JP6408798B2 - 同軸フィードでのrf接続のための方法 - Google Patents

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Description

米国政府のライセンス権
[0001]米国政府は、米国政府によりNorthrop Grummanに授与された契約番号H94003−04−D−0005のもとで本発明の権利を有し得る。
[0002]用途によっては、レンズまたは反射アンテナに対して照射する(illuminate)のに二重帯域同軸フィードまたは二重偏波同軸フィードが有利である。これらのタイプのアンテナでは、両方の周波数帯または両方の偏波で系焦点(system focal point)が共有されるように同軸フィードが使用される。高性能の場合、同軸フィードを形成する内側導電性チューブおよび外側導電性チューブは、同軸フィードのベース付近の領域で互いに良好に電気接続されることを必要とする(電気的短絡)。高周波数では、フィード部品が小さい場合、一貫性を有するようにこのような重要な電気接続を形成することが困難である。製造の点から、電気接続が堅固ではなく、再現可能ではない場合、フィードが良くないリターンロス(poor return loss)を有することになり、それにより不整合損失が増大することおよびアンテナ利得が低下する。
[0003]本出願は同軸フィードに関する。同軸フィードが、以下のステップ:外側導電性チューブを構成するステップ;内側導電性チューブを構成するステップ;および、ベースのところで内側導電性チューブに接触させるように外側電動チューブを配置するステップであって、外側導電性チューブおよび内側導電性チューブが中心軸に共に位置合わせされる、ステップ、を含むプロセスにより、内側導電性チューブから外側導電性チューブへのベースのところで電気接続される外側導電性チューブを有する。外側導電性チューブが:サイドポートと、第1の縁部表面と、第1の縁部表面と縁部を共有しかつ第1の縁部表面に対して垂直である第1の内部表面と;第2の縁部表面と;第2の縁部表面と縁部を共有しかつ第2の縁部表面に対して垂直である第2の内部表面と、を有するように構成される。内側導電性チューブが:内側導電性チューブのベース端部のところにあるベースであって、ベースが、第1の表面および第2の表面に対してそれぞれ直交して突出する第1のリップおよび第2のリップ、ならびに、中心軸上の中心に置かれて中心軸に平行である中心ポートを有する、ベースと;ベースから軸方向に延在するメインボディと、を有するように構成される。
[0004]図1Aは、本出願の一実施形態による同軸フィードを示す、互いに反対方向の斜視図である。図1Bは、本出願の一実施形態による同軸フィードを示す反対方向の斜視図である。 [0005]図1Aおよび1Bの同軸フィードの内側導電性チューブを示す図である。 [0006]図3Aは、図1Aおよび1Bの同軸フィードの外側導電性チューブを示す図である。図3Bは、図1Aおよび1Bの同軸フィードの外側導電性チューブを示す図である。 [0007]図1Aおよび1Bの同軸フィードの内側導電性チューブと外側導電性チューブとの間のインターフェースを示す分解図である。 [0008]図1Aおよび1Bの同軸フィードを示す上面図である。 [0009]図5の同軸フィードを示す断面図である。 [0010]本出願による同軸フィードを形成する方法を示す流れ図である。 [0011]本出願の一実施形態による同軸フィードの一実施形態の内側導電性チューブと外側導電性チューブとの間のインターフェースを示す分解図である。 [0012]本出願の一実施形態による同軸フィードの一実施形態の内側導電性チューブと外側導電性チューブとの間のインターフェースを示す分解図である。 [0013]図10Aは、本出願の一実施形態による同軸フィードを示す反対方向の斜視図である。図10Bは、本出願の一実施形態による同軸フィードを示す反対方向の斜視図である。 [0014]図10Aおよび10Bの同軸フィードの内側導電性チューブを示す図である。 図10Aおよび10Bの同軸フィードの内側導電性チューブを示す図である。 [0015]図10Aおよび10Bの同軸フィードの外側導電性チューブを示す図である。 図10Aおよび10Bの同軸フィードの外側導電性チューブを示す図である。 [0016]図10Aおよび10Bの同軸フィードの内側導電性チューブと外側導電性チューブとの間のインターフェースを示す分解図である。 [0017]図10および10Bの同軸フィードを形成するために内側導電性チューブに対合される外側導電性チューブを示す図である。 [0018]図10Aおよび10Bの同軸フィードの構成要素を示す分解図である。 [0019]図10Aおよび10Bの同軸フィードを示す上面図である。 [0020]図18の同軸フィードを示す断面図である。 [0021]図10Aおよび10Bの複数の同軸フィードを備える二重帯域スイッチツリー(dual−band switch tree)を示す図である。
[0022]一般的な慣例に従い、種々の説明される特徴は正確な縮尺で描かれず、本発明に関連する特徴を強調するように描かれる。図および本文を通して同様の参照符号は同様の要素を示す。
[0023]以下の詳細な説明では、本発明を実施することができる特定の説明的な実施形態を例示として示す、以下の詳細な説明の一部を構成する添付図面を参照する。これらの実施形態は当業者が本発明を実施するのを可能にするくらいに十分に詳細に説明される。別の実施形態が利用され得ること、ならびに、本発明の範囲から逸脱することなく論理的変更、機械的変更および電気的変更がなされ得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されない。
[0024]本出願は二重帯域および/または二重偏波の同軸フィードで安定して高い性能を達成するのに必要となる種々の幾何形状および接続手法を説明する。同軸フィードは、軸方向に位置合わせされしたがって当技術分野で「同軸フィード」とも称される内側導電性チューブおよび外側導電性チューブから構成される。二重帯域および/または二重偏波の同軸フィードは、しばしば、無線周波数(RF:radio frequency)のスペクトル範囲のために設計される。その場合、同軸フィードは同軸RFフィードと称される。
