JP2022058330A - 付加製造によるメッシュホーンアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】時間と費用がかからないプロセスによって製造する効率の高いメッシュホーンアンテナ及びその製造方法を提供する。【解決手段】アンテナ装置２１０は、付加製造された筒状体（矩形の導波部２１６、角錐ホーン部２１８）を含む複数の穴が設けられた壁２２８及び壁２３０を有する。筒状体は、選択された動作周波数範囲の電磁波を伝送し、且つ、最大質量閾値を下回る質量を有する。複数の穴は、選択された動作周波数範囲における筒状体の電磁波伝送特性に実質的な悪影響を与えることなく筒状体の質量を最大質量閾値未満に低減する。【選択図】図３

Description

本開示は、付加製造によるメッシュホーンアンテナ及びその製造方法に関する。

無線通信技術におけるアンテナは、無線信号の送受信のために重要な要素である。アンテナにおける導電性材料は、通信回路中の電流と空間中の電磁波との間のインターフェースとして機能する。アンテナの形状及び材料によって、インピーダンス、指向性、及び帯域などの特性が決まる。適切な特性は、アンテナの設置場所及び用途に依存し、様々に異なる可能性がある。例えば、民間の周波数変調（ＦＭ）無線では、どの方向からの信号でも受信できるようにモノポール全方向性アンテナが用いられ、全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星では、地上方向送信のために指向性の高いアンテナが用いられる。多くの用途において、効率の高いアンテナを作製するには、複雑な形状を高精度で形成することが必要とされる。従来、このようなアンテナは、個別に機械加工された複数の部品を手作業で組み付けるという、時間と費用がかかるプロセスによって製造されてきた。

付加製造（Additive Manufacturing：ＡＭ）は、比較的低コストで高速な製造方法として、多くの産業で急速に普及している。付加製造は、３Ｄ印刷としても知られており、オブジェクトを付加的に造形することによって３Ｄモデルから固体オブジェクトを作製するために用いられる技術である。付加製造では、一般的に、原材料を敷設し、これを選択的に接合又は溶融させることによって、所望のオブジェクトを作製する。原材料は、層状に敷設されることが多く、その際の各層の厚みは、使用される技術に依存して決まる。

原材料は、一般的に微粒子又は粉末状であって、層状に敷設された後に、熱源によって選択的に溶融される。多くの場合、材料床の上面を溶融させ、次いで、造形中のワークを僅かに下降させる。次いで、新たな原材料層を材料床上に敷設し、これを次の層として既設層に溶着させる。粒子状の原材料の例には、熱可塑性ポリマー、金属粉末、金属合金粉末、又は、セラミック粉末があり、いずれも、走査レーザ又は走査電子ビームなど、コンピュータ制御された熱源を用いて溶融させることができる。代表的な方法としては、レーザ溶融法（ＳＬＭ）、直接金属レーザ焼結法（ＤＭＬＳ）、レーザ焼結法（ＳＬＳ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、及び、電子ビーム溶解法（ＥＢＭ）などがある。

機械加工や他の除去製造法（subtractive manufacturing）の使用を想定した従来の部品設計は、付加製造では、非効率であったり、場合によっては、不可能であったりする。また、使用されるプロセスや材料によっては、支持されていない部分が崩れたり、微細な部分の精度が不十分であったり、ゆがみや亀裂が生じたりする可能性がある。従来の部品の機能を維持しつつ、付加製造方法を使用して効率的に作製可能な新たな部品設計が必要とされている。

本開示は、付加製造によるアンテナ装置に関するシステム、装置、及び方法を提供する。いくつかの実施例において、アンテナ装置は、複数の穴が設けられた壁を有する付加製造された筒状体を含むことができる。前記筒状体は、選択された動作周波数範囲の電磁波を伝送するように、且つ、最大質量閾値を下回る質量を有するように構成される。前記複数の穴は、前記選択された動作周波数範囲における前記筒状体の電磁波伝送特性に実質的な悪影響を与えることなく前記筒状体の質量を前記最大質量閾値未満に低減するよう構成される。

いくつかの実施例において、アンテナ装置は、付加製造された、複数の穴を有する筒状本体部を含むことができる。前記アンテナ装置は、所与の動作周波数範囲を有しており、前記複数の穴は、当該複数の穴が前記動作周波数範囲を実質的に透過させない構成となるサイズ及び配置を有する。

いくつかの実施例において、アンテナの付加製造方法は、伝統的な製造用のアンテナ設計を受け取ることと、前記アンテナ設計のうち、選択された付加製造装置で印刷可能な最小サイズを下回る部分を特定することと、を含むことができる。前記方法は、さらに、前記アンテナ設計に対して、前記特定された部分のサイズを大きくすること、及び、複数の穴を追加すること、を含む修正を施すことを含むことができる。前記方法は、さらに、修正された設計に従ってアンテナを付加製造することを含むことができる。

特徴、機能、及び、効果は、本開示の様々な実施例において個別に実現可能であるが、他の実施例において互いに組み合わせることも可能である。さらなる詳細については、以下の記載及び図面を参照することによって明らかになるであろう。

本開示のいくつかの態様による例示的なアンテナ装置の概略図である。 図１のアンテナ装置における穴の断面の第１実施例を示す概略図である。 図１のアンテナ装置における穴の断面の第２実施例を示す概略図である。 本明細書に記載の例示的なメッシュホーンアンテナの等角図である。 図３に示すアンテナの正面図である。 図３に示すアンテナの側面図である。 図３に示すアンテナの上面図である。 図３に示すアンテナにおける複数の穴の一部を詳細に示す図である。 例示的な付加製造方法のステップを示すフローチャートである。 例示的な付加製造装置の概略図である。 本開示による例示的なアンテナの付加製造方法のステップを示すフローチャートである。

付加製造によるメッシュアンテナ装置、及び、関連する方法の様々な態様及び実施例を以下に説明し、また添付図面に示す。特に記載がない限り、本開示によるアンテナ装置、及び／又は、当該装置の様々なコンポーネントは、本明細書に記載し、図示し、及び／又は、援用する構造、コンポーネント、機能、及び／又は変形のうちの少なくとも１つを、必須ではないが含むことができる。また、特に除外する旨の記載が無い限り、本開示の要旨に関連して本明細書に記載し、図示し、及び／又は、援用する方法ステップ、構造、コンポーネント、機能、及び／又は変形は、他の同様の装置及び方法に含めることができ、これには本開示の実施例と互換可能なものも含まれる。以下の様々な実施例の説明は、あくまでも例示であり、本開示やその適用例又は用途をなんら限定することを意図するものではない。また、実施例によって達成される効果を以下に説明しているが、これらは、あくまでも例示であって、すべての実施例が同じ効果や同程度の効果を奏するとは限らない。

ここに記載する「発明を実施するための形態」には、以下に示すように、（１）「概要」、（２） 「実施例、コンポーネント、代替例」、（３）「例示的な組み合わせ及び付加的な実施例」、（４）「効果、特徴、利点」、（５）「結び」の各セクションが含まれる。実施例、コンポーネント、代替例のセクションは、さらに、ＡからＣのサブセクションに分かれており、そのように見出しが付されている。
＜概要＞

