KR20220002453A - 확장 가능한 모듈형 네트워크 노드와 신호 통신을 하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20220002453A
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aperture
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KR1020217038270A
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라파엘 요셉 웨일스
더글라스 에이. 쏜튼
다니엘 에이. 퍼킨스
마이카 블루
에이미 엠. 하인츠
다니엘 쥐. 로슈
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바텔리 메모리얼 인스티튜트
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Abstract

무선 주파수(RF) 개구면은 인터페이스 보드를 포함한다. 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이는 인터페이스 인쇄 회로 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 인터페이스 인쇄 회로 보드의 앞측면으로부터 연장된다. RF 회로소자는 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들과 전기적으로 연결된다.

Description

확장 가능한 모듈형 네트워크 노드와 신호 통신을 하는 시스템 및 방법
본 출원은 2019년 5월 3일자로 출원되고 발명 명칭이 "SYSTEMS AND METHODS FOR SIGNAL COMMUNICATION WITH SCALABLE, MODULAR NETWORK NODES"인 미국 가출원 제62/842,816호; 및 2019년 4월 26일자로 출원되고 발명 명칭이 "SYSTEMS AND METHODS FOR SIGNAL COMMUNICATION WITH SCALABLE, MODULAR NETWORK NODES"인 미국 가출원 제62/839,131호; 및 2019년 4월 26일자로 출원되고 발명 명칭이 "SYSTEMS AND METHODS FOR SIGNAL COMMUNICATION WITH SCALABLE, MODULAR NETWORK NODES"인 미국 가출원 제62/839,125호의 우선권 주장 출원이다. 2019년 5월 3일자로 출원된 미국 가출원 제62/842,816호는 전체적으로 참조로 여기에 병합된다. 2019년 4월 26일자로 출원된 미국 가출원 제62/839,131호는 전체적으로 참조로 여기에 병합된다. 2019년 4월 26일자로 출원된 미국 가출원 제62/839,125호는 전체적으로 참조로 여기에 병합된다.
다음은 무선 주파수(RF) 기술, RF 송신기 기술, RF 수신기 기술, RF 송수신기 기술, 광대역 RF 송신기, 수신기, 및/또는 송수신기 기술, RF 통신 기술, 및 관련 기술에 관한 것이다.
발명 명칭이 "Electromagnetic Radiation Interface System and Method"인 Steinbrecher의 미국 특허 제7,420,522호는 다음과 같은 광대역 RF 개구면을 개시한다: "무선파 주파수와 함께 사용하기에 적합한 전자기 방사 인터페이스가 제공된다. 표면에는 복수의 금속 원추형 강모들(bristles)이 제공된다. 대응하는 복수의 종단 섹션들(termination sections)이 제공되어 각 강모가 종단 섹션으로 종단된다. 종단 섹션은 각 강모에 의해 수신된 실질적으로 모든 전자기파 에너지를 캡처하여 인터페이스의 표면으로부터의 반사를 방지하기 위한 전기 저항을 포함할 수 있다. 각 종단 섹션은 또한 각 강모로부터의 에너지를 디지털 워드로 변환하기 위한 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 강모들은 복수의 홀들을 통하는 접지 평면 상에 장착될 수 있다. 복수의 동축 송신 라인들은 복수의 강모들을 복수의 종단 섹션들에 상호 연결하기 위해 접지 평면을 통해 연장될 수 있다".
소정의 개선이 여기에서 개시된다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, 무선 주파수(RF) 개구면(aperture)은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공(hollow)이며, 하나 이상의 전자 구성요소들은 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 내부에 배치됨; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이와 전기적으로 연결되는 RF 회로소자.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이와 전기적으로 연결되는 RF 회로소자. 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 직선 어레이로 배치된 동일 크기의 제1 세트의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들, 및 상기 제1 세트의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이에 배치된 제2 세트의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 포함한다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이에 배치된 유전체 필러; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이와 전기적으로 연결되는 RF 회로소자.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장된, 면처리된(faceted) 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들의 이웃 면처리부들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 상기 베이스들은 나사산 개구들을 가짐; 상기 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 베이스들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고, 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공의 돌출부들 내부에 배치된 중앙 실린더 지지부들을 가지고, 상기 중앙 실린더 지지부들은 나사산 개구들을 가짐; 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 중앙 실린더 지지부들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고, 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공의 돌출부들 내부에 배치된 중앙 실린더 지지부들을 가짐; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자. 각 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 테이퍼링 리셉터클들을 가진 유전체 구조체, 및 상기 유전체 구조체의 테이퍼링 리셉터클들에 짝을 이룬 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들을 포함하며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부를 정의한다
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공의 돌출부들 내부에 배치된 중앙 실린더 지지부들을 가짐; 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자; 및 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들을 가진 레이돔. 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 상기 레이돔의 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들에 배치되며, 그리고 상기 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들에 펀칭된 시트 금속을 포함할 수 있다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 아래의 내용을 포함한다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 파장에서 동작되도록 구성된 RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자; 및 상기 RF 파장보다 큰 높이를 가진 스탠드오프들, 여기서 상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 각 스탠드오프 상에서 장착됨.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 다음을 포함한다: 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드, 여기서 상기 인터페이스 보드는 접지 평면이 없는 유전체 보드 또는 인쇄 회로 보드(PCB)임; 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 및 상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자. 상기 RF 회로소자는 상기 인터페이스 보드에 수직으로 배향된, 접지 평면들을 갖는 PCB들, 및 상기 수직 PCB들 상에 장착된 RF 구성요소들을 포함한다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 아래의 내용을 포함한다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 아래의 내용을 포함한다.
여기에서 개시된 일부 예시적인 실시예들에 따라서, RF 개구면은 아래의 내용을 포함한다.
도면에 도시된 임의의 양적 치수는 비-제한적인 예시적인 예들로서 이해되어야 한다. 달리 표시되지 않는 한, 도면은 축척화되지 않는다; 도면의 임의의 관점이 축척으로 표시되는 경우, 예시된 축척은 비-제한적인 예시적인 예로서 이해되어야 한다.
도 1 및 2는 차동 세그먼트 개구면(differential segmented aperture, DSA)로서 구현된 예시적인 RF 개구면의 앞 및 측면 단면도 각각을 도시적으로 도시한다.
도 3은 도 1-4의 DSA의 단일 QUAD 서브어셈블리의 블록도를 도식적으로 도시한다.
도 4는 비아들 및 장착 홀들 및 발룬들 및 저항 패드들의 도식적으로 표시된 위치들을 포함하는 도 1-3의 DSA의 인터페이스 인쇄 회로 기판(i-PCB)의 정면도를 도식적으로 도시한다.
도 5는 도시적으로 표시된 RF 연결, 제어 및 전력 커넥터들을 포함하는 도 1-4의 DSA의 인클로저의 배면도를 도식적으로 도시한다.
도 6은 2개의 인접한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이의 칩 발룬의 밸런싱 포트의 연결의 개략도와 함께, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 실시예의 측단면도를 도식적으로 도시한다.
도 7-10은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 추가 실시예들을 도식적으로 도시한다.
도 11 및 12는 RF 개구면의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들이 중공이고 하나 이상의 전자 구성요소가 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 내부에 배치된 실시예들을 도시한다.
도 13은 또 다른 예시적인 RF 개구면 어셈블리의 분해도를 도식적으로 도시한다.
도 14-17은 RF 개구면의 구역에 걸친 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 일부 예시적인 레이아웃들을 도식적으로 도시한다.
도 18-24는 송신 및/또는 수신 동작을 위한 RF 캡처 성능을 조정하기 위해, 이웃 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이에 배치된 유전체 충전 재료를 사용하는 RF 개구면 실시예들의 측단면도를 도시한다.
도 25는 또 다른 예시적인 RF 개구면 어셈블리를 도시한다.
도 26은 만곡된(예를 들어 방사상) 표면 상에 배치된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 포함하는 RF 개구면을 도시한다.
도 27은 DSA들을 사용하는 네트워크를 도식적으로 도시한다.
도 28은 도 25의 실시예와 관련하여 사용되는 적합한 프로세싱 노드를 도식적으로 도시한다.
도 29-36은 솔리부 돌출부들인 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 실시예들을 도시한다.
도 37-39는 일부 대안적인 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부 기하학 구조를 도시한다.
도 40-41은 중공인 전기 전도성 테이퍼링 돌출부의 일 실시예를 도시한다.
도 42-46은 유전체 구조체 및 테이퍼링 플레이트들를 포함하는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부의 실시예를 도시한다.
도 47-49는 인터페이스 보드 상에 도 42-46의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 장착을 도시한다.
도 50-54는 시트 금속의 절단부를 접음으로써 구성된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 실시예들을 도시한다.
도 55는 테이퍼링 돌출부 형태들을 정의하는 레이돔에 시트 금속을 펀칭함으로써 구성된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 일 실시예를 도시한다.
도 56은 접지 평면을 갖는 인터페이스 보드로 인해 DSA의 잠재적인 RF 간섭을 도시한다.
도 57은 도 56을 참조하여 설명된 잠재적인 RF 간섭을 완화하기 위해 스탠드오프들을 사용하는 일 실시예를 도시한다.
도 58-63은 도 56을 참조하여 설명된 잠재적인 RF 간섭을 완화하기 위해 수직 인쇄 회로 보드들(PCB들)을 포함하는 RF 회로소자를 사용한 실시예들을 도시한다.
도 64은 도 58-63을 참조하여 설명된 바와 같이 레이돔 및 수직 PCB들을 포함하는 DSA의 분해도를 도시한다.
도 65는 도 64의 DSA 실시예의 5 측면 하우징 또는 인클로저를 도시한다.
도 66-81은 여기에 개시된 DSA 실시예들과 함께 적합하게 사용된 RF 회로소자의 다양한 실시예들을 도시한다.
도 1 및 2를 참조하면, 예시적인 무선 주파수(RF) 개구면의 앞 및 측면 단면도 각각이 도시되고, 상기 개구면은 앞측면(12) 및 뒷측면(14)을 가진 인터페이스 인쇄 회로 보드(i-PCB)(10), 및 i-PCB(10)의 앞측면(12) 상에 배치된 베이스들(22)을 가지고 i-PCB(10)의 앞측면(12)으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 어레이를 포함한다. 예시적인 i-PCB(10)는 5인치 x 5인치 치수를 가진 것으로 도 1에 표시된다 - 이는 단지 컴팩트한 RF 개구면의 비-제한적이고 예시적인 예일 뿐이다. 도 1은 하나의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)의 사시도를 나타내는 좌측 상단의 삽화와 함께, RF 개구면의 정면도를 도시한다. 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)의 이 예시적인 실시예는 더 큰 정사각형 베이스(22) 및 완전한 첨단으로 연장되지 않고 오히려 평평한 정점(24)에서 끝나는 정점을 갖는 정사각형 단면을 가진다(다시 말해, 삽화의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)는 절두원추 형상을 가짐). 이는 단지 예시적인 예이고, 보다 일반적으로 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)은 임의의 타입의 단면(예를 들어, 삽화에서와 같이 정사각형, 또는 원형, 또는 육각형, 또는 팔각형 등)을 가질 수 있다. 정점(24)은, 삽화의 예에서와 같이, 평평할 수 있거나, 뾰족한 지점으로 될 수 있거나, 둥글거나 일부 다른 정점 기하적인 형상을 가질 수 있다. 높이(즉, 정점(24)이 최대 "높이"에 있는, 베이스(22) "위"의 거리)의 함수로서의 테이퍼링 비율은 삽화의 예에서와 같이 일정할 수 있거나, 또는 테이퍼링 비율은 높이에 따라 변화될 수 있고, 예를 들어, 테이퍼링의 비율은 높이가 증가함에 따라 증가하여 둥근 피크가 있는 돌출부를 형성하거나, 높이가 증가함에 따라 감소하여 더 뾰족한 첨단이 있는 돌출부를 형성할 수 있다. 유사하게, 도 1에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 예시적인 어레이는 규칙적인 행들 및 직교하는 규칙적인 열들을 갖는 직선 어레이이며; 그러나 어레이는 다른 대칭, 예를 들어 육각형 대칭, 팔각형 대칭 등을 가질 수 있다. 삽화의 예시적인 예에서, 정사각형 베이스(22) 및 정사각형 정점(24)은 4개의 평평한 경사 측벽들(26)을 가진 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)를 초래한다; 그러나, 다른 측벽 형상들도 고려되는데, 예를 들어, 베이스 및 정점이 원형인 경우(또는 베이스가 원형이고 정점이 한 지점에 도달하는 경우), 측벽은 경사지거나 테이퍼링 실린더일 수 있고; 육각형 베이스 및 육각형 또는 뾰족한 정점의 경우 6 개의 경사 측벽들 등이 있을 것이다.
도 1 및 2를 계속 참조하고 도 3을 더 참조하면, RF 개구면은 RF 회로소자를 더 포함하며, 이는 예시적인 실시예에서 i-PCB(10)의 뒷측면(14) 상에 장착된 칩 발룬들(chip baluns)(30)을 포함한다. 각 칩 발룬(30)은, i-PCB(10)를 통과하는 전기 피드스루들(32)을 통해 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이의 2 개의 이웃 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들과 전기적으로 연결된 밸런싱 포트(PB)(도 3 및 6 참조)를 가진다. 각 칩 발룬(30)은 RF 회로소자의 나머지 부분과 연결되는 언밸런싱 포트(PU)(도 3 및 6 참조)를 더 가진다. 예시적인 RF 회로소자는 칩 발룬들(30)의 언밸런싱 포트들(PU)로부터의 출력을 결합하기 위한 RF 전력 스플리터/컴바이너들(40)을 더 포함한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, RF 회로소자의 예시적인 전기 구성은 언밸런싱 포트들(PU) 쌍들을 결합하는 제1 레벨 1x2 RF 전력 스플리터/컴바이너들(401), 및 제1 레벨 RF 전력 스플리터/컴바이너들(401) 쌍들의 출력을 결합하는 제2 레벨 1x2 RF 전력 스플리터/컴바이너들(402)을 사용한다. 이는 단지 예시적인 접근 방식일 뿐, 1x3(3개의 라인을 결합함), 1x4(4개의 라인을 결합함), 또는 더 높은 결합의 RF 전력 스플리터/컴바이너들, 또는 이들의 다양한 조합들을 사용하는 것과 같은 다른 구성들도 고려된다. 예시적인 RF 회로소자는, 칩 발룬들(30)의 각 언밸런싱 포트(PU)와 제1 레벨 1Х2 전력 스플리터(401) 사이에 개재된 신호 조절 회로(signal conditioning circuit)(42)를 더 포함한다. 각 언벨런싱 포트와 연결된 신호 조절 회로(42)는 다음을 포함한다: RF 송신 증폭기(T); RF 수신 증폭기(R); 및 RF 송신 증폭기(T)를 언벨런싱 포트와 동작적으로 연결하는 송신 모드와, RF 수신 증폭기(R)를 언벨런싱 포트와 동작적으로 연결하는 수신 모드 사이를 스위칭하도록 구성된 스위치들(RFS)을 포함하는 RF 스위칭 회로소자.
도 1-3을 계속 참조하고 도 4 및 5를 더 참조하면, i-PCB(10)를 적어도 포함하는 하나 이상의 인쇄 회로 보드(PCB)를 사용하여 부분적으로 컴팩트한 설계가 달성된다(예를 들어, 도 3의 비-제한적이고 예시적인 예에서 3 인치의 깊이). 도 3에 도시된 예시적인 예에서, 칩 발룬들(30)은 i-PCB(10)의 뒷측면(14) 상에 장착된다. 옵션으로, 다른 전자 구성요소들은 또한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 어레이가 앞측면(12) 상에 배치된 i-PCB(10)의 뒷측면 상에 장착될 수 있다. 그러나, RF 회로소자의 모든 전자기기들을 장착하기에는 i-PCB(10) 상에 면적(real estate)이 충분하지 않을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 이는, i-PCB(10)와 평행하게 배치되고 i-PCB(10)의 뒷측면(14)을 향하는 제2 인쇄 회로 보드(50)을 제공하여 처리된다. 달리 말하면, 제2 인쇄 회로 보드(50)는, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)이 배치된 i-PCB(10)의 (앞)측면(12)으로부터 대향하는 i-PCB(10)의 (뒷)측면(14) 상에 배치된다. RF 회로소자는, 여기에서 신호 조절 PCB 또는 SC-PCB(50)로도 지칭될 수 있는 제2 인쇄 회로 보드(50) 상에 장착된 전자 구성요소들을 포함하고, 추가적으로 또는 대안적으로 i-PCB(10) 상에(통상적으로 i-PCB의 뒷측면(14) 상에) 장착된 전자 구성요소들을 포함하지만, 이는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 필드 공간에서 i-PCB의 앞측면 상에 RF 회로소자의 구성요소들을 장착하는 것도 고려된다(도시되지 않음). SC-PCB(50)가 제공되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 이는 스탠드오프들(54)에 의해 i-PCB(10)와 병렬로 적합하게 고정되고, i-PCB(10)와 SC-PCB(50)를 전기적으로 상호 연결하기 위해 단일 종단(ended) 피드스루들(52)이 제공된다(도 3 참조). RF 회로소자가 2개의 PCB들(10, 50)의 면적에 맞지 않을 경우, RF 회로소자의 구성요소들을 수용하기 위해 제3(및 필요에 따라 제4 및 그 초과의) PCB가 추가될 수 있다(도시되지 않음).
