JP6169941B2 - アレイアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アレイアンテナ装置に関する。

アレイアンテナ装置が知られている。アレイアンテナ装置は、主要な構成として、複数の送受信モジュールと、筐体（フレーム）と、冷却系機器とを備えている。送受信モジュールは、電波の送受信を行う。筐体（フレーム）は、複数の送受信モジュール全体の外枠であり、その内部に複数の送受信モジュールを保持している。すなわち、筐体は、複数の送受信モジュールの位置を決定し、固定している。冷却系機器は、複数の送受信モジュールを冷却している。それにより、冷却系機器は、複数の送受信モジュールを熱から保護し、それらの精度を保証している。

アレイアンテナ装置は、通常、多数の送受信モジュールを備えている。アレイアンテナ装置は、送受信モジュールの故障時には、故障した送受信モジュールのみを交換できるように、送受信モジュール毎に取り外しが容易な構造を有していることがある。そして、アレイアンテナ装置では、送受信モジュールを固定する外枠の筐体（フレーム）の他に、送受信モジュール自体が少なくとも自信を保護する筐体（フレーム）を備えている。送受信モジュール自体が備える筐体は、モジュール筐体ということができる。これらの筐体は、いずれも所定の強度を保持すべく、強度の高い構造部材で形成されている。言い換えると、アレイアンテナ装置では、強度の高い構造部材が、外枠の筐体及び送受信モジュールのモジュール筐体に二重に使用されている。そのため、これらの筐体は、アレイアンテナ装置において、その質量の増加の原因となる。

また、アレイアンテナ装置全体としてのアンテナのサイズは、送受信モジュールを固定する外枠の筐体の大きさによって決定される。そのため、アレイアンテナ装置は、その外枠の筐体の大きさが決定された後に、目的や必要に応じて送受信モジュールの数を変更するというようなスケーラビリティ（拡大縮小可能性）を有していない。

関連する技術として、特許第４１８９２７８号号公報に配管系を一体化した構造部材が開示されている。この配管系を一体化した構造部材は、外枠ユニットと、複数の冷却ユニットとを備えている。外枠ユニットは、矩形枠状に形成され、前記矩形枠の１辺に相当する第１部材と前記第１部材と相対する第２部材とを有する。複数の冷却ユニットは、前記外枠ユニットの前記第１部材と前記第２部材との間に装着されるもので、冷媒を流すための第１の管路が中空構造により形成されている。前記第１部材と前記第２部材のそれぞれは、冷媒を流すための第２の管路が中空構造に形成されると共に、前記第２の管路と連通された外部の管路を結合するための接続部と、前記複数の冷却ユニットのそれぞれに設けられた前記第１の管路と連接される複数の管口部が設けられている。前記第１部材と前記第２部材のそれぞれに設けられた前記管口部と前記冷却ユニットの前記第１の管路の端部とを凹部状に形成している。前記第１部材と前記第２部材のそれぞれと前記冷却ユニットの両端部とを、密着させた状態で前記凹部状に形成された部分を一致させるようにして連結している。前記管口部と前記第１の管路とを連通させると共に前記冷媒の漏洩を防ぐための連接部材を、前記第１部材と前記第２部材のそれぞれと前記冷却ユニットとを密着させることで形成された前記凹部状に形成された部分に装着して、前記連接部材の外周に還装された複数のＯリングを前記管口部と前記第１の管路の内周面に圧接させるようにしている。すなわち、空中線装置の構造部材と配管系とが一体化されることで、小型、軽量化が図られている。

また、特開２０１１−２５７３５０号公報に、レーダ装置が開示されている。このレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能である。このレーダ装置は、空中線部と、１以上の送受信部と、１以上のビーム形成部と、レーダ信号処理部とを備える。空中線部は、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。１以上の送受信部は、前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。１以上のビーム形成部は、前記１以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。レーダ信号処理部は、前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行う。

特許第４１８９２７８号公報 特開２０１１−２５７３５０号公報

本発明の目的は、軽量化されたアレイアンテナ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、スケーラビリティを有するアレイアンテナ装置を提供することにある。