概して、アンテナ装置は、付加製造によって作製された導電性材料の構造を含むことができる。アンテナ装置は、アンテナコンポーネントと記載される場合もある。アンテナ装置は、無線信号の送受信を実現するように構成されており、例えばコマンドホーン（command horn）アンテナ、カップダイポール（cup dipole）アンテナ、又は、導波管アンテナなどの従来のアンテナの一部として機能しうる。これに加えて、或いは、これに代えて、アンテナ装置は、追加のコンポーネントなしに、そのままアンテナとして機能しうる。

図１は、符号１１０で示すアンテナ装置の概略図である。当該アンテナ装置は、壁１１３と複数のメッシュ穴（mesh through hole）１１４とを有する本体部１１２を含む。本体部は、例えば、管状、長状、及び／又は、中空状である。本体部は、無線周波数信号を送受信するチャネルを形成するよう構成されており、及び／又は、動作周波数範囲内の電磁波を伝送するよう構成されている。例えば、衛星アンテナは、例えば、約８ギガヘルツから１８ギガヘルツの無線周波数で動作するよう構成されている。

アンテナ装置１１０は、さらに、無線周波数電磁波の送受信を促進する形状の１つ又は複数の内部構造体を有する。これら１つ又は複数の構造体は、選択された偏波、共振周波数帯域、放射パターン、及び／又は、任意の機能アンテナ特性に合わせて構成されうる。内部構造体の例としては、限定するものではないが、セプタム（septum）、アイリス（iris）、ダイポール、同調ねじ、ポストフィルタ、及び／又はこれらの組み合わせが挙げられる。また、壁１１３の内面形状も、選択された偏波、共振周波数帯域、放射パターン、及び／又は、任意の機能アンテナ特性に合わせて構成されうる。

アンテナ装置１１０は、導電性材料を含み、例えばレーザ焼結金属を含む。いくつかの実施例において、当該装置は、アルミニウム、銅、チタン、及び／又は、これらの合金を含むことができる。当該装置は、複数の材料を含んでもよいし、単一の材料で形成されてもよい。アンテナ装置１１０の材料又は材料の組み合わせは、導電性、弾性、密度、温度感度の他、様々な要素を考慮して選択することができる。適切又は望ましい材料は、アンテナ装置の用途、及び、選択される付加製造方法に依存する。

アンテナ装置１１０には、造形軸（build axis）によって規定される製造方向（manufacturing orientation）があり、当該造形軸は、本体部１１２の長手軸と一致しうる。アンテナ装置は、造形軸に対して略垂直な複数の層で構成することができる。各層は、薄い且つ平面状の層であり、溶融その他の方法によって隣接する層に接合することができる。

隣接する層と層の間の変化量は、制限されうる。つまり、アンテナ装置１１０の寸法は、造形軸に沿って緩やかに変化する。アンテナ装置は、造形軸に対して約４５度を超える角度、又は、約５０度を超える角度で張出した下向き面を形成するような急峻な突出部を含まない。よって、アンテナ装置１１０のすべての部分は、補助的な支持体（secondary support）を用いる必要なく印刷可能である。

いくつかの実施例では、アンテナ装置１１０は、付加製造されたブランク材（additively manufactured blank）に後処理を施すことで作製される。付加製造に適さない水平穴、ねじ切り、及び／又は、他の部分は、機械加工によって形成することができる。そのような実施例において、付加製造されたブランク品は、急峻な突出部を含んでおらず、補助的な支持体を用いることなく印刷可能な構成である。

アンテナ装置１１０の任意の構造部分の厚みも、当該装置の作製に用いられる付加製造の方法及び／又は装置による制限を受ける可能性がある。より具体的には、厚みの下限が設定される可能性がある。この制限を下回る構造部分は、不均一になったり、所望の仕様から逸脱したり、及び／又は、印刷中又はその後の冷却の段階において亀裂が発生するなどの可能性がある。

従来のアンテナ設計は、実際的な製造制限よりも薄い壁やその他の構造部分を含みうる。したがって、そのような設計は、付加製造が可能なように修正することができる。より具体的には、実際的な製造制限よりも薄い構造部分があれば、厚みを増やすように修正する。しかしながら、厚みを増やすと、アンテナ装置全体の質量が増加する可能性がある。質量の増加は、材料コスト及び印刷時間の増加にもつながるとともに、衛星又は他の宇宙船に用いられるアンテナでは、特に不利である。

アンテナ装置１１０に複数の穴１１４を設けることで、厚みの増加にともなう質量の増加分の一部又はすべてを相殺することが可能である。換言すると、複数の穴１１４は、アンテナ装置１１０の機能性に実質的な影響を与えることなく、当該アンテナ装置の質量を減らすように構成されている。

厚みの増加及び穴の追加を含む、従来の設計に必要な修正は、選択された付加製造の方法及び／又は装置に関する印刷解像度の制限に依存する。実施例によっては、アンテナ装置１１０は、構造体の厚みを増やす修正を殆どあるいは全く必要とすることなく、従来の設計に従って付加製造することが可能である。そのような実施例では、複数の穴１１４を設けることによって、従来方法で作製された対応する設計のアンテナ装置よりも、アンテナ装置１１０の重量を低減することができる。

複数の穴１１４におけるいくつかの穴１２４は、規則的な繰り返しパターンで配列されており、アレイを構成するということができる。概して、穴１２４は、任意の適当な規則的或いは不規則なパターンで配列することができる。穴１２４は、開放部、円形開口、及び／又は、空隙であるということができ、及び／又は、穴と穴の間の材料部分がメッシュを形成するということができる。アンテナ装置１１０は、穴１２４を一列に連続して配列したアレイ、互いに離間する複数列に配列したアレイ、及び／又は、任意の効果的な集合に配列したアレイなどを含むことができる。これらの穴は、均一且つ一様であってもよいし、サイズ形及び／又は形状が異なるものであってもよい。

穴１２４は、補助支持体を用いることなく付加製造が可能なサイズ及び／又は形状を有する。図示の例では、穴１２４は、六角形であるが、座屈を生じることなく印刷可能な小さなサイズを有する。いくつかの実施例では、これらの穴は、例えば、造形軸に対する各辺の角度が４５度以下である矩形や菱形など、自立可能な形状及び向きを有する。

各穴１２４は、最大寸法１２６を有し、いくつかの実施例では、最小寸法１２７を有する。最大寸法は、穴の最大開口幅ということができ、また、最小寸法は、穴の最小開口幅ということができる。図示のような六角形の穴の場合、最大寸法１２６は、対向する角と角の間の距離であり、最小寸法１２７は、対向する辺と辺の間の距離である。円形の穴の場合、最大寸法及び最小寸法は、いずれも円の直径に相当する。最大寸法１２６は、製造性及び／又は電磁効果によって制限されうる。また、最小寸法１２７は、例えば、製造性によって制限されうる。

最小寸法１２７は、印刷可能な穴の最小サイズより大きい寸法に制限されうる。また、最大寸法１２６は、自立可能な最大サイズより小さい寸法に制限されうる。これらの制限値は、例えば、選択された付加製造のプロセス及び装置、また、選択された穴の形状及び配置によって決定されうる。例えば、菱形形状の開口の場合、自立可能な最大サイズは、円形の開口の場合よりもかなり大きい。他の例では、プリンタで印刷可能な層の厚みが小さければ、印刷可能な穴の最小サイズも小さくなる。

アンテナ装置１１０は、所与の波長域の無線信号の送信及び／又は受信を行うよう構成されうる。換言すると、アンテナ装置１１０は、選択された周波数帯の電磁波を伝送するよう構成されている。つまり、アンテナ装置は、所定の動作周波数範囲を有するということができる。