[0025]同軸フィードが、金属または金属合金から形成される内側導電性チューブおよび外側導電性チューブである2つの導体を有する。1つの電磁波が内側チューブの内部の円形導波管内を伝搬する。別の電磁波が、内側導体の外側表面および外側導体の内側表面によって形成されて境界を画定される同軸導波管内を伝搬する。同軸導波管は、一貫して等しい、同軸フィードのベースのところで内側導電性チューブと外側導電性チューブとの間に電気伝導接続部を必要とする。内側導電性チューブを外側導電性チューブに伝導的に取り付けるための製造プロセスが再現可能ではない場合、同軸フィードの同軸部分のインピーダンスマッチングは一貫して等しいというわけではない。例えば、内側導電性チューブと外側導電性チューブとの間の接続部ポイントのところの空隙がインピーダンスを変化させ、同軸フィードは良くないリターンロスを有する。同軸フィードの接続部の製造が堅固ではなく、再現可能ではない場合、得られるアンテナ利得が最適ではなくなる。本明細書で説明される同軸RFフィードの実施形態は、マルチビームアンテナを形成するのに使用される複数の同軸フィードの間の変化を低減または排除する。本出願の電気接続部の対象範囲が同軸フィードの同軸領域であることを理解されたい。この場合、同軸フィードは同軸フィードの同軸領域である。
[0026]図1A〜6に第1の実施形態が示される。図1Aおよび1Bは、本出願の一実施形態による同軸フィード100の反対方向の斜視図である。図2は、図1Aおよび1Bの同軸フィード100の内側導電性チューブ110の図である。図3Aおよび3Bは、図1Aおよび1Bの同軸フィードの外側導電性チューブ120の図である。図4は、図1Aおよび1Bの同軸フィード100の内側導電性チューブ110と外側導電性チューブ120との間のインターフェースの分解図である。図5は、図1Aおよび1Bの同軸フィード100の上面図である。図6は、図5の同軸フィードの断面図である。図6の断面図で採用される平面は図5に示される断面線6−6で示される。図7は、本出願による同軸フィード100を形成する方法700の流れ図である。「外側導電性チューブ」は本明細書では「外側チューブ」とも称される。「内側導電性チューブ」は本明細書では「内側チューブ」とも称される。
[0027]同軸フィード100が外側導電性チューブ120(図3Aおよび3B)ならびに内側導電性チューブ110(図2)を有する。図3Bおよび4に示されるように、外側導電性チューブ120が、サイドポート121と、第1の縁部表面123と、第1の内部表面133と、第2の縁部表面124と、第2の内部表面134と、第3の縁部表面125と、第3の内部表面135とを有する。第1の内部表面133が第1の縁部表面123と縁部143を共有し、第1の縁部表面123に対して垂直である。第2の内部表面134が第2の縁部表面124と縁部144を共有し、第2の縁部表面124に対して垂直である。第3の内部表面135が第3の縁部表面125と縁部145(図3B)を共有し、第3の縁部表面125に対して垂直である。
[0028]内側導電性チューブ110が、内側導電性チューブ110のベース端部102(図1A、1Bおよび2)のところにあるベース115と、ベース115から軸方向に延在するメインボディ117とを有する。ベース115が、第1の表面151(図2および4)に対して直交して突出する第1のリップ141を有する。ベース115が、第2の表面152(図2および4)に対して直交して突出する第2のリップ142を有する。ベース115がまた、第3の表面153(図2)に対して直交して突出する第3のリップ147を有する。本明細書で定義されるリップは表面から突出する突出縁部またはリムである。ベース115がまた、+Z方向で位置合わせされる中心軸105上の中心に置かれる中心ポート111(図1Aおよび4)を有する。軸方向は中心軸105に位置合わせされる。ベース115およびメインボディ117は金属または金属合金から形成される。図4、5および6に示されるように、突起部118はサイドポート121に隣接するように配置され、サイドポート121内には突出しない。突起部118の形状はポート121のインピーダンスマッチングを改善するように設計される。
[0029]外側導電性チューブ120が、図6の同軸フィード100の断面図で示されるように外側導電性チューブ120と内側導電性チューブ110との間のすべての接触ポイントにおいて内側導電性チューブ110のベース115に電気接続される。接合されるべき2つのチューブの最も重要な領域が破線円176で示される(図4および6)。図4および6の断面図のみで示される同軸フィード100のこの領域176はサイドポート121の反対側にある。重要な領域176が外側導電性チューブ120および内側導電性チューブ110の円筒の半直径(half diameter)に沿って延在することに留意されたい。図4は同軸フィード100の領域176およびサイドポート121の拡大分解断面図を示す。図4は、外側導電性チューブ120および内側導電性チューブ110の種々の表面を明瞭に示すための分解図である。
[0030]図4に示される表面154はしばしば「ショート(short)」と称される。その理由は、重量な領域176内に隙間がない場合、内側導体メインボディ117と外側導体120との間に短絡を形成するからである。良好な導体であるこの表面154はその表面上にある接線方向の電界をゼロにする(または、ほぼゼロにする)。したがって、表面154(図2および4)上の電界のx成分およびy成分はゼロである。図2に示されるように、短絡表面154が内側チューブ110のベース領域115の下半分を覆い、突起部118の反対側にあることに留意されたい。ショート154のz方向における位置および突起部118の寸法は、ポート121に向かってのインピーダンスマッチを最良するように最適化される。これは、通常、Ansys HFSS(商標)(High Frequency Structure Simulator)またはCST(Computer Simulation Technology)Microwave Studio(登録商標)などの市販のフルウェーブ電磁界コンピュータシミュレーションソフトウェアを使用して行われる。
[0031]図4および6に示されるように、誘電材料106は(任意選択で)内側導電性チューブ110内に配置される。
