JP2003509938A - コンパクトな位相アレイアンテナシステムおよびその動作方法 - Google Patents

コンパクトな位相アレイアンテナシステムおよびその動作方法

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Abstract

(57)【要約】 アンテナシステム（１０）は、回路要素（１３）と、アンテナユニット（１２）とを含む。アンテナユニットは多層回路基板（２１）を含む。回路要素は、無線周波数信号、制御信号および電力を回路基板へ供給する。回路基板は、その片面側にアンテナ素子のアレイを有し、その反対側に半田付けされ、外側に突出した複数のモジュール（７１，７２）を有する。各モジュールは電子回路要素を搭載し、これらは回路基板に対して電気的に結合している。各モジュールは熱移送エレメント（９６）を含み、モジュール上の電子構成部品によって発生した熱は、熱移送エレメントによって冷却部（５１）へ熱的に移送される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の技術分野） 本発明は、一般にはアンテナシステムに関し、特に人工衛星での使用に好適な
コンパクトな位相アレイ(phased array)アンテナシステムおよび、こうしたアン
テナシステムを動作させる方法に関する。
【０００２】 （発明の背景） アクティブ位相アレイアンテナシステムは、広範囲の応用分野で使用される。
一例として、人工衛星はこのタイプのアンテナシステムを含み、人工衛星と地球
上の１つ以上の地上局との間の通信を容易にする。位相アレイアンテナシステム
において、特に人工衛星向けは、アンテナシステムが比較的容積が小さく比較的
軽量であることが望まれる。他方、このタイプのアンテナシステムは、小型モノ
リシック集積回路(miniature monolithic integrated circuit, MMICs)などの回
路を典型的に使用する。MMICsなどの回路は、動作中に実質的な量の熱を発生す
る。アンテナ動作周波数が増加するにつれて、これらの回路によって放出される
熱量も増加するようになり、このことはアレイを横切る温度勾配に影響を及ぼす
ようになる。
【０００３】 特に、位相アレイアンテナシステムにおいて、アレイを横切る温度勾配が存在
すると位相エラーが生じ、アンテナシステムの精度に影響を及ぼす。アンテナ動
作周波数が高くなると、アレイを横切る許容温度勾配が小さくなる。例えば、位
相アレイが約５ＧＨｚの周波数で動作する場合、アレイを横切る最大許容温度勾
配は約２０℃である。これに対してアレイが約８０ＧＨｚの周波数で動作する場
合、アレイを横切る最大許容温度勾配は、たった約１．３℃である。もしアレイ
を横切る最大許容温度勾配が最大許容勾配以下に維持できなければ、動的な位相
エラー補償制御を行うために、アンテナシステムに追加の回路要素を設ける必要
があり、これはアンテナシステムの複雑さ、コストおよび重量を増加させる。ア
ンテナシステムの回路要素を冷却するための有効な技術を持つことは重要であり
、実質的に均一な温度がアレイ交差方向に維持される。
【０００４】 従来の位相アレイアンテナシステムは、アレイスレート(array slat)配置とし
て一般に知られた構成を有し、冷却液の強制フローを使用する。しかしながら、
この配置の厚さ、体積、重量は、要求のものより大きくなり、しかも冷却液の強
制フローは冷却液を取扱うためのハードウエアを必要となり、これはアンテナシ
ステム全体の実効的な体積、重量を増加させる。
【０００５】 最近の別の手法は、タイル配置として一般に知られものであり、多層回路基板
を使用する。回路基板は、アンテナ素子と、その上に搭載されたアンテナシステ
ムの回路構成部品を有し、比較的薄い冷却配置と共に動作する。これは極薄で低
重量となる利点を有し、従来のアレイスレート配置よりも短い無線周波数(radio
frequency)信号用導体をも提供する。しかしながら、この知られた手法は、一
