JP3855926B2

JP3855926B2 - Antenna cooling device

Info

Publication number: JP3855926B2
Application number: JP2002357994A
Authority: JP
Inventors: 雅雄近野; 英俊飯塚; 功青沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2004193855A

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を収容した筐体内に取り込む外気（冷却空気）の温度をフェーズドアレイアンテナ自身の排熱により調整し、筐体内が結露することを防止するアンテナ冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空中線の結露を防止する従来の装置は、レドーム内に配設された湿度センサの検出した湿度が、予め定められた基準値を超えるとペルチェ冷却素子を動作させる。このペルチェ冷却素子にレドーム内の空気中に含まれる水分が結露することにより、レドーム内の空中線に結露することが防止される。なお、ペルチェ冷却素子に結露した水滴は一旦受け皿に集められた後、排水路によりレドーム外部に排水される（特開平８−２７４５１９号公報参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２７４５１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ装置は、レドーム内部の結露を防ぐための発熱装置や空調装置を設ける必要があった。これらの発熱装置や空調装置を動作させるための電源も必要であった。さらに、レドーム内部のモジュールに耐湿処理を施す必要があり、加工工数が増えるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、外部電力を用いて動作する発熱装置や空気調和機を用いずに、アンテナモジュール自体の排熱を利用して、アンテナモジュール冷却用の空気を調和することにより機器の結露や着氷を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアンテナ冷却装置は、電波放射面にマトリクス状に配列された素子アンテナ、この素子アンテナを励振させるアンテナモジュール、このアンテナモジュールを制御してビーム走査を制御するアンテナ制御部を有するアレイアンテナ装置を収容する筐体と、筐体に接続して筐体内部の加熱空気を排気する排気ダクトと、筐体に接続して筐体内部に冷却空気を取り込む吸気ダクトと、前記排気ダクトおよび前記吸気ダクトに接続して前記加熱空気を前記吸気ダクトに供給するバイパスダクトと、筐体内に取り込まれる冷却空気の温度を検出して温度情報を出力する温度検出器と、筐体内部に設けられ筐体内部の温度を検出する第１の温度センサと、筐体外部に設けられ筐体外部の温度を検出する第２の温度センサと、第１の温度センサの検出温度と第２の温度センサの検出温度との温度差が筐体内部に結露を生じさせない許容範囲より大きくなった場合に、加熱空気を冷却空気に混合するとともに温度検出器からの温度情報に基づいて冷却空気への加熱空気の混合量を制御する冷却空気温度調整装置とを設けたものである。
また、この発明に係るアンテナ冷却装置は、電波放射面にマトリクス状に配列された素子アンテナ、この素子アンテナを励振させるアンテナモジュール、このアンテナモジュールを制御してビーム走査を制御するアンテナ制御部を有するアレイアンテナ装置を収容する筐体と、アンテナモジュールごとに対応するように筐体に設けられた複数の吹き出し口と、筐体内部の加熱空気を排気するように一端が筐体に接続するとともに吹き出し口に加熱空気を供給するように他端が吹き出し口に接続した排気ダクトと、吹き出し口に冷却空気を供給するように一端が吹き出し口に接続した吸気ダクトと、アンテナモジュールの温度を検出するアンテナモジュール温度検出器と、アンテナモジュールの温度に基づいて吹き出し口から供給する加熱空気および冷却空気の量を制御する冷却空気温度調整装置とを設けたものである。
さらに、この発明に係るアンテナ冷却装置は、電波放射面にマトリクス状に配列された素子アンテナ、この素子アンテナを励振させるアンテナモジュール、このアンテナモジュールを制御してビーム走査を制御するアンテナ制御部を有するアレイアンテナ装置を収容する筐体と、アンテナモジュールごとに対応するように筐体に設けられた複数の吹き出し口と、筐体内部の加熱空気を排気するように一端が筐体に接続するとともに吹き出し口に加熱空気を供給するように他端が吹き出し口に接続した排気ダクトと、吹き出し口に冷却空気を供給するように一端が吹き出し口に接続した吸気ダクトと、アンテナ制御部のビーム走査の制御信号を分析して筐体内のアンテナモジュールの温度を検出するとともに、アンテナモジュールの温度に基づいて吹き出し口から供給する加熱空気および冷却空気の量を制御する冷却空気温度調整装置とを設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ冷却装置の構成を示す斜視図である。以下、構成について説明する。アレイアンテナ筐体１の内部にはアンテナモジュール２が収納されている。図１にはアンテナモジュール２が１つしか図示されていないが、通常は複数のアンテナモジュール２が収納されている。アンテナ筐体１には、アンテナ筐体１内部に冷却空気を取り込む吸気ダクト３が接続されている。また、アンテナ筐体１には、アンテナモジュール２の発する熱により加熱されたアンテナ筐体１内部の空気（加熱空気）を外部に排気するための排気ダクト４が接続されている。
【０００８】
排気ダクト４の端部にはブロア５が設けられている。このブロア５がアンテナ筐体１内部に冷却空気を吸気するとともに、アンテナ筐体１内部の加熱空気を排気する。筐体内部に供給する冷却空気の温度を検出する温度検出器６が吸気ダクト３とアンテナ筐体１の境目に設けられている。ブロア５の一端部には排気ダクト４が接続されており、他端部にはさらに冷却空気温度調整装置である制御弁ユニット１１が設けられる。この制御弁ユニット１１と吸気ダクト３間にはバイパスダクト１２が設けられている。制御弁ユニット１１はブロア５により排気された加熱空気のうち一部を外部に排気し、残りの加熱空気を吸気ダクト３に供給する。この制御弁ユニット１１は外部に排気する空気量とバイパスダクト１２を介して吸気ダクト３に供給する空気量を制御することにより、冷却空気の温度を調整する。
【０００９】
図２は、素子アンテナへの給電線路の途中に移相器を挿入し、各素子アンテナの励振位相を変化させることによりビーム走査（位相走査）を行うフェーズドアレイアンテナ装置の一般的な構成を示す説明図である。図２に示すように、電波放射面には素子アンテナ３２がマトリクス状に配列されている。これらの素子アンテナ３２にはそれぞれ可変移相器３３が接続されている。そして、可変移相器３３は、可変移相器３３を介して送信信号の分配及び合成を行う分配・合成回路３４に接続されている。分配・合成回路３４は送受信信号の送受信処理を行う送受信部３６に接続されている。一方、可変移相器３３は電波放射面から放射されるビームの方向を制御するアンテナ制御部３５に接続されている。アンテナ制御部３５は、例えば、ビームを指向させるべき方向のデータに基づいて、各可変移相器３３が設定するべき移相量を設定する設定位相信号を算出するとともに、各可変移相器３３に出力する。
【００１０】
素子アンテナ３２は、ビーム走査を制御するアンテナ制御部３５、送受信部３６のような送受信制御モジュール、図示されない電源モジュールと接続される。これらのように、素子アンテナ３２を励振させる装置であるアンテナモジュールが熱源となり、筐体内部の温度を上昇させる。アンテナ制御部３５からの制御によりフェーズドアレイアンテナが稼動し、ビーム走査が開始されると筐体内部の温度はおよそ５０-７０℃程度まで上昇する。内部温度が５０-７０℃に達した筐体内部に外気をそのまま導入すると、外気温によっては筐体内部に結露を発生せしめるという問題がある。
