JP2004180166A

JP2004180166A - フェーズドアレイアンテナ装置

Info

Publication number: JP2004180166A
Application number: JP2002346354A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takeuchi; 博之竹内; Hidetoshi Iizuka; 英俊飯塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】送受信モジュールの空冷上における送風損失を抑えることにより冷却効率の向上を図ったフェーズドアレイアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】送受信モジュール３として、ヒートシンク３２を有する送受信モジュール本体３１が筒体３３内に収容された構造を有するものを採用し、かかる送受信モジュール３の複数個は、隣接し合う送受信モジュール３の筒体３３同士がゴムパッキン３４や嵌め合い３５などにより気密に、且つ冷却風がヒートシンク３２と接触して通り抜け可能なように縦続接続されて送受信モジュール接続体２を形成している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェーズドアレイアンテナ装置に関し、特に送受信モジュールの空冷構造における改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェーズドアレイアンテナ装置は、各種の送受信モジュールを内蔵しており、それら送受信モジュールは、当該アンテナ装置の稼動時に発熱するので、当該各モジュールにヒートシンクを設けて空冷される。ところで近時におけるフェーズドアレイアンテナ装置の小型化、空冷に要する電力の節減などの要求から、送受信モジュールを一層効率よく空冷することが要求されている。送受信モジュールの空冷の改善に関しては、後記の特許文献１から、空中線素子を接続した送受信モジュールがプレート面に多数並設されて構成された空中線装置（フェーズドアレイアンテナ装置）において、前記送受信モジュールは放熱フィンを一体構成とし、且つ放熱フィンによる通風路が複数の送受信モジュールに共通して形成されるように前記プレートに配置構成した空中線装置が従来公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３０４００７号公報（特許請求の範囲の請求項１、図１）
【０００４】
ところで特許文献１の空冷における放熱フィンは、同文献の図１から明らかな通り、同図上での横方向には一体構成とされているが、同図上での矢印Ｙの方向（上下の送風方向）では放熱フィン間に隙間があって、これら多数の隙間から冷却空気が送受信モジュール以外の空間にも流れてしまい、冷却効率を下げる原因となっている。また送受信モジュール以外の空間への冷却空気の流出を防止する機構、あるいは冷却空気の流速を各送受信モジュール毎に最適となるよう調整するための機構、を付加しようとすると、多くの部品を設ける必要があり、部品点数の増加のためにフェーズドアレイアンテナ装置全体が大型化して、近時における前記要求に応えることができない問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における如上の実情に鑑みて_、送受信モジュールの空冷上における送風損失を抑えることにより冷却効率の向上を図ったフェーズドアレイアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るフェーズドアレイアンテナ装置は、ヒートシンクを有する送受信モジュール本体と上記送受信モジュール本体を収容する筒体とを含む送受信モジュールを複数個備えたフェーズドアレイアンテナ装置であって、上記複数個の送受信モジュールは、隣接し合う送受信モジュールの上記筒体同士が気密に、且つ冷却風が上記ヒートシンクと接触して通り抜け可能なように縦続接続されて送受信モジュール接続体を形成していることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図３は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の概略的な斜視図、図２は図１中に含まれる送受信モジュール接続体２の拡大斜視図、図３は図２の分解斜視図である。図１〜図３において、フェーズドアレイアンテナ装置１は、筐体１１、筐体１１内に収容された送受信モジュール接続体２、筐体１１の矢印Ａで示すアンテナ開口面に設置された複数のアンテナ素子（図示せず）、および筐体１１内に設置されて後記する送受信モジュール３を駆動するための電源（図示せず）などを含む。筐体１１は、その側面に通風口１２および通風口１３を有する。
【０００８】
送受信モジュール接続体２は、図２および図３に示すように、複数の送受信モジュール３を含み、個々の送受信モジュール３は、送受信モジュール本体３１、ヒートシンク３２、および筒体３３を含む。送受信モジュール本体３１は、上記アンテナ開口面に設けられた反射板（図示せず）を介して対応するアンテナ素子と電気的に接続されている。
