(57)【要約】  薄型を維持しつつ放熱性を確保するアンテナ装置を得る。  アレイアンテナ１は、通信対象へ電波を送信する送信用アレイアンテナ１ａと、通信対象から電波を受信する受信用アレイアンテナ１ｂとを備え、平板型のアンテナアダプタ２に配置される。アンテナアダプタ２は、移動体表面７と間隙を介して対向して配置され、アレイアンテナ１が配置された面と移動体表面７に対向する面とを貫通する複数の貫通穴１１を有する。アレイアンテナ１およびアンテナアダプタ２は、レドーム３によって覆われている。アンテナアダプタ２の外周にはスカート４が固定され、スカート４は一端がレドーム３に接続され、他端が移動体表面７に接続されている。送風機９は、レドーム３、スカート４および移動体表面７で密閉された内部に配置され、レドーム３およびアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流１４を発生させる。
2020136861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信対象へ電波を送信または前記通信対象からの電波を受信するアレイアンテナと、
前記アレイアンテナが配置された側の面と、移動体表面に間隙を介して対向する側の面とを有し、前記アレイアンテナが配置された側の面と前記移動体表面に対向する側の面とを貫通する複数の貫通穴を有するアンテナアダプタと、
前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面を離間して覆うレドームと、
前記アンテナアダプタの外周に設けられ、一端が前記レドームに接続され、他端が移動体表面に密着して接続されたスカートと、
前記レドーム、前記スカートおよび前記移動体表面で密閉された内部に配置され、前記レドームおよび前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流を発生させる送風機と
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記送風機は、前記貫通穴を介して前記移動体表面および前記アンテナアダプタの前記移動体表面に対向する側の面に囲まれた領域と、前記レドームおよび前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面に囲まれた領域との間で前記気流を循環させる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】
前記送風機は軸流式であり、回転軸が前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面に対して垂直となるように複数の前記貫通穴のうちの少なくとも１つに配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記送風機は、前記貫通穴を介して前記アンテナアダプタの前記移動体表面に対向する側の面および前記移動体表面に囲まれた領域から前記レドームおよび前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面に囲まれた領域に前記気流を送風することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記送風機は、移動体進行方向の前方および後方の少なくともいずれか一方に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
複数の前記貫通穴の一部には、前記移動体表面に設けられた前記アンテナアダプタを固定するための取付金具に嵌合する受け金具が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記受け金具が設けられた前記貫通穴には、前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面と前記移動体表面に対向する側の面とを貫通する空間に詰め物が配置されることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記送風機は、移動体進行方向において前記アレイアンテナを挟んだ前記アンテナアダプタの両側に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
移動体進行方向において前記アレイアンテナを挟んだ前記アンテナアダプタの両側に設けられた前記送風機が送風する風量は、互いに異なることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記アレイアンテナは、前記通信対象へ電波を送信する送信用アレイアンテナと前記通信対象へ電波を受信する受信用アレイアンテナとを有し、前記送信用アレイアンテナと前記受信用アレイアンテナは互いに間隔を有して移動体進行方向に沿って並んで配置され、前記アンテナアダプタは、前記送信用アレイアンテナと前記受信用アレイアンテナとの間の中間部に前記貫通穴を有することを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記送風機は複数設けられ、少なくとも１つの前記送風機が前記気流を前記レドームおよび前記アンテナアダプタの前記アレイアンテナが配置された側の面に囲まれた領域から前記アンテナアダプタの前記移動体表面に対向する側の面および前記移動体表面に囲まれた領域に送風することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記通信対象は、人工衛星であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載されるフェーズドアレイ式のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、飛行機や鉄道といった移動体内でも衛星回線などを用いたインターネットサービスが利用可能になっている。移動体内で動画や画像などのコンテンツを快適に利用するためには、通信速度の向上および通信容量の大容量化が可能なアンテナ装置が必要となる。【０００３】
一方、例えば航空機のような高速で移動する移動体では、燃費を削減するために空気抵抗の低減が重要である。空気抵抗を低減するには、進行方向の前方から見た移動体の断面積（以下、投影面積という）を小さくすることや、後流の剥離を低減するために流線形状であることなどが必要となるため、移動体ではアンテナ装置の設置スペースが限定される。従来の機械駆動式のアンテナ装置では、アンテナ本体の開口面や反射板を機械的に駆動させて指向性を制御するため、機械駆動装置をアンテナ装置内に収めるのに概ね数十センチの高さが必要であった。そのため、機械駆動式のアンテナ装置を移動体に搭載する際には、空気抵抗の低減に限界があった。【０００４】
