(57)【要約】【課題】複数の素子アンテナに送信信号を分配して供給し、又は複数の素子アンテナにより受信した受信信号を合成することによって、送信、受信又は送受信を行うアンテナ装置に関し、小型で保守性の高いアンテナ装置を得ることを目的とする。【解決手段】アンテナユニット２０を複数用いてアンテナ装置を構成する。放熱板２１の両面にアンテナユニット２０を設け、また放熱板２１の長手方向に複数のアンテナユニット２０を設ける。放熱板２１内には冷却管２２を設ける。この冷却管２２は、通常の冷媒を流すような管であっても良いし、ヒートパイプのようなものであってもよい。また、分配合成回路部２３によって、各アンテナユニット２０に制御信号及び送信信号を供給し、各アンテナユニット２０からの受信信号を合成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナ、これらの素子アンテナを固定するアンテナ固定台、このアンテナ固定台の素子アンテナ取付面と略垂直に配置され、上記素子アンテナに接続するマイクロストリップ線路を形成した基板、この基板の面上に配置され、上記マイクロストリップ線路に接続される複数の送受信モジュールを有するアンテナユニットと、上記送受信モジュールが発生する熱を排熱する放熱板であって、上記アンテナユニットを両面に配置した放熱板とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記アンテナユニットは、アンテナ固定台上に１列に複数の素子アンテナが固定されており、上記放熱板の両面に配設するアンテナユニットの素子アンテナが千鳥状に並ぶようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記アンテナユニットは、上記基板の端部に上記基板の面に略平行に設けられ、上記素子アンテナと上記マイクロストリップ線路とを接続する給電ピンを具備したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記放熱板は、上記送受信モジュールの熱を排熱するヒートパイプを具備したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
複数の素子アンテナ、これらの素子アンテナを固定するアンテナ固定台、このアンテナ固定台の素子アンテナ取付面と略垂直に配置され、上記素子アンテナに接続するマイクロストリップ線路を形成した基板、この基板の面上に配置され、上記マイクロストリップ線路に接続される複数の送受信モジュールを有するアンテナユニットと、上記送受信モジュールが発生する熱を排熱する放熱板であって、上記アンテナユニットを両面に配置した複数の放熱板とを備え、上記複数の放熱板を互いに平行に配置することにより、上記アンテナ素子を平面又は曲面上に配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の素子アンテナに送信信号を分配して供給し、又は複数の素子アンテナにより受信した受信信号を合成することによって、送信、受信又は送受信を行うアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、例えば特許文献１に示された従来のアレーアンテナの構成図である。
図５において、１は送受信モジュール、２は素子アンテナ、３はコールドプレート、４は第１の制御信号分配回路、５は第１の送受信号分配合成回路、６は制御信号コネクタ、７は送受信号コネクタ、８は冷媒管、９は第２の制御信号分配回路、１０は第２の送受信号分配回路である。
【０００３】
素子アンテナ２は送受信モジュール１のそれぞれに設けられており、送受信モジュール１はコールドプレート３上に配置される。コールドプレート３は、上下に貫通する冷媒管８を有しており、この冷媒管８を冷媒が流れることによって、送受信モジュール１で発生した熱が排出される。それぞれの送受信モジュール１は、第１の制御信号分配回路４と第１の送受信号分配合成回路５とにコネクタを介して接続されている。さらに第１の制御信号分配回路４は第２の制御信号分配回路９に、第１の送受信号分配合成回路５は第２の送受信号分配合成回路１０に接続される。この構成によって、第２の送受信号分配合成回路１０から供給されるＲＦ信号は、送受信号コネクタ７及び第１の送受信号分配合成回路５を介して各送受信モジュール１に分配して入力され、素子アンテナ２から送信される。また、制御信号は、第２の制御信号分配回路９を経て、制御信号コネクタ６及び第１の制御信号分配回路４を介して各送受信モジュール１に入力されて、各送受信モジュール１の送受信等の制御に使用される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−１４６４０４号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、送受信モジュールを脱着する際に、コールドプレート単位で脱着する場合には、冷媒管を冷却系から脱着しなければならず、また送受信モジュールを１台ごとに脱着する場合には、脱着前後において隣接する素子アンテナ素子の位置が変化し位相調整しなければならず、保守性が低いという問題点があった。