(57)【要約】【課題】  従来技術の欠点を克服する装置を提供すること。【解決手段】  同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の接続のための短絡スタブ。内部導体接続部と外部導体接続部との間に接続部を有するタングステンまたはタングステン合金の短絡スタブ。この短絡スタブは、金属射出成形技法を使用してコスト効率的に形成され得る。接続部は、ある範囲の種々の構成の、複数のループセグメントによって形成され得る。必要であれば、金属射出成形時に短絡スタブを支持するために一つ以上の支持体が適用され得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の接続のための短絡スタブであって、
前記内部導体接続部と前記外部導体接続部との間に接続部を有するタングステンまたはタングステン合金短絡スタブを備える、短絡スタブ。
【請求項２】
前記接続部は平面状である、請求項１に記載の短絡スタブ。
【請求項３】
前記接続部はスパイラル状である、請求項１に記載の短絡スタブ。
【請求項４】
前記接続部はヘリカル状である、請求項１に記載の短絡スタブ。
【請求項５】
前記接続部は前記内部導体に平行な長手方向軸の周りに同軸的に形成される、請求項４に記載の短絡スタブ。
【請求項６】
前記接続部は少なくとも二つのループセグメントを有し、
前記ループセグメントの各々は別々の平面に配置されており、
前記ループセグメントの各々は移行セグメントによって少なくとも一つの他のループセグメントと相互接続されている、請求項１に記載の短絡スタブ。
【請求項７】
前記ループセグメントは平行な平面に整列している、請求項５に記載の短絡スタブ。
【請求項８】
金属射出成形によってタングステンまたはタングステン合金短絡スタブを形成するステップと、
前記短絡スタブを焼結するステップと、を備える、同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の接続のための短絡スタブを製造する方法。
【請求項９】
前記短絡スタブは内部導体接続部と外部導体接続部との間の接続部によって形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記接続部は複数のループセグメントを持っており、前記ループセグメントは前記金属射出成形時に少なくとも一つの支持体によって支持される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記短絡スタブを焼結した後に前記少なくとも一つの支持体を除去するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの支持体は前記内部導体に平行な長手方向軸を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの支持体は壊れ易い接続部によって前記ループセグメントに連結されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの支持体は内面に沿って前記ループセグメントに連結されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの支持体は外面に沿って前記ループセグメントに連結されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの支持体は一体型支持バンドである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの支持体は前記ループセグメント同士の間の少なくとも一つの柱である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記ループセグメントは平行な平面に整列している、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
金属射出成形によって未焼結部品のタングステンまたはタングステン合金短絡スタブを形成するステップであって、前記未焼結部品のタングステンまたはタングステン合金短絡スタブは内部導体接続部と外部導体接続部との間に接続部を持っており、前記接続部は前記金属射出成形時に少なくとも一つの支持体によって支持される複数のループセグメントを持っている、未焼結部品のタングステンまたはタングステン合金短絡スタブを形成するステップと、
前記未焼結部品のタングステンまたはタングステン合金短絡スタブを分離して、焼結するステップと、