そこで、アンテナ装置の薄型化を実現する手段として、フェーズドアレイ式のアンテナ装置が開発されている。フェーズドアレイ式のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子が規則的に配列されたアレイアンテナを備え、アレイアンテナは、各アンテナ素子が送受信する信号を個別に位相制御することで指向性を電子的に制御することができ、アンテナ装置全体の薄型化が可能である。【０００５】
一方、フェーズドアレイ式のアンテナ装置では、通信速度および通信容量を増大させるために、信号の高周波数化やアンテナ素子の高集積化が必要となり、従来の機械駆動式のアンテナ装置と比べて発熱密度が高くなる。また、アンテナ素子は半導体で構成されるため、所望の性能を得るためには素子を十分に冷却し、ジャンクション温度を１００℃程度以下に保持させておくことが必要になる。【０００６】
そこで、フェーズドアレイ式のアンテナ装置では、移動体の移動によって得られる走行風によって放熱させる手法が開発されている。例えば特許文献１では、配線基板と、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子動作モジュールと、良熱導体により構成され、配線基板の一面に所定の配列で配置された複数のアンテナ素子を収容する複数のアンテナ素子収容孔が形成されている外装板とを備え、外装板は、一面を外部空間に露出した状態で移動体の表面に取り付けられ、アンテナ素子動作モジュールにより発生した熱を配線基板及び外装板に伝達し、移動体の移動に伴い外装板の一面を流れる気流により外装板から放熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６７０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、外部空間に露出した外装板のレドームとアレイアンテナとを密着させると、落雷などでアレイアンテナが損壊する恐れがある。一方、レドームとアレイアンテナとを離間させると、薄型を維持しつつ放熱経路や放熱面積を確保することが困難であるという課題があった。【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、薄型を維持しつつ放熱性を確保するアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアンテナ装置は、通信対象へ電波を送信または通信対象からの電波を受信するアレイアンテナと、アレイアンテナが配置された側の面と、移動体表面に間隙を介して対向する側の面とを有し、アレイアンテナが配置された側の面と移動体表面に対向する側の面とを貫通する複数の貫通穴を有するアンテナアダプタと、アンテナアダプタのアレイアンテナが配置された側の面を離間して覆うレドームと、アンテナアダプタの外周に設けられ、一端がレドームに接続され、他端が移動体表面に密着して接続されたスカートと、レドーム、スカートおよび移動体表面で密閉された内部に配置され、レドームおよびアンテナアダプタのアレイアンテナが配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流を発生させる送風機とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンテナ装置によれば、レドーム、スカートおよび移動体表面で密閉された内部に送風機を配置し、送風機がレドームおよびアンテナアダプタのアレイアンテナが配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流を発生させることでアレイアンテナを冷却し、薄型を維持しつつ放熱性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の一部を拡大した概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の一部を拡大した概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の比較の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。ここで、アンテナ装置１００は、例えば航空機などの移動体に搭載され、人工衛星を利用した通信に供されるものであり、移動体表面７に取り付けられるものとする。図面では、移動体表面７と直交する方向をＺ軸、移動体の進行方向をＹ軸、それらと直交するアンテナ装置１００の幅方向をＸ軸として記す。また以下の説明では、Ｚ軸の正の方向を上、負の方向を下とし、Ｙ軸の正の方向を前、負の方向を後ろとして記す。また移動体の進行方向とは、移動体の前部から後部までを直線でつないだ方向に一致するものとし、移動体が例えば航空機であれば、機首から尾翼に向かう方向に一致するものとする。
【００１４】
図１、図２に示すように、アンテナ装置１００は、アレイアンテナ１、アンテナアダプタ２、レドーム３、スカート４、電源６、制御回路８および送風機９を備える。図２は、図１のＡＡ’線に沿った断面図であり、図１ではアンテナ装置１００の内部を示すため、レドーム３などの一部を省略している。
【００１５】
アレイアンテナ１は、平板型の通信用モジュールであり、通信対象へ電波を送信する送信用アレイアンテナ１ａと、通信対象から電波を受信する受信用アレイアンテナ１ｂとを備える。送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとは、互いに間隔をあけてアンテナアダプタ２の中央部に配置される。ここで通信対象は、例えば人工衛星である。
【００１６】
送信用アレイアンテナ１ａおよび受信用アレイアンテナ１ｂは、格子状に配列された複数のアンテナ素子１２と、アンテナ素子１２に所定の動作を実行させる通信用ＩＣ１３とを有する。アレイアンテナ１は、アクティブ式の電子走査アレイアンテナであり、通信対象の人工衛星を追尾するために、各アンテナ素子１２の移相量を制御することにより電波の指向性を調整する。アレイアンテナ１は、電波の送信または受信を行う動作時に発熱する。
【００１７】
アンテナアダプタ２は、例えば平板状の基材であり、移動体表面７と一定の間隙を介して対向して配置されている。アンテナアダプタ２は、アレイアンテナ１が配置された側の面と、移動体表面７に対向する側の面とを有し、移動体表面７と対向する面には、アレイアンテナ１に電力を供給する電源６と、アレイアンテナ１に制御信号を送信する制御回路８とが配置されている。
【００１８】
移動体が高速で移動する際、空気抵抗によってアンテナ装置１００に揚力が発生するため、アンテナアダプタ２は、例えば移動体表面７に設けられた複数の取付金具５ａ〜５ｄにより固定支持され、揚力によって固定部に掛かる力が分散されるようになっている。またアンテナアダプタ２は、揚力によってアンテナ装置１００全体が変形しないよう剛性を確保する役割も果たす。アンテナアダプタ２は、例えばアルミなどの高熱伝導率の金属材から削り出されて形成される。アンテナアダプタ２は、アレイアンテナ１、電源６、制御回路８などで発生する熱の放熱経路となる。
【００１９】