各穴１２４の最大寸法１２６は、予想される最短波長１２８に対して制限されうる。図１に、縮尺通りではないが、波長１２８の電磁波信号を模式的に示している。最大寸法１２６を制限することによって、アンテナ装置１１０の電磁的特性に穴１２４が与える影響は、無視できる程度になる。つまり、穴１２４は、アンテナ装置の所望の動作周波数範囲に対して電磁的に非透過性であるということができる。

例えば、最大寸法１２６は、波長１２８の１０％未満である。いくつかの実施例では、最大寸法１２６は、穴１２４がアンテナ装置１１０の動作に与える影響が許容閾値を下回るように選択される。穴が小さいほど、与える影響も小さくなり、予想される波長１２８よりも穴１２４が十分に小さければ、アンテナ性能への影響を回避することができる。いくつかの実施例では、最大寸法は、予想される波長の５％未満、又は、２％未満である。

穴１２４のサイズ、間隔、及び／又は、配置は、アンテナ装置１１０の構造的要件に従って決定することも可能である。つまり、穴１２４は、アンテナ装置１１０が十分な構造的強度、剛性、及び／又は、他の構造的特性を有するように構成されうる。例えば、穴１２４は、接合部（joint）、角部、及び／又は、重要な構造部分から離間して設けられる。他の実施例では、穴１２４は、アンテナ装置の壁１１３に占める割合が、選択された割合を超えないように設けられる。例えば、アンテナ装置の壁１１３の表面積に穴１２４が占める割合は半分未満であり、つまり、穴の面積に対する壁の面積の比率は１より大きい。

各穴１２４は、中心１２９を有しており、穴と穴の間隔は、中心間距離１３０を基準にして設定される。穴１２４の距離１３０、最大寸法１２６、及び形状によって、複数の穴１１４の間にある壁１１３やその他の構造の表面積が決まる。いくつかの実施例では、穴１２４の形状は、穴を効率的に密集させて配置できるように、また、所与の中心間距離１３０に対応する壁の表面積を小さくするように選択される。

概要を上述したように、複数の穴１１４は、壁１１３の質量を低減し、また、アンテナ装置１１０の全体質量を低減するよう構成することができる。穴１２４のサイズ、個数、及び／又は、間隔は、質量が十分に低減されるように選択することができる。いくつかの実施例では、壁１１３を貫通する穴の奥行形状（extent of the holes）も、質量の低減に寄与するように構成することができる。図２Ａ及び図２Ｂは、壁１１３に対して垂直な面で切り取った穴１２４の断面形状の２つの例を示す。

図２Ａは、直線的に延びる奥行形状の穴１２４を示す図であり、この構成は、印刷が容易であるので、最小寸法１２７が印刷可能な穴の最小サイズに近い実施例に特に適している。図２Ｂは、壁１１３の両面においてサイズが最大であって、壁の内方に行くほどサイズが小さくなる蝶形又はヨーヨー形の奥行形状の穴を示している。この構成によれば、所望の電磁的非透過性を維持しつつ、壁１１３の質量をさらに低減することができる。

いくつかの実施例では、アンテナ装置１１０は、さらに、電子回路に接続するためのベース部を有する。例えば、アンテナ装置は、同軸アダプタを取り付けるための穴を含む構成でもよい。アンテナ装置は、例えばリフレクタディッシュ（reflector dish）やダイポールなどの他のアンテナ部品にも接続可能に構成されている。いくつかの実施例では、アンテナ装置１１０の設計は、既存のアンテナ設計と同等の機能を有するように設計されており、また、既存のアンテナ設計に適合する一般的な電気システムに接続可能に構成されている。

アンテナ装置１１０は、一部又はすべてが一体の構成であってもよい。換言すると、アンテナ装置における本体部１１２、任意の内部構造体、任意のベース部、及び／又は、任意の他の部分が単一の構造体であってもよい。アンテナ装置は、他の部品を別途組み付ける必要なく、１つのプロセスによって付加的に製造することができる。加えて、アンテナ装置は、製造後に取り外しが必要な補助支持体を用いることなく製造することができる。

アンテナ装置１１０が一体構成であると、より高い信頼性を実現することができる。部品の接続や相互作用に関連する不良状態（failure mode）が排除されるのである。例えば、アンテナ装置には、振動による緩みが懸念されるボルト、荷重による移動が懸念されるシム、又は、輸送中に同調がずれることが懸念される同調ねじが含まれない。一般的に、部品の数が少ないアンテナほど、動作上の問題の可能性が少ない。

以下のセクションでは、例示的なアンテナ装置、及び、当該装置に関連するシステム及び／方法について、いくつかの態様を選択的に説明する。以下のセクションに示す実施例は、あくまでも例示を目的とするものであり、本開示全体の範囲を限定することを意図するものではない。各セクションは、１つ又は複数の別個の実施例、及び／又は、背景情報又は関連情報、機能及び／又は構造の記載を含みうる。
＜Ａ．例示的なメッシュホーンアンテナ＞

図３～図６に示すように、このセクションでは例示的なメッシュホーンアンテナ２１０について説明する。アンテナ２１０は、上述のアンテナ装置の一例である。図示の付加製造アンテナは、従来の伝統的な製造方法によって作製された角錐ホーンアンテの機能を代替するよう設計されている。従来のアンテナは、ねじ止め、接着、その他の方法で接合された複数の別個の機械加工部品を含む。例えば、アンテナの円偏波のための段差付きセプタム（stepped septum）が、別個に作製された中空の矩形導波管の内側に接合されており、この導波管もまた複数の別個のホーン部分に固定されている。

従来のアンテナの各コンポーネントの寸法及び配置は、例えば偏波特性、共振周波数、指向性など所望の機能特性が得られるように計算されている。ただし、表面及び構造のうち、いくつかは電磁波特性に重要であり、いくつかは構造的及び機械的に重要である。

付加製造アンテナ２１０の構成では、従来のアンテナの電磁的且つ機能的に重要な部分はそのまま維持し、構造的及び機械的に重要な部分に対して変更を加えることで、付加製造を可能にする。また、アンテナ２１０は、従来のアンテナと連携して使用可能な電子部品に整合するよう構成することができる。

図３に示すように、アンテナ２１０は一体構成である。つまり、本アンテナは、ワンピースに構成されており、同軸アダプタなどの給電線を接続する以外には、組立てを必要としない。アンテナがワンピースに構成されていることにより、信頼性を向上させ、及び／又は不良状態を減少させることができる。本アンテナは、補助支持体なしに作製可能に設計されている。換言すると、アンテナの作製後に支持体を取り外す必要がない。図示の実施例におけるアンテナ２１０の作製において必要な後処理は、詳細を後述するように、アンテナの底部にファスナ穴を切削加工するという最低限の処理だけである。本アンテナは、製造したままの表面が全体の表面仕上げを必要としなくても十分な表面粗度に制限されるよう構成することができる。

アンテナ２１０は、直接金属レーザ焼結法（ＤＭＬＳ）で作製するために設計されている。本実施例におけるアンテナは、レーザ焼結アルミニウム合金、具体的には、ＡｌＳｉ１０ＭｇタイプＩＩから成る。この合金は、強度、硬度、及び、荷重耐性が高いことに加えて、軽量である。同様の適切な特性を有する任意の金属又は合金を、任意の有効な付加製造プロセスにおいて使用することができる。

