JP2017171276A - 構造的アンテナアレイ、及び構造的アンテナアレイを作製する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動プラットフォームの構造的載荷部として使用され得る広帯域アンテナアレイを提供する。【解決手段】構造的アンテナアレイ１００は、互いに交差する壁セクション１０２を含むコア１０４を含み得、当該コアは、壁セクションの第１の表面上に形成されたアンテナ素子、及び壁セクションの第２の表面上に形成された給電素子と、コアに連結され、且つアンテナ素子及び給電素子と電気的に通じた分配基板層と、分配基板層の反対側でコアに連結された第１の外板と、第１の外板の反対側で分配基板層に連結された第２の外板とをさらに含む。【選択図】図１

Description

本開示は、概してアンテナシステムに関し、より具体的には、移動プラットフォームの構造的載荷部として使用され得る広帯域アンテナアレイに関する。

航空機、宇宙船、地上ビークル、又は海上ビークルなどの多くの移動プラットフォームは、電磁波信号の送受信のためにアンテナアレイの使用を必要とすることが多い。アンテナシステムは、格子状パターンで配置されたアンテナ素子のアレイの形態で提供されることが多い。アンテナ素子が備え付けられた様々な構成要素は、移動プラットフォームに望ましくない重量を付加する。アンテナアレイを移動プラットフォームの外部に配置することは、空力効率を低下させる恐れがある。アンテナアレイの製造に必要とされる費用は、必要される材料コスト、製造時間、手順、及び追加の工作機械のため、かなりの額となり得る。このような製造及び設計上の欠点は、アンテナアレイの動作範囲を制限する恐れがあり、それにより、アンテナの実効領域が制限され、アンテナシステムの性能が影響を受ける。

したがって、当業者は、アンテナアレイ分野の研究開発の努力を継続している。

一実施例では、開示された構造的アンテナアレイは、互いに交差する壁セクションを含むコアを含み得、当該コアは、壁セクションの第１の表面上に形成されたアンテナ素子、及び壁セクションの第２の表面上に形成された給電素子と、コアに連結され、且つアンテナ素子及び給電素子と電気的に通じた分配基板層と、分配基板層の反対側でコアに連結された第１の外板と、第１の外板の反対側で分配基板層に連結された第２の外板とをさらに含む。

別の実施例では、開示された移動プラットフォームは、構造部材と、構造部材に連結され、且つ構造部材の一部を形成する構造的アンテナアレイとを含んでもよく、構造的アンテナアレイは、互いに交差する壁セクションを含むコアを含み、当該コアは、壁セクションの第１の表面上に形成されたアンテナ素子、及び壁セクションの第２の表面上に形成された給電素子と、コアに連結され、且つアンテナ素子及び給電素子と電気的に通じた分配基板層と、分配基板層の反対側でコアに連結された第１の外板と、第１の外板の反対側で分配基板層に連結された第２の外板とをさらに含む。

さらに別の実施例では、構造的アンテナアレイを作製するための開示された方法は、（１）互いに交差する壁セクションを含むコアを形成するステップであって、壁セクションが、第１の表面上に形成されたアンテナ素子と、反対側の第２の表面上に形成された給電素子と、給電素子及びアンテナ素子に連結されたコネクタピンとを含む、形成するステップ、（２）フレームをコアの周りで接続するステップ、（３）複数のビアを備えた分配基板層をコア上に位置決めするステップ、（４）壁セクションを分配基板層に機械的に連結するためにコネクタピンをビアに接続するステップ、（５）給電素子及びアンテナ素子を分配基板層に電気的に連結するためにコネクタピンをビアにはんだ付けするステップ、（６）給電素子及びアンテナ素子をＲＦコネクタに電気的に連結するためにＲＦコネクタを分配基板層に接続するステップ、（７）第１の外板を分配基板層の反対側でコア上に位置決めするステップ、（８）第２の外板を第１の外板の反対側で分配基板層上に位置決めするステップ、並びに（９）コア、分配基板層、第１の外板、及び第２の外板を硬化するステップを含んでもよい。

開示されている装置や方法の他の実施例は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲により、明確になるであろう。

さらに、本開示は、下記の条項による実施形態を含む。

条項１
構造部材と、
構造部材に連結され、且つ構造部材の一部を形成する構造的アンテナアレイとを備えている移動プラットフォームであって、前記構造的アンテナアレイが、
互いに交差する壁セクションを備えたコアを備えており、前記コアが、
前記壁セクションの第１の表面上に形成されたアンテナ素子、及び前記壁セクションの第２の表面上に形成された給電素子と、
前記コアに連結され、且つ前記アンテナ素子及び前記給電素子と電気的に通じた分配基板層と、
前記分配基板層の反対側で前記コアに連結された第１の外板と、
前記第１の外板の反対側で前記分配基板層に連結された第２の外板と
をさらに備えている、移動プラットフォーム。

条項２
前記壁セクションの一つ一つが電子基板材を備え、
前記分配基板層が前記電子基板材を備え、且つ
前記第１の外板及び前記第２の外板がそれぞれ、
前記電子基板材を備えた第１の非導電性基板層と、
前記第１の非導電性基板層に連結された誘電体基板層と、
前記第１の非導電性基板層の反対側で前記誘電体基板層に連結された第２の非導電性基板層であって、前記電子基板材を備えている、第２の非導電性基板層とを備えている、条項１に記載の移動プラットフォーム。

条項３
前記コアが、アンテナセルの行及び列を形成するように垂直に交差する前記壁セクションの四角形セル構造を備え、且つ
前記アンテナセルの一つ一つが、二重偏波をもたらすように直交配向された少なくとも１つの一対の前記アンテナ素子を備えている、条項１に記載の移動プラットフォーム。

条項４
前記アンテナ素子がダイポールアンテナ素子を備えている、条項１に記載の移動プラットフォーム。

条項５
前記分配基板層に連結され、且つ前記分配基板層に電気的に通じたＲＦコネクタをさらに備えている、条項１に記載の移動プラットフォーム。

条項６
前記壁セクションのうちの少なくも１つが、第１の壁部と、第２の壁部と、前記第１の壁部の前記アンテナ素子のうちの１つを隣接する前記第２の壁部の前記アンテナ素子のうちの１つに電気的に接続する導電性スプライスと、前記導電性スプライスの上で前記第１の壁部及び前記第２の壁部に接続された非導電性スプライスクリップとを備えている、条項１に記載の移動プラットフォーム。

条項７
前記構造部材が、航空機の胴体又は翼のうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載の移動プラットフォーム。

開示された構造的アンテナアレイの一実施例の概略上面斜視図である。 図１の構造的アンテナアレイの概略底面斜視図である。 構造的アンテナアレイのコアの一実施例の概略斜視図である。 複数のアンテナ素子で形成された基板層の第１の側面の概略斜視図である。 複数の給電素子で形成された図４の基板層の第２の側面の概略斜視図である。 図３のコアを形成するため、壁セクションを続けて嵌め込んで組み立てることを可能にするように形成された壁スロットを示す図４の基板層の概略斜視図である。 コアの形成に使用される複数の壁セクションに切断された図６の基板層の概略斜視図である。 各給電素子の終端部の一端に形成されたコネクタピンを有する壁セクションの一実施例の概略斜視図である。 アンテナ素子を有する第１の表面を示す壁セクションの一実施例の概略側面図である。 給電素子を有する第２の表面を示す壁セクションの一実施例の概略側面図である。 構造的アンテナアレイの一実施例の概略断面図である。 図９の構造的アンテナアレイの一部の拡大概略断面図である。 構造的アンテナアレイの第２の外板の一実施例の概略斜視図である。 コアを形成する、隣接する壁セクション同士の間のスプライス位置の一実施例の概略斜視図である。 構造的アンテナアレイを作製するための開示方法の一実施例のフロー図である。 治工具である第１の支持部材及び支持プレートの上で部分的に構築されているコアの一実施例の概略斜視図である。 治工具上で全体が構築されているコアの概略斜視図である。 コアの周りに接続されたフレームの一実施例の概略斜視図である。 コア上に位置決めされた分配基板層の一実施例の概略斜視図である。 構造的アンテナアレイを挟持して回転させるために使用される治工具である第２の支持部材の一実施例の概略斜視図である。 第１の支持部材が取り外された状態の、回転されたコア、フレーム、及び分配基板層の概略斜視図である。 コア上に位置決めされた第１の外板の一実施例の概略斜視図である。 移動プラットフォームの構造部材に一体的に形成された構造的アンテナアレイの一実施例の概略斜視図である。 航空機の製造及び保守方法を示すブロック図である。 航空機の概略図である。 分配基板層上に位置決めされた第２の外板の一実施例の概略斜視図である。