【００１１】
次に動作について説明する。ブロア５が動作すると、吸気ダクト３を介して冷却空気がアンテナ筐体１内部に吸気される。アンテナ筐体１内部に吸気された冷却空気はアンテナモジュール２の排熱により加熱されて温度が上昇する。アンテナ筐体１内部において加熱された加熱空気は排気ダクト４を介して外部に排気される。制御弁ユニット１１は、筐体１内部と外部の温度差が許容範囲にあるときには、筐体内部の加熱空気を筐体外部の冷却空気に混合せず、そのまま筐体１外部に排気する。つまり、筐体１内部と外部の温度差が許容範囲にあるときには、筐体内部には筐体外部の空気がそのまま冷却空気として取り込まれる。
【００１２】
なお、制御弁ユニット１１は、図示しない筐体１内部に設けられた温度センサと筐体１外部に設けられた温度センサにより筐体１内部と外部の温度を認識している。あるいは、筐体１内部の温度の検出については、アンテナ制御部３５から出力される制御情報に基づいてアレイアンテナの稼動状況を認識することで筐体１内部の温度を推測しても良い。
【００１３】
一方、筐体１内部と外部の温度差が許容範囲を超えて大きくなった状況下で、筐体１外部の空気をそのまま筐体１内部に吸気すると、筐体１内部に結露が生じる。そこで、結露を防止すべく、制御弁ユニット１１は加熱空気をバイパスダクト１２を介して冷却空気に混合する。この時、冷却空気の温度を検知して温度情報を制御弁ユニット１１に出力する温度検出器６からの出力に応じて、制御弁ユニット１１は、冷却空気筐体１内部に結露を発生させないのに充分な温度になるように、冷却空気に混合する加熱空気の量を制御する。このように、アンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気を冷却空気に混合することにより、アンテナ筐体１に吸気される冷却空気の温度を上昇させているので、アンテナ筐体１内部と外部の温度差が大きい環境下においても、アンテナ筐体１内部に結露が発生することを防止できる。
【００１４】
アンテナ筐体１内部の結露は、アンテナ筐体１の内部と外部の温度差が大きい環境下において、比較的高温なアンテナ筐体１の内部に著しく低温な冷却空気がそのまま供給されることにより発生する。このような問題を解消するべく、例えば、図３に示すような一般的なアンテナ冷却装置は、冷却空気を加熱する専用の発熱装置７を設け、アンテナ筐体１内部と外部の温度差が著しく大きくなった場合に、アンテナ筐体１に供給される冷却空気を適当な温度まで加熱することで、アンテナ筐体１内部に結露が生じることを防止していた。また、切替スイッチ８により制御される、吸気ダクト３および排気ダクト４に設けられたシート状発熱装置９、１０が配管を加熱することで配管の凍結を防止していた。
【００１５】
図１に示す本願発明に係るアンテナ冷却装置は、アンテナモジュール２の排熱により加熱された加熱空気を冷却空気に混合することで、冷却空気の温度を上げているので、図３に示すアンテナ冷却装置に設けられている、冷却空気加熱用の発熱装置７は不要である。したがって、本願発明にかかるアンテナ冷却装置は図３に示すアンテナ冷却装置に対して発熱装置７を設ける費用を削減でき、かつ、発熱装置７を動作させる電力も不要であるので省電力化を実現できる。
【００１６】
実施の形態２．
上記実施の形態１に係る発明は、アンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気を冷却空気に混合することで、アンテナ筐体１に供給される冷却空気の温度を上げていた。以下説明する実施の形態２に係る発明は、（１）アンテナモジュール近傍に設けられた温度検出器からの温度情報、（２）アンテナ制御部からのビーム制御信号を用いてアンテナ筐体１内部に発熱分布が発生したことを検出し、冷却空気の温度をアンテナモジュールごとに調整するものである。
【００１７】
フェーズドアレイアンテナは、直線状、平面状、あるいは曲面状に配列された複数個の素子アンテナの全部あるいは一部を励振して所要の放射指向性を得るアンテナである。したがって、形成すべきビーム走査のパターンによっては、一部の素子アンテナが頻繁に励振されることになり、その素子アンテナの制御モジュール、電源モジュールが過熱する。また、アレイアンテナが稼動されると、電波放射面にマトリクス状に配列された複数の素子アンテナ間に相互結合が発生し、ビーム走査により各素子アンテナの結合量が変化するという性質がある。各素子アンテナの結合量が変化すると、相互結合の電力の一部が熱に変換されるため、アレイアンテナの熱分布も変化する。つまり、マトリクス状に配列された複数の素子アンテナのうち、一部の素子アンテナのアンテナモジュールが加熱される。この様に、フェーズドアレイアンテナがビーム走査を行うことにより熱分布が生じる。
【００１８】
以下、この発明の実施の形態２を図４を参照しながら説明する。図４はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ冷却装置の構成を示す断面図である。図４において、アンテナ筐体１内部には複数のアンテナモジュール２、アンテナモジュール２７が設けられている。このアンテナモジュール２、２７はアンテナ制御部３５からの制御信号により所要のビームパタンを形成するように動作する。アンテナモジュール２、２７がビーム走査を行うことにより発生する熱は、アンテナモジュール２、２７の近傍に配設されたアンテナモジュール温度検出器３７により検出される。アンテナモジュール温度検出器３７は検出した温度情報を冷却空気温度調整装置３８に出力する。アンテナモジュール２、２７に対応した冷却空気の吹き出し口を有する吸気ダクト３がアンテナ筐体１に接続されている。さらに、排気ダクト４がバルブ２６、２８を介して吸気ダクト３と接続されている。このバルブ２６、２８は冷却空気温度調整装置３８からの制御信号に基づいて、吸気ダクト３の冷却空気に混合する排気ダクト４の加熱空気の量を調整する。
【００１９】
次に動作について説明する。アンテナモジュール２は発熱量が比較的小さく、アンテナモジュール２７は発熱量が大きい場合には、アンテナ筐体１内部に発熱分布が生じるため、例えば、発熱量が小さいアンテナモジュール２の近傍で結露が発生しないにもかかわらず、発熱量が大きいアンテナモジュール２７の近傍で結露が発生する可能性がある。発熱量の異なるアンテナモジュールそれぞれに対して結露が発生するのを防止するためには、筐体内の発熱分布が不均一になったことを検出するとともに、各アンテナモジュールの発熱量を考慮して冷却空気の温度を調整する必要がある。
【００２０】
図４に示すアンテナ冷却装置は、冷却空気温度調整装置３８が、アンテナモジュール温度検出器３７からの温度情報に基づいて、各アンテナモジュール２、２７の温度と各アンテナモジュールを冷却する冷却空気の温度が結露を生じない程度の温度差になるように、加熱空気を吸気ダクト３の冷却空気に混合して、アンテナ筐体１内部に供給される冷却空気の温度を調整している。発熱量の小さなアンテナモジュール２に供給する冷却空気は、その温度が低くなっても筐体内に結露を発生させる可能性は少ないので、冷却空気温度調整装置３８は、冷却空気に混合する加熱空気の量を絞るようにバルブ２６を調整する。一方、発熱量の大きなアンテナモジュール２７に供給する冷却空気は、その温度を高めておかなければ結露を発生させる可能性が高いので、冷却空気温度調整装置３８は、冷却空気に混合する加熱空気の量を増やすようにバルブ２８を調整する。
【００２１】
また、冷却空気温度調整装置３８は、アンテナ制御部３５からの制御信号を分析することでも筐体１内部の発熱分布が不均一になったことを検出できる。アンテナ制御部３５は各アンテナモジュール２、２７を制御することで所望のビームパタンを形成するが、アンテナ制御部３５から出力される制御信号を分析することで、過熱したアンテナモジュールを推測することが可能である。冷却空気温度調整装置３８は、過熱したアンテナモジュール、例えば、アンテナモジュール２７に供給する冷却空気は、その温度を高めるために、冷却空気に混合する加熱空気の量を増やすようにバルブ２８を調整する。発熱量の小さなアンテナモジュール２に対しては、その温度が低くても問題ないため、冷却空気に混合する加熱空気の量を絞るようにバルブ２６を調整する。
