JP5701737B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、航空機等の移動体に取り付けられる、アンテナ装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an antenna device attached to a moving body such as an aircraft.
航空機等の移動体の外壁に、面型のアンテナ装置、例えばアクティブフェーズドアレイアンテナ装置を取り付けることがある。アクティブフェーズドアレイアンテナ装置は、例えば、アンテナ素子を備えたアンテナ基板と、アンテナ素子を作動させるアンテナ素子動作モジュールとを備え、作動中に発熱するため、アンテナ装置の温度上昇を防止するため冷却を行う必要がある。 A planar antenna device, for example, an active phased array antenna device, may be attached to the outer wall of a moving body such as an aircraft. The active phased array antenna apparatus includes, for example, an antenna substrate including an antenna element and an antenna element operation module that operates the antenna element. The active phased array antenna apparatus generates heat during operation, and thus performs cooling to prevent the temperature of the antenna apparatus from rising. There is a need.
しかしながらかかるアンテナ装置に、液冷機構や空冷用のブロア等を装着すると、それら冷却機構のため重量や容積が増大する。アンテナ装置の重量や容積が増大することは、航空機等移動体の重量や空気抵抗を増大させるため、移動体の性能にとって好ましくない。 However, when a liquid cooling mechanism, an air cooling blower, or the like is attached to such an antenna device, the weight and volume increase due to these cooling mechanisms. An increase in the weight and volume of the antenna device increases the weight and air resistance of a moving body such as an aircraft, which is undesirable for the performance of the moving body.
本発明が解決しようとする課題は、重量や容積等を増大させることのなく、冷却を可能としたアンテナ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an antenna device that can be cooled without increasing the weight or volume.
一実施形態のアンテナ装置は、次のように構成されている。移動体の外壁に取り付けられる支持枠体と、アンテナ素子を実装し、支持枠体が形成する辺縁の内側に前記移動体の外壁から離れた状態で、取り付けられるアンテナ基板とを備えている。更に支持枠体は、移動体の進行方向の前方に設けられた外気導入部と、外気導入部に対向した位置に設けられ、支持枠体に取り付けられたアンテナ基板により形成される通路を介して外気導入部に連通する外気排出部とを、備えている。
The antenna device of one embodiment is configured as follows. A support frame attached to the outer wall of the moving body, an antenna element mounted thereon , and an antenna substrate attached in a state of being separated from the outer wall of the moving body inside the edge formed by the support frame. Further, the support frame body is provided at a position facing the outside air introduction portion provided in front of the moving body in the advancing direction and a path formed by an antenna substrate attached to the support frame body. And an outside air discharge portion communicating with the outside air introduction portion.
以下、本実施形態のアンテナ装置10について、図面を用いて説明する。尚、この実施形態は、移動体の一態様である航空機の側壁に取り付けられるアンテナ装置として説明する。
Hereinafter, the
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態にかかるアンテナ装置10の全体構成を示す分解斜視図であり、図2は、アンテナ装置10の上面を示す平面図であり、図3は、同アンテナ装置10を流入口42側から示す側面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the
図1に示すように、アンテナ装置10は、アンテナ基板12と、アンテナ基板12を支持する支持枠体14と、アンテナ基板12に設けられた保護膜としてのレドーム16(図4参照。)を備えている。図1において、図の左方が航空機の前方であり、航空機の進行方向である。以下、航空機の前方を基準として、後方、及び上下を定めてアンテナ装置10を説明する。尚、部材を積層する場合は、積層方向に沿って上下ということもある。