以下の詳細な説明は、添付の図面に言及している。添付の図面は、本開示によって説明された具体的な実施例を示している。異なる構造及び工程を有する他の実施例は、本開示の範囲から逸脱するものではない。同様の参照番号は、異なる図面における同一の特徴、要素、又は構成要素を表し得る。

上記の図１３及び図２２では、ブロックは、工程及び／又はその一部を表すことができ、様々なブロックを接続する線は、工程又はその一部の任意の特定の順序又は従属関係を示唆するものではない。破線で示されるブロックは、代替的な工程及び／又はその一部を示す。様々なブロックを接続する破線がある場合、その破線は工程又はその一部の代替的な従属関係を表す。開示されている様々な工程間のすべての従属関係が必ずしも表されているわけではないことが理解されよう。本明細書に明記された１つ又は複数の方法の工程を記載している図１３及び図２２、並びに付随する開示は、必ずしも工程が実行されるべき順序を決定付けていると解釈すべきではない。むしろ、ある例示的な順番が示されているが、工程の順序は、適切な場合において改変され得ることを理解されたい。したがって、ある特定の工程は、異なる順番で又は同時に実行され得る。さらに、当業者であれば、記載されたすべての工程を実施する必要はないことを認識するであろう。

別途提示されない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本明細書では単に符号として使用されており、これらの用語が表すアイテムに対して、順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことを意図していない。さらに、「第２」のアイテムに言及することは、より小さい数のアイテム（例えば、「第１」のアイテム）及び／又はより大きい数のアイテム（例えば、「第３」のアイテム）の存在を必要とするわけでもなく、除外するわけでもない。

本明細書で使用されている「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムに対して使用されるとき、列挙されたアイテムのうちの１つ又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、且つ、列挙されたアイテムのうち１つだけが必要であり得ることを意味する。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリのことであり得る。すなわち、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、列挙された中から、任意の組み合わせのアイテム又は幾つかのアイテムを使用してもよいが、列挙されたアイテムの全てが必要ではない場合があることを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」とは、「アイテムＡ」、「アイテムＡ及びアイテムＢ」、「アイテムＢ」、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ」、又は「アイテムＢ及びアイテムＣ」を意味し得る。幾つかの場合には、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」とは、例えば、限定するものではないが、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣ」、又はその他の好適な組み合わせを意味し得る。

添付の図面に実施例が示されているので、本開示にわたって、様々な構成要素間の空間的関係、及び構成要素の様々な態様の空間的配向に対して、言及がなされる場合がある。しかしながら、本開示を最後まで読めば当業者が認識するように、本明細書に記載された実施例は、任意の配向で位置決めされてもよい。したがって、本明細書に記載された実施例は任意の方向で配向され得るため、様々な構成要素間の空間的関係と、本明細書に記載された実施例の態様の空間的配向とを説明する「上部」、「底部」、「前方」、「後方」、「上」、「下」、「上方」、「下方」、及びその他の類似表現は、それぞれ、構成要素間の相対的関係、又はこのような実施例の態様の空間的配向を説明していると理解するべきである。

本明細書で「実施例」、「一実施例」、「別の実施例」、又類似表現に対して言及がなされるということは、実施例に関連して説明される１つ又は複数のフィーチャ、構造、要素、構成要素、又は特徴が、少なくとも１つの実施形態又は実装形態に含まれることを意味する。したがって、本開示にわたる「一実施形態では」、「一実施形態として」という表現、及び類似表現は、同一の実施形態を指している場合があるが、必ずしもそうではない場合もある。さらに、任意の一実施例を特徴付ける主題は、任意の他の実施例を特徴付ける主題を含み得るが、必ずしもそうではない場合もある。

特許請求され得るが、特許請求されないこともあり得る本開示に係る主題の例示的且つ非網羅的な実施例が、以下に提供される。

図１及び図２を参照すると、構造的アンテナアレイ１００の一実施形態が開示されている。構造的アンテナアレイ１００は、構造部位の全体的な強度に対して望ましくない変化をもたらすことなく、移動プラットフォーム（例えば、航空ビークル、海上ビークル、及び地上ビークルなどのビークル）の構造部位に容易に組み込むことができる耐荷重構造部材を形成する。さらに、構造的アンテナアレイ１００は、アンテナ機能が組み込まれていない従来の構造部材の重量を越えて重量を著しく付加することはない。

一般的に、構造的アンテナアレイ１００は、電波到来方向に対して垂直に配向され、且つ電波を受信するように構成されたアンテナの開口又は実効面積を画定する。構造的アンテナアレイ１００は、第１の（例えば、長手方向の）寸法（ここでは、長さＬ１として特定）と、第２の（例えば、横方向の）寸法（ここでは、幅Ｗ１として特定）とを含む（図１）。一般的に、構造的アンテナアレイ１００は、特定の用途に基づいて、任意の適切な寸法を有するように構成され得る。具体的で非限定的な一実施例として、構造的アンテナアレイ１００は、約７４インチの長さＬ１と、約１４インチの幅Ｗ１を有し得る。

構造的アンテナアレイ１００は、コア１０４を形成するように相互接続されている壁セクション１０２（例えば、複数の壁セクション１０２）を含む。一実施例として、コア１０４は、ハニカムコア又は格子状のコアであってもよく、壁セクション１０２のほぼ平行な（例えば、横方向の）行１０８とほぼ垂直に相互接続された壁セクション１０２のほぼ平行な（例えば、長手方向の）列１０６によって形成されている。７４インチ×１４インチという寸法の構造的アンテナアレイ１００の具体的で非限定的な実施例では、構造的アンテナアレイ１００のコア１０４は、長手方向に延在する壁セクション１０２の列１０６を１０列、並びに横方向に延在する壁セクション１０２の行１０８を６１行含み得る。他の数の壁セクション１０２（例えば、列１０６及び／又は行１０８）も検討されている。

図１及び図３の実施例は、ほぼ正方形の開口（例えば、正方形のアンテナセル１２８）を有するコア１０４を形成する、壁セクション１０２のＸＹ軸格子状構成を示しているが、他の格子状構成も検討されている。例えば、六角形状の開口を有するハニカム又は格子状のコア１０４（例えば、六角形のアンテナセル１２８）も壁セクション１０２を相互接続することによって形成され得る。このようにして、構造的アンテナアレイ１００のコア１０４を形成する壁セクション１０２のほぼ垂直に交差するレイアウトは、壁セクション１０２並びに／或いはアンテナ素子１１０及び給電素子１２６（図３〜図５）の格子状のレイアウトの一実装態様を示すことを意図している。選択される格子状レイアウトの種類、並びに構造的アンテナアレイ１００の全体的な大きさは、構造的アンテナアレイ１００が使用される特定用途に左右され得る。

図９を参照し、さらに図１及び図２を参照すると、構造的アンテナアレイ１００は、フレーム１１２を含む。フレーム１１２は、コア１０４の周りにはめられ、コア１０４を支持する。一実施例として、コア１０４は、フレーム１１２の対向するフランジ１１８同士（例えば、上方と下方、前方と後方、等）の間にはめられる。フレーム１１２は、コア１０４を補強し、壁セクション１０２の適切な整列（例えば、垂直整列）、並びにコア１０４及び／又はアンテナセル１２８の適切な形状（例えば、四角形）を維持する。フレーム１１２には、構造的アンテナアレイ１００を移動プラットフォームの構造部位に取り付けるための取り付け点がさらに設けられている。