【００２２】
上記説明によるアンテナ冷却装置によると、発熱量の異なるアンテナモジュールそれぞれに対して結露が生じないように、冷却空気に混合する加熱空気の量を調整するバルブを設け、発熱量の異なるアンテナモジュールに供給する冷却空気の温度を調整しているので、発熱量の異なる複数のアンテナモジュールにより、アンテナ筐体１内部に発熱分布にむらがある場合でも、吸気した冷却空気により結露が発生することを防止することができる。
【００２３】
なお、上記説明においては、バルブ２６、２８を排気ダクト４に設け、吸気ダクト３の冷却空気に混合する加熱空気の量を制御していた。しかし、バルブ２６、２８を吸気ダクト３に設け、排気ダクト４の加熱空気に混合する冷却空気の量を制御するようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態３．
上記実施の形態２に係る発明は、バルブ２６、２８を排気ダクト４に設け、吸気ダクト３の冷却空気に混合する加熱空気の量を制御することで、発熱量の異なる複数のアンテナモジュールを有するアンテナ筐体に結露が生じることを防止していた。以下説明する実施の形態３に係る発明は、バルブの代わりに吸気ダクトに形成された穴の大きさを変えることにより、冷却空気に混合する加熱空気の量を制御するものである。なお、発熱分布の不均一が発生したことは、実施の形態２に係る発明と同様の方法、（１）アンテナモジュール近傍に設けられた温度検出器からの温度情報、または（２）アンテナ制御部からのビーム制御信号を用いて検出する。
【００２５】
以下、この発明の実施の形態３を図５を参照しながら説明する。図５はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ冷却装置の構成を示す断面図である。図５において、ブロア５により排気された加熱空気をアンテナ筐体１の背面に導く分散ダクト２９が排気ダクト４に接続されている。この分散ダクト２９にはさらに吸気ダクト３が接続されている。吸気ダクト３には、分散ダクト２９とアンテナ筐体１を連通するモジュール冷却穴３０、３１が形成されている。分散ダクト２９によりアンテナ筐体１の背面に導かれた加熱空気は、このモジュール冷却穴３０、３１を経て吸気ダクト３において冷却空気と混合された後、アンテナ筐体１内部に供給されてアンテナモジュール２、２７を冷却する。
【００２６】
発熱量の異なる各アンテナモジュールの冷却に適した冷却空気を供給するため、各アンテナモジュールの温度と各アンテナモジュールを冷却する冷却空気の温度が結露を生じない程度の温度差になるように、加熱空気を吸気ダクト３の冷却空気に混合して、アンテナ筐体１内部に供給される冷却空気の温度を調整するのは、上記実施の形態２にて説明したアンテナ冷却装置と同様である。しかし、図４に示すアンテナ冷却装置は、バルブの代わりにモジュール冷却穴３０、３１の大きさを変えることにより、各アンテナモジュールに対して供給する冷却空気に混合する加熱空気の量を制御して冷却空気の温度を調整している。穴の大きさや径が可変のモジュール冷却穴３０、３１の具体的な構成としては、例えば、シャッターを用いることが考えられる。
【００２７】
このように、上記説明によるアンテナ冷却装置によると、発熱量の異なるアンテナモジュールそれぞれに対して結露が生じないように、モジュール冷却穴の大きさを変えることにより、冷却空気に混合する加熱空気の量を調整する。したがって、発熱量の異なる複数のアンテナモジュールにより、アンテナ筐体１内部に発熱分布に不均一がある場合でも、吸気した冷却空気により結露が発生することを防止することができる。
【００２８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３に係るアンテナ冷却装置は、アンテナ筐体１内部のアンテナモジュールの排熱を利用してアンテナ筐体１の内部における結露の発生を抑制することを目的としていた。以下説明するアンテナ冷却装置は、アンテナ筐体１内部のアンテナモジュールの排熱を利用して吸気ダクトや排気ダクトなどの配管の凍結防止を行うことを目的とするものである。
【００２９】
図６は実施の形態４にかかるアンテナ冷却装置の構成を示す断面図である。図６において、アンテナ筐体１には、アンテナ筐体１内部に冷却空気を取り込む吸気ダクト３が接続されている。また、アンテナ筐体１には、アンテナモジュール２の発する熱により加熱されたアンテナ筐体１内部の空気（加熱空気）を外部に排気するための排気ダクト４が接続されている。排気ダクト４の端部にはブロア５が設けられている。このブロア５がアンテナ筐体１内部に冷却空気を吸気するとともに、アンテナ筐体１内部の加熱空気を排気する。加熱空気を所望の箇所に導く分岐ダクト１４がブロア５に接続されている。
【００３０】
ブロア５が動作すると、アンテナ筐体１内部より、アンテナモジュール２により加熱された加熱空気が排気ダクト４を介して排気されるとともに、アンテナ筐体１の内部に吸気ダクト３を介して冷却空気が吸気される。アンテナ筐体１より排気された加熱空気は分岐ダクト１４により所望の配管箇所まで導かれ、図６においては吸気ダクト３および排気ダクト４に吹き付けられる。アンテナモジュール２の排熱によって加熱された加熱空気を配管に吹き付けることで、外気温が著しく低い場合でも、外部配管の凍結を防止することができる。加熱空気はアンテナモジュール２の排熱により加熱されているので、凍結防止用の発熱装置やこれを動作させる電力も不要である。
【００３１】
なお、上記説明によるアンテナ冷却装置は、アンテナ筐体１の内部に収納されたアンテナモジュールの排熱により加熱されたのち、アンテナ筐体１の外部に排気された加熱空気を配管に吹き付けることにより、配管の凍結を防止していた。しかし、アンテナモジュールにより加熱された加熱空気を用いてアンテナの電波放射面やアンテナ駆動機構の凍結防止を図ることも可能である。詳細は図７を参照しながら説明する。
【００３２】
図７はアンテナとアンテナ駆動機構の構成を示す説明図である。図７において、アンテナ筐体１は、方位角方向にアンテナ筐体１を回転させる回転台１５に取り付けられ、方位角固定ピン１７により固定されている。そしてこの回転台１５上には、仰角方向にアンテナ筐体１を駆動する仰角調整機構１６が設けられており、仰角固定ピン１８により固定されている。そして、アンテナ筐体１内部に吸気されて、アンテナ筐体１内部のアンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気を、仰角調整機構１６、方位角固定ピン１７、仰角固定ピン１８を含むアンテナ駆動部に導く分岐ダクト１４がアンテナ筐体１に設けられている。さらに、加熱空気を電波放射面に導くダクト１９もまたアンテナ筐体１に設けられている。
【００３３】
アンテナ筐体１内部でアンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気は、分岐ダクト１４より仰角調整機構１６、方位角固定ピン１７、仰角固定ピン１８を含むアンテナ駆動部に吹き付けられる。また、加熱空気はダクト１９より電波放射面に吹き付けられる。このように、アンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気をアンテナ駆動部に吹き付けることにより凍結を防止し、厳寒環境においても安定したアンテナの動作が保証される。また、加熱空気が電波放射面に吹き付けられるので、電波放射面に着氷することを防止することが可能となり、厳寒環境において電波特性が劣化することを防止することができる。
【００３４】