アンテナ２１０は、中心軸２１４を有しており、当該軸は、アンテナ２１０の製造方向を決定する軸、及び／又は造形軸ともいう。本アンテナは、例えば、製造装置の垂直軸又はｚ軸に対して中心軸２１４が平行になるように作製される。この場合、アンテナ２１０は、中心軸２１４に対して垂直な複数の平坦な層で構成される。

図３に示すように、アンテナ２１０は、矩形の導波部２１６、及び、複数の壁面セクションを有する角錐ホーン部（multi-section pyramidal horn portion）２１８を含む。各部２１６及び２１８の矩形断面２５０は、図６においてより明確に示されている。導波部２１６及びホーン部２１８は、上述の本体部１１２の一例であるアンテナ２１０の本体部を構成すると説明することができる。及び／又は、導波部及びホーン部の各々は、本体部１１２の一例であると説明することができる。本実施例では、ホーン部２１８は、テーパーセクション２２０、モード抑制セクション（mode suppressor section）２２２、及びフレアセクション２２４を含む。アンテナ２１０は、例えば、ポッターホーンアンテナ（potter horn antenna）、コマンドホーンアンテナ、及び／又は、フィードホーンアンテナ（feed horn antenna）である。

導波部２１６は、内部キャビティ２２６を有する筒状体であり、４つの平坦な壁２２８（例えば、壁面）が４つの角部で線状に接続された構成である。壁２２８は、上述した壁１１３の例である。本実施例では、導波部は、方形の断面を有しており、各壁２２８は、いずれも同寸法である。内部キャビティ２２６は、中心軸２１４に沿って一定の断面寸法を有する。導波部２１６は、さらに、図４及び図５に示すように、無線信号の円偏波を実現するよう構成された段差付きセプタム２３４を内部に有する。このセプタムは、内部キャビティ２２６において対向する２つの壁２２８の間に延びる薄板状の部材である。

再び図３を参照すると、ホーン部２１８は、複数の平らな壁（例えば、壁面セクション）２３０で構成されており、内部キャビティ２３２を有するということができる。また、壁２３０は、上述した壁１１３の例であるということができる。ホーン部を構成する各セクション２２０、２２２、２２４は、それぞれが４つの壁２３０を含む。平らな壁２３０のうち、いくつかは、中心軸２１４に対して傾斜しており、他のいくつかは中心軸に対して平行である。ホーン部２１８の内部キャビティ２３２は、導波部２１６の内部キャビティ２２６と連通しており、ホーン部におけるテーパーセクション２２０の壁２３０は、それぞれ対応する１つの壁２２８に接続されている。

概して、アンテナ２１０は、従来のアンテナ設計に含まれる任意の構造及び／又は形状部（feature）を含むことができ、及び／又は、従来のアンテナ設計に含まれる構造又は形状部と同等の電磁機能を有する。例えば、アンテナ２１０は、円形の導波管、円錐形のホーン部、及び／又は、１つ又は複数の突条部（ridges）、ひれ状部（fins）、及び／又は、波形部（corrugations）を含むことができる。

導波部２１６の下端には、ベースプレート２３６が形成されている。ベースプレートは、内部キャビティ２２６を部分的に塞ぐとともに、壁２２８のうちの３つに接合されている。ベースプレートには、ファスナを挿入するための複数の穴が垂直方向に貫通しており、これによりベースプレート２３６及びアンテナ２１０を他の構造に固定することができる。これらのファスナ穴は、ベースプレート２３６に機械加工又は切削加工を施して形成することができる。また、ベースプレートの表面は、アンテナ２１０の付加製造後に機械加工によって精密仕上げすることができる。

図４及び図５に示すように、給電インターフェース部（例えば、給電インターフェースアダプタ）２３８は、壁２２８のうちの１つに形成されており、導波部２１６の下端に設けられたベースプレート２３６の近傍に位置している。このインターフェース部は、矩形の隆起ボスを含み、当該ボスの両端には、給電インターフェース部及び壁２２８を水平方向に貫通する開口が形成されている。このボスと開口は、同軸給電線及び／又は任意のアンテナ給電線を接続するよう構成されている。これらのコネクタ開口は、給電インターフェース部２３８に機械加工又は切削加工を施して形成することができる。また、給電インターフェース部の表面は、アンテナ２１０の付加製造後に機械加工によって精密仕上げすることができる。

いくつかの実施例では、コマンドホーンアンテナ２１０は、他の支持体又は電子コンポーネントに接続されるよう構成される。ベースプレート２３６及び／又は給電インターフェース部２３８は、任意の適切な接続形状部を備えることができる。いくつかの実施例では、ベースプレート及び／又は給電インターフェース部の開口は、付加製造プロセスの一部において形成することも可能である。そのような実施例では、これらの開口は、円形ではなく、菱形或いは他の自立する形状に形成される。

アンテナ２１０は、壁２２８、２３０を貫通する複数の穴２４０を有する。穴２４０は、メッシュ穴であるということもできる。壁２２８、２３０の各々は、穴２４０の配列であるアレイ２４２を含む。各アレイにおける穴は、それぞれの壁の形状及び構造的機能に適したパターンに規則的に配列されている。穴２４０は、上述した穴１２４の例であり、アレイ２４２は、上述した複数の穴１１４の例である。

図４及び図５においてより明確に示されるように、この実施例の各アレイ２４２の穴２４０は、一定間隔で複数の列に配置されており、これらの列は、各列における穴が、両側に隣接する２つの列に配置された穴と穴の隙間に整列して、互い違いになるように配置されている。このような列配置により、穴を所望の密度で設けることができる。本実施例では、穴２４０が壁２２８、２３０の表面積の約６０％を占める。所望の密度で配置するために適したパターンは、図７を参照して後述するように、穴２４０の形状に依存する。

各アレイ２４２の穴２４０は、各壁の端部から離間して配置されており、これにより壁と壁が繋がる角部の構造的強度を高めることができる。穴２４０及び／又はアレイ２４２は、他の接続部からも離間して配置され、及び／又は、これを避けるように調整される。例えば、図５に示す様に、壁２２８におけるアレイ２４２は、穴２４０が壁と内側セプタム２３４との接合部から離間して配置されており、穴がない部分を有している。

図６に示すように、アンテナ２１０の壁２２８、２３０は、いずれも均一の厚み２４４を有する。いくつかの実施例では、壁と壁において、或いは、１つの壁において、厚み２４４が異なる構成でもよい。厚み２４４は、一定であるか、或いは、部分によって異なるかに関わらず、アンテナ２１０全体を通じて、印刷可能な穴の最小厚み以上である。換言すると、アンテナ２１０は、選択された付加製造のプロセス及び／又は装置に関連する制限に従って設計されており、アンテナの壁は、印刷によって作製するために十分な厚みを有する。

本実施例では、壁２２８、２３０の厚み２４４は、約０．０３５インチ（３５ミル又は０．０９ｃｍ）である。アンテナ２１０が代替する従来の伝統的な製造方法で作製された角錐ホーンアンテナでは、厚みがわずか約０．１５インチ（１５ミル又は０．０４ｃｍ）の壁を含みうる。アンテナ２１０の厚み２４４は、対応する従来のアンテナの厚みの２倍、又はそれ以上に設計されている。ただし、アンテナの壁に穴２４０が設けられるので、アンテナ２１０の質量は、従来のアンテナの２倍にはならない。

