４，７８７号において記述されるタイプと同じか、又は概ね同じにすることができる。当然、図面及び本文によって与えられる説明において明確にするためだけに、本明細書において特定のタイプの放射器サブアセンブリが説明されることは理解されたい。特定のタイプの放射器を記述することは、決して限定することを意図するものではなく、限定するものと解釈されるべきではない。したがって、タイルサブアレイにおいて、スタックパッチアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いてもよい。
【００４３】
放射器サブアセンブリ２２は、レードームとしての役割を果たすことができる第１の表面２２ａ及び反対側にある第２の表面２２ｂを有するように設けられる。図１Ｂ及び図１Ｃとの関連で以下に詳細に説明するように、放射器サブアセンブリ２２は、複数のマイクロ波回路基板（ＰＷＢとも呼ばれる）（図１Ａでは見ることができない）から構成される。放射器素子１５は、表面２２ａの下に配置され、それゆえ、図１Ａの図では直接見ることができないので、図１Ａでは透視して示される。
【００４４】
放射器サブアセンブリ２２は、上側多層（ＵＭＬ）基板３６（又はＵＭＬＢ３６）上に設けられる。以下に図１Ｂ、図１Ｃとの関連で詳細に説明するように、本明細書において記述される例示的な実施形態では、ＵＭＬ基板３６は、８つの個別のプリント回路基板（ＰＣＢ）から構成され、それらのプリント回路基板が結合されて、ＵＭＬ基板３６が形成される。当然、他の実施形態では、ＵＭＬ基板３６は、８つよりも少ないか、又は多いＰＣＢから構成されてもよいことは理解されたい。ＵＭＬ基板３６は、放射器サブアセンブリ２２の一部として設けられるアンテナ素子１５との間でＲＦ信号を結合するＲＦ給電回路を含む。
【００４５】
ＵＭＬ基板３６は第１の相互接続基板５０上に配置され、この特定の実施形態では、それはいわゆる「ファズボタン（Fuzz Button）」基板５０として設けられる。相互接続基板５０は、サーキュレータ基板６０上に配置され、その基板はさらに、第２の相互接続基板７１上に配置される。図１Ｂとの関連で説明するように、第２の相互接続基板７１は、複数のＴ／Ｒモジュール７６（図１Ｂ）上に配置される、いわゆるファズボタンエッグクレート基板として設けられることがある。ファズボタンエッグクレート基板７１は、下側多層（ＬＭＬ）基板８０上に配置され、ＬＭＬ基板８０は熱拡散板８６上に配置される。ＬＭＬ基板８０及び熱拡散板８６は、Ｔ／Ｒモジュール７６（図１Ａでは見ることができない）と共に、下側多層アセンブリ２０（ＬＭＬＡ２０）を構成する。
【００４６】
「ファズボタン」基板５０は、ＵＭＬ基板３６及びサーキュレータ基板６０上の回路及び信号間のＲＦ信号経路を与える。同様に、「ファズボタン」エッグクレート基板７１は、サーキュレータ基板６０とＬＭＬ基板８０との間のＲＦ信号経路を与える。図１Ｂとの関連で以下の説明から明らかになるように、ファズボタンエッグクレート基板７１は、ＬＭＬ基板８０の表面上に設けられる複数のＴ／Ｒモジュール（図１Ａでは見ることができない）上に配置される。ファズボタン基板５０及びファズボタンエッグクレート基板７１はそれぞれ多数の同軸ＲＦ伝送線路から構成され、各同軸ＲＦ伝送線路は、円筒形に紡いだベリリウム‐銅ワイヤから構成され、誘電体スリーブの中に圧縮され（それはいわゆるファズボタンを形成する）、詰め込まれることができる。その後、ファズボタン／誘電体スリーブアセンブリが、金属基板（たとえば、基板５０内）、又は金属エッグクレートに組み付けられる。ファズボタン基板５０及びファズボタンエッグクレート７１によって、ＵＭＬ基板３６、サーキュレータ基板６０及びＬＭＬ基板８０を機械的に組み立てることができるようになる。これは、比較的大きなアレイアンテナ（たとえば、地上基地レーダアレイのための、面積が約１平方メートル（１ｍ２）よりも大きなアレイ面を有するアレイアンテナ）にとって重要であり、「既知の良好なサブアセンブリ」（すなわち、既に試験されており、試験において満足がいくように動作することがわかっているサブアセンブリ）を集積することによって、相対的に高い歩留まりが達成される。しかしながら、それより小さなアレイの場合（たとえば、移動体レーダアレイのための、面積が約１ｍ２よりも小さなアレイ面を有するアレイアンテナ）、ＵＭＬ基板３６、サーキュレータ基板６０及びＬＭＬ基板８０は、本発明の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に援用される、「Multilayer stripline radio frequency circuits and interconnection methods」と題する米国特許第６，７３１，１８９号に記述されるように、ボールグリッドアレイ相互接続法を用いて、機械的且つ電気的に集積することができる。こうして、この手法によれば、用途及びプラットフォームに合わせて柔軟に組み立てることができるようになる。
【００４７】
上記のように、ファズボタン基板５０は、サーキュレータ基板６０上に配置される。この特定の実施形態では、サーキュレータ基板６０は、いわゆる「ＲＦオンフレックス（RF-on-Flex）サーキュレータ」基板６０として設けられる。サーキュレータ基板６０は、本発明の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に援用される、「Embedded Planar Circulator」と題する米国特許第６，６１１，１８０号に記述されるタイプと同じもの、又は類似のものとすることができる。
【００４８】
サーキュレータ基板６０は、その中に、タイルサブアレイ内に設けられる送信信号経路と受信信号経路との間のＲＦ信号の結合を妨げるように配置される複数の埋込サーキュレータ回路を設けられている。すなわち、サーキュレータ基板６０は、送信信号経路を受信信号経路から分離するための役割を果たす。
【００４９】
サーキュレータ基板６０は第２の相互接続基板７１（別名は、ファズボタンエッグクレート基板７１）上に配置され、その中には複数の送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュール（図１Ａでは見ることができない）が配置される。ファズボタンエッグクレート基板７１は、Ｔ−Ｒモジュール（ＬＭＬ基板８０上の回路にはんだ付けされるか、又は別の方法で電気的に結合される）とサーキュレータ基板６０との間でＲＦ信号を結合するように配置される。
【００５０】
上記のように、ファズボタンエッグクレート層７１は下側多層（ＬＭＬ）基板８０上に配置され、ＬＭＬ基板８０は熱拡散板８６上に配置され、Ｔ／Ｒモジュール７６、下側多層（ＬＭＬ）基板８０及び熱拡散板８６は合わせて、下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）２０を構成する。図１Ａに示される特定の例示的な実施形態では、ファズボタンエッグクレート層７１はＬＭＬＡ２０の一部として含まれないことに留意されたい。
【００５１】
ここで図１Ｂを参照すると、図１及び図１Ａの同様の構成要素が同様の参照指示を有するように与えられており、放射器サブアセンブリ２２は、第１の放射器基板２４、第１のいわゆる「エッグクレート」基板２６（図１Ｃにおいてエッグクレート壁２６ａ、２６ｂを見ることができる）、第２の放射器基板２８及び第２のエッグクレート基板３０（図１Ｃにおいてエッグクレート壁３０ａ、３０ｂを見ることができる）から構成される。第１の基板２４は、第１の複数の放射アンテナ素子１５ａを含む（第１の複数の放射アンテナ素子１５ａは図１Ｃにおいて最も明確に見ることがきる）。基板２４は、第１のいわゆる「エッグクレート」基板２６上に配置され、放射素子のそれぞれは、エッグクレート基板２６内の開口部に位置合わせされるように配置されている。
【００５２】
エッグクレート基板２６は、第２の基板２８の第１の表面２８ａ上に配置される。その基板の反対側にある第２の表面２８ｂは、その上に配置される第２の複数の放射アンテナ素子１５ｂを有する。第２の複数の放射素子１５ｂは、この図では直接見ることができないので、図１Ｂでは透視して示される。放射素子１５ａ、１５ｂは図１Ｃの図において明確に見ることができる。第１の素子１５ａ及び第２の素子１５ｂは、合わせて考えられるときに、図１及び図１Ａにおいて全体として１５で示される。第２の基板２８は第２の「エッグクレート」基板３０上に配置される。第１のエッグクレート基板２６及び第２のエッグクレート基板３０は、第２のエッグクレート基板３０内の開口部が第１のエッグクレート基板２６内の開口部と位置合わせされるように位置合わせされる。第２の基板２８上の１組のアンテナ素子１５ｂは、第２のエッグクレート基板３０内の開口部と位置合わせされるように配置される。
