(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送受信する空中線素子と、この空中線素子で送受信する信号を処理する送受信モジュールと、この送受信モジュールが一方の壁面の側に取り付けられた支持プレートと、この支持プレートの前記一方の壁面の側あるいは他方の壁面の側に設けられ前記送受信モジュールを冷却するための複数の冷却パイプと、この複数の冷却パイプと結合孔を介して結合した中間パイプと、この中間パイプと結合孔を介して結合し、かつ前記支持プレートの上方に位置し冷却用液体を供給する第１の主パイプと、前記支持プレートの下方に位置し冷却用液体を排出する第２の主パイプとを具備した空中線装置において、前記第１の主パイプと前記中間パイプとの結合孔が、前記複数の冷却パイプのうちその両端に位置する２つの冷却パイプに挟まれた領域に位置することを特徴とする空中線装置。
【請求項２】
信号を送受信する複数の空中線素子と、この複数の空中線素子にそれぞれ接続され、それぞれの空中線素子で送受信される信号を処理する複数の送受信モジュールと、前記複数の送受信モジュールがそれぞれの一方の壁面の側に取り付けられた複数の支持プレートと、この複数の支持プレートそれぞれの前記一方の壁面の側あるいは他方の壁面の側に設けられ前記複数の送受信モジュールを冷却するための複数の冷却パイプと、前記複数の支持プレートそれぞれの他方の側に設けられた複数の冷却パイプと結合孔を介して結合した複数の中間パイプと、この複数の中間パイプと結合孔を介して結合し、かつ前記複数の支持プレートの上方に位置し冷却用液体を供給する第１の主パイプと、前記複数の支持プレートの下方に位置し冷却用液体を排出する第２の主パイプとを具備した空中線装置において、前記第１の主パイプと前記複数の中間パイプそれぞれとの各結合孔が、前記複数の中間パイプそれぞれが結合した前記複数の冷却パイプのうちその両端に位置する２つの冷却パイプに挟まれた領域に位置することを特徴とする空中線装置。
【請求項３】
中間パイプが６面の壁で囲まれた直方体状に構成され、その底面部分の壁に、複数の冷却パイプと結合するための複数の透孔が形成され、かつ、前記底面と対向する上面部分の壁に、主パイプと結合するための結合孔が中央部に形成された請求項１または請求項２記載の空中線装置。
【請求項４】
中間パイプが６面の壁で囲まれた直方体状に構成され、その上面部分の外壁面、および、主パイプ下面の外壁面がそれぞれ平坦に形成され、かつ、前記中間パイプの前記外壁面と前記主パイプの前記外壁面が接した状態で固定された請求項１または請求項２記載の空中線装置。
【請求項５】
中間パイプが６面の壁で囲まれた直方体状に構成され、その底面部分の壁が支持プレートと一体化されている請求項１または請求項２記載の空中線装置。
【請求項６】
延長方向に所定の間隔で複数の透孔が形成され、冷却用液体を供給する第１の主パイプと、前記複数の透孔を通して結合され前記冷却用液体が分配される複数の中間パイプと、この複数の中間パイプそれぞれと結合孔を介して結合され前記冷却用液体が分配される複数の冷却パイプと、前記複数の冷却パイプのうち、共通の前記中間パイプに結合した複数の冷却パイプがそれぞれ一方の壁面の側に設けられ、かつ前記第１の主パイプの下方に位置する複数の支持プレートと、この複数の支持プレートそれぞれの前記一方の壁面の側あるいは他方の壁面の側に取り付けられた送受信信号を処理するための複数の送受信モジュールと、この送受信モジュールそれぞれに接続された複数の空中線素子と、前記支持プレートの下方に位置し、前記冷却用液体を排出する第２の主パイプとを具備した空中線装置において、前記第１の主パイプと前記複数の中間パイプそれぞれとの結合部分が、前記複数の中間パイプそれぞれと結合する前記複数の冷却パイプのうちその両端に位置する２つの冷却パイプに挟まれた領域に位置することを特徴とする空中線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アクティブフェーズドアレイレーダなどを構成する空中線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空中線装置、例えばアクティブフェーズドアレイレーダは多数の空中線素子から構成されている。そして、空中線素子が送受信する信号を処理するために、それぞれの空中線素子に送受信モジュールが接続されている。送受信モジュールにはマイクロ波半導体素子などが組み込まれ、送受信する信号を増幅し、あるいは、位相の調整などを行っている。