도 4는 비아들 및 장착 홀들을 포함하는 i-PCB(10)의 정면도, 및 도 4에 도시된 범례에 표시된 바와 같이 발룬들(30) 및 저항 패드들의 도시적으로 표시된 위치들을 도시한다(저항기들은 피라미드들의 미사용 측면을 종단시키기 위해 사용되어 레이더 단면적을 낮추는데 도움을 줌).
도 2를 참조하고 도 5를 더 참조하면, 예시적인 RF 개구면은 인클로저(58)를 가지고, 상기 인클로저는 예시적인 예에서 RF 회로소자를 둘러싸기 위해 그 주변에서, i-PCB(10)의 주변과 함께 고정된다. 이는 단지 하나의 예시적인 배치이며, 다른 설계들이 고려되는데, 예를 들어 두 PCB들(10, 50)은 인클로저 내부에 배치될 수 있다(그러나, 그러한 인클로저는 RF 개구면의 구역을 차단하기 위해 전방으로 연장되는 RF 차폐를 포함하지 않아야 함). 도 5는 도시적으로 표시된 RF 커넥터들(또는 포트들)(60)(또한, 도 2 및 3에 도시되거나 표시됨), 제어 전자기기들(62)(예를 들어, 비-제한적인 예시로 도시된 예시적인 위상 어레이 빔 스티어링(steering) 전자기기들(63); 이들 전자기기들(62, 63)은 인클로저(58)의 외부 상에 장착될 수 있고/있거나 유리한 RF 차폐를 제공하는 인클로저(58) 내부에 배치될 수 있음) 및 RF 회로소자의 능동 구성요소들을 동작시키기 위해 전력(예를 들어 능동 RF 송신 증폭기들(T) 및 능동 RF 수신 증폭기들(R), 및 스위치들(RFS)에 대한 동작 전력)을 제공하는 전력 커넥터(64)를 도시하는, RF 개구면의 인클로저(58)의 배면도를 도시적으로 예시한다. 인클로저의 뒷측면 구역에 걸친 다양한 구성요소들(60, 62, 63, 64)의 특정 배치는 도 5에 도시된 것과 크게 다를 수 있으며, 더욱이 이들 구성요소들은 다른 곳에 위치될 수 있고, 예를 들어, RF 커넥터들(60)은 대안적으로 RF 개구면의 에지 등에 위치될 수 있다. 또한 RF 개구면이 일부 다른 구성요소 또는 시스템과 일체로 구성될 수 있음을 이해해야 할 것이다 - 예를 들어, RF 개구면이 이동 지상국, 해상 라디오, 무인 항공기(UAV) 등의 RF 송신 및/또는 수신 요소로 사용되는 경우, 이 경우에 인클로저(58)는 이동 지상국, 해상 라디오, UAV 동체 등의 하우징에 내장된 RF 개구면를 가진 것으로 대체될 수 있다. 그러한 경우에, RF 커넥터들(60)은 또한 이동 지상국, 해상 라디오, UAV 전자기기들 등에 대한 고정 배선(hard-wired) 연결로 대체될 수 있다.
특히 도 3을 참조하면, 예시적인 RF 회로소자에 대한 예시적인 전기적 구성이 도시된다. 이 비-제한적인 예시적인 예에서, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)의 어레이는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 5×5 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 어레이인 것으로 가정된다. 칩 발룬들(30)의 밸런싱 포트들(PB)은 2개의 인접한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 차동 RF 신호를 수신하기 위해 어레이의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 인접한(즉, 이웃) 쌍들을 연결한다(수신 모드에서; 또는, 대안적으로, 송신 모드에서 2 개의 인접한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 차동 RF 신호를 적용하기 위함). 전체적으로 참조로 여기에 병합된 Steinbrecher의 미국 특허 제7,420,522호에 설명된 바와 같이, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 테이퍼링은 "높이"에 따라, 즉 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 베이스(22) "위" 거리에 따라 변화하는 2 개의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 분리를 제시한다. 이는, 테이퍼링에 의해 도입된 인접한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 분리 범위에 대응하여 RF 파장들의 범위가 캡처될 수 있기 때문에, 광대역 RF 캡처를 제공한다. 이로써 RF 개구면은 차동 세그먼트 개구면(DSA)이고, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 인접한 쌍들에 대응하는 차동 RF 수신(또는 RF 송신) 요소들을 가진다. 이들 차동 RF 수신(또는 송신) 요소들은 여기에서 개구면 픽셀들로 지칭된다. 인접한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 예시적인 직선 5×5 어레이의 경우, 이는 5개의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 각 행(또는 열)을 따라 4개의 개구면 픽셀들이 있음을 의미한다. 보다 일반적으로, N 개의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 행(또는 열)을 가진 돌출부들의 직선 어레이의 경우, 행(또는 열)을 따라 대응하는 N-1 개의 픽셀들이 있을 것이다. 도 3은 4 개의 픽셀들의 행(또는 열)의 상호 연결인 QUAD 서브어셈블리를 도시한다. 4 개의 행들과 4 개의 열들이 있으므로, 이는 4×4 또는 16의 그러한 QUAD 서브어셈블리들을 초래한다. 저항 패드들은 불필요한 반사를 방지하기 위해 주변 피라미드들의 사용되지 않은 에지들에 대한 종단들로 사용된다. 저항 패드들을 통해 장착된 저항들 없이, 이들 표면들이 플로팅 상태로 남아 입사 RF 에너지를 재방사하여 레이더 단면을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 각 QUAD 서브어셈블리의 제2 레벨 1x2 RF 전력 스플리터/컴바이너(402)는 인클로저(58)의 뒷측면에서 RF 커넥터(60)와 연결된다. 이로써, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 8 개의 QUAD 서브어셈블리들에 대해 8 개의 RF 커넥터들이 있으며, 도 4 및 5에서는 행 QUAD 서브어셈블리들(N1, N2, N3, N4) 및 열 QUAD 서브어셈블리들(M1, M2, M3, M4)로 표시된다. Gnd(N) 행 및 Gnd(M) 열은 피라미드들의 주변 측면들을 따라 캡처된 RF 에너지로부터 전류 흐름에 대한 공통 경로를 허용하는 회로 접지들이다. QUAD 서브어셈블리들을 사용하면 RF 개구면에 대한 RF 커플링에서 높은 레벨의 유연성이 허용된다. 예를 들어, 예시적인 위상 어레이 빔 스티어링 전자기기들(63)은 행 QUAD 서브어셈블리들(N1, N2, N3, N4)에 대한 적당한 위상 시프트(
Figure pct00001
) 및 열 QUAD 서브어셈블리들(M1, M2, M3, M4)에 대한 위상 시프트(
Figure pct00002
)를 도입하여 원하는 방향으로 송신된 RF 신호 빔을 조종하거나, 또는 RF 개구면을 배향하여 원하는 방향으로부터 RF 신호 빔을 수신함으로써 구현될 수 있다(송신 또는 수신은 신호 조절 회로들(42)의 스위치들(RFS)의 설정에 의해 제어됨). RF 개구면에 의해 구현될 수 있는 다른 적용들은 다음을 포함한다: 동시 "송신/수신, 이중 원형 편파 모드들" 및 다수의 DSA들을 물리적으로 근접성 있게 가까이 물리적으로 배치하여 증가된 개구면 크기의 결합된 효과를 제공하는 "확장성". 도 3에 개략적으로 도시된 대안적인 실시예에서, RF 커넥터들(60)은 디지털화된 신호가 출력되는 아날로그-디지털(A/D) 컨버터들(66) 및 디지털 커넥터들(68)로 대체될 수 있다. 보다 일반적으로, A/D 변환은 RF 체인의 어느 곳에나 삽입될 수 있으며, 예를 들어 A/D 컨버터들은 신호 조절 회로들(42) 및 아날로그 제1 및 제2 레벨 RF 전력 스플리터/컴바이너들(401, 402)의 출력에 배치될 수 있고, 그 후 디지털 신호 프로세싱(DSP) 회로소자로 대체될 수 있다.
PCB들(10, 50), 칩 발룬들(30), 및 능동 신호 조절 구성요소들(예를 들어 능동 송신 증폭기들(T) 및 수신 증폭기들(R))을 사용하는 설명된 전자기기들은 유리하게는 RF 개구면이 컴팩트 및 경량으로 만들어 질 수 있게 한다. 다음에 설명되는 바와 같이, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 실시예들은 컴팩트 및 경량의 광대역 RF 개구면을 제공하는 것을 더욱 용이하게 한다.
도 6은, 각 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)가 유전체 테이퍼링 돌출부(70)의 표면 상에 배치된 전기 전도성 층(72)을 갖는 유전체 테이퍼링 돌출부(70)로서 제조되는 하나의 예시적인 실시예의 측단면도를 도시한다. 유전체 테이퍼링 돌출부들은, 예를 들어, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카보네이트 등과 같은 전기 절연성 플라스틱 또는 세라믹 재료로 만들어질 수 있으며, 사출 성형, 3 차원(3D) 인쇄, 또는 다른 적합한 기술들에 의해 제조될 수 있다. 전기 전도성 층(72)은, 구리, 구리 합금, 은, 은 합금, 금, 금 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 등과 같은 임의의 적합한 전기 전도성 재료일 수 있거나, 또는 서로 다른 전기 전도성 재료들의 적층 스택을 포함할 수 있고, 그리고 진공 증발, RF 스퍼터링, 또는 임의의 다른 진공 증착 기술에 의해 유전체 테이퍼링 돌출부(70) 상에 코팅될 수 있다. 도 6은 각 유전체 테이퍼링 돌출부(20)의 전기 전도성 층(72)을, i-PCB(10)를 통과하는 그 대응하는 전기 피드스루(32)와 전기적으로 연결하기 위해 솔더 포인트들(74)이 사용되는 예를 도시한다. 도 6은 또한 솔더 포인트들(76)을 통해 2 개의 인접한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이에 하나의 칩 발룬(30)의 밸런싱 포트(PB)의 예시적인 연결을 도시한다.
도 7 및 8은 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)이 유전체 플레이트(80)에 일체로 포함된 실시예의 분해 측단면도 및 사시도 각각을 도시한다. 전기 전도성 층(72)은 각 유전체 테이퍼링 돌출부(70)를 코팅하지만 이웃 유전체 테이퍼링 돌출부들(20) 사이에 갈바닉 절연을 제공하는 절연 갭들(82)을 가진다. 절연 갭들(82)은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 서로 갈바닉적으로 절연시키기 위해, 전기 전도성 층(72)을 코팅한 후에 형성되되, 코팅한 후에, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 플레이트(80)로부터 코팅을 에칭하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 절연 갭들(82)은 코팅 전에 정의되되, 코팅 전에, 코팅이 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이의 절연 갭들(82)에서 플레이트를 코팅하지 않도록, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 플레이트(80) 상에 마스크 재료(도시되지 않음)를 증착하여 정의될 수 있고, 이로 인해, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 서로 갈바닉적으로 절연된다. 도 8의 사시도에서 볼 수 있는 바와 같이, 결과적으로 유전체 플레이트(80)가 i-PCB(10)의 표면을 덮고(따라서 차단하고), 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)은 유전체 플레이트(80)로부터 멀어지게 연장된다.
특히 도 7을 참조하면, 전기 상호 연결을 위한 하나의 접근 방식에서 스루 홀들(82)은 예시적인 플레이트(80) 및 밑에 있는 i-PCB(10)를 통과하고, 리벳들, 스크류들, 또는 다른 전기 전도성 패스너들(32')은 스루 홀들(82)을 통과하며(도 7은 분해도임에 유의), 그리고 이렇게 설치될 때 i-PCB(10)을 통과하는 전기 피드스루들(32')을 형성한다(도 8의 사시도는 단순화되고 패스너들(32')을 도시하지 않음에 유의). 일체형 유전체 테이퍼링 돌출부들(70) 및 결합된 패스너/피드스루들(32')을 갖는 유전체 플레이트(80)의 사용은 유리하게 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)이 솔더링 없이 정확한 위치로 설치되도록 허용한다.
도 6-8의 실시예들에서, 전기 전도성 코팅(72)은 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)의 외부 표면들 상에 배치된다. 이러한 경우에, 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)은 중공(hollow) 또는 솔리드(solid)일 수 있다.
도 9 및 10을 참조하면, 유전체 재료가 RF 방사에 대해 실질적으로 투명하기 때문에, 전기 전도성 코팅(72)은 대신에 (중공) 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)의 내부 표면들 상에 코팅될 수 있다. 도 9는 그러한 실시예의 측단면도를 도시하는 반면, 도 10은 사시도를 도시한다. 도 9 및 10의 실시예는 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)을 포함하는 유전체 플레이트(80)를 다시 사용한다. 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 중공 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)의 내부 표면들 상에 전기 전도성 코팅들(72)을 코팅함으로써, 이는 전기 전도성 코팅(72)이 일체형 유전체 테이퍼링 돌출부들(70)을 포함하는 유전체 플레이트(80)에 의해 외부로부터의 접촉으로부터 보호되는 결과를 낳는다. 이는 풍화작용이 문제가 될 수 있는 환경에서 유용할 수 있다.
다양한 개시 관점들은 예시적인 예들이고, 개시된 특징들은 특정 실시예들에서 다양하게 조합되거나 생략될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)의 예시적인 예들 중 하나 또는 그 변형이 도 2-5의 QUAD 서브어셈블리 회로소자 구성 없이 사용될 수 있다. 반대로, 도 2-5의 QUAD 서브어셈블리 회로소자 구성 또는 그 변형은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)을 위한 유전체/코팅 구성 없이 사용될 수 있다. 유사하게, 칩 발룬들(30)은 특정 실시예에서 사용되거나 사용되지 않을 수 있다; 기타 등등.
도 11 및 12를 참조하여, DSA(102)의 다수의 센서 요소들/피라미드들(20)의 추가 실시예들(예를 들어, 확장 가능한 모듈형 보드)가 설명된다. 센서 요소들/피라미드들은, 예를 들어, 회로 보드(10)의 앞측면(12) 상에 어레이로서 형성될 수 있고 방사 인터페이스로서 기능할 수 있다. 도 11 및 12의 센서 요소들/피라미드들(20) 각각은 피라미드를 함께 형성하는 다수의 전기 전도성 플레이트들(90)(도 12)을 포함하고/하거나, 센서 요소들/피라미드들 각각은, 예를 들어, 원추형으로 랩핑되는 단일 플레이트(91)(도 11)으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각 센서 요소/피라미드(20)는 중공이며, 즉, 보이드(92)를 포함한다. 보이드(92)는 다수의 플레이트들(90) 및/또는 단일 원추형 플레이트(91)의 내부 부분에 의해 형성될 수 있다. 이는, 예를 들어, 센서 요소/피라미드(20)가 외부 부분으로부터 지지되어 중앙에 보이드(92)를 생성할 때 발생한다. 일 실시예에서, 센서 요소/피라미드의 다수의 플레이트(90)는 서로 가까워질 수 있지만 접촉할 수는 없다. 다시 말해, 센서 요소/피라미드의 전도성 플레이트들은 갭(94)을 형성할 수 있다(도 12). 유사하게, 단일 원추형 플레이트(91)는 상부 개구 또는 갭(95)를 가질 수 있다. 갭(94, 95)은 플레이트들 사이에 그리고/또는 플레이트들과 DSA의 센서 요소들/피라미드들의 플레이트들을 포함하거나 유지하는 고정물의 지지부 사이에 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 요소들/피라미드들(20)은 솔리드 재료로 형성될 수 있다. 센서 요소/피라미드를 형성하는 플레이트(들)(90, 91)의 표면은 전도성을 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 표피 깊이). 다시 말해, 센서 요소들/피라미드들(20)의 표면은, 예를 들어, 파장 또는 RF 신호로부터 전류를 전달하는데 사용될 수 있으며, 이로 인해 센서 요소들/피라미드들의 저항은 센서 요소들/피라미드들의 표면을 타고 흐르는 전류로 인해 증가하게 된다(즉, 감쇠). 플레이트(들)(90, 91)는 임의의 높은 전기 전도성 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 요소들/피라미드들의 플레이트(들)(90, 91)는 전기 전도성 재료가 아닌 다른 것으로 형성될 수 있고, 예를 들어, 전기 전도성 재료는 예를 들어, 도 6-10에 도시된 바와 같이 유전체 플레이트들 상에 인쇄되거나 랩핑될 수 있다(wrapped). 예를 들어, 전도성 재료는 센서 요소들/피라미드들을 형성하는 플레이트들 상에 스프레이 코팅될 수 있다. 코팅의 두께는 원하는 표피 깊이를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 도 11 및 12의 실시예들은 회로 보드(10)의 앞측면(12) 상의 전도체 또는 전자 구성요소(96)를 더 포함한다. 도 12의 실시예는 플레이트들(90)의 하부 말단부와 전도체 또는 전자 구성요소(96)의 교차점에 정의된 굴곡부(97)를 더 포함한다.