般に意図した目的には充分であったが、全ての点で満足するものではなかった。
【０００６】 より具体的には、極薄の構成は、無線周波数のサーキュレータ(circulators)
及び／又はアイソレータ(isolators)の使用を困難または不可能にし、その結果
、所定のアンテナシステムが、信号を送信するか、あるいは受信するかのいずれ
かであって、両方はできないように典型的には構成されることになる。さらに、
限られた量の回路要素だけが、アンテナ素子アレイのサイズ制限内で多層回路基
板上に直接に搭載可能であり、そこでさえも回路構成部品の幾つかはスタック配
置または「おんぶ(piggy-back)」配置で搭載される。その結果、アンテナシステ
ムにマルチビーム能力を設けることが困難になる。こうした極薄のアンテナ構成
での更なる配慮は、冷却システムおよび無線周波数回路要素のパッケージ化を別
々に最適化することが典型的には困難なことであり、これはシステムのコンパク
ト性が種々の設計局面を相互依存させるからである。これらの極薄アンテナシス
テムでの更なる配慮は、種々の回路構成部品が多層回路基板上に直接に搭載され
ることから、異なる熱膨張係数の結果として問題が生じ得る。
【０００７】 （発明の概要） 上述から、コンパクトで軽量なシステムを必要とし、サーキュレータまたはア
イソレータの使用を可能にし、アンテナ素子アレイのサイズ制限内で多重ビーム
能力を実施可能とし、冷却部および無線周波数回路要素の独立した最適化を可能
とし、異なる熱膨張係数に起因した問題を回避し、比較的短い無線周波数信号用
導体を提供し、及び／又はアレイ全体の交差方向に実質的に均一な温度を維持す
るのに充分に効率的な手法で冷却を行うようなアンテナシステムおよびこれを動
作させる方法のためのニーズが生ずるものと理解されるであろう。
【０００８】 本発明に従えば、このニーズに取り組み、関与するために、アンテナシステム
および動作方法が提供され、即ち、薄く、略平面状の電気的な相互接続部(inter
connection)を設けて、複数のアンテナ素子を含み、相互接続部にそれぞれ電気
接続されるアンテナ部を相互接続部の片側に配置して、相互接続部から隔てた位
置でアンテナ部から反対側に冷却部を支持して、相互接続部と冷却部との間に電
子構成部品を搭載するモジュールを設けて、電子構成部品と相互接続部との間に
電気信号を伝送して、電子構成部品によって放出される熱を冷却部に向けて移送
している。
【０００９】 添付図面と共に下記の詳細な説明から本発明はより深く理解されるであろう。
【００１０】 （発明の詳細な説明） 図１は、アンテナシステム１０の概略的な斜視図であり、アンテナユニット１
２と、アンテナユニット１２に動作的に結合した回路要素１３とを含む。アンテ
ナユニット１２は、明確化のため図１では分解形式で示される。図１に開示され
た例示的な実施形態は、アクティブ位相アレイアンテナシステムとして一般に知
られたタイプのアンテナシステムである。
【００１１】 アンテナユニット１２は、多層(multi-layer)回路基板２１を含む。回路基板
２１は、概して平面状で、開示した実施形態では概して円形であるが、矩形など
他の形状を有することもできる。回路基板２１は、詳しく後述するように、シス
テムの種々の構成部品間の電気的な相互接続を提供するための相互接続部として
機能する。開示した実施形態では、回路基板２１は約２９個の層を有するが、本
発明の主題から逸脱しないでより多数またはより少数の層を有することもできる
。
【００１２】 アンテナ素子２３のアレイは、回路基板２１の片側に設けられる。開示した実
施形態において、アンテナ素子２３は、回路基板２１の外層の片側に直接配置さ
れた金属化薄膜の適切なパターン化エッチングによって形成されたパッチ式のア
ンテナ素子である。しかしながら、アンテナ素子２３は、回路基板１２上に直接
支持される必要はなく、代わりに他の方法で設けることもできる。さらに、アン
テナ素子２３は、他の構成を有することもできる。例えば、これらはパッチ式素
子というよりも導波(waveguide)素子でも構わない。