アンテナアダプタ２には、アレイアンテナ１が配置された側の面と移動体表面７に対向する側の面とを貫通する複数の貫通穴１１ａ〜１１ｆが設けられている。複数の貫通穴１１ａ〜１１ｆは、役割に応じてそれぞれ大きさが異なり、アンテナアダプタ２の外周部に設けられた一部の貫通穴１１ａ〜１１ｄには、取付金具５ａ〜５ｄがそれぞれ嵌合する受け金具（図示せず）が設けられている。また貫通穴１１ａ、１１ｃには、アレイアンテナ１、制御回路８および電源６を互いに接続する電気配線が通され、アンテナアダプタ２の両面に引き回されている。また貫通穴１１ｅには、後述する送風機９が設けられている。貫通穴１１ａ〜１１ｆは、その他にもアンテナアダプタ２の重量を低減させるために設けられていてもよい。以下では、取付金具５ａ〜５ｄを総称するときは取付金具５と記し、貫通穴１１ａ〜１１ｆを総称するときは貫通穴１１と記す。
【００２０】
レドーム３は、アンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面を離間して覆うように配置され、アレイアンテナ１を風雨や粉塵などの外乱から守る役割を果たす。レドーム３は電波を透過させる必要があるため、レドーム３の材料には、例えば樹脂材などの誘電率が低く電波を透過し易いものが用いられる。レドーム３は、スカート４と連続的に接続され、全体として略流線形状をしている。そのため、移動体が高速で移動する際にも空気抵抗の発生を最小限に抑えられる形状になっている。
【００２１】
スカート４は、中空の略楕円錐台形状であり、アンテナアダプタ２の外周に設けられている。スカート４は、一端がレドーム３に接続され、他端が例えばゴムパッキンのような弾性体２０が装着されて移動体表面７と密着するように接続されている。スカート４が移動体表面７と密着して設けられることにより、与圧等で移動体が膨張し、移動体表面７が撓んだ場合でもアンテナアダプタ２と移動体表面７との間隙に外気が流入するのを防いでいる。アンテナアダプタ２と移動体表面７との間隙に外気が流入しないことで、外気が極端に低い場合や湿度が高い場合など、アンテナ装置１００の内部が結露するリスクを大幅に低減させることが可能になる。スカート４は、例えばアルミなどの高熱伝導率の金属で形成されており、アンテナアダプタ２を介して伝熱される、アレイアンテナ１、電源６および制御回路８で発生した熱を外気に放出するための放熱面となる。ここで外気とは、アンテナ装置１００の外皮であるレドーム３、スカート４および移動体表面７で密閉された空間の外部にある空気である。
【００２２】
ここで、レドーム３およびスカート４は、例えば、移動体の前部と後部を結ぶ中心線ＡＡ’方向に対して左右対称の外形である。また、送信用アレイアンテナ１ａおよび受信用アレイアンテナ１ｂは、アンテナアダプタ２の面上に、中心線ＡＡ’上に位置するようにそれぞれ配置されることが好ましい。このように配置することで、空力的に対称とすることができる。
【００２３】
電源６は、移動体内から供給される電源電圧をアレイアンテナ１および制御回路８がそれぞれ必要とする電圧に変換して供給する。電源６は、複数の素子で構成されており、それぞれアンテナアダプタ２に固定されている。電源６では、変換する電力に応じて熱が生じる。制御回路８は、アレイアンテナ１の制御を行う回路である。制御回路８には複数の電子部品が実装されており動作によって熱が生じる。
【００２４】
アンテナ装置１００では、アレイアンテナ１が主な発熱源であり、電源６および制御回路８も発熱源となる。これらの発熱源で発生した熱は大部分がアンテナアダプタ２を介して伝熱され、スカート４を放熱面として外気に放熱されるが、アンテナアダプタ２の厚みが薄い場合またはスカート４の放熱面積が小さい場合は十分な放熱性を確保できない恐れがある。そこで、本実施の形態に係るアンテナ装置１００では、レドーム３、スカート４および移動体表面７で囲まれた密閉空間内に送風機９を設けている。ここで送風機９は、ブロワまたはファンである。
【００２５】
送風機９は、レドーム３、スカート４および移動体表面７で囲まれて密閉された内部に配置され、内部空間内の空気（以下、内部空気１０と記す）を強制対流させ、レドーム３およびアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流を発生させる。また送風機９は、貫通穴１１を介して移動体表面７およびアンテナアダプタ２の移動体表面７に対向する側の面に囲まれた領域と、レドーム３およびアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に囲まれた領域との間で気流１４を循環させる。
【００２６】
アンテナアダプタ２と移動体表面７との間隙およびアンテナアダプタ２とレドーム３との間隙がそれぞれ１０ミリ程度であるような薄型のアンテナ装置１００では、流路圧損が大きく、内部空気１０の密度差に起因する自然対流は殆ど発生しない。本実施の形態に係るアンテナ装置１００では、送風機９を設けることで、内部空気１０に静圧を与え、気流１４を発生させることができる。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。図３は、図１に気流１４の流れを追加して示したものである。図３に示すように、送風機９は、例えば軸流式であり、回転軸がアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に対して垂直となるように貫通穴１１ｅに配置される。ここで、垂直とは厳密に垂直でなくてもよく、貫通穴１１を介して気流１４が流れる程度に垂直であればよい。
【００２８】
送風機９は、例えばアンテナアダプタ２の移動体表面７に対向する側の面と移動体表面７とに囲まれた領域から、レドーム３とアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面とに囲まれた領域に気流１４を送風する。以下では、レドーム３とアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面とに囲まれた領域を単にアレイアンテナ１側、アンテナアダプタ２の移動体表面７に対向する側の面と移動体表面７とに囲まれた領域を単に移動体表面７側と記す。
【００２９】
移動体進行方向の前方の貫通穴１１ｅを通過し、移動体表面７側からアレイアンテナ１側に送風された気流１４は、レドーム３の内壁に流れる。移動体が例えば航空機であり、上空を飛行している場合、レドーム３は外気によって冷やされるため、レドーム３の内壁を流れる気流１４は冷却される。その結果、アレイアンテナ１周辺に流れ込む気流１４は、送風機９が設置されていない場合よりも温度が低くなり、アレイアンテナ１およびアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１周辺部を対流冷却することが可能になる。そのため、送風機９が設けられていない場合と比較してアレイアンテナ１の温度を低くすることができる。
【００３０】