도 11 및 12를 계속 참조하면, 일부 실시예들에서, 인쇄 회로 보드(10)의 앞측면(12) 상에 배치된 하나 이상의 전자 구성요소(100)를 수용하기 위해 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)에 의해 정의된 보이드들(92)을 이용하는 것이 고려된다. 전기 비아들, 즉, i-PCB(10)를 통과하는 피드스루들(102)은 앞측면 전자기기들(100)과 i-PCB(10)의 뒷측면 상에 배치된 전자기기들/전기 회로소자 및/또는 i-PCB(10)와 SC-PCB(50)를 전기적으로 상호 연결하는 단일 종단 피드스루들(52)(도 3 참조) 사이의 전기 통신을 제공한다. 도 12의 실시예는 전자 구성요소(들)(100)를 수용하는 i-PCB(10)의 앞표면(12)에 옵션의 리세스 또는 홀(104)을 더 포함한다. 다른 전자 구성요소 장착 장치들, 예를 들어 집적 회로들(IC들) 등을 위한 소켓들이 또한/대안적으로 고려된다. 유리하게는, 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)은 RF 간섭으로부터 내부 전자 구성요소(들)(100)을 보호하는 패러데이 케이지들(Faraday cages)로서 작용한다. 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 내부에 전자기기들(100)을 위치하는 것은 (예를 들어, 도 3에 도시된 제2 PCB(50)에 대한 필요성을 제거하기에 충분한 면적을 제공할 수 있는) 보다 컴팩트한 설계를 또한 제공한다.
도 13을 참조하면, 또 다른 예시적인 RF 개구면 실시예에서, 무선 주파수(RF) 투명 재료(110)는 센서 요소들/피라미드들(즉, 여기에 설명된 다른 실시예들의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20))을 덮는다. RF 투명 재료(110)는 커버에 캡처된 DSA의 요소들/피라미드들의 플레이트들(112)을 포함/유지하기 위한 지지부/고정부 역할을 한다. 플레이트들(112)은 접착제(114)의 사용 또는 도움으로 커버(110)에 캡처될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로 보드는 플레이트(들)(예를 들어, i-PCB(10))에 부착되도록 구성될 수 있다. 회로 보드는 플레이트의 풋(foot) 또는 베이스를 수용할 수 있고 플레이트는 옵션으로 회로 보드에 전기적으로 부착(예를 들어, 솔더링)될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 전도성 플레이트들(112)는 인쇄 회로 보드들로 형성될 수 있다. 상기에서 유의한 바와 같이, 전도성 플레이트들을 형성하는 인쇄 회로 보드들과 함께 보이드(예를 들어, 도 11 및 12의 실시예들의 보이드들(92))를 생성하거나 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, DSA의 전자 구성요소들(110)(도 11 및 12 참조) 또는 센서 요소들/피라미드들은 보이드 내에 하우징될 수 있고, 예를 들어 차동 모드로 결합될 수 있다. 대안적으로, 전자 구성요소들은 스크류들(116) 또는 홀들(118), 센서 요소들/피라미드들을 통해 DSA 보드에, 서로에 또는 다른 어느 것에 직접 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 투명 재료 커버(110)는 가변 유전체로 채워진 옵션의 필러(120)를 포함한다.
도 14-17을 참조하면, DSA(예를 들어, 확장 가능한 모듈형 보드)는 전도성 플레이트들로 형성된 다수의 센서 요소들/피라미드들(20)을 포함할 수 있다. 도 14는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)이 동일한 크기이고 직선 어레이로서 i-PCB(10)에 걸쳐 분포된 예의 상부도를 도시한다. 도 15 및 16은 동일한 크기의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)이 직선 어레이로서 i-PCB(10)에 걸쳐 분포된 예의 상부도 및 측면도 각각을 도시하고, 더 작은 크기의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20s)은 직선 어레이 사이의 공간에 산재된다. 도 17은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)이 동일한 크기이지만 직선 어레이가 아닌 것, 예를 들어, 이웃 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 사이의 동일하지 않은 간격들을 갖는 것으로, i-PCB(10)에 걸쳐 분포된 예를 도시한다. 센서 요소들/피라미드들(20, 20s)는, 예를 들어, i-PCB(10) 상에 어레이로서 형성되고 방사 인터페이스로서 기능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 요소들/피라미드들(20)의 신호 캡처 구역은 어레이 또는 방사 인터페이스의 구역에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있다. 이는, 예를 들어, 센서 요소들/피라미드들(20)의 중심점을 서로에 대해 동일한 거리에 위치시킴으로써 달성될 수 있다(도 14). 도 15 및 16에 도시된 대안적인 실시예에서, 제1 높이(H1)를 갖는 제1 세트의 센서 요소들/피라미드들(20)의 중심점들(도 16)은 어레이 또는 방사 인터페이스의 구역에 걸쳐 신호 캡처 구역을 균일하게 분포시키기 위해 서로에 대해 동일한 거리에 위치될 수 있고, 변화하는 제2(또는 더 많은 상이한) 높이들(H2, H3)을 갖는 제2 세트들의 센서 요소들/피라미드들(20s)은 제1 세트의 센서 요소들/피라미드들(20)에 의해 정의된 신호 캡처 구역에서 원하는 전파 또는 신호 캡처를 달성하기 위해 위치되거나 무작위로 위치될 수 있다. 다시 말해, 제2 세트들의 센서 요소들/피라미드들(20s)은 서로 고르게 이격될 필요는 없다. 도 17에 도시된 여전히 또 다른 실시예에서, 제1 높이(H1)를 갖는 (제1) 세트의 센서 요소들/피라미드들(20)은 원하는 전파 또는 신호 캡처를 달성하기 위해 서로에 대해 무작위의 거리에 위치될 수 있다. 제1 높이(H1)를 갖는 (제1) 세트의 센서 요소들/피라미드들(20)은 또한 원하는 신호 캡처 구역을 달성하기 위해 위치될 수 있다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 제1 세트의 센서 요소들/피라미드들은 신호 캡처 구역에서 원하는 전파 또는 신호 캡처를 달성하기 위해 변하는 제1 높이(H1)를 포함할 수 있다. 무작위로 조직화되거나 신호 캡처 구역에서 원하는 전파 또는 신호 캡처를 달성하기 위한 제1 세트의 센서 요소들/피라미드들은 또한 도 15 및 16에 도시된 바와 같이 제2 세트들의 센서 요소들/피라미드들과 함께 산재될 수 있다.
도 18-20을 참조하면, 일부 실시예들에서, DSA(예를 들어, 확장 가능한 모듈형 보드)는 전도성 플레이트들로 형성된(또는 그렇지 않으면, 예를 들어 여기의 다른 실시예들에서 설명된 바와 같이 유전체 돌출부들 상의 금속 코팅들을 사용하여 형성된) 다수의 센서 요소들/피라미드들(20)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 센서 요소들/피라미드들(20) 각각은 원추형 센서 요소/피라미드를 생성하기 위해 랩핑된 단일 플레이트, 보이드(도 18 및 20)를 형성하도록 구성된 다수의 전도성 플레이트들로 형성되거나, 솔리드로서 형성될 수 있다(도 19). 상기에서 유의한 바와 같이, 대안적인 실시예들에서, DSA 또는 센서 요소들/피라미드들의 전자 구성요소들은 도 18 및 20의 보이드 내에 하우징될 수 있고, 예를 들어 차동 모드로 결합될 수 있다. 대안적으로, 전자 구성요소들은 DSA 보드, 센서 요소들/피라미드들, 서로 또는 다른 것에 직접 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 18-20에 도시된 바와 같이, 유전체 재료는 DSA의 센서 요소들/피라미드들(20)을 둘러싸거나, 그렇지 않으면 상기 센서 요소들/피라미드들에 대해 형성되도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 유전체 재료는 센서 요소들/피라미드들 사이에 생성된 갭들에 채워질 수 있다. 유전체 재료는 도 18-20의 실시예들에서와 같이 별개의 층을 형성할 수 있다. 층들은 서로 다른 유전율 값을 각각 갖는 서로 다른 재료들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 층들은 동일한 재료로 형성될 수 있고 단일 재료의 유전율은 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들은 유전체 재료에 형성될 수 있다(예를 들어, 에어 공간들이 분할될 수 있음). 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들의 밀도는 전체 유전체 상수를 결정한다. 도 20에 도시된 일 실시예에서, 많은 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들이 유전체 재료의 최상층에 형성되고, 이는 최상층의 유전체 재료에 대한 자유 공간의 더 많은 매칭을 초래한다. 제2 최상층에는 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들이 감소하여 유전체 재료에 대한 에어 홀들 또는 유전체 보이드들의 비율이 감소한다. 유전체 재료의 각 층에 대해 유전체 재료에 대한 에어 홀들 또는 유전체 보이드들의 비율이 감소된다(즉, 유전체 렌즈화). 유전체 재료 및 유전체 재료에 대한 에어 홀들 또는 유전체 보이드들의 비율은 DSA의 센서 요소들/피라미드들 사이에 인레이된(inlaid) 유전체 재료를 통해 RF 신호의 원하는 전파를 기반으로 하여 선택될 수 있다. 신호 또는 파장이 유전체 재료에 닿으면 전파가 변경된다. 다시 말해, 들어오는 신호의 파장이 짧아진다. 예를 들어, 전압 차를 측정할 때, 파장이 짧아지는 경우/짧아질 때 전압 차가 증가된다.
도 21 내지 23을 참조하면, 일부 실시예들에서, 유전체 재료는 DSA의 센서 요소들/피라미드들(20)을 둘러싸거나, 그렇지 않으면 상기 센서 요소들/피라미드들에 대해 형성되도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 유전체 재료는 센서 요소들/피라미드들 사이에 생성된 갭들에 채워질 수 있다. 도 21-23의 예시적인 실시예들에서, 유전체 재료는, 함께 등급 지수(graded index)(예를 들어, 불연속 없음)를 형성하는 단일 또는 다수의 재료로 형성된다. 다시 말해, 유전체 재료의 등급 지수가 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들은 유전체 재료의 등급 지수에 형성될 수 있다. 유전체 재료의 등급 지수에 대한 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들의 밀도는, 예를 들어, 유전체 재료의 등급 지수를 통해 원하는 신호 전파를 기반으로 하여 변화될 수 있다.
도 24를 참조하면, 도 23의 실시예의 등급 유전체의 확대도가 추가적인 설명 표기와 함께 도시된다. 도 24에 도시된 바와 같이, 유전체 재료에 대한 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들의 체적 분율은 전체 유전체 상수를 초래한다. 신호 또는 파장이 유전체 재료의 등급 지수에 도달함에 따라 DSA의 센서 요소들/피라미드들(20)의 갭들 사이에 채워진 유전체 재료의 등급 지수의 투자율을 변화시키거나 유전체 재료의 등급 지수의 유전체 상수를 변화시킴으로써, 전파가 변화된다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 신호는 제1 유전체에서 전파될 수 있다. 유전체 재료의 등급 지수의 최상단 부분에서 유전체 재료, 및 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들의 체적 분율은 동일한 유전체 상수를 가진다(예를 들어, 개구들을 가진 재료의 체적 분율을 기반으로 함). 유전체 재료에 대한 에어 홀들 또는 다른 유전체 보이드들의 수 또는 체적이 감소함에 따라, 유전체 상수는 감소한다. 각 유전체는 실수 파트와 복소수 파트가 있다. 복소수 파트에서, 소실 팩터이기도 한 손실 탄젠트가 존재한다. 이로 인해 감쇠가 발생한다. 목표는 유전체 재료의 복소수 파트를 최소화하여 감쇠를 제한하는 것이다. 이는 유전체 재료들 또는 복합 재료들이 선택되는 방법이다.
일부 실시예들에서, DSA의 센서 요소들/피라미드들은 유전체 재료들로 형성될 수 있고, 유전체 재료를 지지하도록 구성된 전도성 플레이트들을 포함할 수 있다. 홀들 또는 다른 유전체 보이드들은 전도성 플레이트에 의해 지지되는 유전체 재료에 형성될 수 있다. 홀들 또는 다른 유전체 보이드들은 유효 유전체 상수를 변경하는 데 사용될 수 있다. 저항률은 손실을 결정한다.
도 18-24는 DSA의 센서 요소들/피라미드들(20)의 피크 이전에 끝나는 유전체 재료을 보여주지만, 유전체 재료는 DSA의 센서 요소들/피라미드들의 피크들을 넘어갈 수 있고/있거나 DSA의 센서 요소들/피라미드들를 완전히 캡슐화할 수 있다.
일부 실시예들에서, RF 개구면(예를 들어, DSA)는 모듈형 플레이트이다. 다수의 DSA들은 선택적으로 함께 조합되어 더 큰 DSA들을 형성할 수 있다.
추가 변형들에서, DSA들은 음향 기반 DSA들 또는 자기 기반 DSA들일 수 있다. 자기 기반 DSA들은 수십 헤르츠 주파수만큼 낮은 효율적인 자기장 캡처를 허용할 수 있다. 이는 잠재적으로 전파를 최소화할 수 있다. 음향은 DSA가 잠수함 상에 배치되고 수중에서 동작하도록 할 수 있다.
도 25를 참조하면, DSA(예를 들어, 확장 가능한 모듈형 보드)는 전도성 플레이트들로 형성된(또는 그렇지 않으면, 여기의 다양한 실시예들에서 설명된 바와 같이 형성된) 다수의 센서 요소들/피라미드들(20)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, DSA의 베이스(10)는 센서 요소들/피라미드들(20)을 지지하도록 구성된 인쇄 회로 보드(예를 들어, 설명된 i-PCB)로 형성될 수 있다. 회로 보드는, 발룬들(즉, 센서 요소들/피라미드들(20))이 로딩되는 다수의 개구들을 포함할 수 있다. 개구들을 갖는 회로 보드는, 예를 들어, 3-D 인쇄된 폼 팩터(예를 들어, 블록들 등) 상에 슬라이딩 방식으로 수용될 수 있는 폼 팩터를 생성한다. 다시 말해, 회로 보드는 발룬들과 함께 DSA의 지능을 저장하도록 구성된 "스마트 보드"를 형성할 수 있다(예를 들어, 프로세싱 노드(900)를 사용하여, 도 28 참조). 스마트 보드는 예를 들어, 사출 성형될 수 있다. 이러한 스마트 보드는 임의의 폼 팩터 상에 슬라이딩 방식으로 수용될 수 있다. 스마트 보드를 효율적으로 제조할 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, DSA(예를 들어, 확장 가능한 모듈형 보드)는 전도성 플레이트들로 형성된(또는 그렇지 않으면, 여기의 다양한 실시예들에서 설명된 바와 같이 형성된) 다수의 센서 요소들/피라미드들(20)을 포함할 수 있다. 이전 실시예들이 평평한 i-PCB(10)를 사용했지만, 도 26의 실시예에서 DSA의 형상은 돔형이다(또는 더 일반적으로, 예를 들어 보다 구체적인 일부 실시예들에서 고정된 만곡 반경을 갖는 평평하지 않거나 만곡된 표면(130)을 가짐). 도 26의 돔형 DSA(만곡된 표면(130)를 따라 형성된 센서 요소들/피라미드들(20)을 포함)는 빔 포밍(beam-forming) 및 빔 스티어링을 지원할 수 있다. 예를 들어, DSA는 예를 들어 비행기의 외부와 같은 만곡된 표면에 부착하도록 구성될 수 있다. 빔 포밍을 사용하여, 측면 하중을 녹아웃(knock out)시키고 DSA로 방향 조정되는 집중 지향된 빔을 생성하기 위해 DSA의 센서 요소들/피라미드들(20)에 특정 소정의 일련의 진폭이 적용될 수 있다. 다시 말해, DSA의 센서 요소들/피라미드들(20)에서 집중된 빔을 지향시키기 위해 사용되는 인접 요소들 사이에서 서로 다른 요소들의 진폭은 변화될 수 있고 위상은 이동될 수 있다. 도 26의 예시적인 DSA는 또한, 예를 들어 도 18-24를 참조하여 설명된 바와 같이, 센서 요소들/피라미드들(20) 사이에 배치된 옵션의 유전체 재료(132)를 포함한다.