構造的アンテナアレイ１００は、第１（例えば、前方）の外板１１４（図１）、及び第２（例えば、後方）の外板１１６（図２）を含む。第１の外板１１４（コア１０４を形成する壁セクション１０２のグリッド状構成をより良く示すために図１で切り離された部分）及び第２の外板１１６は、コア１０４（及び分配基板層１９０）（図１及び図２で図示せず）に連結され、サンドイッチ構造を形成する。したがって、構造的アンテナアレイ１００は、第２の外板１１６、コア１０４、分配基板層１９０（図９及び図１０）、及び第１の外板１１４によって形成された積層構造を含む。

構造的アンテナアレイ１００は、耐荷重構造又は構造部材に取って代わるのに十分な構造的強度をもたらし得る。一実施例として、移動プラットフォームの適用例では、構造的アンテナアレイ１００を、航空機、宇宙船、回転翼航空機などの主要構成部品として使用してもよい。その他の可能な適用例は、海上又は地上ビークルの主要構成部品としての使用を含み得る。構造的アンテナアレイ１００を移動プラットフォームの構造に一体化させることができるので、アンテナ又はアンテナアレイを高度に空気力学的な高速移動プラットフォームの外面に備え付けなければならない場合のように、移動プラットフォームの空気力学に悪影響を及ぼさない。

図３を参照して、さらに図１、図４、及び図５を参照すると、壁セクション１０２の一つ一つ（本明細書では壁セクション１０２としても認識される）は、アンテナ素子１１０（例えば、複数のアンテナ素子１１０）（図４）及び給電素子１２６（例えば、複数の給電素子１２６）（図５）を含む。アンテナ素子１１０及び給電素子１２６は、壁セクション１０２の対向するそれぞれの面に組み込まれるか、一体化されるか、取り付けられるか、又はさもなければ形成される。したがって、構造的アンテナアレイ１００は、アンテナセル１２８（例えば、複数のアンテナセル１２８）（図１）を含む。アンテナセル１２８は、相互接続された壁セクション１０２によって形成され、例えば、グリッド状（例えば、四角形セル）のコア１０４を形成するように配置される。構造的アンテナアレイ１００のコア１０４は、アンテナセル１２８の列１０６及び行１０８を含む。

アンテナ素子１１０は、平面の（例えば平坦な）導電性素子又はマイクロストリップアンテナであってもよい。一実施例として、アンテナ素子１１０は、ダイポールアンテナ素子である。非限定的な一実施例として、アンテナ素子１１０の一つ一つ（本明細書ではアンテナ素子１１０としても言及される）は、約２ＧＨｚと約４ＧＨｚの間の周波数内で動作するように構成され得る。

壁セクション１０２（例えば、四角形のアンテナセル１２８を形成する）の垂直構成により、直交するダイポールアンテナ素子１１０の組が形成され、二重偏波がもたらされる。例えば、アンテナ素子１１０のうちの特定のアンテナ素子は水平に偏波され、（例えば、直交配向された）アンテナ素子１１０のうちの他の特定のアンテナ素子は垂直に偏波される。他の実施例では、構造的アンテナアレイ１００は、単一偏波をもたらすために一組のダイポールアンテナ素子１１０のみを含む場合がある。

有益には、構造的アンテナアレイ１００は、アンテナ素子１１０及び／又は給電素子１２６を支持するために金属基板の使用を必要としない。したがって、構造的アンテナアレイ１００は、望ましくない寄生的な重量ペナルティーを有しない場合がある。本明細書で使用される「寄生」という用語は、概して、送受信動作に直接必要のないアンテナ又はアンテナアレイの構成要素に関連する重量を意味する。このように、構造的アンテナアレイ１００は、軽量構造であり、それゆえに航空宇宙用途に特に適しており、有益である。

図４及び図５を参照すると、一実施例の構成では、基板層１２０は、第１の表面１２２（図４）上にアンテナ素子１１０、第２の表面１２４（図５）上に給電素子１２６を有して形成されている。一実施例として、アンテナ素子１１０は、基板層１２０の第１の表面１２２上でほぼ平行な列で形成され、給電素子１２６は、基板層１２０の第２の表面１２４上でほぼ平行な列で形成されている。アンテナ素子１１０及び／又は給電素子１２６の他の構成も検討されている。第１の表面１２２上のアンテナ素子１１０のそれぞれの対（本明細書ではアンテナ素子の対１１０ａとしても認識される）（図４）は、裏面の第２の表面１２４上の給電素子１２６（本明細書では給電素子１２６としても認識される）のうちの１つに関連付けられる。

一実施例として、基板層１２０は、非導電性基板材料を含む。一実施例として、基板層１２０は、プリント回路基板（「ＰＣＢ」）材料又は似たような電子回路基板材料（本明細書では概して電子基板材１９２として言及される）であってもよい。一般的で非限定的な一実施例として、基板層１２０は、ガラス強化エポキシ積層板（ｇｌａｓｓ−ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｅｐｏｘｙ ｌａｍｉｎａｔｅ）（一般的にＦＲ−４としても知られている）であってもよい。具体的で非限定的な一実施例として、基板層１２０は、アリゾナ州チャンドラー市のＩｓｏｌａ Ｇｒｏｕｐから市販されているＩ−Ｔｅｒａ（登録商標）ＲＦ ＭＴ積層板であってもよい。

基板層１２０の第１の表面１２２及び第２の表面１２４は、それぞれ、銅箔（明示的に例示せず）でコーティングされる。この銅箔は、望ましい寸法及び相対的間隔を有する第１の表面１２２上のアンテナ素子１１０及び第２の表面１２４上の給電素子１２６を形成するためにエッチングにより除かれる。アンテナ素子１１０及び給電素子１２６を形成する銅箔を保護するため、保護コーティング（明示的に例示せず）が、アンテナ素子１１０ｉを覆うように第１の表面１２２に施されて、給電素子１２６を覆うように第２の表面１２４に施されてもよい。一実施例として、保護コーティングは、はんだマスクなどの非導電性コーティングであってもよい。保護コーティングで覆われたアンテナ素子１１０及び給電素子１２６を示すために、図３、図６、図７、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図１０では、アンテナ素子１１０及び給電素子１２６が破線で示されている。同様に、保護コーティングによって覆われた（例えば隠された）給電素子１２６を示すために、図８Ａ及び図１０では、基板層１２０の第２の表面１２４上の給電素子１２６が破線で示され、見えていない（例えば、第２の表面１２４の背後に隠れている）第１の表面１２２上のアンテナ素子１１０を示すために、図８Ａ及び図１０では、基板層１２０の第１の表面１２２上のアンテナ素子１１０が破線で示されている。

図８Ｂ及び図８Ｃを参照すると、一実施例では、１つ又は複数の（例えば、それぞれの）アンテナ素子１１０、並びに１つ又は複数の（例えば、それぞれの）給電素子１２６の一部は、試験接触部１６０を形成するために露出されてもよい（例えば、銅箔の一部が保護コーティングによって覆われなくてもよい）。

図６を参照すると、一実施例の構成では、アセンブリ壁スロット１３０が、離間された位置で基板層１２０内に形成されている。壁スロット１３０の一つ一つ（本明細書で壁スロット１３０としても認識される）は、第１の（例えば、上方の）部分１３０ａと、第２の（例えば、下方）の部分１３０ｂとを含む。壁スロット１３０は、コア１０４（図３）を形成するために壁セクション１２０が互いに交差して組み立てられることを容易にする。一実施例では、壁スロット１３０は、基板層１２０の厚み全体を貫通するように、ウォータージェット切断又は機械加工で基板層１２０内に形成され得る。