また、従来のアンテナ装置は、各送受信モジュール毎に送受信号コネクタと制御信号コネクタが必要であるために、製造コストが高くなるとともに、コネクタ等の配置場所を確保するために装置構成を小型化することができないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、小型で保守性の高いアレー式のアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るアンテナ装置は、複数の素子アンテナ、これらの素子アンテナを固定するアンテナ固定台、このアンテナ固定台の素子アンテナ取付面と略垂直に配置され、上記素子アンテナに接続するマイクロストリップ線路を形成した基板、この基板の面上に配置され、上記マイクロストリップ線路に接続される複数の送受信モジュールを有するアンテナユニットと、上記送受信モジュールが発生する熱を排熱する放熱板であって、上記アンテナユニットを両面に配置した放熱板とを備えたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るアンテナ装置は、請求項１の発明に係るアンテナ装置において、上記アンテナユニットは、アンテナ固定台上に１列に複数の素子アンテナが固定されており、上記放熱板の両面に配設するアンテナユニットの素子アンテナが千鳥状に並ぶようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明に係るアンテナ装置は、請求項１の発明に係るアンテナ装置において、上記アンテナユニットは、上記基板の端部に上記基板の面に略平行に設けられ、上記素子アンテナと上記マイクロストリップ線路とを接続する給電ピンを具備したものである。
【００１０】
請求項４の発明に係るアンテナ装置は、請求項１の発明に係るアンテナ装置において、上記放熱板は、上記送受信モジュールの熱を排熱するヒートパイプを具備したものである。
【００１１】
請求項５の発明に係るアンテナ装置は、複数の素子アンテナ、これらの素子アンテナを固定するアンテナ固定台、このアンテナ固定台の素子アンテナ取付面と略垂直に配置され、上記素子アンテナに接続するマイクロストリップ線路を形成した基板、この基板の面上に配置され、上記マイクロストリップ線路に接続される複数の送受信モジュールを有するアンテナユニットと、上記送受信モジュールが発生する熱を排熱する放熱板であって、上記アンテナユニットを両面に配置した複数の放熱板とを備え、上記複数の放熱板を互いに平行に配置することにより、上記アンテナ素子を平面又は曲面上に配置したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を図１及び図２によって説明する。図１は実施の形態１に係るアンテナ装置におけるアンテナユニットの構成図である。図２は実施の形態１に係るアンテナ装置の構成図である。図１において、１１は素子アンテナ、１２は素子アンテナ基板、１３はアンテナ固定台である。
素子アンテナ１１は素子アンテナ基板１２上に設けられており、素子アンテナ基板１２をアンテナ固定台１３上に配置する。１４は送信系又は受信系のいずれか、或いは送信系及び受信系双方を有する送受信モジュールであり、送受信モジュール１４が送信系を有する場合には、高出力増幅器や、送信系移相器などの高周波回路を備え、受信系を有する場合には、低雑音増幅器や、受信系移相器などの高周波回路を備え、送信系及び受信系を有する場合には、送受信切換回路などを備える。１５は合成分配回路基板であり、１６はマイクロ波基板の端部に設けた給電ピンであり、１７は制御信号コネクタである。合成分配回路基板１５には、送受信モジュール１４から給電ピン１６へのマイクロストリップ線路と、送受信モジュール１４へ送信信号を分配し、又は送受信モジュール１４からの受信信号を合成するマイクロストリップ線路を有している。また、合成分配回路基板１５には、送受信モジュール１４への制御信号線路が設けられており、制御信号コネクタ１７から制御信号を入力する。給電ピン１６は図示のように合成分配回路基板１５の端部に設けており、アンテナ固定台１３の穴１８を貫通して素子アンテナ１１に接続する。１９は金属板であり、合成分配回路基板１５に導電性接着剤を用いて接合しており、材質としては、アルミ、銅などの金属を用いる。
【００１３】
アンテナ固定台１３には、複数個の素子アンテナ１１及び素子アンテナ基板１２を固定する。このアンテナ固定台１３に素子アンテナ１１及び素子アンテナ基板１２が固定されている限り、複数の素子アンテナ１１の位置関係は変化しない。送受信モジュール１４は送信系又は受信系のいずれか、或いは送信系及び受信系双方を有する。これはアンテナ装置が送信用アンテナ又は受信用アンテナのいずれか、或いは送受信共用アンテナであるかによる。この送受信モジュール１４は、合成分配回路基板１５に設けたマイクロストリップ線によって、素子アンテナ１１に接続する。合成分配回路基板１５には、送受信モジュール１４へ送信信号を分配し、又は送受信モジュール１４からの受信信号を合成するマイクロストリップ線路を設けており、また合成分配回路基板１５には、送受信モジュール１４への制御信号線路が設けられており、制御信号コネクタ１７から制御信号を入力する。ここで、送受信モジュール１４は合成分配回路基板１５に固定して設けても良いし、電気的コネクタを用いて脱着可能に設けてもよい。
【００１４】
合成分配回路基板１５の端部には給電ピン１６を設けている。給電ピン１６は送受信モジュール１４と素子アンテナ１１を接続するマイクロストリップ線の端子に相当するものであり、アンテナ固定台１３の素子アンテナ１１取付面に設けた穴１８を貫通して素子アンテナ１１に接続する。この構成によって、素子アンテナ固定台１３の素子アンテナ１１取付面と分配合成回路基板１５の基板面とを略垂直に配置する。これは、素子アンテナ１１のアンテナ面が分配合成回路基板１５の基板面と略垂直の関係にあることを意味する。
【００１５】
このような接続と配置によって、図１に示すアンテナユニットでは、送受信モジュール１４の脱着に関わらず複数の素子アンテナ１１の相互の位置関係が変化しないため、保守性が高まるものである。
