ES2290766T3

ES2290766T3 - Antena adaptable flexible.

Info

Publication number: ES2290766T3
Application number: ES04778731T
Authority: ES
Inventors: Stephen R. Kerner; Clifton Quan; Raquel Z. Rokosky
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2008-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: ATE371965T1; WO2005025001A8; JP4571638B2; CA2525620A1; EP1661207B1; DE602004008653D1; JP2007504749A; KR100733103B1; AU2004303071A1; DE602004008653T2; CA2729740A1; US6992629B2; EP1661207A1; DK1661207T3; US20050046510A1; WO2005025001A1; AU2004303071B2; CA2729740C; KR20060083200A; NO20061449L

Abstract

Un sistema (200) de antena, que comprende: un montaje (200A) de capa de radiación que comprende una pluralidad de radiadores; una capa (200B) de circuladores que tiene una pluralidad de circuladores cada uno en comunicación eléctrica con uno correspondiente de dicha pluralidad de radiadores; una pluralidad de módulos (30), T/R, de transmisión/recepción que tienen cada uno un puerto de entrada y un puerto de salida en comunicación eléctrica con un puerto correspondiente de uno de dichos circuladores; y una capa (200C) alimentada de RF que tiene un puerto de entrada/salida, I/O, y una pluralidad de puertos de módulos de T/R conectados a uno respectivo de dichos módulos de T/R; en el que dicho montaje de capa de radiadores y dicha capa de circuladores se fabrican en una estructura (10) multicapa estratificada que incluye una estructura (12) de placa de circuito impreso, PWB, estando dicha pluralidad de circuladores empotrada dentro de espacios (46) definidos en dicha estructura de PWB.

Description

Antena adaptable flexible.

Antecedentes

Las arquitecturas de ordenación activa típicas incluyen uno o más "circuladores" (encaminadores de las señales de entrada y salida entre la antena, el transmisor y el receptor) de ferrita para la comunicación dúplex pasiva y el control de la dispersión en las antenas de microondas. Estos circuladores son dispositivos de microondas "discretos" pasivos, que pueden incluir, por ejemplo, un circuito resonador de microcinta/"stripline" (cinta conductora intercalada en un dieléctrico entre dos sustratos, en adelante línea de cinta) sobre un sustrato de ferrita que está emparedado entre un imán y una placa portadora magnética.

Para una arquitectura de panel adaptable, los dispositivos activos que comprenden los módulos de T/R (Transmisión/Recepción) pueden estar montados sobre la parte posterior del panel. Los circuladores están situados entre las aberturas de radiación y los módulos T/R. Existe una necesidad de poder empotrar estos dispositivos de microondas, por ejemplo, los circuitos integrados que comprenden conmutadores, filtros y MEMs (sistemas MicroElectroMecánicos), mientras realizan las transiciones verticales para interconectar los dispositivos con los otros componentes dentro de la antena, por ejemplo, los módulos T/R y los radiadores. El empotramiento de los circuladores de microondas y de otros dispositivos de microondas discretos es un desafío.

El documento EP 0 534 826 A1 describe un sistema de transición de señales de RF.

Sumario de la descripción

Una transición de señal de RF, como se define en la reivindicación 1, comprende una estructura de transmisión de microcinta canalizada y una estructura de guía de ondas coplanaria en comunicación eléctrica con la estructura de transmisión de microcinta canalizada. Una estructura de transición de línea de vaguada empotrada está en comunicación eléctrica con la estructura de guía de ondas coplanaria. Una estructura de transmisión coaxial empotrada está en comunicación eléctrica con la estructura de transición de vaguada. La transición de señal puede estar empotrada en una estructura de placa de cableado impresa con un circulador para una estructura de antena adapta-
ble.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas de la descripción serán apreciadas fácilmente por los expertos en la técnica en la descripción detallada siguiente cuando sea leída en combinación con el dibujo, en el que:

la figura 1 es un diagrama de bloques funcional de una realización de una ordenación activa que puede ser fabricada de acuerdo con aspectos de la invención;

la figura 2 muestra una vista en perspectiva en despiece ordenado de una antena adaptable que incluye una estructura de transición de RF adaptable multicapa en una realización de la presente invención;

la figura 2A es un recorte esquemático simplificado de una porción de la porción de transición de RF de la figura 2;

la figura 3A muestra una vista esquemática parcialmente en despiece ordenado, en sección transversal de una primera porción de una realización de la presente invención;

la figura 3B muestra una vista en sección transversal esquemática de una segunda porción de la realización de la presente invención;

la figura 3C muestra una vista en sección transversal esquemática en despiece ordenado de la realización de la presente invención mostrada en las figuras 3A y 3B;

la figura 4 muestra una representación esquemática desde arriba de una porción de una microcinta que conecta el circulador con una transición de RF vertical según una realización de la presente invención;

las figuras 5A y 5B muestran, respectivamente, una vista desde arriba y una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 5B de una representación esquemática de una porción de una microcinta que conecta el circulador con un transición de RF vertical según una realización de la presente invención.

las figuras 5C y 5D muestra, respectivamente, una vista desde arriba y una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 5D, de una representación esquemática de otra porción de la microcinta que conecta el circulador con una transición de RF vertical según una realización de la presente invención;

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las figuras 6A y 6B muestran respectivamente una vista desde arriba y una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 6B, de una línea de transición de vaguada empotrada contenida dentro de la PWB 16 según una realización de la presente invención.

las figuras 7B y 7A muestran respectivamente una vista desde arriba y una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 7B, de una línea de transición coaxial empotrada contenida dentro de la capa equilibradora según una realización de la presente invención.