【００５３】
放射器サブアセンブリ２２は、複数の基板３８、４０から構成されるＵＭＬ基板３６上に配置され、それらの基板は、放射器サブアセンブリ２２のアンテナ素子と、以下に説明するＲＦ送信機及び受信機回路との間でＲＦ信号を結合するＲＦ給電回路を含む。ＲＦ給電回路基板３８、４０そのものは、多数の個別の回路基板から構成されることがあり、それらの回路基板はＵＭＬ基板３６を設けるために接着されるか、又は別の方法で結合されることは理解されたい。
【００５４】
放射器サブアセンブリ２２及びＵＭＬ基板３６は合わせて、ＵＭＬＡ１８を形成することも理解されたい。ＵＭＬＡ１８は、ＬＭＬＡ２０上に配置され、且つ結合される。具体的には、ＵＭＬ基板３６はファズボタン基板５０、サーキュレータ基板６０及びファズボタンエッグクレート基板７１上に配置される。したがって、この特定の実施形態では、ファズボタン基板５０、サーキュレータ基板６０及びファズボタンエッグクレート基板７１は、ＵＭＬＡ１８とＬＭＬＡ２０との間に配置される。ファズボタン基板５０は、ＵＭＬＡ１８内の回路基板及びサーキュレータ基板６０の多数のバイア間のＲＦ接続を容易にする。ファズボタンエッグクレート基板７１は、サーキュレータ基板６０とＬＭＬＡ２０との間のＲＦ接続を容易にする。
【００５５】
ファズボタンエッグクレート基板７１は、Ｔ／Ｒモジュール、及びＬＭＬＢ８０の表面上に配置される。図１Ｂの組立分解図では、Ｔ／Ｒモジュール７６はＬＭＬ基板８０から離れて示されるが、実際には、Ｔ／Ｒモジュール７６は、従来の技法を用いて、ＬＭＬ基板８０に結合されることは理解されたい。ＬＭＬ基板８０は熱拡散板８６上に配置され、熱拡散板８６は、その中心線の一部に沿ってスロット８７を形成されている。
【００５６】
熱拡散板８６、ＬＭＬ基板８０及びＴ／Ｒモジュール７６は合わせてＬＭＬＡ２０を構成する。複数のＤＣ及び論理コネクタ８８、９０が、熱拡散板８６内に設けられるスロット８６及び開口部を通じて配置され、ＬＭＬＡ２０への電気的な入力／出力接続を与える。一対のＲＦコネクタ９１ａ、９１ｂも熱拡散板８６内の穴９３ａ、９３ｂを通じて配置され、それによって、ＬＭＬ基板８０と電気的に接続し、タイル１２ｂのためのＲＦ接続ポートを提供する。
【００５７】
ＵＭＬＡ１８、ファズボタン基板５０、サーキュレータ基板６０、ファズボタンエッグクレート基板７１及びＬＭＬＡ２０はそれぞれ、その中に複数の穴９４を設けられる。図を明確にするために、全ての穴９４が示されているわけではなく、図示されている全ての穴が符号を付されているわけではない。穴９４のそれぞれの少なくとも一部はねじ山を切られる。９２で包括的に示される対応する複数のねじが穴９４の中に入り、ねじ９２上のねじ山が、穴９４内の対応するねじ山と噛み合う。したがって、複数のねじ９２が共に締り、ＵＭＬＡ１８をＬＭＬＡ２０に固定し（それゆえ、その間にある基板５０、６０及び７１を固定し）、それによって、組み立てられたタイル１２ｂが与えられる。図１Ｂの例示的な実施形態では、放射器アセンブリ２２内の穴９４のうちの一部がねじ山を切られ、熱拡散板８６及びＬＭＬＡ２０の中にねじが挿入され、放射器アセンブリ２２内の穴９４のうちのねじ山を切られた部分と噛み合う。再び、図を明確にするために、全てのねじ９２が示されているわけではなく、図示される全てのねじが符号を付されるわけではない。
【００５８】
ねじ９２が穴９４の中に入ることができるようにするために、ＵＭＬＡ１８及びＬＭＬＡ２０を構成する基板のそれぞれにおいて、基板のそれぞれの穴９４が位置合わせされなければならないことは理解されたい。また、重要なこととして、穴９４は、タイル１２ｂを提供する基板内に設けられる任意の回路又は回路部品を避けるように、基板内に配置されなければならない。
【００５９】
一対のボス９５が点９６において熱拡散板に結合され、タイル１２ｂと機械的に結合するためのポイントを与える。一実施形態では、ボス９５はねじ山を切られ、液体冷却板アセンブリ、又は（この事例の場合のように）空冷によって熱管理するための熱交換器アセンブリ（たとえば、以下に説明される熱拡散板８６）を取り付けるために利用可能にされる。
【００６０】
図１Ｂには２つのＬＭＬＡ２０しか示されていないこと、及び完全なタイルサブアレイ１２を形成するために、ＵＭＬＡ１８に複数のＬＭＬＡ２０が取り付けられることは理解されたい。図１Ｂの例示的な実施形態では、１つのＵＭＬＡ２２当たり４つのＬＭＬＡ２０が存在するであろう。しかしながら、一般的には、必要とされるＬＭＬＡ２０の数は、少なくとも部分的に、タイルサブアレイに含まれる放射素子の数に応じて決まる。
【００６１】
この特定の例では、各タイルサブアレイ１２は、６４個の放射アンテナ素子を含み、それらの素子は、８行のサブアレイの中で所定のパターン（ここでは、三角形格子パターン）において均一に分布する（すなわち、タイルサブアレイの各行は同じ数のアンテナ素子を含む）。図１〜図１Ｃの例示的な設計では、各ＬＭＬＡ２０は２行のアンテナ素子１５に結合するようになっており、全部で１６個のアンテナ素子１５が構成される（当然、図１Ｂでは、各素子１５がスタックパッチ素子に対応すること、及び各スタックパッチ素子１５は２つのパッチ素子１５ａ、１５ｂから構成されることに留意されたい）。別の言い方をすると、各ＬＭＬＡ２０は、サブアレイ１２ｂの２×８部分に給電する。したがって、タイルサブアレイ１２内に８行のアンテナ素子が存在し、各ＬＭＬＡは２つの行に給電するので、サブアレイ１２ｂ全体に給電するための４つのＬＭＬＡ２０が必要とされる。この例示的な実施形態では、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれは８行のアンテナ素子を含むので、タイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのそれぞれは４つのＬＭＬＡ２０を必要とする。
【００６２】
図面及び本文において明確にするために、図１Ｂの例示的な実施形態では、２つのＬＭＬＡ２０しか示されないことに留意されたい。しかしながら、上述したように、実際には、完全なタイル１２ｂを設けるために、４つのＬＭＬＡ２０ａ〜２０ｄがＵＭＬＡ１８の適切な領域に固定される。
【００６３】
この例では、各ＬＭＬＡ２０が２行のアンテナ素子に給電するが、各ＬＭＬＡ２０が３つ以上、又は２つ未満の数のアンテナ行に給電する実施形態を構成することができることにも留意されたい。たとえば、タイルサブアレイが図１〜図１Ｃに示されるように８行を含むものと仮定すると、ＬＭＬＡ構成を、１行のアンテナ素子に結合するように構成することができる（その場合、タイルサブアレイ当たり８つのＬＭＬＡが必要とされるであろう）。又は代替的に、ＬＭＬＡ構成を、４行のアンテナ素子に結合するように構成することができるか（その場合、タイルサブアレイ当たり２つのＬＭＬＡが必要とされるであろう）、又は８行のアンテナ素子に結合するように構成することができる（その場合、タイルサブアレイ当たり１つのＬＭＬＡしか必要とされないであろう）。任意の特定のタイルサブアレイにおいて使用するためのＬＭＬＡの特定の数（すなわち、特定のＬＭＬＡ構成）は、限定はしないが、タイルサブアレイ内の放射素子の数、各ＬＭＬＡのコスト、タイルサブアレイが使用されることになる特定の用途、サブアレイ内のＬＭＬＡを変更することの容易さ（又は難しさ）（たとえば、ＬＭＬＡが故障した場合）、及びタイルサブアレイ内のＬＭＬＡが故障した場合に、ＬＭＬＡを修理するか、交換するか、又は別の方法で変更するのにかかるコストを含む、種々の要因に応じて決まる。当業者は、特定の用途の場合に特定のＬＭＬＡ構成を選択する方法を理解するであろう。
【００６４】
各ＬＭＬＡを、１つ又は複数のＴ／Ｒチャネルに関連付けることができる。たとえば、図１〜図１Ｃの実施形態では、各ＬＭＬＡ２０は、タイルサブアレイ１２ｂの一部として設けられるアンテナ素子の２×８アレイに結合される２×８レイアウトに配列される１６個のＴ／Ｒチャネルを含む。したがって、完全なタイルサブアレイにおいて、４つのそのようなＬＭＬＡ２０が用いられる。
【００６５】