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

本発明のアレイアンテナ装置は、複数の送受信モジュールを具備している。複数の送受信モジュールの各々は、送受信モジュール本体部と、モジュール筐体と、アンテナとを備えている。モジュール筐体は、送受信モジュール本外部を囲むように設けられている。アンテナは、送受信モジュール本体部におけるモジュール筐体の有る部分又は無い部分に設けられている。複数の送受信モジュールは、モジュール筐体同士が互いに着脱可能に結合して一体となる。複数の送受信モジュールは、互いに隣接する二つの送受信モジュールの少なくとも一方のモジュール筐体が構造部材で形成されている。複数の送受信モジュールは、複数の送受信モジュール全体を保持する筐体（フレーム）を有さずに、その一体形状を維持する。

本発明のアレイアンテナ装置は、軽量化することができる。また、本発明のアレイアンテナ装置は、スケーラビリティを有することができる。

図１は、第１の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図２は、第１の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の送受信モジュールの構成例を模式的に示す正面図である。 図３は、第１の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図４は、第１の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の送受信モジュールの構成例を模式的に示す正面図である。 図５は、第１の実施の形態に係る送受信モジュールの他の構成例を模式的に示す斜視図である。 図６Ａは、第２実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す正面図である。 図６Ｂは、第２実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す正面図である。 図６Ｃは、第２実施の形態に係るアレイアンテナ装置の更に他の構成例を模式的に示す正面図である。 図７は、第３実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す側面図である。 図８は、第３の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す側面図である。 図９Ａは、第４の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す側面図である。 図９Ｂは、第４の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す側面図である。 図１０Ａは、第４の実施の形態に係る送受信モジュールの接続方法の一例を模式的に示す斜視図である。 図１０Ｂは、第４の実施の形態に係る送受信モジュールの接続方法の一例を模式的に示す側面図である。 図１１Ａは、第５実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図１１Ｂは、第５の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図１２Ａは、第５の実施の形態に係る送受信モジュールの構成例を模式的に示す正面図である。 図１２Ｂは、第５の実施の形態に係る送受信モジュールの他の構成例を模式的に示す正面図である。 図１２Ｃは、第５の実施の形態に係る送受信モジュールの他の構成例を模式的に示す正面図である。 図１２Ｄは、第５の実施の形態に係る送受信モジュールの他の構成例を模式的に示す正面図である。 図１３Ａは、第５の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す斜視図である。 図１３Ｂは、第５の実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係るアレイアンテナ装置に関して、添付図面を参照して説明する。各実施の形態は、筐体（フレーム）の構造部材を削減することで、アレイアンテナ装置の小型、軽量化を図ると共に、アレイアンテナ装置のスケーラビリティを有する構造を実現する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態では、外枠の筐体と送受信モジュールのモジュール筐体とを一体化することで、構造部材を削減している。以下、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置について説明する。

本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置に使用される送受信モジュールの構成例を模式的に示す正面図である。アレイアンテナ装置８は、制御装置７に接続されている。

制御装置７は、コンピュータに例示される情報処理装置である。ＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを実行することにより、アレイアンテナ装置８の動作（例示：駆動機構６の動作）を制御する。アレイアンテナ装置８は、アレイアンテナとして機能する。アレイアンテナ装置８と、制御装置７とは、アレイアンテナシステム１と見ることができる。アレイアンテナ装置８は、アレイアンテナを構成する複数の送受信モジュール３を備えている。

送受信モジュール３は、電波の送受信を行う。送受信モジュール３は、基本形状として六角柱の形状を有している。送受信モジュール３は、送受信モジュール本体部１６と、モジュール筐体１０と、アンテナ１１とを備えている。

送受信モジュール本体部１６は、六角柱の内部に相当する箇所に設けられている。送受信モジュール本体部１６は、電波の送受信を行う機器を備え、アンテナ１１に信号を送信し、アンテナ１１から信号を受信する。

モジュール筐体１０は、送受信モジュール本体部１６を囲むように、六角柱の側面に相当する箇所に設けられている。モジュール筐体１０は、強度の高い構造部材で形成されている。言い換えると、モジュール筐体１０は、六角柱の側面形状を有する筐体（フレーム）である。

アンテナ１１は、六角柱の一方の底面（送受信モジュール本体部１６の一方の底面）に相当する箇所に設けられている。言い換えると、アンテナ１１は、送受信モジュール本体部１６におけるモジュール筐体１０の無い部分に設けられている。ただし、アンテナ１１は、送受信モジュール本体部１６におけるモジュール筐体１０の有る部分に設けられていてもよい（例示：モジュール筐体１０の金属部分をグランドプレーンとするアンテナ）。アンテナ１１は、配線（図示されず）により送受信モジュール本体部１６の電子機器と接続されている。アンテナ１１は、必要に応じて、送受信モジュール本体部１６の底面とアンテナ１１との間に誘電体１２を備えていても良い。