また、図７に示すアンテナ冷却装置はアンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気を利用して、アンテナ駆動部や電波放射面の凍結防止、着氷防止を行っていたが、図８に示すように、加熱空気を利用して減速機２０や駆動モータ２１の潤滑油を保温し、暖めることで、低温環境下で潤滑油の粘性が増加することを防止してもよい。図８に図示されるように、アンテナ筐体１は回転台１５に取り付けられ、減速機２０を介して駆動モータ２１により方位角方向に回転される。減速機２０の内部には潤滑油が充填されている。アンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気は、分岐ダクト１４により減速機２０まで導かれ、減速機２０に吹き付けるように外部に排気される。このように、アンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気を減速機に吹き付けることで、低温環境下でも潤滑油の粘性が増すことを防止でき、駆動モータ、減速機の大型化を抑制することが可能である。また、潤滑油は低温特性に優れたものを採用する必要がないので、潤滑油のコストダウンを実現できる。
【００３５】
また、アンテナモジュールの排熱により加熱された加熱空気を利用して、アンテナ筐体内部の結露防止、アンテナ駆動部や電波放射面の凍結、着氷防止、潤滑油の保温を行うほか、居住区の暖房用の熱源として用いることも可能である。図９において、アンテナ筐体１はアレイ局舎２２の壁面に設置されている。アレイ局舎２２には暖房装置２３が設けられ、ダクト２４によりアレイ局舎２２内に送風されている。アンテナ筐体１内部のアンテナモジュールにより加熱された加熱空気もまた分岐ダクト２５によりアレイ局舎２２内の各階に送風されて、暖房装置２３の補助をする。その結果、暖房装置の規模縮小、使用電力の削減が実現される。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に係るアンテナ冷却装置は、電波放射面にマトリクス状に配列された素子アンテナ、この素子アンテナを励振させるアンテナモジュール、このアンテナモジュールを制御してビーム走査を制御するアンテナ制御部を有するアレイアンテナ装置を収容する筐体と、筐体に接続して筐体内部の加熱空気を排気する排気ダクトと、筐体に接続して筐体内部に冷却空気を取り込む吸気ダクトと、前記排気ダクトおよび前記吸気ダクトに接続して前記加熱空気を前記吸気ダクトに供給するバイパスダクトと、筐体内に取り込まれる冷却空気の温度を検出して温度情報を出力する温度検出器と、筐体内部に設けられ筐体内部の温度を検出する第１の温度センサと、筐体外部に設けられ筐体外部の温度を検出する第２の温度センサと、第１の温度センサの検出温度と第２の温度センサの検出温度との温度差が筐体内部に結露を生じさせない許容範囲より大きくなった場合に、加熱空気を冷却空気に混合するとともに温度検出器からの温度情報に基づいて冷却空気への加熱空気の混合量を制御する冷却空気温度調整装置とを設けたので、筐体内部に供給される冷却空気の温度をアンテナモジュールの廃熱を用いて調整することにより、冷却空気の温度と筐体内部の温度との温度差を小さくし、筐体内部に結露が生じることを抑制することが可能になる。
また、この発明に係るアンテナ冷却装置は、電波放射面にマトリクス状に配列された素子アンテナ、この素子アンテナを励振させるアンテナモジュール、このアンテナモジュールを制御してビーム走査を制御するアンテナ制御部を有するアレイアンテナ装置を収容する筐体と、アンテナモジュールごとに対応するように筐体に設けられた複数の吹き出し口と、筐体内部の加熱空気を排気するように一端が筐体に接続するとともに吹き出し口に加熱空気を供給するように他端が吹き出し口に接続した排気ダクトと、吹き出し口に冷却空気を供給するように一端が吹き出し口に接続した吸気ダクトと、アンテナモジュールの温度を検出するアンテナモジュール温度検出器と、アンテナモジュールの温度に基づいて吹き出し口から供給する加熱空気および冷却空気の量を制御する冷却空気温度調整装置とを設けたので、発熱量の異なる複数のアンテナモジュールによりアンテナ筐体内部に発熱分布のむらがある場合でも、吸気した冷却空気により結露が発生することを防止することができる。
さらに、この発明に係るアンテナ冷却装置は、電波放射面にマトリクス状に配列された素子アンテナ、この素子アンテナを励振させるアンテナモジュール、このアンテナモジュールを制御してビーム走査を制御するアンテナ制御部を有するアレイアンテナ装置を収容する筐体と、アンテナモジュールごとに対応するように筐体に設けられた複数の吹き出し口と、筐体内部の加熱空気を排気するように一端が筐体に接続するとともに吹き出し口に加熱空気を供給するように他端が吹き出し口に接続した排気ダクトと、吹き出し口に冷却空気を供給するように一端が吹き出し口に接続した吸気ダクトと、アンテナ制御部のビーム走査の制御信号を分析して筐体内のアンテナモジュールの温度を検出するとともに、アンテナモジュールの温度に基づいて吹き出し口から供給する加熱空気および冷却空気の量を制御する冷却空気温度調整装置とを設けたので、発熱量の異なる複数のアンテナモジュールによりアンテナ筐体内部に発熱分布のむらがある場合でも、吸気した冷却空気により結露が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ冷却装置の構造を示す斜視図である。
【図２】フェーズドアレイアンテナ装置の一般的な構成を示す説明図である。
【図３】アンテナ冷却装置の一例を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るアンテナ冷却装置の構造を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るアンテナ冷却装置の構造を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るアンテナ冷却装置の構造を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係るアンテナ冷却装置の一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るアンテナ冷却装置の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係るアンテナ冷却装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１アレイアンテナ筐体、２アンテナモジュール、３吸気ダクト、
４排気ダクト、５ブロア、６温度検出器、７発熱装置、
８切替スイッチ、９シート状発熱装置、１０シート状発熱装置、
１１制御弁ユニット、１２バイパスダクト、１３分岐ダクト、
１４分岐ダクト、１５回転台、１６仰角調整機構、
１７方位角固定ピン、１８仰角固定ピン、１９ダクト、２０減速機、
２１駆動モータ、２２アレイ局舎、２３暖房装置、２４ダクト、
２５分岐ダクト、２６バルブ、２７モジュール、２８バルブ、
２９分散ダクト、３０モジュール冷却穴、３１モジュール冷却穴
３２素子アンテナ、３３可変移相器、３４分配・合成回路、
３５アンテナ制御部、３６送受信部、
３７アンテナモジュール温度検出器、３８冷却空気温度調整装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna cooling apparatus that adjusts the temperature of outside air (cooling air) taken into a housing that houses a phased array antenna by exhaust heat of the phased array antenna itself, and prevents condensation inside the housing.