アンテナ２１０の質量は、最大質量閾値を下回る。換言すると、アンテナ２１０は、壁の厚み２４４の増加にともなう質量の増加を、穴２４０を設けることによる質量の減少で十分に相殺して、選択された値よりもアンテナの質量を小さく維持するように設計されている。最大質量閾値は、離陸時燃料容量（fuel capacity in a launch vehicle）などの運航上の制約又は材料コストなどに従って選択される。本実施例では、アンテナ２１０の重量は約０．１５ポンド（２．４オンス）であり、選択された最大質量閾値である約０．０５オンス／平方インチを下回るように設計されている。アンテナ２１０の重量は、従来のアンテナ重量に比べてわずか約１５パーセント増えるに過ぎない。

図７は、導波部２１６の壁２２８が有するアレイ２４２の穴２４０の一部を示す。本実施例では、アンテナ２１０全体を通じて、アレイ２４２は同じパターンで配列されており、また穴２４０は同じサイズ及び形状を有する。したがって、以下の説明が他の穴のアレイにも同様に適用されることは理解されよう。実施例によっては、アレイ２４２のパターン及び／又は穴２４０のサイズ及び／又は形状が壁によって異なる、或いは、１つの壁において異なる構成でもよい。

本実施例では、穴２４０は、円形であって、壁２２８を直線的に貫通しており、よって、壁には概ね円筒形の空隙が形成されている。各穴は、上述の最大寸法１２６の例である直径２４６を有する。アレイ２４２の穴２４０は、上述したように、列ごとに互い違いになるように配置されている。同じ列において隣接する２つの穴は、中心間距離２４８を有すると説明することができる。つまり、１つの穴の中心は、隣接する穴の中心から距離２４８離間している。

本実施例では、穴２４０の直径２４６は、約０．０８インチ（８万分の１インチ（ミル）、又は、０．２センチメートル（ｃｍ））であり、同じ列において隣接する一対の穴と穴の中心間距離２４８は、それぞれ約０．１インチ（１００ミル、０．２５ｃｍ）である。したがって、隣接する穴と穴は、互いに最も近接する部分でも約０．０２インチ（２０ミル、０．０５ｃｍ）離間している。つまり、２つの穴２４０が互いに０．０２インチよりも近接するような部分は存在しない。

直径２４６及び距離２４８は、上述したように印刷限界、構造的な検討、及び電磁効果に従って選択することができる。穴２４０のサイズと形状の選択は、相互に関連しうる。つまり、選択された穴形状によって、補助支持体を必要とすることなく印刷可能な最大サイズなどの印刷限界が決まる。

図示の例では、直径２４６は、補助支持体を要することなく、円形の穴２４０を印刷するためには十分に小さく、且つ、選択されたＤＭＬＳプリンタの分解能で印刷するためには十分に大きい。穴２４０は、アンテナ２１０の動作周波数範囲の電磁波を透過させない適切な非透過性を実現するためにも十分に小さい。

アンテナ２１０は、所与の周波数帯における無線通信を行うよう構成されている。つまり、本アンテナは、所与の無線周波数帯に同調される。図示の実施例では、アンテナ２１０は、約３．７５～２．５ｃｍの間の波長に対応する周波数を含むＸバンドに同調されている。穴２４０の最大寸法である直径２４６は、予想される最短波長の約８％以下である。したがって、アンテナ２１０の電磁的機能及び特性に穴２４０が与える影響は、無視できる程度である。

穴２４０の形状及びアレイ２４２のパターンは、穴を所望の密度で配置できるように選択される。例えば、穴２４０が六角形である実施例では、アレイ２４２は、ハニカムパターンであってもよい。穴２４０が方形である実施例では、アレイ２４２は、格子状パターンであってもよい。いくつかの実施例では、穴２４０が密に配置されており、壁２２８はメッシュ状であるということができる。いくつかの実施例では、必要な穴の数が少なく、穴２４０を最大の穴寸法よりも長い距離離間させて配置する、つまり、穴と穴の間隔を直径２４６よりも長くすることが可能である。
＜Ｂ．例示的な付加製造方法＞

このセクションでは、ワークを作製するための例示的な付加製造方法３００のステップを説明する。図８を参照されたい。以下に説明する方法ステップでは、図９に示す例示的な付加製造装置の態様を用いることができる。必要な場合には、各ステップの実行に使用できるコンポーネント及びシステムについて言及する。ただし、このような言及は、例示のためのものであって、当該方法の特定のステップを実行可能な態様を限定することを意図したものではない。

実施例によっては、方法３００は、３Ｄ印刷方法ともいう。付加製造と３Ｄ印刷は、いずれも、材料を層状に連続して積層することによりオブジェクトを作製するプロセスを含む用語であると理解されよう。付加製造は、より意味が広い用語であり、３Ｄ印刷を包含すると理解されよう。実施例によっては、付加製造と３Ｄ印刷は、同義の用語として用いられる。本開示において、印刷、及び／又は、印刷ステップは、任意の付加製造方法による作製を含むと理解されよう。付加製造の例としては、限定するものではないが、材料押出、粉末床溶融結合法、材料噴射法、結合剤噴射法、指向性エネルギー堆積法、液槽光重合法、シート積層法が挙げられる。

図８は、例示的な方法において実行されるステップを示すフローチャートである。ただし、当該方法の完全なプロセス、又は、全てのステップを示しているとは限らない。方法３００の様々なステップを以下に説明し、また、図８に示しているが、これらのステップは、必ずしもすべてを実行する必要はない。また、場合によっては、これらのステップを同時に実行したり、ここに示した順序とは異なる順序で実行したりすることも可能である。

ステップ３１０において、順序付けされた複数の層を示すデジタル情報を受け取る。デジタル情報は、図９に示す付加製造装置４１０のコンピュータ制御部４１２が受信する。なお、付加製造装置は、プリンタ又はファブリケータ（fabricator）とも呼ばれる。コンピュータ制御部４１２は、デジタル設計情報を受け取るとともに、プリンタ４１０の機能を制御するよう構成された任意のデータ処理システムを含みうる。図９に例示するコンピュータ制御部は、プリンタの機能を制御するプロセッサ４１４と、受け取ったデータを格納するメモリ４１６と、を含む。

受け取った情報は、３次元のオブジェクトの層を構成する複数の２次元パターンに関する幾何学的データ及び／又は設計の詳細を含み、この３次元オブジェクトは、作製すべきワーク４２８である。これらの層は、断面又はスライスで表される場合もある。複数の層は、各層に番号をつけたり、第１層から最終層に順に並べたりすることで順序付けされている。

方法３００のステップ３１２は、プリンタ４１０の造形環境４２０内に配置された造形プラットフォーム４１８に原材料を堆積させることを含む。造形プラットフォームは、コンピュータ制御部４１２によって製造軸４２２に沿って移動可能な支持台を含むことができる。造形プラットフォームは、例えば製造軸４２２に対して垂直な平坦面を有する。

原材料は、付加製造に適した任意の材料であって、一般的には流体又は粉末であり、限定するものではないが例えば、フォトポリマ樹脂、熱可塑性樹脂、プラスタ、セラミック、及び金属が挙げられる。このような原材料が、ホッパ、タンク、又は粉末床などの材料源４２４から供給される。例えば、コンピュータ制御部４１２によって駆動されるブラシアーム、アルミニウム合金粉末を粉末床から造形プラットフォーム４１８に掃き出して供給することができる。