【０００３】
このような構成の空中線装置の場合、送受信モジュールに組み込まれたマイクロ波半導体素子は温度によって特性が変化する性質がある。このため、各送受信モジュールに対し一様な温度になるように冷却し、例えば、マイクロ波半導体素子が均一な特性で動作するようにしている。
【０００４】
ここで、アクティブフェーズドアレイレーダを例にとり、送受信モジュールを冷却する構成を有した従来の空中線装置について図４を参照して説明する。符号４１は信号を送受信する空中線素子で、例えば、図の上下方向に２列に配置されている。また、各空中線素子４１にはそれぞれ送受信モジュール４２が接続されている。送受信モジュール４２はマイクロ波半導体素子などが組み込まれ、空中線素子４１で送受信される信号を、例えば増幅しあるいは位相の調整などを行っている。
【０００５】
送受信モジュール４２は、長方形状の開口が両端に形成された枠体状プレート４３の例えば両側の外壁面に取り付けられている。枠体状プレート４３の内部中央には、補強のためにその長手方向にハネカム部材（図示せず）が配置されている。そして、中央のハネカム部材と枠体状プレート４３の内壁面との間に、送受信モジュール４２を冷却するための冷却用液体を流す複数の冷却パイプ４４が平行に配置されている。冷却パイプ４４は、送受信モジュール４２が取り付けられた枠体状プレート４３の内壁面に一部が接着されている。
【０００６】
冷却パイプ４４の上部および下部にはそれぞれ、冷却用液体を冷却パイプ４４に供給し、あるいは、冷却パイプ４４を流れた冷却用液体を排出するために、ヘッダ構造の供給排出機構が設けられている。
【０００７】
ヘッダ構造の供給排出機構は、例えば、冷却用液体を流す主パイプ４５ａと、この主パイプ４５ａから分岐した複数の中間パイプ４６ａ、冷却パイプ４４から出てきた冷却用液体を集める中間パイプ４６ｂ、中間パイプ４６ｂに集められた冷却用液体を排出する主パイプ４５ｂなどから構成されている。中間パイプ４６ａ、ｂの延長方向には複数の透孔（図示せず）が形成され、この透孔によって複数の冷却パイプ４４が結合している。
【０００８】
アクティブフェーズドアレイレーダは多数の空中線素子から構成されている。このため、アクティブフェーズドアレイレーダは、複数の空中線素子４１や複数の送受信モジュール４２がそれぞれ取り付けられた上記した構造の枠体状プレート４３を複数組み合わせて構成されている。この場合、例えば、複数の空中線素子４１や送受信モジュール４２が取り付けられた同じ構造の複数の枠体状プレート４３が１つの筐体４７内に収納され、空中線装置が構成される。空中線装置が複数の枠体状プレート４３から構成される場合、主パイプ４５ａに供給される冷却用液体は、それぞれの枠体状プレート４３に対応して設けられた中間パイプ４６ａに分配され、そこからさらに複数の冷却パイプ４４へと分配される。
【０００９】
なお、符号４８は電源容器で、筐体４７と一体に設けられている。電源容器４８には、送受信モジュールを構成するマイクロ波半導体素子などに電力を供給するための電源などが収納されている。また、筐体４７や電源容器４８は架台４９に取り付けられ、例えば、架台４９の向きを変えることによって、空中線素子４１の向きを調整できるようになっている。
【００１０】
上記した構造において、例えば、図の上方に位置する主パイプ４５ａに冷却用液体が供給される。そして、主パイプ４５ａから中間パイプ４６ａに分配され、さらに、冷却パイプ４４に分配され、送受信モジュール４２の冷却が行われる。送受信モジュール４２を冷却した冷却用液体は図の下方に位置する中間パイプ４６ｂに集まり、主パイプ４５ｂを介して排出される。
【００１１】
