JP2018029298A - 高周波ユニット、アレイアンテナ装置、および接続回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 整備が容易で、アンテナ面と垂直な方向の厚さが薄いアレイアンテナ装置を得る。
【解決手段】 素子アンテナに接続された給電回路と前記素子アンテナとの間で高周波信号を増幅するものであって、前記素子アンテナが複数配列されたアンテナアレイの放射面の反対側に設置された高周波ユニットにおいて、前記アンテナアレイに対向する部分に、決められた一方向に沿って前記アンテナアレイとは反対方向に凹んだ溝部を有する筐体と、前記筐体の前記溝部に並んで設けられた、前記素子アンテナと接続する第１高周波接続部と、前記溝部に設けられた、前記給電回路と接続する第２高周波接続部と、を備え、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側と前記筐体の間であって前記溝部が形成されている所を通って前記給電回路が配置されるようにする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、レーダ、無線通信等に用いられる高周波ユニット、高周波ユニットを用いるアレイアンテナ装置、およびアレイアンテナ装置に用いられる接続回路に関するものである。

アレイアンテナ装置は、複数の素子アンテナで同時に電波を送信あるいは受信し、複数の素子アンテナ全体を１つのアンテナのように動作させる。具体的には、送信時には、電波として送信される高周波信号は、給電回路によって複数の高周波モジュールに供給され、複数の高周波モジュールが、給電回路から供給された高周波信号を増幅し、高周波モジュールが増幅した高周波信号を、それぞれの高周波モジュールに接続された素子アンテナが電波として送信する。また、受信時には、それぞれの素子アンテナで受信した高周波信号を、それぞれの素子アンテナに対応する複数の高周波モジュールで増幅し、給電回路を介してアレイアンテナ装置の外部に伝送する。また、フェーズドアレイアンテナなど、多くのアンテナについては、それぞれのモジュールにおいて、高周波信号を増幅することに加えてその高周波信号の位相を変化させる。このように、高周波モジュールにおいて増幅したり、位相を変化させたりする動作を行うために、それぞれのモジュールには、高周波信号、制御信号、電源等を供給する配線を行なう必要が有る。

アレイアンテナ装置では多数の高周波モジュールが使用されるため、それぞれの高周波モジュールに上記のそれぞれの配線を行うと、必然的に配線が煩雑となる。このため、配線が邪魔にならないような工夫が必要になる。このようなアレイアンテナ装置の配線を効率的に行なう技術として、例えば、給電回路を構成する回路基板と、電源と制御信号を供給する回路基板とに配線をまとめて、高周波モジュールに対して素子アンテナとは反対側に配置する技術（例えば、特許文献１参照）がある。また、高周波モジュールを交換する方向を考慮し、配線を誘電体基板にまとめて、素子アンテナと高周波モジュールとの間に配置する技術（例えば、特許文献２参照）がある。さらに、高周波モジュールと配線基板を一体にする構成（例えば、特許文献３参照）が有る。

実公平１−１４７５１１号公報（第１図〜第４図） 特開平１−１５５７０６号公報（第１図、第２図） 特開２００３−２１８６３３号公報（第４図）

特許文献１に記載のアレイアンテナ装置では、高周波モジュールの背後（高周波モジュールに対して素子アンテナの反対側）で配線が行われていた。このため、この配線により、アレイアンテナ装置のアンテナ面とは垂直方向の厚さが厚くなるという課題があった。また、アレイアンテナ装置においては、素子アンテナや配線に比べて、電子部品が含まれる高周波モジュールについて点検や交換を頻繁に行なう必要が有る。これに対して、特許文献１では、配線を除去しないと高周波モジュールの点検や交換を行えないため、整備を行う上で、手順が複雑になるという課題があった。

特許文献２に記載のアレイアンテナ装置では、素子アンテナと高周波モジュールの間に電力分配回路を配置することにより、高周波モジュールの点検や交換を容易に行うことができる構成となっている。しかし、素子アンテナと高周波モジュールの間の電力分配回路が厚みを持つため、アレイアンテナ装置のアンテナ面とは垂直方向の厚さが厚くなるという課題があった。特許文献３では、高周波モジュールを配線基板と一体化させることにより、モジュールの交換を容易にしている。しかし、この構成においても、さらにモジュールが一体化した配線基板への配線をこの配線基板の背後で行う必要が有り、アレイアンテナ装置全体のアンテナ面とは垂直方向の厚さが厚くなるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためにされたもので、整備が容易で、アレイアンテナ装置に使用することでアンテナ面と垂直な方向の厚さが薄いアレイアンテナ装置を得ることができる高周波ユニット、アレイアンテナ装置、およびアレイアンテナ装置に使用される接続回路を提供することを目的とする。