ここで、図１Ｃを参照すると、図１〜図１Ｂの同様の構成要素が同様の参照符号を有するように与えられており、いわゆる「スタックパッチ」エッグクレート放射器サブアセンブリ２２として設けられる放射器アセンブリ２２が示され、それは上側パッチ放射器１５ａ及び下側パッチ放射器１５ｂを含み、第１のアンテナ素子１５ａが基板２４の表面２４ｂ上に配置され、第２のアンテナ素子１５ｂが基板２８の表面２８ｂ上に配置されている。２つの基板２４、２８は、エッグクレート基板２６によって離隔して配置される。放射器アセンブリ２２と同じ、又は類似であることがあるスタックパッチ放射器アセンブリの詳細は、本発明の譲受人に譲渡される、「Slot Coupled, Polarized, Egg-Crate Radiator」と題する米国特許出願第６，６２４，７８７号において記述される。
【００６６】
デュアルスタックパッチエッグクレート放射器アセンブリ２２は、ＵＭＬ基板３６上に配置され、ＵＭＬ基板３６は、偏波及び給電回路基板４０、３８から設けられる。偏波及び給電回路基板４０、３８は、複数のＲＦプリント回路基板１００〜１１４から設けられる。回路基板１００、１０２はアンテナ素子給電回路を含み、回路基板１０４〜１１０は電力分配器回路を含み、回路基板１１２、１１４は偏波回路を含む。この例示的な実施形態では、偏波、給電及び電力分配器回路は全て、プリント回路として実装されるが、低コストで、低プロファイルで、機能的に等価な回路を実装するための任意の技法を用いることもできる。
【００６７】
この実施形態では、回路基板１００は、その表面上に配置される導体を有する。導体１０１の中に、一対の開口部又はスロット１０１ａ、１０１ｂが形成されるか、又は他の方法で設けられ、スロット１０１ａ、１０１ｂを通じて、アンテナ素子１５ａ、１５ｂにＲＦ信号が結合される。したがって、そのタイルサブアレイは、非共振スロット結合を利用する平衡給電回路（図１Ｃでは見ることができない）を利用する。非共振スロット結合を用いることによって、２つの利点が与えられる。第１の利点は、スロット（たとえば、スロット１０１ａ、１０１ｂ）の使用が、給電回路網をアンテナ素子（たとえば、アンテナ素子１５ａ、１５ｂ）から分離するのを助け、それによって、スプリアス放射を防ぐのを大きく助けることができること、そして第２の利点は、非共振スロットは、放射器の利得を大きく低減する可能性がある強いバックローブ放射（共振スロットの特徴である）を除去するのを大きく助けることができることである。給電回路がストリップライン給電回路として実装される一実施形態では、給電回路及びスロットは、ＵＭＬ３６の適切な部分に設けられる、めっきされたスルーホール（それはモード抑圧ポストとしての役割を果たす）によって分離される。
【００６８】
ＵＭＬ基板３６（偏波及び給電回路基板４０、３８から構成される）は、ファズボタン基板５０上に配置される。ファズボタン基板５０は、１つ又は複数の電気信号経路１１６（図１Ｃには、１つの電気信号経路１１６しか示されない）を含む。電気信号経路１１６は、ＵＭＬ３６の一部として含まれる回路（たとえば、偏波及び給電回路）と、サーキュレータ基板６０上に含まれる回路との間の電気的接続を与える。
【００６９】
サーキュレータ基板６０は、５つの回路基板１１９〜１２３、磁石１２５（それは、一実施形態では、サマリウムコバルト磁石として設けられる）、フェライトディスク１２４（それは、一実施形態では、ガーネットフェライトとして設けられる）及び磁極片１２７（それは、一実施形態では、磁化可能なステンレス鋼として設けられるが、任意の磁化可能な材料から設けることができる）から構成される。回路基板１２１上に設けられるプリント回路が、サーキュレータ回路の全てを構成し、サーキュレータを通って伝搬するＲＦ信号のための信号経路を提供する。一実施形態では、サーキュレータは、本発明の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に援用される「Embedded Planar Circulator」と題する米国特許第６，６１１，１８０号に記述されるタイプとして実装することができる。サーキュレータ基板６０は、「ファズボタン」エッグクレート基板７０上に配置される。
【００７０】
レンガスタイル構造を有するアレイアンテナでは、図１Ｃに示されるＲＦサーキュレータのようなサーキュレータは典型的には、各Ｔ／Ｒチャネルに含まれる基板に組み込まれることに留意されたい。
【００７１】
しかしながら、本明細書において記述される本発明の実施形態では、タイルサブアレイ１２ｂの設計は、Ｔ／Ｒモジュールからサーキュレータを除去し、それを別個のサーキュレータ基板６０に埋め込む。たとえば、図１Ｃに示される実施形態では、ＲＦサーキュレータ構成要素（たとえば、フェライト１２４、磁石１２５及び磁極片１２７）は、低損失及び低誘電率のポリテトラフルオロエタン（ＰＴＦＥ）系材料のような市販の材料の層内に「埋め込まれる」か、又は「組み込まれる」ことができる。したがって、回路基板１１９〜１２３は、ＰＴＦＥ系回路基板として設けられることがある。
【００７２】
サーキュレータを（Ｔ／Ｒモジュールの一部ではなく）埋込サーキュレータとして設けることによって、Ｔ／Ｒチャネルサイズが著しく縮小される。Ｔ／Ｒチャネルのサイズを縮小することによって、タイルサブアレイのアンテナ素子の格子間隔をさらに狭くすることができる。狭い格子間隔はグレーティングローブのないスキャンボリュームを達成するための広帯域のフェーズドアレイ用途において重要であるので望ましい。さらに、埋込サーキュレータは、量産用のバッチ処理技法及び市販の材料を利用して設けることができるので、結果として、フェーズドアレイのコストが削減される。
【００７３】
ファズボタンエッグクレート基板７０は、エッグクレート基板７１から設けられる。Ｔ／Ｒモジュール７６が、基板７０内に設けられる開口部内に配置される。Ｔ／Ｒモジュールは、その上に設けられるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）１２６を有するように設けられる。Ｔ／Ｒモジュール７６は、ボール１２６ａに電気的に結合される第１の信号ポートと、ボール１２６ｂに電気的に結合される第２の信号ポートとを備える。ＢＧＡ１２６は、その上にＴ／Ｒモジュール７６が配置されるＬＭＬ基板８０内に設けられる電気回路及び信号経路に電気的に結合される（たとえば、はんだ付け、又は当業者によく知られている電気的接続を形成するための任意の他の技法による）。基板７１は、その中に設けられるファズボタン信号経路１１６も有し、その中を通って、ＲＦ信号が、ボール１２６ｂ及びＬＭＬ基板８０上の電気信号経路を通って、Ｔ／Ｒモジュール７６の第２のポートからサーキュレータ基板６０まで伝搬することができる。
【００７４】
この例示的な実施形態では、ＬＭＬ基板８０は、２組のプリント回路基板１３０、１３２から構成され、２組１３０、１３２のそれぞれ自体は、複数のプリント回路基板１３４〜１４４及び１４６〜１５４から構成されている。当業者であれば理解するように、接着層がＰＣＢ１３０、１３２の一部として示されるのではなく、ＵＭＬＢ３６のＰＣＢ３８、４０と共に示されることに留意されたい。この実施形態では、回路基板１３０（それゆえ、回路基板１３４〜１４４）は、ＬＭＬ基板８０のＲＦ部分に対応し、一方、回路基板１３２（それゆえ、回路基板１４６〜１５４）は、ＬＭＬ基板８０のＤＣ及び論理信号部分に対応し、基板１５４は熱拡散板８６上に配置される。
【００７５】
参照符号１６２によって示される複数の熱経路が、Ｔ／Ｒモジュール７６から、ＬＭＬ基板８０を通って、熱拡散板８６までの熱の伝達を容易にし、好ましい実施形態では、熱拡散板は冷却式の放熱板として設けられる。この実施形態では、熱拡散板８６は、熱伝導性エポキシを介して、ＬＭＬ基板８０の基板１５４に結合される。基板１３０、１３２が組み立てられ（たとえば、接着されるか、又は別の方法で結合され）、ＬＭＬ基板８０が形成されると、ＢＧＡ１２６との適切な接触を確保するために、熱ピン１６２（図１Ｃには、そのうちの２つだけが符号を付される）のかかりのついた第１の端部がＬＭＬ基板８０の穴の中に収まるまで、熱ピン１６２がその穴の中に挿入される。ピン１６２の第２の端部は、ピン１６２の第２の端部が熱拡散板８６の穴１６５の中に配置されるように、ＬＭＬ基板８０の中に短い距離だけ延在する。その後、穴１６５は熱伝導エポキシで満たされる。したがって、ＢＧＡ１２６は、ＲＦ信号、ＤＣ及び論理信号の結合、並びにＴ／Ｒモジュール７６からの熱伝達を達成するための手段を提供する。
【００７６】