Descripción detallada de la divulgación

En la descripción detallada siguiente y en las diversas figuras del dibujo, los mismos elementos se identifican con los mismos números de referencia.

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de una realización a modo de ejemplo de un sistema 200 de ordenación activo que puede ser puesto en práctica de acuerdo con aspectos de esta invención. En un sentido general la ordenación incluye una capa 200A de radiadores, una capa 200B de circuladores, una capa 200C de módulos de T/R, y una capa 200D de alimentación de RF, con un puerto 200E de entrada/salida (I/O) de RF. La capa de módulos de T/R incluye para cada circulador en la capa 200B un desplazador de fase y un atenuador, así como un amplificador de recepción y un amplificador de transmisión conectados a los puertos del circulador a través de un conmutador de T/R. Las estructuras del sistema de ordenación pueden ser ejecutadas en múltiples capas para proporcionar una abertura de radiación adaptable.

Volviendo ahora a la figura 2, en ella se muestra una vista en perspectiva en despiece ordenado de un montaje de antena adaptable que incluye una estructura 10 de transición de RF adaptable multiestratificada según una realización de la presente invención. La antena adaptable incluye también una estructura 11 de abertura y una placa posterior 13 entre las cuales la estructura 10 de transición de RF puede estar emparedada. Para conformar la naturaleza curvada de la abertura de antena, la estructura 10 comprende en una realización a modo de ejemplo, una estructura de transición de RF de antena adaptable, multicapa, curvada, flexible.

Las innovaciones incluyen una nueva combinación de estructuras de línea de transmisión usada en esta transición, y procedimientos de estratificación utilizados en la creación de estructuras de líneas de transmisión de microondas tridimensionales en las secciones flexibles, por ejemplo, la sección 12.

La figura 2A, muestra una vista recortada, esquemática de una porción inferior de la estructura 10 de transición. Un circulador 44 de microcinta está montado en la sección 12 inferior multicapa flexible de la estructura 10 en una abertura 70 generalmente rectangular que está formada en la sección 12 como se explica con más detalle más adelante. Los huecos 46 de aire de cavidad pueden ser mecanizados también en capas seleccionadas de la sección 12 antes de un procedimiento de estratificación como también se describe más adelante. Conductores de oro o enlaces 74 de cinta se usan para conectar trazas de microcinta correspondientes a y desde el circulador 44 a y desde las trazas 42, 80 de microcinta sobre la superficie superior de la sección 12.

La figura 2A muestra una representación esquemática del posicionamiento de una transición vertical 90 a través de una Placa de Circuito Impreso (PWB) 12 y el montaje 60 de la abertura equilibradora y de radiación. La interconexión 90 interconecta el conductor 80 de microcinta conectado al circulador 44 con el montaje 60 de la capa superior. La transición 90 de RF vertical puede incluir varias estructuras 80, 150, 110, 120 de la línea de transmisión de microondas para reconfigurar la configuración del campo electromagnético de la señal de RF desde la microcinta 80 conectada al circulador 44 a ese de una estructura de línea de transmisión coaxial "empotrada" a medida que la señal de RF entra en el montaje 60 de la capa. Hay también una microcinta para la estructura 40 de transmisión coaxial empotrada vertical para conectar el módulo de T/R al "circulator". En esta vista solamente se ilustra una estructura 40; no obstante se ha de entender que se proporcionan dos estructuras 40 para cada circulador para proporcionar la conexión de transmisión o recepción entre el módulo de T/R y el circulador como se muestra en la figura 1.

Se apreciará que la realización a modo de ejemplo de la antena de la figura 1 está destinada a operaciones de transmisión y recepción, y por tanto se ha de entender que generalmente también pueden ser usados los puertos de "entrada" y "salida" de diversos circuitos como "salidas" y "entradas" a menos que sea evidente otra cosa desde los circuitos.

La figura 3A muestra una vista esquemática en sección transversal de una porción de la PWB 12 que comprende una porción inferior de la estructura 10. Un módulo 30 de interfaz de recepción transmisión de RF está conectado a la PWB 12, y puede incluir un montaje de circuito integrado o paquete de escala de chip que incluya un microchip 203 de IC (Circuito Integrado) que tenga una rejilla 201 de bolas que incluye bolas 202 de soldadura alineadas respectivamente con muchas de las almohadillas 16e retenedoras en el estratificado 12. El chip 203 de IC integra funciones de un módulo de T/R en esta realización a modo de ejemplo. El módulo 30 está conectado eléctricamente a la estructura 10 a través de conexiones de bola de soldadura con las almohadillas retenedoras. El módulo 30 permite que las señales de RF y DC (Corriente Continua) sean conectadas a la PWB.