原材料は、造形プラットフォーム４１８に均一に分散させてもよいし、選択されたパターンに堆積させてもよい。堆積は、コンピュータ制御部４１２の制御下で実行される。いくつかの実施例において、造形プラットフォーム４１８は、原材料に埋れるように設置されており、重力又は流体圧を利用して原材料を堆積させる。いくつかの実施例において、プリントヘッド４２６は、材料源４２４に接続されており、順序付けられた複数層のうちの第１層に対応したパターンに原材料を堆積させる。

ステップ３１４において、堆積させた原材料を変化させて第１層を作製する。換言すると、順序付けられた複数層のうちの第１層の設計情報に従って、且つ、コンピュータ制御部４１２の命令に従って、堆積材料を物理的に変化させる。これにより、造形プラットフォーム上に第１層が物理的オブジェクトとして形成される。

コンピュータ制御部４１２の制御下で、プリンタ４１０のプリントヘッド４２６を材料に作用させることができる。例えば、プリントヘッドはレーザを含み、フォトポリマを露光することによって硬化させたり、或いは、金属粉末を熱に晒すことによって焼結させたりすることができる。プリントヘッドは、第１層に関する受信デジタル情報で指定された経路、及び／又は、受信デジタル情報に基づいてプロセッサ４１４によって算定された経路を辿るよう、コンピュータ制御部４１２によって誘導することができる。

ステップ３１６は、造形プラットフォームの位置を変更することを含む。いくつかの実施例において、造形プラットフォーム４１８は、プリントヘッド４２６から所定距離離れた位置を開始位置とする。この所定距離は、プリントヘッドによって実行される処理に応じて決定することができる。１つの層が作製されると、コンピュータ制御部４１２によって造形プラットフォームの位置を、作製された層の厚み分だけ、製造軸４２２に沿ってプリントヘッド４２６から離れるように変更する。すなわち、作製された層の上面がプリントヘッド４２６から所定距離のところに位置するように、造形プラットフォームを移動させる。

いくつかの実施例において、造形プラットフォーム４１８は、例えば原材料分配コンポーネントなど、プリンタ４１０の他の要素とアライメントされた位置を開始位置としてもよい。１つの層が作製されると、当該作製された層の上面がプリンタ４１０の当該他の要素と整列するように、コンピュータ制御部４１２によって造形プラットフォームの位置を製造軸４２２に沿って移動させる。いくつかの実施例では、ステップ３１６において、造形プラットフォーム４１８の代わりに、或いは、これに加えて、プリントヘッド４２６の位置を変更してもよい。いくつかの実施例では、ステップ３１６を省略してもよい。

方法３００における先行ステップで作製された既存の層の上に、ステップ３１８において原材料を堆積させる。ステップ３１２について述べたように、原材料は、任意の適当な材料であって、任意の適当な方法で堆積させることができる。ステップ３２０において、ステップ３１４について述べたように原材料を変化させて次の層を作製する。

最終層が作製されるまで、ステップ３１６からステップ３２０を繰り返すことにより、受信デジタル情報で表される複数層の各層が作製される。作製された第１層から最終層によって、受信デジタル情報で表されるワーク４２８が形成される。当該ワークは、プリンタから取り出され、必要に応じて後処理が施される。例えば、形成されたワークは造形プラットフォームの造形台から機械加工によって取り外され、次いで、機械加工又はその他の方法によって細部の形成や滑らかな表面仕上げ加工が施される。

方法３００で作製されたワーク４２８は、例えば機械加工、鋳造、及び／又は、組立てなどの伝統的な方法で作製されたワークとは、異なる構造的特性を有する場合がある。例えば、ワーク４２８のすべての部分及び／又は細部は、一体、及び／又は、モノリシック（monolithic）である。他の実施例では、ワーク４２８は、材料を溶融して形成された、ワークの造形軸に対して垂直な複数の層を含む。他の実施例では、ワーク４２８は、製造プロセスの指向性によって生じた微細構造の異方性（microstructural anisotropy）を含む。
＜Ｃ．例示的な方法＞

このセクションでは、アンテナを作製するための例示的な方法５００のステップを説明する。図１０を参照されたい。以下に説明する方法ステップでは、上述したアンテナ装置、製造方法、及び／又は、付加製造装置の態様を用いることができる。必要な場合には、各ステップの実行に使用できるコンポーネント及びシステムについて言及する。ただし、このような言及は、例示のためのものであって、当該方法の特定のステップを実行可能な態様を限定することを意図したものではない。

図１０は、例示的な方法において実行されるステップを示すフローチャートである。ただし、当該方法の完全なプロセス、又は、全てのステップを示しているとは限らない。方法５００の様々なステップを以下に説明し、また、図１０に示しているが、これらのステップの必ずしもすべてを実行する必要はない。また、場合によっては、これらのステップを同時に実行したり、ここに示した順序とは異なる順序で実行したりすることも可能である。

ステップ５１０において、本方法は、従来のアンテナ設計を受け取ることを含む。この設計は、電磁信号を送信及び／又は受信するよう構成された、例えばコマンドホーンアンテナ、カップダイポールアンテナ、又は導波管アンテナなどの任意の種類のアンテナに関するものである。従来のアンテナ設計は、従来のアンテナ製造のための設計であるということができ、例えば、機械加工によって作製されて締結、溶融、接合、及び／又は、他の手段によって組み付けられる部品など、除去加工によって作製される複数のコンポーネントを含む場合がある。

本方法のステップ５１２は、受け取った設計のうち、印刷が不可能な薄い部分を特定することを含む。所望の付加製造の方法及び装置が選択され、所望の造形品質を担保するための印刷制限が判定される。セクションＢで説明した例示的な方法及び付加製造装置など、任意の有効な付加製造方法及び／又は装置を選択することができる。閾値厚みは、その値を下回ると、印刷が不可能であったり、及び／又は、望ましい造形品質が得られなかったりするような厚みが選択される。アンテナ設計において、選択された閾値厚みを下回る部分は、印刷できないほど薄い部分であると特定される。

いくつかの実施例では、選択される厚みは、向きによって異なる。例えば、約３０マイクロメータの厚みの層を堆積させる構成のＤＭＬＳプリンタの場合、造形軸に対して垂直に測定する場合、厚みが０．０３インチ（３０ミル又は０．０７５ｃｍ）以下であると印刷不可能であり、一方、造形軸に平行に測定する場合、厚みが０．０２インチ（２０ミル又は０．０５ｃｍ）以下であると、印刷不可能である。アンテナ設計における各部分は、選択される造形方向又は造形軸に沿った厚みで評価される。いくつかの実施例では、薄すぎて印刷できない部分は、選択された印刷機器又は材料に固有の制限など、他の要素も加味して特定される。

前記方法のステップ５１４は、受け取った従来のアンテナ設計を、付加製造用に修正することを含む。ステップ５１４は、特定された部分を厚くするように修正するサブステップ５１６を含む。換言すると、従来のアンテナ設計のうち、薄すぎて印刷できないと特定された部分の厚みを、選択された閾値厚み以上になるように修正する。厚みは、特定された各部分ごとに均一に大きくしてもよいし、及び／又は、特定されたすべての部分を均一に大きくしてもよいし、及び／又は、特定された各部について印刷可能な新たな厚み断面形状（thickness profile）を最適な付加製造の手法に従って設計してもよい。印刷可能に新たに設計される厚み断面形状は、選択された閾値厚みに追従して厚みが変化したり、アンテナ設計の構造的な要件に従って厚みが変化したり、及び／又は、任意の適切な方法で厚みが変化していてもよい。