도 27을 참조하면, 하나의 DSA(206), 및 또 다른 DSA(202)(예를 들어, 어레이로서 형성될 수 있고 전자기 방사 인터페이스 또는 다른 전도성 재료로서 기능할 수 있는 예를 들어 다수의 요소들을 포함하는 확장 가능한 모듈형 보드)와 통신하는 중계 노드(204)(예를 들어, 신호 정보 등을 중계하는데 사용되는 간섭 노드일 수 있음)와 직접 통신하는 액세스 노드(208)(예를 들어, 신호를 검출하기 위한 신호 소스/노드 등)를 포함하는 네트워크(200)가 도시된다.
도 28은 통신 인터페이스(902), 사용자 인터페이스(904), 및 소프트웨어(910)를 저장하는 저장부(908)를 갖는 프로세싱 시스템(906)을 포함하는 프로세싱 노드(900)의 도식적 표현을 도시한다. 프로세싱 노드(900)는, 예를 들어, 도 25의 DSA와 함께 사용될 수 있다.
추가로 고려되는 일부 옵션의 관점 및/또는 확장이 다음과 같이 나열된다. 단일 포트를 포함하는 안테나. 센서 요소의 일체형 부분으로 형성되지 않은 송신 라인 또는 케이블 송신 라인 전기 전도성 테이퍼링 돌출부로 형성된 내부 전도체 및/또는 유전체 재료 및/또는 플레이트가 없는 센서(예를 들어, 센서는 강모 구조의 일부로 형성됨). 금속이 아닌 다른 것으로 형성되거나 다수의 안테나들로 형성되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들. 다수의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 또는 안테나들에 대응하는 송신 라인. 무작위 신호 캡처 구역. 파장에 비해 길이가 더 짧은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들. 포리클(follicle)의 임피던스와 매칭하는 저항성 요소에서 포리클을 종료하지 말 것(예를 들어, 신호를 '전기적 블랙(electrically black)으로 하는' 또 다른 방식 찾기). 입사 전자기 에너지의 디지털 복제본을 생성하기 위해 신호를 디지털 방식으로 변환하지 말 것. 반사된 신호의 진폭을 제어하는 능동 표면을 생성하기 위해 전자 모듈들을 사용하지 말 것(예를 들어, 실제 크기와 관련된 팩터로 신호를 증폭시킴). 단일 수평/수직 회로 보드에 대응하지 않는 픽셀 파티션 요소들(전기 전도성 테이퍼링 돌출부들). RF 파가 아닌 다른 것을 사용할 것(예를 들어, 여기에 설명된 RF 개구면 실시예들과 동등하게 설계된 음향 또는 자기 개구면). 주파수 종속적 유효 구역을 각각 가진 파티션 요소들을 제공하는 것. 파티션 요소들의 일부로서 회로 보드들을 형성하는 것. 다시 말해, 회로 보드를 유지하거나 지지하는 일부 재료의 파티션 요소들을 형성하는 것. 파티션 요소들은 또한 회로 보드로 고려된다. 인쇄 파티션 요소은 그의 일부로서 형성된 인쇄 회로 보드를 포함한다. 파티션 요소 상의, 또는 나머지 파티션 요소 상에 RF 신호를 안내하고/안내하거나 분산 등을 수행하기 위해 파티션 요소로 형성된 인쇄 회로 보드의 사용. 일부 고려되는 실시예들에서, 회로 보드들은 밸런싱 송신 라인에서 종단된다. 지지 기판(예를 들어, 예시적인 i-PCB(10))은 대안적으로 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 또는 파티션 요소들의 일부로서 형성될 수 있다. 기판 상에 위치하지 않거나 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 또는 파티션 요소들을 둘러싸는 전도성 "시트들" 또는 "패드들". 이는 구리와 같은 "전도성" 시트들 또는 패드들을 지칭한다. 전도성이 없는 시트들 또는 패드들은 폴리머(음향 개구면의 경우)와 같이 음향 응답에 영향을 미치는 재료를 사용할 수 있다. 유사하게, RF 파를 변환하기 위해 서로 다른 속성이 제공될 수 있다.
다음에서, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 일부 추가 예시적인 구현이 설명된다. 일부 실시예들에서, 이들은 다음 예들에서와 같이 솔리드 요소들이다.
돌출부들은 (평평한 또는 만곡된)표면에 확고하게 장착되어야 하며 돌출부의 각 면을 따라 별개의 전기 접촉을 만들어야 한다. 돌출부들은 적어도 3개의 면들 및 상기 면들을 연결하는 3개의 에지들을 가진 비-원형 돌출부들일 수 있다. 인터페이스 보드와 돌출부 사이의 과도한 '플레이' 또는 결합되지 않은 움직임은 RF 성능을 저하시킬 수 있다.
도 29-31을 참조하면, 일 실시예는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(300) 및 전도성 트레이스들(304)을 포함하는 인터페이스 보드(302)를 사용한다. 돌출부(300)는, 예를 들어, 쉽게 입수할 수 있고 고성능 및 비용 효율적인 구리 또는 알루미늄의 금속 바 스톡(metal bar stock)과 같은 솔리드 전도성 재료로 만들어진다. 예시적인 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(300)는 4 측면 피라미드의 형상을 가진다. 돌출부(300)는 베이스 에지들을 따라 일정한 압력이 만들어지도록 하는 스크류 또는 다른 나사산 패스너(306)를 갖는 보드(302)에 대해 유지된다. 이 압력은, 도 29에 도시된 바와 같이 전도성 트레이스들(304)이 회로 보드(302)의 비-전도성 요소들보다 약간 높고, 전도성 트레이스들(304)이 노출되기 때문에, 전기 접촉을 보장한다. 돌출부(300)가 장착된 구성의 상부도는 도 30에 도시되어 있는 반면, 도 31은 분리된 인터페이스 보드(302)의 상부도를 도시한다. 이 설계에서, 돌출부(300)는 전도성 표면들에 대한 돌출부(300)의 적당한 배향을 유지하는 적어도 하나의 작은 너브(및 예시적인 실시예에서 2개의 작은 너브들(308))를 가진다. 돌출부(300)는 스크류가 인터페이스 보드(302)의 스루 홀(312)을 통과한 후 스크류(306)를 수용하도록 나사산이 형성된 중심 홀(310)을 가진다. 장착 방법은 돌출부(300)의 길이와 무관하므로 보드(302) 표면 위의 돌출부(300) 높이는 자유로운 설계 파라미터이다.
도 32 내지 35를 참조하면, 돌출부 장착이 비-PCB 인터페이스 보드(즉, 인쇄 회로소자를 포함하지 않는 인터페이스 보드)와 함께 작동하도록 하는 실시예가 도시된다. 장착 방법은 시트 제품들을 사용하여 피라미드들을 인터페이스 보드 아래의 수직 보드들(도 32-36에는 도시되지 않음)과 전기적으로 연결한다. 도 32 및 33은 적합한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(300)의 측면 및 바닥 분리도들을 각각 도시하며, 이는 도 29-31에서와 동일한 설계일 수 있으며, 예를 들어 4 측면 피라미드의 형상을 가질 수 있다. 여기서 돌출부(300)는 전기 전도성(예를 들어, 금속) 마운트(320) 상에 안착된다. 마운트(320)는 도 34에 분리되어 도시되고, 너브들(308)은 마운트(320)의 홀들(322)에서 캡처된다. 마운트의 탭들(324)(도 34에 표시됨)은 그 후에 도 35의 분해 사시도에 도시된 바와 같이 인터페이스 보드(330)를 통해 삽입 및 돌출된다. 스크류들(306)은 그 후에 인터페이스 보드(330)의 뒷측면으로부터 각각의 마운트(320)를 통해 각각의 돌출부(300)의 중심 홀들(310)로 들어간다. 다시, 마운트들은 서로 다른 높이의 돌출부들(300)과 함께 사용될 수 있다. 이 구성에서 마운트(320)는 베이스의 크기도 교환 가능하도록 설계될 수 있다. 인터페이스 보드(330)를 통해 장착되는 탭들(324)이 동일한 위치에 있는 한, 마운트의 크기는 자유자재로 변화될 수 있다. 도 35에 도시된 바와 같이, 이러한 설계는 인터페이스 보드(330)가 전기적으로 비-전도성인 하우징이 되도록 하며, 이는 RF 송신 및/또는 RF 수신 모드(들)에서 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(300)의 어레이를 동작시키기 위한 전기 회로소자를 포함할 수 있다.
도 36을 참조하면, 또 다른 실시예는 도 29-35의 실시예들의 너브들(308)이 리세스들(348)로 대체되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(340)를 사용한다. 이러한 실시예에서, 도 29-35의 실시예들의 인터페이스 보드(330)는 리세스들(348)과 짝을 이루는 너브들(352)을 포함하는 인터페이스 보드(350)로 대체된다. 다시 말해, 포지티브 너브들(308)은 홀들(348)로 대체되며, 이는 일부 제조 공정들에서 기계가공 시간 및 그에 따른 비용을 감소시키고 재료 낭비를 감소시킨다. 그렇게 하기 위해, 인터페이스 보드(350)는 너브들(352) 자체에 공급하도록 설계된다. 인터페이스 보드(350)는 예를 들어 사출 성형되거나 적층 제조(additive manufacturing)에 의해 생산될 수 있으며, 두 경우에서 너브들(352)의 포함은 재료 또는 툴링(tooling) 비용에 거의 영향을 미치지 않는다. 솔리드 금속 돌출부(300) 상의 금속 너브(308)와 동일한 강도를 위해, 비-금속 인터페이스 보드(350)의 너브(352)는 그 재료 구성요소로 인해 더 커야 하지만, 이는 마운트(320)의 증가된 홀 크기 때문에 해가 되지 않고, 돌출부(340)에서 비용이나 성능에 영향을 미치지 않는다.
변형된 접근 방식에서 제2 스크류를 사용하여 너브들의 사용이 제거되고, 두 스크류들은 고정된 돌출부의 중심으로부터 오프셋된다. 2 개의 스크류들을 사용하려면 두 번의 탭핑 단계들이 필요하며 스크류 수 및 고정 시간이 두 배가 된다.
도 37-39를 참조하면, 일부 설계들에서 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들이 다양한 기하형상으로 면처리된다(faceted). 언급된 바와 같이, 도 30 및 35에 도시된 바와 같이 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(300)은 4 접이 회전 대칭(four-fold rotational symmetry)을 갖는 4 측면 피라미드들이다. 도 37은 4 측면 피라미드이기도 하지만 2 접이 회전 대칭만 있는 실시예를 도시한다. 이 설계는 대향 직교 편파들을 따라 서로 다른 감도 및 신호 체인 복잡성을 지원할 수 있다. 도 38은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들이 6 접이 회전 대칭을 갖는 6 측면(즉, 육각형) 피라미드들인 실시예를 도시한다. 육각형 구조는 3 개의 서로 다른 편파를 제공한다. 이는 편파를 미세하게 측정하거나 전송해야 할 때 또는 표면적당 신호 체인 수가 더 많을 때 유용하고, 이로써, 그 동일한 구역에 대한 전송 전력을 증가시키고 노이즈를 감소시킨다. 도 39는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들이 3 접이 회전 대칭을 갖는 3 측면(즉, 삼각형) 피라미드들인 실시예를 도시한다. 이들은 도 38의 육각형 설계와 유사한 속성을 가진다. 보다 일반적으로 기하학 형상이 테셀레이션할 수 있는(tesselate) 임의의 구성이 가능하며, 가장 간단한 것은 자기 자신과만 테셀레이션할 수 있는 기하학 형상이다.
다음에서, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 일부 추가 예시적인 구현들이 설명된다. 이들 실시예들에서, 돌출부들은, 예를 들어 다음 예들에서와 같이 플레이트들에 의해 형성된 중공 요소들이다.
솔리드 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 제조는, 기전력이 돌출부의 외부 표면 상에만 흐르기 때문에, 커플링된 RF 방사의 특정 주파수의 표피 깊이와 동일한 깊이까지 RF 성능에 영향을 미치지 않는 상당한 양의 내부 재료를 사용한다. 중공 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 사용은 무게, 재료 비용 및 제조 비용을 줄일 수 있다. 중공 돌출부들은 전기 전도성 플레이트들과 같은 시트 제품들로 만들어질 수 있다. 다음에 논의된 다양한 실시예들에서, 전기 전도성 플레이트들은 포지티브 지지부를 가질 수 있거나, 독립형 또는 자체 지지 플레이트들 수 있거나, 네거티브 지지부를 가질 수 있다.
DSA 시장 수용을 위한 주요 속성에는 동등한 성능당 크기, 무게, 전력 및 비용(SWAP-C)이 포함된다. 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(그 예로 도 30, 35 및 37-39의 것들; 원뿔 돌출부들과 대조적임)의 사용은 솔리드 알루미늄 또는 구리 스톡으로부터 면처리된 돌출부들의 기계가공을 용이하게 할 수 있다. 편리하면서도 상당한 재료가 솔리드 돌출부들에 사용되며, 상당한 도구 시간과 함께 DSA의 비용 및 무게가 모두 증가한다. 전자기파는 돌출부로의 작은 깊이(즉, 표피 깊이)만을 이동한다는 점에서, 외부 표면의 처음 몇 마이크로미터만 전기 전도성이 있으면 된다. 표피 깊이에 대한 계산은 다음과 같다:
Figure pct00003
(1)
여기서
Figure pct00004
는 표피 깊이이고,
Figure pct00005
는 재료의 저항률이고,
Figure pct00006
는 관심 주파수이고,
Figure pct00007
은 재료의 상대 투자율이며(구미 및 알루미늄의 경우 ~1), 그리고
Figure pct00008
은 자유 공간의 투자율이다. 현재 세대의 DSA 설계에 대한 관심 주파수, 즉 100MHz 이상의 경우, 표피 깊이는 10 마이크로미터 미만이다. 그 결과 DSA 돌출부들의 전도성 표면은 돌출부로부터 신호 체인으로의 전류 흐름을 지원하기 위해 각 측면 상에서 몇 표피 깊이, 예를 들어, 5-10 마이크론의 두께만을 필요로 한다.
도 40 및 41을 참조하면, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(400)는 바 스톡으로부터 적합하게 밀링되고, 그 후에 과잉 재료가 제거되는 마무리 단계에 의해 프로세싱된다. 도 40은 단일 탭핑(tapped) 스크류 홀(402)이 구조의 중심에 유지되고 나머지 재료가 밀링되어 기계적 강성에 적당한 재료의 두께를 유지하는 이 접근 방식의 일 예를 도시한다. 도 40은 중공 돌출부(400) 내부에 배치된 중앙 실린더 지지부(404)를 도시한다. 예시적인 중앙 실린더(404)는 돌출부의 상부까지 연장되는 원형 단면을 가지지만, 이 실린더 지지부는 단지 적당한 중량 불이익으로 기계가공이 더 빠를 수 있는 정사각형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 이러한 솔루션은 돌출부의 중량을 줄이는 반면, 솔리드 돌출부에 비해 툴링 시간 및 이에 따른 비용을 증가시키고, 솔리드 돌출부와 동일한 재료 비용을 유지한다.
감산 밀링(subtractive milling) 보다는, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(400)는 주조 또는 적층 제조에 의해 제조될 수 있다. 주조는 제조 비용 및 재료 낭비를 줄이지만 대량 응용 분야에만 적합하다. 주조에 의해 제조된 돌출부(400)는 거친 표면을 가지고 기계적 강성에 필요한 것보다 더 두꺼울 수 있다. 적층 제조의 경우, 재료는 적용 가능한 기술들을 제한하는 전도성이어야 한다. 일반적으로 적층 제조는 밀링보다 비용이 가장 많이 들고 표면이 거칠게 된다.
다음에서는, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 제조하기 위한 플레이트 기반 접근 방식이 설명된다. 플레이트 기반 접근 방식의 세 가지 변형이 설명된다: 포지티브 지지부를 사용하는 접근 방식; 독립적인(free standing), 즉 자립형 접근 방식; 및 네가티브 지지부를 활용하는 접근 방식.