この発明に係る高周波ユニットは、素子アンテナに接続された給電回路と前記素子アンテナとの間で高周波信号を増幅するものであって、前記素子アンテナが複数配列されたアンテナアレイの放射面の反対側に設置された高周波ユニットにおいて、前記アンテナアレイに対向する部分に、決められた一方向に沿って前記アンテナアレイとは反対方向に凹んだ溝部を有する筐体と、前記筐体の前記溝部に並んで設けられた、前記素子アンテナと接続する第１高周波接続部と、前記溝部に設けられた、前記給電回路と接続する第２高周波接続部と、を備え、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側と前記筐体の間であって前記溝部が形成されている所を通って前記給電回路が配置されるものである。

この発明に係るアレイアンテナ装置は、前記高周波ユニットと、前記アンテナアレイと、前記給電回路とを備えるものである。

この発明に係る接続回路は、アンテナアレイの放射面の反対側に設置されて、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側に沿った一方向に並べられた複数の高周波ユニットに接続される、接続回路であって、電源供給回路、信号伝達回路、および給電回路を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられ、前記電源供給回路から供給される電源電力を前記複数の高周波ユニットに供給する電源供給部と、前記基板の一方の面に設けられ、前記信号伝達回路から供給される制御信号を前記複数の高周波ユニットに供給する制御信号供給部と、前記基板の一方の面に設けられ、前記給電回路と前記複数の高周波ユニットとの間で高周波信号を伝送させる高周波信号接続部とを備え、前記基板は、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側の、前記高周波ユニットの筐体との間であって前記筐体の前記アンテナアレイに対向する部分に前記アンテナアレイとは反対側に凹んだ溝部が設けられた所を通って設置されたことを特徴とするものである。

以上のように、この発明によれば、高周波ユニットの筐体のアンテナアレイに対向する部分に、アンテナアレイの反対側に凹む溝部を設け、高周波ユニットとアンテナアレイとの間の高周波ユニットに溝部が設けられた所に給電回路を配置するようにしたので、アレイアンテナ装置の整備を容易にし、アンテナ面と垂直な方向の厚さを薄くすることができる。

この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置のアンテナアレイ、高周波ユニット、接続回路の関係を表す図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置を図２のＸ方向から見た図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置を図２のＹ方向から見た図である。 この発明の実施の形態１に係る接続回路の構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る高周波ユニットの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る高周波ユニットの内部の構成の例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の高周波モジュールの接続を示す側面図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の高周波モジュールの接続を示す平面図である。 この発明の実施の形態１に係る高周波ユニットの高周波モジュールとバックパネルをケーブルで接続した構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る高周波ユニットの高周波モジュールとバックパネルを基板で接続した構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の、溝部を高周波ユニットの筐体の端に配置した場合のアンテナアレイ、高周波ユニット、接続回路の関係を表す図である。 この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の、溝部を高周波ユニットの筐体の端に配置した場合の構成を図１２のＹ方向から見た図である。 この発明の実施の形態１に係る溝部を高周波ユニットの筐体の端に配置した場合の高周波ユニットの内部の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の構成を示す図である。図１（ａ）はアレイアンテナ装置の正面図、図１（ｂ）はアレイアンテナ装置の平面図、図１（ｃ）はアレイアンテナ装置の右側面図である。図１において、アレイアンテナ装置は、電波を送信または受信するアンテナアレイ１００、アンテナアレイ１００に対する高周波信号の伝送等を行う接続回路２００、アンテナアレイ１００と接続回路２００との間で高周波信号を増幅しその高周波信号の位相を変化させる複数の高周波ユニット３００を備えている。アンテナアレイ１００は、複数の素子アンテナ１１０と素子アンテナ１１０等を固定する固定板１２０を備えている。固定板１２０は、接続回路２００、高周波ユニット３００および素子アンテナ１１０が固定できる構造となっている。素子アンテナ１１０と高周波ユニット３００は、固定板１２０を挟んで互いに反対側に固定される。固定板１２０には、互いに反対側に固定される素子アンテナ１１０と高周波ユニット３００を電気的に接続するために貫通穴が存在する。