アレイアンテナ１周辺で受熱した気流１４は、移動体進行方向の後方の貫通穴１１ｆを通過し、移動体表面７側に流入する。貫通穴１１ｆを通過する気流１４は、アレイアンテナ１周辺で受熱後もレドーム３の内壁を流れることで冷やされるため、移動体表面７側に流入する気流１４の温度は、送風機９が設けられていない場合と比較して低くすることができる。
【００３１】
移動体表面７側に流入した気流１４は、スカート４および移動体表面７に流れる。レドーム３と同様に、スカート４および移動体表面７は、外気によって冷やされるため気流１４は冷却される。その結果、気流１４は、アンテナアダプタ２の移動体表面７の対向面側に配置された電源６や制御回路８を冷やしつつ、送風機９に戻る。
【００３２】
このように、レドーム３、スカート４および移動体表面７で密閉された空間内に送風機９を配置し、レドーム３とアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面とに囲まれた領域に流れる気流１４を発生させることで、主な発熱源であるアレイアンテナ１を冷却し、アンテナ装置１００の放熱性を向上させることができる。
【００３３】
また、送風機９は、貫通穴１１を介して移動体表面７側とアレイアンテナ１側との間で気流１４を循環させる。これにより、気流１４と、外気で低温となったレドーム３、スカート４および移動体表面７との濡れ長さを長くしつつ、アレイアンテナ１だけでなく、アンテナアダプタ２の移動体表面７側に配置された電源６および制御回路８を冷却することができ、アンテナ装置１００全体の放熱性をさらに向上させることができる。
【００３４】
また送風機９は、軸流式であり、流れ方向の厚みが薄いため、アンテナアダプタ２が例えば２０ミリ程度の厚みしかない場合でも、貫通穴１１内からはみ出すことなく収容することができる。送風機９を貫通穴１１に配置することで、アンテナ装置１００の投影面積を増大させることがなく、移動体の空気抵抗に与える影響が小さくすることができる。また、アレイアンテナ１から放射される電波や、アレイアンテナ１で受ける電波の走査領域を侵すことがなく、電波が減衰する恐れを低減できる。
【００３５】
また移動体進行方向の前方に送風機９を設けて移動体表面７側からアレイアンテナ１側に向かう気流１４を発生させ、アンテナアダプタ２の移動体進行方向の後方に形成された貫通穴１１ｆを介して気流１４をアレイアンテナ１側から移動体表面７側に戻すことにより、気流１４のレドーム３の内壁との濡れ長さを長くすることができ、アンテナ装置１００の放熱性をさらに向上させることができる。ここで、移動体進行方向の前方に送風機９を設ける例を示したが、移動体進行方向の後方に送風機９を配置し、移動体進行方向の前方に貫通穴１１ｆを配置しても同様の効果が得られる。
【００３６】
送風機９は、アンテナアダプタ２の先細く形成された移動体進行方向の前後端部の少なくともいずれか一方に配置されるとさらに好ましい。アンテナ装置１００は、空気抵抗を低く抑えるために投影面積が小さい方がよいため、通常、移動体進行方向に対して縦長になるようにアレイアンテナ１などの機器が配置される。またアンテナ装置１００は、空気抵抗を低く抑えるためアンテナアダプタ２を略小判型形状に形成されるため、アンテナアダプタ２の移動体進行方向の前後端部は細く絞られる。送風機９を移動体進行方向の前後端部の少なくとも一方に配置することで、アレイアンテナ１などの機器が配置できないデッドスペースを有効活用できる。
【００３７】
送風機９の近くに配置され、取付金具５と嵌合する受け金具が設けられた貫通穴１１ａ、１１ｃには、アレイアンテナ１側と移動体表面７側を貫く空間に、不織布など可撓性を有する詰め物２４（図示せず）を詰めておくとさらに好ましい。貫通穴１１は、取付金具５が嵌合された状態でも、アレイアンテナ１が配置された側と移動体表面７と対向する側を貫く空間が残っている。そのため、送風機９と、送風機９に近い貫通穴１１ａ、１１ｃとの間で、ショートサーキットが起こる可能性がある。詰め物２４を詰めておくことで、送風機９近傍にてショートサーキットが生じる可能性を低減し、アレイアンテナ１の放熱性を向上させることができる。アンテナ装置１００の重量に対する要求が低いのであれば、送風機９の近くに配置される貫通穴１１の一部に施す詰め物は、金属板などで開口部を遮蔽しても同様の効果が得られる。
【００３８】
ここで、送風機９で発生させることが出来る流量は、風路の圧損と送風機９の静圧で決まる。例えばアンテナアダプタ２とレドーム３との間隙が１０ミリ程度であった場合、厚みが２０ミリ以下の８０ミリ角程度の軸流式の送風機９を用いることで毎分０．４立米程度の風を得ることが可能である。送風機９によって発生した気流１４による冷却効果は、レドーム３の外気温度や移動体の対気速度などによっても変化するが、毎分０．４立米程度の循環風量が得られれば、上空３０００メートル程度の平均気温で考えても送風機９が設けられていない場合と比較してアレイアンテナ１を平均温度で数Ｋの温度低下させる効果が見込まれる。また、アンテナアダプタ２の熱伝導のみではアレイアンテナ１の中心部の温度が十分に下がらないことがあるが、送風機９により気流１４を発生させ、アレイアンテナ１の表面から対流による伝熱が行えるようになることで、アレイアンテナ１の温度の均一化も助長される。
【００３９】
また、送風機９により気流１４を発生させることで、アンテナ装置１００内の結露防止の効果も期待できる。アンテナ装置の内部空気１０が十分に乾燥していない場合、上空の空気で冷やされたレドーム３に接することで露点を下まわり、レドーム３の内側に結露が発生する可能性がある。一方、送風機９によってアンテナ装置内に気流１４が発生している場合、アレイアンテナ１などから受けた熱によって暖められた気流１４により、レドーム３の内壁が暖められるため、上空でもレドーム３が局部的に低温になることがなくなり、結露の発生を抑えることが可能になる。
【００４０】
次に、発熱源であるアレイアンテナ１の詳細について説明する。アレイアンテナ１は、例えば通信対象を人工衛星とするＲＦアレイ方式の衛星通信アンテナであり、人工衛星が存在する方向に電波を放射する指向性を有する。アレイアンテナ１は、アンテナ素子１２を電気的に位相制御することにより指向性を制御することができるため、アンテナ本体の開口面や反射板を人工衛星が存在する方向に向くように機械的に駆動する機械駆動式のアンテナ装置と比べて薄型化が可能である。
【００４１】
複数のアンテナ素子１２は、配線基板に配列され、ＲＦ信号（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を電波として送信または受信する。アレイアンテナ１は、アンテナ素子１２の高集積化により発熱密度が増大する。アンテナ素子１２の数は、電波の走査角度、電波の損失の見込量などによって決められる。また、アンテナ素子１２の間隔は扱う電波の波長によって異なり、短波長になるほど素子間隔は狭くなる。例えばＫａ帯のアンテナで考えると、アレイアンテナ１の大きさは数十センチ角程度になる。
【００４２】