도 42-48을 참조하여, 포지티브 지지부를 사용하는 실시예가 설명된다. 여기에서, 개별적인 전기 전도성(예를 들어, 금속) 테이퍼링 플레이트들(420)(대안적인 사시도들에서, 도 42에 별도로 도시됨)는 대안적인 사시도들에서 도 43 및 44에 도시된 유전체 구조체(422)에 의해 내부적으로 지지된다. 각 전기 전도성 테이퍼링 플레이트(420)는 바닥에 탭(424)을 가지고, 상기 탭은 인터페이스 보드(PCB 또는 PCB 아님) 또는 인터페이스 보드 아래에 위치된 수직 보드들, 또는 일부 다른 전자기기들과 전기 연결을 만들기 위해 돌출부의 베이스 너머로 플레이트를 전기적으로 연장한다. 각 플레이트(420)는 돌출부가 끝나는 지점에서 플레이트에 굴곡부(426)를 더 가진다. 굴곡부(426)는 플레이트(420)가 90도 각도로 인터페이스 보드를 통해 이동할 수 있게 한다. 옵션이지만, 이러한 굴곡 구성은 재료를 절약하고 더 쉬운 연결을 제공한다. 제3 특징은 테이퍼링 돌출부의 평면 아래의 각진 연장부(428)이다. 이 각진 연장부(428)는 인터페이스 보드와 짝을 이루어 보드로의 슬라이드 및 확실한 캡처를 보장한다. 이는 또한 굴곡부(426)에서 강도를 증가시킨다.
전기 전도성 테이퍼링 플레이트들(420)은 도 43 및 44에 도시된 유전체 구조체(422)에 의해 지지된다. 이 구조는, 4개의 각 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들(420)이 짝을 이루는 4개의(예시적인 4 측면 면처리된 돌출부의 경우) 테이퍼링(예를 들어, "V"-형) 리셉터클들(430)(도 43에 표시됨)을 가진다. 짝짓기는 전기 전도성 "V"-형(보다 일반적으로, 테이퍼링된) 플레이트들(420)의 에지들을 캡처하는 "V"-형(또는 보다 일반적으로, 테이퍼링된) 리셉터클들(430)에 의해 이루어져서, 도 45 및 46의 대안적인 사시도들에 도시된 바와 같이 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들(420)이 슬라이딩되도록 한다. 이로써, 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들(420)은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(400)의 면처리부들(facets)을 정의한다. 도 44 및 46에서 볼 수 있는 바와 같이, 유전체 구조체(422)의 바닥은 매칭된 위치 홀들(442)을 갖는 인터페이스 보드(440)(도 47에서 분리되어 도시됨)에 일단 장착되면 회전을 방지하기 위해 2 개의 너브들(432)을 가진다. 추가적으로, 스크류를 수용하기 위해 나사산이 형성될 수 있거나, 또는 리벳의 경우 매끄럽게 할 수 있는 홀(444)이 중앙에 있다. 이러한 홀에 사용된 패스너는 인터페이스 보드 후면으로부터 지지 구조로 들어가서, 전체 어셈블리를 함께 단단하게 유지시킨다. 일단 조립되면, 시스템은 상부 측면 상에 장착된 5 개의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(420, 422)을 도시하는 도 48, 및 돌출된 탭들(424)이 있는 뒷측면을 도시하는 도 49의 외관을 가진다.
이 플레이트 기반 접근 방식의 이점은 솔리드 돌출부 설계와 상호 교환이 가능하여 각 응용 분야에 대해 솔리드 또는 플레이트 기반 돌출부 타입을 선택할 수 있다는 점을 포함한다. 추가적으로, 플레이트 설계 구성은 솔리드 돌출부 또는 중공 돌출부 접근 방식들보다 더 가볍고 재료 비용이 상당히 적다. 유전체 지지부(422)는 대량 제조(high manufacturing volume)를 위한 사출 성형 공정에 의해, 또는 소량 제조에서 적층 제조를 통해 형성될 수 있다. 플레이트들을 지지 구조물들에 삽입하는 단계로 인해 조립 시간이 약간 증가된다. 한 가지 RF 성능 이점은 전기적으로 절연된 플레이트들이 면처리부들 사이에 전도성 경로들이 있는 솔리드 또는 중공된 돌출부에 비해 더 높은 교차 편파 분리(cross polarization isolation)를 제공할 수 있다는 점이다.
앞의 예에서 내부 구조(즉, 유전체 지지부(422))는 플레이트들(420)을 지지하기 위해 필요했다. 그러나, 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 개별 측면이 완전히 분리되어 RF 성능을 감소시킬 수 있는 기계적 공진으로 이어지는 실험이 나타났다. 이들 문제를 해결하기 위해 다음에서는 내부 구조가 필요 없는 독립형 돌출부들을 제공하는 일부 예시적인 구성들이 개시된다. 이들 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 시트 제품들을 사용하여 제작되어 비용을 더욱 절감한다. 예들 중 어떤 것은 전체 길이에 걸쳐 에지들에 부착되거나, 솔더 적용을 통한 지점들에, 또는 한 면 상에 위치된 탭이 인접한 공간 상의 절단부로 슬라이딩되는 탭핑 연결의 생성을 통한 지점들에 부착할 수 있다. 지점 기반 솔더링 솔루션들은 면들을 단단하게 부착하여 기계적 공진을 제거하는 동시에 다량의 교차 편파 분리를 여전하게 허용한다는 점에서 이상적일 수 있다.
다음의 일부 예시적인 예들은 단순화를 위해 한 지점에 도달하는 돌출부를 도시한다. 그러나 지점 도달은 반드시 필요한 것은 아니며, 기계적 강도나 제작의 용이함을 위해 돌출부의 상부는 돌출부의 바닥과 매칭하는 형상일 수 있지만 크기는 더 작을 수 있다.
일 예가 도 50 및 51에 도시된다. 이러한 예에서, 도 51은 도 50에 도시된 바와 같이 금속 시트로부터의 단일 피스 절단부(single-piece cut-out, 452)를 접음으로써 형성된 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(450)를 도시한다. 도 50에서 접기 전에 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 절단부(452)는 (이 예에서) 4 개의 면처리부들(454)을 포함하고, 상기 면처리부들은 작은 정사각형 정점 면처리부(456)에서(또는 대안적으로, 도 52-54의 대안적인 실시예들에서 볼 수 있는 정점 지점에서) 만난다. 단일 피스 절단부(452)의 면처리부들(454)은 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(450)를 형성하기 위해, 정점 면처리부(456)(또는 정점 지점)과의 그들의 접합부들에서 접힌다. 각 면처리부(454)는 RF 회로소자와 전기적으로 연결하기 위해 도 51에 볼 수 있는 바와 같이 인터페이스 보드(460)에 짝을 이루는 정점 면처리부(456)(또는 정점 지점)과의 그 접합부로부터 원위에 있는 탭(458)을 포함한다. 도 51의 조립된 돌출부(450)에서, 이웃 면처리부들(454)의 에지들은 옵션으로 솔더링에 의해 또는 짝을 이루는 탭들(도 50 및 51에 도시되지 않은 특징들)에 의해 연결될 수 있다. 방금 언급한 바와 같이, 정점 면처리부(456)는 옵션이지만, 기계적 강도를 추가할 수 있다(정점 면처리부(456)가 생략되면 4 개의 면처리부들이 정점 지점에 함께 도달함).
도 52를 참조하면, 도 52의 바닥 부분에 도시된 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(470) 및 도 52의 상부 부분에 도시된 대응하는 단일 피스 절단부(472)와 함께 변형 실시예가 도시된다. 이러한 실시예는 도 50 및 51의 실시예의 정점 면처리부(456)를 생략하고, 그 결과 이 실시예의 4 개의 면처리부들(474)은 한 지점에 도달한다. 추가적으로, 도 50 및 51의 실시예의 탭들(458)은 생략되며, 그리고 그들 자리에서 하부 플레이트(476)는 절단부의 면처리부들(474) 중 하나에 부착된다. 바닥 플레이트(476)는 볼트 헤드 또는 리벳과 같은 패스너(478)를 캡처하기 위한 개구(477)를 가진다. 볼트가 사용되는 경우, 접이가 완료되면 돌출부(470) 내부에 액세스할 수 없기 때문에 접이가 완료되기 전에 부착이 수행된다. 일단 접히면 돌출부(470)는 지점들에서 또는 전체 에지를 따라 솔더링될 수 있거나, 탭핑 연결이 사용될 수 있다(특징들은 도시되지 않음). 대안적으로, 면처리부들(474)의 바닥 에지들은 인터페이스 보드에 솔더링될 수 있거나, 바닥들은 인터페이스 보드의 상부에 놓이는 탭을 생성하기 위해 접힐 수 있다. 이러한 변형은 가볍다. 이는 우수한 교차 편파 분리를 제공할 수 있다. 그러나 접는 특성으로 인해 기계적 연결이 없기 때문에 RF 성능에 변동이 있을 수 있다. 추가적으로, 단일 스크류로 도 52에 도시된 바와 같이, 압력 끼움맞춤(pressure fit)만 사용되어 면들을 전기적으로 부착하는 경우 피라미드가 회전할 수 있다. 2 개의 스크류들이 바닥 플레이트(476)을 고정함은 부착 단계의 수를 두 배로 하지만 회전 문제를 제거한다. 이 실시예에서, PCB는 돌출부(470)에 대한 전기적 연결을 제공하기 위해 인터페이스 보드에 적합하게 사용된다. 더욱이, 하나 초과의 면처리부들(474) 상에 바닥 플레이트를 제공하는 것과 같은 변형들이 고려되어, 접힐 때 바닥은 반복되고, 이로써 재료 중량 및 비용의 불이익으로 강성 및 일관성이 추가된다.
도 53을 참조하면, 또 다른 예시적인 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(480)가 도 53의 하부 부분에 도시되고, 해당 단일 피스 절단부(482)가 도 53의 상부 부분에 도시된다. 이러한 실시예는 도 50 및 51의 실시예와 유사하고 탭들(458)이 있는 4 개의 면처리부들(454)을 포함하고; 그러나 정점 면처리부(456)는 생략되고, 그 결과 4개의 (측면) 면처리부들이 한 지점에 도달한다. 또한, 도 50 및 51의 실시예의 정점 면처리부(456)를 예를 들어 드로잉(drawing) 동작에 의해 형성된 원형 정점으로 교체하는 것과 같은, 추가 변형들이 고려된다는 점에 유의해야 한다. 도 50 및 51 및 53의 실시예들의 탭들(458)과 관련하여, 탭들(458)은 돌출부(480)가 그 최종 형상으로 구부러질 때 인터페이스 보드(460)와 90도 각도로 만나도록 구부러진다(예를 들어, 도 51 및 도 53의 하부에서와 같이). 탭들(458)은 인터페이스 보드(460)가 인쇄 회로 보드(PCB)일 때 인터페이스 보드(460)의 전기 트레이스들에 솔더링될 수 있다. 이는 인터페이스 보드(460)에 대한 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(450, 480)의 강한 기계적 및 전기적 연결을 허용한다. 대안적으로, 탭들(458)은 인터페이스 보드를 통과하여 아래의 수직 보드에 부착될 수 있다. 옵션으로, 면처리부들(454)의 이웃 에지들은 솔더 또는 탭 및 수용기 배치(도시되지 않음)을 사용하여 결합될 수 있다. 이 방법은 무게를 줄이고 탭을 PCB에 결합하는 것 외에 기계적 연결이 필요하지 않다는 점에서 평평한 바닥 버전에 관해 개선된다. 탭들(458)의 사용은 도 52의 실시예에서와 같이 바닥 플레이트(476)를 사용하는 접근 방식과 비교하여 조립 시간 및 전체 시스템 크기, 중량, 전력 및 비용(SWAP-C)을 줄인다.
도 54를 참조하면, 또 다른 예시적인 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(490)가 도 53의 하부 부분에 도시되고, 해당 단일 피스 절단부(492)가 도 53의 상부 부분에 도시된다. 이러한 실시예는, 면처리부(494)의 코너에 오프셋 위치된 탭(498)을 각각 갖는 4 개의 면처리부들(494)을 사용한다. 여기서 인터페이스 보드(460)는 탭에 추가된 삼각형 면처리부(494)의 깊이 이상의 두께를 가진다. 예시적인 탭(498)이 한 측면으로 오프셋되었지만, 대안적으로 양 측면에 삼각형이 추가되어 중간에 있을 수 있다.
도 55를 참조하면, 네가티브(즉, 외부) 지지부를 갖는 플레이트들을 사용하는 실시예가 개시된다. DSA는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 보호하고 외부 접촉을 위한 안전한 표면을 제공하기 위해 레이돔(radome)(즉, 옵션으로 비바람에 잘 견딜 수 있는 구조적 인클로저)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 레이돔(500)은 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들(504)을 갖는 형태(502)를 포함하거나 정의한다. 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(506)을 구성하기 위해, 금속 시트가 형태(502)의 상부 상에(예를 들어, 도 55에서 점선(508)으로 도식적으로 표시된 위치에) 놓이고, 그 후에 펀치는 시트 금속을 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들(504) 내로 밀어넣기 위해 적용된다. 대안적으로, 개별 시트가 각 돌출부(506)를 형성하기 위해 펀칭될 수 있다. 펀치는 돌출부들(506)과 동일한 단면으로 형상화될 수 있다(도식의 도 55에서, 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들(504)의 표면들과 돌출부들(506)을 구별하기 위해 표면들 사이에 갭이 도시되어 있음을 유의한다; 그러나, 실제 제조에서, 테이퍼링 돌출부들(506)은 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들(504)의 대응하는 표면들에 대해 가압되고 접촉할 것이다). 이 접근 방식은 소정의 이점을 가진다. DSA 어셈블리의 자동화를 용이하게 한다. 이는, 또한 돌출부들(506)에 대한 지지를 제공하여 더 얇은 재료 및 더 높은 수준의 환경 견고성을 허용한다. 레이돔(500)은 플라스틱과 같은 유전체 재료로 만들어져야 하며, 사출 성형이나 3 차원(3D) 인쇄 기술과 같은 제조 접근 방식으로 제작될 수 있다. 사출 성형은 강력하고 가볍고 저렴한 레이돔들을 구축할 수 있다. 형태(502)는 솔리드일 필요는 없으며 대안적으로 대부분 비어 있을 수 있음에 유의한다.
다음에서는, 인터페이스 보드가 금속인 경우(예를 들어, 접지 평면이 있는 PCB) DSA의 RF 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 여기에서 인식된 문제를 해결하는 일부 추가 예시적인 구현들이 설명된다.
DSA 아키텍처는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이의 갭 바로 뒤에 전기 전도성 재료가 없을 때 가장 잘 작동한다. 반면에, 대부분의 무선 주파수 구성요소는 접지 평면에, 예를 들어, 접지 평면이 있는 PCB 상에 근접하게 장착될 때 가장 잘 수행한다. 이 문제를 해결하기 위해, 여기에 개시된 일부 실시예들은 돌출부들이 장착되는 표면에 수직으로 장착되는 PCB들을 사용한다.
도 2와 같은 DSA 설계에서, 돌출부들(20)은 인쇄 회로 보드(PCB)(10)에 직접 장착되고 PCB(10)의 반대 측면은 RF 구성요소(예를 들어, 도 2의 예에서 칩 발룬들(30))을 장착하는데 사용된다. PCB(10)는 '상부' 상의 돌출부들(20)을 발룬(30)에 연결하는 전도성 트레이스들, 및 내부 층(2개 초과의 층들이 존재할 때) 또는 플러딩(flooded) 접지 평면으로서의 외부 층을 갖는 적어도 2개의 층들을 가진다. 플러딩 접지 평면은 가능한 한 전도성 재료로 표면을 채워 전기가 흐를 수 있는 낮은 저항 표면을 제공한다. RF 구성요소 성능을 개선시키기 위해 접지 평면이 포함된다.
도 56을 참조하면, 이는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 및 밑에 있는 접지 평면(510)(도 2의 실시예의 PCB(10)의 일부임)을 도시함으로써 도식적으로 예시된다. 돌출부들(20)이 장착되는 동일한 기판(즉, PCB(10))에 일체형으로되는 접지 평면(510)은, 돌출부들(20)의 베이스들에서 돌출부들(20) 사이의 갭들로부터 일의 완전한 파장 미만으로 장착되는 전기 전도성 표면을 초래한다. 도 56은 들어오는 무선 주파수 파동이 돌출부 공간으로 다시 반사되어 발생하는 결과적인 RF 간섭을 도식적으로 도시한다. 간섭은 건설적이거나 파괴적일 수 있지만, 전반적인 결과는 다수의 도달 각도 및 주파수에서 그러한 간섭을 해결하는데 필요한 광대역 성능의 감소 및 설계 복잡성의 증가이다.
하나의 솔루션(도시되지 않음)은, 연속 접지 평면을, 돌출부들의 베이스들 아래로 연장되지만 돌출부 사이에서 연장되지 않는 접지 평면으로 교체하는 것이다. 그러한 접근 방식에서, RF 구성요소는 돌출부들의 베이스들 아래에 완전히 끼워 맞도록 충분히 소형화될 수 있다. 그러나 이 접근 방식은 복잡한 "격자형" 접지 평면 및 매우 소형화된 RF 구성 요소들을 필요로 할 수 있다.