【００１３】 回路基板２１は、４個の無線周波数（ＲＦ）コネクタ２６を有し、これらのう
ちの３個が図１で見えている。これら４個のコネクタ２６は、回路基板２１の周
縁に近接して、周方向に均等な間隔をあけた位置にそれぞれ設けられる。ＲＦコ
ネクタ２６は、アンテナ素子２３から反対にある回路基板２１の片側において外
側にそれぞれ突出している。アンテナユニット１２は、４ビームアンテナシステ
ムであり、各ＲＦコネクタ２６は４ビームの各々に対応している。回路基板２１
はまた、電力およびロジックのコネクタ２７を２個のコネクタ２６間の周辺位置
に搭載している。
【００１４】 回路要素１３はＲＦ回路３１を含み、これは４個のＲＦコネクタ２６の各々に
４本の個別ケーブルで接続され、これらのケーブルのうちの１本が図１の破線で
概略的に表示されている。回路要素１３はさらに、制御回路３２と、電力回路３
３とを含み、これらは電力およびロジックのコネクタ２７に接続される。電力回
路３３は、アンテナユニット１２に直流（ＤＣ）電力を供給し、制御回路３２は
、アンテナ１２が走査(scan)すべき方向を指示するコマンドなどの制御情報を表
現したデジタルロジック信号をアンテナユニット１２に供給する。
【００１５】 回路基板２１は、その周縁に沿って均等な間隔をあけた位置で貫通するように
、複数の小さい開口３６を有する。環状のハウジング３７が回路基板２１に近接
しており、回路基板に最も近い端部で半径方向内側に突出した環状のフランジを
有する。回路基板２１は、複数のボルト３８によって環状のハウジング３７に取
り付けられ、ボルト３８は開口３６の各々を貫通して、環状のフランジに設けら
れた各ねじ付き開口４１と係合し、開口４１は環状のフランジ４２に沿って周方
向に均等に間隔をあけて配置される。
【００１６】 ハウジング３７は、後述の理由によって、低い熱膨張係数(CTE)を持つ材料で
形成される。開示した実施形態では、ハウジング３７はエポキシ・グラファイト
材料であるが、低い熱膨張係数(CTE)を持つ他の材料でも可能である。ハウジン
グ３７は、回路基板２１のアンテナ素子２３から反対にある側に配置される。冷
却部５１は、回路基板２１から離れた、ハウジング３７の軸方向端部に固定的に
取り付けられる。例えば、ハウジング３７は、冷却部５１の面板５２に対して鑞
（ろう）付け(brazed)または溶接(welded)してもよい。面板５２は、アルミニウ
ムなどの高い熱伝導性の材料で形成される。
【００１７】 図１の符号５１で示される特別な冷却部は、本発明に従う用途に好適なタイプ
の冷却部を表現している。この特別な冷却部５１は、相変化(phase change)モジ
ュールである。これは、アルミニウムなどの高い熱伝導性の材料で形成され、片
側に機械加工された複数の略三角形状の凹所５７を有する円形のベース部材５６
を含む。凹所５７は、半径方向に延びて、凹所５７の間に配置されるリブ５８を
規定する。
【００１８】 略三角形片の多孔性(porous)材料６１は、各凹所５７の中に配置される。多孔
性材料６１は、熱伝導性材料であって、例えばアルミニウム発泡体(foam)として
一般に知られたタイプの材料で形成してもよい。適切な多孔性材料は、カリフォ
ルニア州、オークランド市、ＥＲＧマテリアル・アンド・エアロスペース社(ERG
Materials and Aerospace Corporation)からデュオセル(DUOCEL)発泡体(40 PPI
, 6-8%, 6101-T6)として商業的に入手可能である。各凹所５７の残りのスペース
は相変化材料（不図示）で充填され、開示した実施形態においてこれは相変化ワ
ックス(wax)として一般に知られ、商業的に入手可能な材料である。円形の面板
５２は、適切な熱伝導的方法で、例えば真空鑞（ろう）付け(vacuum brazing)に
よって、ベース部材５６および各多孔性エレメント６１に対して物理的に取り付
けられる。ベース部材５６は、中に孔開けされた複数の放射状開口６３を有し、