図７を参照すると、一実施例として、基板層１２０は、壁セクション１０２を形成する複数のセクション又はストリップに切断され得る。壁セクション１０２の全体的な長さＬ２及び／又は構造的アンテナアレイ１００（図１）の所望の全体的寸法（例えば、長さＬ１及び／又は幅Ｗ１）に応じて、１つ又は複数の壁セクション１０２は、（例えば、壁セクション１０２の長さを短くするために）適切な長さに切断され得る。壁セクション１０２の高さＨ２は、構造的アンテナアレイ１００のコア１０４の高さＨ１全体を表す。

図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃを参照し、さらに図１０を参照すると、一実施例として、隣接する給電素子１２６とアンテナ素子１１０との終端部間でノッチ１３２を形成するように各壁セクション１０２の端部（明確には特定せず）が切断され得る。ノッチ１３２があることにより、各給電素子１２６の終端部が、第１の（例えば、信号）コネクタピン１３４（例えば、第１の導電性フット）を形成し、各アンテナ素子の終端部が、第２の（例えば、接地）コネクタピン１３６（例えば、第２の導電性フット）を形成することが可能となる。第１のコネクタピン１３４及び第２のコネクタピン１３６は、それぞれ、導電性材料でメッキされてもよい（例えば、銅で覆われてもよい）。

図８Ｂ及び図８Ｃを参照すると、一実施例の構成では、アンテナ素子１１０の対（例えば、各一対のアンテナ素子１１０ａ）は、直接的に（例えば、物理的に）共に連結されてもよい（例えば、連続的なストリップの銅材料のから形成されてもよい）。ある一対のアンテナ素子１１０ａのアンテナ素子１１０に隣接する別の一対のアンテナ素子１１０ａのアンテナ素子１１０は、共に容量結合され得る。一実施例として、容量結合パッド１８８（図８Ｃ）は、第２の表面１２４に連結されてもよい（例えば、電子基板材１９２に物理的且つ電気的に連結されてもよい）。容量結合パッド１８８は、アンテナ素子１１０間の容量接続及び導通を容易且つ可能にすることができる。

一実施例では、アンテナ素子１１０及び給電素子１２６は、分配基板層１９０への接続を通して、直接的に共に連結（例えば、物理的且つ電気的に接続）され得る（図１０）。一実施例では、アンテナ素子１１０及び給電素子１２６は、容量結合パッド１８８を介して、（例えば、基板層１２０の厚みを通じて）共に容量結合され得る。

図１０を参照し、さらに図９を参照すると、一実施例として、第１の外板１１４及び第２の外板１１６は、サンドウィッチ構造（スーパーストレートとも呼ばれる）を形成する複数の基板材料層を含む。一実施例として、第１の外板１１４は、第１の（例えば、内側の）非導電性基板層１４０、第２の（例えば、外側の）基板層１４２、及び第１の非導電性基板層１４０と第２の非導電性基板層１４２との間に配置された誘電体基板層１４４を含む。同様に、一実施例として、第１の外板１１４は、第１の（例えば、内側の）非導電性基板層１４６、第２の（例えば、外側の）基板層１４８、及び第１の非導電性基板層１４６と第２の非導電性基板層１４８との間に配置された誘電体基板層１５０を含む。

一実施例として、第１の外板１１４の第１の非導電性基板層１４０及び第２の基板層１４２、並びに第２の外板１１６の第１の非導電性基板層１４６及び第２の基板層１４８は、電子基板材１９２（例えば、ＰＣＢ材料又は類似の電子回路基板材料）であってもよい。一般的で非限定的な一実施例として、第１の非導電性基板層１４０、第２の基板層１４２、第１の非導電性基板層１４６、及び第２の基板層１４８は、ガラス強化エポキシ積層板（一般的にＦＲ−４としても知られている）であってもよい。具体的で非限定的な一実施例として、第１の非導電性基板層１４０、第２の基板層１４２、第１の非導電性基板層１４６、及び第２の基板層１４８は、Ｉ−Ｔｅｒａ（登録商標）ＲＦ ＭＴ積層板であってもよい。例えば、第１の外板１１４の第１の非導電性基板層１４０及び第２の基板層１４２、並びに／或いは第２の外板１１６の第１の非導電性基板層１４６及び第２の基板層１４８は、積層構造体を形成するために硬化された複数のプライ（例えば、５つのプライ）のＩ−Ｔｅｒａ（登録商標）ＲＦ ＭＴ積層板を含んでもよい。

一実施例として、第１の外板１１４の誘電体基板層１４４及び第２の外板１１６の誘電体基板層１５０は、電気絶縁体であり、且つ電磁波（例えば、無線周波（ＲＦ））が材料を通して伝播することを可能にする任意の適切な誘電材料であってもよい。一般的で非限定的な一実施例として、誘電体基板層１４４及び誘電体基板層１５０は、誘電性発泡材料であってもよい。具体的で非限定的な一実施例として、誘電体基板層１４４及び誘電体基板層１５０は、マサチューセッツ州ランドルフ市のＥｍｅｒｓｏｎ ＆ Ｃｕｍｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．から市販されたＥｃｃｏｓｔｏｃｋ（登録商標） Ｌｏｋであってもよい。例えば、第１の外板１１４の誘電体基板層１４４及び第２の外板１１６の誘電体基板層１５０は、約０．２５インチの厚みのＥｃｃｏｓｔｏｃｋ（登録商標） Ｌｏｋのシートを含んでもよい。誘電体基板層１４４及び／又は誘電体基板層１５０の誘電材料のこの具体的な特性（例えば、誘電率）は、限定しないが、動作周波数、帯域などを含む様々なアンテナパラメータに左右され得る（様々なアンテナパラメータに基づいて選択され得る）。

図１０で示された第１の外板１１４及び第２の外板１１６の実施例は、３つの基板層（内側及び外側の非導電性基板層、並びに誘電体基板層）を含むが、他の構成又は配置の基板層も検討されている。一実施例として、第１の外板１１４及び／又は第２の外板１１６は、内側の非導電性基板層と外側の非導電性基板層との間に配置された１つ又は複数の追加の非導電性基板層を含んでもよい。

第１の外板１１４及び第２の外板１１６は、構造的アンテナアレイ１００に構造的剛性をもたらす。第１の外板１１４の誘電体基板層１４４及び第２の外板１１６の誘電体基板層１５０の誘電材料は、構造的アンテナアレイ１００（例えば、アンテナ素子１１０）のＲＦ送受信能力を適切に調節するように選択することができる。例えば、第１の外板１１４の誘電体基板層１４４及び第２の外板１１６の誘電体基板層１５０の誘電材料は、アンテナ素子１１０の減衰と適切に連動するように選択してもよい。一実施例では、第１の外板１１４の誘電体基板層１４４及び第２の外板１１６の誘電体基板層１５０の誘電体特性は同一であり得る。一実施例では、第１の外板１１４の誘電体基板層１４４及び第２の外板１１６の誘電体基板層１５０の誘電体特性は、構造的アンテナアレイ１００の調節のために異なる場合がある。一実施例として、誘電体基板層１４４及び／又は誘電体基板層１５０の厚みは、特定の性能パラメータに基づいて修正され得る。

図１０を参照し、さらに図９を参照すると、一実施例として、構造的アンテナアレイ１００は、分配基板層１９０（例えば、電子分配板）を含む。コア１０４（例えば、相互接続された壁セクション１０２の一つ一つ）は、分配基板層１９０に機械的且つ電気的に連結され得る。図１０で最もよく示されているように、分配基板層１９０は、コア１０４と第２の外板１１６との間に配置されている。

一実施例として、分配基板層１９０は、非導電性基板材料を含む。一実施例として、分配基板層１９０は、電子基板材１９２（例えば、ＰＣＢ材料又は似たような電子回路基板材料）であってもよい。一般的で非限定的な一実施例として、分配基板層１９０は、ガラス強化エポキシ積層板（一般的にＦＲ−４としても知られている）であってもよい。具体的で非限定的な一実施例として、分配基板層１９０は、Ｉ−Ｔｅｒａ（登録商標）ＲＦ ＭＴ積層板であってもよい。例えば、分配基板層１９０は、積層構造体を形成するように硬化された複数のプライ（例えば、５つのプライ）のＩ−Ｔｅｒａ（登録商標）ＲＦ ＭＴを含んでもよい。