当然、拡散板８６をＬＭＬＡ２０に結合するために、他の技法を用いることもできることも理解されたい。また、タイル１２ｂ上の拡散板の正確な場所に関係なく、且つ拡散板がタイル１２ｂに結合される方法に関係なく（たとえば、熱伝導性エポキシ、はんだ、熱グリース等）、熱経路（熱経路１６２等）が、Ｔ／Ｒモジュール７６のような発熱デバイスを拡散板８６のようなヒートシンクに結合することが好ましいことも理解されたい。
【００７７】
ＲＦコネクタ９１ｂが、ＬＭＬＡ２０内のＲＦ信号経路１６８に結合される。この特定の実施形態では、ＲＦコネクタはＧＰＰＯコネクタとして設けられるが、特定の用途に適している電気的及び機械的特性を有する任意のＲＦコネクタを用いてもよい。
【００７８】
参照符号１６８を付された破線によって示されるように、ポート９１ｂ内に給電されるＲＦ信号は、ＬＭＬ基板８０を通って結合され、ＢＧＡ１２６ａを通ってＴ／Ｒモジュール７６に結合される。ＲＦ信号は、Ｔ／Ｒモジュール７６を通って伝搬し、ＢＧＡ１２６ｂを通って、基板１３４、１３６間の信号経路に沿って、ファズボタンエッグクレート基板７０内の信号経路１１６に結合される。信号経路１１６は、基板５０内の信号経路１１６、及びＵＭＬ基板３６上の回路から設けられる一連のＲＦ信号経路を通って、サーキュレータ基板６０に繋がる。ＵＭＬ基板３６上のＲＦ回路は、信号１６８を２つの部分１６８ａ及び１６８ｂに分割し、それらの部分は放射器層２２に結合される。サーキュレータ基板６０及びＴ／Ｒモジュール７６は、システムを双方向性にするように動作することは理解されたい。すなわち、ポート９１ｂは、入力ポート、出力ポートのいずれかとしての役割を果たすことができる。このようにして、信号１６８はタイルサブアレイ内のアンテナ素子の列（たとえば、図１Ｂに示されるタイルサブアレイ１２ｂの列１４ａ）に結合される。
【００７９】
ＵＭＬＡ（及びＬＭＬＡも同様）の層が所望のマイクロ波特性を有する概ね任意のＰＴＦＥ系材料から製造することができることは当業者には理解されよう。たとえば、本実施形態では、ＵＭＬＡ及びＬＭＬＡ内に含まれるプリント回路基板は、ガラス繊維織物で強化された材料で製造される。
【００８０】
ＬＭＬＡは、パッケージレスＴ／Ｒチャネル及び埋込サーキュレータ層サブアセンブリを集積することは理解されたい。上記のように、好ましい実施形態では、ＬＭＬＡは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）相互接続手法を用いて、ＵＭＬＡに結合される。パッケージレスＴ／Ｒチャネルは、費用のかかるＴ／Ｒモジュールパッケージ部品及び関連する組立コストを不要にする。パッケージレスＬＭＬＡの１つの重要な構成要素は下側多層基板（ＬＭＬＢ）である。ＬＭＬＢは、ＲＦ、ＤＣ及び論理信号分配、並びに埋込サーキュレータ層を集積する。Ｔ／ＲチャネルＭＭＩＣ、並びに構成要素、ＲＦ、ＤＣ／論理コネクタ、及び熱拡散境界板は全て、ピック・アンド・プレース装置を用いて、ＬＭＬＡ上に組み立てることができる。以下の図７は、ダイレクトＭＭＩＣチップアタッチ実施形態を示しており、ＭＭＩＣチップは、Ｔ／Ｒチャネル当たり比較的高いピーク送信電力を有することが望ましい用途のために、ＬＭＬＢの下側層に直接取り付けられる。
【００８１】
ここで図２を参照すると、１つの例示的なタイルサブアレイ２００の一部が、第１のインターフェース２０５、サーキュレータ２０６及び第２のインターフェース２０７を通じて、下側多層アセンブリ（ＬＭＬＡ）２０４に結合される上側多層アセンブリ（ＵＭＬＡ）２０２を含む。インターフェース２０５は、たとえば、図１Ａ〜図１Ｃとの関連で上述したファズボタンインターフェース５０に類似のタイプとして設けることができる。サーキュレータ２０６は、図１Ａ〜図１Ｃとの関連で上述したサーキュレータ基板６０に類似のタイプとして設けることができ、インターフェース２０７は、図１Ａ〜図１Ｃとの関連で上記で説明されたファズボタンエッグクレートインターフェース７１に類似のタイプとして設けることができる。
【００８２】
ＵＭＬＡ２０２は、図１Ａ〜図１Ｃとの関連で上述したＵＭＬＡ１８のようなＵＭＬＡの中に含まれることがあるタイプの回路を含む。ＵＭＬＡ２０２は、給電回路２１０に電気的に結合されるアンテナ素子２０８を含む。好ましい実施形態では、給電回路２１０は、平衡給電回路として設けられる。この特定の実施形態では、給電回路２１０は、偏波制御回路２１１の入力に結合される一対のポートを有するように示される。この特定の実施形態では、偏波制御回路は、直交ハイブリッド回路２１６に結合される電力分配回路２１２から設けられる。しかしながら、当業者は、電力分配器回路及びハイブリッド回路以外の回路を用いて、偏波制御回路を実装することができることを理解されよう。
【００８３】
図２の例示的な実施形態では、分配器回路２１２は、一対のウィルキンソン電力分配器２１４ａ、２１４ｂから設けられる。他の実施形態では、ウィルキンソンタイプの電力分配器以外の電力分配器を用いてもよい。電力分配器回路２１２は、直交ハイブリッド回路２１６のポート２１６ａ、２１６ｂのそれぞれに接続される一対のポート２１２ａ、２１２ｂを有する。ハイブリッド回路２１６の第２の一対のポート２１６ｃ、２１６ｄはＵＭＬＡポート２０２ａ、２０２ｂに繋がる。
【００８４】
上記のように、ＵＭＬＡ２０２は、図１Ａ〜図１Ｃとの関連で上述したＵＭＬＡ１８のようなＵＭＬＡ内に含まれる回路のうちのいくつかを例示することを意図している。したがって、図面及び対応する説明において明確にするために、アンテナ素子２０８は、ＵＭＬＡ２０２を介してＬＭＬＡに結合されるアンテナ素子だけを表すことは理解されたい。したがって、図２の素子２０８は、タイルサブアレイ内の全てのアンテナ素子を表すことがあるか（たとえば、タイルサブアレイが単一のＬＭＬＡだけを含む実施形態）、又は代替的に、図２の素子２０８は、タイルサブアレイ内のアンテナ素子の全数の一部だけを表すことがある（たとえば、タイルサブアレイが多数のＬＭＬＡを含む実施形態）。
【００８５】
別の言い方をすると、アンテナ素子２０８は、ＵＭＬＡ２０２を介してＬＭＬＡに結合される全タイルサブアレイ内のアンテナ素子の一部を表す。図１Ｃとの関連で上述したように、タイルサブアレイ（たとえば、図１〜図１Ｃ内のタイルサブアレイ１２ｂ）は、単一のＵＭＬＡ（たとえば、図１Ａ〜図１ＣのＵＭＬＡ１８）から設けられることがあり、それに結合される多数のＬＭＬＡを有することがある。代替的に、タイルサブアレイ（たとえば、図１〜図１Ｃのタイルサブアレイ１２ｂ）は、単一のＵＭＬＡ（たとえば、図１Ａ及び図１ＢのＵＭＬＡ１８）及びそれに結合される単一のＬＭＬＡから設けられてもよく、当該単一のＬＭＬＡが、ＵＭＬＡから与えられる全ての信号を処理するために必要とされる数のＴ／Ｒモジュールを含む。
【００８６】
図２に示されるＬＭＬＡ２０４は、給電回路網２１０を通じてアンテナ素子２０８に結合される単一の送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャネルだけを含むことは理解されたい。したがって、単一のＴ／Ｒチャネルが１つのアンテナ素子に結合される。しかしながら、他の実施形態では、単一のＴ／Ｒチャネルが、複数のアンテナ素子に結合されてもよい。また、ＬＭＬＡは単一のＴ／Ｒチャネルのみを含むように示されるが、他の実施形態では、各ＬＭＬＡは多数のＴ／Ｒチャネルを有するように設けられてもよい。
【００８７】
実際のシステムでは、全タイルサブアレイは複数のＴ／Ｒチャネルを含むが、説明及び図面において明確にするために、図２の例示的な実施形態では、単一のチャネルだけが用いられることは理解されたい。したがって、ＬＭＬＡが単一のＴ／Ｒチャネルだけを含むものとして例示することは、限定することを意図するものではなく、限定するものと解釈されるべきではない。
【００８８】
図２は単一のＴ／Ｒチャネルからなる素子を示し、そのチャネルは、図１〜図１Ｃとの関連で上述したタイルサブアレイ１２ａ〜１２ｘのうちの１つに含まれるタイプのチャネルとすることができることにも留意されたい。当然、本発明の種々の実施形態に従って設けられる各タイルサブアレイ１２ａ〜１２Ｘ（図１）は、複数のそのようなＴ／Ｒチャネルを含むことができる（そして、一般的には含むであろう）。
【００８９】
ＵＭＬＡポート２０２ａ、２０２ｂは、インターフェース回路２０５、サーキュレータ回路２０６及びインターフェース２０７を通じて、ＬＭＬＡ２０４のポート２０４ａ、２０４ｂに結合される。詳細には、インターフェース回路２０６は信号経路を含み、その信号経路を通って、ＵＭＬＡからＬＭＬＡまでＲＦ信号が伝搬することができる。信号経路の少なくとも一部を、図１Ａ〜図１Ｃとの関連で上記で説明されたような、いわゆるファズボタン回路から設けることができる。
