(57)【要約】  高周波アンテナは、外側スリーブによって囲まれるとともに外側スリーブから離れている内部導体またはアンテナを備え、内部導体と外側スリーブとの間の空間は、粒状絶縁材または粉末絶縁材で満たされている。密封剤は、アンテナ内に絶縁材を密封及び保持するために外側スリーブの第１の端を覆う。アンテナの製造方法は、絶縁材で内部導体と外側スリーブとの間の空間を満たすステップと、アンテナに絶縁材を密封するステップと、それらのステップに続いて、組立中に内部アンテナ及び外側スリーブを曲げるステップとを含む。一実施形態では、高周波アンテナは、高周波自動車排出ガス制御及びセンサシステムにおいて高周波信号を送信及び受信するように適応する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側接地スリーブによって囲まれるとともに前記外側接地スリーブから離れている内部導体を備え、前記内部導体と前記外側スリーブとの間の空間は、粒状絶縁材または粉末絶縁材で満たされている、高周波アンテナ。
【請求項２】
前記粒状絶縁材または粉末絶縁材は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、または酸化マグネシウムである、請求項１に記載の高周波アンテナ。
【請求項３】
前記粒状絶縁材または粉末絶縁材は、セラミック材である、請求項１に記載の高周波アンテナ。
【請求項４】
密封剤は、前記粒状絶縁材または粉末絶縁材を前記外側接地スリーブ内に密封及び保持するために前記外側接地スリーブの遠位端を覆う、請求項１に記載の高周波アンテナ。
【請求項５】
前記外側接地スリーブの遠位端は、同軸ケーブルに圧着される、請求項１に記載の高周波アンテナ。
【請求項６】
高周波自動車排出ガス制御及びセンサシステムにおいて高周波信号を送信及び受信するように適応する、請求項１に記載の高周波アンテナ。
【請求項７】
高周波自動車排出ガス制御及びセンサシステムで使用するように適応する高周波アンテナアセンブリであって、
同軸導体を含む同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルの前記同軸導体の遠位端に結合される遠位端を含む中心アンテナと、
前記中心アンテナを囲むとともに前記中心アンテナから離れている外側スリーブであって、前記中心アンテナと前記外側スリーブとの間の空洞を画定する、前記外側スリーブと、
前記中心アンテナと前記外側スリーブとの間の前記空洞を満たす粒状絶縁材または粉末絶縁材と、
を備える、前記高周波アンテナアセンブリ。
【請求項８】
前記外側スリーブの第１の遠位端は、前記同軸ケーブルに圧着される、請求項７に記載の高周波アンテナアセンブリ。
【請求項９】
ガラス密封材は、前記粒状絶縁材または粉末絶縁材を、前記中心アンテナと前記外側スリーブとの間に画定される前記空洞内に密封及び保持するために前記外側スリーブの第２の遠位端を覆う、請求項８に記載の高周波アンテナアセンブリ。
【請求項１０】
前記粒状絶縁材または粉末絶縁材は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、または酸化マグネシウムである、請求項７に記載の高周波アンテナアセンブリ。
【請求項１１】
前記粒状絶縁材または粉末絶縁材は、セラミック材である、請求項７に記載の高周波アンテナアセンブリ。
【請求項１２】
高周波アンテナアセンブリの製造方法であって、
ａ）同軸中心導体を伴う同軸ケーブルを提供するステップと、
ｂ）中心アンテナを提供するステップと、
ｃ）前記中心アンテナの遠位端を、前記同軸中心導体の遠位端に結合するステップと、
ｄ）前記中心アンテナを囲むとともに前記中心アンテナから離れて、外側スリーブと前記中心アンテナとの間に円周空洞を画定するような関係になるように、前記外側スリーブを前記中心アンテナの外側に提供して摺動させるステップと、
ｅ）前記外側スリーブの第１の端を前記同軸ケーブルに固着するステップと、
ｆ）前記中心アンテナと前記外側スリーブとの間に画定される前記空洞に絶縁粒状材料または絶縁粉末材料を提供して満たすステップと、