各開口６３は放射状リブ５８の各々を通過するように延びている。各放射状開口
６３は、それぞれヒートパイプを中に有し、これらの１つが符号６４で示される
。ヒートパイプ６４は、商業的に入手可能なもので、例えば適切なヒートパイプ
１４１は、商業的に入手可能であり、その一例は、メリーランド州、ハントバー
レー(Hunt Valley)のダイナサーム社(Dynatherm Corporation)からダイナサーム
(DYNATHERM) 0476-1000として入手可能なヒートパイプでもよい。ヒートパイプ
６４は、関連した開口６３の内部で、不図示の適切な熱グリースまたは熱エポキ
シによってそれぞれ包囲される。これに関して、開示した実施形態は、熱伝導性
のエポキシを使用しており、これは非ガス排出または低ガス排出のエポキシであ
るべきであり、例えばミシガン州、ミッドランド市のダウ・コーニング(Dow Cor
ning)社からDOW CORNING 3140, MIL-A-46146 RTV Coatingとして商業的に入手可
能である。
【００１９】 アンテナユニット１２は、４個のビームステアリング(steering)モジュールを
含み、これらのうち１つが符号７１で見えている。各ビームステアリングモジュ
ール７１は電子回路要素を運ぶものであり、代わりにキャリアと称してもよい。
各モジュール７１は、４個のＲＦコネクタ２６の各々に関連した４本のビームの
各々を操縦(steering)するのを容易にする他のデジタル回路要素と同様に、マイ
クロプロセッサを搭載する。
【００２０】 アンテナユニット１２はまた、複数のＲＦモジュールを含み、これらのうち１
つが符号７２で見えている。開示した実施形態において、ＲＦモジュール７２の
数は、アンテナ素子２３の数の半分である。ビームステアリングモジュール７１
およびＲＦモジュール７２は、ほぼ同じ物理的構成を有する。従って、モジュー
ル７１，７２の１つだけの物理的構造が詳しく後述される。
【００２１】 より具体的に、図２は図１のアンテナユニット１２からのＲＦモジュール７２
の１つの概略的な分解斜視図である。モジュール７２は回路基板８１を含み、こ
れは種々の電子構成部品を搭載する。冷却部５１（図１）に最も近接した回路基
板８１の端部は、複数の小型マイクロ波集積回路(miniature microwave integra
ted circuit, MMICs)を有する。これらは高出力構成部品であり、実質的な量の
熱を発生する。ＭＭＩＣ８２は、ＲＦ信号の位相シフト、ＲＦ信号の増幅および
関連したロジック機能の遂行などの機能を実行する。回路基板８１の同じ端部は
、幾つかの追加の集積回路８３を有し、ＭＭＩＣ８２向けの制御および援助を提
供する。
【００２２】 回路基板８１の反対端部は、幾つかの回路８６を有し、開示した実施形態では
、サーキュレータ(circulators)として一般に知られるタイプの回路である。開
示した実施形態のアンテナユニット１２は、アンテナ素子２３を通過した電磁的
信号の送信および受信の両方を行う能力を有することから、開示した実施形態は
サーキュレータ８６を使用する。他方、本発明は、信号の送信だけ、あるいは受
信だけを行うように構成されたアンテナユニットにおいても使用でき、この場合
、サーキュレータ８６はアイソレータ(isolators)として一般に知られる構成部
品に置き換え可能である。
【００２３】 モジュール７２はさらに長方形のフレーム９１を含み、これは４個の壁部８７
，８８，８９，９０を含む。回路基板およびフレーム９１は、集積ユニットとし
て形成することも可能であろう。しかしながら、開示した実施形態ではそうでは
ない。特に、回路基板８１は、酸化ベリリウムなど、熱伝導性で電気的に非導通
性の材料からなる平板を用いて出発することによって形成される。そして、多層
の厚膜導体および絶縁体が、知られた技術によってその上に印刷される。そして
、スルーホールがドリルまたはレーザカットで形成され、続いて導電性材料で充
填され、層間の電気接続を行う。そして、符号８２−８３，８６のものを含む種