通信用ＩＣ１３は、例えばアレイアンテナ１で送受信されるＲＦ信号の位相を変化させる移相器、ＲＦ信号を増幅させる増幅器などの電子部品を備える。これらの電子部品は、配線基板に実装され、電源６および制御回路８から必要な電源電圧および制御信号が供給されることにより、所定の動作を実行する。通信用ＩＣ１３の各電子部品は、動作時に多くの発熱が生じる。通信用ＩＣ１３は、電波を放射するアンテナ素子１２側の面と対向する面を放熱面とし、アンテナアダプタ２に接合するように配置されている。
【００４３】
通信用ＩＣ１３の発熱量は、電子部品の半導体プロセスによっても異なるが、仮にキロワット級の発熱がある場合などは、通信用ＩＣ１３の放熱面に接するアンテナアダプタ２の熱拡散能力が低いと、平板状である通信用ＩＣ１３の中心部は十分に放熱が出来なくなる。また通信用ＩＣ１３が備える各電子部品は半導体素子であるため、通信用ＩＣ１３が所望の性能を発揮するためにはジャンクション温度を１００℃程度以下に保持しておく必要がある。
【００４４】
次に、アンテナアダプタ２の寸法制約および結合構造の一例について述べる。アンテナアダプタ２は、厚みを増し断面積を増やすことで熱拡散能力を向上させることが可能であるが、これはアンテナ装置１００の投影面積を増大させること、すなわち移動体の空気抵抗を増大させることにつながるため、厚みは最小限にとどめておく必要がある。
【００４５】
アンテナアダプタ２と移動体表面７との結合構造については、例えば民間航空機では航空機の規格の１つであるＡＲＩＮＣ７９１によって規定されている。図４は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の一部を拡大した概略構成を示す平面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の一部を拡大した概略構成を示す断面図である。図４は、レドーム３内部を上方からみた取付金具５とアンテナアダプタ２の結合構造を示す。図５は、図４のＰＰ’線に沿った断面図である。図４、図５に示すように、移動体表面７に設けられた取付金具５は、ボルト１５および受け金具１６を介してアンテナアダプタ２と結合される。そのためアンテナアダプタ２は移動体から容易に取り外すことが可能であり、故障時の点検・交換が容易になっている。
【００４６】
アンテナアダプタ２の貫通穴１１には、ボルト１７を用いて受け金具１６が取り付けられている。受け金具１６と取付金具５とは、ボルト１５を用いて結合されている。また取付金具５と受け金具１６の間には、ゴムブッシュなどの緩衝材１８が介在しており、移動体内が与圧されることに起因して取付金具５の位置が変化した際にも、変化によって生じる応力を吸収する役割を果たしている。また、与圧によって移動体が膨張した際に、アンテナアダプタ２と移動体表面７が接触しないことも求められ、ＡＲＩＮＣ７９１では、アンテナアダプタ２と移動体表面７とは８ミリメートル以上の間隔を確保するように定めている。
【００４７】
移動体が飛行する場合、アンテナ装置１００は落雷に備えた構造も必要になる。レドーム３の表面には落雷時の電流を流す構造が設けられているものあるが、レドーム３の内壁とアンテナ素子１２との間隔が狭すぎると、放電による絶縁破壊が発生する可能性がある。そのため、アンテナアダプタ２と移動体表面７とは、概ね１０数ミリの間隙があると好ましい。
【００４８】
これらの構造的な制約を満足しつつ、アンテナ装置１００の投影面高さを例えば５センチメートル程度に抑えようとすると、アンテナアダプタ２の厚さは２センチメートル程度以下にすることが好ましい。アレイアンテナ１などの基材となるアンテナアダプタ２の大きさは搭載する機器の大きさによって変化するが、ＡＲＩＮＣ７９１で定めるＫａ帯向けのアンテナなどでは、２平米を超えるような大きさになる。
【００４９】
構造上、アンテナアダプタ２の周囲に配置されるスカート４が放熱面になることを考えるとき、２センチメートル程度の厚みのアンテナアダプタ２では、数十センチ角の通信用ＩＣ１３がキロワット級の発熱をする場合、十分な熱拡散が出来ず、通信用ＩＣ１３の中央部分の温度を１００℃以下に下げるのは困難である。また、通信用ＩＣ１３の発熱量がキロワットに満たないような場合でも、厚さ２センチメートル程度の厚みのアンテナアダプタ２では放熱面であるスカート４までの熱抵抗を少しでも下げる必要がある。
【００５０】
次に、本発明の比較の一例として送風機９を有さないアンテナ装置２００の放熱経路１９について説明する。図６は、本発明の形態１に係るアンテナ装置の比較の一例を示す概略構成図である。図６は、本発明との比較の一例として、送風機９を有さないアンテナ装置２００における発熱源からの放熱経路１９を示したものである。
【００５１】
移動体が例えば航空機であり、上空を巡行している場合では、外気の温度は飛行高度によっては氷点下になる。また対気速度が亜音速に近い場合、レドーム３、スカート４および移動体表面７は対流によって十分に冷却され、レドーム３境界付近の内部には低温空気層２１が形成される。よって放熱性を確保するには、各発熱源からレドーム３、スカート４および移動体表面７に、熱を効率よく輸送することが重要になる。
【００５２】
伝熱の形態としては、熱伝導、熱放射、熱対流の３種がある。アレイアンテナ１などの発熱源で発生した熱の一部は、熱放射よってレドーム３および移動体表面７に伝熱される。ただし、レドーム３とアレイアンテナ１との間に介在する空気層は熱伝導率が小さい。またアレイアンテナ１の電波が放射される面側、すなわちレドーム３との対向面側には、再配線基板等の熱伝導率の悪い材料が配置されているうえ、レドーム３も樹脂等の低熱伝導率部材になっている。そのため、アレイアンテナ１の電波が放射される面側からレドーム３を介して熱放射によって外気へ放熱される量は小さい。また、アンテナアダプタ２と対向する移動体表面７にも熱放射による放熱は行われるが、移動体が例えば航空機である場合、移動体表面７の移動体側の面には通常、断熱材２２が配置されるうえ、移動体表面７の厚さが数ミリと薄いため、外気への放熱経路としては不十分である。そのためアレイアンテナ１などの発熱源で発生した熱の大部分は、アンテナアダプタ２に伝熱される。
【００５３】
アンテナアダプタ２は、取付金具５を介して移動体表面７と結合される。取付金具５は、ゴム製の緩衝材１８などが設けられて熱抵抗が大きいため、アンテナアダプタ２から取付金具５を介して移動体表面７に至る伝熱経路は放熱経路としては不十分である。そのため、アンテナアダプタ２上に配置された発熱源で発生した熱は、アンテナアダプタ２の面内に拡散されてスカート４へ伝熱される。
【００５４】
アンテナアダプタ２は、外周がスカート４に固定されている。スカート４はレドーム３に接続され、レドーム３およびスカート４はそれぞれ外気に晒されている。アンテナ装置１００が例えば航空機のような高速で移動する移動体に搭載される場合、上空では外気の温度は低いうえ、移動体の対気速度が速いこともあり、レドーム３表面から外気の熱抵抗は低い。しかしレドーム３は、電波を通しやすい樹脂等で構成され、厚みは大きくとも十数ミリ程度であるため面方向の熱拡散性は非常に低い。そのため、外気によりレドーム３が冷やされ、レドーム３の境界付近の内部に低温空気層２１が形成された場合でも、レドーム３が放熱面として寄与する割合は低い。