[0032]サイドポート121がX−Z平面において一表面にわたって広がる(図1A、5および6)。中心ポート111が中心軸105に対して直交するX−Y平面に広がる(図1A、5および6)。中心ポート111を介して同軸フィード100内に伝搬する電磁波は、概して、内側導電性チューブ110内を中心軸105に平行なZ方向に伝搬する。サイドポート121を介して同軸フィード100内に伝搬する電磁波は、まず、概してY方向に伝搬し、内側導電性チューブ110と外側導電性チューブ120との間の空間内をZ方向に伝搬するために外側導電性チューブ120に結合される。この実施形態の一実装形態では、第1の周波数範囲内(または、第1の偏波)のエネルギーが同軸フィード100のサイドポート121に結合され、同軸フィード100の同軸領域を通って伝搬する。第2の周波数範囲内の(または、第1の偏波に対して直交する第2の偏波)エネルギーが中心ポート111に結合され、同軸フィード100の中心を通って伝搬する。
[0033]同軸フィード100は図7に示される流れ図に従って製造される。ブロック702で、外側導電性チューブ120が、サイドポート21と、第1の縁部表面123と、第1の縁部表面123と縁部143を共有して第1の縁部表面123に対して垂直である第1の内部表面133と、第2の縁部表面と、第2の縁部表面124と縁部144を共有して第2の縁部表面124に対して垂直である第2の内部表面124(図4)とを有するように構成される。図1A〜6に示される実施形態の場合、ブロック702で、外側導電性チューブ120がまた、第3の縁部表面125と、第3の縁部表面125と縁部145(図3B)を共有して第3の縁部表面125に対して垂直である第3の内部表面135とを有するように構成される。この実施形態の一実装形態では、外側導電性チューブ120がアルミニウムチューブまたはアルミニウムブロックから機械加工される。
[0034]ブロック704で、内側導電性チューブ110が、ベース115と、ベース115から軸方向に延在するメインボディ117とを有するように構成される。ベース115は内側導電性チューブ110のベース端部102のところにあり、ベース111の中心軸105上の中心に置かれる中心ポート111を有するように形成される。具体的には、ベース115は、第1の表面151および第2の表面152に対してそれぞれ直交して突出する第1のリップ141および第2のリップ142を有するように形成される。図1A〜6に示される実施形態の場合、ブロック704で、内側導電性チューブ110のベース115がまた、第3の表面153に対して直交して突出する第3のリップ147を有するように構成される。内側導電性チューブ110が機械加工された後または内側導電性チューブ110が外側導電性チューブ120に取り付けられた後、誘電材料106が任意選択で内側導電性チューブ110内に配置される。
[0035]ベース115およびメインボディ117は金属から形成される。この実施形態の一実装形態では、ベース115およびメインボディ117は金属の単一のチューブまたはブロックから機械加工される。この実施形態の一実装形態では、ベース115およびメインボディ117は2つの別個のチューブまたはブロックから機械加工され、次いで、ベース115およびメインボディ117が溶接により互いに取り付けられる。
[0036]ブロック706で、外側導電性チューブ120がベース115のところで内側導電性チューブ110に接触するように配置され、外側導電性チューブ120および内側導電性チューブ110が中心軸105に対して共に位置合わせされる。図3Bに示されるように、第2の縁部表面124および第3の縁部表面125が、外側導電性チューブ120を形成する円筒の、概して122で示されるカットアウト領域を形成する。外側導電性チューブ120と内側導電性チューブ110との間のシーム175(図1Aおよび1B)が、内側導電性チューブ110のベース115が外側導電性チューブ120内のカットアウト領域122に一致することを明瞭に示す。
[0037]図1A、1Bおよび4〜6に示されるように、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110にインターロックされるように配置される。外側導電性チューブ120の第1の縁部表面123がベースの第1の表面151に隣接し、外側導電性チューブ120の第2の縁部表面124がベースの第2の表面152に隣接し、外側導電性チューブ120の第3の縁部表面125がベース115の第3の表面153に隣接する。第1の内部表面133が第1のリップ141に隣接するように配置され、第2の内部表面134が第2のリップ142に隣接するように配置され、第3の内部表面135が第3のリップ147に隣接するように配置される。本明細書で定義される2つの隣接する表面は接触するか(少なくとも部分的に)またはそれらの間に小さい隙間を有する。
[0038]同軸フィード100の一実施形態では、構成要素部品は、上述したように外側チューブ120を内側チューブ110上でインターロック位置まで摺動させるために公差に適合するように機械加工される。このような状況は機械加工の当業者には「すべり嵌め」として知られる。この実施形態では、外側導電性チューブ120を内側導電性チューブ110にすべり嵌めするために、内側チューブの公差および外側チューブの公差は、外側チューブ120の第2の縁部表面124と内側チューブ110の第2の表面152との物理的接触、さらにはそれによりそれらの電気接触を保証するように、画定される。公差により、残りの外側チューブ縁部表面123および125がそれらのぞれぞれの対応する内側チューブ表面151および153に非常に密に近接し、必須ではないが電気的に接触する。外側チューブ120の内部表面133、134、135がそれぞれの内側チューブリップ表面141、142、147に非常に密に近接し、予測できない隙間の領域および予測できない物理的接触の領域が存在する。しかし、これらの領域および隙間は対象の信号の波長と比較して小さいことから、これらが同軸フィード100の性能を低下させることはない。さらに、電磁場の点から、外側導電性チューブ120の第2の縁部表面124および内側チューブ110の第2の表面152の接続部が連続する金属として存在する。この構成により、ポート121に向かって良好なインピーダンスマッチングが行われる。
[0039]同軸フィード100の別の実施形態では、外側チューブ120の内部表面133、134、135の寸法がそれぞれの内側チューブリップ表面141、142、147よりわずかに大きい。この実施形態では、これらの部品が接続されるとき、内側チューブ110が外側チューブ120によって占有される空間にわずかに干渉することから、プレスフィットまたは摩擦嵌合としても知られる締まり嵌めが存在する。外側チューブ120を内側チューブ110上に押し込むには小さくはない力が必要となる。この場合、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110に接触するとき、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110に堅固に固定される。外側チューブ120の内部表面133、134、135およびそれぞれの内側チューブリップ表面141、142、147が効果的に結合され、これらの領域が電磁場の点から連続する金属として存在する。