【０００９】
各ヒートシンク３２は、例えば複数枚の板状のフィンから構成されていて、それらが互いに一定間隔をおいて平行に、後記する冷却風がフィン間を通り抜けるように配置された状態で送受信モジュール本体３１の一面（図２、図３では当該本体３１の上面）に固定されている。このようなヒートシンク３２を有する送受信モジュール本体３１は、開口断面が方形の筒体３３内に収容されている。また、互いに隣接する送受信モジュール３同士は、固定板２１上で各筒体３３同士がゴムパッキン３４を介して気密に縦続的に、即ち直列に接続配置されている。なお図１においては、固定板２１は送受信モジュール本体３１の下にあたる筒体３３の下面に設けられているが、それ以外の面、即ち側面や上面に設けられも良い。なお図３および後記の諸図においては、固定板２１の記載を省略しているが、固定板２１がなくても送受信モジュール接続体２の組み立ておよびその形態の維持が可能である場合には、固定板２１は省略されてもよい。
【００１０】
かかる構造を有する送受信モジュール接続体２は、その一端２２が筐体１１の通風口１２に、その他端２３が筐体１１の通風口１３に、それぞれ対向するように筐体１１内に設置されている。したがって通風口１２から冷却風を矢印Ｂの方向に供給すると、冷却風は一端２２から送受信モジュール接続体２に入り、ヒートシンク３２のフィンと接触しつつそれらの間を通り抜けて、その他端２３から矢印Ｃの方向に筐体１１の通風口１３から排出される。送受信モジュール接続体２では、前記した従来技術と異なって、送受信モジュール３は気密に縦続接続されているので、当該接続体２内に供給された冷却風の全部が当該接続体２内を通り抜けるので、当該接続体２内に存在するヒートシンク３２は効果的に冷却される。また送受信モジュール３自体にて冷却風路が形成されるので、冷却風路を形成するための部品点数を減少させると共に、装置全体の小型化が可能となる。
【００１１】
なお本発明において、筒体３３としては、種々の態様を包含する。例えばフェーズドアレイアンテナ装置の組み立て作業現場において取り扱われる個々の送受信モジュール本体３１自体が、側壁（以下、モジュール本体側壁）や底壁（以下、モジュール本体底壁）などの外壁を有するものである場合、筒体３３としては、上記モジュール本体側壁やモジュール本体底壁を筒体３３の側壁や底壁の一部として含むものであってもよく、あるいはモジュール本体側壁、底壁を覆う側壁や底壁を有するものであってもよい。
【００１２】
実施の形態２．
図４は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態２を説明するものであって、前記図３に対応する送受信モジュール接続体２の分解斜視図である。図４において、個々の送受信モジュール３は、一方の面の４辺に沿って設けられた方形の凸部３５１と対向面の４辺に沿って設けられた方形の凹部３５２（点線で示す）とからなる嵌め合い３５を有する。隣接する送受信モジュール３同士は、一方の当該モジュールの凸部３５１が他方のモジュールの凹部３５２に気密に嵌合して送受信モジュール接続体２が形成されている。実施の形態２は、前記実施の形態１とは、ゴムパッキン３４に代えて嵌め合い３５が用いられた点において異なり、その他の構成は同じである。
【００１３】
実施の形態３．
図５は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態３を説明するものであって、前記図２に対応する送受信モジュール接続体２の拡大斜視図である。図５において、個々の送受信モジュール３は、一方の面の上下２辺に設けられた凸部３６１と対向面に設けられた凸部３６２とからなる嵌め合い３６、および両側面のそれぞれに着脱自在のパッキンプレート３７を有する。隣接する送受信モジュール３同士は、パッキンプレート３７を外した状態で、一方の送受信モジュール３の上下凸部３６１間に生じた凹部に他方の送受信モジュール３の凸部３６２を嵌合し、且つ嵌合状態においては嵌合部からの冷却風の漏れを防止するために嵌合部の両側にパッキンプレート３７が粘着あるいはその他の方法で施されて送受信モジュール接続体２が形成されている。
【００１４】
実施の形態３の送受信モジュール接続体２においては、個々の送受信モジュール３の嵌め合い３６は、前記実施の形態２の嵌め合い３５と異なって左右辺に嵌合のための凸部が存在しないので、個々の送受信モジュール３は、隣接するモジュール３に対して送受信モジュール接続体２の長手方向に直行する方向（左右方向）にはスライド可能であって、スライドさせたい方向にあるパッキンプレート３７を外すことにより、送受信モジュール接続体２から抜き取り、あるいは装着が可能である。図５では、一つの送受信モジュール３ａを矢印Ｄの方向に抜き取るために、一方のパッキンプレート３７を残し、対向側のパッキンプレート３７（図示せず）を剥離して矢印Ｄの方向に少しスライドさせた状態を示す。
【００１５】