図２は、アンテナアレイ１００、接続回路２００、および高周波ユニット３００の関係を示す図である。図２においては、アンテナアレイ１００に対して、座標軸Ｘ、Ｙ、およびＺを図２のように定義して説明するが、このように定義しても、一般性を失うものではない。図３、図４は、図２に示したアンテナアレイ１００、接続回路２００、および高周波ユニット３００の関係を、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向から示した図である。なお、図２においては、素子アンテナ１１０と固定板１２０を省略して、アンテナアレイ１００として図示している。アンテナアレイ１００は、図２では１枚の板のように示されているが、実際には、図１と同様に、複数の素子アンテナ１１０と素子アンテナ１１０を固定する固定板１２０を備えている。

図２において、ＸＹ平面の左側がアンテナアレイ１００の放射面である。電波は、Ｚが正となる方向、すなわち図２のＸＹ平面と交差する左側の方向に送信または受信される。アンテナアレイ１００が備える素子アンテナ１１０は、この放射面上に配置される。放射面には、素子アンテナ１１０の電波を送信または受信する部分が並び、素子アンテナ１１０の高周波端子には、放射面の反対側から貫通孔を介して接続することができる。図２および図３において、接続回路２００は、アンテナアレイ１００の放射面とは反対側に配置される。接続回路２００は、ＸＹ平面上の一方向であるＹ方向に沿って、設置されている。高周波ユニット３００は複数あり、Ｙ方向に沿って並べて配置される。

図２および図３に示すように、高周波ユニット３００は、複数の素子アンテナ１１０あるいはアンテナアレイ１００に対して放射面とは反対側に、Ｙ方向に沿って、並べて配置されている。高周波ユニット３００は、素子アンテナ１１０に接続された接続回路２００と素子アンテナ１１０の間で高周波信号を増幅するものであって、素子アンテナ１１０が複数配列されたアンテナアレイ１００の放射面の反対側に設置されている。図４に示すように、高周波ユニット３００は、第１高周波接続部３１０により複数の素子アンテナ１１０と接続している。一つ一つの高周波ユニット３００は、ＸＹ平面上のＹ方向と交差するＸ方向に並ぶ複数の複数の素子アンテナ１１０と接続している。このため、高周波ユニット３００をＹ方向に沿って並べることで、Ｘ方向、Ｙ方向の２次元に並んでいるそれぞれの素子アンテナを、それぞれ高周波ユニット３００と接続することができる。

なお、図１〜３の例では、アレイアンテナ装置は、１つの接続回路２００とこの１つの接続回路２００に接続される高周波ユニット３００を備えるが、例えば、アンテナアレイ１００のＸ方向やＹ方向に複数の接続回路２００を備え、それぞれの接続回路２００がそれぞれ複数の高周波ユニット３００と接続されるようにすることで、大規模なアレイアンテナ装置を構成することができる。

また、高周波ユニット３００は、その筐体３４０のアンテナアレイ１００と対向する部分の一部が、Ｙ方向に沿ってアンテナアレイ１００の反対側に凹んだ溝部３２０となっている。より詳細には、高周波ユニット３００は、その筐体３４０のアンテナアレイ１００の放射面の反対側に対向する部分の一部が、Ｙ方向に沿ってアンテナアレイ１００の反対側に凹んだ溝部３２０となっている。溝部３２０は、高周波ユニット３００の筐体３４０に、第１高周波接続部３１０とＸ方向に並んで備えられている。高周波ユニット３００が固定板１２０に取り付けられると、接続回路２００は、高周波ユニット３００と固定板１２０との間であって、溝部３２０が設けられたところを通される。なお、図４においては、接続回路２００は、固定板１２０と高周波ユニット３００の溝部３２０とによって囲まれた空間を通るが、例えば、接続回路２００の一部が固定板１２０と高周波ユニット３００の溝部３２０とによって囲まれた空間を通り、接続回路２００の残りの部分が固定板１２０と高周波ユニット３００の溝部３２０とによって囲まれた空間の外側を通っても良い。

高周波ユニット３００の溝部３２０には、接続回路接続部３３０がアンテナアレイ１００に向かう方向に設けられている。接続回路接続部３３０は、接続回路２００と接続して電源の供給を受け、接続回路２００から制御信号が入力され、接続回路２００との間で高周波信号を伝送する。溝部３２０は、高周波ユニット３００の筐体のアンテナアレイ１００と対向する部分のほぼ中央に設けられている。すなわち、溝部３２０は、複数設けられている第１高周波接続部３１０うちの一つと他の一つとの間に配置されている。このように、接続回路２００が高周波ユニット３００の溝部３２０を通って配置される構成であるため、アンテナアレイ１００から見て高周波ユニット３００の後方にさらに配線のためのスペースを設ける必要がなくなるため、アレイアンテナ装置の厚みを薄くすることができる。