このような構成によれば、送受信モジュール４２の冷却によって、例えば各半導体素子はほぼ一定の温度に保たれ、均一の特性で動作する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の空中線装置は、送受信モジュールを冷却する冷却パイプに冷却用液体を分配する部分がヘッダ構造になっている。この場合、主パイプの延長方向に所定間隔で中間パイプが分岐している。また、送受信モジュールを冷却するための複数の冷却パイプも、中間パイプの延長方向にある間隔で設けられている。このため、例えば、中間パイプから冷却パイプに流れる冷却用液体は、主パイプから離れるほど少なくなり、送受信モジュールの冷却が均一化されないことがある。その結果、半導体素子の動作特性が相違し、例えば、良好なアンテナパターンを形成できなくなる。また、ヘッダ構造の場合、主パイプや中間パイプで形成される供給排出機構と枠体状プレートとが別の構成になっている。このため、例えば、中間パイプと枠体状プレート間にスペースが生じ、その分、小形化が困難になる。また、強度的にも弱いものになっている。
【００１３】
この発明は、上記した欠点を解決するもので、送受信モジュールを冷却するための複数の冷却パイプに流れる冷却用液体を均一化できる空中線装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、信号を送受信する空中線素子と、この空中線素子で送受信する信号を処理する送受信モジュールと、この送受信モジュールが一方の壁面の側に取り付けられた支持プレートと、この支持プレートの前記一方の壁面の側あるいは他方の壁面の側に設けられ前記送受信モジュールを冷却するための複数の冷却パイプと、この複数の冷却パイプと結合孔を介して結合した中間パイプと、この中間パイプと結合孔を介して結合し、かつ前記支持プレートの上方に位置し冷却用液体を供給する第１の主パイプと、前記支持プレートの下方に位置し冷却用液体を排出する第２の主パイプとを具備した空中線装置において、前記第１の主パイプと前記中間パイプとの結合孔が、前記複数の冷却パイプのうちその両端に位置する２つの冷却パイプに挟まれた領域に位置することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、アクティブフェーズドアレイレーダを例にとり図１を参照して説明する。符号１１は、信号を送受信する空中線素子で、例えば、２列になって図の上下方向に配置されている。空中線素子１１にはそれぞれ送受信モジュール１２が接続されている。送受信モジュール１２は全体が金属容器で構成されている。内部には、マイクロ波半導体素子などが組み込まれ、空中線素子１１で送受信される信号を増幅し、あるいは、位相の調整などを行っている。
【００１６】
送受信モジュール１２は、両端に矩形状の開口をもつ枠体状プレート１３の例えば平行する２つの外壁面にそれぞれ１列ずつ取り付けられている。枠体状プレート１３の内部中央には、補強のためにその長手方向にハネカム部材１４が配置されている。そして、中央のハネカム部材１４と枠体状プレート１３の内壁面との間に、送受信モジュール１２の配列方向に沿って複数の冷却パイプ（図示せず）が平行に設けられている。なお、複数の冷却パイプの側面の一部は枠体状プレート１３の内壁面に接着されている。
【００１７】
枠体状プレート１３の上方には冷却用液体を供給する主パイプ１５ａが、また、枠体状プレート１３の下方には冷却用液体を排出する主パイプ１５ｂが、それぞれ枠体状プレート１３の長手方向と直交して設けられている。そして、主パイプ１５ａの下壁、および、主パイプ１５ｂの上壁には、その延長方向に所定間隔で透孔（図示せず）が形成され、それぞれの透孔に中間パイプ１６ａの上壁部分、および中間パイプ１６ｂの下壁部分が結合している。そして、上下の中間パイプ１６ａ、１６ｂ間に、送受信モジュール１２を冷却するための複数の冷却パイプ（図示せず）が接続されている。
【００１８】
なお、アクティブフェーズドアレイレーダは多数の空中線素子から構成されている。このため、アクティブフェーズドアレイレーダは、通常、複数の空中線素子１１や複数の送受信モジュール１２がそれぞれ取り付けられた上記した構造の枠体状プレート１３を複数組み合わせ、これら複数の枠体状プレート１３が例えば１つの筐体１７内に収納されている。このとき、主パイプ１５ａに流れる冷却用液体はそれぞれの枠体状プレート１３に設けられた中間パイプ１６ａに分配され、そこから複数の冷却パイプへと分配される。