送受信モジュール３は、消耗品であるので、上記した通りに着脱自在であると性能劣化したものを調節したり、あるいは新品と交換することが容易となる。
【００１６】
実施の形態４．
図６は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態４を説明するものであって、前記図２に対応する送受信モジュール接続体２の拡大斜視図である。図６において、送受信モジュール接続体２は、同図の左端、即ち前記図１の通風口１２の側に冷却風を取り入れるためのダクト２４と同図の左端、即ち前記図１の通風口１３の側に冷却風を排出するためのダクト２５とを有する。しかして実施の形態４は、前記実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３とは送受信モジュール接続体２が両ダクト２４、２５を有する点において異なり、その他の構成は同じである。
【００１７】
ダクト２４は、冷却風を送受信モジュール接続体２内に効率よく且つ容易に取り入れる作用をなす。例えばダクト２４の図６上での左端を図１の通風口１２に気密に接続し、さらに筐体１１の外部に設置された送風機のような冷却風発生源（図示せず）から冷却風を通風口１２およびダクト２４を経由して送受信モジュール接続体２内に送り込むようにしてもよく、あるいは筐体１１内に設けられた上記冷却風発生源とダクト２４とを直結して、あるいは上記冷却風発生源とダクト２４を他のダクト（図示せず）を介して接続して冷却風を送受信モジュール接続体２内に送り込むようにしてもよい。またさらに冷却風発生源は、ダクト２４内、ダクト２５内、さらにはダクト２５から他のダクトで引き回した先に設けてもよい。
【００１８】
かくして送受信モジュール接続体２に取り入れられた冷却風は、途中で、送受信モジュール接続体２から外部に漏れ出ることなくダクト２５から排出されるので、冷却効率が一層向上するので、冷却風発生源が必要とする電力を抑えることが可能となる。
【００１９】
実施の形態５．
図７および図８は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態５を説明するものであって、図７は前記図６に対応する送受信モジュール接続体２の一部破断図を含む拡大斜視図であり、図８は図７の断面図のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った部分断面図ある。実施の形態５での送受信モジュール接続体２は、冷却風の流速を調整する流速調整機構４を有し、実施の形態５はこの点において前記実施の形態４と異なり、その他の構成は同じである。但し図７以降では、一つの送受信モジュール接続体２には四個の送受信モジュール３が含まれるものが例示され、且つ固定板２１の記載を省略して図面を簡素化している。
【００２０】
前記の実施の形態１〜実施の形態４においては、送受信モジュール接続体２の矢印Ｂの方から送受信モジュール接続体２内に流入した冷却風は、当該接続体２内を通過中に高温度の送受信モジュール３を冷却する間に自体は漸次温度上昇し、このために当該冷却風の流れの下手に位置する送受信モジュール３の冷却度が不十分となることがある。
【００２１】
かかる問題に対して流速調整機構４は、送受信モジュール接続体２内の冷却風入り口から出口に至る間で冷却風路の断面積が漸次小さくなるようにするものであって、ヒートシンク３２を構成する複数のフィン各間に設置された（図８参照）細長い三角形状（図７参照）の前記流速調整機構４の一例としての板金体から構成されている。しかして複数の板金体を介在させることにより、送受信モジュール接続体２内の冷却風の通路断面積が上手から下手に進むにつれて漸次小さくなり、このために送受信モジュール接続体２内に供給された一定量に冷却風は、上手から下手に向かうにつれて流速が大きくなって、下手での送受信モジュール３の冷却の程度が向上し、結果的に冷却度の均一化が向上する。
【００２２】
実施の形態６．
図９は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態６を説明するものであって、前記図６に対応して、送受信モジュール接続体２の一部破断図を含む拡大斜視図である。実施の形態６では、送受信モジュール接続体２は、実施の形態４において説明したように、冷却風の流れの下手に位置する送受信モジュール３の冷却度が不十分となることの対策として、上手から下手に行くほどヒートシンク３２あるいはそのフィンによる放熱率が良好となるように、上手から下手に行くほどフィンの数を多くしてフィンによる放熱の効果を高めて送受信モジュール３の冷却の均一化が図られている。
【００２３】
実施の形態６の変形形態として、フィンの数を同じとしてフィンの構成材料の熱伝達率を変えて、例えば上手では鉄および鉄基合金類にて、中間部ではアルミニウムおよびアルミニウム基合金類にて、下手では銅および銅基合金類としてもよい。また放熱効果を一層高めるために、一枚板のフィンに代えて多数の短冊状フィンを用い、それらを千鳥状に配置してもよい。
【００２４】
実施の形態７．