前記少なくとも一つの支持体を除去するステップと、を備える、同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の接続のための短絡スタブを製造する方法。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの支持体は、該少なくとも一つの支持体と前記ループセグメントとの間の壊れ易い接続部を壊すことによって除去される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記未焼結部品のタングステンまたはタングステン合金短絡スタブは、硝酸を適用させることによってポリマーから分離される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記未焼結部品のタングステンまたはタングステン合金短絡スタブは、前記焼結ステップに先立って互いに積み重ねられる二片に形成される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、Ｋｅｎｄｒｉｃｋ  Ｖａｎ  Ｓｗｅａｒｉｎｇｅｎによって２００６年５月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／７４７，９２０号とＫｅｎｄｒｉｃｋ  Ｖａｎ  Ｓｗｅａｒｉｎｇｅｎによって２００６年８月３０日に出願された米国実用特許出願第１１／４６８，７０８号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は一般に、同軸ケーブル用の短絡スタブ等のＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）装置の動作電力レベルおよびまたはサージ容量の改善に関する。特に本発明は、これらの装置のための改善された材料と製造プロセスとに関する。
【背景技術】
【０００３】
ヘリカル（らせん形）状およびまたはスパイラル（渦巻き形）状の平面短絡スタブの電力処理における主な制限は、稲妻によってサージが発生したときの変形に対するその抵抗力である。スパイラルの複数の「リング」の相互作用によって生成されるフィールドの利点は、計算された形状がサージによって変形し、装置がその目標周波数範囲に関してもはや電気的に平衡が保たれないときに不利点となる。
【０００４】
従来の短絡スタブは、以前から適用されている通常の材料（黄銅、燐青銅、アルミニウム）の特性のために厳しいサージ制限およびまたはサイズ要件を有する。短絡スタブがヘリカルまたはスパイラル形状を有する場合、サージ発生時に生成されるフィールドの相互作用効果は、もしこのサージが過度に高いレベルであれば、短絡スタブを損傷およびまたは破壊するであろう。
【０００５】
例えば、通常の材料を利用する短絡スタブアセンブリに関しては、サイズと材料コストが容認できなくなる程度にまで短絡スタブの全体サイズが拡大されなければ、２５〜３０ＫＡの範囲の制限が存在することが知られている。
【０００６】
電気ケーブルおよび関連アクセサリ産業界内の競争は、製造効率の向上、と、全体的部品サイズの縮小と、電力処理能力の向上とに注意を集中している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、従来技術の欠点を克服する装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書の一部を構成する付属図面は、本発明の実施形態を図示し、また上記の本明細書に組み込まれ発明の概略説明および上記の実施形態の詳細説明と共に、本発明の原理を説明するために役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
タングステンと他の金属およびまたは合金の電気機械的特性は知られている。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
短絡スタブは比較的高い電力サージに耐え得るが、サージの結果による短絡スタブの変形は、進行中の動作のための短絡スタブの電気的特性を破壊する場合がある。本発明者は、一般的なアセンブリサイズ制約内における、より高いサージ容量のための短絡スタブ設計の主要な制限が、短絡スタブに適用される材料の電気機械的特性であることを理解している。
【００１２】
本発明者の研究により、タングステンは、アルミニウムと同等の導電性を有する（導電性が高いほど、「通り抜け（ｌｅｔ  ｔｈｒｕ）」がより小さくなるので、高い導電性は望ましい特性である）ものの、アルミニウムより極めて高いサージ能力（弾性と引張強度）のために遥かに変形し難く、より熱的に安定であり、したがって周波数応答ドリフトの傾向が小さいことを明らかにしている。しかしながらタングステン材料は材料コストがかなり高いため、従来からタングステンの適用はコスト的に困難である。仕上げられた短絡スタブに必要とされるタングステンの実際の量が比較的少ないものであっても、複雑な短絡スタブ形状を形成するために多くの機械加工およびまたは型押し手順が必要とされ、この手順による材料浪費が、材料コストを著しく増加させている。更にタングステンは、周囲温度において脆弱であって、機械加工、型押し、曲げおよびまたは折り曲げの製造作業時に専門化された手順を必要とし、これが製造コストを更に増加させる。
【００１３】
粉末射出成形（ＰＩＭ）としても知られる金属射出成形（ＭＩＭ）は、固体金属部品の網形状成形（ｎｅｔ−ｓｈａｐｅ）プロセスとして知られており、これにより、プラスチック射出成形の設計の自由度が鍛造金属に近い材料特性に結びつけられる。その特有の設計柔軟性によって、ＭＩＭは、多くの種々の金属および合金の高度に複雑な形状のアレイ（配列）をほとんど製造することができる。機械加工および鋳造といった伝統的金属加工技術の設計的および経済的制約はＭＩＭによって克服できる。