[0002]
[Prior art]
The conventional apparatus for preventing the dew condensation of the antenna operates the Peltier cooling element when the humidity detected by the humidity sensor disposed in the radome exceeds a predetermined reference value. Condensation of moisture contained in the air in the radome on the Peltier cooling element prevents the dew condensation from occurring on the antenna line in the radome. The water droplets condensed on the Peltier cooling element are once collected in a receiving tray and then drained outside the radome through a drainage channel (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-274519).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-274519
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional antenna device has to be provided with a heat generating device and an air conditioner for preventing condensation inside the radome. A power source for operating these heat generators and air conditioners was also required. In addition, the module inside the radome needs to be subjected to moisture resistance treatment, which increases the number of processing steps.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and without using a heat generating device or an air conditioner that operates using external power, the antenna module utilizes the exhaust heat of the antenna module itself. The purpose is to prevent equipment condensation and icing by harmonizing the cooling air.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  An antenna cooling apparatus according to the present invention includes an element antenna arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module that excites the element antenna, and an antenna antenna that controls the antenna module to control beam scanning. EquipmentA housing to be accommodated, an exhaust duct that is connected to the housing and exhausts heated air inside the housing, an intake duct that is connected to the housing and takes cooling air into the housing, and the exhaust duct and the intake duct A bypass duct for connecting the heated air to the intake duct and a housingA temperature detector that detects the temperature of the cooling air taken into the body and outputs temperature information;A first temperature sensor that is provided inside the casing and detects the temperature inside the casing, a second temperature sensor that is provided outside the casing and detects the temperature outside the casing, and a detection temperature of the first temperature sensor And the detected temperature of the second temperature sensorTemperature differenceDoes not cause condensation inside the housingWhen it exceeds the allowable range,Mixing heated air with cooling airBased on temperature information from temperature detectorColdRejection airToControl the mixing amount of heated airControlCooling air temperature control deviceWhenIs provided.
  An antenna cooling apparatus according to the present invention includes element antennas arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module that excites the element antenna, and an antenna control unit that controls the antenna module to control beam scanning. A housing that houses the array antenna device, a plurality of air outlets provided in the housing so as to correspond to each antenna module, and one end connected to the housing and exhausted to exhaust the heated air inside the housing An exhaust duct with the other end connected to the outlet to supply heated air to the outlet, an intake duct with one end connected to the outlet to supply cooling air to the outlet, and an antenna for detecting the temperature of the antenna module Module temperature detector and heated air supplied from the air outlet based on the temperature of the antenna module It is provided with a cooling air temperature regulating device for controlling the amount of pre-cooling the air.
  Furthermore, an antenna cooling apparatus according to the present invention includes element antennas arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module for exciting the element antennas, and an antenna control unit for controlling beam scanning by controlling the antenna modules. A housing that houses the array antenna device, a plurality of air outlets provided in the housing so as to correspond to each antenna module, and one end connected to the housing and exhausted to exhaust the heated air inside the housing An exhaust duct with the other end connected to the outlet to supply heated air to the outlet, an intake duct with one end connected to the outlet to supply cooling air to the outlet, and beam scanning control of the antenna controller Analyzing the signal to detect the temperature of the antenna module in the enclosure and based on the temperature of the antenna module To control the amount of heated air and cooling air supplied from the outlet Te is provided with a cooling air temperature regulating device.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The configuration will be described below. An antenna module 2 is housed inside the array antenna housing 1. Although only one antenna module 2 is shown in FIG. 1, a plurality of antenna modules 2 are usually accommodated. An intake duct 3 that takes in cooling air into the antenna casing 1 is connected to the antenna casing 1. In addition, an exhaust duct 4 is connected to the antenna casing 1 for exhausting the air (heated air) inside the antenna casing 1 heated by the heat generated by the antenna module 2 to the outside.
[0008]
A blower 5 is provided at the end of the exhaust duct 4. The blower 5 sucks cooling air into the antenna casing 1 and exhausts heated air inside the antenna casing 1. A temperature detector 6 for detecting the temperature of the cooling air supplied into the housing is provided at the boundary between the intake duct 3 and the antenna housing 1. An exhaust duct 4 is connected to one end of the blower 5, and a control valve unit 11 that is a cooling air temperature adjusting device is further provided to the other end. A bypass duct 12 is provided between the control valve unit 11 and the intake duct 3. The control valve unit 11 exhausts part of the heated air exhausted by the blower 5 to the outside and supplies the remaining heated air to the intake duct 3. The control valve unit 11 adjusts the temperature of the cooling air by controlling the amount of air exhausted to the outside and the amount of air supplied to the intake duct 3 via the bypass duct 12.
[0009]
FIG. 2 shows a general configuration of a phased array antenna apparatus that performs beam scanning (phase scanning) by inserting a phase shifter in the middle of the feed line to the element antenna and changing the excitation phase of each element antenna. It is explanatory drawing. As shown in FIG. 2, the element antennas 32 are arranged in a matrix on the radio wave radiation surface. A variable phase shifter 33 is connected to each of these element antennas 32. The variable phase shifter 33 is connected via the variable phase shifter 33 to a distribution / synthesis circuit 34 that distributes and combines transmission signals. The distribution / synthesis circuit 34 is connected to a transmission / reception unit 36 that performs transmission / reception processing of transmission / reception signals. On the other hand, the variable phase shifter 33 is connected to an antenna control unit 35 that controls the direction of the beam emitted from the radio wave emission surface. For example, the antenna control unit 35 calculates a set phase signal for setting a phase shift amount to be set by each variable phase shifter 33 based on data in a direction in which the beam should be directed, and each variable phase shifter 33. Output to.
[0010]
The element antenna 32 is connected to an antenna control unit 35 that controls beam scanning, a transmission / reception control module such as the transmission / reception unit 36, and a power supply module (not shown). As described above, the antenna module, which is a device for exciting the element antenna 32, serves as a heat source and raises the temperature inside the housing. When the phased array antenna is operated by the control from the antenna control unit 35 and beam scanning is started, the temperature inside the casing rises to about 50-70 ° C. If the outside air is introduced as it is inside the housing whose internal temperature has reached 50-70 ° C., there is a problem that condensation occurs inside the housing depending on the outside air temperature.
[0011]
  Next, the operation will be described. When the blower 5 is operated, cooling air is sucked into the antenna casing 1 through the intake duct 3. The cooling air sucked into the antenna housing 1 is the antenna module.2The temperature rises by being heated by the exhaust heat. The heated air heated inside the antenna housing 1 is exhausted to the outside through the exhaust duct 4. When the temperature difference between the inside and outside of the housing 1 is within an allowable range, the control valve unit 11 does not mix the heated air inside the housing with the cooling air outside the housing, but exhausts the air outside the housing 1 as it is. That is, when the temperature difference between the inside of the housing 1 and the outside is within the allowable range, the air outside the housing is directly taken into the housing as cooling air.
[0012]
The control valve unit 11 recognizes the temperature inside and outside the housing 1 by a temperature sensor provided inside the housing 1 (not shown) and a temperature sensor provided outside the housing 1. Alternatively, regarding the detection of the temperature inside the housing 1, the temperature inside the housing 1 may be estimated by recognizing the operation status of the array antenna based on the control information output from the antenna control unit 35.