도 57을 참조하면, 또 다른 솔루션이 예시된다. 전도성 표면, 즉 접지 평면(510)을 돌출부들(20)의 베이스들로부터 일 파장 더 멀리 이동시킴으로써, PCB는 부딪치는 전자기파에 수직인 배향에서 사용될 수 있다(예를 들어, 도 2에서와 같이). 이 접근 방식은 돌출부(20)로부터 단단한 지지를 제공하는 PCB로의 스탠드오프(520), 및 돌출부(20)의 각 면에 대한 전도성 연결부(522), 예를 들어 돌출부(20)가 정사각형 또는 직사각형일 때 4 개의 연결부들(522)을 제공하는 것을 수반한다. 변형 실시예(도시되지 않음)에서, 전도성 연결부들(522)은 강성 지지를 제공하여, 개별 스탠드오프(522)가 옵션으로 제거될 수 있다. 스탠드오프들은 돌출부들(20)의 베이스들과 접지 평면(510) 사이에 간격(524)을 제공한다. 이 접근 방식은, 저주파의 경우 필수 간격(524)이 커지고, 이는 강성을 감소시키고 충격 및 진동 하에서 고장으로 이어질 수 있기 때문에, 더 높은 RF 동작 주파수에 가장 적합하다. 예를 들어, 400MHz에서 스탠드오프들에 의해 제공되는 간격(524)은 대략 0.75 미터가 되어야 한다. 대조적으로, 10GHz에서 스탠드오프들에 의해 제공되는 간격(524)은 단 3 센티미터이면 된다.
도 58을 참조하면, 또 다른 솔루션은 전기 비-전도성 인터페이스 보드(550) 상에 전기 전도성 테이퍼링 돌출부(20)들을 장착하고, 인터페이스 보드(550)에 수직으로 배향되는 수직 인쇄 회로 보드들(PCB들)(560) 상에 RF 구성요소(552)를 장착하는 것이다. 즉, 전기 전도성 접지 평면을 갖는 PCB인 인터페이스 보드 상에 돌출부들(20)을 장착하는 대신, 도 58의 실시예에서 유전체 기판 인터페이스 보드(550)가 사용된다. 유전체 인터페이스 보드(550)의 상부 표면은 돌출부들(20)을 지지하고, RF 구성요소(552)를 지지하기 위한 한 세트의 PCB들(560)은 표면(550)에 수직으로 배향된다. 수직 PCB들(560)은 PCB들(560)의 접지 평면들 위에 장착된 RF 구성요소들(552)을 포함하거나 지지한다. 일 실시예(도 58에 도시됨)에서 돌출부들(20)의 각 행 사이에 위치된 수직 PCB(560)가 있다. 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 돌출부들의 각 행 아래에 하나의 수직 PCB가 있다. 돌출부들(20)의 행들 사이에 수직 PCB들(560)을 위치시키는 것은 차동 모드에서 DSA를 동작하는데 매우 적합하다.
인터페이스 보드(550)는 플라스틱(예를 들어, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 즉 ABS)과 같은, 임의의 강성 또는 반강성 유전체 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 인터페이스 보드(550)는 인쇄 회로 보드(PCB)일 수 있지만, 연속 접지 평면을 포함하지 않는 것일 수 있다. 접지 평면은 없지만 전기 전도성 트레이스들이 있는 PCB를 인터페이스 보드(550)로서 사용하면, 돌출부들(20) 사이의 신호를 수직 PCB들(560)(접지 평면들을 가짐)와의 연결로 더 쉽게 연결할 수 있다. 한 접근 방식에서, 수직 PCB들(560)에 대한 연결은 카드 에지 커넥터들을 사용한다. 접지 평면이 없는 PCB를 인터페이스 보드(550)로서 사용하면, 또한 에지들이 PCB 상에 직접적인 부하로 종단될 수 있어 설계가 간소화된다. 그러나, 인터페이스 보드(550)로서 접지 평면이 없는 PCB를 사용함은 유전체 재료 시트를 사용하는 것보다 비용을 증가시킨다. 시트 유전체는 해당 직각 브래킷이 있는 스크류 홀들, 모에지 커넥터들, 테넌들(tenons) 등과 같은 다양한 고정 구성들을 통해 수직 PCB들을 캡처하도록 만들어질 수 있다. 또 다른 옵션은 돌출부(20)를 부착하는 돌출부들(20)용 마운트, 스크류, 리벳 등을 통한 마운트 및 표면을 생성하며, 마운트는 기계적으로 및 전기적으로 수직 PCB들(560)에 부착하는 것이다. 마운트는 솔더링될 수 있거나, 옵션으로 스크류의 도움을 받는 압축 타입일 수 있다.
일부 실시예들에서, 인터페이스 보드(550)는 DSA를 위한 하우징의 일부를 형성하고, 예를 들어 인터페이스 보드(550)는 5 측면 박스 인클로저 하우징의 한 측면일 수 있다. 앞 표면에는 돌출부들 및 옵션의 레이돔이 장착되는 반면, 바닥에는 옵션의 뒷측면 커버를 위한 연결 지점들이 있다(도 64 및 65 참조).
일부 실시예들에서, 수직 PCB들(560)의 에지들은 인터페이스 보드(550)에 고정된다. 이러한 배치에서, 수직 보드들(560)은 충격 또는 진동을 받을 때 응력을 받는다. 이들 응력은 인터페이스 보드(550)에 대한 강성 장착에 의해, 그리고/또는 도 59에 도시된 바와 같이, 인터페이스 보드(550)로부터 원위에 있는 수직 보드들(560)의 에지들을 고정하기 위해 인터페이스 보드(550)와 평행하게 배향된 제2 지지 보드(562)를 포함함으로써 완화될 수 있다. 제2 지지 보드(562)는 또한, 수직 보드들(560)이 돌출부들(20)의 베이스들로부터 RF 파장이 일 보다 크게 제2 지지 보드(562)를 위치시키기에 크기가 충분하지 않는 한, 접지 평면을 포함하지 않아야 한다.
도 60은 도 58에 설명된 개념들을 통합하는 DSA의 평면도를 도시한다. 여기서 인터페이스 보드(550)의 상부 표면은 돌출부들(20)의 열들 및 옵션의 에지 종단들(566)에 대한 수직 행 보드들(560)의 상호 연결(564)을 가능하게 하는 PCB(접지 평면 없음)이다. 도 60의 설계는 또한 옵션으로 제2 지지 보드(562)(도 60에서 보이지 않음)를 포함할 수 있으며, 이는 충격 및 진동에 대한 견고성을 개선시키기 위해 어셈블리의 기계적 강성을 향상시킬 수 있다. 제2 지지 보드(562)가 포함되는 경우, 수직 행 보드들(560) 사이의 전기적 연결의 추가 라우팅을 옵션으로 포함할 수 있어, 추가 신호 체인 요소들에 대한 연결을 단순화할 수 있다. 이전에 유의한 바와 같이, 수직 보드들(560)이 돌출부들(20)의 베이스들로부터 RF 파장이 일 보다 크게 제2 지지 보드(562)를 위치시키기에 크기가 충분한 경우, 제2 지지 보드(562)는 또한 접지 평면 및 RF 구성요소를 포함할 수 있다.
도 61-63을 참조하면, 또 다른 실시예에서 2 개의 직교 세트들의 수직 보드들(560, 570)이 제공된다. 한 세트의 수직 보드들(560)("행 보드들"로 지칭되기도 함)은 인터페이스 보드(550)에 수직이면서, 또 다른 세트의 수직 보드들(570)(또한 "열 보드들"로 지칭되기도 함)은 인터페이스 보드(550)에 수직이고 또한 행 보드들(560)에 수직이다. 이 실시예에서, 행 보드들(560) 및 열 보드들(570)는 행 및 열 보드들(560, 570)이 함께 짝을 이루어 결합하여 수직 보드들(560, 570)의 2차원 그리드를 형성할 수 있도록 하는 절단부들(572)을 포함하며, 상기 수직 보드들 모두는 인터페이스 보드(550)에 수직이다. 이는 돌출부들(20)의 행들 및 열들 둘 다에 전기적 연결을 제공하는 것을 용이하게 하고, 맞물린 행 및 열 보드들(560, 570)의 그리드는 어셈블리에 추가적인 강성을 제공한다. 절단부들(572)은 교차하는 행 및 열 PCB들(560, 570)이 교차하고 맞물리도록 한다. 절단부들(572)이 조립될 때 기계적으로 부착되거나(예를 들어, 글루에 의해), 억지 끼워맞춤(interference fit)이 있는 경우, 어셈블리는 자체 지지하는 2차원 그리드가 된다. 도 61-63에는 도시되지 않았지만, 도 59의 실시예의 제2 지지 보드(562)는 또한 강성을 더욱 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 교차 행 및 열 수직 보드들(560, 570)을 사용하는 이 방법의 이점은 돌출부들(20)의 행들 및 열들 둘 다에 대한 전기 연결을 단순화하고 어셈블리의 강성을 개선하며, 옵션으로 (맞물리는 행 및 열 보드들(560, 570)에 의해 제공되는 개선된 강성으로 인해) 제2 지지 보드(562)를 생략할 수 있다는 점을 포함한다. 다시, 인터페이스 보드(550)는 임의의 전기적으로 비-전도성 재료로 만들어질 수 있거나, 또는 플러드 필(flood fill)이 없는(즉, 연속 접지 평면이 없는) PCB일 수 있다. 그러나, 열 및 행 보드들(560, 570) 둘 다의 사용은 인터페이스 보드(550) 상의 전기 전도체들의 필요성을 경감시킬 수 있고, 이로써 인터페이스 보드(550)가 인쇄 회로소자가 없는 단순한 유전체 보드가 될 수 있게 한다.
도 64 및 65를 참조하면, 도 61-63의 실시예를 포함하는 완전한 DSA 어셈블리가 도시된다. 도 64는 DSA 어셈블리의 분해 사시도를 도시한다. 이 실시예는 제2 지지 보드(562)를 포함하지 않는다. 도 64의 DSA 어셈블리에서, 인터페이스 보드(550)는 도 65에서 분리되어 도시된 5 측면 하우징 또는 인클로저(580)의 앞 표면이다. 돌출부들(20)은 스크류들(306)(도 36에 이전에 도시되고 참조로 설명된 바와 같음)에 의해 고정된 각 마운트(320)(마운트(320)는 도 34에 이전에 도시되고 참조로 설명됨) 상에 배치된다. 도 64의 DSA 어셈블리는 연관된 개스킷(584)과 함께 레이돔(582)을 더 포함한다. 레이돔(582)은 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20) 위에 그리고 인클로저 또는 하우징(580)의 일부 또는 전체 위에 끼워 맞춰지고 패스너들(586)에 의해 고정된다. 인클로저 또는 하우징(580)의 뒷측면 상에, 후면 커버 또는 지지부(588) 및 연관 개스킷(590)이 제공되어 패스너들(592)에 의해 DSA 어셈블리에 고정된다. 이 설계는 인터페이스 보드(550)를, 5 측면의 하우징(580)의 앞면을 형성하기도 하는 유전체 표면으로서 활용한다(또한 도 65 참조). 하우징(580)은 수직 보드들(560, 570)의 에지들을 캡처하는 내부 면들(도시되지 않음) 상에 그루브들을 포함하여 충격 및 진동 생존성을 증가시킨다. 인터페이스 보드(550)(및 옵션으로 전체 하우징(580))는, 예를 들어 적층 제조 또는 사출 성형에 의해 제조된 단일 피스 플라스틱 구성요소일 수 있다. 유의한 바와 같이, 돌출부들(20)은 각 마운트(320)에 연결되고, 그 후에 각 마운트는 행 및 열 보드들(560, 570)에 기계적으로 및 전기적으로 부착된다. 마운트들(320)은 스탬핑된 금속으로 만들어질 수 있으며, 이는 돌출부들(20)의 재료 및 제조 비용을 상당히 감소시킨다.
여기에 개시된 DSA 설계는 광범위한 RF 구성요소 구성과 함께 사용될 수 있다. 다음에서, 개시된 DSA들과 함께 적합하게 사용되는 일부 예시적인 신호 체인들이 제시된다.
DSA는 차동 모드에서 전자기 캡처 및/또는 개시(응용 분야에 따라 다름)을 위한 자유 공간과 인터페이싱하고, 이는 두 지점들 사이의 RF 신호 차이를 제거함(works off)을 의미한다. 대부분의 상용 기성품 RF 회로소자는 신호가 단일 전도체 상에 있고 접지를 참조하는 단일 종단 동작 모드라 가정한다. DSA 아키텍처는 발룬(즉, "밸런싱-언밸런싱")으로 지칭되는 변압기를 통해 단일 종단 회로소자와 함께 작동하도록 만들어질 수 있다. 이는 측면도(위의 도) 및 상부도(아래의 도)를 도시하는 도 66에 예시된다. 도 66은 발룬들(600)이 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)을 연결하고 차동 신호를 단일 종단 신호로 변환하는 RF 커플링을 도시한다. 도 66은 3x2 DSA 구성(임의의 MxN DSA 구성으로 확장될 수 있고, 여기서 M 및 N 각각은 1 이상의 정수임)을 도시한다. 이 경우, 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들(20)은 4 측면의 면처리된 피라미드들이고, 각 면처리부는 발룬(600)의 차동 측면을 통해 이웃 돌출부(20)의 대향하는 면처리부에 연결된다. 여기에서 이 공간을 픽셀로 지칭된다.
일반적으로, 발룬들은 신호 체인의 일부 형태에 연결되며, 두 가지 특정 실시예들이 도 67에 도시된다. 도 67의 실시예들은 송수신기, 즉 송신(TX) 및 수신(RX) 동작을 둘 다 제공하는 DSA를 위한 것이다. 송신기만, 즉 송신(TX) 동작만을 제공하는 DSA; 또는 수신기만, 즉 수신(RX) 동작만을 제공하는 DSA가 필요한 경우, 스위치(614)(상부 시분할 듀플렉싱 신호 체인(610)) 또는 순환기 또는 듀플렉서(616)(저주파수 분할 듀플렉싱 또는 풀 듀플렉싱 신호 체인(612)))는 생략할 수 있고, 불필요한 경로(TX 또는 RX)는 생략할 수 있다. 도 67은 또한 발룬(600)에 대한 신호 체인(610, 612)의 직접 부착을 도시하며, 이는 돌출부들(20)의 대향 면들의 수와 신호 체인들 사이의 1:1 비율과 동일하다.
도 67의 상부 부분은 RX/TX 스위치(614)를 사용하는 신호 체인(610)의 예를 도시한다. 신호 체인(610)의 설계는 송신 회로와 함께 수신 회로에 직접 전력을 공급하지 않는다. 스위치(614)는 TX 및 RX 경로들을 분리하는 기능을 한다. 회로(610)는 종종 TDD(Time Domain Duplexing)라고 하는 동시에 송신 및 수신 둘 다를 할 수 없다. 그러나, DSA 전기 아키텍처는 RX 모드에서 동작하는 일부 신호 체인들(610) 및 TX 모드에서 동시에 동작하는 일부 신호 체인들을 가질 수 있어, 개구면 효율의 감소에도 불구하고, 동시에 송신 및 수신 동작 둘 다를 제공할 수 있다. 신호 체인(610)에서 스위치(614)를 사용하면 스위치들이 저렴하고 쉽게 이용 가능하며 고전력을 처리할 수 있고 넓은 대역폭에 걸쳐 동작할 수 있다는 이점이 있다.
도 67의 하부 부분은 FDD(Frequency Division Duplexing) 또는 FD(Full Duplex)에서 동작할 수 있는 신호 체인(612)의 예를 도시한다. FDD는 별도의 주파수에서 송수신하고 수신된 신호로부터 송신 주파수를 필터링하여 동시 송수신을 허용한다. 여기서 스위치(614)는 다이플렉서 또는 순환기와 같은 구성요소(616)로 대체된다. 다이플렉서는 주파수로 송신과 수신을 나누는 반면, 순환기는 일련의 게이트들처럼 액크(ack)하여 송신 에너지가 RX 경로로 반사되는 것을 크게 피할 수 있도록 한다. 다이플렉서는 조정할 수 없으며 주파수 동작(예를 들어, 지정된 송신 및 수신 주파수 또는 주파수 대역)에 대해 설계된 접근 방식이 필요하다. 통상적인 상용 순환기들은 대역폭이 대략 1GHz(또는 1옥타브)를 초과하지 않는다. 이는 예시적인 신호 체인(612)과 같은 신호 체인을 사용할 시에 DSA에 제약을 가한다. FD는 신호 체인이 TX 경로로부터 RX 경로의 격리를 유지하면서 동시에 동일한 주파수 상에서 송신 모드 및 수신 모드 둘 다에서 동시에 동작할 수 있음을 의미한다. 이는 일반적으로 역 신호를 통해 TX 경로를 RX 경로에 연결하는 제거 회로소자와 결합된 서로 다른 안테나들 또는 순환기를 사용하여 달성된다. DSA 아키텍처는 서로 다른 세트들의 돌출부들(20) 상에 TX 및 RX 경로들을 가지고, 이로써 각 모드에 대해 서로 다른 신호 체인들을 사용하거나 순환기를 포함함으로써 풀 듀플렉스 동작을 달성할 수 있다.