【００１６】
なお、図１において給電ピン１８は１個の送受信モジュール１４に２つずつ設けられているが、これは偏波２成分を送受信するためのものである。また、金属板１９は、導電性を有することによって、分配合成回路基板１５のマイクロストリップ線からなる制御信号線の共通の電気的グランドとすることができ、また金属板のもつ熱伝導特性によって、複数個の送受信モジュール１４の熱を拡散して温度を均一化するように作用する。
【００１７】
このように構成したアンテナユニットを複数用いてアンテナ装置を構成する。
図２において、２０は図１に基づき説明したアンテナユニットであり、２１は放熱板である。放熱板２１の両面にアンテナユニット２０を設け、また放熱板２１の長手方向に複数のアンテナユニット２０を設ける。また、２２は放熱板２１に設けた冷却管であり、通常の冷媒を流すような管であっても良いし、ヒートパイプのようなものであってもよい。２３は複数のアンテナユニット２０に制御信号を供給し、また、送信信号又は受信信号を分配合成する分配合成回路部である。なお、放熱板２１は、図２に示す長手方向に、４つのアンテナユニット１４の端から端まで延在しているものとする。
【００１８】
アンテナユニット２０を放熱板２１への取り付けは、アンテナユニット２０内の分配合成回路基板１５の送受信モジュール１４を取り付けた面と反対面側を放熱板２１に取り付ける。分配合成回路基板１５が十分に薄ければ、送受信モジュール１４で発生する熱は十分に放熱板２１に流れて排熱が行われる。また、分配合成回路基板１５にサーマルビア（金属等で柱状に基板を貫通させたもの）等を設けて、熱伝導性を高めて、排熱することも可能である。放熱板２１に流れた熱は、冷却管２２によって排熱される。
【００１９】
このような構成によって、アンテナユニット２０ごとに脱着が可能であり保守性を高くすることができる。また、放熱板２１の両面にアンテナユニット２０を配置することにより、放熱板を削減し、小型軽量化を図ることができる。
【００２０】
さらに、図２について見れば、放熱板２１へのアンテナユニット２０の取付け方によって、素子アンテナ１１を千鳥状に並べている。即ち、放熱板２１の両側に一列に並ぶ左右の素子アンテナ１１の列を、素子アンテナ１１が交互にずれた位置に配置してなる。このように配置することにより、隣接する素子アンテナ１１の距離を均一に保ち、アンテナ放射特性の等方性を確保しようとするものである。このような素子アンテナ１１の千鳥状の配置は、次に説明する実施の形態２においても採用することができ、アンテナ全体の方向性を改善するものである（図３及び図４参照）。
【００２１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を図３及び図４によって説明する。実施の形態２においては、実施の形態２において説明したアンテナ装置を複数個配置して、さらにアンテナ開口面積の大きなアンテナ装置を構成するものである。図３及び図４において、２４は実施の形態１において説明したアンテナ装置である。また、図３及び図４において、図１と同一の符号を付した部分は図１のそれらと同一又は相当する部分を示す。
【００２２】
図３に示すアンテナ装置は、実施の形態１において説明したアンテナ装置２４を放熱板が互いに平行となるように複数配置することによって、素子アンテナ１１を略平面に配置したものである。このように配置することによって、素子アンテナ全体で構成されるアンテナの開口面積を大きくすることができる。
【００２３】
次に図４に示すアンテナ装置は、実施の形態１において説明したアンテナ装置２４を放熱板が互いに平行となるように複数配置し、さらに素子アンテナ１１が曲面上に並ぶように配置したものである。これは、アンテナ装置２４それぞれの高さ方向（図４に示す高さ方向）を変化させることによって、凸又は凹上に素子アンテナを配置するものである。このように配置することによって、素子アンテナ全体で構成されるアンテナの開口面積を大きくすることができるとともに、円柱側面などの局面に沿ってアンテナ装置を構成することができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の請求項１乃至請求項４に係る発明によれば、アンテナ固定台に複数の素子アンテナが固定され、このアンテナ固定台の素子アンテナ取付面に略垂直分配合成回路基板を設け、この分配合成回路基板に複数の送受信モジュールを配置するので、送受信モジュールの脱着に関わらず複数の素子アンテナの相互の位置関係が変化せず、また放熱板の両面にアンテナユニットを配置するのでアンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
この発明の請求項５に係る発明によれば、アンテナユニットを設けた放熱板を複数配置することによって、アンテナ開口面積の大きいアンテナを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置におけるアンテナユニットの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成図である。
【図５】従来のアンテナ装置の構成図である。
【符号の説明】
１１  素子アンテナ
１３  アンテナ固定台
１４  送受信モジュール
１５  分配合成回路基板
１６  給電ピン
２０  アンテナユニット
２１  放熱板
２２  ヒートパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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