送受信モジュール３は構造部材を用いる（モジュール筐体）ことで圧縮強度を有するが、引張強度も有することができるよう、互いに嵌合する突起部（凸部）１３及び窪み部（凹部）１４を有している。具体的には、モジュール筐体１０における六角柱の隣り合う二側面に相当する箇所に、隣接する送受信モジュール３の窪み部１４と結合（嵌合）可能な突起部１３が設けられている。突起部１３は、六角柱の軸と平行に、六角柱の一方の底面から他方の底面まで延びる凸部である。更に、その隣り合う二側面に対向する二側面に相当する箇所に、隣接する送受信モジュール３の突起部１３と結合（嵌合）可能な窪み部１４が設けられている。窪み部１４は、六角柱の軸と平行に、六角柱の一方の底面から他方の底面まで延びる凹部である。隣接する送受信モジュール３の間で、これら突起部１３と窪み部１４とを結合（嵌合）させることにより、隣接する送受信モジュール３同士が辺で接触して、稠密に結合することができる。

複数の送受信モジュール３は、その六角柱の軸がアレイアンテナ装置８の前後方向（ｙ方向）に平行になるように、その六角柱を横倒しにした状態で、左右方向（ｘ方向）及び上下方向（ｚ方向）に稠密に結合され積層されている。すなわち、複数の送受信モジュール３は、アレイアンテナを構成している。ただし、本実施の形態において、その結合（積層）の個数や結合の仕方は任意である。例えば、図１の例では、４４個の送受信モジュール３が概ね六角形状となるように、互いに結合されている。言い換えると、複数の送受信モジュール３は、前後方向（ｙ方向）から見た場合、蜂の巣状に積層されている。あるいは、複数の送受信モジュール３を、略六角形状ではなく、例えば、略正方形状や略長方形状や略菱形状や略三角形状に並べても良い。

このとき、複数の送受信モジュール３では、送受信モジュール３のモジュール筐体１０が構造部材で形成されている。そのため、複数の送受信モジュール３の最も外側のモジュール筐体１０が外枠の筐体（フレーム）の機能を発揮する。その結果、複数の送受信モジュール３は、複数の送受信モジュール３全体を保持する外枠の筐体（フレーム）を別途設けることなく、その全体形状を維持することができる。そのため、アレイアンテナ装置８では、複数の送受信モジュール３全体を保持する外枠の筐体（フレーム）を省略でき、アレイアンテナ装置８を小型・軽量化することができる。

このように、本実施の形態では、複数の送受信モジュール３において、モジュール筐体１０同士が互いに着脱可能に結合することにより、複数の送受信モジュール３が一体となり、アレイアンテナ装置８を構成している。このとき、いずれかの送受信モジュール３を交換する場合、その送受信モジュール３を前後方向（ｙ方向）に引き出し、代わりの送受信モジュール３を前後方向（ｙ方向）から嵌め込むことができる。そのため、アレイアンテナ装置８では、送受信モジュール３を極めて容易に交換を行うことができる。

また、本実施の形態では、いくつかの送受信モジュール３を事後的に更に付け加えたり、いくつかの送受信モジュール３を事後的に取り除いたりすることができる。すなわち、本実施の形態では、アレイアンテナを構成する送受信モジュール３の数や配置を可変に出来る。そのため、アレイアンテナ装置８は、目的や必要に応じて、アレイアンテナの面積を変更可能なスケーラビリティを有する。

アレイアンテナ装置８は、更に、制御装置７の制御により、複数の送受信モジュール３を所定の方向へ駆動する駆動機構６を備えている。駆動機構６は、エレベーション駆動機構４と、アジマス駆動機構５とを備えている。エレベーション駆動機構４は、支持部４ａを介して複数の送受信モジュール３の下側部分を保持し、回転軸Ｃ１を中心として複数の送受信モジュール３を回転駆動する。アジマス駆動機構５は、回転軸Ｃ２を中心として複数の送受信モジュール３を回転駆動する。

図３は、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図４は、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置に使用される送受信モジュールの構成例を模式的に示す正面図である。ただし、図３及び図４は、それぞれ図１及び図２の前後方向の反対側からアレイアンテ装置８及び送受信モジュール３を見た図である。