【００９０】
ＬＭＬＡ２０４はＴ／Ｒモジュール２３０を含む。Ｔ／Ｒモジュールは、受信信号経路２３１及び送信信号経路２５０を含む。ＵＭＬＡポート２０２ａ、２０２ｂからの信号は、ポート２０４ａ、２０４ｃにおいて受信信号経路２３１に結合される。第１の偏波を有する信号はＵＭＬＡ２０２からポート２０４ａに結合され、第２の異なる偏波を有する信号は、ＵＭＬＡ２０２から、サーキュレータ基板２０６を通って、ポート２０４ｃに結合される。
【００９１】
受信信号経路は、一対の単極双投（ＳＰＤＰ）スイッチ２３２、２３４を含む。スイッチ２３２、２３４は、ポート２０４ａ、２０４ｃからの２つの信号（それぞれ異なる偏波を有する）のうちの所望の信号を、好ましい実施形態では低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３６として設けられる増幅器２３６の入力ポートに結合するように協動する。スイッチ２３２、２３４が図２に示されるように位置決めされている場合、ポート２０４ａにおける信号が、ＬＮＡ２３６の入力ポートに供給される。スイッチ２３２、２３４のスイッチアームが図２の破線で示されるように位置決めされている場合には、ポート２０４ｃにおける信号が、ＬＮＡの入力ポートに供給される。
【００９２】
ＬＮＡ２３６に供給される信号は、適切に増幅され、ＳＰＤＴスイッチ２３８に結合される。ＳＰＤＴスイッチ２３８のスイッチアームは、受信位置又は送信位置のいずれかに入ることができる。受信位置（図２に示される）では、ＳＰＤＴスイッチ２３８は、ＬＮＡ２３６の出力から移相器２４０の入力への信号経路を与える。信号は、移相器を通じて、振幅制御回路２４２（たとえば、減衰器２４２）及びＲＦ  Ｉ／Ｏ回路２４６に結合される。回路２４６は、ＲＦ、ＤＣ及び論理信号を、Ｔ／Ｒモジュール２３０との間で結合する。
【００９３】
ＳＰＤＴスイッチ２３８、移相器２４０及び振幅制御回路２４２は全て、送信信号経路２５０の一部でもある。Ｔ／Ｒモジュールが送信動作モードにあるとき、ＳＰＤＴスイッチ２３８のスイッチアームは、送信位置に（すなわち、移相器２４０と増幅器２５２への入力との間に低損失の信号経路を設けるように）入れられる。スイッチ２３８のアームがそのように位置決めされる場合、送信信号源（図２には示されない）からの信号が、分配回路２４６のＲＦ部分を通って、減衰器２４２、移相器２４０、スイッチ２３８を通って、増幅器に結合される。この増幅器は電力増幅器２５２として設けられることが好ましい。
【００９４】
電力増幅器は、インターフェース２０７を通じて、サーキュレータ２０６のポート２０６ａに、適切に増幅された信号（送信信号とも呼ばれる）を与える。サーキュレータ２０６の第２のポート２０６ｂは、インターフェース２０５を通じてＵＭＬＡポート２０２ｂに結合され、サーキュレータの第３のポート２０６ｂは、スイッチ２３２を通じて、終端２５４に結合される。
【００９５】
その後、送信信号は、偏波制御回路２１１を通って、給電回路２１０に結合され、最後に、ＲＦ送信信号を放射するアンテナ素子２０８に結合される。
【００９６】
Ｔ／Ｒモジュール７６はタイルサブアレイ１２内の能動回路の概ね全てを含むことは理解されたい。図１〜図１Ｃとの関連で上記で説明されたように、Ｔ／Ｒモジュール７６は、送信信号経路及び受信信号経路を含み、各経路はＬＭＬＡ２０のビームフォーマに結合される。
【００９７】
一実施形態では、ＬＮＡ２３６は、コンパクトなガリウムヒ素（ＧａＡｓ）低雑音増幅器として設けることができ、電力増幅器２５２は、コンパクトなＧａＡｓ電力増幅器として設けることができる。図２には示されないが、いくつかの実施形態では、Ｔ／Ｒモジュールは、スイッチ２３２、２３４、２３８、移相器２４０又は振幅制御回路２４２のうちのいくつか、又は全てを制御するためのシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）制御モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）も含むことができる。
【００９８】
ここで図３を参照すると、ＵＭＬＡ２６０が、ＵＭＬＢ２６４上に配置されるエッグクレート放射器アセンブリ２６２（図１〜図１Ｃとの関連で上述したアセンブリ２２と同じか、又は類似のものとすることができる）から構成される。ＵＭＬＢ２６４は、２つのサブアセンブリ３１０、３１２から構成される。各サブアセンブリ３１０、３１２が製造され、そして、層２７４を介して結合されて、ＵＭＬＢ２６４が設けられる。好ましい実施形態では、層２７４は接着層２７４に対応する。１つの好ましい実施形態では、その層２７４は、シアン酸エステルＢステージ樹脂（たとえば、W. L. Gore & Associatesによって製造され、Ｓｐｅｅｄｂｏａｒｄ−Ｃ（登録商標）の商品名で販売されるタイプ）として設けられる接着層２７４に対応する。その後、エッグクレート放射器及びＵＭＬＢサブアセンブリ２６２、２６４は、ＵＭＬＡ２６０を設けるために接着されるか、又は別の方法で固定される。エッグクレート放射器２６２及びＵＭＬＡ２６４は、導電性エポキシ接着フィルムを介して、互いに結合することができる。当然、当業者によく知られており、マイクロ波回路サブアセンブリを互いに固定するのに適している任意の他の接着技法又は固着技法を用いることもできることは当業者には理解されよう。好ましい実施形態では、ＵＭＬＡ２６０は接着されたアセンブリとして設けられることは理解されたい。しかしながら、本発明によれば、最終的に接着されるＵＭＬＡアセンブリは、多数の積層、接着及び組立工程の結果である。
【００９９】
ＵＭＬＡのためのマルチステップ積層、製造及び組立工程の結果として、いくつかの利点がもたらされる。（ａ）各サブアセンブリ２６２、３１０、３１２を個別に試験することができ、所望の電気的動作特性及び／又は機械的動作特性を満たしていないか、又は超えていない任意のサブアセンブリ２６２、３１０、３１２を特定して、修理することができるか、又はＵＭＬＡを形成するのに使用しないことができる。（ｂ）各サブアセンブリ３１０、３１２は、個別に試験することができ、所望の電気的動作特性及び／又は機械的動作特性を満たしていないか、又は超えていない任意のサブアセンブリ３１０、３１２を特定して、修理することができるか、又はＵＭＬＢを形成するのに使用しないことができる。（ｃ）サブアセンブリ２６２、３１０、３１２を個別に製造することによって、そのサブアセンブリの最大の歩留まりを得るために、各サブアセンブリのための製造工程を個別に最適化することができるようになる。（ｄ）既知の「良好な」サブアセンブリ３１０、３１２だけを用いてＵＭＬＢが製造されるので、この結果として、ＵＭＬＢ製造工程の歩留まりが高くなる。（ｅ）既知の「良好な」サブアセンブリ２６２、３１０、３１２だけを用いてＵＭＬＡが製造されるので、この結果として、ＵＭＬＡ製造工程の歩留まりが高くなる。（ｆ）後に接着層を介して互いに固定されるサブアセンブリ２６２、３１０、３１２を個別に製造する結果として、サブアセンブリ２６２、３１０、３１２毎の接着剤及び接着温度の選択の幅が広がり、それによって、サブアセンブリ２６２、３１０、３１２毎の機械的性能が改善される。したがって、ＵＭＬＡ２６０のために開発された製造及び組立手法は、ロバストな機械的設計を生み出し、それによって製造歩留まりが著しく改善される。
【０１００】
１つの特定の実施形態では、エッグクレート放射器２６２及びＵＭＬＢ２６４サブアセンブリはいずれも０．５ｍ×０．５ｍであり、それゆえ、ＵＭＬＡは０．５メートル（ｍ）長×０．５ｍ幅（１９．７ｉｎ×１９．７ｉｎ）である。ＵＭＬＡ２６０は、典型的には約０．２５インチの厚み又は高さＨ１を有するように設けられ、１０２４個の二重円偏波ＲＦチャネルを含み、各ＲＦチャネルは０．１６オンス（４．６５ｇ）の重みを有する。さらに、上記のマルチステップ積層及び製造工程によれば、ＵＭＬＡの各回路層は、ＰＷＢ業界標準の工程及び製造公差、並びに市販の材料を用いて製造することができる。
【０１０１】
一実施形態では、２つのサブアセンブリ３１０、３１２は、ＦＥＰ接着剤２６７の２ミル厚の層によって分離される１０ミル厚のタコニックＲＦ−３０誘電体回路基板２６６、２６８、２７０、２７２、２７６、２７８、２８０、２８２の積層から構成される。上記のように、エッグクレート放射器２６２とＵＭＬＢ２６４との間の接着は、導電性エポキシフィルムを介して達成することができる。好ましい手法では、サブアセンブリ３１０、３１２が最初に互いに固定されて、ＵＭＬＢ２６４が形成され（すなわち、基板３１０、３１２は、サブアセンブリ３１０、３１２を分離するグランドプレーン間にＳｐｅｅｄｂｏａｒｄ−Ｃ（登録商標）接着剤を用いて接着される）、その後、ＵＭＬＢ２６４が、エッグクレート放射器２６２に固定されて、ＵＭＬＡ２６０が形成される。