As shown in FIG. 1, the
図1に、支持枠体14を、航空機の胴体部の外壁30に取り付けた状態を示す。外壁30は、航空機の胴体部の側壁であり、アンテナ装置10は、その上面を航空機の側方に向けて取り付けられる。尚、アンテナ装置10の取付位置は、航空機の胴体部の側壁に限るものではなく、上壁、及び下壁でもよい。支持枠体14は、可撓性を有する、例えば合成樹脂から形成され、胴体部を形成する外壁30に密着した状態でねじ等により取り付けられている。
FIG. 1 shows a state in which the
アンテナ基板12は、図4に示すように取付基板24と、取付基板24に搭載されたアンテナ素子18、アンテナ素子作動モジュール20、その他の素子類を備えている。アンテナ基板12には、図1に示すように胴体部内部に設けられた、アンテナ装置作動制御装置22が、信号線26により接続されている。
As shown in FIG. 4, the
支持枠体14は、2つの縦の辺縁と2つの横の辺縁の4つの辺縁からなる四角形で、支持枠体14の内側は、アンテナ基板12とほぼ等しい形状を有している。具体的には、支持枠体14は、前方に設けられた縦の辺縁32(以下、この辺縁を、「前縦辺縁32」という。)と、後方に設けられた縦の辺縁34(以下、この辺縁を、「後縦辺縁34」という。)と、前縦辺縁32と後縦辺縁34とを上下でそれぞれ連結する上辺縁36及び下辺縁38とを備えて形成されている。
The
図4は、前縦辺縁32を図2のF4−F4線で破断した状態を示し、図5は、前縦辺縁32を図2のF5−F5線で破断した状態を示す。前縦辺縁32と後縦辺縁34、及び上辺縁36と下辺縁38は、それぞれ、外方を薄くしたほぼ三角形の断面形状を有し、適宜ねじ孔を備えている。
4 shows a state in which the front
前縦辺縁32には、外気導入部としての流入口42が、仕切壁44を間に挟んで図2に示すように3箇所設けられている。流入口42は、図3、図4に示すように、前縦辺縁32の外側に開口し、支持枠体14の内側、すなわち、前縦辺縁32と後縦辺縁34と上辺縁36と下辺縁38で囲まれた内側に、前縦辺縁32を貫通して連通している。
As shown in FIG. 2, the front
流入口42の上部には、支持梁46が設けられており、支持梁46は、仕切壁44で適宜支持されている。支持梁46は、前縦辺縁32と後縦辺縁34にそれぞれ設けてあり、支持梁46と上辺縁36と下辺縁38の縁部を含めて、これら縁部にレドーム16が取り付けられている。レドーム16は、電波透過性を有する薄膜部材で、支持枠体14の内側全体に設けられている。
A
支持枠体14の下方内側には、台座部50が備えてある。台座部50は、支持枠体14の内面に沿って設けられており、上面にアンテナ基板12がねじ等により固定されている。
A
アンテナ基板12は、台座部50により、外壁30から距離H1離れた状態で、かつアンテナ基板12とレドーム16との間に距離H2を有して固定してある。流入口42は、アンテナ基板12とレドーム16との間に連通している。
The
後縦辺縁34には、外気導入部としての流出口52が設けられている。流出口52は、流入口42と、支持枠体14の縦中心線を対称に形成してある。すなわち、流出口52は、後縦辺縁34に、後縦辺縁34に沿って3箇所、流入口42と同様に設けてあり、後縦辺縁34を内外に貫通している。
The rear
後縦辺縁34の上部には支持梁46が設けてあり、各流出口52の間には仕切壁44が形成してある。そして、流出口52は、アンテナ基板12とレドーム16との間に連通している。これにより、アンテナ基板12とレドーム16との間は、距離H2の高さ幅を有する、流入口42と流出口52を結ぶ通路48となっている。
A
次に、第1実施形態にかかるアンテナ装置10の作用、及び効果について説明する。アンテナ装置10は、図1、図2に示すように航空機の外壁30に、支持枠体14の前縦辺縁32を航空機の前方に位置させ、かつ後縦辺縁34を航空機の後方に位置させて取り付ける。
Next, the operation and effect of the
航空機が飛行状態になると、飛行に伴い、外壁30には機体の前方から後方に気流が発生する。外壁30に沿った気流は、アンテナ装置10の支持枠体14に当たると、図4に示すように外気Aとして前縦辺縁32に形成された流入口42からアンテナ装置10内部に流入する。
When the aircraft enters the flight state, an airflow is generated on the
前縦辺縁32からアンテナ装置10の内部に流入した外気Aは、アンテナ基板12の表面を通過し、後縦辺縁34に形成された流出口52から排出される。すると、アンテナ基板12は、外気Aに触れ、外気Aにより冷却される。これにより、アンテナ基板12は、各素子に発熱作用があっても、外気Aにより冷却され、アンテナ基板12の過熱が防止される。
The outside air A that has flowed into the
したがって、本実施形態のアンテナ装置10は、ファン等の冷却機構を備えず、小型、軽量化が図れ、かつ外気により確実に冷却できる。
Therefore, the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態にかかるアンテナ装置11について図6を用いて説明する。アンテナ装置11は、胴体部の外壁30に、航空機の進行方向に沿って連続して複数取り付けられている。つまり、機体の前方から複数のアンテナ装置11が連続して外壁30に取り付けられている。
(Second Embodiment)
Next, the
アンテナ装置11は、アンテナ装置10と同様、アンテナ基板12とレドーム16とを備え、支持枠体15に支持されている。アンテナ装置11について、アンテナ装置10と同様の部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Similar to the
アンテナ装置11は、支持枠体15の前縦辺縁32に、流入口42を備えている。又、アンテナ装置11には、流出口53が、上辺縁36と後縦辺縁34の角部62及び下辺縁38と後縦辺縁34の角部64に設けられている。すなわち、流出口53は、支持枠体15の、航空機の進行方向の後方中央には開口していない。