々の集積回路が基板８１の上の所定位置に半田付けされる。
【００２４】 同様に、壁部８７は、ガラスやセラミックなどの材料からなる平板を用いて出
発することによって形成される回路基板である。そして、多層の厚膜導体および
絶縁体が、その上に印刷される。そして、スルーホールがドリルまたはレーザカ
ットで形成され、続いて導電性材料で充填され、層間の電気接続を行う。壁部８
７は、その外側に複数の略半球状の「ボール」エレメント９２を有し、これらは
集合的にボールグリッド界面(interface)と称される。エレメント９２は、壁部
８７の外側面に設けられた各パッドに対して、後続の半田付け作業中でも溶融し
ない高温ハンダを用いて半田付けされる。これらのパッドの少なくとも幾つかは
、壁部８７内の導体に対して電気的に結合される。開示した実施形態では、約２
０個のパッドが壁部８７内の導体に結合される。そして、回路基板８１および壁
部８７は、例えば適切な鑞（ろう）付け技術によって、互いに機械的に連結され
る。
【００２５】 図３は、相互連結された後の回路基板８１および壁部８７の一部の概略的な破
断斜視図である。回路基板８１は、その表面に複数の導体ストリップを有し、こ
れらのうちの２つが符号１０１，１０２で示される。導体ストリップ１０１，１
０２は、回路基板８１内の導体にそれぞれ接続され、壁部８７に最も近接し、回
路基板８１の端部に隣接した位置まで延びている。同様に、壁部８７は、その内
表面に複数の導体ストリップを有し、これらのうちの２つが符号１０３，１０４
で示される。導体ストリップ１０３，１０４は、壁部８７内の導体にそれぞれ接
続され、回路基板８１に隣接した位置まで延びている。薄い矩形状の導体リボン
エレメント１０８は、Ｌ字状に屈曲し、後続の半田付け作業中でも溶融しない高
温ハンダを用いてストリップ１０１，１０３の各々にそれぞれ半田付けされた端
部を有する。同種のリボンエレメント１０９は、高温ハンダを用いてストリップ
１０２，１０４の各々にそれぞれ半田付けされた端部を有する。こうしてリボン
エレメント１０８はストリップ１０１，１０３に電気接続され、リボンエレメン
ト１０９はストリップ１０２，１０４に電気接続される。代替として、エレメン
ト１０８，１０９は、１０１，１０３および１０２，１０４にそれぞれ溶接され
た薄い矩形状の金リボンでも構わない。
【００２６】 フレーム９１の他の３個の壁部８８〜９０は、中に導体を有しない。開示した
実施形態では、それぞれセラミックまたは金属の材料で形成され、回路基板８１
および他の２個のすぐ隣接した壁部の端部にそれぞれ鑞（ろう）付けされている
。板状の金属蓋(lid)９４は、壁部８７〜９０の各端部に鑞（ろう）付けまたは
レーザ溶接された端部を有し、モジュール７２内の集積回路を密閉に封止してい
る。モジュール７２内に閉じ込められた空気または湿気が存在しないように、モ
ジュール７２が乾燥窒素雰囲気におかれた状態で蓋が装着される。代替的手法と
して、蓋９４は任意に省略でき、集積回路はこれらを密閉に封止する封止材(sea
lant)で被覆することができる。
【００２７】 モジュール７２は、Ｌ字状のエレメント９６をさらに含み、これは高い熱伝導
性を有する。開示した実施形態では、エレメント９６はグラファイト材料で形成
されるが、高い熱伝導性を有する他の材料も好適であろう。Ｌ字状エレメント９
６は、２つの脚部９７，９８を有する。脚部９７は、回路基板８１の一部、特に
ＭＭＩＣ８２および制御構成部品８３を搭載した部分の背面側に接して配置され
る。脚部９７は、回路基板８１に対して、これらの間に介在する熱エポキシ（不
図示）の層によって固定的に取り付けられ、回路基板８１から脚部９７への熱移
送を最大化するのに役立つ。適切な熱エポキシは、ヒートパイプ６４に関連して
上述したエポキシである。エレメント９６の別の脚部９８は、ボールエレメント
９２から反対側にある、フレーム９１の端部の外側に接して配置される。
【００２８】 モジュール７２が組み立てられた後、各ボールエレメント９２は、回路基板２