ｇ）前記絶縁材を前記外側スリーブ内に密封及び保持するために、密封剤を提供し、前記外側スリーブの第２の端を前記密封材で覆うステップと、
ｈ）前記中心アンテナ及び前記外側スリーブを所望の最終形状になるように曲げるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１３】
ａ）取付用ナットを前記外側スリーブの前記第２の遠位端の外側に提供及び結合するステップと、
ｂ）フェルールを前記外側スリーブの前記第２の遠位端に提供及び結合するステップと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
酸化アルミニウム、酸化ケイ素、または酸化マグネシウムで作られる絶縁材を提供するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
セラミック材で作られる絶縁材を提供するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１６年１２月２１日に出願された米国仮特許出願シリアル番号第６２／４３７，１３３号の出願日の優先権及び利益を主張しており、その開示及び内容は、参照によりその全体が本明細書に明白に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、概して、高周波アンテナに関し、より具体的には、粒状内部絶縁材または粉末内部絶縁材を伴う、高周波信号を送信及び／または受信するアンテナアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
空洞摂動法等を含む高周波（ＲＦ）技術及びマイクロ波ベース検出技術は、実験用及び研究器具から処理制御システム、さらに車両用センサにまで及ぶ多くの用途で使用される。多くの用途では、アンテナまたはプローブは、高周波またはマイクロ波信号を伝達及び／または受信し、これらの測定を行うために使用される。
【０００４】
多くの従来型ＲＦアンテナは安定性が高くなく、高温、高振動レベル、熱衝撃、腐食環境または汚染環境、酸化状態または還元状態等に曝される状態で拡大操作を存続することができない。環境暴露、例えば、雨、雪、及び塩水、ならびに油、燃料、酸、同様の化学物質等の化学物質及び溶剤への暴露は、また、多くの従来型ＲＦ／マイクロ波プローブ及びアンテナにとって有害になる。
【０００５】
本明細書に説明されるＲＦアンテナは、空洞から伝送回線、さらにフリースペースに及ぶ、いくつかの用途で使用され得る。用途のある範囲は、システムの状態に関するいくつかの情報を推定するために、材料または材料の混合物の誘電特性の変化を監視するシステムを含む。
【０００６】
一具体例は、自動車排出ガス、または様々な自動車排出制御及びセンサデバイスの状態を監視及び感知するように適用される、高周波測定システムの種類を含む。ディーゼル微粒子フィルタ内に蓄積する煤煙または灰の量等の車両微粒子フィルタの充填状態を監視するために使用される高周波システムまたはマイクロ波システムは、１つの例示的用途である。別の用途は、数例を挙げれば、三元触媒コンバータ、選択的接触還元システム、酸化触媒、またはリーンＮＯｘトラップ等の成分の処理後の様々な触媒放出で吸着される（とりわけ）酸素または窒素酸化物等の様々なガス種を監視することを含む。さらに別の実施形態では、監視パラメータは、一例では、ディーゼル微粒子フィルタの場合のフィルタ材、また別の例では、触媒基質、ウォッシュコート、または触媒材料等の材料自体の誘電特性の変化があり得る。処理フィルタ及び処理触媒を説明した後であるが具体的に課題があるけれども、任意のフィルタシステムまたは触媒システムは、本明細書に説明される技術を使用することができる。
【０００７】
本発明は、粒状絶縁材または粉末絶縁材を伴う高周波アンテナまたは測定プローブの改善及び低コスト化と、当該高周波アンテナまたは測定プローブを作成する方法とを対象とし、これらは、例えば、高周波自動車排出ガス制御またはセンサシステム内で、セ氏９００度を超える高温、振動、機械的応力、水及び他の液体等への暴露を含む状態の範囲にわたる拡大動作に好適である。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、概して、外側接地スリーブによって囲まれるとともに外側接地スリーブから離れている内部導体を備える高周波アンテナを対象とし、内部導体と外側スリーブとの間の空間は、粒状絶縁材または粉末絶縁材で満たされている。