【００５５】
一方、スカート４は、熱伝導率の高い材料で構成されているため、アンテナアダプタ２を伝わってきた熱が、面内で容易に拡散をする。結果として、アレイアンテナ１などの発熱源で発生した熱は、アンテナアダプタ２を伝熱後、スカート４で拡散し、スカート４の表面から外気に放出される。
【００５６】
発熱密度の高いアレイアンテナ１を冷却するためには、アンテナアダプタ２の熱抵抗を低く抑えること、スカート４の放熱面積を増やすことが必要である。アンテナアダプタ２の熱抵抗を低く抑えるためには、発熱源からスカート４までの放熱経路１９を短くかつ、放熱経路１９の断面積を大きくすることが必要になる。スカート４の放熱面積を増やすためには、移動体表面７からアンテナアダプタ２の上面までの高さを増やすことが効果的である。しかし、これらはアンテナ装置２００の大型化、すなわち移動体の空気抵抗の増加につながる。
【００５７】
またアンテナアダプタ２には、取付金具５との接合用に貫通穴１１が複数配置される。各貫通穴１１は、アンテナアダプタ２の固定のために用いられるだけでなく、アンテナアダプタ２の重量を減らす効果も期待される。一方で、発熱源である通信用ＩＣ１３から放熱面であるスカート４の間の伝熱経路上に配置されることになるため、その配置によってはアンテナ装置２００の放熱性を低下させてしまう恐れがある。
【００５８】
上述のとおり、送風機９が設けられていないアンテナ装置２００の場合、アレイアンテナ１などの発熱源で発生した熱は、アンテナアダプタ２の熱伝導や、レドーム３又は移動体表面７への熱放射によって放熱されることになるが、アンテナ装置２００全体の薄型化を維持しつつ、十分な放熱性を確保することが困難であった。
【００５９】
本実施の形態に係るアンテナ装置１００では、レドーム３内に送風機９を配置し、レドーム３、スカート４および移動体表面７で密閉された内部空気１０に静圧を与えて気流１４を発生させ、気流１４を外気によって冷やされ低温となったレドーム３、スカート４の内壁および移動体表面７に流すことで、アレイアンテナ１などの発熱源で発生した熱を、気流１４を介して放熱させることができる。そのため、アンテナ装置１００が薄型でアンテナアダプタ２の熱伝導や、レドーム３又は移動体表面７への熱放射によって放熱されることが困難な場合でも、放熱性を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、貫通穴１１を６つ設けた例を示したが、貫通穴１１は、気流１４を移動体表面７側からアレイアンテナ１側、アレイアンテナ１側から移動体表面７側に流すために少なくとも２つ設けられていればよい。また、取付金具５が固定される貫通穴１１ａ〜１１ｄとは別に、気流１４をアレイアンテナ１側から移動体表面７側に戻すための貫通穴１１ｆを設ける例を示したが、取付金具５を固定する貫通穴１１ａ〜１１ｄが、送風機９から移動体進行方向に沿ってアレイアンテナ１を挟んで離れた位置に配置され、かつ気流１４が流れる十分な大きさの孔があるならば、気流を流すためだけの貫通穴１１ｆを追加で配置しなくてもよい。また、貫通穴１１は６つ以上であってもよく、アンテナアダプタ２の重量を低減させるために設けられていてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、送風機９が気流１４を移動体表面７側からアレイアンテナ１側に送風する例を示したが、貫通穴１１を介して循環する気流１４を発生させられればよく、送風機９が気流１４をアレイアンテナ１側から移動体表面７側に送風するように設けられてもよい。
【００６２】
また、アンテナアダプタ２は、一枚の板状材料を例に説明をおこなったが、複数の板状部品がボルト等を用いて組み合わされたものであってもよい。
【００６３】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図８は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。図８は、図７のＢＢ’線に沿った断面図であり、図７では、アンテナ装置１０１の内部を示すため一部を省略している。実施の形態１に係るアンテナ装置１００では送風機９が１つ設けられた例を示したが、本実施の形態に係るアンテナ装置１０１は、移動体進行方向の前方に設けられた送風機９ａに加えて、移動体進行方向の後方に設けられた送風機９ｂがさらに配置されている。また、アンテナアダプタ２の移動体進行方向の中間部に貫通穴１１ｇ、１１ｈが新たに設けられている。以下では、送風機９ａ、９ｂを総称するときは送風機９と記す。
【００６４】
送風機９ａ、９ｂは移動体進行方向においてアレイアンテナ１を挟んだアンテナアダプタ２の両側に配置されている。送風機９ａは、例えば移動体進行方向の前方の貫通穴１１ｅに配置され、送風機９ｂは移動体進行方向の後方の貫通穴１１ｆに配置され、ともにアンテナアダプタ２の幅方向の中心線であるＢＢ’線上に配置されている。
【００６５】
アンテナアダプタ２は空気抵抗を考えた場合、流線形状であることが殆どであり、移動体進行方向の前後端部は曲率をもって絞られる。アレイアンテナ１は、アンテナアダプタ２に配置される部材で最も平板面積の大きな部品の１つであり、アンテナアダプタ２の全幅寸法を決める部品になっている。そのためアレイアンテナ１は、移動体進行方向の前後端部付近のアンテナアダプタ２が曲率をもって絞られた場所に配置することは困難である。また移動体進行方向の前後端部付近はアレイアンテナ１からスカート４までの距離が、幅方向の距離と比べて長くなるため、経路の熱抵抗が相対的に高くなり、放熱経路としては活用されにくい。よって、移動体進行方向の前後端部は、送風機９ａ、９ｂを設置するためにアンテナアダプタ２に貫通穴１１ｅ、１１ｆを設けても放熱性に対する影響が少ない。
【００６６】
アンテナアダプタ２の移動体進行方向中間部に設けられた貫通穴１１ｇ、１１ｈは、それぞれ送風機９ａおよび送風機９ｂから離れており、移動体進行方向において送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとの間に位置している。ここで、送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとの間に位置しているとは、送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとに挟まれた領域だけでなく、移動体進行方向の中間部でアンテナアダプタ２の外周付近に位置する場合も含む。アンテナアダプタ２の外周付近で取付金具５ａ〜５ｄと嵌合される貫通穴１１ａ〜１１ｄは、取付金具５ａ〜５ｄとの間に不織布など可撓性を有する詰め物２４が詰められることにより、気流のショートサーキットが発生するのを抑止することができる。
【００６７】