[0013]
On the other hand, when the temperature difference between the inside of the housing 1 and the outside increases beyond an allowable range, if the air outside the housing 1 is directly sucked into the housing 1, condensation occurs inside the housing 1. Therefore, the control valve unit 11 mixes the heated air with the cooling air via the bypass duct 12 in order to prevent condensation. At this time, according to the output from the temperature detector 6 that detects the temperature of the cooling air and outputs temperature information to the control valve unit 11, the control valve unit 11 does not cause condensation in the cooling air casing 1. The amount of heated air mixed with the cooling air is controlled so that the temperature is sufficiently high. In this way, the temperature of the cooling air sucked into the antenna casing 1 is increased by mixing the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module with the cooling air, so that the inside and outside of the antenna casing 1 are increased. Even in an environment where the temperature difference is large, it is possible to prevent dew condensation from occurring inside the antenna housing 1.
[0014]
Condensation inside the antenna housing 1 occurs when extremely low temperature cooling air is supplied to the inside of the relatively hot antenna housing 1 in an environment where the temperature difference between the inside and outside of the antenna housing 1 is large. To do. In order to solve such a problem, for example, a general antenna cooling device as shown in FIG. 3 is provided with a dedicated heating device 7 for heating cooling air, and the temperature difference between the inside and outside of the antenna housing 1 is remarkably large. When it becomes large, the cooling air supplied to the antenna casing 1 is heated to an appropriate temperature, thereby preventing condensation from occurring inside the antenna casing 1. Further, the sheet-like heat generating devices 9 and 10 provided in the intake duct 3 and the exhaust duct 4 controlled by the changeover switch 8 heat the pipe to prevent the pipe from freezing.
[0015]
The antenna cooling device according to the present invention shown in FIG. 1 raises the temperature of the cooling air by mixing the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module 2 with the cooling air, so the antenna cooling shown in FIG. The heating device 7 for heating the cooling air provided in the device is not necessary. Therefore, the antenna cooling device according to the present invention can reduce the cost of providing the heat generating device 7 with respect to the antenna cooling device shown in FIG. 3, and can also realize power saving because the power for operating the heat generating device 7 is unnecessary. .
[0016]
Embodiment 2. FIG.
In the invention according to the first embodiment, the temperature of the cooling air supplied to the antenna housing 1 is increased by mixing the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module with the cooling air. The invention according to the second embodiment to be described below includes (1) temperature information from a temperature detector provided in the vicinity of the antenna module and (2) a beam control signal from the antenna control unit. It detects that heat distribution has occurred and adjusts the temperature of the cooling air for each antenna module.
[0017]
A phased array antenna is an antenna that obtains a required radiation directivity by exciting all or part of a plurality of element antennas arranged in a straight line, a plane, or a curved surface. Therefore, depending on the beam scanning pattern to be formed, some of the element antennas are frequently excited, and the control module and power supply module of the element antenna are overheated. When the array antenna is operated, mutual coupling occurs between a plurality of element antennas arranged in a matrix on the radio wave radiation surface, and the amount of coupling of each element antenna is changed by beam scanning. When the coupling amount of each element antenna changes, a part of the mutual coupling power is converted into heat, so that the thermal distribution of the array antenna also changes. That is, among a plurality of element antennas arranged in a matrix, the antenna modules of some element antennas are heated. As described above, the phased array antenna performs the beam scanning to generate a heat distribution.
[0018]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, a plurality of antenna modules 2 and antenna modules 27 are provided inside the antenna housing 1. The antenna modules 2 and 27 operate so as to form a required beam pattern by a control signal from the antenna control unit 35. Heat generated by the beam scanning of the antenna modules 2 and 27 is detected by an antenna module temperature detector 37 disposed in the vicinity of the antenna modules 2 and 27. The antenna module temperature detector 37 outputs the detected temperature information to the cooling air temperature adjustment device 38. An intake duct 3 having a cooling air outlet corresponding to the antenna modules 2 and 27 is connected to the antenna casing 1. Further, the exhaust duct 4 is connected to the intake duct 3 via valves 26 and 28. The valves 26 and 28 adjust the amount of heated air in the exhaust duct 4 mixed with the cooling air in the intake duct 3 based on a control signal from the cooling air temperature adjusting device 38.
[0019]
Next, the operation will be described. When the antenna module 2 generates a relatively small amount of heat and the antenna module 27 generates a large amount of heat, a distribution of heat is generated inside the antenna housing 1. For example, condensation occurs near the antenna module 2 that generates a small amount of heat. Nevertheless, condensation may occur near the antenna module 27 that generates a large amount of heat. In order to prevent dew condensation from occurring on each antenna module with a different amount of heat generation, it is detected that the heat distribution in the housing is non-uniform, and cooling is performed in consideration of the heat generation amount of each antenna module. It is necessary to adjust the temperature of the air.
[0020]
In the antenna cooling device shown in FIG. 4, the cooling air temperature adjusting device 38, based on the temperature information from the antenna module temperature detector 37, the temperature of each antenna module 2, 27 and the temperature of cooling air that cools each antenna module. Therefore, the temperature of the cooling air supplied to the inside of the antenna housing 1 is adjusted by mixing the heated air with the cooling air of the intake duct 3 so that the temperature difference does not cause condensation. Since the cooling air supplied to the antenna module 2 having a small calorific value is less likely to cause dew condensation in the housing even when the temperature is low, the cooling air temperature adjusting device 38 is configured to supply the heating air to be mixed with the cooling air. The valve 26 is adjusted to reduce the amount. On the other hand, the cooling air supplied to the antenna module 27 having a large calorific value has a high possibility of causing dew condensation unless its temperature is raised. Therefore, the cooling air temperature adjusting device 38 uses the heating air to be mixed with the cooling air. Adjust the valve 28 to increase the amount.
[0021]
  In addition, the cooling air temperature adjusting device 38 can detect that the heat generation distribution in the housing 1 has become uneven by analyzing the control signal from the antenna control unit 35. The antenna control unit 35 forms a desired beam pattern by controlling each of the antenna modules 2 and 27. By analyzing a control signal output from the antenna control unit 35, an overheated antenna module can be estimated. Is possible. The cooling air temperature adjustment device 38 mixes the cooling air supplied to the overheated antenna module, for example, the antenna module 27, with the cooling air in order to increase its temperature.AdditionThe valve 28 is adjusted to increase the amount of hot air. For the antenna module 2 with a small calorific value, there is no problem even if its temperature is low, so it is mixed with cooling air.AdditionThe valve 26 is adjusted to reduce the amount of hot air.
[0022]
According to the antenna cooling device according to the above description, a valve for adjusting the amount of heated air mixed with the cooling air is provided so as to prevent dew condensation on each antenna module having a different heat generation amount, and supplied to the antenna modules having different heat generation amounts. Since the temperature of the cooling air to be adjusted is adjusted, the plurality of antenna modules having different heat generation amounts prevent condensation from being generated by the sucked cooling air even when the heat distribution in the antenna housing 1 is uneven. be able to.
[0023]
In the above description, the valves 26 and 28 are provided in the exhaust duct 4 to control the amount of heated air mixed with the cooling air in the intake duct 3. However, the valves 26 and 28 may be provided in the intake duct 3 to control the amount of cooling air mixed with the heated air in the exhaust duct 4.
[0024]
Embodiment 3 FIG.