La figura 3B muestra en sección transversal la porción superior 60 de la estructura 10 que está ensamblada con la porción 12. La porción superior 60 comprende una capa equilibradora 62 y una capa 64 de montaje radiador. La capa equilibradora 62 puede estar compuesta de una capa 66 equilibradora dieléctrica inferior y una capa 67 equilibradora dieléctrica superior emparedadas entre una capa 60b de metal inferior y una capa 60c de metal superior. La capa 60b de metal inferior forma un plano de tierra, y tiene formado en el mismo un recorte 60f dentro del cual puede estar configurada una almohadilla de retención configurada para conectar la línea 102 de transición vertical (figura 3A) con la transición 120 vertical coaxial. La capa equilibradora inferior 66 puede tener también una vía y una almohadilla retenedora que forme una porción de una interconexión 122 de plano de tierra. La capa equilibradora inferior 66 puede tener también formado sobre la misma un modelo de conductor de cinta de transmisión de señales formado en una capa 66g de metalización sobre la superficie superior de la capa equilibradora inferior 66. La capa 67 equilibradora superior puede tener formada sobre su superficie superior la capa 60c de metalización que forma un plano de tierra, y tiene cortada en la misma una salida 60f a través de la cual pasa una transición 120a de señal coaxial vertical.

La capa 64 de radiador incluye una capa 64a de dieléctrico que tiene empotrado en la misma un modelo de conductor radiador que define una pluralidad de radiadores, incluyendo el radiador 94 a modo de ejemplo, que está conectado eléctricamente con la transición vertical 120a. La capa 64 de montaje de radiador tiene formada en la misma, como se muestra en la figura 3B, una vía 96 para la conexión con la transición 120a coaxial vertical a través de una salida 60f en la capa 60c de metal superior. Una capa 76 de radome dieléctrica cubre la superficie superior de la capa 64a.

El montaje 60 de capa radiadora y equilibradora puede estar fijado a una capa 28g de metal superior (figura 3A) de un estratificado 28 dieléctrico de la PWB 12 mediante una capa 68 de adhesivo. La capa 68 puede contener una capa 68a de enlace adhesivo que tenga formadas en la misma vías 68b llenadas con tinta conductora para la conexión eléctrica a través de la capa adhesiva 68, por ejemplo, entre la almohadilla retenedora 60e en el extremo inferior de la línea 120 de transición de señales y la almohadilla retenedora 28e en el extremo superior de la línea 102 de vaguada, o entre el plano 28g de tierra sobre la superficie superior del estratificado 28 y el plano de tierra formado por la capa 60b de metalización sobre el fondo de la capa 60 estratificada. Esto puede proporcionar una conexión con una interconexión 122 del plano de tierra que conecta el plano 60b de tierra sobre la superficie inferior de la capa 66 estabilizadora con el plano 60c de tierra sobre la superficie superior de la capa equilibradora 67. En esta realización a modo de ejemplo, la capa equilibradora 62 está formada por dos capas equilibradoras 66, 67 para facilitar la formación de la metalización 66g sobre la superficie superior de la capa 66 equilibradora inferior para formar un modelo 66g de transición de señales horizontal sobre la misma.

La capa 68 de adhesivo en esta realización a modo de ejemplo puede ser un adhesivo de eje Z que conecte eléctricamente las almohadillas 60a de retención (en la capa 60b de metal inferior de la capa equilibradora 66) y 28e (conectada al extremo superior de la línea pasante 102), y también los respectivos planos 60b y 28g de tierra. El adhesivo de eje Z, por ejemplo, una capa de 3M 7373 o 3M 9703 fabricados por 3M, en las regiones de las almohadillas retenedoras 60e, 28e y los planos 60b y 28g de tierra serán comprimidos juntos, y en las áreas de las salidas 60f y 28f. Por lo tanto, las partículas conductoras distribuidas al azar contenidas en el adhesivo de eje Z formarán una conexión eléctrica vertical anisótropa entre la almohadilla retenedora 60e y la almohadilla retenedora 28e y entre los planos 60b y 28g de tierra, aunque no acortando las transiciones verticales 102, 120 en los respectivos planos 60b y 28g de tierra en la región de las salidas 60f y 28f. Esto permite que el montaje 12 de colector de DC/RF flexible se fije eléctricamente a la capa equilibradora superior y las capas 60, 62 de radiación pues ese montaje se configura incrementando la curvatura. Tales conexiones pueden ser adecuadas para la DC (corriente continua) y las frecuencias de microondas, por ejemplo, a través de una interfaz de superficie plana y curva suponiendo que la sección 12 es relativamente más plana, es decir, está menos curvada que la sección 6 equilibradora/radiadora. La sección 60 equilibradora/radiadora puede ser una parte de estructura de la estructura 11 de apertura, por ejemplo, una estructura de apertura de dipolo empotrado.

Este uso del adhesivo de eje Z puede ser sustituido por algunas o la totalidad de las otras capas adhesivas 18, 22 y 26, por ejemplo, para acomodar más flexibilidad de la sección 12.

Volviendo ahora a la figura 3C, en ella se muestra una vista de la sección transversal en despiece ordenado del montaje 12 de PWB adaptable multicapa que sirve como una sección de alimentación de RF/DC en esta realización. En una realización a modo de ejemplo, la PWB incluye las secciones 14 y 15. La sección 14 puede estar compuesta de un estratificado dieléctrico inferior 16 y un estratificado dieléctrico superior 20.