１のアンテナ素子２３から反対側に設けられた各パッド（不図示）に溶接される
。これは、回路基板２１とモジュール７２内の集積回路との間の電気接続を提供
し、モジュール７２を回路基板２１の上で機械的に支持することも提供する。
【００２９】 Ｌ字状エレメント９６の脚部９８の外表面は、冷却部５１の面板５２に対して
接触または少なくとも近接している。上述したように、ハウジング３７は、低い
熱膨張係数を有する材料で形成される。これは、ハウジング３７が冷却部５１を
回路基板２１に向かって又は離れるように、そしてエレメント９６の脚部９８に
向かって又は離れるように動かそうとする程度を最小化するのに役立つ。
【００３０】 脚部９８から冷却部５１への熱移送を最大化するために、熱グリースや熱エポ
キシなどの材料は脚部９８と冷却部５１との間に設けてもよい。開示した実施形
態は、ヒートパイプ６４に関連して上述したエポキシなどの熱エポキシを使用し
ている。熱エポキシの使用は、脚部９８を冷却部５１へ固定的に取り付けるとい
う追加の利点を有し、モジュール７１，７２を物理的に支持するのに役立ち、そ
れでこれらは、その反対端に設けられたボールエレメント９２に対して半田接合
によって単独では支持されていない
【００３１】 図１のアンテナシステムの動作中、モジュール７２上のＭＭＩＣ８２（図２）
はアンテナシステム動作中に実質的な量の熱を発生する。この熱は、エレメント
９６の脚部９７，９８を経由して冷却部５１へ迅速かつ直接に移送される。図１
のアンテナユニット１２は、人工衛星内で、アンテナユニットが間欠的に動作し
たりアイドル状態になるような状況での使用を意図している。アンテナユニット
が動作しているとき、冷却部５１は回路要素からの熱を連続的に吸収して、温度
上昇を始める。凹所５７中の相変化材料（不図示）が熱を吸収すると、その過程
において、固体から液体へ変化するように溶融によって相を変化させる。その後
、アンテナユニット１２がオフになると、冷却ユニットは吸収した熱をゆっくり
と放出し、相変化材料は冷えて、例えば液体から固体へ変化するように、相を元
の状態に戻すことになる。他の応用では、アンテナユニット１２はが連続的また
は少なくとも長時間、動作しなければならない場合、開示した冷却部５１は、連
続冷却を行うことが可能な異なるタイプの冷却部と置換でき、これらの例として
、ヒートシンクなどの対流式(convection)冷却配置、液体冷却式配置あるいは伝
導式冷却配置がある。
【００３２】 本発明は、多くの技術的利点を提供する。こうした利点の１つは、開示したア
ンテナユニットは、アレイスレート構成を有する従来のアンテナユニットと比べ
て比較的薄型であることである。これは、従来のアレイスレート構成よりも小さ
い物理的体積、低い重量かつ低いコストを有する。更なる利点は、極薄アンテナ
ユニットと比べて、ＲＦサーキュレータ及び／又はアイソレータがＲＦパワー出
力増幅器およびアンテナ素子の間に使用可能であり、これによってシステムが信
号の送信および受信の両方を行うことが可能となる。もう１つの利点は、アンテ
ナユニットが、アンテナ素子アレイによって規定される横方向寸法限界の範囲内
で多重ビーム能力を提供可能なことであり、これは、一般にタイルアレイと称さ
れる既存の極薄構成のアンテナユニットでは困難である。
【００３３】 さらに他の利点は、冷却部をアンテナユニットのすぐ後に置くことによって、
ＲＦ回路パッケージ化および冷却システムの両方を個別にかつ互いに独立して最
適化できることである。さらに他の利点は、メイン回路基板ではなく、モジュー
ル上に回路要素を置くことによって、異なる熱膨張係数に起因する問題を低減で
きる。その結果、開示したアンテナシステムは、比較的高い周波数、例えば８０
ＧＨｚでの動作が可能になり、一方、回路要素内での熱勾配を低く維持して、位
相エラー補償を行うための特別な回路要素を用意するといった複雑さおよびコス
トの必要性が無くなる。さらに他の利点は、ＲＦ導体の大部分の長さは、従来の
アレイスレート構成を有する既存のアンテナユニットのものより小さくなる。