一実施例として、分配基板層１９０は、ビア１３８を含む。ビア１３８は、分配基板層１９０の厚みを通って少なくとも部分的に形成された孔である。壁セクション１０２の第１のコネクタピン１３４及び第２のコネクタピン１３６（例えば、アンテナ素子１１０及び給電素子１２６の終端部）は、壁セクション１０２を分配基板層１９０に機械的に連結する（例えば、コア１０４を分配基板層１９０に機械的に連結する）ように、ビア１３８内に挿入される。ビア１３８は、導電性材料でメッキされ（例えば、銅で覆われ）、給電素子１２６を分配基板層１９０に電気的に連結することができる。ビア１３８は、分配基板層１９０にわたって延在している複数の導電性トラック又はトレース（明示的に例示せず）によって、分配基板層１９０にわたって電気的に相互接続されている。したがって、分配基板層１９０は、アンテナ素子１１０及び給電素子１２６を、電気的に相互接続し、且つ、例えば、移動プラットフォームの無線送受信機の電子部分（明示的に例示せず）に相互接続する。

図９を参照し、さらに図２を参照すると、一実施例として、無線周波（ＲＦ）コネクタ１５２（例えば、複数のＲＦコネクタ１５２）は、分配基板層１９０に機械的且つ電気的に連結される。ＲＦコネクタ１５２は、同軸ＲＦコネクタなどの任意の適切なＲＦコネクタであってもよい。

一実施例として、ＲＦコネクタ１５２は、分配基板層１９０内に形成されたビア１３８に機械的且つ電気的に連結される。ＲＦコネクタ１５２は、分配基板層１９０にわたって延在する複数の導電性トラック又はトレースによって、給電素子１２６及び／又はアンテナ素子１１０に電気的に連結される。したがって、分配基板層１９０は、壁セクション１０２の給電素子１２６とアンテナ素子１１０とを統合する電子分配媒体（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｖｅｈｉｃｌｅ）として機能する。言い換えると、アンテナ素子１１０及び給電素子１２６は、分配基板層１９０によって、ＲＦコネクタ１５２に物理的に接続される。構造的アンテナアレイ１００は、ＲＦコネクタ１５２によって、移動プラットフォームの無線送受信機の電子部分（明示的に例示せず）に連結され得る。

一実施例では、一部の給電素子１２６（例えば、選択された複数の給電素子１２６）及び／又は一部のアンテナ素子１１０（例えば、選択された複数のアンテナ素子１１０）は、ＲＦコネクタ１５２の対に連結且つ関連付けられる。一実施例として、アンテナセル１２８の少なくとも１つの行１０８の給電素子１２６及び／又はアンテナ素子１１０（例えば、アンテナセル１２８を形成する壁セクション１０２）は、２つのＲＦコネクタ１５２に関連付けられる。２つのＲＦコネクタ１５２のうちの片方は、水平偏波アンテナ素子１１０に関連付けられてもよく、２つのＲＦコネクタ１５２のうちのもう片方は、垂直偏波アンテナ素子１１０に関連付けられてもよい。

したがって、構造的アンテナアレイ１００は、例えば、約２ＧＨｚから約４ＧＨｚの間の広帯域（例えば、Ｓバンド）周波数範囲で動作する。構造的アンテナアレイ１００は、さらに二重偏波化（例えば、水平及び垂直偏波化）させる。

図１１を参照して、さらに図２、図９、及び図１０を参照すると、一実施例の構成では、外板スロット１５８が第２の外板１１５内に形成されている。一実施例として、外板スロット１５８が、少なくとも第２の外板１１６内に（例えば、第２非導電性基板層１４８及び誘電体基板層１５０を少なくとも部分的に通って）ウォータージェット切断又は機械加工で形成され得る。外板スロット１５８は、分配基板層１９０に接続されたＲＦコネクタ１５２（図２及び図９）へのアクセスを容易にする。図２で最もよく示されているように、ＲＦコネクタ１５２は、外板スロット１５８内で整列し、外板スロット１５８を通って少なくとも部分的に延在する。

図２を参照して、さらに図９を参照すると、一実施例の構成では、コネクタ支持体１５４が、外板スロット１５８内にはめられ、且つ第２の外板１１６に連結され得る。コネクタ支持体１５４は、ＲＦコネクタ１５２を支持且つ補強し得る。一実施例として、コネクタ支持体１５４は、例えば、ＲＦコネクタ１５２を受け入れるように適切に寸法形成且つ成形された複数の孔（明示的に例示せず）を有する剛性（例えば金属製）のプレートであってもよい。

図９を参照して、さらに図１１を参照すると、一実施例の構成では、コネクタ支持体１５４の接続を容易にするためにネジ式インサート１５６が第２の外板１１５に設置され得る。一実施例として、外板スロット１５８の側面に沿って、孔（明示的に例示せず）が、第２の外板１１６の第２の非導電性基板層１４８及び誘電体基板層１５０を通って少なくとも部分的に形成（例えば、機械加工）され得る。ネジ式インサート１５６は、形成された孔の中に備え付けられ得る。ネジ式インサート１５６を第２の外板１１６内で接合するために埋込用樹脂（明示的に例示せず）が使用され得る。コネクタ支持体１５４を第２の外板１１６に接続するためにファスナ（明示的に例示せず）をネジ式インサート１５６に接続してもよい。

上述のように、特定のアンテナの用途及び／又は構造的アンテナアレイ１００が組み込まれる移動プラットフォームの特定の構造部材によって、構造的アンテナアレイ１００の全体的な寸法（例えば、長さＬ１及び／又は幅Ｗ１）（図１）は、広範囲で変動し得る。したがって、コア１０４は、共に接続された複数のコアセクション又はコア部分から製作又は形成され得る。

図１２を参照すると、一実施例の構成では、所望の寸法を有する構造的アンテナアレイ１００を製作するために、１つ又は複数の壁セクション１０２は、共に接続された２つ以上の壁部を含み得る。一実施例として、少なくとも１つの壁セクション１０２は、第１の壁部１６２ａ及び第２の壁部１６２ｂを含む。第１の壁部１６２ａ及び第２の壁部１６２ｂの互いに隣接する端部（明示的に特定せず）は、壁セクション１０２を形成するように共に当接する。導電性のスプライス１６４は、第１の壁部１６２ａのアンテナ素子１１０のうちの１つ（例えば、アンテナ素子１１０ａの片方）を、第２の壁部１６２ｂのアンテナ素子１１０のうちの隣接する１つ（例えば、隣接するアンテナ素子１１０ｂの片方）に電気的に接続するように使用され得る。導電性のスプライス１６４は、任意の適切な導電性材料から製作されてもよい。非限定的な実施例として、導電性のスプライス１６４は、はんだ、箔、導電性接着剤、導電性メッシュなどから作られてもよい。

第１の壁部１６２ａ及び第２の壁部１６２ｂは、構造的非導電性のスプライスクリップ１６６によって物理的に接合且つ支持され得る。非導電性のスプライスクリップ１６６は、構造的非導電性の材料から製作され得る。一実施例として、非導電性のスプライスクリップ１６６は、電子基板材１９０（例えば、ＰＣＢ又は他の適切な電子回路基板材料）から製作されてもよい。一般的で非限定的な一実施例として、非導電性スプライスクリップ１６６は、ガラス強化エポキシ積層板（一般的にＦＲ−４としても知られている）であってもよい。具体的で非限定的な一実施例として、非導電性スプライスクリップ１６６は、Ｉ−Ｔｅｒａ（登録商標）ＲＦ ＭＴ積層板であってもよい。非導電性のスプライスクリップ１６６は、導電性のスプライス１６４の上で壁セクション１０２（例えば、第１の壁部１６２ａと第２の壁部１６２ｂの間）に取付けられ得る。非導電性のスプライスクリップ１６６は、適切な非導電性の接着剤又はその他の結合剤を使用して、壁セクション１０２に取り付けられ得る。非導電性のスプライスクリップ１６６は、壁セクション１０２の任意の露出された導電性材料（例えば、銅箔又はそのほかの電子パッド）に干渉しないように設計されている。