The invention according to the second embodiment includes a plurality of antenna modules having different heating values by providing valves 26 and 28 in the exhaust duct 4 and controlling the amount of heated air mixed with the cooling air in the intake duct 3. Condensation was prevented from occurring in the antenna housing. In the invention according to the third embodiment described below, the amount of heated air mixed with the cooling air is controlled by changing the size of the hole formed in the intake duct instead of the valve. Note that the non-uniformity of the heat generation distribution is caused by the same method as in the invention according to the second embodiment, (1) temperature information from a temperature detector provided in the vicinity of the antenna module, or (2) an antenna control unit It detects using the beam control signal from.
[0025]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, a dispersion duct 29 that guides heated air exhausted by the blower 5 to the back surface of the antenna housing 1 is connected to the exhaust duct 4. An intake duct 3 is further connected to the dispersion duct 29. Module cooling holes 30 and 31 for communicating the dispersion duct 29 and the antenna housing 1 are formed in the intake duct 3. The heated air guided to the back surface of the antenna housing 1 by the dispersion duct 29 is mixed with the cooling air in the intake duct 3 through the module cooling holes 30 and 31, and then supplied to the inside of the antenna housing 1 to be the antenna module. 2 and 27 are cooled.
[0026]
In order to supply cooling air suitable for cooling each antenna module with different heat generation, heating is performed so that the temperature of each antenna module and the temperature of the cooling air that cools each antenna module have a temperature difference that does not cause condensation. The temperature of the cooling air supplied to the inside of the antenna housing 1 is adjusted by mixing the air with the cooling air of the intake duct 3 as in the antenna cooling device described in the second embodiment. However, the antenna cooling apparatus shown in FIG. 4 controls the amount of heating air mixed with the cooling air supplied to each antenna module by changing the size of the module cooling holes 30 and 31 instead of the valves. The temperature of the cooling air is adjusted. As a specific configuration of the module cooling holes 30 and 31 having variable hole sizes and diameters, for example, a shutter may be used.
[0027]
As described above, according to the antenna cooling device described above, the amount of heated air mixed with the cooling air is changed by changing the size of the module cooling hole so that condensation does not occur for each of the antenna modules having different heat generation amounts. Adjust. Therefore, the plurality of antenna modules having different heat generation amounts can prevent dew condensation from being generated by the sucked cooling air even when the heat distribution is uneven in the antenna housing 1.
[0028]
Embodiment 4 FIG.
The antenna cooling device according to the first to third embodiments aims to suppress the occurrence of dew condensation inside the antenna housing 1 by using the exhaust heat of the antenna module inside the antenna housing 1. The antenna cooling device described below is intended to prevent freezing of piping such as an intake duct and an exhaust duct by using exhaust heat of the antenna module inside the antenna housing 1.
[0029]
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the antenna cooling device according to the fourth embodiment. In FIG. 6, an intake duct 3 that takes in cooling air into the antenna casing 1 is connected to the antenna casing 1. In addition, an exhaust duct 4 is connected to the antenna casing 1 for exhausting the air (heated air) inside the antenna casing 1 heated by the heat generated by the antenna module 2 to the outside. A blower 5 is provided at the end of the exhaust duct 4. The blower 5 sucks cooling air into the antenna casing 1 and exhausts heated air inside the antenna casing 1. A branch duct 14 that guides heated air to a desired location is connected to the blower 5.
[0030]
When the blower 5 is operated, the heated air heated by the antenna module 2 is exhausted from the inside of the antenna casing 1 through the exhaust duct 4, and cooling air is supplied to the inside of the antenna casing 1 through the intake duct 3. Inhaled. The heated air exhausted from the antenna housing 1 is guided to a desired piping location by the branch duct 14 and blown to the intake duct 3 and the exhaust duct 4 in FIG. By blowing heated air heated by the exhaust heat of the antenna module 2 onto the pipe, freezing of the external pipe can be prevented even when the outside air temperature is extremely low. Since the heated air is heated by the exhaust heat of the antenna module 2, a heating device for preventing freezing and electric power for operating the same are not required.
[0031]
The antenna cooling device according to the above description is heated by exhaust heat of the antenna module housed inside the antenna housing 1 and then blows heated air exhausted outside the antenna housing 1 onto the pipe. The piping was prevented from freezing. However, it is also possible to prevent freezing of the radio wave radiation surface of the antenna and the antenna driving mechanism using heated air heated by the antenna module. Details will be described with reference to FIG.
[0032]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the antenna and the antenna driving mechanism. In FIG. 7, the antenna housing 1 is attached to a turntable 15 that rotates the antenna housing 1 in the azimuth direction, and is fixed by an azimuth fixing pin 17. An elevation angle adjustment mechanism 16 that drives the antenna housing 1 in the elevation angle direction is provided on the turntable 15 and is fixed by an elevation angle fixing pin 18. The heated air that is sucked into the antenna housing 1 and heated by the exhaust heat of the antenna module inside the antenna housing 1 is driven by the antenna including the elevation adjustment mechanism 16, the azimuth fixing pin 17, and the elevation fixing pin 18. A branch duct 14 is provided in the antenna housing 1 so as to lead to the part. Further, a duct 19 for guiding the heated air to the radio wave radiation surface is also provided in the antenna housing 1.
[0033]
Heated air heated by the exhaust heat of the antenna module inside the antenna housing 1 is blown from the branch duct 14 to the antenna driving unit including the elevation angle adjusting mechanism 16, the azimuth angle fixing pin 17, and the elevation angle fixing pin 18. The heated air is blown from the duct 19 to the radio wave radiation surface. In this manner, the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module is blown to the antenna drive unit to prevent freezing, and stable operation of the antenna is ensured even in a severe cold environment. Further, since heated air is blown onto the radio wave radiation surface, it is possible to prevent icing on the radio wave radiation surface, and it is possible to prevent radio wave characteristics from deteriorating in a severe cold environment.
[0034]
The antenna cooling device shown in FIG. 7 uses the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module to prevent freezing and icing of the antenna driving unit and the radio wave radiation surface. As described above, the lubricating oil of the speed reducer 20 and the drive motor 21 is kept warm by using heated air, and the viscosity of the lubricating oil may be prevented from increasing in a low temperature environment. As shown in FIG. 8, the antenna housing 1 is attached to the turntable 15 and rotated in the azimuth direction by the drive motor 21 via the speed reducer 20. The reduction gear 20 is filled with lubricating oil. The heated air heated by the exhaust heat of the antenna module is guided to the speed reducer 20 by the branch duct 14 and exhausted to the outside so as to be blown to the speed reducer 20. In this way, by blowing the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module to the speed reducer, it is possible to prevent the viscosity of the lubricating oil from increasing even in a low temperature environment, and to suppress the increase in size of the drive motor and speed reducer. Is possible. In addition, since it is not necessary to use a lubricating oil having excellent low temperature characteristics, the cost of the lubricating oil can be reduced.
[0035]
In addition, the heated air heated by the exhaust heat of the antenna module is used to prevent condensation inside the antenna housing, freeze the antenna drive unit and radio wave radiation surface, prevent icing, and keep the lubricating oil warm. It can also be used as a heat source for heating. In FIG. 9, the antenna housing 1 is installed on the wall surface of the array station 22. The array station 22 is provided with a heating device 23 and is blown into the array station 22 by a duct 24. The heated air heated by the antenna module inside the antenna housing 1 is also sent to each floor in the array station building 22 by the branch duct 25 to assist the heating device 23. As a result, the scale reduction of the heating device and the reduction of power consumption are realized.