ステップ５１４は、特定された部分に対して複数の穴を追加するサブステップ５１８を含む。いくつかの実施例では、複数の穴は、ステップ５１２において特定された部分、又は、サブステップ５１８において増厚された部分に加えて、或いは、これらの部分の代わりに、他のアンテナ設計部分に追加される。複数の穴は、アンテナの質量を最大質量閾値未満に低減するよう設定される。例えば、アンテナ設計の質量は、元となった従来のアンテナ設計の質量の１２０％未満になるように、許容可能な材料コストを下回るように、及び／又は、許容可能な着陸時重量未満になるように低減される。穴のサイズ、個数、及び／又は、間隔は、質量が十分に低減されるように選択される。

修正されたアンテナ設計は、穴を一列に連続して配列したアレイ、互いに離間する複数列に配列したアレイ、及び／又は、任意の効果的な集合に配列されたアレイなどを含むことができる。これらの穴は、均一で一様であってもよいし、サイズ及び／又は形状が異なっていてもよい。別の言い方をすれば、穴は、開放部、孔、及び／又は、空隙であると説明することができ、及び／又は、穴と穴の間の材料は、メッシュを形成すると説明することができる。

追加の穴は、補助支持体なしに付加製造が可能なサイズ及び／又は形状を有する。例えば、これらの穴は、座屈を生じることなく印刷可能なように十分に小さい。他の例では、これらの穴は、例えば、造形軸に対する各辺の角度が４５度以下である菱形など、自立可能な形状及び向きを有する。各穴の最大寸法及び最小寸法は、選択された付加製造の方法及び／又は装置における製造性によって制限されうる。

各穴の最大寸法は、アンテナの動作範囲における予想最短波長に対して制限されうる。つまり、アンテナ設計は、動作周波数帯と呼ばれる所与の波長域の信号の送信及び／又は受信を実現するよう構成されている。穴のサイズを制限することによって、アンテナ装置の電磁的特性に穴が与える影響は、無視できる程度になる。つまり、これらの穴は、アンテナ装置の所望の動作周波数範囲に対して電磁的に非透過性であるということができる。

これら複数の穴のサイズ、間隔、及び／又は配置は、アンテナ設計の構造的要件に従って決定することも可能である。つまり、穴は、アンテナ設計の構造的強度、剛性、及び／又は、他の構造的特性が十分に維持されるように追加される。例えば、穴は、接合部、角部、及び／又は、重要な構造部分から離間するよう追加される。他の実施例では、穴は設計アンテナの表面積に占める割合が選択された割合を超えないように追加される。

サブステップ５１６及び５１８に加えて、ステップ５１４は、効率的且つ堅牢なアンテナの付加製造を実現するために適切な任意の設計変更を行うことを含む。例えば、別個の部品として設計されている部分を一体化して、単一のモノリシックな構成に変更することができる。他の例では、角部、接合部、及び鋭利なエッジを斜面化したり、及び／又は丸みを付けたりすることができる。他の例では、格子状の構造、及び／又は、支え壁（supporting buttress）を導入することができる。他の例では、シェルで囲んだハニカム構造体で中実の部材を置き換えることができる。概して、設計は、補助支持体を不要にし、ゆがみや亀裂の発生を防止し、設計仕様に忠実に従うように修正される。

方法５００のステップ５２０は、修正された設計に従ってアンテナを付加製造することを含む。ステップ５２０は、ステップ５１２、５１４において選択された付加製造方法、及び／又は、付加製造装置によって実行され、厚みが薄いため印刷不可能であると特定された部分、及び、設計が修正された部分を通知することができる。ステップ５２０を必要に応じて繰り返し実行する。これにより、伝統的なアンテナ設計に従って従来の方法で作製されたアンテナと電磁的機能的に同等であるとともに、質量及び／又は重量に関する不利益がほとんどないアンテナを、迅速且つコスト効率よく作製することができる。
＜例示的な組み合わせ及び付加的な実施例＞

本セクションでは、アンテナ装置及びアンテナ装置の製造方法についての付加的な態様及び特徴を、付記として記載する。ただし、これらの付記は、何ら限定を伴うものではない。なお、いくつか又はすべての付記には、明確化及び効率化のためで英数字を付している。各付記は、１つ又は複数の他の付記と、及び／又は、本願の任意の他の箇所における開示と、任意の適切な方法で組み合わせることができる。以下に記載する付記のいくつかは、他の付記に明示的に言及してこれをさらに限定するが、これは適切な組み合わせの例のいくつかを提示しているにすぎず、限定を課すものではない。
＜付記＞

Ａ０．選択された動作周波数範囲の電磁波を伝送するように、且つ、最大質量閾値を下回る質量を有するように構成され、付加製造された筒状体を含み、
前記筒状体は壁を含み、当該壁には、前記選択された動作周波数範囲における前記筒状体の電磁波伝送特性に実質的な悪影響を与えることなく前記筒状体の実際の質量を前記最大質量閾値未満に低減する複数の穴が設けられている、アンテナ装置。

Ａ１．前記選択された動作周波数範囲は、電波を含む、Ａ０に記載のアンテナ装置。

Ａ２．前記壁は、少なくとも５ミルの厚みを有する、Ａ０又はＡ１に記載のアンテナ装置。

Ａ３．前記壁は、少なくとも３０ミルの厚みを有する、Ａ０～Ａ２のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ４．前記複数の穴の各々は、補助支持体を要することなく前記壁を印刷できるように十分に小さい、Ａ０～Ａ３のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ５．各穴の最大寸法は、１００ミル未満である、Ａ０～Ａ４のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ６．各穴は、中心を有しており、隣接する穴同士の中心の間隔は２００ミル未満である、Ａ０～Ａ５のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ７．前記筒状体は、レーザ焼結アルミニウムから成る、Ａ０～Ａ６のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ８．各穴は、円形である、Ａ０～Ａ７のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ９．前記選択された動作周波数範囲は、８ギガヘルツから４０ギガヘルツの間である、Ａ０～Ａ８のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ１０．前記最大質量閾値は、前記壁の１平方インチあたり０．０５オンスである、Ａ０～Ａ９のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ１１．前記筒状体は、矩形の断面を有する、Ａ０～Ａ１０のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ１２．前記筒状体は、４つの側面を有しており、各側面は壁を含み、当該壁には、前記選択された動作周波数範囲における前記筒状体の電磁波伝送特性に実質的な悪影響を与えることなく前記筒状体の実際の質量を前記最大質量閾値未満に低減する複数の穴が設けられている、Ａ０～Ａ１１のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ａ１３．前記複数の穴は、穴が配列されたアレイを形成する、Ａ０～Ａ１２のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ０．アンテナ装置であって、
付加製造された、複数の穴を有する筒状本体部を含み、
前記アンテナ装置は、所与の動作周波数範囲を有しており、前記複数の穴は、当該複数の穴が前記動作周波数範囲を実質的に透過させない構成となるサイズ及び配置を有する。