El estratificado dieléctrico inferior 16 puede ser de alrededor de 0,15 mm de espesor y puede incluir una capa de dieléctrico inferior 16a de alrededor de 0,051 mm de espesor, que puede fabricarse de Kapton®, que puede estar emparedada entre una capa de metal inferior 16b y una capa de metal superior 16c, cada una de las cuales puede estar grabada para formar almohadillas retenedoras 16e, salidas 16f, el plano 16g de tierra/señal. Estas dimensiones son para una realización a modo de ejemplo. La capa 16a de dieléctrico puede estar configurada con aberturas 16h de vía precortadas o pretaladradas que pueden ser llenadas con tienta conductora, como se sabe en la técnica, para conectar, por ejemplo, una almohadilla retenedora 16e en la capa 16b de metal inferior a un plano 16g de tierra/señales en la capa 16c de metal superior.

Sobre el estratificado 16 dieléctrico inferior puede haber una capa adhesiva 18 inferior que puede medir del orden de alrededor de 0,076 mm de espesor. La capa 18 de adhesivo inferior puede comprender una capa de adhesivo 18a de enlace, que puede ser pretaladrada o precortada para formar aberturas 18b de vía llenas de tinta conductora para conectar, por ejemplo, almohadillas retenedoras 16e y/o planos 16g de tierra/señales en la capa 16c de metal superior del estratificado 16 dieléctrico inferior por medio de la capa adhesiva inferior 18. La capa adhesiva 18 puede tener también cortada en ella una porción de la abertura 70 que será configurada cuando las capas 16, 18, 22 y 24 sean estratificadas juntas.

Encima de la capa 18 adhesiva inferior puede extenderse un estratificado 20 de dieléctrico superior, que puede ser de alrededor de 0,15 mm de espesor y puede incluir una capa 20a dieléctrica superior de alrededor de 0,05 mm de espesor, que puede fabricarse de Kapton®, que puede estar emparedada entre una capa 20b de metal inferior y una capa 20c de metal superior, cada una de las cuales puede ser grabada para formar, por ejemplo, almohadillas retenedoras 20e, salidas 20f, y planos 20g de tierra/señal. La capa dieléctrica 20a puede estar configurada ella misma con aberturas 20h precortadas o pretaladradas que pueden ser llenadas con tinta conductora como se conoce en la técnica para conectar, por ejemplo, una almohadilla retenedora 20e en la capa 20b de metal inferior a un plano 20g de tierra/señal en la capa 20c de metal superior. El dieléctrico superior 20a puede tener también cortada en el mismo una porción de la abertura 70 que será configurada cuando las capas 16, 18, 20, 22 y 24 se estratifiquen juntas.

Por encima del estratificado 20 de dieléctrico superior puede extenderse una capa adhesiva media 22 que puede ser del orden de alrededor de 0,075 mm de espesor. La capa de adhesivo media 22 puede comprender una capa de adhesivo 22a de capa de banda, que puede ser pretaladrada o precortada para formar las aberturas 22b que se llenan con tienta conductora para conectar, por ejemplo, almohadillas retenedoras 20e y/o planos 20g de tierra/señal en la capa 20c de metal superior del estratificado 20 de dieléctrico superior a través de la capa adhesiva media 22. La capa adhesiva 20 puede tener también cortada en ella una porción de la abertura 70 que será configurada cuando las capas 16, 18, 20, 22 y 24 sean estratificadas juntas.

Por encima de la capa adhesiva media 22 puede estar la sección superior 15 de la sección 12 de estratificado multicapa. La sección superior 15 puede incluir un estratificado 24 de dieléctrico inferior, que puede ser del orden de alrededor de alrededor de 0,25 mm de espesor. El estratificado 24 de dieléctrico inferior puede ser fabricado de una capa 24a de dieléctrico tal como de Durold®, emparedada entre una capa 24b de metal inferior y una capa 24c de metal superior, cada una de las cuales puede estar grabada para formar, por ejemplo, almohadillas retenedoras 24e, salidas 24f, y planos 24g de tierra/señal. La capa dieléctrica inferior 24a puede ella misma estar configurada con aberturas 24h de vía pretaladradas o precortadas que pueden ser llenadas con tinta conductora como se sabe en la técnica para conectar, por ejemplo, una almohadilla retenedora 24e en la capa 24b de metal inferior a un plano 24g de tierra/señal en la capa 24c de metal superior. El estratificado 24 dieléctrico inferior puede tener también cortada dentro del mismo una porción de la abertura 70 que será configurada cuando las capas 16, 18, 20, 22 y 24 se estratifiquen juntas.

Por encima del estratificado 24 de dieléctrico inferior puede estar formada una capa adhesiva superior 26, que puede ser del orden de alrededor de 0,076 mm de espesor. La capa 26 adhesiva superior puede comprender una capa de adhesivo 26a de capa de enlace, que puede ser pretaladrada o precortada para formar aberturas 26b de vía llenas de tinta conductora para conectar, por ejemplo, almohadillas retenedoras 24e y/o planos 24g de tierra/señal en la capa 24c de metal superior del estratificado 24 dieléctrico inferior a través de la capa 26 adhesiva superior. La capa 26 adhesiva superior puede tener también cortada en ella una porción de la abertura 70 que será configurada cuando las capas 16, 18, 20 22 y 24 sean estratificadas juntas.