【００１４】
典型的なＭＩＭプロセスでは、微細に粒状化された金属材料が、ワックスまたはポリマーの結合剤（ｂｉｎｄｅｒ）と均一に混合されて射出成形される。その後「未焼結（ｇｒｅｅｎ）」の成形された部品が型から抜き出される。分離（ｄｅ−ｂｉｎｄｉｎｇ）ステップによって、低温およびまたは溶剤を適用することにより未焼結部品から結合剤の大部分が抽出される。分離された未焼結部品は、高温で焼結され、ここで、分離された部品は最終目標サイズにまで均等に収縮して金属密度と強度特性が濃縮し、従来の手段によって同じ材料から作られた鋳造品の特性に近づく。
【００１５】
尚、分離することは、射出成形による未焼結部品の形成を可能にするために、粉状の金属と混ぜられたポリマー（又は、より一般的にはワックス）の除去の為のＭＩＭ（金属射出成形）のプロセスのステップを指している。分離された未焼結部品はその後、分離（例えば、科学的な洗浄（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｗａｓｈ）によるポリマーの除去）によって未焼結部品内に存在するどんな細穴（ｐｏｒｅｓ）も仕上がりの部品が本質的に固体金属である段階（ｐｏｉｎｔ）へ収縮する間に、分離された部品が最終目標サイズにまで均等に収縮するように焼結される。これらの見地と使用された用語はＭＩＭの技術分野の当業者にとって周知である。
【００１６】
本発明者は、タングステンおよびまたはタングステン合金を使用する短絡スタブおよび他のＲＦ部品の複雑な形状の形成に、修正されたＭＩＭ製造技術を適用することにより、従来のタングステンに関連する高い材料コストおよび機械加工コストの両者を減らすことができることを認識している。したがって、本発明によれば、タングステンおよびまたはタングステン合金によって改善された電気機械的性質による利益を受ける短絡スタブおよび他のＲＦ構造物の設計と製造とが可能になる。
【００１７】
ＭＩＭ製造プロセスに特有の、むだを最小にできることにより、タングステンの優れた電気機械的特性が実現されるにもかかわらず、タングステンの適用に関連するコストの増加は最小にされる。本発明によれば、複数打撃耐性が改善され、最大打撃強度許容力が著しく増加した電気的特性を有するサージサプレッサが得られる。
【００１８】
Ｈｏｗａｒｄ  ＤａｖｉｄとＫｅｎｄｒｉｃｋ  Ｖａｎ  Ｓｗｅａｒｉｎｇｅｎにより２００６年１月１３日に出願された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｌｏｏｐ  Ｓｕｒｇｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ」（多平面誘導ループ・サージサプレッサ）と題する、出願の米国実用特許出願第１１／３０６，８７２号に、高度にコンパクト化された多平面誘導ループ・サージサプレッサとその短絡スタブとの例が開示されている。当該出願は、本発明と共にイリノイ州、ＷｅｓｔｃｈｅｓｔｅｒのＡｎｄｒｅｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎと共同所有され、その全体は引用によりここに組み込まれる。
【００１９】
例えば図１〜５に示すように、多平面構成を有する短絡スタブをＭＩＭによって形成することができる。多平面構成は、仕上げられたアセンブリの全体的なサイズ要件を望まれないように増加することなく、短絡スタブの誘導性の特徴を増加させるために、また、サージに対するヘリカル状およびまたはスパイラル状構成の機械的ばね応答特性を低減するために有用である。短絡スタブ１０は、外部導体接続部１８に到達する前に一つ以上のループセグメント１６を含み得る接続部１４を介して内部導体接続部１２から外方に延びて形成される。ループセグメント１６は、移行セグメント２０によって互いに接合され、平行平面に配置され得る。
【００２０】
本発明は多平面短絡スタブの特定の実施形態に関して詳細に説明されているが、当業者（本技術に精通した人）には、単一平面のスパイラル状およびまたはヘリカル状といった他の短絡スタブ構成も同様に適用可能であることが理解されるだろう。図６〜８に示すように、ループセグメント１６は、線形、円形、弧状、スパイラル状、ヘリカル状などといった広範囲の構成あるいは構成の組合せに形成され得る。ループセグメント１６は各々、内部導体接続部１２から共通の外部導体接続部１８に延びてもよいし、複数の外部導体接続部に延びてもよい。あるいは、ループセグメント１６は、互いの端と端とが接合されてもよい。内部導体接続部１２およびまたは外部導体接続部１８は、例えばループ、ピン、タブ、楔、ねじ端部、ソケットなどとして形成され得る。
【００２１】
ＭＩＭ製造プロセスの型引込みステップおよびまたは焼結ステップ時に所望の構成の多平面ループセグメントを支持するために、仕上げられた短絡スタブから後に容易に除去できる一つ以上の支持体２２を設計に含んでもよい。
【００２２】
例えば内部導体の長手方向軸に平行で多平面ループセグメント１６の各々との壊れ易い接続を有する支持体２２の各々を形成すれば、追加の機械加工ステップの必要なく、支持体を容易に除去することができる。ループセグメント１６の内径に沿って支持体２２を配置すれば、ＭＩＭ型の全体的サイズ要件を最小にすることができる。