したがって、本明細書に開示された構造的アンテナアレイ１００は、従来の構造的アンテナアレイに存在する数多くの欠点（生産性、費用、大きさ、重量制限、及びＲＦ性能に関するする欠点を含む）を克服する。壁セクション１０２、分配基板層１９０、第２の外板１１６の第１の非導電性基板層１４６及び第２の非導電性基板層１４８、並びに第１の外板１１４の第１の非導電性基板層１４０及び第２の非導電性基板層１４２を製作するために電子基板材１９０を用いることは、材料間の熱膨張率の不釣り合いに起因して発生する生産性の問題をなくし、生産コストを減少させることができる。コア１０４（及び分配基板層１９０）に接合された第２の外板１１６及び第１の外板１１４は、別の構造体に統合され得る軽量且つ剛健な構造部材を形成する。構造的アンテナアレイ１００を移動プラットフォームの構造部材に構造的に統合することにより、従来のアンテナアレイに比べて、アンテナアパチャの大きさを著しく拡大させることが可能となる。

図１３を参照すると、方法２００の一実施例が開示される。方法２００は、構造的アンテナアレイ１００を製作するための開示方法の例示的一実装態様である。本開示の範囲を逸脱しない限り、方法２００に変更、追加、又は省略を行うことができる。方法２００は、より多くのステップ、より少ないステップ、又はその他のステップを含み得る。加えて、任意の適切な順序でステップを実施してもよい。

図１３を参照して、さらに図３から図５を参照すると、例示的一実装態様では、方法２００は、ブロック３０２で示されているように、互いに交差する壁セクション１０２を含むコア１０５を形成するステップを含む。壁セクション１０２は、第１の表面１２２上にアンテナ素子１１０、第２の表面１２４上に給電素子１２６、及び壁セクション１０２の端部から延在し、且つ給電素子１２６及びアンテナ素子１１０に連結されたコネクタピン１３４、１３６を有する電子基板材１９０を含む。一実施例として、壁セクション１０２は、例えば、壁スロット１３０の第１部分１３０ａと第１部分１３０ｂを接合することにより垂直に相互接続され、アンテナセル１２８の列１０６及び行１０８を形成する。アンテナセル１２８の一つ一つ（アンテナセル１２８とも呼ばれる）は、直交配向されたアンテナ素子１１０の対（例えば、一対のアンテナ素子１１０ａ）、並びに一対のアンテナ素子１１０に容量結合された、関連付けられた一対の給電素子１２６を含む。

図１４及び図１５を参照すると、例示的一実装態様では、構造的アンテナアレイ１００を構築するために治工具１６８が使用され得る。一実施例として、治工具１６８は、構造的アンテナアレイ１００を支持するように適切に寸法形成且つ成形された第１の支持部材１７０
（例えば、接続された一対のチューブ、チャネルなど）を含み得る。治工具１６８は、第１の支持部材１７０上に位置決めされた１つ又は複数の支持プレート１７２をさらに含み得る。支持プレート１７２は、壁セクション１０２、第２の外板１１６、及び第１の外板１１４と似たような熱膨張特性を有する（例えば、熱膨張率が適合する）材料から製作されてもよい。一般的で非限定的な一実施例として、支持プレート１７２は、ガラス強化エポキシ積層板（例えば、ＦＲ−４）であってもよい。

コア１０４は、治工具１６８上で（例えば、第１の支持部材１７０及び支持プレート１７２上で）壁セクション１０２を相互接続することにより構築され得る。図１５で示されているように、構造的アンテナアレイ１００の全体的長さＬ１（図１）及び壁セクション１０２の長さＬ２（図７）に応じて、コア１０４は、複数のコアセクション（第１のコアセクション１０４ａ、第２のコアセクション１０４ｂ、第３のコアセクション１０４ｃ、及び第４のコアセクション１０４ｄとして個別に特定される）を含み得る。このような実施例では、隣接する壁セクション１０２は、スプライス位置１７４で接合され、壁セクション１０２の長手方向の列を形成し得る。隣接する壁セクション１０２（例えば、第１の壁部１６２ａ及び第２の壁部１６２ｂ）を接合することは、図１２を参照しつつ上述のように実行され得る。

図１３を参照して、さらに図１、図２、図９、及び図１６を参照すると、例示的一実装態様では、方法２００は、ブロック３０４で示されているように、フレーム１１２をコア１０４の周りに接続するステップを含む。

図１３を参照して、さらに図９、図１０、及び図１７を参照すると、例示的一実装態様では、方法２００は、ブロック３０６で示されているように、分配基板層１９０をコア１０４上に位置決めするステップを含む。一実施例として、分配基板層１９０（図１０）は、分配基板層１９０内に形成されたビア１３８（図１０）が、壁セクション１０２の端部から延在する第１のコネクタピン１３４及び第２のコネクタピン１３６と位置合わせされるように、コア１０４上に位置決めされる。方法２００は、ブロック３０８で示されているように、コネクタピン１３４、１３６をビア１３８に接続するステップをさらに含む。コネクタピン１３４、１３６をビア１３８に接続（例えば、挿入）することにより、壁セクション１０２が分配基板層１９０に機械的に連結される。方法２００は、ブロック３１０で示されているように、コネクタピン１３４、１３６をビア１３８にはんだ付けするステップをさらに含む。コネクタピン１３４、１３６をビア１３８にはんだ付けすることにより、給電素子１２６が分配基板層１９０に電気的に連結される。

構造的アンテナアレイ１００の全体的な長さに応じて、分配基板層１９０は、複数の分配基板層セクション（明示的に例示せず）から構成され得る。一実施例として、各分配基板層セクションは、分配基板層１９０のセクションを含み得る。各分配基板層セクションは、（例えば、機械的及び電気的に）共にスプライスされ得る。

図１３を参照し、さらに図９及び図１７を参照すると、例示的一実施形態では、方法２００は、ブロック３１２で示されているように、ＲＦコネクタ１５２を分配基板層１９０に接続するステップをさらに含む。ＲＦコネクタ１５２を分配基板層１９０に接続することにより、ＲＦコネクタ１５２が給電素子１２６及び／又はアンテナ素子１１０に電気的に連結される。一実施例として、ＲＦコネクタ１５２は、第１の非導電性基板層１４６においてビア１３８に接続（例えば、挿入及びはんだ付け）され得る。

図１３を参照して、さらに図８Ｂ及び８Ｃを参照すると、例示的一実装態様では、方法２００は、ブロック３２２で示されているように、構造的アンテナアレイ１００の導通性を試験するステップを含む。一実施例として、コア１０４（例えば、壁セクション１０２）が分配基板層１９０に連結された後、構造的アンテナアレイ１１０の電気的導通性は、壁セクション１０２上に形成されたアンテナ素子１１０及び／又は給電素子１２６の試験接続部１６０を用いて試験され得る。構築の完成の前（例えば、構造用接着剤を施す前、且つ／或いは、第２の外板１１６及び／又は第１の外板１１４を接続する前）に、導通性を試験し、構造的アンテナアレイ１００の電気的構成要素（例えば、アンテナ素子１１０、給電素子１２６、ＲＦコネクタ１５２）の適切な機能及び動作を点検する能力によって、構造的アンテナアレイ１００の修理が有益な方法で可能になる。