このようなアレイアンテナ装置を組み立てる場合、固定板１２０の放射面の側に素子アンテナ１１０を固定し、放射面の反対側に接続回路２００を固定する。その後、第１高周波接続部３１０を有する高周波ユニット３００を接続回路２００が固定されている側から固定板１２０に取り付ける。このとき、高周波ユニット３００の中央部の溝部３２０に接続回路２００が納まることで、高周波ユニット３００の接続回路接続部３３０を介して、接続回路２００と高周波ユニット３００の後述するバックパネル３６０との間で電気的導通が確保でき、電源、制御信号および高周波信号を供給することが可能になる。また、高周波ユニット３００と素子アンテナ１１０も、固定板１２０を挟んで第１高周波接続部にて高周波信号の電気的導通がとれることになり、高周波ユニット３００への電源・制御・高周波信号の供給と素子アンテナへ１１０の高周波信号の供給がされ、アレイアンテナ装置としての動作が確立する。

アレイアンテナ装置が電波を送信する場合には、接続回路２００は、複数の高周波ユニット３００に対して、電波として送信される高周波信号を供給し、電源を供給する。さらに、接続回路２００は、高周波ユニット３００に対して、高周波ユニット３００を制御する制御信号の送信を行う。それぞれの高周波ユニット３００は、接続回路２００により供給される電源により動作する。それぞれの高周波ユニット３００は、接続回路により送られる制御信号に従い、高周波信号を増幅するとともに、その高周波信号の位相を変化させ、それぞれの素子アンテナ１１０から電波として送信する。

アレイアンテナ装置が電波を受信する場合は、接続回路２００は、複数の高周波ユニット３００に対して、電源を供給し、高周波ユニット３００を制御する制御信号の伝送を行う。さらに、アレイアンテナが電波を受信する場合には、受信された電波はそれぞれの素子アンテナ１１０で高周波信号に変換され、高周波ユニット３００で制御信号の指示に従い増幅されるとともに位相が変化させられる。さらに、高周波ユニット３００で増幅されるとともに位相が変化させられた高周波信号は、接続回路２００に集められ、合成されて、アレイアンテナ装置の外部に伝送される。一般に、電波の送信と受信の機能の両方を備えたアレイアンテナ装置では、接続回路２００において、送信用、受信用の２種類の高周波信号の給電回路を備える構成となる。以下に示すアレイアンテナ装置では、電波の送信機能を持つもの、電波の受信機能を持つもの、電波の送信と受信の機能を持つものがあるが、いずれにおいても、送信と受信の２種類の給電回路の構成は基本的に同様なものとなる。このため、以後、送信用と受信用の給電回路を特に区別せずに、単に給電回路として扱う。

接続回路２００は、アンテナアレイ１００の放射面の反対側において、アンテナアレイ１００に沿った一方向Ｙに並べて設置された筐体３４０に収納された複数の高周波ユニット３００に接続される。接続回路２００は、高周波ユニット３００に電源を供給する電源供給回路、高周波ユニット３００に制御信号を伝達する信号伝達回路、および高周波ユニット３００との間で高周波信号を伝送する給電回路とを備えている。接続回路２００は、アンテナアレイ１００の放射面の反対側の、アンテナアレイ１００との間であって、高周波ユニット３００の筐体３４０のアンテナアレイ１００に対向する部分にアンテナアレイ１００の反対側に凹んだ溝部３２０が設けられた所を通って設置される。

図５に、接続回路２００の構成の一例を示す。接続回路２００は、多層基板によって構成される。図５は、接続回路２００を構成する多層基板の断面図の例である。接続回路２００には、複数の導体面と誘電体面が重ねあわされた多層基板の回路部２１１、２１２、２１３などに、電源供給回路、信号伝達回路、および給電回路が構成されている。それぞれの回路部は、誘電体２４０で挟まれた導体パタン２５１、２５２、２５３などにより構成される。それぞれの回路部の間は地導体２３０で電気的に隔てられ、干渉しないように構成されている。

電源供給回路、制御信号伝達回路、および給電回路は、それぞれの回路部のいずれかの導体パタンで構成される。多層基板として回路部がいくつ実装できるものを使用するか、また、伝送する信号毎にどの回路部で構成するかは、回路部どうしの電気的な干渉の度合いや、設計・製造の容易さ等の条件により選択される。例えば、１つの選択として、電源供給回路を回路部２１３に構成し、電源供給回路からの電磁的な干渉を回避するために、信号伝達回路および給電回路を別の回路部である回路部２１１に構成する構成がある。また、電源供給回路、信号伝達回路、および給電回路をそれぞれ２１３、２１２、２１１などの別々の回路部で構成する、あるいは、大規模なアレイアンテナ装置においては、電源供給回路、信号伝達回路、および給電回路それぞれに２つ以上の回路部で構成する、などの構成がある。