【０００９】
一実施形態では、粒状絶縁材または粉末絶縁材は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、または酸化マグネシウムである。
【００１０】
一実施形態では、粒状絶縁材または粉末絶縁材はセラミック材である。
【００１１】
一実施形態では、密封剤は、粒状絶縁材または粉末絶縁材を外側接地スリーブ内に密封及び保持するために外側接地スリーブの遠位端を覆う。
【００１２】
一実施形態では、外側接地スリーブの遠位端は、同軸ケーブルに圧着される。
【００１３】
一実施形態では、高周波アンテナは、高周波自動車排出ガス制御及びセンサシステムにおいて高周波信号を送信及び受信するように適応する。
【００１４】
本発明は、また、高周波自動車排出ガス制御及びセンサシステムで使用するように適応する高周波アンテナアセンブリを対象とし、高周波アンテナアセンブリは、同軸導体を含む同軸ケーブルと、同軸ケーブルの同軸導体の遠位端に結合される遠位端を含む中心アンテナと、中心アンテナを囲むとともに中心アンテナから離れている外側スリーブであって、中心アンテナと外側スリーブとの間の空洞を画定する、外側スリーブと、中心アンテナと外側スリーブとの間の空洞を満たす粒状絶縁材または粉末絶縁材とを備える。
【００１５】
一実施形態では、外側スリーブの第１の遠位端は、同軸ケーブルに圧着される。
【００１６】
一実施形態では、ガラス密封材は、粒状絶縁材または粉末絶縁材を、中心アンテナと外側スリーブとの間に画定される空洞内に密封及び保持するために外側スリーブの第２の遠位端を覆う。
【００１７】
一実施形態では、絶縁材は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、または酸化マグネシウムである。
【００１８】
一実施形態では、絶縁材はセラミック材である。
【００１９】
本発明はさらに、高周波アンテナアセンブリの製造方法を対象とし、本方法は、同軸中心導体を伴う同軸ケーブルを提供するステップと、中心アンテナを提供するステップと、中心アンテナの遠位端を、同軸中心導体の遠位端に結合するステップと、中心アンテナを囲むとともに中心アンテナから離れて、外側スリーブと中心アンテナとの間に円周空洞を画定するような関係になるように、外側スリーブを中心アンテナの外側に提供して摺動させるステップと、外側スリーブの第１の端を同軸ケーブルに固着するステップと、中心アンテナと外側スリーブとの間に画定される空洞に絶縁粒状材料または絶縁粉末材料を提供して満たすステップと、絶縁材を外側スリーブ内に密封及び保持するために、密封剤を提供し、外側スリーブの第２の端を密封材で覆うステップと、中心アンテナ及び外側スリーブを所望の最終形状になるように曲げるステップとを含む。
【００２０】
一実施形態では、本方法は、さらに、取付用ナットを外側スリーブの第２の遠位端の外側に提供及び結合するステップと、フェルールを外側スリーブの第２の遠位端に提供及び結合するステップとを含む。
【００２１】
一実施形態では、本方法は、さらに、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、または酸化マグネシウムで作られる絶縁材を提供するステップを含む。
【００２２】
一実施形態では、本方法は、さらに、セラミック材で作られる絶縁材を提供するステップを含む。
【００２３】
本発明の他の利点及び特徴は、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明、付随の図面、及び添付の「特許請求の範囲」からより容易に明らかになるであろう。