[0040]この実施形態の別の実装形態では、上述したように摺動嵌合させた後、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110にレーザ溶接され、それにより外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110に堅固に取り付けられる。このような実施形態では、レーザ溶接は図1Aおよび1Bに示されるシーム175のところで行われ、それにより、同軸フィード100の外部表面に沿って隙間が存在しないように材料が一体に融着される。レーザ溶接は内側導電性チューブ110を外側導電性チューブ120に接続する技術として非常に良好に作用する。得られる結合部はRFの点から優良であり、また、堅固な機械的接続部も形成する。しかし、レーザ溶接は、可能性として、シームの下方に金属がない場合に、接合されることが所望される領域内に大きい隙間または孔(「ブローアウト(blow out)」とも称される)を形成する場合がある。同軸フィード100のこの構成は、第1のリップ141、第2のリップ142および第3のリップ143がレーザ溶接シーム175のための裏当てとして機能してブローアウトの可能性を排除するレッジを形成することから、レーザ溶接にとって有利である。
[0041]レーザ溶接プロセスは非常に正確で、機械的に再現可能であることから、同軸フィード100は良好な再現可能RF性能を有するように製造され得る。レーザ溶接の当業者には既知であるように、良好なレーザ溶接のためには類似しない金属合金が望ましい。内側導電性チューブ110を外側導電性チューブ120に堅固に取り付けるのにレーザ溶接が使用される場合、内側導電性チューブ110および外側導電性チューブ120は異なる金属合金から形成される。この実施形態の一実装形態では、内側導電性チューブ110はアルミニウム合金6061から形成され、外側導電性チューブ120はアルミニウム合金4047から形成される。
[0042]図8は、本出願の一実施形態による同軸フィード200の一実施形態の内側導電性チューブ110’と外側導電性チューブ120との間のインターフェースの分解図である。同軸フィード200は、内側導電性チューブ110’の第2のリップ142内に溝451が形成され、電気伝導性ガスケット450が溝451に挿入されるという点が同軸フィード100とは異なる。内側導電性チューブ220は同軸フィード100内の内側導電性チューブ120と構造および機能が同じである。図8に示されるこの実施形態では、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110’に接触するように配置されるとき、第2の内部表面134が第2のリップ142に隣接するように配置され、溝451内の電気伝導性ガスケット450が第2の内部表面134に接触する。したがって、第2の内部表面134と第2のリップ142との間に隙間が存在する場合でも、電気伝導性ガスケット450が、サイドポート121の反対側の同軸フィード200の重要な領域176(図4および6)のところの、第2の内部表面134と第2のリップ142との間に電気接触(電気的短絡)を形成する。
[0043]電気伝導性ガスケット450は、エラストマまたは別の重合体材料が電気伝導性を有するように微細な銀粒子(または、別の金属粒子)を注入されたエラストマまたは別の重合体から形成される。電気伝導性ガスケット450は、本明細書では、「エラストマガスケット450」、「RFガスケット450」および「ガスケット450」とも称される。同軸フィード200が組み立てられると、電気伝導性ガスケット450を同軸フィード200の外側から見ることはできない。電気伝導性ガスケットはParker Hannifin Corporation’s Chomerics DivisionまたはLaird Technologies,Inc.から市販されている。本出願で説明される電気伝導性ガスケットは、電子部品の金属エンクロージャ内のEMI(electromagnetic interference)(電磁干渉)を低減するためにこれらのガスケットを使用するような従来技術の用途とは異なる機能で使用される。
[0044]同軸フィード200は、図7の方法700に示されるステップに加えて、製造にいくつかの追加のステップを必要とする。図8に示されるようにトラフまたは溝451が内側導電性チューブ110’のベース115’の第2のリップ142の少なくとも一部分に切り込まれる。次いで、電気伝導性ガスケット450が溝451に挿入される。ガスケット450が定位置にある状態で、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110’上を摺動する。
[0045]図9は、本出願の一実施形態による同軸フィード300の一実施形態の内側導電性チューブ110と外側導電性チューブ120との間のインターフェースの分解図である。同軸フィード300は、内側導電性チューブ110の第2の表面152と外側導電性チューブ120の第2の縁部表面124との間に電気伝導性ガスケット450が挿入されるという点が同軸フィード100とは異なる。外側導電性チューブ120の第2の縁部表面124が電気伝導性ガスケット450を介してベース115の第2の表面152に電気接触する。
[0046]この実施形態の一実装形態では、内側導電性チューブ110および外側導電性チューブ120は同軸フィード100の場合と同じである。この実施形態の別の実装形態では、外側導電性チューブ120内のカットアウト領域122(図3Bに示される)の長さがわずかに大きく、それにより、内側導電性チューブ110の第2の表面152と外側導電性チューブ120の第2の縁部表面124との間に挿入される電気伝導性ガスケット450の追加の厚さのためにオフセットされる。この実施形態では、同軸フィード300が組み立てられると、導電性エラストマガスケット450を同軸フィード300の外側から見ることができる。