また、接続回路２００を構成する多層基板の一方の表面には、コネクタ２７１、２７２、２７３等の、高周波ユニット３００と接続する複数のコネクタが設けられている。それぞれのコネクタには、電源供給回路で伝送された電源電力をそれぞれの高周波ユニット３００に入力する電源供給部、信号伝達回路で伝送された制御信号をそれぞれの高周波ユニット３００に入力する制御信号供給部、給電回路で伝送する高周波信号をそれぞれの高周波ユニット３００に入力または出力する高周波信号接続部が割り当てられている。これらのコネクタ２７１、２７２、２７３等複数のコネクタは、アレイアンテナ装置に配置された場合、アンテナアレイ１００とは反対側を向く側の表面に、すなわち高周波ユニット３００に向けて取り付けられる。また、コネクタ２７１、２７２、２７３等については、高周波ユニット３００の交換時等の作業の容易さを考慮すると、フローティングタイプや接触タイプのコネクタが好適である。また、コネクタ２７１、２７２、２７３等複数のコネクタは、接続回路２００、すなわち多層基板がアンテナアレイ１００の放射面の反対側の、高周波ユニット３００の筐体３４０との間であって、筐体３４０に溝部３４０が設けられている所に設けられる。コネクタ２７１、２７２、２７３等をまとめて、電源供給部、制御信号供給部、および高周波信号接続部を一つの多極コネクタにまとめても良い。

なお、図５では、接続回路２００を、多層基板により構成する例を示したが、複数の単相の基板によって、例えば、複数枚の単相の基板を重ねて構成しても良く、また、複数内の単相の基板を、それぞれスペーサ等で間隔をあけて重ねても良い。また、複数枚で構成した接続回路２００に対して、高周波ユニット３００は、それぞれ単相の基板毎に独立した別のコネクタで接続しても良い。

図６は、高周波ユニット３００の外観を表す図である。高周波ユニット３００は、筐体３４０に覆われている。高周波ユニット３００は、前述の通り、筐体３４０のアンテナアレイ１００に対向する部分に、第１高周波接続部３１０、溝部３２０、接続回路接続部３３０を備えている。接続回路接続部３３０は、溝部３２０に配置されている。接続回路接続部３３０には、第１高周波接続部３１０と同じ向きに、接続回路２００の給電回路と接続する第２高周波接続部３３１、接続回路２００の信号伝達回路と接続する制御信号入力部３３２、および接続回路２００の電源供給回路からの電源電力が供給される電源入力部３３３が設けられている。素子アンテナ１１０と接続する第１高周波接続部と、接続回路２００と接続する接続部とがそれぞれ高周波ユニット３００の筐体の同じ方向に設けられているため、高周波ユニット３００は、アンテナアレイ１００に対して容易に着脱することができる。第２高周波接続部３３１、制御信号入力部３３２、および電源入力部３３３は、それぞれ、接続回路の高周波信号接続部、制御信号供給部、および電源供給部に接続される。

図７は、高周波ユニット３００の内部の構成を示す図であり、高周波ユニット３００の筐体３４０を取り去った図である。図７において、高周波ユニット３００は、複数の高周波モジュール３５０と、バックパネル３６０を備えている。バックパネル３６０は、その一方の面に接続回路接続部３３０を載置している。バックパネル３６０は、この接続回路接続部３３０を載置する一方の面が第１高周波接続部３１０と同じ向きになるように実装される。バックパネル３６０は、接続回路接続部３３０の第２高周波接続部３３１を介して入力または出力される高周波信号を伝送する伝送線路、制御信号入力部３３２を介して入力される制御信号が伝達される信号線路、および電源入力部３３３を介して入力される電源電力を分配する電源線路を備えている。

高周波モジュール３５０とバックパネル３６０は、多極コネクタ３７１および３７２により接続されている。高周波モジュール３５０は、多極コネクタ３７１および３７２を介してバックパネル３６０の電源線路から電源の供給を受ける。また、高周波モジュール３５０は、多極コネクタ３７１および３７２を介してバックパネル３６０の信号線路から制御信号が入力される。さらに、高周波モジュール３５０は、制御信号に従って、多極コネクタ３７１および３７２を介してバックパネル３６０の伝送線路から入力される、素子アンテナ１１０に出力される高周波信号、または素子アンテナ１１０から入力されて多極コネクタ３７１および３７２を介して伝送線路に出力される高周波信号を増幅すると共に、その高周波信号の位相を変化させる。