送受信モジュール３同士の熱的接触による放熱は、送受信モジュール３の表面の熱伝導でもよいし、送受信モジュール３間に冷却用の配管を取り付けてもよい。配管には冷却用の空気や水のような冷媒を流す。例えば、図３の例では、複数の送受信モジュール３において、左下隅の送受信モジュール３へ配管２２から冷却水を導入し、隣り合う送受信モジュール３の間では配管２１で冷却水を受け渡し、最終的に右上隅の送受信モジュール３の配管２３から冷却水を排出する。

このとき、冷却用の配管２１、２２、２３は送受信モジュール３とは別に外付けとしている。この場合、例えば、図４に示すように、送受信モジュール３の六角柱の他の一つの底面（送受信モジュール本体部１６の他の一つの底面）に、冷却用の配管２１、２２、２３が接続可能な接続部１５を設ける。ただし、接続部１５の位置や数は任意である。

この場合、冷却用の配管が複数の送受信モジュール３の後側（＋ｙ側）に露出して、接続や取り外しが容易なので、送受信モジュール３の交換や増設や削減において、配管の接続変更を容易に行うことができる。

あるいは、冷却用の配管は送受信モジュール３の構造接続用の突起部１３及び窪み部１４と共用とすることもできる。図５は、本実施の形態に係る送受信モジュールの他の構成例を模式的に示す斜視図である。この図の例では、突起部１３及び窪み部１４の所定の位置に、にそれぞれ開口部１５ａ及び開口部１５ｂが設けられている。

開口部１５ａ及び開口部１５ｂには、いずれも送受信モジュール本体部１６内の冷却用の配管（図示されず）が接続されている。それにより、隣り合う送受信モジュール３の一方の突起部１３が他方の窪み部１４に構造的に嵌合したとき、その一方の突起部１３に設けられた開口部１５ａと、その他方の窪み部１４に設けられた開口部１５ｂとが接続され、冷却用の配管が接続される。開口部同士は、例えばＯリングシールなどで冷媒の漏れが起こらないようにする。なお、最も外側の送受信モジュール３では、隣接する送受信モジュール３が無いため、外付けの冷却用の配管で対応する。

このように、突起部１３及び窪み部１４に、冷却用の配管の機能を持たせることで、冷却用の配管を接続したり取り外したりする手間が省略でき、メンテナンスの時間やコストを削減できる。

なお、図３〜図５においては、冷却用の配管に関して説明したが、電気関係の配線も、同様に考えることができる。ここで、電気関係の配線としては、送受信モジュール３への電力供給用の配線（図示されず）や、送受信モジュール３への電気信号（制御信号）の送受信用の配線（図示されず）が例示される。ただし、送受信モジュール３へ電力を供給する電源部や電気信号（制御信号）を供給する電源回路の記載は省略する。このとき、上記の図３〜図５における配管の構成と同様に、配線の構成を設けることで、配線についても、配管と同様の効果を得ることができる。

なお、図３〜図４の場合において、冷却用の配管と電気関係の配線とをまとめて一体型の部品としてもよい。この場合、冷却用の配管の接続／取り外しと電気関係の配線の接続／取り外しとを一度に行うことができるので、メンテナンスの時間やコストを削減できる。

更に、図５の場合において、冷却用の配管と電気関係の配線とをまとめて一体型の部品とし、開口部１５ａ及び開口部１５ｂに送受信モジュール本体部１６内の冷却用の配管（図示されず）及び電気関係の配線（図示されず）が接続されていても良い。この場合、冷却用の配管の接続／取り外し及び電気関係の配線の接続／取り外しを行うことなく、ワンタッチで送受信モジュール３の交換が可能となるので、メンテナンスの時間やコストを更に削減できる。

このアレイアンテナ装置８は、支持部４ａ上に送受信モジュール３を順次積層して組み立てられる。組立時には、隣り合う送受信モジュール３の突起部１３と窪み部１４とを嵌合させながら稠密に積層していく。ただし、構造が維持できるならば、完全に稠密である必要はなく、部分的に隙間があっても良い。また、組立時には、アレイアンテナの平面出しのため平面治具を用いてもよいが、平面出しをせず電気的に補正してもよい。