図１３を参照すると、例示的一実装態様では、方法２００は、ブロック３１４で示されているように、構造用接着剤（明示的に例示せず）をコア１０４及び／又は分配基板層１９０に施すステップを含む。一実施例として、構造用接着剤は、コア１０４及び分配基板層１９０へと、アンテナセル１２８の一つ一つの中に、注がれるか、又は噴射され得る（図３）。構造用接着剤は、壁セクション１０２の相互接続された端部と、壁セクション１０２を分配基板層１９０に相互接続した端部を構造的に安定化（例えば、接合）させるのに適切な樹脂材料であってもよい。

図１８及び図１９を参照すると、例示的一実装態様では、治工具１６８は、第２の支持部材１７６をさらに含み得る。一実施例として、第２の支持部材１７６（例えば、接続された一対のチューブ、チャネルなど）は、例えば、構築中に回転軸Ｒの周りで構造的アンテナアレイ１００を回転させるように、構造的アンテナアレイ１００を支持し、構造的アンテナアレイ１００を第１の支持部材１７０と第２の支持部材１７６との間で挟持するように適切に寸法形成且つ成形され得る。追加の支持プレート１７２を構造的アンテナアレイ１００と第２の支持部材１７６との間に位置決めしてもよい。例えば、分配基板層１９０をコア１０４に接続した後、部分的に構築された構造的アンテナアレイ１００（例えば、分配基板層１９０及びコア１０４）を、第１の支持部材１７０と第２の支持部材１７６との間で挟持してから１８０度回転させて、第１の支持部材１７０を取り除いてもよい。それにより、例えば、図１９で示されているように、アンテナセル１２８を露出させて、構造用接着剤をコア１０４（例えば、壁セクション１０２）及び分配基板層１９０に施す（ブロック３１４）。

図１３を参照して、さらに図９、図１０、及び図２０を参照すると、方法２００は、ブロック３１６で示されているように、第１の外板１１４をコア１０４上に位置決めするステップを含む。第１の外板１１４は、分配基板層１９０の反対側に位置決めされる。第１の外板１１４は、層ごとに形成されてもよい。一実施例として、第１の外板１１４の第１の非導電性基板層１４０（図１０）がコア１０４上に位置決めされる。第１の外板１１４の誘電体基板層１４４（図１０）が第１の非導電性基板層１４０上に位置決めされる。第１の外板１１４の第２の非導電性基板層１４２が誘電体基板層１４４上に位置決めされる。明示的に例示されていないが、第１の外板１１４は、第１の非導電性基板層１４０と誘電体基板層１４４との間、及び誘電体基板層１４４と第２の非導電性基板層１４２との間に配置されたＭｅｔａｌｂｏｎｄ（登録商標）１５１５−３膜接着剤などの少なくとも１つの接着層をさらに含み得る。同様に、少なくとも１つの接着層が、第１の外板１１４（例えば、第１の非導電性基板層１４０）とコア１０４との間に配置され得る。接着層は、例えば、硬化作業中、第１の非導電性基板層１４０、誘電体基板層１４４、第２の非導電性基板層１４２、及びコア１０４を共に接合する。

構造的アンテナアレイ１００の全体的な長さに応じて、第１の外板１１４は、複数の第２の外板セクション（明示的に例示せず）から構成され得る。一実施例として、各第２の外板セクションは、第１の非導電性基板層１４０のセクション、誘電体基板層１４４のセクション、及び第２の非導電性基板層１４２のセクションを含み得る。各第２の外板セクションは共にスプライスされ得る。

第１の外板１１４の適用の後、第１の支持部材１７０及び支持プレート１７２を第１の外板１１４上に位置決めしてもよく、それにより、構造的アンテナアレイ１００を第２の支持部材１７６（及び支持プレート１７２）と第１の支持部材１７０（及び支持プレート１７２）との間で挟持して、１８０度回転させ、第２の外板１１６を位置決めする。図２４で示されているように、回転した後、第２の支持部材１７６及び支持プレート１７２を取り外してもよい。

図１３を参照して、さらに図９、図１０、及び図２４を参照すると、方法２００は、ブロック３２４で示されているように、第２の外板１１６を分配基板層１９０上に位置決めするステップを含む。図１０で最も良く示されているように、第２の外板１１６を第１の外板１１４の反対側に位置決めして、第２の外板１１６、コア１０４、分配基板層１９０、及び第１の外板１１４のサンドウィッチ構造を形成することができる。第２の外板１１６は、分配基板層１９０上で層ごとに形成されてもよい。一実施例として、第２の外板１１６の第１の非導電性基板層１４６（図１０）が分配基板層１９０上に位置決めされる。第２の外板１１６の誘電体基板層１５０（図１０）が第１の非導電性基板層１４６上に位置決めされる。第２の外板１１６の第２の非導電性基板層１４８が誘電体基板層１５０上に位置決めされる。明示的に例示されていないが、第２の外板１１６は、第１の非導電性基板層１４６と誘電体基板層１５０との間、及び誘電体基板層１５０と第２の非導電性基板層１４８との間に配置される、ニュージャージー州ウッドランドパークのＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．から市販されているＭｅｔａｌｂｏｎｄ（登録商標） １５１５−３膜接着剤などの少なくとも１つの接着層をさらに含み得る。同様に、少なくとも１つの接着層が、第２の外板１１６（例えば、第１の非導電性基板層１４６）と分配基板層１９０との間に配置され得る。接着層は、例えば、硬化作業中、第１の非導電性基板層１４６、誘電体基板層１５０、第２の非導電性基板層１４８、及び分配基板層１９０を共に接合する。

構造的アンテナアレイ１００の全体的な長さに応じて、第２の外板１１６は、複数の第１の外板セクション（明示的に例示せず）から構築され得る。一実施例として、各第１の外板セクションは、第１の非導電性基板層１４６のセクション、誘電体基板層１５０のセクション、及び第２の非導電性基板層１４８のセクションを含み得る。各第１の外板セクションは共にスプライスされ得る。

方法２００の実施例は、第１の外板１１４をコア１０４上に位置決めして、その後に第２の外板１１６を分配基板層１９０上に位置決めすることを示しているが、構造的アンテナアレイ１００の製作ステップの代替的な順序も検討されている。例えば、第２の外板１１６を分配基板層１９０上に位置決めした後、第１の外板１１４をコア１０４上に位置決めしてもよい。一実施例として、回転と構造用接着剤の施し（ブロック３１４）に先立って、第２の外板１１６を分配基板層１９０上に位置決めしてもよく、次いで、第１の外板１１４をコア１０４上に位置決めしてもよい。一実施例として、構造用接着剤の施し及び回転の後、第２の外板１１６を分配基板層１９０上に位置決めしてもよい。

図２、図９、図１１、及び図２４で示されているように、ＲＦコネクタ１５２は、第２の外板１１６内に形成された外板スロット１５８を通して延在し得る（例えば、誘電体基板層１５０及び第２の非導電性基板層１４８を通して形成される）。

図１３を参照すると、例示的一実装態様では、方法２００は、ブロック３１８で示されているように、構造的アンテナアレイ１００（例えば、第２の外板１１６、コア１０４、及び第１の外板１１４を組み合わせたアセンブリ）を硬化するステップを含む。構造的アンテナアレイ１００を硬化することは、例えば、オーブンの中で、適切な時間の間、第２の外板１１６、コア１０４、分配基板層１９０、及び第１の外板１１４を適切な温度まで加熱することを含み得る。具体的で非限定的な一実施例として、構造的アンテナアレイ１００は、１２０分間、約２５０°Ｆの温度で硬化してもよい。

壁セクション１０２を形成するための電子回路基板材料、並びに近似した熱膨張率を有する第２の外板１１６及び第１の外板１１４を使用することにより、材料間の熱膨張率の不適合から生じる生産課題を失くし得る非可圧状態の硬化作業（例えば、オートクレーブ硬化以外の作業）が可能となる。同様に、壁セクション１０２の形成に使用される電子回路基板材料、並びに第２の外板１１６及び第１の外板１１４に近似する熱膨張率を有する支持プレート１７２を使用することにより、材料間の熱膨張率の不適合から生じる生産課題がさらに減る。