図１０は、本発明のフェーズドアレイアンテナ装置における実施の形態７を説明するものであって、送受信モジュール接続体２ａは、中間ダクト２６により他の個所にある別の送受信モジュール接続体２ｂと接続されており、送受信モジュール接続体２ｃは、中間ダクト２７により他の個所にある別の送受信モジュール接続体２ｄと接続されている。筐体１（図１参照）内の複数個の送受信モジュール接続体は、一般的に必ずしも同程度に冷却風により冷却されるとは限らす、よって例えば中間ダクト２６により送受信モジュール接続体２ａ、２ｂを、また中間ダクト２７により送受信モジュール接続体２ｃ、２ｄを接続するなどして、送受信モジュール３の設置位置による冷却度のバラツキを少なくすることができて送風機が必要とする電力を抑えることが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のフェーズドアレイアンテナ装置は、以上説明した通り、ヒートシンクを有する送受信モジュール本体と上記送受信モジュール本体を収容する筒体とを含む送受信モジュールを複数個備えたフェーズドアレイアンテナ装置であって、上記複数個の送受信モジュールは、隣接し合う送受信モジュールの上記筒体同士が気密に、且つ冷却風が上記ヒートシンクと接触して通り抜け可能なように縦続接続されて送受信モジュール接続体を形成していることを特徴とするものである。したがって、前記した従来技術と異なって、送受信モジュールは気密に縦続接続されているので、送受信モジュール接続体内に供給された冷却風の全部が当該接続体内を通り抜けるので、当該接続体内に存在するヒートシンクは効果的に冷却される。また送受信モジュール自体にて冷却風路が形成されるので、冷却風路を形成するための部品点数を減少させると共に、装置全体の小型化が可能となる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の概略的な斜視図。
【図２】図１における送受信モジュール接続体の拡大斜視図。
【図３】図２の分解斜視図。
【図４】実施の形態３における送受信モジュール接続体の分解斜視図。
【図５】実施の形態３における送受信モジュール接続体の拡大斜視図。
【図６】実施の形態４における送受信モジュール接続体の拡大斜視図。
【図７】実施の形態５における送受信モジュール接続体の一部破断拡大斜視図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った部分断面図。
【図９】実施の形態６における送受信モジュール接続体の一部破断拡大斜視図。
【図１０】実施の形態７における送受信モジュール接続体の拡大斜視図。
【符号の説明】
１フェーズドアレイアンテナ装置、１１筐体、１２通風口、
１３通風口、２送受信モジュール接続体、２１固定板、２４ダクト、
２５ダクト、２６中間ダクト、２７中間ダクト、３送受信モジュール、
３１送受信モジュール本体、３２ヒートシンク、３３筒体、
３４ゴムパッキン、３５嵌め合い、３６嵌め合い、
３７パッキンプレート、４流速調整機構。

Claims

ヒートシンクを有する送受信モジュール本体と上記送受信モジュール本体を収容する筒体とを含む送受信モジュールを複数個備えたフェーズドアレイアンテナ装置であって、上記複数個の送受信モジュールは、隣接し合う送受信モジュールの上記筒体同士が気密に、且つ冷却風が上記ヒートシンクと接触して通り抜け可能なように縦続接続されて送受信モジュール接続体を形成していることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ装置。
上記送受信モジュール接続体に含まれる少なくとも一部の送受信モジュールは、隣接する送受信モジュールとは着脱自在に接続され、着状態においては接続個所を気密にする気密手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
上記気密手段は、パッキンプレートであることを特徴とする請求項２記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
上記送受信モジュール接続体内における上記冷却風の流速を調整する流速調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
上記送受信モジュール接続体を構成する少なくとも一部の送受信モジュールの上記ヒートシンクは、他の送受信モジュールのヒートシンクとは熱伝達性能が異なることを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
上記送受信モジュール接続体は、その一端に冷却風取り入れダクトを、他端に冷却風排気ダクトを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のフェーズドアレイアンテナ装置。
上記送受信モジュール接続体の複数個が中間ダクトを介して気密に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項６記載のフェーズドアレイアンテナ装置。