【０１０２】
ＵＭＬＢ２６４は複数の垂直相互接続２９０〜３０６を含むことは理解されたい。垂直相互接続２９０〜３０６は、本明細書において「ＲＦバイア」と呼ばれることもある。ＲＦバイア２９０〜３０６は、ＵＭＬＢ２６４を構成する回路基板２６６〜２８２の種々の層上に設けられる回路又は信号経路間のＲＦ信号経路を与える。
【０１０３】
たとえば、サブアセンブリ３１０では、回路基板２７０が、その層２７０ｂ上に配置される５０オーム入力ポート／２５オーム出力ポートウィルキンソン抵抗分配器を有するように設けられる（抵抗分配器の一部３２０だけを図３の断面図において見ることができる）。抵抗分配器の一部３２０は、ＲＦバイア２９４、２９６を通じて、回路基板２６８の層２６８ａ上のストリップライン給電回路３２２に結合される（給電回路３２２の一部だけを図３の断面図において見ることができる）。その後、給電回路３２２は、ＲＦ信号を１つ又は複数のスロット放射器３１４ａに与える。スロット放射器は、エッグクレート放射器サブアセンブリ２６２の一部として設けられる一対のスタックパッチ放射器を励起する。
【０１０４】
同様に、サブアセンブリ３１２は、回路基板２８０の層２８０ｂ上に５０オーム入力ポート／５０オーム出力ポート３分岐直交ハイブリッド回路３２４と、回路基板２７８の層２７８ａ上に５０オーム入力ポート／２５オーム出力ポートウィルキンソン抵抗分配器３２６とを含む（回路３２４及び３２６の一部だけを図３において見ることができる）。直交ハイブリッド３２４は、そこに供給される入力信号を分割し、アンテナにおいて偏波制御を与えるために必要とされる±９０°位相関係を与える（たとえば、図２との関連で上記で説明されたような偏波制御回路による）。詳細には、±９０°位相関係は、アンテナにおいて左円偏波及び右円偏波を達成するために必要とされる。ウィルキンソン抵抗分配器３２０及び３２６は、再び信号を分割して、サブアセンブリ２６２内の放射器２６３ａ、２６３ｂに給電する空間的に直交する信号を与える。２９４、２９６及び３０４、３０６に給電するウィルキンソンポートにおいて奇数モード励起を終端することによって、アレイがボアサイトから走査されるので、抵抗器は軸方向無線性能を改善する。抵抗器は、たとえば、Ｏｍｅｇａ−ｐｌｙ（登録商標）のような銅薄膜の一部として設けることができるか、又は回路基板の誘電体材料上にある銅回路に直接インク抵抗器として塗布するか若しくはチップ抵抗器として適用することができる。ＲＦ相互接続２９０、３０２は、直交ハイブリッド回路３２４と、層２７０ｂ、２７８ａ上に設けられるウィルキンソン分配器回路３２０及び３２６とを電気的に結合する。
【０１０５】
ＲＦ相互接続２９４、２９６は、ＵＭＬＢ２６４の単一のサブアセンブリ（すなわち、サブアセンブリ３１０）内の層上に設けられる回路を相互接続することは理解されたい。同様に、ＲＦ相互接続２９２、３０２は、サブアセンブリ３１２（すなわち、ＵＭＬＢ２６４の単一のサブアセンブリ）内の異なる層上に設けられる回路を相互接続する。
【０１０６】
一方で、ＲＦ相互接続２９０、３０４及び３０６は、ＵＭＬＢ２６４の種々のサブアセンブリ内の異なる層上に設けられる回路を相互接続する。たとえば、ＲＦ相互接続３０４、３０６は、層２７８ａ上に設けられるウィルキンソン分配器回路３２６と、層２６８ａ上に設けられる給電回路３２２とを電気的に結合し、一方、ＲＦ相互接続２９０は、層２８０ｂ上に設けられる直交ハイブリッド回路３２４と、層２７０ｂ上に設けられる分配器回路３２０とを電気的に結合する。ＲＦ相互接続２９０及びＲＦ相互接続３０４、３０６は、ＵＭＬＢ２６４の最も下にある層（すなわち、層２８２ｂ）からＵＭＬＢ２６４の最も上にある層（すなわち、層２６６ａ）まで延在するので、ＲＦ相互接続２９０、３０４、３０６は、ＵＭＬＢ２６４上の任意の層上にある回路を結合することができる。
【０１０７】
上記のように、限定はしないが、ＵＭＬＡ２６０を製造するコストを含む理由から、標準的なＰＷＢ製造工程を用いて、ＵＭＬＢ２６４のサブアセンブリ３１０、３１２を製造することが望ましい。
【０１０８】
しかしながら、そのような製造技法を用いるとき、ＲＦバイア（及び一般的に知られているようにＲＦバイアの周囲に設けられることがあるモード抑圧バイア）を形成するために、標準的な穿孔及びめっき工程から、ＲＦ「スタブ」が形成される。ＲＦスタブは、ＲＦバイアと伝送線路導体（たとえば、ストリップラインＲＦ伝送線路の中央導体）との間の交差部（又は接合部）の上及び／又は下に延在する、ＲＦバイアの部分である。ＲＦスタブは、２つ（又はそれ以上）のＲＦ伝送線路が接続されるときに形成される。
【０１０９】
図３のＵＭＬＡでは、２つの内部回路層を接続するために、ＲＦバイアを穿孔し、めっきすることから、ＵＭＬＢ内に４つの個別のＲＦスタブが形成される。第一に、サブアセンブリ３１０内に、上側ウィルキンソン分配器回路層（たとえば、層２７０ｂ上の回路３２０）と、給電回路層（たとえば、層２６８ａ上の回路３２２）との間の接続において、スタブ３９０及び３９２が生じる。第二に、サブアセンブリ３１２において、直交ハイブリッド回路層（たとえば、層２８０ｂ上の回路３２４）と、下側ウィルキンソン分配器回路層（たとえば、層２７８ａ上の回路３２６）との間に接続において、スタブ３９３、３９４が生じる。第三に、直交ハイブリッド回路層（たとえば、層２８０ｂ上の回路３２４）と、上側ウィルキンソン分配器回路層（たとえば、層２７０ｂ上の回路３２０）との間に接続において、スタブ４２０（図５）及び４２２が生じる。第四に、図３には示されないが、下側ウィルキンソン回路層（すなわち、層２７８ａ）と給電回路層（すなわち、層２６８ａ）との間の接続の結果として、スタブが生じる可能性がある。第三及び第四の状況は、サブアセンブリ３１０がサブアセンブリ３１２に接着されるか、又は別の方法で固定されるときに生じることは理解されたい。したがって、単一のサブアセンブリ内の異なる層上の回路間を接続する結果として、又は多数のサブアセンブリ内の異なる層上の回路間を接続する結果として、スタブが生じる可能性がある。
【０１１０】
多数の回路基板及び回路層を有する従来のマイクロ波アセンブリでは、ＲＦスタブは、個別の、いわゆる「バックドリル作業」によって除去され、その作業では、ＲＦバイアのスタブ部分が、ＲＦバイアの直径よりも大きなドリル径を用いてＲＦバイアを穿孔することによって物理的に除去される。ドリル作業後に残される、結果として形成される穴は、非導電性エポキシで埋め戻される（back-filled）。
【０１１１】
この追加される製造ステップ（すなわち、バックドリル作業）は２つの結果をもたらす。第一に、ＲＦ接合部を越えて延在する誘電体「スタブ」によって、ＲＦ性能が劣化する。エポキシ充填材は典型的には、誘電率及び誘電損の電気的特性において、周囲のマイクロ波積層物と一致しないだけでなく、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向における熱膨張率のような機械的特性も、エポキシとマイクロ波積層物との間で一致しない。したがって、ＲＦ相互接続の動作帯域幅が縮小し、ＲＦ性能（反射減衰量、挿入損失）のチャネル間トラッキングが劣化する。第二に、その工程によって、著しくコストが上がり、リードタイムが長くなる。これらの２つの結果は、充填材料並びに回路基板の電気的特性及び機械的特性の間の少なくとも製造公差及び変動の結果であり、システム動作能力を低下させる。
【０１１２】
しかしながら、本発明のタイルサブアレイは、「ＲＦ整合パッド」を利用して、ＲＦバイアスタブをＲＦ動作周波数帯にわたって電気的に「整合させる」ことによって、全てのＲＦバイアスタブのバックドリル及びバックフィルを不要にする。ＲＦ整合パッド技法は、ブランク層上（すなわち、銅を含まない層）、又はグランドプレーン層内（リリーフエリアを含む）に導電性材料が設けられ、標準的な低アスペクト比のドリル及びめっき製造作業によって、内部回路層を接続すると共にＸ帯（８ＧＨｚ〜１２ＧＨｚ）にわたって低挿入損失のＲＦ遷移を生成するＲＦバイアを製造することができるようにする技法である。ＲＦ整合パッド手法によれば、全てのＲＦバイア及びモード抑圧バイアを、アセンブリ全体を通じて、同時に穿孔し、めっきすることができる。バックドリル作業及びバックフィル作業に関連付けられる製造コストは全く不要である。さらに、ドリル公差及びバックフィル材料公差に起因するチャネル間変動が除去されているので、ＲＦ性能は改善されている。