【００２３】
あるいは、図９〜１１に示すように、支持体２２は、例えば一体型支持バンド（帯）２４として、あるいはループセグメント１６同士の間に配置された柱２６としてループセグメント１６の外径に沿って形成されてもよい。このタイプの支持体（２２）構成では、一体型成形によって容易には得られない空洞と張出し部分とが形成され得る。これらの構成では、「未焼結（ｇｒｅｅｎ）」の成形片が部品ごとに成形され、後の焼結ステップのために部品は互いに重ね合わされてもよい。そして、焼結ステップでは、重ね合わされた部品の接合面を互いに接合し、単一の一体型部品を形成する。もし支持体２２が、壊れ易い接合部を壊すことによる除去に容易に適応しない構成に形成される場合には、これらの支持体は二次的機械加工作業によって除去されてもよい。
【００２４】
本発明による一製造方法は、ＭＩＭ製造プロセスによって所望の構成の短絡スタブ１０を形成するステップを含み、この短絡スタブ１０は、タングステンおよびまたはタングステン合金から形成される。この構成に含まれる如何なる支持体２２も、少なくともＭＩＭ製造プロセスの焼結ステップが完了した後には除去される。
【００２５】
標準化されたＭＩＭ手順の適応は、分離ステップのため、互いに対応するポリマー・溶剤ペアの選択を含むタングステンおよびまたはタングステン合金材料が適用されているときに、有利である。ワックスよりむしろポリマーが適用され、分離時のポリマー除去のために、溶剤として硝酸が使用されてもよい。硝酸は、銅および銅合金材料と反応するであろうが、タングステンまたはタングステン合金材料に適用されると望ましい分離が得られる。
【００２６】
タングステンおよびまたはタングステン合金は、他のＲＦ装置に適用しても同様の利益が得られる。例えば従来から、ＲＦフィルタ要素は、極めて低い熱膨張特性（２μｉｎ／ｉｎ-℃）を有することで知られたニッケル鉄合金のＩＮＶＡＲ（登録商標）（ＦｅＮｉ３６）といった特殊の合金から製造されている。ＩＮＶＡＲ（登録商標）の代わりにタングステンを適用することにより、許容可能な熱膨張特性が、かなりのコスト削減のもとに得られる。
【００２７】
ＭＩＭ製造プロセスを特別に示してきたが、本発明はこれに限定されず、短絡スタブやフィルタ要素等の他のＲＦ装置が、他の製造プロセスによってタングステンおよびまたはタングステン合金から本発明にしたがって形成され得る。
【００２８】
当業者は、本発明が電力性能、全体的サイズ要件、製造・コスト効率の著しい改善を示すことが理解されるであろう。
【００２９】
前述の説明において既知の同等物を有する比率、整数、構成要素またはモジュールに参照が行われている場合には、このような同等物は個別に述べられているかのようにここに組み込まれている。
【００３０】
本発明は、その実施形態の説明によって例示されているが、またこれらの実施形態はかなり詳細に説明されているが、付属の請求項の範囲をこのような細部に制限すること、また如何なる仕方においても限定することは本出願人の意図ではない。当業者には、更なる利点と修正とが直ちに思い浮かぶであろう。したがって本発明はその最も広い態様において特定の細部、代表的装置、方法、および図示され説明された説明的例に限定されない。したがって出願人の概略的発明概念の趣旨または範囲から逸脱せずに、このような細部からの逸脱が行われ得る。更に請求項に記載の本発明の範囲または精神から逸脱せずに本発明に対して改良および／または修正が行われ得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は複数の内径支持体を含む例示的多平面短絡スタブの概略等角投影図である。
【図２】図２は図１の概略上面図である。
【図３】図３は図１の概略前面図である。
【図４】図４は複数の支持体が除去された図１の概略背面図である。
【図５】図５は図４の概略上面図である。
【図６】図６は平面状アルキメデス・スパイラル短絡スタブの概略等角投影上面図である。
【図７】図７は平面状円形スパイラル短絡スタブの概略等角投影上面図である。
【図８】図８はヘリカル状・スパイラル状短絡スタブの概略等角投影側面図である。
【図９】図９は複数の外径支持体を含む多平面短絡スタブの概略等角投影側面図である。
【図１０】図１０は一体型支持バンドを含む多平面短絡スタブの概略等角投影側面図である。
【図１１】図１１は複数の柱状支持体を含む多平面短絡スタブの概略等角投影側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  短絡スタブ
１２  内部導体接続部
１４  接続部
１６  ループセグメント
１８  外部導体接続部
２０  移行セグメント
２２  支持体
２４  一体型支持バンド
２６  柱
【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】
2007312384.tif 000012
【図１０】
2007312384.tif 000013
【図１１】
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