[0036]
【The invention's effect】
  An antenna cooling apparatus according to the present invention includes an element antenna arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module that excites the element antenna, and an antenna antenna that controls the antenna module to control beam scanning. EquipmentA housing to be accommodated, an exhaust duct that is connected to the housing and exhausts heated air inside the housing, an intake duct that is connected to the housing and takes cooling air into the housing, and the exhaust duct and the intake duct A bypass duct for connecting the heated air to the intake duct,A temperature detector that detects the temperature of the cooling air taken into the housing and outputs temperature information;A first temperature sensor that is provided inside the casing and detects the temperature inside the casing, a second temperature sensor that is provided outside the casing and detects the temperature outside the casing, and a detection temperature of the first temperature sensor And the detected temperature of the second temperature sensorTemperature differenceDoes not cause condensation inside the housingWhen it exceeds the allowable range,Mixing heated air with cooling airBased on temperature information from temperature detectorColdRejection airToControl the mixing amount of heated airControlCooling air temperature control deviceWhenBy adjusting the temperature of the cooling air supplied to the inside of the housing using the waste heat of the antenna module, the temperature difference between the temperature of the cooling air and the temperature inside the housing is reduced, and the housing It is possible to suppress the occurrence of condensation inside.
  An antenna cooling apparatus according to the present invention includes element antennas arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module that excites the element antenna, and an antenna control unit that controls the antenna module to control beam scanning. A housing that houses the array antenna device, a plurality of air outlets provided in the housing so as to correspond to each antenna module, and one end connected to the housing and exhausted to exhaust the heated air inside the housing An exhaust duct with the other end connected to the outlet to supply heated air to the outlet, an intake duct with one end connected to the outlet to supply cooling air to the outlet, and an antenna for detecting the temperature of the antenna module Module temperature detector and heated air supplied from the air outlet based on the temperature of the antenna module And a cooling air temperature control device that controls the amount of cooling air, even if there is uneven distribution of heat generation inside the antenna housing due to a plurality of antenna modules with different heat generation amounts, condensation is generated by the intake cooling air This can be prevented.
  Furthermore, an antenna cooling apparatus according to the present invention includes element antennas arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module for exciting the element antennas, and an antenna control unit for controlling beam scanning by controlling the antenna modules. A housing that houses the array antenna device, a plurality of air outlets provided in the housing so as to correspond to each antenna module, and one end connected to the housing and exhausted to exhaust the heated air inside the housing An exhaust duct with the other end connected to the outlet to supply heated air to the outlet, an intake duct with one end connected to the outlet to supply cooling air to the outlet, and beam scanning control of the antenna controller Analyzing the signal to detect the temperature of the antenna module in the enclosure and based on the temperature of the antenna module And a cooling air temperature control device that controls the amount of heated air and cooling air supplied from the air outlet, even if there is uneven heat distribution inside the antenna housing due to multiple antenna modules with different heat generation It is possible to prevent condensation from occurring due to the cooled air.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a general configuration of a phased array antenna apparatus.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an antenna cooling device.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of an antenna cooling device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of an antenna cooling device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a structure of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 shows an example of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of an antenna cooling apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Array antenna housing, 2 Antenna module, 3 Air intake duct,
4 exhaust duct, 5 blower, 6 temperature detector, 7 heating device,
8 changeover switch, 9 sheet heating device, 10 sheet heating device,
11 Control valve unit, 12 Bypass duct, 13 Branch duct,
14 branch duct, 15 turntable, 16 elevation angle adjustment mechanism,
17 Azimuth angle fixing pin, 18 Elevation angle fixing pin, 19 Duct, 20 Reducer,
21 drive motor, 22 array station, 23 heating system, 24 duct,
25 branch ducts, 26 valves, 27 modules, 28 valves,
29 distributed ducts, 30 module cooling holes, 31 module cooling holes
32 element antenna, 33 variable phase shifter, 34 distribution / synthesis circuit,
35 antenna control unit, 36 transmission / reception unit,
37 Antenna module temperature detector, 38 Cooling air temperature adjustment device

Claims

In an antenna cooling device for cooling an array antenna device having an element antenna arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, an antenna module for exciting the element antenna, and an antenna control unit for controlling beam scanning by controlling the antenna module,
A housing containing the array antenna device;
An exhaust duct for connecting to the housing and exhausting heated air inside the housing;
An intake duct that connects to the housing and takes cooling air into the housing;
A bypass duct connected to the exhaust duct and the intake duct for supplying the heated air to the intake duct;
A temperature detector for detecting temperature of cooling air taken into the housing and outputting temperature information ;
A first temperature sensor provided inside the housing for detecting the temperature inside the housing;
A second temperature sensor provided outside the housing for detecting a temperature outside the housing;
When the temperature difference between the detected temperature of the first temperature sensor and the detected temperature of the second temperature sensor becomes larger than an allowable range that does not cause dew condensation inside the housing , the heated air is used as the cooling air. An antenna cooling device comprising a cooling air temperature adjusting device for mixing and controlling the amount of the heated air mixed with the cooling air based on the temperature information .

An antenna for cooling an array antenna apparatus having a plurality of element antennas arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, a plurality of antenna modules for exciting the element antennas, and an antenna control unit for controlling beam scanning by controlling the antenna modules In the cooling device,
A housing containing the array antenna device;
A plurality of outlets provided in the housing to correspond to each antenna module;
An exhaust duct having one end connected to the housing to exhaust the heated air inside the housing and the other end connected to the outlet to supply the heated air to the outlet;
An intake duct having one end connected to the outlet so as to supply cooling air to the outlet;
An antenna module temperature detector for detecting the temperature of the antenna module;
An antenna cooling apparatus, comprising: a cooling air temperature adjusting device that controls the amount of the heated air and the cooling air supplied from the outlet based on the temperature of the antenna module.

An antenna for cooling an array antenna apparatus having a plurality of element antennas arranged in a matrix on a radio wave radiation surface, a plurality of antenna modules for exciting the element antennas, and an antenna control unit for controlling beam scanning by controlling the antenna modules In the cooling device,
A housing containing the array antenna device;
A plurality of outlets provided in the housing to correspond to each antenna module;
An exhaust duct having one end connected to the housing to exhaust the heated air inside the housing and the other end connected to the outlet to supply the heated air to the outlet;
An intake duct having one end connected to the outlet so as to supply cooling air to the outlet;
A beam scanning control signal of the antenna control unit is analyzed to detect the temperature of the antenna module in the housing, and the heating air and the cooling air supplied from the outlet based on the temperature of the antenna module An antenna cooling device comprising a cooling air temperature adjusting device for controlling the amount.

The other end of the exhaust duct branches for each outlet and is connected to the outlet through a valve.
One end of the intake duct is branched for each outlet and connected to the outlet,
4. The antenna cooling device according to claim 2, wherein the cooling air temperature adjusting device controls the amount of heated air mixed with the cooling air with the valve. 5.

The other end of the exhaust duct is branched for each outlet and connected to the outlet,
One end of the intake duct is branched for each outlet and connected to the outlet through a valve.
4. The antenna cooling device according to claim 2, wherein the cooling air temperature adjusting device controls the amount of cooling air mixed with the heated air by the valve.

The intake duct has a module cooling hole, and the other end of the exhaust duct is connected to the intake duct through the module cooling hole,
4. The antenna cooling device according to claim 2, wherein the cooling air temperature adjusting device controls the amount of heated air mixed with the cooling air by changing the size of the module cooling hole. 5.