【００３４】 １つの実施形態を図示して詳細に説明したが、本発明の範囲から外れることな
く種々の置換、代替が可能であると理解されよう。例えば、開示した実施形態は
、相変化技術を用いた冷却部を有するが、種々の別のタイプの冷却部もまた使用
可能であると理解されよう。もう１つの例として、開示した実施形態でのアンテ
ナ素子は、メイン回路基板上に直接組み立てられたパッチ素子であるが、導波素
子の構成など他のタイプのアンテナ素子が代替的に使用可能である。さらに他の
例として、開示した実施形態のモジュールは、メイン回路基板に対して、回路基
板とボールエレメントのアレイとの間の半田接合によって電気接続しているが、
モジュールおよび回路基板が電気接続可能な別の方法があると理解されよう。
【００３５】 さらに他の例は、開示した実施形態での各モジュールは、モジュールから冷却
部への熱移送を促進するため、高い熱伝導性を有する材料で形成されたＬ字状エ
レメントを含む。しかしながら、モジュールから冷却部への熱移送を促進可能な
別の物理的構成があると理解されよう。さらに他の例は、開示したアンテナユニ
ットはマルチビーム能力を有するが、本発明はシングルビームを用いた構成のア
ンテナユニットにも利用可能であると理解されよう。下記クレームによって規定
されるように、本発明の精神および範囲から外れることなく別の置換や代替も可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化するアンテナシステムの概略的な斜視図であり、
明確化のため分解形式で示されるアンテナユニットを含む。
【図２】 図１のアンテナシステムの構成部品であるモジュールの概略的な
分解斜視図である。
【図３】 図２のモジュールの一部の概略的な破断斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA09 AB06 CA06 DB03 EA02 FA26 FA35 HA02 HA07 JA07 JA08 5J046 AA07 AA12 AB13 KA03 KA06

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄く略平面状の電気的な相互接続部と、 前記相互接続部の片側に配置され、前記相互接続部にそれぞれ電気接続された
    複数のアンテナ素子を含むアンテナ部と、 前記相互接続部から隔てて、前記アンテナ部から反対側にある冷却部と、 前記相互接続部と前記冷却部との間に設けられ、電子構成部品を上に搭載した
    モジュールであって、前記電子構成部品を前記相互接続部へ電気的に結合するよ
    うに動作する第１部分を含み、かつ前記電子構成部品によって放出される熱を前
    記冷却部へ移送するように動作する第２部分を含むモジュールとを備える装置。
  2. 【請求項２】 前記第２部分は、前記電子構成部品および前記冷却部にそれ
    ぞれ近接した部分を有する熱移送部材を含むようにした請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記モジュールは、前記相互接続部に対して略垂直方向に延
    びて、前記電子構成部品を上に搭載した回路基板を含み、 前記熱移送部材は、前記電子構成部品を上に搭載した前記回路基板の一部に接
    して配置された第１脚部、および前記冷却部の表面部に近接配置された第２脚部
    を有するＬ字状の部材であるようにした請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 前記熱移送部材は、グラファイト主成分の材料で形成されて
    いる請求項３の装置。
  5. 【請求項５】 前記モジュールは、前記相互接続部に対して略垂直方向に延
    びて、前記電子構成部品を上に搭載して、前記電子構成部品に電気接続された複
    数の電気導体を有する回路基板を含み、 前記モジュールは、前記電子構成部品を前記モジュール内に密閉に封止して、