Ｂ１．各穴は、前記筒状本体部の壁を貫通する円形の穴である、Ｂ０に記載のアンテナ装置。

Ｂ２．各穴は、２００ミル以下且つ３０ミル以上の直径を有する、Ｂ１に記載のアンテナ装置。

Ｂ３．前記複数の穴は、規則的な配列のアレイを形成する、Ｂ０～Ｂ２のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ４．給電インターフェース部をさらに含み、前記筒状本体部と前記給電インターフェース部とは、一体構成である、Ｂ０～Ｂ３のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ５．前記筒状本体部は、レーザ焼結アルミニウムから成る、Ｂ０～Ｂ４のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ６．前記筒状本体部は、無線周波数信号を伝送するよう構成されている、Ｂ０～Ｂ５のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ７．前記動作周波数範囲は、Ｘバンド、Ｋｕバンド、又は、Ｋａバンドに含まれる、Ｂ０～Ｂ６のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ８．前記アンテナ装置は、ホーンアンテナである、Ｂ０～Ｂ７のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｂ９．前記複数の穴は、前記筒状本体部の壁に設けられており、当該壁における前記複数の穴の間の領域の面積と前記複数の穴の面積との比は、１から２の間である、Ｂ０～Ｂ８のいずれかに記載のアンテナ装置。

Ｃ０．アンテナの製造方法であって、
伝統的な製造用のアンテナ設計を受け取ることと、
前記アンテナ設計のうち、選択された付加製造装置で印刷可能な最小サイズを下回る部分を特定することと、
前記アンテナ設計に対して、前記特定された部分のサイズを大きくすること、及び、複数の穴を追加すること、を含む修正を施すことと、
前記修正された設計に従って、アンテナを付加製造することと、を含む方法。

Ｃ１．前記アンテナ設計は、所望の動作周波数範囲を有しており、前記追加された複数の穴は、当該複数の穴が前記動作周波数範囲を実質的に透過させない構成となるサイズ及び配置を有する、Ｃ０に記載の方法。

Ｃ２．前記伝統的な製造によるアンテナは第１の質量を有し、前記付加製造によるアンテナは第２の質量を有し、前記第２の質量は前記第１の質量の２０％増以下である、Ｃ０又はＣ１に記載の方法。

Ｃ３．前記特定された部分のサイズを大きくすることは、前記特定された部分の厚みを、選択された閾値厚み以上にすることである、Ｃ０～Ｃ２のいずれかに記載の方法。

Ｃ４．複数の穴を追加することは、前記アンテナ設計のうち前記特定された部分以外の部分に複数の穴を追加することを含む、Ｃ０～Ｃ３のいずれかに記載の方法。
＜効果、特徴、利点＞

本明細書に記載したアンテナ装置の様々な実施例は、付加製造によるアンテナの設計及び作製について既知の解決策と比較していくつかの利点を奏する。例えば、本明細書に記載の例示的な実施例によれば、従来の製造方法によるアンテナの代替となるアンテナを付加製造により作製することができる。

さらに、本明細書に記載の例示的な実施例によれば、印刷可能な最小厚みが制限された付加製造装置を用いて、質量制限を下回るアンテナを作製することが可能である。

さらに、本明細書に記載の例示的な実施例によれば、犠牲材料や補助支持体を用いることなく、付加製造によって穴を形成することができる。

さらに、本明細書に記載の例示的な実施例によれば、幾何学的に高精度のアンテナを作製する再現性の高い付加製造を実現することができる。

既知のシステム及び装置には、厳しい質量制限のもとで、これらの機能を実行可能なものは存在しない。したがって、本明細書に記載の例示的な実施例は、衛星通信アンテナ及び他の宇宙に配備されるアンテナに特に有用である。なお、本明細書に記載したすべての実施形例が、同じ又は同程度の効果を奏するとは限らない。
＜結び＞

上述の開示は、独自の有用性を有する複数の個別の実施例を包含しうる。各実施例は、好ましい形態で開示されているが、多くの変形が可能であり、本明細書に開示及び図示した特定の実施例は、限定的に解釈されるべきではない。本開示においてセクションごとの見出しが用いられている場合、そのような見出しは、単に体系化のみを目的としたものである。本開示の要旨は、本明細書に開示された様々な要素、特徴、機能、及び／又は特性の、すべての新規且つ非自明の組み合わせ及びサブコンビネーションを含む。以下の特許請求の範囲は、新規且つ非自明とみなされる、いくつかの組み合わせ及びサブコンビネーションを特に示している。特徴、機能、要素、及び／又は特性のその他の組み合わせ及びサブコンビネーションは、本願又は関連出願に基づく優先権を主張する出願の特許請求の範囲に記載されうる。そのような特許請求の範囲は、元の特許請求の範囲よりも広いもの、狭いもの、均等のもの、又は異なるもののいずれであっても、本開示の要旨に包含されるものとみなされる。

Claims (15)

1. 選択された動作周波数範囲の電磁波を伝送するように、且つ、最大質量閾値を下回る質量を有するように構成され、付加製造された筒状体を含み、
   前記筒状体は壁を含み、当該壁には、前記選択された動作周波数範囲における前記筒状体の電磁波伝送特性に実質的な悪影響を与えることなく前記筒状体の実際の質量を前記最大質量閾値未満に低減する複数の穴が設けられている、アンテナ装置。
2. 前記壁は、少なくとも３０ミルの厚みを有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記複数の穴の各々は、補助支持体を要することなく前記壁を印刷できるように十分に小さい、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 各穴の最大寸法は、１００ミル未満である、請求項１～３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 各穴は、中心を有しており、隣接する穴同士の中心の間隔は２００ミル未満である、請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 前記筒状体は、レーザ焼結アルミニウムから成る、請求項１～５のいずれかに記載のアンテナ装置。
7. 各穴は、円形である、請求項１～６のいずれかに記載のアンテナ装置。
8. 前記選択された動作周波数範囲は、８ギガヘルツから４０ギガヘルツの間である、請求項１～７のいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 前記最大質量閾値は、前記壁の１平方インチあたり０．０５オンスである、請求項１～８のいずれかに記載のアンテナ装置。
10. 前記筒状体は、矩形の断面を有する、請求項１～９のいずれかに記載のアンテナ装置。
11. アンテナの製造方法であって、
    伝統的な製造用のアンテナ設計を受け取ることと、
    前記アンテナ設計のうち、選択された付加製造装置で印刷可能な最小サイズを下回る部分を特定することと、
    前記アンテナ設計に対して、前記特定された部分のサイズを大きくすること、及び、複数の穴を追加すること、を含む修正を施すことと、
    前記修正された設計に従って、アンテナを付加製造することと、を含む方法。
12. 前記アンテナ設計は、所望の動作周波数範囲を有しており、前記追加された複数の穴は、当該複数の穴が前記所望の動作周波数範囲を実質的に透過させない構成となるサイズ及び配置を有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記伝統的な製造によるアンテナは第１の質量を有し、前記付加製造によるアンテナは第２の質量を有し、前記第２の質量は前記第１の質量の２０％増以下である、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記特定された部分のサイズを大きくすることは、前記特定された部分の厚みを、選択された閾値厚み以上にすることである、請求項１１～１３のいずれかに記載の方法。
15. 複数の穴を追加することは、前記アンテナ設計のうち前記特定された部分以外の部分に複数の穴を追加することを含む、請求項１１～１４のいずれかに記載の方法。

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