図８および図９は、図７の構成をもとに、アレイアンテナ装置における高周波ユニット３００の内部を含む接続を示したものである。接続回路２００は、アンテナアレイ１００で電波に変換されて放射される高周波信号、高周波ユニット３００を制御する制御信号、高周波ユニット３００で使用する電源電力を、複数の高周波ユニット３００のそれぞれに伝送する。それぞれの高周波ユニット３００においては、高周波信号、制御信号、電源電力は、接続回路接続部３３０を介してバックパネル３６０に伝送され、バックパネル３６０内の伝送線路、信号線路、電源線路により複数の高周波モジュール３５０に分配される。高周波モジュール３５０は、バックパネル３６０より電源が供給され、バックパネル３６０を経由して伝送される制御信号に基づいて、バックパネル３６０と第１高周波接続部３１０との間で高周波信号を増幅するともに、その高周波信号の位相を変化させる。

なお、図７の構成の例では、高周波モジュール３５０とバックパネル３６０は、多極コネクタ３７１および３７２で接続されているが、図１０のように、ケーブル３８０で接続するように構成してもかまわない。また、図１１のように、高周波モジュール３５０Ａを一旦多極コネクタ３７４および３７５を介して接続基板４００と接続した上で、接続基板４００を多極コネクタ３７１Ａおよび３７２Ａを介してバックパネル３６０Ａと接続することで、高周波モジュール３５０Ａとバックパネル３６０Ａが接続されるようにしても良い。

また、図７の構成の例では、高周波モジュール３５０のバックパネル３６０と接続する多極コネクタは、第１高周波接続部３１０とは反対側にある。しかし、図１０や図１１の接続方法を用いれば、バックパネル３６０Ａと接続する多極コネクタの位置は、高周波モジュール３５０の筐体の表面上の何処に有っても良く、例えば、図９のように、第１高周波接続部３１０が配置されている面と交差する面上に配置されていても良いし、また、第１高周波接続部３１０と並んで配置されていても良い。

さらに、図７〜１１の構成では、いずれもバックパネル３６０が、第１高周波接続部３１０から見て高周波モジュール３５０の背後に配置されているが、バックパネル３６０は、第１高周波接続部３１０から見て高周波モジュール３５０の側面、すなわち、高周波モジュール３５０の筐体の第１高周波接続部３１０がある面と交差する面に配置されても良い。

このように、高周波ユニット３００を、第１高周波接続部３１０を介して素子アンテナ１１０と接続する複数の高周波モジュール３５０と、第１高周波接続部３１０と同じ向きに接続回路接続部３３０を載置し、接続回路２００から接続回路接続部３３０を介して入力または出力される信号や電力を複数の高周波モジュール３５０に分配するバックパネル３６０とを備える構成とすることにより、高周波ユニット３００が素子アンテナ１１０や接続回路２００と接続する第１高周波接続部と接続回路接続部３３０とが同じ向きに接続することになり、整備時などにおける高周波ユニット３００の挿抜が容易になる。アレイアンテナ装置では、素子アンテナ１１０、接続回路２００に比べて、電子部品等を含む高周波ユニット３００は、点検や交換の頻度が高いため、このように、高周波ユニット３００の挿抜を容易にすることで、アレイアンテナ装置の整備性が向上するという効果がある。

また、上記のように、高周波ユニット３００内に、複数の高周波モジュール３５０を設けて複数の素子アンテナ１１０の励振を行うようにすることで、接続回路２００を複数の送受信モジュール３５０の一つ一つに接続させる必要が無くなり、接続回路２００の構成を簡単にすることができる。

以上の説明では、高周波ユニット３００は、アンテナアレイ１００に対向する部分の中央付近に溝部３２０を備え、接続回路２００は、高周波ユニット３００の中央付近にある溝部３２０が設けられた所を通って設けられる構成としているが、図１２のように、高周波ユニット３００Ｃが、アンテナアレイ１００Ａに対向する部分の端の部分にアンテナアレイ１００Ａとは反対側に凹んだ溝部３２０Ａを備える構成としても良い。この構成では、接続回路２００は、高周波ユニット３００Ｃの端付近にある溝部３２０Ａが設けられた所を通って設けられる。素子アンテナ１１０、第１高周波接続部３１０、接続回路２００、接続回路接続部３３０の機能は、図４等に記載のものと同様である。