[0047]同軸フィード300は、図7に示されるステップに加えて、製造に追加のステップを必要とする。外側導電性チューブ120と内側導電性チューブ110との間の接触(ブロック706)を完了させる前、外側導電性チューブ120が内側導電性チューブ110上を摺動するとき、電気伝導性ガスケット450が、第2のリップ142および内側導電性チューブ110の第2の表面152によって形成される角部内に配置される。
[0048]同軸フィードの別の実施形態では、外側導電性チューブ120内のカットアウト領域122(図3Bに示される)が相対的に小さいタブとなるように縮小され、内側導電性チューブのベースがタブを受け入れるための対合窪みを有するように形作られる。タブおよび窪みは内側導電性チューブと外側導電性チューブとを位置合わせすることを目的とする。この実施形態の一実施例が図10A〜19に示される。
[0049]図10Aおよび10Bは、本出願の一実施形態による同軸フィード600の反対方向の斜視図である。図11および12は、図10Aおよび10Bの同軸フィード600の内側導電性チューブ610の図である。図13および14は、図10Aおよび10Bの同軸フィード600の外側導電性チューブ620の図である。図15は、図10Aおよび10Bの同軸フィード600の内側導電性チューブ610と外側導電性チューブ620との間のインターフェースの分解図である。図16は、図10Aおよび10Bの同軸フィード600を形成するために内側導電性チューブ610に対合される外側導電性チューブ620の図である。図17は、図10Aおよび10Bの同軸フィード600の構成要素610、620、106および606の分解図である。図18は、図10Aおよび10Bの同軸フィード600の上面図である。図19は、図18の同軸フィード600の断面図である。同軸フィード600は上述した同軸フィード100、200および300と同じ機能を有する。
[0050]同軸フィード600が外側導電性チューブ620に対して電気的に短絡される内側導電性チューブ610を有する。図11に示されるように、内側導電性チューブ610が、同軸フィード100の中心ポート111と構造および機能が類似する中心ポート611を有する。図13および14に示されるように、外側導電性チューブ620が、同軸フィード100のサイドポート621と構造および機能が類似するサイドポート621を有する。
[0051]窪み628が内側導電性チューブ610のベース615(図11)内に形成される。この実施形態では、第1のリップ641は窪み628の内部表面641(図15)であり、第1の表面651が、中に中心ポート611が形成される平坦外部ベース表面651(図11および15)である。溝451(図11、12および15)がベース615内に形成される。ベース615が突起部618を有し、外側導電性チューブ620と内側導電性チューブ610との間のインピーダンスマッチングを改善するように設計される。窪み628および溝451を除いて、ベース615も同軸フィード100および300の上で参照した実施形態のベース115と構造が類似する。窪み628を除いて、ベース615は図8に示される同軸フィード200の実施形態のベース115’と構造が類似する。
[0052]外側導電性チューブ620が図13、14および16に示されるタブ627を有し、これはZ軸方向に沿って比較的寸法が小さい。したがって、外側導電性チューブ120のカットアウト122が軸方向に沿ってタブ627の長さまでサイズが縮小される。
[0053]この実施形態では、電気伝導性ガスケット450がベース615の溝451に挿入される。外側導電性チューブ620が内側導電性チューブ610に接触するように配置されると、タブ627が窪み628内に嵌合される。外側導電性チューブ620の第1の内部表面633(図15)がベース615内の窪み628の内部表面641(図15)に隣接するように配置される。外側導電性チューブ620の第2の縁部表面624がベース615の第2の表面652に接触する。第2の内部表面634が第2のリップ642に隣接するように配置され、溝451内の電気伝導性ガスケット450に接触する。第2のリップ642は図4に示されるリップ142を延長したものである。
[0054]構成要素606(図17)は、同軸フィード600の放射端部(radiating end)のところに配置される誘電性プラグ606である。放射端部は同軸フィード600のベース端部602(図10A、10B、11、12、15および17)の反対側にある。同軸フィード600の放射端部のところに配置される誘電性プラグ606は、同軸フィード600の同心性を維持するように、および、必要である場合に外部環境からのシールを形成するように機能する。誘電性プラグ606がない場合、RFガスケット450が内側導電性チューブ110を中心からずらすような力を作用させることから、内側導電性チューブ610および外側導電性チューブ620が放射端部のところでほとんど接触しそうになる。したがって、誘電性プラグ606は図8に示される同軸フィード200の実施形態では有用である。一部のアンテナフィードのデザインでは、誘電性プラグ606を排除することが好適である。このようなアンテナフィードでは、チューブの同心性を維持するためには、摺動嵌合組立体をレーザ溶接することまたは締まり嵌めを適用することが必要となる。
[0055]同軸フィード600は、図7の方法700に示されるステップに加えて、製造にいくつかの追加のステップを必要とする。内側導電性チューブ610を構成することの一部として、窪み628がベース615内に形成され、溝451がベース615内に形成される。この場合、第1のリップ641が窪み628の内部表面641であり、第1の表面651が、中に中心ポート611が形成される平坦外部ベース表面651である。
[0056]外側導電性チューブ620が内側導電性チューブ610に接触するように配置される前に、電気伝導性ガスケット450が溝451に挿入される。外側導電性チューブ620が内側導電性チューブ610に接触するように配置されるとき(図7のブロック706中)、第2の内部表面634が第2のリップ642に隣接するように配置され、溝451内の電気伝導性ガスケット450が第2の内部表面634に接触する。この接続により、電磁場の点から、接続された領域が確実に連続する金属部片となり、サイドポート621の反対側の同軸フィード600の図15に示される重要な領域176を原因とするポート621のインピーダンスミスマッチが解消される。