The
流出口53は、アンテナ装置10の流出口52と同様、それぞれ流入口42と通路48を介して連通している。したがって、流入口42から外気Aが流入すると、通路48を通ってアンテナ基板12を冷却し、アンテナ基板12を冷却した外気Aは、流出口53を通ってアンテナ装置11の内部から排出される。
Similarly to the
例えば、アンテナ装置10では、進行方向後方に外気が排出されるので、隣接して設けられたアンテナ装置10の流入口42に、前のアンテナ装置10から排出された外気が流入することも考えられる。アンテナ装置10に流入された外気Aは、既に前のアンテナ装置10のアンテナ基板12を冷却しているので、温度が上昇している。これが次々とアンテナ装置10に導入されると、温度の高い外気Aがアンテナ基板12を冷却することとなり、冷却効率が低下することが考えられる。
For example, in the
アンテナ装置11では、流出口53は、角部62と角部64に設けられているので、外気Aは、アンテナ装置11から角部62および角部64を通って、アンテナ装置11の斜め上方と斜め下方に排出される。
In the
したがって、機体に設けられたアンテナ装置11の先方に設けられたアンテナ装置11に、流入口42から流入した外気Aは、アンテナ基板12を冷却した後、アンテナ装置11の流出口53から斜め上方と斜め下方に排出される。そのため、アンテナ装置11の次に設けられたアンテナ装置11の内部に、アンテナ基板12を冷却した外気Aが流入されず、先方のアンテナ装置11を超えた新気等が導入される。これにより、複数のアンテナ装置11が機体の外壁30に、進行方向に沿って連続して取り付けられていても、各アンテナ装置11には、常に新気が導入され、各アンテナ装置11の冷却効率を良好に保持できる。
Therefore, the outside air A that has flowed into the
(第3実施形態)
図7、図8に、第3実施形態にかかるアンテナ装置13を示す。アンテナ装置13は、アンテナ装置10と同様、アンテナ基板12とレドーム16とを備え、支持枠体17に支持されている。アンテナ装置13について、アンテナ装置10と同様の部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
7 and 8 show an
アンテナ装置13は、台座部51にスリット57を形成し、台座部51にアンテナ基板12を取り付けている。スリット57の一方は、流入口43に連通しており、他方は台座部51を貫通し、前縦辺縁32の内側、つまりアンテナ基板12と外壁30の間に形成された距離H3の高さ幅を有する通路49に連通している。また、後縦辺縁34にも、同様にスリット57を形成し、通路49と流出口とを連通させてある。図8は、仕切壁44で前縦辺縁32を破断した状態を示す図である。
In the
このように構成すると、アンテナ基板12の下面に形成された通路49が、流入口43と流出口に連通され、流入口43から流入した外気Aが通路49を流れ、アンテナ基板12の下面を外気Aにより冷却できる。したがって、アンテナ基板12の下面に熱が多く発生するような場合、アンテナ基板12を効率よく冷却できる。
With this configuration, the
尚、前記実施形態ではスリット57を設けたが、これに限るものでなく、孔等でもよい。又、移動体は、航空機に限るものではなく、車両その他の移動体であってもよい。更にアンテナ基板12の構成は、上記例に限るものではない。
In the above embodiment, the
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, These embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…アンテナ装置、12…アンテナ基板、14…支持枠体、16…レドーム、18…アンテナ素子、20…アンテナ素子作動モジュール、22…アンテナ装置作動制御装置、24…取付基板、30…外壁、32…前縦辺縁、34…後縦辺縁、36…上辺縁、38…下辺縁、42…流入口、44…仕切壁、46…支持梁、48…通路、50…台座部、52…流出口、A…外気。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
アンテナ素子を実装し、前記支持枠体が形成する辺縁の内側に前記移動体の外壁から離れた状態で、取り付けられるアンテナ基板と、を備え、
更に前記支持枠体は、前記移動体の進行方向の前方に設けられた外気導入部と、前記外気導入部に対向した位置に設けられ、前記支持枠体に取り付けられた前記アンテナ基板により形成される通路を介して前記外気導入部に連通する外気排出部とを、備えたことを特徴とするアンテナ装置。 A support frame attached to the outer wall of the moving body;
An antenna board mounted with an antenna element , and attached to the inside of the edge formed by the support frame, away from the outer wall of the movable body ,
Further, the support frame is formed by an outside air introduction portion provided in front of the moving body in a traveling direction, and the antenna substrate provided at a position facing the outside air introduction portion and attached to the support frame. And an outside air discharge portion communicating with the outside air introduction portion via a passage.
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