また、上述された送受信モジュール３の基本形状は、（正）六角柱形状である。ただし、本実施の形態はこの例に限定されるものではなく、敷き詰め可能な形状であれば、その形状は任意である。例えば、受信モジュール３の基本形状は、（正）三角柱形状や（正）四角柱形状であっても良い。また、突起部１３窪み部１４は、アレイアンテナ装置８の構造が維持可能であれば、送受信モジュール３における他の送受信モジュール３と接する全ての側面に設けられている必要はなく、いくつかの側面だけに設けられていてもよい。本実施の形態では、一例として、図１に示すように、六角柱形状の６側面のうちの４側面に設けられ、２側面に突起部１３が、他の２側面に窪み部１４がそれぞれ設けられている。

また、上述されたアレイアンテナ装置８は、レドームで覆われていても良い。

次に、複数の送受信モジュール３をアレイアンテナ状に組み立てる方法について説明する。
支持部４ａの上部には送受信モジュール３の形状に合わせた凹凸（突起部を含む）が形成されている。まず、一段目の一列分の送受信モジュール３を、それらの窪み部１４がその凹凸の突起部に嵌合するように順番に設置する。次に、二段目の一列分の送受信モジュール３を、それらの窪み部１４が一段目の送受信モジュール３の突起部１３に嵌合するように順番に設置する。以下同様である。その後、必要に応じて配管や配線を接続して、複数の送受信モジュール３をアレイアンテナ状に組み立てる。

次に、送受信モジュール３の取り外し方法について説明する。
複数の送受信モジュール３を全て取り外す場合には、上記組み立て方法の逆を行うことで、全てを取り外し可能である。また、一つの送受信モジュール３を取り外す場合には、その送受信モジュール３の配管や配線を取り外した後、その送受信モジュール３を前方向（−ｙ方向）又は後方向（＋ｙ方向）に引き出すことで、取り外し可能である。配管や配線については、取り外した送受信モジュール３の位置をバイパスするようにつなぎかえる。

本実施の形態では、アレイアンテナ全体の構造を維持する筐体として、複数の送受信モジュール３の各々のモジュール筐体を一体的に用いている。その結果、本実施の形態では、複数の送受信モジュール３全体を覆うような外枠の筐体を用いていない。すなわち、全体を覆うような外枠の筐体を削減したことにより、アレイアンテナ装置の小型化・軽量化を図ることができる。

また、本実施の形態では、アレイアンテナを構成する送受信モジュール３の数が可変であるため、用途に応じて、適宜、アレイアンテナ面積やアレイアンテナ形状を任意の大きさや形状に変更することが可能となる。すなわち、本実施の形態では、アレイアンテナ装置にスケーラビリティを付与することができる。

更に、本実施の形態では、アレイアンテナを構成する送受信モジュール３の数が可変であるため、用途に応じて、アレイアンテナ形状を縦長形状、横長形状、トーラス形状など、任意な形状に組み立てることができる。

更に、本実施の形態では、アレイアンテナの前面側（−ｙ側）及び後面側（＋ｙ側）のどちら側からでも送受信モジュール３にアクセスすることが可能である。それにより、送受信モジュール３を交換するときの整備性が良い。

（第２の実施の形態）
本実施の形態では、送受信モジュールの角柱の側面の一部を構造部材とする点で、角柱の側面の全部を構造部材とする第１の実施の形態と相違している。以下、その相違点について主に説明する。

図６Ａは、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す正面図である。この図では、アレイアンテナ装置８の六角柱形状の複数の送受信モジュール３ａの外観の一部を示している。分かり易さのために、突起部や窪み部やアンテナなどの記載は省略している。

この送受信モジュール３ａでは、六角柱の６側面（モジュール筐体１０）のうち、鉛直方向下側（−ｚ側）の３側面１０ａ１のみに構造部材が用いられ、強度が付与されている。一方、六角柱の６側面（モジュール筐体１０）のうち、鉛直方向上側（＋ｚ側）の３側面１０ａ２には構造部材が用いられていない。なお、第１の実施の形態の送受信モジュール３では、六角柱の６側面（モジュール筐体１０）全てに構造部材が用いられている。突起部や窪み部については、例えば、第１の実施の形態の場合と同様である。

このアレイアンテナ装置８の組立時には、ある送受信モジュール３ａの強度を有さない側面１０ａ２に対して、別の送受信モジュール３ａの強度を有する側面１０ａ１を接続（結合）する。そして、アレイアンテナとしては、送受信モジュール３ａの全ての側面（自身の側面又は隣接する送受信モジュール３ａの側面）が構造部材となり、強度を有するように組み合わせる。このようにすることで、複数の送受信モジュール３ａとしては、全体として所望の強度を得ることができる。また、第１の実施の形態と比べ、構造部材の側面が重複しないため、送受信モジュール３ａを軽量化できる。