アンテナ装置１０１内には、外気と隔離された内部空気１０が充満されている。しかし薄型のアンテナ装置１０１において、アンテナアダプタ２と移動体表面７との間隙およびアンテナアダプタ２とレドーム３との間隙は１０ミリ程度と狭いため、流路圧損は大きい。内部空気１０を強制対流させる送風機９は大型になるほど大きな静圧を得られるが、高々２センチメートル程度のアンテナアダプタ２に収めることを考慮すると、１つの送風機では十分な風量を得ることが困難である。一方、本実施の形態に係るアンテナ装置１０１は、２つの送風機９ａ、９ｂをアンテナアダプタ２の移動体進行方向のアレイアンテナ１を挟んだ両側にそれぞれ配置することで、アンテナ装置１０１内に十分な循環風量を得ることが可能になる。
【００６８】
図９は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。図９は、２つの送風機９ａ、９ｂを配置したアンテナ装置１０１の断面図に、気流１４を追加して示したものである。送風機９ａ、９ｂはともに、移動体表面７側からアレイアンテナ１側に流れる気流１４を発生させる。気流１４はレドーム３とアンテナアダプタ２との間を通り、アンテナ装置１０１の移動体進行方向の中間部に向かう。このとき、移動体が上空を飛行している場合、レドーム３は外気によって冷やされるため、レドーム３の内壁を流れる気流１４は冷却される。
【００６９】
送風機９ａおよび送風機９ｂから送風された気流１４はアンテナ装置１０１の中間部で合流する。合流した気流１４はアンテナアダプタ２の中間部に形成された貫通穴１１ｇ、１１ｈを通り、アレイアンテナ１側から移動体表面７側に流れ込む。移動体表面７側に向かった気流１４は、移動体表面７に衝突後、送風機９ａ側および送風機９ｂ側に分裂して流れ、送風機９ａおよび送風機９ｂにそれぞれ戻る。
【００７０】
上述のとおり、本実施の形態に係るアンテナ装置１０１では、送風機９ａ，９ｂがレドーム３、スカート４および移動体表面７で密閉され内部に配置され、レドーム３およびアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流１４を発生させることで、アンテナ装置１０１の放熱性を向上させることができる。
【００７１】
さらに本実施の形態では、送風機９ａ、９ｂを移動体進行方向においてアレイアンテナ１を挟んだアンテナアダプタ２の両側に配置することで、アレイアンテナ１に十分な循環風量の気流１４を供給することが可能になる。また、移動体進行方向の中間部である送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとの間に貫通穴１１ｇ、１１ｈを設けることで、気流１４の流れを２つ発生させ、送信用アレイアンテナ１ａおよび受信用アレイアンテナ１ｂのそれぞれの表面に、レドーム３の内壁で冷却された直後のフレッシュな気流１４を流すことが可能となり、アレイアンテナ１を優先的に冷却し、アンテナ装置１０１において安定した通信性能を確保することができる。
【００７２】
なお、気流１４を流す貫通穴１１ｇ、１１ｈは、移動体進行方向において送風機９ａと送風機９ｂとの間に設けられていればよく、厳密に中間部に配置されていなくてもよい。貫通穴１１ｇ、１１ｈが移動体進行方向の前方寄りまたは後方寄りに配置されている場合、送風機９ａ、９ｂの風量が互いに異なっていてもよい。例えば貫通穴１１ｇ、１１ｈが移動体進行方向の前方の送風機９ａ側に寄って配置されているような場合、送風機９ａと送風機９ｂの風量が同じであると、アンテナアダプタ２のちょうど中間部で２つの気流が合流する。そのため、合流地点から貫通穴１１ｇ、１１ｈの間で複雑な渦流れが形成され、風路の圧力損失が増加する。そのため、静圧の小さな送風機９ａ、９ｂを用いた場合には十分な風量が得られなくなる可能性が生じる。
【００７３】
そこで、送風機９ａ、９ｂが送風する風量を制御する制御部を設け、例えば送風機９ａが発生させる風量を相対的に小さく、送風機９ｂが発生させる風量を相対的に大きくし、気流１４の合流地点が貫通穴１１ｇ、１１ｈ上に位置するように調整する。これにより、不要な渦の生成が抑えられ、風路の圧損を低く抑えることが可能になる。一方で、送風機９ａ、９ｂが十分に大きな静圧を有している場合、各送風機９ａ、９ｂが送風する流量を調整し、アレイアンテナ１近傍に気流１４の合流地点を誘導し、アレイアンテナ１近傍の気流を意図的に乱れさせることで、アレイアンテナ１の放熱性を高めることができる。また、風量調整のために最大静圧の異なる２つの送風機９ａ、９ｂを用いてもよいが、最大静圧が同じ送風機９ａ、９ｂを用意し、駆動電圧に差をつけてもよい。
【００７４】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の他の例を示す概略構成図である。図１０に示すアンテナ装置１０２では、移動体進行方向の中間部かつアンテナアダプタ２の外周付近に配置していた貫通穴１１ｇ、１１ｈに代わり、送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとに挟まれたアンテナアダプタ２の中央部に貫通穴１１ｉを設けている。
【００７５】
アンテナアダプタ２の外周付近は、発熱源であるアレイアンテナ１から放熱面であるスカート４への熱伝導による伝熱経路であるため、貫通穴１１が途中に介在すると見かけ上、伝熱経路が長くなり、熱抵抗が大きくなってしまうことが懸念される。アンテナアダプタ２の中央部は放熱面であるスカート４から最も離れた位置であり、各発熱源の放熱経路として果たす役割は少ない。一方で、送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとに挟まれる領域でもあり、温度が上昇しやすい位置でもある。
【００７６】
アンテナ装置１０２では、貫通穴１１ｉをアンテナアダプタ２の中央部に設けることで、アンテナアダプタ２の中央部に気流１４が集まることになり、貫通穴１１ｉ付近の気流１４の流速が最大になる。その結果、アンテナアダプタ２の中央部付近の温度を下げることが可能になる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、送風機９ａ、９ｂが気流１４を移動体表面７側からアレイアンテナ１側に送風する例を示したが、貫通穴１１を介して循環する気流１４を発生させられればよく、送風機９ａ、９ｂが気流１４をアレイアンテナ１側から移動体表面７側に送風するように設けられてもよい。
【００７８】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。図１２は、図１１のＣＣ’線に沿った断面図であり、図１１では、アンテナ装置１０３の内部を示すため一部を省略している。実施の形態１および実施の形態２に示すアンテナ装置では送風機を１つまたは２つ設けた場合を例に説明を行ったが、本実施の形態に係るアンテナ装置１０３では、送風機９ａ、９ｂ、送風機９ｃの３つの送風機を設けている。
【００７９】
アンテナアダプタ２の移動体進行方向に対してアレイアンテナ１を挟んだ両側に設けられた貫通穴１１ｅ、１１ｆには送風機９ａ、９ｂが設けられている。送風機９ａ、９ｂは、それぞれと移動体表面７側からアレイアンテナ１側に気流１４を送風する。
【００８０】