図１３は、図１２に示したアンテナアレイ１００Ａ、接続回路２００、および高周波ユニット３００Ｃの関係を、Ｙ軸方向から示した図である。なお、図１２で示されているアンテナアレイ１００Ａは、図１３では、素子アンテナ１１０と素子アンテナ１１０を支える固定板１２０Ａで示されている。図１３に示すように、高周波ユニット３００Ｃは、第１高周波接続部３１０により複数の素子アンテナ１１０と接続している。１つの高周波ユニット３００Ｃは、Ｙ方向と交差するＸ方向に並ぶ複数の複数の素子アンテナ１１０と接続しているため、高周波ユニット３００ＣをＹ方向に沿って並べることで、Ｘ方向、Ｙ方向の２次元に並んでいる素子アンテナと接続することができる。

また、高周波ユニット３００Ｃは、その筐体３４０の、アンテナアレイ１００Ａと対向する部分に、第１高周波接続部３１０と並んで、Ｙ方向に沿ってアンテナアレイ１００Ａの反対側に凹んだ溝部３２０Ａを備えている。高周波ユニット３００は、溝部３２０Ａと固定板１２０との間に接続回路２００を通すようにアンテナアレイ１００Ａに取り付けられている。高周波ユニット３００Ｃの溝部３２０Ａには、接続回路２００と接続して電源の供給を受ける、制御信号が入力される、および高周波信号を伝送する等をおこなう接続回路接続部３３０がアンテナアレイ１００Ａに向かう方向に設けられている。

溝部３２０Ａは、高周波ユニット３００Ｃの筐体のアンテナアレイ１００Ａと対向する部分の端に設けられている。すなわち、複数設けられている第１高周波接続部３１０のそれぞれは、溝部３２０Ａに対して、Ｘ方向の同じ側に設けられている。このように、接続回路２００が高周波ユニット３００Ｃの溝部３２０Ａを通って配置される構成であるため、アンテナアレイ１００Ａから見て高周波ユニット３００Ｃの後方にさらに配線のためのスペースを設ける必要がなくなるため、アレイアンテナ装置のＺ方向の厚みを薄くすることができる。

図１４は、高周波ユニット３００Ｃの内部の構成を示す図であり、高周波ユニット３００Ｃの筐体３４０Ａの一部を取り去った図である。図７において、高周波ユニット３００Ｃは、複数の高周波モジュール３５０と、バックパネル３６０を備えている。バックパネル３６０は、その一方の面に接続回路接続部３３０を載置している。バックパネル３６０は、接続回路接続部３３０の第２高周波接続部３３１を介して入力または出力される高周波信号を伝送する伝送線路、制御信号入力部３３２を介して入力される制御信号が伝達される信号線路、および電源入力部３３３を介して入力される電源電力を分配する電源線路を備えている。

高周波モジュール３５０とバックパネル３６０Ｂは、多極コネクタ３７１および３７２により接続されている。高周波モジュール３５０は、多極コネクタ３７１および３７２を介してバックパネル３６０の電源線路から電源の供給を受け、多極コネクタ３７１および３７２を介してバックパネル３６０Ｂの信号線路から制御信号を入力し、入力された制御信号に従って、多極コネクタ３７１および３７２を介してバックパネル３６０Ｂの伝送線路から入力されて素子アンテナ１１０に出力される高周波信号、または素子アンテナ１１０から入力されてバックパネル３６０Ｂの伝送線路に出力される高周波信号を増幅するとともに、その高周波信号の位相を変化させる。

図１３、図１４のように、高周波ユニット３００Ｃの溝部３２０Ａを、高周波ユニット３００Ｃの筐体のアンテナアレイ１００Ａと対向する部分の端に設けることにより、図６等のように溝部３２０を高周波ユニット３００の中央に設ける場合に比べ、例えば、素子アンテナ１１０の間隔が接続回路２００の幅に比べて狭くする必要が有る場合であっても、素子アンテナ１１０の間隔の間隔を広げることなく接続回路２００や高周波ユニット３００Ｃを配置できるという効果がある。

１００、１００Ａ アンテナアレイ、１１０ 素子アンテナ、１２０、１２０Ａ 固定板、２００ 接続回路、２１１、２１２、２１３ 回路部、２３０ 地導体、２４０ 誘電体、２５１、２５２、２５３ 導体パタン、２７１、２７２、２７３ コネクタ、３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ 高周波ユニット、３１０ 第１高周波接続部、３２０、３２０Ａ 溝部、３３０ 接続回路接続部、３３１ 第２高周波接続部、３３２ 制御信号入力部、３３３ 電源入力部、３４０、３４０Ａ 筐体、３５０、３５０Ａ 高周波モジュール、３６０、３６０Ａ、３６０Ｂ バックパネル、３７１、３７１Ａ、３７２、３７２Ａ、３７４、３７５ 多極コネクタ、３８０ ケーブル、４００ 接続基板。