【０１１３】
図３の実施形態では、ＲＦ整合パッドは、グランドプレーン回路層（すなわち、層２６６ａ、２６８ｂ、２７０ａ、２７２ｂ、２７４ａ、２７８ｂ、２８０ａ及び２８２ｂ）内の導電性円板（アニュラリング・リリーフエリアによって包囲される）から設けられる。ＲＦ整合パッド技法は、ＲＦ相互接続及びＲＦ伝送線路の交差部によって形成されるＲＦ接合部を越えて、４分の１波長以下だけ延在する任意のＲＦスタブに適用することができる一般的な手法である。
【０１１４】
ここで図４〜図４Ｃを参照すると、図３の同様の素子が同様の参照符号を有するように設けられており、ＲＦ相互接続２９４が、回路基板２６６の層２６６ａ上の第１の端部から、回路基板２７２の層２７２ｂ上の第２の端部まで延在することを明らかに見ることがる。図３との関連で上述したように、ＲＦ相互接続２９４は、回路層２７０ｂ上の伝送線路３２０を、回路層２６８ａ上の伝送線路３２２に結合する。図３及び図４に示される実施形態では、ＲＦ伝送線路３２０、３２２はそれぞれ、ストリップライン伝送線路の中央導体に対応し、導体３２０ａ、３２０ｂ及び３２２ａ、３２２ｂはそれぞれ、ストリップライン構成のグランドプレーンに対応することは理解されたい。
【０１１５】
伝送線路３２０とＲＦ相互接続２９４との間の接合（又は交差）の結果として、第１のＲＦスタブ３９０が生じ、伝送線路３２２とＲＦ相互接続２９４との間の接合（又は交差）の結果として、第２のＲＦスタブ３９２が生じる。ＲＦ相互接続２９４の第１の端部は、ＲＦ相互接続２９４に結合される第１の導電性領域４０８から設けられるＲＦ整合パッド４０７を有するように設けられる。この例示的な実施形態では、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域は、円板形導体４０８として設けられる。第１の導電性領域（たとえば、円板形導体４０８）は、導体４０８をグランドプレーン３２２ａから電気的に分離する非導電性リリーフエリア４０９によって包囲される。この例示的な実施形態では、リリーフエリア４０９は、第１の内径、及び第２の直径又は外径によって画定されるアニュラリングとして設けられる。
【０１１６】
同様に、ＲＦ相互接続２９４の第２の端部は、グランドプレーン３２０ｂを導体４１１から分離する非導電性リリーフエリア４１２によって包囲される第１の導電性領域４１１から設けられるＲＦ整合パッド４１０を有するように設けられる。
【０１１７】
ＲＦ整合パッド４０７、４１０のサイズ及び形状は、それぞれのＲＦスタブ３９２、３９０の任意のインピーダンス及び／又は伝送特性を「調整する」（又は、「一致させる」）ように選択される。ＲＦ整合パッド４０７は、ＲＦ整合パッド４１０と同じサイズ又は形状である必要はないことは理解されたい。すなわち、円板４０８、４１１の直径は、同じである必要はない。また、アニュラリング４０９、４１２の内径及び外径は同じである必要はない。むしろ、各ＲＦ整合パッド４０７、４１０は、所望の機械的及び電気的動作特性を有するＲＦ相互接続２９４を最も実効的に与える形状及び寸法（すなわち、サイズ）を有するように設けられる。
【０１１８】
また、以下の図６及び図６Ａとの関連で示されるように、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域の形状が円板である必要はない。むしろ、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域は、任意の規則的な幾何学的形状、又は不規則な幾何学的形状を有するように設けることができる。同様に、リリーフ領域（たとえば、領域４０９、４１２）も環状を有するように設けられる必要はない。むしろ、リリーフ領域が、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域（たとえば、領域４０８）を、第１の導電性領域が生じる層上のグランドプレーンから概ね電気的に分離する限り、リリーフ領域は任意の規則的な幾何学的形状、又は不規則な幾何学的形状を有するように設けることができる。たとえば、図４に示されるように、グランドプレーン３２２ａは導電性領域４０８と同じ回路層上にある。したがって、リリーフ領域４０９は（そのサイズ及び／若しくは形状に、並びに／又は導電性領域４０８のサイズ及び／若しくは形状に関係なく）、導電性領域４０８をグランドプレーン導体３２２ａから電気的に分離すべきである。
【０１１９】
また、図４Ｃの伝送線路部分３２１によって示されるように、ＲＦ整合パッドは、伝送線路のインピーダンス整合部分と共に利用することができることも理解されたい。ＲＦ整合パッド４１０を設計する（すなわち形状及び寸法を選択する）ときに、整合部分３２１のインピーダンス特性の効果が考慮に入れられるべきである。
【０１２０】
ここで図４Ｄを参照すると、ＲＦ相互接続２９４のための挿入損失対周波数のプロットが示される。
【０１２１】
ここで図５〜図５Ｃを参照すると、図３の同様の素子が、同様の参照符号を有するように設けられており、ＲＦ相互接続２９０が、回路基板２６６の層２６６ａ上の第１の端部から、回路基板２８２の層２８２ｂ上の第２の端部まで延在することを明らかに見ることができる。図３との関連で上記で説明されたように、ＲＦ相互接続２９０が、回路層２７０ｂ上の伝送線路３２０を回路層２８０ｂ上の伝送線路３２４に結合する。伝送線路３２０はサブアセンブリ３１０内に配置され、伝送線路３２４はサブアセンブリ３１２内に配置されることに留意されたい。したがって、ＲＦ相互接続２９０は、サブアセンブリ３１０及びサブアセンブリ３１２の両方を通過する。
【０１２２】
図３及び図４Ａに示される実施形態において、ＲＦ伝送線路３２０、３２４はそれぞれストリップライン伝送線路の中央導体に対応し、導体３２０ａ、３２０ｂ及び３２４ａ、３２４ｂはそれぞれストリップライン構成のグランドプレーンにそれぞれ対応することは理解されたい。
【０１２３】
伝送線路３２０とＲＦ相互接続２９０との間の接合（又は交差）の結果として、ＲＦスタブ４２０、４２２が生じる。伝送線路３２４とＲＦ相互接続２９０との間の接合（又は交差）の結果として、さらなるＲＦスタブ４２２が生じる。
【０１２４】
スタブ４２０〜４２２に起因するＲＦ相互接続２９０への影響を低減するために、ＲＦ相互接続２９０は、複数のＲＦ整合パッド４２４、４２６、４２８、４３０、４３２を有するように設けられる。ＲＦ整合パッド４２４は、ＲＦ相互接続２９０に結合される第１の導電性領域４３４から設けられる。この例示的な実施形態では、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域は、円板形導体４３４として設けられる。第１の導電性領域４３４は、非導電性リリーフエリア４３６によって包囲され、そのリリーフエリアは、導体４３４をグランドプレーン３２２ａから電気的に分離する。この例示的な実施形態では、リリーフエリア４３６は、第１の直径（又は内径）及び第２の直径（又は外径）によって画定されるアニュラリングとして設けられる。
【０１２５】
同様に、ＲＦ整合パッド４２６、４２８、４３０、４３２はそれぞれ、非導電性リリーフエリア４３９、４４１、４４３、４４５によってそれぞれ包囲される第１の導電性領域４３８、４４０、４４２、４４４を含む。リリーフエリア４３９、４４１、４４３、４４５はそれぞれ、導電性領域４３８、４４０、４４２、４４４をそれぞれグランドプレーン３２０ａ、３２０ｂ、４５０ａ、３２４ｂから電気的に分離する。
【０１２６】
ＲＦ整合パッド４２４〜４３２のサイズ及び形状は、それぞれのＲＦスタブ４２０、４２１、４２２の任意のインピーダンス及び／又は伝送特性を「調整する」（又は、「一致させる」）ように選択される。それらのＲＦ整合パッドは、互いに同じサイズ又は形状である必要はないことは理解されたい。すなわち、円板４３４、４３８、４４０、４４２、４４４の直径は、同じである必要はない。また、アニュラリング４３６、４３９、４４１、４４３、４４５の内径及び外径は同じである必要はない。むしろ、各ＲＦ整合パッド４２４〜４３２は、所望の機械的動作特性及び電気的動作特性を有するＲＦ相互接続２９０を最も実効的に与える形状及び寸法（すなわち、サイズ）を有するように設けられる。
【０１２７】