移動体の空気抵抗を減らすためには、アンテナアダプタ２の移動体進行方向に対する投影面積を小さく保つことが重要であり、送風機９などを移動体進行方向の垂直方向（Ｘ方向）に配置するよりも、移動体進行方向に沿って配置される方が好ましい。
【００８１】
本実施の形態に係るアンテナ装置１０３では、送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとに挟まれたアンテナアダプタ２の中央部に設けられた貫通穴１１ｉに送風機９ｃをさらに配置している。送風機９ｃは、レドーム３およびアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に囲まれた領域からアンテナアダプタ２の移動体表面７と対向する側の面および移動体表面７に囲まれた領域に気流１４を送風する。
【００８２】
送風機９ａ、９ｂにより移動体表面７側からアレイアンテナ１側に送風された気流１４は、レドーム３とアンテナアダプタ２との間隙を通り、レドーム３の内壁で冷やされ、移動体進行方向の中間部に向かう。中間部で合流した気流１４は、アンテナアダプタ２の中央部の貫通穴１１ｉに設けられた送風機９ｃにより、アレイアンテナ１側から移動体表面７側に流れ込む。移動体表面７側に向かった気流１４は、移動体表面７に衝突後、送風機９ａ側および送風機９ｂ側に分裂して流れ、送風機９ａおよび送風機９ｂにそれぞれ戻る。
【００８３】
上述のとおり、本実施の形態に係るアンテナ装置１０３では、レドーム３、スカート４および移動体表面７で密閉された内部に配置され、レドーム３とアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に囲まれた領域に流れる気流１４を発生させる送風機９ａ、９ｂを設けることで、アンテナ装置１０３の放熱性を向上させることができる。
【００８４】
さらに本実施の形態では、アンテナアダプタ２の中央部、すなわち送信用アレイアンテナ１ａと受信用アレイアンテナ１ｂとに挟まれた領域に送風機９ｃを配置し、アレイアンテナ１側から移動体表面７側へ気流１４を送風することで、移動時に発生するアンテナ装置１０３の空気抵抗を増やすことなく、流路圧損の大きなアンテナ装置１０３の気流１４の循環風量を増すことが可能になり、アレイアンテナ１を効率よく冷却することが可能になる。
【００８５】
なお、本実施の形態ではアレイアンテナ１側から移動体表面７側への流れを生成する送風機９を１つとして説明を行ったが、送信用アレイアンテナ１ａ、受信用アレイアンテナ１ｂに挟まれる領域内に配置されるのであれば２つ以上の送風機９を用いてアレイアンテナ１側から移動体表面７側への流れを生成しても同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【００８６】
また、本実施の形態では、移動体進行方向の前方および後方に配置された送風機９ａ、９ｂが気流１４を移動体表面７側からアレイアンテナ１側に送風し、移動体進行方向の中央部に配置された送風機９ｃが気流１４をアレイアンテナ１側から移動体表面７側に送風する例を示したが、貫通穴１１を介して循環する気流１４を発生させられればよく、送風機９ａ、９ｂが気流１４をアレイアンテナ１側から移動体表面７側に送風し、送風機９ｃが移動体表面７側からアレイアンテナ１側に送風するようにしてもよい。
【００８７】
なお、実施の形態１から３では、送風機９が貫通穴１１に設けられる例を示したが、アンテナ装置１００の投影面積の増加およびアレイアンテナ１の電波の減衰を引き起こすことなく、気流１４を発生させられれば、貫通穴１１の外部に設けられていてもよい。
【００８８】
また、実施の形態１から３において、電源６、制御回路８がアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１側と反対面に設けられた例を示したが、これに限らずアレイアンテナ１と同じ側に設けられていてもよいし、移動体内部に設けられていてもよい。
【００８９】
また、実施の形態１から３において、送風機９は、移動体内部と電気的に接続され、送風機の稼働状況を移動体内部からモニタリングできるようにしておいてもよい。仮に送風機９が正常に動作していない場合、特に外気温度が高い場合にはアレイアンテナ１の温度が十分にされられない可能性がある。送風機９の稼働状況が移動体内部からモニタリングできるようになっていれば、送風機９が正常に動作していない場合は、衛星通信のデータ量を落とすなどの制御を行うことが可能になる。
【００９０】
また、送風機９の回転数は、移動体内部から指定できるようにしておいてもよい。送風機９を駆動するためには当然電力が必要になる。衛星通信のデータ量が少ない場合や、外気温度が十分に低い場合など、内部空気１０を強制対流させなくても、アレイアンテナ１の温度を規定温度以下に保てるような場合には、送風機９の駆動電圧を下げ、回転数を落とすことで、エネルギー消費を抑えることが可能になる。
【００９１】
また、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、実施の形態１から３に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  アレイアンテナ
２  アンテナアダプタ
３  レドーム
４  スカート
５，５ａ〜５ｄ  取付金具
６  電源
７  移動体表面
８  制御回路
９  送風機
１０  内部空気
１１，１１ａ〜１１ｉ  貫通穴
１２  アンテナ素子
１３  通信用ＩＣ
１４  気流
１５  ボルト
１６  受け金具
１７  ボルト
１８  緩衝材
１９  放熱経路
２０  弾性体
２１  低温空気層
２２  断熱材
【図１】
2020136861.tif 000003
【図２】
2020136861.tif 000004
【図３】
2020136861.tif 000005
【図４】
2020136861.tif 000006
【図５】
2020136861.tif 000007
【図６】
2020136861.tif 000008
【図７】
2020136861.tif 000009
【図８】
2020136861.tif 000010
【図９】
2020136861.tif 000011
【図１０】
2020136861.tif 000012
【図１１】
2020136861.tif 000013
【図１２】
2020136861.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月27日(2021.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。図３は、図２に気流１４の流れを追加して示したものである。図３に示すように、送風機９は、例えば軸流式であり、回転軸がアンテナアダプタ２のアレイアンテナ１が配置された側の面に対して垂直となるように貫通穴１１ｅに配置される。ここで、垂直とは厳密に垂直でなくてもよく、貫通穴１１を介して気流１４が流れる程度に垂直であればよい。
【国際調査報告】
2020136861.tif 000015
2020136861.tif 000016