[0057]本明細書で説明される同軸フィードの実施形態は、外側導電性チューブ120(620)および内側導電性チューブ110(610)に結合される電磁場を誘導するのに使用される。第1の周波数帯の電磁場がベース115(615)内の中心ポート111(611)を介して結合され、中心軸105に沿って内側導電性チューブ110(610)内の円形導波管を通って伝搬する。第2の周波数帯の電磁場が中心軸105に対して垂直なサイドポート121(621)を介して結合され、外側導電性チューブ120(620)の内部および内側導電性チューブ110(610)の外部によって形成される同軸導波管を通って+Z方向に伝搬する。
[0058]別法として、円形導波管および同軸導波管の両方が、直交する偏波を有するが同じ周波数帯の信号のために使用されてもよい。例えば、円形導波管が垂直偏波を伝搬するのに使用されてよく、同軸導波管が水平偏波を伝搬するのに使用されてよい。それらの説明は本特許出願の範囲を超えるが、偏波器が同軸フィード内に含まれてもよい。その場合は、一方の偏波は右側円形偏波(RHCP:right hand circular polarization)であってよく、もう一方は左側円形偏波(LHCP:left hand circular polarization)であってよい。
[0059]二重帯域同軸アンテナフィード100、200、300または600は、図20に示されるように二重帯域スイッチツリー50にインターフェース接続されるように構成される。図20は、図10Aおよび10Bの複数の同軸フィード600(−1〜−5)を備える二重帯域スイッチツリー50の図である。図20に示されるように、同軸フィード600−3が二重帯域スイッチツリー50のポート51−3に挿入されるように配置され、同軸フィード600−1、600−2、600−4および600−5がそれぞれ二重帯域スイッチツリー50のポート50−1、50−2、50−4および50−5内に動作可能に配置される。別の実施形態では、マルチプルスイッチツリー50に複数の同軸フィード100、200または300が載荷され、それにより当技術分野で既知のマルチビームアンテナが形成される。マルチプルスイッチツリー50内の複数の同軸フィード100、200、300または600はレンズに対して供給するように動作し、レンズが通信のために所望される方向にパワーを発する。
[0060]実施例
[0061]実施例1は、サイドポートと、第1の縁部表面と、第1の縁部表面と縁部を共有しかつ第1の縁部表面に対して垂直である第1の内部表面と、第2の縁部表面と、第2の縁部表面と縁部を共有しかつ第2の縁部表面に対して垂直である第2の内部表面と、を有するように外側導電性チューブを構成するステップと、内側導電性チューブのベース端部のところにあるベースであって、第1の表面および第2の表面に対してそれぞれ直交して突出する第1のリップおよび第2のリップ、ならびに、中心軸上の中心に置かれて中心軸に平行である中心ポートを有する、ベースと、ベースから軸方向に延在するメインボディと、を有するように内側導電性チューブを構成するステップと、ベースのところで外側導電性チューブを内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置するステップであって、外側導電性チューブおよび内側導電性チューブが中心軸に共に位置合わせされる、ステップと、を含むプロセスにより、内側導電性チューブのベースから外側導電性チューブへのベースのところで電気接続される外側導電性チューブを有する同軸フィードを含む。
[0062]実施例2は実施例1の同軸フィードを含み、プロセスが、第3の縁部表面と、第3の縁部表面と縁部を共有しかつ第3の縁部表面に対して垂直である第3の内部表面と、をさらに有するように外側導電性チューブを構成するステップと、ベース上にあり、第3の表面に対して直交して突出する第3のリップをさらに有するように内側導電性チューブを構成するステップと、をさらに含む。
[0063]実施例3は実施例2の同軸フィードを含み、プロセスが、第2のリップ内の溝を形成するステップと、溝に電気伝導性ガスケットを挿入するステップと、をさらに含み、ここでは、内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置するプロセスが、外側導電性チューブの第1の縁部表面をベースの第1の表面に接触させることと、第1のリップに隣接するように第1の内部表面を配置することと、外側導電性チューブの第2の縁部表面をベースの第2の表面に接触させることと、溝内の電気伝導性ガスケットを第2の内部表面に接触させるために第2の内部表面を第2のリップに隣接するように配置することと、外側導電性チューブの第3の縁部表面をベースの第3の表面に接触させることと、第3のリップに隣接するように第3の内部表面を配置することと、を含む。
[0064]実施例4は実施例2〜3のいずれかの同軸フィードを含み、ここでは、内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置するプロセスが、外側導電性チューブの第1の縁部表面をベースの第1の表面に接触させることと、第1のリップに隣接するように第1の内部表面を配置することと、外側導電性チューブの第2の縁部表面をベースの第2の表面に接触させることと、第2のリップに隣接するように第2の内部表面を配置することと、外側導電性チューブの第3の縁部表面をベースの第3の表面に接触させることと、第3のリップに隣接するように第3の内部表面を配置することと、を含む。
[0065]実施例5は実施例2〜4のいずれかの同軸フィードを含み、プロセスが、内側導電性チューブの第2の表面と外側導電性チューブの第2の縁部表面との間に電気伝導性ガスケットを挿入するステップをさらに含み、内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置するプロセスが、外側導電性チューブの第1の縁部表面をベースの第1の表面に接触させることと、第1のリップに隣接するように第1の内部表面を配置することと、電気伝導性ガスケットを介して外側導電性チューブの第2の縁部表面をベースの第2の表面に接触させることと、第2のリップに隣接するように第2の内部表面を配置することと、外側導電性チューブの第3の縁部表面をベースの第3の表面に接触させることと、第3のリップに隣接するように第3の内部表面を配置することと、をさらに含む。