TDD, FDD 또는 FD 모드에서, 신호 체인은 그들 자신의 SWAP-C/성능 트레이드오프를 각각 갖는 다수의 서로 다른 전기 아키텍처들을 지원하도록 변화될 수 있다.
도 68을 참조하면, 예시적인 4x4 DSA는 최대 40개의 개별 신호 체인을 지원하며, 이 경우 신호 체인들은 도 68에서 원들(620)로 도식적으로 표시된다. 이 접근 방식에는 저전력 TX 증폭기들(종종 전력 증폭기들, PA들이라고 함)를 사용할 수 있는 능력, RX 증폭기들(종종 저잡음 증폭기들, LNA들이라고 함)의 비상관 노이즈를 평균화하여 노이즈 플로어를 낮춤, 신호 동적 범위 증가, 개구면의 일부가 기능에 전용이고 상이한 부분은 상이한 기능에 전용되는 개구면 서브셋팅, 및 동적 및 임의의 빔 포밍 및 편파 생성과 같은 이점이 있다. 그러나, 각 신호 체인이 공간과 전력을 소비하고 비용을 증가시키기 때문에 SWAP-C에서는 이러한 성능이 저하된다.
이로써, 도 69를 참조하면, 하나의 신호 체인이 다수의 픽셀들을 지원하도록 신호를 결합하는 것이 때때로 바람직한다. 한 가지 방식은 픽셀들을 행들과 열들로 결합하여 방위각 및 고도에서 다수의 편파 동작 및 빔 스티어링과 포밍을 유지하는 것이다. 픽셀들을 결합하기 위해, 컴바이너 또는 스플리터(예를 들어, 도 69의 예시적인 신호 체인(630)의 컴바이너(632) 또는 컴바이너들(634))는 TX/RX 경로들의 하나 이상의 위치에서 신호 체인에 삽입된다. 컴바이너(632, 634)는 양방향 디바이스이며, 이는 전류가 어느 방향으로든 또는 양방향으로 동시에 흐를 수 있음을 의미한다. 도 69는, 컴바이너(632)가 듀플렉서와 발룬 사이에 위치될 수 있거나, 또는 대안적으로 컴바이너들(634)이 TX 경로에서 전력 증폭기(PA)(636)의 업스트림에 위치될 수 있고 RX 경로에서 저노이즈 증폭기(LNA)(638)의 다운스트림에 위치될 수 있음을 도시한다(도 69는 예시된 발룬(600)을 통해 단일의 예시적인 픽셀과 커플링된 컴바이너(632)를 도시하지만, 보다 일반적으로 컴바이너(632)는 픽셀들의 각 발룬을 통해 다수의 픽셀들과 커플링될 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 컴바이너들(634)이 예시적인 픽셀의 전력 증폭기(636) 및 저잡음 증폭기(638)를 통해 단일의 예시적인 픽셀과 커플링되지만, 보다 일반적으로 컴바이너들(634)은 픽셀들의 각 구성요소(634, 636)를 통해 다수의 픽셀들과 커플링될 수 있다.). 제1 위치(즉, 컴바이너(632))는 하나의 컴바이너(632)가 TX 및 RX 경로 둘 다에 사용되기 때문에 비용이 저렴한다; 그러나, 이러한 배치는, 컴바이너(632)가 통상적으로 제한된 전력 처리 능력을 가지고 RX 경로에 신호 감소(손실)를 덧붙히기 때문에 성능 저하를 겪는다. 제2 위치(즉, 컴바이너들(634))은 필요한 컴바이너들의 수를 두 배로 늘리지만 픽셀당 PA들(636)의 사용을 허용하여, 전력을 RF 전력으로 변환하는 전체 효율을 증가시키고, LNA(638)이 RX 경로 상에서 컴바이너(634)의 손실을 극복하고, 시스템의 전체 노이즈 수치를 감소시키도록 하는데, 이는 픽셀당 열 노이즈가 상관 관계가 없으며,
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에 비례하는 비율로 시스템 노이즈를 감소시키기 때문이다. 반대로 컴바이너(632)를 사용하는 실시예들은 많은 픽셀들에 대해 단일 LNA(638)를 사용하고 노이즈 수치 이점을 더 적게 받는다.
도 69의 신호 체인(630)은 원하는 경우 빔 스티어링 및 빔 포밍을 수행하기에 충분한 수의 신호 체인들이 존재한다고 가정한다. 일부 빔 포밍 및 스티어링은 2 개의 신호 체인들로 수행할 수 있지만, 4개의 신호 체인들은 더 나은 성능의 솔루션을 제공한다. 신호 체인에서 비용이 가장 많이 들고 전력이 가장 많이 소비되는 부분은 종종 아날로그 디지털 변환과, 빔 스티어링 및 포밍에 필요한 동작을 수행하는데 필요한 디지털 신호 프로세싱이다.
도 70을 참조하면, 신호 체인(640)은 시스템 비용을 줄이는 한 가지 방식을 예시한다. 신호 체인(640)은 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(644)의 다운스트림에 위상 시프터 또는 타임 딜레이(642), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(648)의 업스트림에 위상 시프터 또는 타임 딜레이(646)를 포함한다. 이 방법은 필요한 신호 체인들의 수를 줄이고, 일부 경우에 따라 하나의 신호 체인만 필요로 한다. 트레이드오프는 시간 시프터들 또는 딜레이들(642, 646)이 일부 구현들에서 광대역 동작을 제한할 수 있다는 것이다.
여기에 도시된 모든 신호 체인들에서, 디지털-아날로그 컨버터 뒤에 옵션으로 신호의 주파수를 높이는 믹서가 올 수 있고 아날로그-디지털 컨버터 앞에 옵션으로 신호의 주파수를 낮추는 믹서가 올 수 있다는 점에 유의한다.
도 71을 참조하면, 일부 RF 구성요소들은 단일 종단 대신 차동 신호로 동작할 수 있다. 그러한 "차동" RF 구성요소들을 사용하면 DSA가 도 71에 도시된 바와 같이 완전 차동 신호 체인(650)과 함께 동작할 수 있다. 여기에서 입력은 ADC(648) 또는 DAC(644)에서 디지털 워드로 또는 디지털 워드로 변환할 때까지 밸런싱된 쌍으로 유지된다. 전력 증폭기(PA)(636) 및 저노이즈 증폭기(LNA)(638)는 이 실시예에서 차동 신호를 프로세싱한다. 도 71의 예시적인 실시예는, TX 및 RX 차동 경로들의 시분할 또는 주파수 분할 듀플렉싱을 제공하기 위한 스위치(또는 대안적으로 듀플렉서 또는 순환기)(652), 및 LNA(638)의 업스트림의 옵션 필터(654)를 더 포함한다. 스위치, 듀플렉서, 또는 순환기는 중간 발룬(intervening balun) 없이 하나 이상의 개구면 픽셀에 커플링됨에 유의한다.
변형 실시예는 차동 신호가 DAC 및 ADC의 짧은 위치로 유지되고 발룬들이 그 지점에서 변환하는데 사용되는 반-차동 신호 체인(도시되지 않음)을 사용할 수 있다.
컴바이너들 각각은 손실을 덧붙히고, 채널 카운트에서 제한되며, SWAP-C를 증가시킨다. 이들 효과를 완화하기 위해 다양한 설계가 사용될 수 있다.
도 72를 참조하면, 컴바이너(632)가 신호 체인(660)(예를 들어, 이는 도 69의 신호 체인(630) 또는 도 70의 신호 체인(640)일 수 있음) 뒤에 포함되고 4 개의 픽셀들로 팬아웃되는 예가 도시된다. 이들 픽셀들은 행으로 도시되며 컴바이너(632)는 신호 체인(660) 앞에 사용되는 4-1 컴바이너이다. 이 예에서, 모든 4개의 픽셀들은 동일한 신호를 수신하고, 방위각을 따라 픽셀 레벨 스티어링이 가능하지 않다. 옵션의 수정은 컴바이너와 발룬들 사이에 위상 시프터를 위치하는 것이다. 이 접근 방식은 저전력, 저비용 구성을 나타낸다. 이들 예들은, 더 큰 DSA들, 예를 들어, 9-1 컴바이너들을 필요로 하는 10x10 DSA로 쉽게 확장될 수 있음을 유의한다.
도 73은 더 큰 팬아웃을 갖는 컴바이너를 생성하거나, 다수의 픽셀들에 걸쳐 위상 시프팅을 가능하게 하기 위해 직렬로 다수의 컴바이너들(634)을 사용하여 컴바이너(632)가 구성될 수 있는 방법의 예를 도시한다. 도 73은 직렬로 적층된 2 개의 2-1 컴바이너들(634)을 도시한다. SWAP-C 또는 2-1 대 4-1 컴바이너의 성능 특성, 또는 필요한 컴바이너 팬아웃의 비가동률로 인해 이 작업을 선택할 수 있다. 또 다른 이유는 신호 라인들 상에서 동일하지 않은 타임 딜레이를 유발하지 않도록 한 픽셀로부터 또 다른 픽셀로 총 트레이스 길이를 동일하게 하는 것이 더 쉽기 때문일 수 있다. 추가적으로, 그룹들 사이에 일부 빔 포밍 및 스티어링을 허용하는 컴바이너들(634) 사이에 믹서를 위치할 수 있다.
도 74는 컴바이너 접근 방식이 균질할 필요가 없음을, 즉 컴바이너들의 사용이 픽셀들 간에 밸런싱을 이루지 않음을 도시한다. 도 74의 예에서, 3-1 컴바이너(672)는 제1 신호 체인(670)을 3 개의 픽셀들과 연결하는 반면, 제4 픽셀은 제2 신호 체인(680)에 대한 직선 연결을 가진다. 이 접근 방식은 DSA가 전력/감도 필요성이 서로 다른, 다수의 관심 신호를 동시에 프로세싱하도록 설계될 때에 유용할 수 있다. 이 경우, 완전한 DSA 성능이 필요할 때 2 개의 신호 체인들(670, 680)은 디지털 도메인에서 결합된다.
도 75는 듀플렉서들(690)(스위치들, 순환기들, 다이플렉서들 등일 수 있음)를 통해 개구면으로부터 TX 및 RX 경로들을 분리함으로써 성능을 증가시키는 또 다른 비-제한적인 예시적인 예를 여전히 도시한다. 도 75에 도시된 바와 같이, TX 신호 체인(700)은 DSA의 픽셀들을 통해 송신하도록 제1 4-1 컴바이너(702)로 공급되어 전력 증폭기들(Pas)(704)를 구동한다. RX 신호 체인(710)은 저노이즈 증폭기들(LNA)(714)(옵션의 프리-필터(pre-filter)를 포함할 수 있음)에 의한 증폭 후에 제2 4-1 컴바이너(712)를 통해 신호를 수신한다. 여기서, 컴바이너들의 수를 두 배로 늘릴 필요성이 있지만, 이렇게 함으로써 성능은 증가된다. LNA(714)는 컴바이너들의 손실을 무효화할 수 있으며, Pas(704)가 다운스트림이기 때문에 컴바이너들의 전력 제한에 더 이상 제한되지 않는다.
도 76-81은 다양한 성능/SWAP-C 트레이드 공간 위치에 대한 일부 예들을 제시한다. 이들 예들에서 발룬(600)과 직접 인터페이싱하는 도 69의 컴바이너들(632)이 사용된다는 점에 유의한다. 이들 모든 예들은 도 69의 제2 위치에서 컴바이너들(634)로 대안적으로 구현될 수 있음에 유의한다.
도 76은 모두 5-1 컴바이너들인 컴바이너들(632)을 사용하여, 수평 편파에서 4 개의 신호 체인들 및 수직 편파에서 4 개의 신호 체인들을 제공하는 5x5 픽셀 DSA 실시예를 도시한다. 이 구성은 2의 거듭제곱(즉, 2n) 채널 카운트들을 가진 SDR들(Software Defined Radios), 예를 들어 23=8 채널들을 갖는 SDR들을 제대로 갖는 이 구성 쌍들은 상업적으로 이용 가능하다. 이 설계는 두 편파들 상의 동시 동작, 들어오는 편파를 측정하는 능력, 및 방위각과 고도 둘 다에서 빔 스티어링 및 포밍을 할 수 있는 능력을 허용한다. 예시적인 5x5 픽셀 DSA와 관련하여 이 설계의 단점은 일반적인 팬아웃이 아닌 5-1 컴바이너들을 사용한다는 점이다.
도 77을 참조하면, 예시적인 5x5 픽셀 DSA와 관련하여 흔하지 않은 5-1 컴바이너들의 필요성을 완화하기 위해 도 77의 설계가 사용될 수 있고, 상기 설계에서 하나의 수직 및 하나의 수평 주변 상의 픽셀들은 신호 체인으로 가져오지 않아, 유효 개구면 구역에서 다소 감소된다. 이로써, 돌출부들(20)의 한 면만이 사용된다. 여기에서 컴바이너들(632)은 모두 4-1 컴바이너들이다. 이 접근 방식은 2의 거듭제곱이 가장 널리 이용되기 때문에, 보다 일반적인 4x1 컴바이너 팬아웃들이 사용되도록 할 수 있다. 사용하지 않은 면들을 더 잘 사용하기 위해, 도 74의 접근 방식을 적용하여 추가 관심 신호를 조사할 수 있다.
단일 편파가 관심이 있거나, 빔 스티어링 및 포밍이 하나의 편파에서만 필요할 때 도 78의 접근 방식이 유용하다. 여기서 행들은 도 76을 참조하여 이미 설명된 바와 같이 4 개의 신호 체인들(630)에 의해 제공되는 컴바이너들(632)에 의해 연결된다. 그러나, 도 78의 실시예에서 열들은 4개의 5-1 컴바이너들(724)로 팬아웃하는 4-1 컴바이너(722)에 의해 단일 신호 체인(720)에 결합된다. 이 구성은, 예를 들어, 두 개의 관심 신호가 동작 중이고 이러한 신호 중 하나에서 포밍 및 스티어링이 필요하지 않은 경우에 유용하다.
도 79는 편파, 또는 빔 포밍/스티어링을 측정하거나 제어하는 능력이 없는 단일 신호 체인(730)을 제공하는 DSA 아키텍처이다. 단일 신호 체인은, 2 개의 4-1 컴바이너들(732)로 팬아웃하고 차례로 상기 4-1 컴바이너들 각각이 4 개의 5-1 컴바이너들(734)로 팬아웃하는 2-1 컴바이너(731)에 의해 행들 및 열들과 커플링된다. 예를 들어, 이 아키텍처는 효율적인 초광대역 성능이 필요한 기존 단일 채널 라디오를 지원하는데 유용하다.
도 80은, 각 픽셀이 결합된 수평 및 수직 편파들을 가지고, 그 자체 신호 체인에 연결된 DSA를 도시한다. 이 접근 방식은 저 노이즈 및 고 전력 효율이 요구되는 경우에 유용하며 강력한 빔포밍이 필요하지만 빔 패턴 및 수신 패턴은 편파가 대칭이어야 한다.
도 81을 참조하면, DSA의 한 가지 이점은 그 초광대역폭과 많은 신호를 동시에 지원할 수 있다는 점이다. 그러나, 주어진 DSA 구현은 데이터 컨버터들의 대역폭에 의해 제한될 수 있다. 이 제한을 완화하기 위해, 도 81의 아키텍처는 앞의 예들 중 어느 것에서 사용될 수 있다. 도 81에 도시된 바와 같이, 픽셀들이 행들, 열들 또는 일부 다른 구성으로 결합된 후에, 이들은 다수의 컨버터들로 분할된다. 송신(TX) 경로의 경우, 다수의 DAC 컨버터들(750)은 컴바이너들(752)을 통해 전력 증폭기(PA)(754)에 커플링된다. 수신(RX) 경로의 경우, 다수의 ADC 컨버터들(760)은 컴바이너들(762)을 통해, 옵션으로 프리-필터(766)와 함께 저노이즈 증폭기(LNA)(764)에 커플링된다. 컨버터는 적당한 필터링 및 믹서들을 포함하는 것으로 간주되는 것에 유의한다. 이 아키텍처는, 예를 들어, LNA 및 PA들이 존재할 때, 컴바이너들에서 손실의 영향을 줄이는데 적합하다.