図１３を参照し、さらに図２及び図９を参照すると、例示的一実施形態では、方法２００は、ブロック３２０で示されているように、コネクタ支持体１５４を第２の外板１１６に取り付けるステップを含む。

図２１を参照すると、一実施例では、開示された構造的アンテナアレイ１００は、移動プラットフォーム１８０の構造部材１７８の中に統合され、その一部を形成する。構造部材１７８は、移動プラットフォーム１８０の任意の適切な主要構造体を含み得る。一実施例として、構造的アンテナアレイ１００は、航空機１８２の胴体１８４又は翼１８６のうちの少なくとも１つの一部を形成し得る。

構造的アンテナアレイ１００の実施例、並びに本明細書で開示された構造的アンテナアレイ１００を製作するための方法は、図２２に示した航空機の製造及び保守方法１１００、並びに図２３に示した航空機１２００に照らして説明することができる。航空機１２００は、移動プラットフォーム１８０（例えば、航空機１８２）の一実施例であり得る（図２１）。構造的アンテナアレイ１００の開示された実施例の航空機に関する用途には、例えば、限定しないが、胴体外板、翼外板、操縦面、ハッチ、フロアパネル、ドアパネル、アクセスパネル、及び尾翼といった複合補強部材が含まれ得る。

製造前の段階では、例示的な方法１１００は、ブロック１１０２で示す航空機１２００の仕様及び設計含み得る。これは、ブロック１１０４で示されているように、特定のアンテナ能力のための構造的アンテナアレイ１００の設計、並びに材料調達を含み得る。製造段階では、航空機１２００の、ブロック１１０６で示す構成要素及びサブアセンブリの製造、並びにブロック１１０８で示すシステムインテグレーションが実施され得る。本明細書に記載された構造的アンテナアレイ１００の製造は、製造の一部、つまり、構成要素及びサブアセンブリの製造ステップ（ブロック１１０６）、及び／又はシステムインテグレーション（ブロック１１０８）の一部として達成され得る。その後、航空機１２００は、ブロック１１１０で示す認可及び納品を経て、ブロック１１１２で示す運航に供される。運航期間中、航空機１２００には、ブロック１１１４で示す定期的な整備及び保守が予定され得る。定期的な整備及び保守は、航空機１２００の１つ又は複数のシステムの修正、再構成、改修などを含み得る。構造的アンテナアレイ１００は、定期的な整備及び保守の間に使用され得る（ブロック１１１４）。

例示的な方法１１００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば、顧客）によって実行又は実施されてもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレータとは、限定しないが、任意の数の航空機製造者及び主要システムの下請業者を含んでもよく、第三者とは、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含んでもよく、オペレーターとは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。

図１７に示すように、例示的な方法１１００によって製造された航空機１２００は、１つ又は複数の構造的に統合された構造的アンテナアレイ１００、複数の高レベルのシステム１２０４、及び内装１２０６を有する機体１２０２を含み得る。高レベルシステム１２０４の実施例としては、推進システム１２０８、電気システム１２１０、油圧システム１２１２、及び環境システム１２１４のうちの１つ又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、本明細書で開示された原理は、自動車産業、海洋産業など他の産業にも適用され得る。

本明細書に示され又は記載された装置及び方法は、製造及び保守方法１１００の、１つ又は複数の任意の段階の間に利用され得る。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１２００の運航（ブロック１１１２）中に製造される構成要素又はサブアセンブリと似たような方法で製作又は製造され得る。さらに、この装置及び方法、もしくはそれらの組み合わせの１つ又は複数の実施例は、製造段階（ブロック１１０８及び１１１０）中に利用され得る。同様に、システム、装置、及び方法、もしくはこれらの組み合わせの１つ又は複数の実施例は、例えば、限定しないが、航空機１２００の運航（ブロック１１１２）中に、且つ整備及び保守段階（ブロック１１１４）で利用され得る。

開示される構造的アンテナアレイの様々な実施例、並びにこれを製作する方法が示され説明されたが、本明細書を読んだ当業者には、多数の変更例が想起されるであろう。本出願は、こうした変更例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (13)

1. 互いに交差する壁セクションを備えたコアを備えた構造的アンテナアレイであって、前記コアが、
   前記壁セクションの第１の表面上に形成されたアンテナ素子、及び前記壁セクションの第２の表面上に形成された給電素子と、
   前記コアに連結され、且つ前記アンテナ素子及び前記給電素子と電気的に通じた分配基板層と、
   前記分配基板層の反対側で前記コアに連結された第１の外板と、
   前記第１の外板の反対側で前記分配基板層に連結された第２の外板と
   をさらに備えている、構造的アンテナアレイ。
2. 前記アンテナ素子がダイポールアンテナ素子を備えている、請求項１に記載の構造的アンテナアレイ。
3. 前記コアが、アンテナセルの行及び列を形成するように垂直に交差する前記壁セクションの四角形セル構造を備えている、請求項１又は２に記載の構造的アンテナアレイ。
4. 前記アンテナセルの一つ一つが、二重偏波をもたらすように直交配向された少なくとも１つの一対の前記アンテナ素子を備えている、請求項３に記載の構造的アンテナアレイ。
5. 前記壁セクションの一つ一つが電子基板材を備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の構造的アンテナアレイ。
6. 前記分配基板層が電子基板材を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造的アンテナアレイ。
7. 前記第１の外板及び前記第２の外板がそれぞれ、
   第１の非導電性基板層と、
   前記第１の非導電性基板層に連結された誘電体基板層と、
   前記第１の非導電性基板層の反対側で前記誘電体基板層に連結された第２の非導電性基板層と
   を備えている、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造的アンテナアレイ。
8. 前記分配基板層に連結され且つ電気的に通じたＲＦコネクタをさらに備えている、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造的アンテナアレイ。
9. 前記ＲＦコネクタの対が、前記給電素子のうちの選択された給電素子、及び前記アンテナ素子のうちの選択されたアンテナ素子と電気的に通じている、請求項８に記載の構造的アンテナアレイ。
10. 前記壁セクションのうちの少なくも１つが、第１の壁部と、第２の壁部と、前記第１の壁部の前記アンテナ素子のうちの１つを隣接する前記第２の壁部の前記アンテナ素子のうちの１つに電気的に接続する導電性スプライスとを備えている、請求項１から９のいずれか一項に記載の構造的アンテナアレイ。
11. 前記導電性のスプライスの上で前記第１の壁部及び前記第２の壁部に接続された非導電性のスプライスクリップをさらに備えている、請求項１０に記載の構造的アンテナアレイ。
12. 構造的アンテナアレイを作製する方法であって、
    互いに交差する壁セクションを備えたコアを形成することであって、前記壁セクションが、第１の表面上に形成されたアンテナ素子と、反対側の第２の表面上に形成された給電素子と、前記給電素子及び前記アンテナ素子に連結されたコネクタピンとを備えている、形成することと、
    フレームを前記コアの周りで接続することと、
    複数のビアを備えた分配基板層を前記コア上に位置決めすることと、
    前記壁セクションを前記分配基板層に機械的に連結するために前記コネクタピンを前記ビアに接続することと、
    前記給電素子及び前記アンテナ素子を前記分配基板層に電気的に連結するために前記コネクタピンを前記ビアにはんだ付けすることと、
    前記給電素子及び前記アンテナ素子をＲＦコネクタに電気的に連結するために前記ＲＦコネクタを前記分配基板層に接続することと、
    第１の外板を前記分配基板層の反対側で前記コア上に位置決めすることと、
    第２の外板を前記第１の外板の反対側で前記分配基板層上に位置決めすることと、
    前記コア、前記分配基板層、前記第１の外板、及び前記第２の外板を硬化することと
    を含む方法。
13. 前記分配基板層に接続された前記コアの電気的導通性を試験することと、
    構造用接着剤を前記コア及び前記分配基板層に施すことと
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

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