Claims (11)

1. 素子アンテナに接続された給電回路と前記素子アンテナとの間で高周波信号を増幅するものであって、前記素子アンテナが複数配列されたアンテナアレイの放射面の反対側に設置された高周波ユニットにおいて、
   前記アンテナアレイに対向する部分に、決められた一方向に沿って前記アンテナアレイとは反対方向に凹んだ溝部を有する筐体と、
   前記筐体の前記溝部に並んで設けられた、前記素子アンテナと接続する第１高周波接続部と、
   前記溝部に設けられた、前記給電回路と接続する第２高周波接続部と、
   を備え、
   前記アンテナアレイの前記放射面の反対側と前記筐体の間であって前記溝部が形成されている所を通って前記給電回路が配置される
   高周波ユニット。
2. 互いに異なる前記素子アンテナと接続する、前記一方向とは交差する方向に並ぶ複数の前記第１高周波接続部を備えた、
   請求項１に記載の高周波ユニット。
3. 前記溝部は、１つの前記第１高周波接続部と他の一つの前記第１高周波接続部との間に設けられた請求項２に記載の高周波ユニット。
4. 複数の前記第１高周波接続部は、互いに、前記溝部に対して前記一方向とは交差する方向の同じ側に設けられた請求項２に記載の高周波ユニット。
5. 前記第２高周波接続部が載置され、前記第２高周波接続部を介して入力または出力される高周波信号を伝送する伝送線路を有するバックパネルと、
   前記伝送線路と前記第１高周波接続部との間で前記高周波信号を増幅する高周波モジュールと、
   を備えた請求項１に記載の高周波ユニット。
6. 前記アンテナアレイの前記放射面の反対側と前記筐体の間であって前記溝部が形成されている所を通り制御信号を伝達する信号伝達回路から、前記制御信号を入力する制御信号入力部を、前記溝部にさらに備え、
   前記制御信号に従い前記素子アンテナと前記給電回路との間で高周波信号の位相を変化させることを特徴とする
   請求項１に記載の高周波ユニット。
7. 前記アンテナアレイの前記放射面の反対側と前記筐体の間であって前記溝部が形成されている所を通り電源電力を伝送する電源供給回路から、前記電源電力が供給される電源入力部を、前記溝部にさらに備えた、
   請求項６に記載の高周波ユニット。
8. 前記第２高周波接続部、前記制御信号入力部、および前記電源入力部が載置され、前記電源入力部から供給された前記電源電力を分配する電源線路、前記第２高周波接続部を介して入力または出力される前記高周波信号を伝送する伝送線路、および前記制御信号入力部から入力される前記制御信号を伝達する信号線路とを有するバックパネルと、
   前記電源線路から前記電源電力の供給を受けて前記信号線路を介して入力される前記制御信号に従い前記伝送線路と前記第１高周波接続部との間の前記高周波信号を増幅するとともに前記高周波信号の位相を変化させる高周波モジュールと
   を備える請求項７に記載の高周波ユニット。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波ユニットと、
   前記アンテナアレイと、
   前記給電回路と
   を備えたアレイアンテナ装置。
10. アンテナアレイの放射面の反対側に設置されて、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側に沿った一方向に並べられた複数の高周波ユニットに接続される、接続回路であって、
    電源供給回路、信号伝達回路、および給電回路を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられ、前記電源供給回路から供給される電源電力を前記複数の高周波ユニットに供給する電源供給部と、前記基板の一方の面に設けられ、前記信号伝達回路から供給される制御信号を前記複数の高周波ユニットに供給する制御信号供給部と、前記基板の一方の面に設けられ、前記給電回路と前記複数の高周波ユニットとの間で高周波信号を伝送させる高周波信号接続部とを備え、
    前記基板は、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側の、前記高周波ユニットの筐体との間であって前記筐体の前記アンテナアレイに対向する部分に前記アンテナアレイとは反対側に凹んだ溝部が設けられた所を通って設置されたことを特徴とする接続回路。
11. 前記電源供給部、前記制御信号供給部、および前記高周波信号接続部は、前記基板の、前記アンテナアレイの前記放射面の反対側と前記筐体との間であって前記筐体に前記アンテナアレイの反対側に凹んだ溝部が設けられた所に位置する部分の、前記基板が前記アンテナアレイに設置された状態で前記アンテナアレイの反対側を向く前記一方の表面に設けられた、
    請求項１０に記載の接続回路。

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