Por encima de la capa adhesiva superior 26 puede estar formado un estratificado dieléctrico superior 28, que puede ser del orden de alrededor de 1,52 mm de espesor. La capa 28 de dieléctrico superior puede estar compuesta de una capa 28a de dieléctrico, por ejemplo, una capa de Durold®, emparedada entre una capa 28b de metal inferior y una capa 28c de metal superior, cada una de las cuales puede estar grabada para formar, por ejemplo, almohadillas retenedoras 28e, salidas 28f, y planos 28g de tierra/señal. La capa dieléctrica superior 28a puede estar configurada con cortes previos o pretaladrada por medio de aberturas 28h que pueden ser llenadas con tinta conductora para conectar, por ejemplo, una almohadilla retenedora 28e en la capa 28b de metal inferior a una almohadilla retenedora 28e en la capa 28c de metal superior, por ejemplo, como parte de la transición 102. El estratificado 28 dieléctrico superior puede tener también cortada en el mismo la abertura 46.

Cuando se estratifican juntas, como se muestra en la figura 3A, las respectivas almohadillas retenedoras 16e, 20e, 26e y 28e junto con los respectivos planos 16g, 24g y 28g de tierra/señal pueden formar, por ejemplo, la trayectoria 32 de interconexión del plano de tierra o una transición 40 de señal vertical de RF, por ejemplo, entre el módulo 30 de T/R y la microcinta 42 de alimentación de RF empotrada formada por una porción de la capa 28c de metal superior del estratificado dieléctrico superior 28 como se muestra en la figura 4.

El circulador 44 de microcinta empotrada (figura 3A) puede comprender un imán permanente 50 que esté encima del circuito de circulador de microcinta empotrada formado en una capa de metalización 54 formada sobre una capa 56 de ferrita, que a su vez está sobre un portador 57 de acero conectado a una porción de un plano 16g de tierra formado en la capa 16c de metal del estratificado 16 por una capa 58 de resina epoxídica conductora. El imán permanente 50 está separado de la capa 54 de circulador por un espaciador dieléctrico 52. El circulador 44 puede estar conectado a la microcinta 42 alimentada de RF empotrada mediante un conductor o una cinta 74 de oro.

La estructura 10 puede estar configurada como una estructura curva, adaptable, como se ilustra en la figura 2.

La figura 4 muestra una representación esquemática superior de una porción del conductor 80 de microcinta. El conductor 80 de microcinta tiene una almohadilla 82 de contacto en un extremo del mismo, y está fabricado sobre una superficie superior del estratificado inferior 24. Las vías 85 (figura 3A) revestidas, llenas, conductoras están formadas a lo largo de la periferia de cada cavidad 46 de hueco de aire y rodean la transición 102 como se explica con más detalle más adelante. Las vías revestidas 85 sirven también para formar interconexiones 96 (figura 4) de plano de tierra para crear una pared lateral virtual para las cavidades 46, suficiente para crear una cavidad 46 apantallada de RF necesaria para las estructuras de la línea de transmisión de RF.

Como se muestra en la figura 4, la región de la cavidad 46 en la dirección de la flecha A contiene el conductor 80 de microcinta con un dieléctrico de aire sobre el conductor de microcinta. En la región de la cavidad 46 en la dirección de la flecha B la almohadilla 82 de contacto de microcinta pasa a través de la salida 28f que se extiende hacia la almohadilla retenedora 28e sobre el extremo inferior de la transición vertical 102 y la almohadilla 82 de contacto está en contacto con la almohadilla retenedora 28e. En esta región la traza de conductor puede estar cubierta con un dieléctrico, por ejemplo, que comprende el estratificado 28. La posición de la transición marcada por las flechas A y B se muestra también en la figura 2A.

Las figuras 5A y 5B muestran, respectivamente, una vista desde arriba y una vista en sección transversal, tomada a lo largo de las líneas 5B-5B en la figura 5A, de una representación esquemática de una porción de la traza 80 de microcinta, que comprende una estructura 81 de transmisión de microcinta canalizada en el área 5A (figura 2A), que interconecta el conductor de oro o enlace 74 de cinta desde el circulador 44 con la almohadilla 82 de contacto (figura 4), en el área 5B (figura 2A). Las paredes laterales de la abertura 46 tienen configuradas en las mismas vías conductoras 96 para definir un canal metalizado. Las líneas 86 de campo representan la forma del campo eléctrico para la estructura de transmisión canalizada.

Las figuras 5C y 5D muestran, respectivamente, una vista desde arriba y una vista en sección transversal tomada a lo largo de las líneas 5D-5D de la figura 5C, de una representación esquemática de otra estructura 150 de transmisión que interconecta el conductor de oro o enlace 74 de cinta desde el circulador 44 con la almohadilla 82 de contacto. La posición de 5D se muestra también en la figura 2A. La microcinta 81 canalizada transiciona con el conductor canalizado respaldado, el dieléctrico lleno, la estructura 150 de transmisión de guía de ondas coplanaria (CPW), puesto que los planos 24G de tierra se cierran sobre la tira conductora 80, originando la reconfiguración de los campos electromagnéticos. Por tanto, la separación 84 entre el conductor 80 de microcinta y el conductor 24g de tierra tiene conicidad a partir del espaciamiento en la unión entre las estructuras 81 y 150 hasta un menor tamaño de la separación en la estructura 100 de transmisión vertical (figura 6A).