[0066]実施例6は実施例1〜5のいずれかの同軸フィードを含み、ここでは、内側導電性チューブを構成することが、ベース内に窪みを形成するステップであって、第1のリップが窪みの内部表面であり、第1の表面が中に中心ポートが形成される平坦外部ベース表面である、ステップと、ベース内に溝を形成するステップと、をさらに含み、ここでは、内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置することが、ベースの溝に電気伝導性ガスケットを挿入するステップと、ベース内の窪みの内部表面に隣接するように外側導電性チューブの第1の内部表面を配置するステップと、外側導電性チューブの第2の縁部表面をベースの第2の表面に接触させるステップと、溝内の電気伝導性ガスケットを第2の内部表面に接触させるために第2のリップに隣接するように第2の内部表面を配置するステップと、をさらに含む。
[0067]実施例7は実施例1〜6のいずれかの同軸フィードを含み、内側導電性チューブ内に誘電材料を配置するステップをさらに含む。
[0068]実施例8は実施例1〜7のいずれかの同軸フィードを含み、プロセスが、外側導電性チューブを内側導電性チューブに摺動嵌合させるステップをさらに含む。
[0069]実施例9は実施例1〜8のいずれかの同軸フィードを含み、プロセスが、外側導電性チューブを内側導電性チューブにレーザ溶接するステップをさらに含む。
[0070]実施例10は、サイドポートと、第1の縁部表面と、第1の縁部表面と縁部を共有しかつ第1の縁部表面に対して垂直である第1の内部表面と、第2の縁部表面と、第2の縁部表面と縁部を共有しかつ第2の縁部表面に対して垂直である第2の内部表面と、を有する外側導電性チューブと;内側導電性チューブのベース端部のところにあるベースであって、ベースが、第1の表面および第2の表面に対してそれぞれ直交して突出する第1のリップおよび第2のリップ、ならびに、中心軸上の中心に置かれる中心ポートを有する、ベースと、ベースから軸方向に延在するメインボディと、を有する内側導電性チューブとを備える同軸フィードを含み、ここでは、外側導電性チューブがベースのところで内側導電性チューブに接触し、外側導電性チューブおよび内側導電性チューブが中心軸に対して共に位置合わせされる。
[0071]実施例11は実施例10の同軸フィードを含み、外側導電性チューブが、第3の縁部表面と、第3の縁部表面と縁部を共有しかつ第3の縁部表面に対して垂直である第3の内部表面と、をさらに備え、内側導電性チューブが、第3の表面に直交して突出する、ベース上にある第3のリップをさらに備える。
[0072]実施例12は実施例11の同軸フィードを含み、内側導電性チューブが、第2のリップ内に形成される溝と、溝に挿入される電気伝導性ガスケットとをさらに備え、外側導電性チューブの第1の縁部表面がベースの第1の表面に接触し、第1の内部表面が第1のリップに接触するように配置され、外側導電性チューブの第2の縁部表面がベースの第2の表面に接触し、第2の内部表面が、溝内の電気伝導性ガスケットを第2の内部表面に接触させるために第2のリップに隣接するように配置され、外側導電性チューブの第3の縁部表面がベースの第3の表面に接触し、第3の内部表面が第3のリップに隣接するように配置される。
[0073]実施例13は実施例11〜12のいずれかの同軸フィードを含み、外側導電性チューブの第1の縁部表面がベースの第1の表面に接触し、第1の内部表面が第1のリップに隣接するように配置され、外側導電性チューブの第2の縁部表面がベースの第2の表面に接触し、第2の内部表面が第2のリップに隣接するように配置され、外側導電性チューブの第3の縁部表面がベースの第3の表面に接触し、第3の内部表面が第3のリップに隣接するように配置される。
[0074]実施例14は実施例11〜13のいずれかの同軸フィードを含み、内側導電性チューブの第2の表面と外側導電性チューブの第2の縁部表面との間に挿入される電気伝導性ガスケットをさらに備え、外側導電性チューブの第1の縁部表面がベースの第1の表面に接触し、第1の内部表面が第1のリップに隣接するように配置され、外側導電性チューブの第2の縁部表面が電気伝導性ガスケットを介してベースの第2の表面に接触し、第2の内部表面が第2のリップに隣接するように配置され、外側導電性チューブの第3の縁部表面がベースの第3の表面に接触し、第3の内部表面が第3のリップに隣接するように配置される。
[0075]実施例15は実施例10〜14のいずれかの同軸フィードを含み、内側導電性チューブが、ベース内に形成される窪みであって、第1のリップが窪みの内部表面であり、第1の表面が平坦外部ベース表面である、窪みと、ベース内に形成される溝と、ベースの溝に挿入される電気伝導性ガスケットと、をさらに備え、外側導電性チューブの第1の内部表面がベース内の窪みの内部表面に隣接するように配置され、外側導電性チューブの第2の縁部表面がベースの第2の表面に接触し、第2の内部表面が、溝内の電気伝導性ガスケットを第2の内部表面に接触させるために第2のリップに隣接するように配置される。
[0076]実施例16は、内側導電性チューブのベースに電気接続される外側導電性チューブを有する同軸フィードを形成するプロセスを含み、プロセスが、サイドポートと、第1の縁部表面と、第1の縁部表面と縁部を共有しかつ第1の縁部表面に対して垂直である第1の内部表面と、第2の縁部表面と、第2の縁部表面と縁部を共有しかつ第2の縁部表面に対して垂直である第2の内部表面と、を有する外側導電性チューブを構成することと;内側導電性チューブのベース端部のところにあるベースであって、ベースが、第1の表面および第2の表面に対してそれぞれ直交して突出する第1のリップおよび第2のリップ、ならびに、中心軸上の中心に置かれる中心ポートを有する、ベースと、ベースから軸方向に延在するメインボディと、を有するように内側導電性チューブを構成することと;ベースのところで内側導電性チューブに接触させるために外側導電性チューブを配置することであって、外側導電性チューブおよび内側導電性チューブが中心軸に対して共に位置合わせされる、ことと、を含む。
[0077]実施例17は実施例16のプロセスを含み、第3の縁部表面と、第3の縁部表面と縁部を共有しかつ第3の縁部表面に対して垂直である第3の内部表面と、をさらに有するように外側導電性チューブを構成することと、第3の表面に対して直交して突出する、ベース上にある第3のリップをさらに有するように内側導電性チューブを構成することと、をさらに含む。