【００１９】
なお、符号１８は電源容器で、筐体１７と一体に設けられている。電源容器１８は送受信モジュールを構成する半導体素子などに電力を供給するための電源を収納している。筐体１７や電源容器１８は架台１９に取り付けられ、例えば、架台１９の向きを変えることによって空中線素子１１の向きを調整できるようになっている。
【００２０】
上記した構造において、例えば、図の上方に位置する主パイプ１５ａに冷却用液体が供給される。冷却用液体は、主パイプ１５ａから中間パイプ１６ａに分配され、さらに、複数の冷却パイプへと分配される。そして、冷却用液体が冷却パイプを流れる際に送受信モジュール１２の冷却が行われる。送受信モジュール１２を冷却した冷却用液体は図の下方に位置する中間パイプ１６ｂに集められ、主パイプ１５ｂを介して排出される。
【００２１】
ここで、主パイプ１５ａ、１５ｂや中間パイプ１６ａ、１６ｂ、冷却パイプの各部分の構造について、図２を参照して説明する。図２では、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、これらの構造は、冷却用液体の供給側と排出側で上下が逆になっているものの、同様の構造であるので、冷却用液体の供給側についてだけ説明する。
【００２２】
枠体状プレート１３の上端に、その両側から一部が突出した長方形状の取付部材２１が一体に形成されている。取付部材２１には、２列に複数の透孔２２が設けられ、各列の透孔２２にはそれぞれ冷却パイプ２３が接続されている。この場合、透孔２２の一方の列は枠体状プレート１３の内壁面の一方に接触する冷却パイプ２３に接続され、他方の列は枠体状プレート１３の内壁面の他方に接触する冷却パイプ２３に接続されている。また、２列の透孔２２の外側で、枠体状プレート１３から突出した部分にねじ穴２１ａが設けられている。
【００２３】
そして、取付部材２１とともに中間パイプを構成する箱部材２４が設けられている。箱部材２４は全体が直方体をした箱状に構成され、その下端には両側に突出する縁２４ａが形成され、縁２４ａにねじ穴２４ｂが設けられている。上壁にはその中央に大きな透孔２５が形成され、周辺にねじ穴２６が設けられている。箱部材２４と取付部材２１は両者のねじ穴２４ｂ、２１ａを利用してねじＮで固定され、中間パイプ１６ａが構成されている。なお、壁部材２４と取付部材２１が接する部分にＯリング２７が配置され、冷却用液体が漏れないようになっている。
【００２４】
また、枠体状プレート１３の長手方向に直交して主パイプ１５ａが配置されている。主パイプ１５ａの底面部分を構成する下壁は平坦な形状をしており、その延長方向に透孔２８が設けられている。透孔２８は箱部材２４の透孔２５に連結されている。また、主パイプ１５ａの下面には両側に突出する縁３０が形成され、その縁３０の部分にねじ穴３１が形成されている。そして、主パイプ１５ａのねじ穴３１と箱部材２４のねじ穴２６がねじＮで固定される。この場合も、主パイプ１５ａと箱部材２４の接触部分にＯリング３２が挟まれ、冷却用液体が漏れないようにしている。
【００２５】
なお、アクティブフェーズドアレイレーダの場合、通常、空中線素子１１や送受信モジュール１２がそれぞれに取り付けられた複数の枠体状プレート１３が、主パイプ１５ａの延長方向に配置される。この場合、複数の枠体状プレート１３ごとに設けられた中間パイプ１６ａには、主パイプ１５ａにある間隔で設けられた透孔２８を通して冷却用液体が分配される。
【００２６】