Las figuras 6A y 6B muestran respectivamente una vista desde arriba y una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 6B-6B de una estructura 100 de línea de transición de vaguada bloqueada formada en la capa estratificada 28. La situación de 6B se muestra también en la figura 2A.

Las figuras 7B y 7A muestran, respectivamente, una vista desde arriba y una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 7B-7B, de una línea 120 de transición coaxial bloqueada contenida dentro de la capa 66 equilibradora inferior y una capa 64 equilibradora superior de la capa equilibradora 60.

Como se muestra en las figuras 5A, 5B, 5C y 5D, la configuración de campo de la microcinta 81 canalizada dentro del área de la cavidad 46 transiciona a una estructura 150 de transmisión CPW respaldada por el conductor canalizado. El conductor canalizado respaldado por la guía 150 de ondas coplanaria puede estar formado por el canal o separación 84 con conicidad desde la entrada de la CPW 150. Las dimensiones de la separación de la estructura 81 de microcinta, como se indica en la figura 5A, permanecen esencialmente constantes como las separaciones 84 entre los planos 24g de tierra formados en la capa 24c de metalización superior del estratificado inferior 24 y el conductor 80 de microcinta. Como se muestra en la figura 5B, las líneas 86 de campo en esta región de la cavidad 46 de aire están generalmente entre la microcinta 80 y el plano 24g de tierra formadas en la capa 24b de metalización del estratificado inferior 24. Estas líneas de campo pasan a través del dieléctrico 24a del estratificado inferior 24. Como se muestra en la figura 5C, los canales 84 se estrechan hacia la transición vertical 102, manteniendo al mismo tiempo una resistencia adecuada, por ejemplo, la impedancia de 50 ohmios. Al mismo tiempo el campo E 86 se concentra más a través de las separaciones 84 y menos a lo largo de un plano 24g de tierra inferior a través del dieléctrico 24a sobre el que está formada la microcinta 80. Esta redistribución del campo E 86 a través de las separaciones 84 continúa, de modo que los campos E están configurados esencialmente paralelos al plano del conductor 80 de microcinta para permitir la transición de la señal de RF a la línea 102 de vaguada bloqueada (figura 6B) para efectuar un transición vertical equilibrada con mínima discontinuidad. La línea 102 de vaguada bloqueada transiciona entonces a una coaxial 120 bloqueada a medida que la señal de RF entra en la capa equilibradora 60 como se describe detalladamente más adelante.

Como se muestra en la figura 6A, una transición 100 de línea de vaguada bloqueada se forma mediante un poste 102 de transición de señal vertical que se extiende verticalmente a través del estratificado superior 28 desde la almohadilla 82 de contacto de la microcinta 80 en el término de las regiones con conicidad de la separación 84 donde los campos E han sido devueltos esencialmente horizontales. Rodeando el poste 102 hay una pluralidad de postes 104a-104g espaciados entre sí de modo generalmente uniforme. Los postes 104a-104g están dispuestos en un modelo generalmente circular rodeando el poste 102 como se muestra en la figura 6B con una abertura 106 en el modelo para permitir la interconexión con el extremo más cónico de la estructura 150 de CPW como se muestra en la figura 5C y la figura 5D. Los extremos superiores de los postes 104a-g están en contacto eléctrico con un plano 60b de tierra que interviene del estratificado 60 de equilibrador/radiador. Los postes 104a-104g que rodean el pasador en la capa 28a de 1,52 mm de espesor pueden estar configurados en vías en el estratificado superior 28. Los postes 104a-104g puestos a tierra son una aproximación de una pared de conducción continua que forma una pantalla conectada a tierra para el poste 102 de transición, que minimiza la fuga en las capas que lo rodean. Los postes 104a-104g puestos a tierra son también unos medios para mantener la forma de las líneas 86 de campo-e de la señal que transiciona verticalmente a lo largo del poste 102 generalmente horizontal como se muestra en la figura 6B.

Las figuras 7A y 7B ilustran una transición vertical coaxial bloqueada 119 que incluye un poste vertical 120, que está conectado al poste 102 a través de una capa adhesiva 68 mediante la vía 68b que conecta las almohadillas retenedoras 28e y 60. Los postes 122a-122h forman generalmente un modelo circular igualmente espaciado cerrado alrededor del poste 120 que proporciona un apantallamiento exterior para el poste 102 conductor central. La transición de los campos E verticalmente a lo largo de los postes 122a-h ocurrió generalmente como sucedió con los postes 102a-102g, manteniendo una orientación horizontal desde el poste 120 a los postes 122a-h, los postes 122a-102h sirven también para apantallar el poste 120 e impedir la fuga de la señal dentro de la capa que lo rodea.

A altas frecuencias (5 - 15 GHz), puede haber un desajuste entre la línea 100 de transmisión de la línea de vaguada bloqueada y la línea 81 de microcinta. Para tener esto en cuenta, una realización de la invención pone en práctica un circuito conjugado de microcinta para obtener un mejor ajuste de la impedancia para la transición. Para obtener un mejor ajuste, una topología de ajuste de dos secciones se pone en práctica en la línea 80 de microcinta que puede ser representada mediante un elemento inductivo y uno capacitivo. Como se muestra en la figura 4, una discontinuidad 83 disminuida en el conductor 80 de microcinta sirve para configurar un elemento inductivo y la discontinuidad del dieléctrico de aire en la cavidad 46 y el dieléctrico 28a forman el elemento capacitivo.