[0078]実施例18は実施例16〜17のいずれかのプロセスを含み、第2のリップ内に窪みを形成することと、溝に電気伝導性ガスケットを挿入することと、をさらに含み、内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置するプロセスが、外側導電性チューブの第1の縁部表面をベースの第1の表面に接触させることと、第1のリップに隣接するように第1の内部表面を配置することと、外側導電性チューブの第2の縁部表面をベースの第2の表面に接触させることと、溝内の電気伝導性ガスケットを第2の表面に接触させるために第2のリップに隣接するように第2の内部表面を配置することと、外側導電性チューブの第3の縁部表面をベースの第3の表面に接触させることと、第3のリップに隣接するように第3の内部表面を配置することと、を含む。
[0079]実施例19は実施例16〜18のいずれかの同軸フィードを含み、内側導電性チューブを構成することが、ベース内に窪みを形成するステップであって、第1のリップが窪みの内部表面であり、第1の表面が中に中心ポートが形成される平坦外部ベース表面である、ステップと、ベース内に溝を形成するステップと、をさらに含み、ここでは、内側導電性チューブに接触させるように外側導電性チューブを配置することが、ベースの溝に電気伝導性ガスケットを挿入するステップと、ベース内の窪みの内部表面に隣接するように外側導電性チューブの第1の内部表面を配置するステップと、外側導電性チューブの第2の縁部表面をベースの第2の表面に接触させるステップと、溝内の電気伝導性ガスケットを第2の内部表面に接触させるために第2のリップに隣接するように第2の内部表面を配置するステップと、をさらに含む。
[0080]実施例20は実施例16〜19のいずれかの同軸フィードを含み、プロセスが、外側導電性チューブを内側導電性チューブにレーザ溶接するステップをさらに含む。
[0081]本明細書では特定の実施形態を示して説明してきたが、示される特定の実施形態に対して、同じ目的を達成するために計算される任意の構成が代用され得ることを当業者であれば認識するであろう。本出願は本発明の任意の調整または変更を含むことを意図される。したがって、本発明は特許請求の範囲およびその均等物のみによって限定されることを明確に意図される。
100 同軸フィード
102 ベース端部
105 中心軸
106 誘電材料
110 内側導電性チューブ
110’ 内側導電性チューブ
111 中心ポート
115 ベース
117 メインボディ
118 突起部
120 外側導電性チューブ
121 サイドポート
122 カットアウト領域
123 第1の縁部表面
124 第2の縁部表面
125 第3の縁部表面
133 第1の内部表面
134 第2の内部表面
135 第3の内部表面
141 第1のリップ
142 第2のリップ
143 縁部
144 縁部
145 縁部
147 第3のリップ
151 第1の表面
152 第2の表面
153 第3の表面
154 表面
175 シーム
176 重要な領域
200 同軸フィード
220 内側導電性チューブ
300 同軸フィード
450 電気伝導性ガスケット
451 溝
600 同軸フィード
602 ベース端部
606 誘電性プラグ
610 内側導電性チューブ
611 中心ポート
615 ベース
618 突起部
620 外側導電性チューブ
621 サイドポート
627 タブ
628 窪み
633 第2の内部表面
634 第2の内部表面
641 内部表面
642 第2のリップ
651 第1の表面
652 第2の表面
700 方法
702 ブロック
704 ブロック
706 ブロック

Claims (3)

  1. 同軸フィード(100)であって、
    外側導電性チューブ(120)であって、
    サイドポート(121)と、
    第1の縁部表面(123)と、
    前記第1の縁部表面と縁部(143)を共有しかつ前記第1の縁部表面に対して垂直である第1の内部表面(133)と、
    第2の縁部表面(124)と、
    前記第2の縁部表面と縁部(144)を共有しかつ前記第2の縁部表面に対して垂直である第2の内部表面(134)と、
    を備える外側導電性チューブ(120)と、
    内側導電性チューブ(110)であって、
    前記内側導電性チューブのベース端部(102)のところにあるベース(115)であって、前記ベースが第1の表面(151)および第2の表面(152)に対してそれぞれ直交して突出する第1のリップ(141)および第2のリップ(142)と、中心軸(105)上の中心に置かれる中心ポート(111)とを有する、ベース(115)と、
    前記ベースから軸方向(Z)に延在するメインボディ(117)であって、前記外側導電性チューブが前記ベースのところで前記内側導電に接触し、前記外側導電性チューブおよび前記内側導電性チューブが前記中心軸に対して共に位置合わせされる、メインボディ(117)と、
    を備える内側導電性チューブ(110)と、
    を備える同軸フィード(100)
  2. 前記外側導電性チューブ(120)が
    第3の縁部表面(125)と、
    前記第3の縁部表面と縁部(145)を共有しかつ前記第3の縁部表面に対して垂直である第3の内部表面(135)と
    をさらに備え、
    前記内側導電性チューブ(110)が
    第3の表面(153)に対して直交して突出する、前記ベース(115)上にある第3のリップ(147)
    をさらに備える
    請求項1に記載の同軸フィード(100)。
  3. 前記内側導電性チューブ(610)が
    前記ベース(115)内に形成される窪み(628)であって、前記第1のリップ(641)が前記窪みの内部表面(641)であって、前記第1の表面(651)が平坦外部ベース表面(651)である、窪み(628)と、
    前記ベース(615)内に形成される溝(451)と、
    前記ベースの前記溝に挿入される電気伝導性ガスケット(450)と、
    をさらに備え、
    前記外側導電性チューブの前記第1の内部表面(633)が前記ベース内の前記窪みの前記内部表面(641)に隣接するように配置され、
    前記外側導電性チューブの前記第2の縁部表面(624)が前記ベースの前記第2の表面(652)に接触し、
    前記第2の内部表面(634)が、前記溝内の前記電気伝導性ガスケットを前記第2の内部表面(634)に接触させるために前記第2のリップ(642)に隣接するように配置される
    請求項1に記載の同軸フィード(600)。
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