    前記回路基板と共に動作可能である配置を含み、 前記配置は、前記回路基板に対して密閉結合され、前記電子構成部品の周囲を
    延びるフレームを含み、かつ前記フレームの前記回路基板から反対側に密閉結合
    された蓋を含み、 前記モジュールの前記第１部分は、前記相互接続部に電気接続された複数の導
    体を有する前記フレームの壁部を含み、前記壁部の前記導体の各々を前記回路基
    板の前記導体の各々にそれぞれ電気接続する導体エレメントを含むようにした請
    求項１の装置。
  6. 【請求項６】 前記相互接続部は、回路基板をさらに含み、 前記モジュールの前記第１部分は、前記導体エレメントの各々に電気接続され
    、前記更なる回路基板に対してそれぞれ半田付けされた複数の接続エレメントを
    有する前記壁部を含むようにした請求項５の装置。
  7. 【請求項７】 前記相互接続部は、回路基板を含み、 前記第１部分は、前記回路基板に近接した該端部で、前記回路基板にそれぞれ
    半田付けされた複数の接続エレメントを有する前記モジュールを含むようにした
    請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 前記相互接続部と前記冷却部との間にそれぞれ配置され、電
    子構成部品を上に搭載した複数の更なるモジュールであって、前記電子構成部品
    を前記相互接続部へ電気的に結合するように動作する第１部分を含み、かつ前記
    電子構成部品によって放出される熱を前記冷却部へ移送するように動作する第２
    部分を含むモジュールを含むようにした請求項１の装置。
  9. 【請求項９】 前記電子構成部品は、小型マイクロ波集積回路を含むように
    した請求項１の装置。
  10. 【請求項１０】 前記電子構成部品は、ＲＦサーキュレータおよびＲＦアイ
    ソレータの１つを含むようにした請求項９の装置。
  11. 【請求項１１】 前記アンテナ部は、前記アンテナ素子を介して電磁信号の
    送信および受信の両方が可能であるようにした請求項１０の装置。
  12. 【請求項１２】 前記電子構成部品は、ビームステアリング回路を含むよう
    にした請求項１の装置。
  13. 【請求項１３】 前記相互接続部および前記冷却部の間に延びて、それぞれ
    に結合した環状のハウジングを含み、前記モジュールは前記ハウジング内に配置
    されるようにした請求項１の装置。
  14. 【請求項１４】 前記ハウジングは、低い熱膨張係数を有する材料で形成さ
    れるようにした請求項１３の装置。
  15. 【請求項１５】 前記相互接続部は、多層回路基板を含むようにした請求項
    １の装置。
  16. 【請求項１６】 前記アンテナ部の前記アンテナ素子は、前記回路基板の上
    に直接形成されたパッチアンテナ素子である請求項１５の装置。
  17. 【請求項１７】 前記回路基板は、無線周波数信号、制御信号および電力の
    ための少なくとも１つのコネクタを有する請求項１５の装置。
  18. 【請求項１８】 前記冷却部は、前記第２部分と共に動作可能な熱伝導性部
    材を含み、さらに前記熱伝導性部材の、前記モジュールの前記第２部分から反対
    にある側に配置された前記相変化材料を含むようにした請求項１の装置。
  19. 【請求項１９】 薄く略平面状の電気的な相互接続部と、この片側に配置さ
    れ、前記相互接続部にそれぞれ電気接続された複数のアンテナ素子とを含むアン
    テナシステムを動作させる方法であって、 前記相互接続部の、前記アンテナ素子から反対にある側に、電子構成部品を上
    に搭載したモジュールを設けるステップと、 前記相互接続部と前記電子構成部品との間で電気信号を送信するステップと、 前記電子構成部品によって放出された熱を、前記相互接続部から隔てて前記モ
    ジュールの片側に配置された冷却部へ移送するステップとを備える方法。
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