Es importante tener en cuenta que las estructuras de la línea de transmisión de microondas dentro de una PWB flexible multicapa empotrada son la fabricación de vías empotradas y ciegas interconectadas entre las capas de los estratificados. La figura 3A muestra la RF alimentada 40 al circulador 44, por medio de estructuras de vías en las capas adhesivas 18 y 22 y los estratificados 16 y 20, junto con las almohadillas retenedoras 16e y 20e con los estratificados 16 y 20.

En la fabricación de PWB convencional, las almohadillas retenedoras se requieren para facilitar el revestimiento electrolítico interior de los orificios de la vía. Procedimientos de revestimiento y estratificación secuenciales, a menudo complejos, han sido usados para crear vías y almohadillas retenedoras ciegas y empotradas. Asimismo, la introducción de aberturas 70 y huecos 46 de cavidades de aire añade un factor que impide la utilización de los procedimientos de estratificación convencionales. Dos nuevos y simplificados procedimientos de estratificación pueden ser utilizados para fabricar interconexiones de tierra y señales de microondas empotradas como las empleadas en las realizaciones de la presente invención. Dependiendo de la aplicación, uno cualquiera o una combinación de ambos de estos dos nuevos métodos pueden ser usados para la nueva construcción de nuevas interconexiones verticales de microondas a través de una gran área de estratificados flexibles multicapa de la sección 12 según realizaciones de la presente invención. El primer método es un procedimiento de estratificación conjunta y el segundo método utiliza adhesivos de eje Z anisotrópicamente conductores.

En el procedimiento de estratificación conjunta, el modelo de las vías 16h, 20h, 24h, 28h, 18b, 22b y 26b puede ser pretaladrado dentro de cada una de las capas 16, 20 y 24 estratificadas y cada una de las capas 18, 22 y 26 de hoja de enlace. Los orificios 16h, 20h, 24h, 18h, 22h y 26h de vía pueden ser llenados entonces con cualquiera de una diversidad de tintas metálicas conductoras adecuadas o epoxídicas, por ejemplo, tales como escintigráficas de fase líquida trascendente ("TLPS"), fabricadas por Ormer Circuits, Inc., o una pasta de cobre denominada ALIVH (cualquier orificio de vía intersticial de capa) comercializada por Matsushita. Constituyendo los orificios 16h, 20h, 24h, 28h, 18b, 22b y 26b de vía pares estratificados que se llenan con material o materiales antes de la estratificación, y las capas 18, 22, 26 de hoja de enlace adhesiva son ensambladas entonces y estratificadas juntas. Las tintas conductoras crean una interconexión entre las almohadillas retenedoras, por ejemplo, 16e sobre el estratificado 16 y 20e sobre el estratificado 20 realizando por tanto las estructuras por medio de microondas para la realización de la presente invención. Este procedimiento se conoce en la técnica pero no ha sido usado para configurar transiciones de señales a través de un estratificado de placa de cableado impreso flexible, por ejemplo, para señales mezcladas o aplicaciones de microondas. Los resultados de los ensayos han mostrado la funcionalidad de la interconexión de RF hasta 13 GHz para un conjunto multicapa en una realización a modo de ejemplo.

El segundo método usa películas adhesivas ("ZAF") de eje Z anisotrópicamente conductoras tales como aquellas citadas anteriormente, como un adhesivo para realizar las interconexiones entre los estratificados, por ejemplo, 16, 20, 24, 28 y 60. ZAF es una película adhesiva llenada con partículas conductoras que permite interconexiones entre pares estratificados a través del espesor (el "eje Z") del adhesivo. Las partículas conductoras están espaciadas suficientemente para que la ZAF sea eléctricamente aislante en el plano de la película adhesiva. Similar a la estratificación conjunta, ZAF puede ser usada en un procedimiento de estratificación convencional para realizar la interconexión de RF y DC de múltiples capas con solamente una o dos operaciones. A diferencia de la estratificación conjunta, las interconexiones realizadas mediante ZAF son indiscriminadas y por tanto los pares estratificados, por ejemplo 14, pueden requerir características de modelado adicionales tales como almohadillas retenedoras y/o planos de tierra y salidas. Las almohadillas retenedoras pareadas intermedias ZAF, se comprimen juntos lo suficiente para crear una trayectoria conductora entre las respectivas características a través partículas conductoras comprimidas más densamente. En la región de una salida o salidas esta compresión, no se produce y el adhesivo de eje Z permanece en el dieléctrico. Los resultados de los ensayos han mostrado la funcionalidad de la interconexión de RF hasta 16 GHz para un montaje multicapa.