【００２４】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、以下のような添付の図の説明によって最良に理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による、高周波アンテナアセンブリの破断斜視図である。
【図２】図１に示される高周波アンテナアセンブリの破断垂直断面図である。
【図３】図１に示されるような高周波アンテナアセンブリの最終のＬ字状に曲げられる及び形成される前の、高周波アンテナアセンブリの破断垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明による高周波アンテナ／プローブアセンブリ１０を示し、一実施形態では、高周波アンテナ／プローブアセンブリ１０は、米国特許第８，３８４，３９７号及び米国公開特許出願第２０１５／０１２３６８８Ａ１号（これらの全内容及び開示は、本明細書に完全に記載されるかのように、参照により本明細書に組み込まれる）に開示される高周波自動車排出ガス制御システムの数字２２４、２３０、２４２、及び２４６によって一般的に指定される種類の高周波アンテナ／プローブアセンブリである。
【００２７】
アンテナ／プローブアセンブリ１０（一実施形態では、ＲＦ自動車排出ガス制御及びセンサシステムにおいて高周波信号を伝達及び受信するように適応する）は、細長い内心ロッドアンテナまたは導体４０の遠位端４４に溶接された第１の遠位端を有する細長い同軸中心円筒状導体２２を含む、細長い円筒状同軸ケーブル２０を備える。
【００２８】
中心アンテナ４０に溶接される導体２２を伴う同軸ケーブル２０の遠位端の反対側の遠位端は、アンテナ／プローブアセンブリ１０（より具体的には、その同軸中心導体２２）を、高周波（ＲＦ）信号を伝達及び受信するのに好適であるデバイスに接続するためのコネクタ２４を含む。
【００２９】
保護用カバーまたはスリーブ２６は、遠位コネクタ２４を囲む。
【００３０】
アンテナ／プローブアセンブリ１０は、さらに、中心アンテナ４０及び同軸中心導体２２を囲むとともにそれらから離れている、細長い外側接地管またはスリーブ３０を備える。
【００３１】
細長い中心アンテナ４０の外周表面と、細長い外側管またはスリーブ３０の内周表面との間の空間または間隙は、細長く内周方向に延在する、略ドーナツ形状の空洞３６を画定する。
【００３２】
本発明に従って、外側スリーブ３０と中心アンテナ４０との間の内周空洞または空間または間隙３６は絶縁材５０で満たされ、絶縁材５０は、本発明に従って、絶縁粒状材料または絶縁粉末材料を備える。
【００３３】
本発明に従って、粒状絶縁材または粉末絶縁材の使用は、材料が、利点をもたらすように、自由及び均一に全エリアまたは全空間の内部を動くように、組立中に内部スリーブ空洞を画定する全エリアまたは全空間を覆うことを可能にする。
【００３４】
本発明に従って、材料５０は、利点をもたらすように、使用中にアンテナ／プローブアセンブリ１０の中心アンテナ４０の移動を制限し、さらに、アンテナ／プローブアセンブリ１０（より具体的には、その外側スリーブ３０及び中心アンテナ４０）を、図１及び図２に示されるような外側スリーブ３０及び中心アンテナ４０の各々の曲げ位置になるように、図３に示されるような外側スリーブ３０及び中心アンテナ４０の各々の直線状位置から、製造中に同じ点で曲げることを可能にし、各々、外側スリーブ３０及び中心アンテナ４０の各々の端の間に形成され及びその間に位置する略Ｌ字状曲線状曲げ部３０a及び４０aを含む図１及び図２に示されるような略Ｌ字状の曲がっているアンテナ／プローブアセンブリ１０を画定及び形成することを可能にする。
【００３５】
摂氏９００度を超える状態での使用中の温度要求性を満足するために、粒状材料または粉末材料５０は、例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、またはセラミック材等の任意の他の好適な誘電材料を含み得る。
【００３６】
材料５０は、外側スリーブ３０の第１の遠位端３２と、同軸ケーブル２０に圧着される外側スリーブ３０の反対側遠位端３４との間の空洞３６を満たす。
【００３７】