上記した構造によれば、１つの中間パイプ１６ａに結合され、枠体状プレート１３の一方の内壁面を冷却する複数の冷却パイプ２３のうちその両端に位置する２つの冷却パイプに挟まれた領域において、主パイプ１６ａから中間パイプ１５ｂに冷却用液体が分配される。このため、主パイプ１５ａから中間パイプ１６ａに冷却用液体が分配される結合孔部分と、中間パイプ１６ａから複数の冷却パイプ２３にそれぞれ分配される結合孔部分との距離が均一化され、複数の冷却パイプ２３に流れる冷却用液体が一様化される。これにより、送受信モジュール１２が全体にわたって一様に冷却され、送受信モジュール１２内の半導体素子などをほぼ同じ温度に制御できる。この結果、例えば良好な特性のアンテナパターンが形成される。また、主パイプ１５ａや中間パイプ１６ａ、枠体状プレート１３がそれぞれねじＮで固定され、一体化して互いに連結している。このとき、主パイプ１５ａや中間パイプ１６ａは構造物としても機能し、機械的強度の高い空中線装置を実現できる。また、中間パイプ１６ａと枠体状プレート１３が一体化するため、両者間にスペースがなくなり、小型になる。
【００２７】
次に、中間パイプ１６ａの変形例について図３を参照して説明する。図３（ａ）は、図２の箱部材２４部分だけを取り出して示した斜視図である。そして、図（ｂ）は、冷却パイプ２３の配列方向に直角に線Ａ−Ａで箱部材２４を断面した図で、例えば、箱部材２４の内部空間は断面が長方形状になっている。この場合、枠体状プレート１３の２つの内壁面に沿ってそれぞれ配列されている２列の冷却パイプに等しく冷却用液体が分配される。
【００２８】
なお、図（ｃ）は、枠体状プレート１３の内壁面に沿って配置されている２列の冷却パイプのうち、一方の側の側壁３１を厚くし内部空間を狭くしている。この場合、厚い側壁３１側に位置する複数の冷却パイプに分配される冷却用液体の量が少なくなる。空中線装置によっては、枠体状プレート１３の内壁面に配列される送受信モジュールの数量が異なる場合があり、冷却パイプによる冷却能力に差を持たせたい場合がある。上記した構成によれば、送受信モジュール数による発熱量の変化に見合った流量の冷却用液体を分配でき、送受信モジュール数が少ない場合でも、半導体素子などの温度を所定の値に制御できる。
【００２９】
なお、上記した実施の形態では、枠体状プレートの両側の外壁面に送受信モジュールを取り付け、また、枠体状プレートの両側の内壁面に冷却パイプを設けている。しかし、送受信モジュールを取り付けるプレートは枠体状である必要はなく、また、枠体状プレートの一方の外壁面だけに送受信モジュールや冷却パイプを設ける構造にすることもできる。また、上記した実施形態では、主パイプそのもに直接冷却用液体を流しているが、主パイプ内に冷却用液体の供給、排出用のパイプを設置し、このパイプを利用して冷却用液体を流すこともできる。
【００３０】
また、上記した実施の形態の説明では、主パイプや中間パイプなどに、例えば下壁とか、上壁という表現を使用している。これらの表現は位置の上下関係を示すものではない。したがって、下壁を上壁と言い換え、また、上壁を下壁と言い換えることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、送受信モジュールを冷却するための冷却パイプに流れる冷却用液体を均一化できる空中線装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための概略の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に使用される主パイプや中間パイプ、枠体状プレートの各部分を説明するための概略の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に使用される中間パイプ部分を説明するための図である。
【図４】従来例を説明するための概略の斜視図である。
【符号の説明】
１１…空中線素子
１２…送受信モジュール
１３…枠体状プレート
１４…ハネカム部材
１５ａ、１５ｂ…主パイプ
１６ａ、１６ｂ…中間パイプ
１７…筐体
１８…電源容器
１９…架台
２１…取付部材
２２…透孔
２３…冷却パイプ
２４…箱部材
２４ａ…縁
２４ｂ…ねじ穴
２５…透孔
２６…ねじ穴
２７…Ｏリング
２８…透孔
３０…縁
３１…側壁
３２…Ｏリング
【図１】
0003772053.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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