Claims

1. Un sistema (200) de antena, que comprende:

un montaje (200A) de capa de radiación que comprende una pluralidad de radiadores;

una capa (200B) de circuladores que tiene una pluralidad de circuladores cada uno en comunicación eléctrica con uno correspondiente de dicha pluralidad de radiadores;

una pluralidad de módulos (30), T/R, de transmisión/recepción que tienen cada uno un puerto de entrada y un puerto de salida en comunicación eléctrica con un puerto correspondiente de uno de dichos circuladores; y

una capa (200C) alimentada de RF que tiene un puerto de entrada/salida, I/O, y una pluralidad de puertos de módulos de T/R conectados a uno respectivo de dichos módulos de T/R;

en el que dicho montaje de capa de radiadores y dicha capa de circuladores se fabrican en una estructura (10) multicapa estratificada que incluye una estructura (12) de placa de circuito impreso, PWB, estando dicha pluralidad de circuladores empotrada dentro de espacios (46) definidos en dicha estructura de PWB.

2. Un sistema según la reivindicación 1, que comprende además una transición (90) de RF dentro de dicha estructura multicapa estratificada para proporcionar una conexión eléctrica entre cada uno de dicha pluralidad de circuladores y el montaje de capa de radiadores, comprendiendo dicha transición de RF para cada circulador:

una estructura (80) de transmisión de microcinta canalizada que tiene una entrada y una salida, estando dicha entrada conectada eléctricamente a dicho circulador;

una estructura (150) de guía de ondas coplanaria que tiene una entrada y una salida, estando la entrada de la guía de ondas coplanaria en comunicación eléctrica con la salida de la estructura de transmisión de microcinta canalizada;

una estructura (100) de transición de línea de vaguada bloqueada en comunicación eléctrica con la salida de la guía de ondas coplanaria; y

una estructura (120) de transmisión coaxial bloqueada que tiene una entrada y una salida, con la entrada de la transición coaxial en comunicación eléctrica con la estructura de transición de línea de vaguada, teniendo dicha estructura de transmisión coaxial una orientación transversal con relación a una orientación de la estructura de transmisión de microcinta.

3. Un sistema según la reivindicación 2, en el que:

al menos la estructura de transmisión de microcinta canalizada, la estructura de guía de ondas y la transición de línea de vaguada están empotradas en una porción de una estructura (10) de antena adaptable, comprendiendo dicha porción un estratificado de capas flexibles.

4. Un sistema según la reivindicación 3, en el que dicha entrada de dicha estructura de transmisión de microcinta canalizada está conectada eléctricamente a un dispositivo (44) circulador empotrado en dicho estratificado de capas flexibles.

5. Un sistema según la reivindicación 2, en el que:

la estructura de guía de ondas coplanaria comprende un canal lleno de dieléctrico respaldado por conductores.

6. Un sistema según la reivindicación 3, en el que la estructura de guía de ondas coplanaria incluye una traza de conductor de señales y una primera y una segunda trazas de tierra espaciadas de la traza de conductor de señales, y en el que las separaciones (84) entre la traza de conductor y las respectivas primera y segunda trazas (24g) de tierra tienen conicidad desde la entrada de la estructura de guía de ondas coplanaria hacia la salida de la estructura de guía de ondas coplanaria.

7. Un sistema según la reivindicación 2, en el que la estructura de transmisión de la microcinta incluye un sustrato dieléctrico generalmente plano que tiene un conductor de microcinta fabricado sobre una superficie del sustrato, y la transición de línea de vaguada comprende:

un poste (102) de señales de línea de vaguada conductor en comunicación eléctrica con la salida de estructura de la guía de ondas coplanaria, estando montado dicho poste en una dirección transversal a dicha superficie;

una pluralidad de postes (104a-104g) conectados a tierra de línea de vaguada conductores que se extienden generalmente paralelos al poste de señales de línea de vaguada rodeando el poste de señales de la línea de vaguada.

8. Un sistema según la reivindicación 2, en el que la estructura de transmisión de microcinta incluye un sustrato dieléctrico generalmente plano que tiene un conductor de microcinta fabricado sobre una superficie del sustrato, y la transición coaxial comprende:

un poste (120) central coaxial conductor en comunicación eléctrica con la salida de la transición de la línea de vaguada, estando orientado dicho poste en una dirección generalmente transversal con relación al sustrato dieléctrico plano;

una pluralidad de postes (122a-122h) conectados a tierra que se extienden generalmente paralelos al poste central coaxial y posicionados generalmente alrededor del poste central coaxial para proporcionar una estructura de apantallamiento conductora exterior coaxial.

9. Un sistema según la reivindicación 1, en el que cada uno de dicha pluralidad de circuladores está montado dentro de un hueco (46) de aire definido en dicha estructura de PWB.

10. Un sistema según la reivindicación 9, que incluye además una pluralidad de vías (96) puestas a tierra que sustancialmente rodean el hueco de aire para proporcionar el apantallamiento de RF de dicho hueco.

11. Un sistema según las reivindicaciones 2 y 9, en el que dicha estructura de transmisión de microcinta canalizada está montada dentro de dicho hueco de aire, y al menos algunas de dicha pluralidad de vías puesta a tierra que definen paredes laterales de la estructura de transmisión de la microcinta.

12. Un sistema según la reivindicación 1, en el que el montaje de la capa radiadora comprende una capa equilibradora (62) y una capa (64) de montaje de radiadores.

13. Un sistema según las reivindicaciones 1 ó 3, en el que dicha estructura multicapa estratificada es una estructura curvada.