また、以下の図６及び図６Ａとの関連で示されるように、ＲＦ整合パッド４２４〜４３２の第１の導電性領域の形状は円板である必要はない。むしろ、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域は、任意の規則的な幾何学的形状、又は不規則な幾何学的形状を有するように設けることができる。同様に、リリーフ領域も環状を有するように設けられる必要はない。むしろ、リリーフ領域が、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域を、第１の導電性領域が生じる層上のグランドプレーンから概ね電気的に分離する限り、リリーフ領域は任意の規則的な幾何学的形状、又は不規則な幾何学的形状を有するように設けることができる。たとえば、図５に示されるように、グランドプレーン３２０ａは導電性領域４３８と同じ層上にある。したがって、リリーフ領域４３９は（そのサイズ及び／若しくは形状に、並びに／又は導電性領域４２６のサイズ及び／若しくは形状に関係なく）、導電性領域４３８をグランドプレーン導体３２０ａから電気的に分離すべきである。
【０１２８】
また、図５Ｃの伝送線路部分３２１’によって示されるように、ＲＦ整合パッドは、伝送線路のインピーダンス整合部分と共に利用することができることも理解されたい。ＲＦ整合パッド４１０を設計する（すなわち形状及び寸法を選択する）ときに、整合部分３２１’のインピーダンス特性の効果が考慮に入れられるべきである。
【０１２９】
ここで図５Ｄを参照すると、ＲＦ相互接続２９０のための挿入損失対周波数のプロットが示される。
【０１３０】
ここで図６及び図６Ａを参照すると、一対の幾何学的形状４６０、４６２が、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域及び／又はリリーフエリアが設けられることがある形状を例示する。上記のように、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域（たとえば、図４Ａ、図４Ｂの領域４０８、４１１、又は図５の領域４３４、４３８、４４０、４４２、４４４）は、任意の規則的な幾何学的形状、又は不規則な幾何学的形状を有するように設けられることがある。同様に、リリーフ領域（たとえば、図４Ａ、図４Ｂの領域４０９、４１２、又は図５の領域４３６、４３９、４４１、４４３、４４５）も環状を有するように設けられる必要はない。むしろ、リリーフ領域が、ＲＦ整合パッドの第１の導電性領域を、第１の導電性領域が生じる層上のグランドプレーンから概ね電気的に分離する限り、リリーフ領域は、任意の規則的な幾何学的形状、又は不規則な幾何学的形状を有するように設けることができる。したがって、そのサイズ及び／又は形状に関係なく、リリーフ領域は、導電性領域をグランドプレーン導体から電気的に分離すべきである。
【０１３１】
ＲＦ整合パッドの導電性領域及びリリーフ領域は、限定はしないが、長方形、正方形、円形、三角形、偏菱形及び弧状を含む、任意の形状を有するように設けることができる。また、ＲＦ整合パッドの導電性領域及びリリーフ領域は、上記の形状のうちの任意の形状の組み合わせから設けられることもできる。また、ＲＦ整合パッドの導電性領域及びリリーフ領域は、規則的な形状及び不規則な形状のうちの任意の形状の組み合わせから設けることができる。
【０１３２】
ここで図７を参照すると、タイルサブアレイ４７０が、Ｔ／Ｒモジュール回路基板４７２を含み、その上にＲＦ回路基板４７４が配置される。ＲＦ回路基板の上には、ＤＣ／論理回路基板４７６が配置される。ＤＣ／論理回路基板の上には、サーキュレータ回路基板４７８が配置される。Ｔ／Ｒモジュール回路基板、ＲＦ回路基板、ＤＣ／論理回路基板及びサーキュレータ回路基板のそれぞれは、図１Ａ〜図２との関連で上記で説明されたＴ／Ｒモジュール回路、ＲＦ回路、ＤＣ／論理回路及びサーキュレータ回路と概ね同じ機能を果たす。
【０１３３】
最後に、サーキュレータ回路基板上にＵＭＬＡ４８０が配置される。ＵＭＬＡは、図１Ａ〜図５との関連で上述したＵＭＬＡと同じ、又は類似のものとすることができる。
【０１３４】
図７の例示的な実施形態は、Ｔ／Ｒモジュール４７２をＬＭＬＢの下側層に直接取り付けることができることを示す。すなわち、ＬＭＬＢの下側層へのダイレクトＭＭＩＣチップアタッチ手法（ＭＭＩＣチップは示されない）を用いることができる。この手法は、Ｔ／Ｒチャネル当たりの送信電力のピークが相対的に高いことが望ましい用途において、有利に働き得る。
【０１３５】
本明細書において列挙される全ての刊行物及び引用文献は、参照によりそれらの全体が本明細書に援用される。
【０１３６】
本願の図面において、場合によっては、或る特定の素子の例示として、複数の素子が示されることがあり、複数の特定の素子の例示として、単一の素子が示されることがある。複数の特定の素子を示すことによって、本発明に従って実施されるシステム又は方法が、その素子又はステップの２つ以上を含まなければならないことを暗示するものでもなければ、単一の素子を示すことによって、本発明が、そのそれぞれの素子のうちの単一の素子を有する実施形態に限定されることを意図するものでもない。図面において示される特定の素子の数を、少なくとも或る状況では、特定のユーザ要件に対応するように選択することができることは当業者には理解されよう。
【０１３７】
上述した実施形態では、複数の素子及び特徴の特定の組み合わせだけが例示される。これらの教示を、本特許出願、並びに参照により本明細書に援用される特許及び特許出願における他の教示と入れ替えること及び置き換えることも明らかに考えられる。特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において記述される変形形態、変更形態及び他の実施態様を当業者であれば思いつくことができることは、当業者には理解されよう。
【０１３８】
さらに、本発明を説明する際に、且つ図面において本発明の実施形態を図示する際に、明確にするために、特定の用語、数、寸法、材料等が用いられる。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語、数、寸法、材料等には限定されず、特定の用語、数、寸法、材料等はそれぞれ、少なくとも、同様の目的を果たすために同様に動作する全ての技術的及び機能的な均等物を含む。所与の言葉、言い回し、数、寸法、材料、用語、製品ブランド等を使用することは、全ての文法的、字義的、科学的、技術的及び機能的な均等物を含むことを意図している。本明細書において用いられる用語は、説明することを目的としており、限定することは意図していない。
【０１３９】
本発明の好ましい実施形態について説明したが、ここで、それらの概念を組み込む他の実施形態を用いることもできることは、当業者には明らかになるであろう。さらに、本明細書において記述される本発明の実施形態を変更して、本明細書において参照される適用可能な技術及び標準規格における変更及び改善に対応し、且つ／又は準拠することができることは当業者には理解されよう。たとえば、その技術は、数多くの他の異なる形において、及び数多くの異なる環境において実施することができ、本明細書において開示される技術は、他の技術と組み合わせて用いることもできる。特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において記述される実施形態の変形形態、変更形態及び他の実施態様を当業者であれば思いつくことができる。それゆえ、これらの実施形態は、開示される実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定されるべきであると考えられる。
【０１４０】
上述した実施形態では、複数の素子及び特徴の特定の組み合わせだけが例示される。これらの教示を、本願、並びに参照される特許及び特許出願における他の教示と入れ替えること及び置き換えることも明らかに考えられる。特許請求の範囲に記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において記述される変形形態、変更形態及び他の実施態様を当業者であれば思いつくことができることは、当業者には理解されよう。したがって、これまでの説明は一例にすぎず、制限することは意図していない。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物において定められる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2010507929.tif 000023
2010507929.tif 000024