アンテナ／プローブアセンブリ１０は、さらに、外側スリーブ３０の遠位端３２の外周表面を囲み、それに対して当接し、及び回転可能である細長い外部管状取付用ナット６０と、取付用ナット６０の半径方向端面に接して当接し、また外側スリーブ３０の遠位端３２の外周表面に接して当接する管状フェルール６２とを備える。
【００３８】
保護用誘電体／セラミック／ガラスの接着剤または密封材７０は、外側スリーブ３０の内周表面に当接し、中心ロッドアンテナ４０の外周表面を囲み及びそれに当接する関係になるように、外側スリーブ３０の遠位端３２の内部に位置し、そこで供給され、これは、外側スリーブ３０の遠位端３２を塞ぎ、材料５０をアンテナ／プローブアセンブリ１０の内部に保持及び密封し、使用中に混入物質への暴露から材料５０を保護するために行われる。
【００３９】
示される実施形態では、中心ロッドアンテナ４０の遠位端４２は、アンテナ／プローブアセンブリ１０の外側スリーブ３０の遠位端３２を越えて延在する。
【００４０】
本発明に従って、本発明のアンテナ／プローブアセンブリ１０を製造するための方法は、少なくとも、同軸中心導体２２を伴う同軸ケーブル２０を提供するステップと、中心アンテナまたは導体４０を提供するステップと、中心アンテナ４０の遠位端４４を、同軸ケーブル２０の同軸中心導体２２の遠位端に溶接するステップと、外側チューブまたはスリーブ３０が中心アンテナ４０及び同軸ケーブル２０を囲み、そこから離れており、外側スリーブ３０の第１の遠位圧着端３４が同軸ケーブル２０の外部表面を囲むとともに覆い、外側スリーブ３０の反対側遠位端３２が中心アンテナ４０の外周表面を囲む関係になるように、同軸中心導体２２に溶接される中心アンテナ４０の端の反対側の中心アンテナ４０の遠位端４２の外側に、外側チューブまたはスリーブ３０を摺動させるステップと、外側スリーブ３０の圧着遠位端３４を、同軸ケーブル２０の外周表面に圧着し、それによって、外側スリーブ３０を同軸ケーブル２０上で密封及び保持し、絶縁材５０を外側スリーブ３０の内部に保持するためにプラグを画定するステップと、絶縁材５０が外側スリーブ３０の反対側端３２と反対側端３４との間の空間を延在し、及びその空間を満たし、外側スリーブ３０の端３２においてガラス密封材プラグ７０によって及び外側スリーブ３０の反対側端３４において圧着プラグによって、外側スリーブ３０の内部で保持される関係になるように、中心アンテナ４０と、外側管またはスリーブ３０との間に画定される内部空洞３６を、絶縁材５０で満たすステップと、ガラス密封材７０を外側スリーブ３０の遠位端３２の半径方向端面に画定される開口部に提供、塗布、及び供給して、その開口部を覆い、材料５０を内部空洞３６に密封するステップと、外側スリーブ３０の遠位端３２を囲み、それに当接し、及びそれに対して回転可能である関係になるように、外側スリーブ３０の遠位端３２の外側に取付用ナット６０を提供及び設置するステップと、取付用ナット６０の半径方向端面及び外側スリーブ３０の半径方向端面に接するように当接し、供給されたガラス密封材７０を囲む関係になるように、フェルール６２をアンテナアセンブリ１０に提供及び結合するステップと、次に、図３に示されるような中心アンテナ４０及び外側スリーブ３０の各々の直線状位置から、図１及び図２に示されるような中心アンテナ４０及び外側スリーブ３０の各々の位置まで、中心アンテナ４０及び外側スリーブ３０を曲げ、本発明の略Ｌ字状アンテナ／プローブアセンブリ１０を形成及び画定するステップとを含む。
【００４１】
上記に説明した高周波アンテナの多くの変形形態及び修正形態、ならびに高周波アンテナを作る方法は、本発明の新規特徴の主旨及び範囲から逸脱することなく成し遂げられ得る。本明細書に例示されるような特定の高周波アンテナ及び本明細書に説明されるような製造方法に関する限定は意図されていない、または推測されるべきではないことを理解されたい。当然のことながら、全ての係る修正形態は、特許請求の範囲内に入るように、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2020502917.tif 000006
2020502917.tif 000007
2020502917.tif 000008