바람직한 실시예들이 예시 및 설명되었다. 분명히, 이전의 상세한 설명을 읽고 이해하면 수정 및 변경이 다른 것들에 대해 발생할 것이다. 본 발명은 첨부된 청구범위 또는 그 균등물의 권리 범위 내에 있는 한 그러한 모든 수정 및 변경이 포함되는 것으로 해석되도록 의도된다.

Claims (60)

  1. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공(hollow)이며, 하나 이상의 전자 구성요소들은 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 내부에 배치됨; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이와 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인터페이스 보드는 인터페이스 인쇄 회로 보드이고,
    상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 내부에 배치된 하나 이상의 전자 구성요소들은 상기 인터페이스 인쇄 회로 보드의 앞측면 상에 장착되고, 상기 인터페이스 인쇄 회로 보드를 통과하는 전기 피드스루들(feedthroughs)에 의해 상기 인터페이스 인쇄 회로 보드의 뒷측면과 전기적으로 연결되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 내부에 배치되고 상기 인터페이스 인쇄 회로 보드의 앞측면 상에 장착된 하나 이상의 전자 구성요소들은 상기 인터페이스 인쇄 회로 보드의 앞측면의 리세스 또는 홀에 배치되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  4. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이와 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하며,
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 직선 어레이로 배치된 동일 크기의 제1 세트의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들, 및 상기 제1 세트의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이에 배치된 제2 세트의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 직선 어레이로 배치되되, 상기 인터페이스 인쇄 회로 보드의 앞측면 상에 무작위로 위치되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  6. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이;
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들 사이에 배치된 유전체 필러; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되고 상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에서 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이와 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유전체 필러는 단계별 등급 유전율(step-graded)을 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 유전체 필러는 다수의 층들을 포함하고, 상기 층들은 서로 다른 유전율을 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 유전체 필러는 등급 유전율을 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  10. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장된, 면처리된(faceted) 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들의 이웃 면처리부들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 나사산 개구들을 가진 베이스들을 갖는 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들이고,
    상기 RF 개구면은:
    상기 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 베이스들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고(threaded), 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  12. 청구항 11에 있어서,
    각 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 베이스의 중앙에 단일 나사산 개구를 가지고, 상기 단일 나사산 개구에 대해 나사산이 형성된 단일 나사산 패스너에 의해 상기 인터페이스 보드에 고정되며; 그리고
    각 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 상기 인터페이스 보드의 대응하는 리세스 또는 너브와 짝을 이룬 적어도 하나의 너브 또는 리세스를 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 RF 회로소자와 연결되기 위해, 상기 인터페이스 보드에 짝을 이룬 탭들을 가진 전기 전도성 마운트들을 더욱 포함하며,
    각 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 대응하는 전기 전도성 마운트 상에 배치되고, 상기 전기 전도성 마운트는 각 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부와 상기 인터페이스 보드 사이에 개재되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  14. 청구항 13에 있어서,
    각 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 베이스의 중앙에 단일 나사산 개구를 가지고, 상기 대응하는 전기 전도성 마운트의 중앙 개구를 통과하고 상기 단일 나사산 개구에 대해 나사산이 형성된 단일 나사산 패스너에 의해 상기 인터페이스 보드에 고정되며; 그리고
    각 솔리드의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 상기 인터페이스 보드의 대응하는 리세스 또는 너브와 짝을 이룬 적어도 하나의 너브 또는 리세스를 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공의 돌출부들 내부에 배치된 중앙 실린더 지지부들을 갖는 중공의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들이고, 상기 중앙 실린더 지지부들은 나사산 개구들을 가지고,
    상기 RF 개구면은:
    상기 중공의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 중공의 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 중앙 실린더 지지부들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  16. 청구항 10에 있어서,
    각 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는:
    테이퍼링 리셉터클들을 가진 유전체 구조체; 및
    상기 유전체 구조체의 테이퍼링 리셉터클들에 짝을 이룬 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들, 여기서 상기 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들은 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부의 면처리부들을 정의함;을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 유전체 구조체들은 나사산 개구들을 가진 베이스들을 더욱 포함하며,
    상기 RF 개구면은:
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 유전체 구조체들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고, 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  18. 청구항 17에 있어서,
    각 유전체 구조체는 베이스의 중앙에 단일 나사산 개구를 가지고, 상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 각 유전체 구조체의 단일 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성된 나사산 패스너들에 의해 상기 인터페이스 보드에 고정되며; 그리고
    각 유전체 구조체는 상기 인터페이스 보드의 대응하는 리세스 또는 너브와 짝을 이룬 적어도 하나의 너브 또는 리세스를 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  19. 청구항 17 또는 18에 있어서,
    각 전기 전도성 테이퍼링 플레이트는 RF 회로소자와 연결되기 위해, 상기 인터페이스 보드에 짝을 이룬 탭을 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  20. 청구항 10에 있어서,
    각 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 정점 지점 또는 정점 면처리부에서 만나는 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부의 면처리부들을 포함한, 금속 시트로부터의 단일 피스 절단부를 포함하고,
    상기 단일 피스 절단부의 면처리부들은 상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부를 정의하기 위해 상기 정점 지점 또는 정점 면처리부와의 접합부들에서 접히는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  21. 청구항 20에 있어서,
    각 면처리부는, 상기 RF 회로소자와 연결되기 위해, 상기 인터페이스 보드에 짝을 이루고 상기 정점 지점 또는 정점 면처리부와의 접합부로부터 원위에 있는 탭을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  22. 청구항 20 또는 21에 있어서,
    상기 단일 피스 절단부는 상기 정점 면처리부에서 만나는 면처리부들을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  23. 청구항 10에 있어서,
    테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들을 가진 레이돔을 더욱 포함하며,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 상기 레이돔의 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들에 배치되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 상기 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들에 펀칭된 금속 시트를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  25. 청구항 10 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 4 접이 회전 대칭(four-fold rotational symmetry)을 갖는 4 측면 피라미드들인, 무선 주파수(RF) 개구면.
  26. 청구항 25에 있어서,
    각 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는, 상기 4 측면 피라미드의 4 개의 측면들이 만나는 정사각형 정점 면처리부를 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  27. 청구항 10 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은:
    2 접이 회전 대칭을 갖는 4 측면 피라미드들;
    6 접이 회전 대칭을 갖는 6 측면 육각 피라미드들; 또는
    3 접이 회전 대칭을 갖는 삼각형 피라미드들 중 하나인, 무선 주파수(RF) 개구면.
  28. 청구항 10 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RF 개구면은 RF 파장에서 동작되도록 구성되며,
    상기 RF 개구면은:
    상기 RF 파장보다 큰 높이를 가진 스탠드오프들을 더욱 포함하고,
    상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 각 스탠드오프 상에서 장착되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  29. 청구항 10 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RF 회로소자는:
    상기 인터페이스 보드에 수직으로 배향되는, 접지 평면들을 갖는 수직 인쇄 회로 보드들(PCB들); 및
    상기 수직 PCB들 상에 장착되는 RF 구성요소들;을 포함하며,
    상기 인터페이스 보드는 접지 평면이 없는 유전체 보드 또는 PCB인, 무선 주파수(RF) 개구면.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 수직 PCB들의 에지들은 상기 인터페이스 보드에 고정되며,
    상기 RF 개구면은:
    상기 인터페이스 보드와 평행하게 배향된 제2 지지 보드를 더욱 포함하며,
    상기 수직 PCB들은 상기 인터페이스 보드와 상기 제2 지지 보드 사이에 배치되고, 상기 인터페이스 보드로부터 원위에 있는 수직 PCB들의 에지들은 상기 제2 지지 보드에 고정되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  31. 청구항 29 또는 30에 있어서,
    상기 수직 PCB들은, 상호 평행하는 제1 세트의 수직 PCB들을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 수직 PCB들은, 상호 평행하는 제2 세트의 수직 PCB들을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 제1 및 제2 세트들의 수직 PCB들은 절단부들을 포함하고, 상기 절단부를 통하여, 상기 제1 및 제2 세트들의 수직 PCB들은 상기 인터페이스 보드에 수직인 모든 수직 PCB들의 2 차원 그리드를 형성하기 위해 함께 짝을 이루는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  34. 청구항 29 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
    5 측면 하우징 또는 인클로저;를 더욱 포함하며,
    상기 인터페이스 보드는 상기 5 측면 하우징 또는 인클로저의 한 측면이며, 상기 수직 PCB들의 에지들은 상기 5 측면 하우징 내부에 고정되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 5 측면 인클로저 또는 하우징의 뒷측면 상에 배치된 후면 지지부 또는 커버; 및
    면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이에 걸쳐 배치된 레이돔;을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  36. 청구항 10 내지 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RF 회로소자는 하나 이상의 신호 체인을 포함하며, 상기 신호 체인 각각은:
    수신 신호 체인;
    송신 신호 체인;
    상기 수신 신호 체인 및 상기 송신 신호 체인에 커플링된 스위치, 듀플렉서, 또는 순환기; 및
    상기 스위치, 듀플렉서, 또는 순환기를 하나 이상의 개구면 픽셀들에 커플링하는 하나 이상의 발룬;을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 수신 신호 체인은 저노이즈 증폭기를 포함하며; 그리고
    상기 송신 신호 체인은 전력 증폭기를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  38. 청구항 36 또는 37에 있어서,
    상기 하나 이상의 신호 체인은:
    개구면 픽셀들의 행들을 구동하는 행 신호 체인들; 및
    개구면 픽셀들의 열들을 구동하는 열 신호 체인들;을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  39. 청구항 10 내지 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RF 회로소자는 하나 이상의 차동 신호 체인을 포함하며, 상기 차동 신호 체인 각각은:
    차동 수신 신호 체인;
    차동 송신 신호 체인; 및
    상기 수신 신호 체인 및 상기 송신 신호 체인에 커플링된 스위치, 듀플렉서, 또는 순환기;를 포함하며,
    상기 스위치, 듀플렉서, 또는 순환기는 중간 발룬 없이 하나 이상의 개구면 픽셀에 커플링되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  40. 청구항 39에 있어서,
    상기 차동 수신 신호 체인은 저노이즈 증폭기를 포함하며; 그리고
    상기 차동 송신 신호 체인은 전력 증폭기를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  41. 청구항 39 또는 40에 있어서,
    상기 하나 이상의 차동 신호 체인은:
    개구면 픽셀들의 행들을 구동하는 행 차동 신호 체인들; 및
    개구면 픽셀들의 열들을 구동하는 열 차동 신호 체인들;을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  42. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 상기 베이스들은 나사산 개구들을 가짐;
    상기 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 베이스들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고, 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  43. 청구항 42에 있어서,
    각 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 베이스의 중앙에 단일 나사산 개구를 가지고, 상기 단일 나사산 개구에 대해 나사산이 형성된 단일 나사산 패스너에 의해 상기 인터페이스 보드에 고정되며; 그리고
    각 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 상기 인터페이스 보드의 대응하는 리세스 또는 너브와 짝을 이룬 적어도 하나의 너브 또는 리세스를 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  44. 청구항 42에 있어서,
    상기 RF 회로소자와 연결되기 위해, 상기 인터페이스 보드에 짝을 이룬 탭들을 가진 전기 전도성 마운트들을 더욱 포함하며,
    각 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 대응하는 전기 전도성 마운트 상에 배치되고, 상기 전기 전도성 마운트는 각 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부와 상기 인터페이스 보드 사이에 개재되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  45. 청구항 44에 있어서,
    각 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 베이스의 중앙에 단일 나사산 개구를 가지고, 상기 대응하는 전기 전도성 마운트의 중앙 개구를 통과하고 상기 단일 나사산 개구에 대해 나사산이 형성된 단일 나사산 패스너에 의해 상기 인터페이스 보드에 고정되며; 그리고
    각 솔리드의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는 상기 인터페이스 보드의 대응하는 리세스 또는 너브와 짝을 이룬 적어도 하나의 너브 또는 리세스를 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  46. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 중공의 돌출부들 내부에 배치된 중앙 실린더 지지부들을 가지고, 상기 중앙 실린더 지지부들은 나사산 개구들을 가짐;
    상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 중앙 실린더 지지부들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고, 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 중공의 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  47. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이, 여기서 각 전기 전도성 테이퍼링 돌출부는:
    테이퍼링 리셉터클들을 가진 유전체 구조체, 및
    상기 유전체 구조체의 테이퍼링 리셉터클들에 짝을 이룬 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들을 포함하며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 플레이트들은 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부를 정의함; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  48. 청구항 47에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 유전체 구조체들은 나사산 개구들을 가진 베이스들을 더욱 포함하며,
    상기 RF 개구면은:
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들을 상기 인터페이스 보드에 고정하기 위해, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 유전체 구조체들의 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성되고, 상기 인터페이스 보드의 개구들을 통과하는 나사산 패스너들;을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  49. 청구항 48에 있어서,
    각 유전체 구조체는 베이스의 중앙에 단일 나사산 개구를 가지고, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 각 유전체 구조체의 단일 나사산 개구들에 대해 나사산이 형성된 나사산 패스너들에 의해 상기 인터페이스 보드에 고정되며; 그리고
    각 유전체 구조체는 상기 인터페이스 보드의 대응하는 리세스 또는 너브와 짝을 이룬 적어도 하나의 너브 또는 리세스를 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  50. 청구항 48 또는 49에 있어서,
    각 전기 전도성 테이퍼링 플레이트는 RF 회로소자와 연결되기 위해, 상기 인터페이스 보드에 짝을 이룬 탭을 더욱 가지는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  51. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이;
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자; 및
    테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들을 가진 레이돔;을 포함하며,
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 상기 레이돔의 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들에 배치되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  52. 청구항 51에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 상기 테이퍼링 돌출부 형상의 리세스들에 펀칭된 시트 금속을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  53. RF 파장에서 동작되도록 구성되는 무선 주파수(RF) 개구면에 있어서,
    상기 RF 개구면은:
    앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이;
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자; 및
    상기 RF 파장보다 큰 높이를 가진 스탠드오프들, 여기서 상기 면처리된 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들은 각 스탠드오프 상에서 장착됨;을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  54. 앞측면 및 뒷측면을 가진 인터페이스 보드, 여기서 상기 인터페이스 보드는 접지 평면이 없는 유전체 보드 또는 인쇄 회로 보드(PCB)임;
    상기 인터페이스 보드의 앞측면 상에 배치된 베이스들을 가지고 상기 인터페이스 보드의 앞측면으로부터 연장되는 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이; 및
    상기 인터페이스 보드의 뒷측면에 배치되며, 상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 이웃 쌍들에 의해 정의된 차동 RF 수신 및/또는 송신 요소들을 포함한 개구면 픽셀들과 전기적으로 연결되는 RF 회로소자;를 포함하며,
    상기 RF 회로소자는:
    상기 인터페이스 보드에 수직으로 배향된, 접지 평면들을 갖는 PCB들, 및
    상기 수직 PCB들 상에 장착된 RF 구성요소들을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  55. 청구항 54에 있어서,
    상기 수직 PCB들의 에지들은 상기 인터페이스 보드에 고정되며,
    상기 RF 개구면은:
    상기 인터페이스 보드와 평행하게 배향된 제2 지지 보드를 더욱 포함하며,
    상기 수직 PCB들은 상기 인터페이스 보드와 상기 제2 지지 보드 사이에 배치되고, 상기 인터페이스 보드로부터 원위에 있는 수직 PCB들의 에지들은 상기 제2 지지 보드에 고정되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  56. 청구항 54 또는 55에 있어서,
    상기 수직 PCB들은, 상호 평행하는 제1 세트의 수직 PCB들을 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  57. 청구항 56에 있어서,
    상기 수직 PCB들은, 상호 평행하는 제2 세트의 수직 PCB들을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  58. 청구항 57에 있어서,
    상기 제1 및 제2 세트들의 수직 PCB들은 절단부들을 포함하고, 상기 절단부를 통하여, 상기 제1 및 제2 세트들의 수직 PCB들은 상기 인터페이스 보드에 수직인 모든 수직 PCB들의 2 차원 그리드를 형성하기 위해 함께 짝을 이루는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  59. 청구항 54 내지 58 중 어느 한 항에 있어서,
    5 측면 하우징 또는 인클로저;를 더욱 포함하며,
    상기 인터페이스 보드는 상기 5 측면 하우징 또는 인클로저의 한 측면이며, 상기 수직 PCB들의 에지들은 상기 5 측면 하우징 내부에 고정되는, 무선 주파수(RF) 개구면.
  60. 청구항 59에 있어서,
    상기 5 측면 인클로저 또는 하우징의 뒷측면 상에 배치된 후면 지지부 또는 커버; 및
    상기 전기 전도성 테이퍼링 돌출부들의 어레이에 걸쳐 배치된 레이돔;을 더욱 포함하는, 무선 주파수(RF) 개구면.
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