図６Ｂは、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す正面図である。この図では、アレイアンテナ装置８の四角柱形状の複数の送受信モジュール３ｂの外観の一部を示している。分かり易さのために、突起部や窪み部やアンテナなどの記載は省略している。

この送受信モジュール３ｂでは、四角柱の４側面（モジュール筐体１０）のうち、鉛直方向下側（−ｚ側）及び水平方向左側（−ｘ側）の２側面１０ｂ１のみに構造部材が用いられ、強度が付与されている。一方、四角柱の４側面（モジュール筐体１０）のうち、鉛直方向上側（＋ｚ側）及び水平方向右側（＋ｘ側）の２側面１０ｂ２には構造部材が用いられていない。突起部や窪み部については、例えば、２側面１０ｂ１に突起部を設け、２側面１０ｂ２に窪み部を設ける（又はこの逆）とする。

この場合にも、このアレイアンテナ装置８の組立時には、ある送受信モジュール３ｂの強度を有さない側面１０ｂ２に対して、別の送受信モジュール３ｂの強度を有する側面１０ｂ１を接続（結合）する。そして、アレイアンテナとしては、送受信モジュール３ｂの全ての側面（自身の側面又は隣接する送受信モジュール３ｂの側面）が構造部材となり、強度を持つように組み合わせる。このようにすることで、複数の送受信モジュール３ｂとしては、全体として所望の強度を得ることができる。また、第１の実施の形態と比べ、構造部材の側面が重複しないため、送受信モジュール３ｂを軽量化できる。

図６Ｃは、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の更に他の構成例を模式的に示す正面図である。この図では、アレイアンテナ装置８の三角柱形状の複数の送受信モジュール３ｃの外観の一部を示している。分かり易さのために、突起部や窪み部やアンテナなどの記載は省略している。

この送受信モジュール３ｃでは、三角柱の３側面（モジュール筐体１０）のうち、２側面１０ｃ１のみに構造部材が用いられ、強度が付与されている。一方、三角柱の３側面（モジュール筐体１０）のうち、１側面１０ｃ２には構造部材が用いられていない。突起部や窪み部については、例えば、側面１０ｃ１に突起部を設け、側面１０ｃ２に窪み部を設ける（又はこの逆）とする。

この場合にも、このアレイアンテナ装置８の組立時には、ある送受信モジュール３ｃの強度を有さない側面１０ｃ２に対して、別の送受信モジュール３ｃの強度を有する側面１０ｂ１を接続（結合）する。そしてアレイアンテナとしては、送受信モジュール３ｃの全ての側面（自身の側面又は隣接する送受信モジュール３ｃの側面）が構造部材となり、強度を持つように組み合わせる。このようにすることで、複数の送受信モジュール３ｃとしては、全体として所望の強度を得ることができる。また、第１の実施の形態と比べ、強度を持つ側面が一部しか重複しないため、送受信モジュール３ｃを軽量化できる。

上記いずれの場合おいても、どの側面に構造部材を用いるかは任意である。ただし、少なくとも複数の側面の半数以上に構造部材を用いる。それにより、複数の送受信モジュールとしては、全体として所望の強度を得ることができる。例えば、図６Ａ〜図６Ｃでは、それぞれ、６側面のうちの３側面、４側面のうちの２側面、３側面のうちの２側面に構造部材が用いられている。また、図６Ａや図６Ｂの例では、重力の影響を考慮して、鉛直方向下側（−ｚ側）の側面を含むように側面を選択している。

本実施の形態も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、強度を持つ側面の重複が少ないため、送受信モジュールをより軽量化できる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態では、送受信モジュール同士を止め具機構で結合する点で、突起部と窪み部との嵌合を用いる第１の実施の形態と相違している。以下、その相違点について主に説明する。

図７は、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す側面図である。この図では、アレイアンテナ装置８の六角柱形状の複数の送受信モジュール３ｄの外観の一部を示している。分かり易さのために、配管や配線などの記載は省略し、止め具機構を透視して記載している。

送受信モジュール３ｄは、モジュール筐体１０ｄを構造部材とすることで圧縮強度を有するが、引張強度（送受信モジュール３ｄを前後方向に固定）も有することができるよう止め具機構５０を備えている。具体的には、この送受信モジュール３ｄは、送受信モジュール本体部１６内に止め具機構５０を備えている。止め具機構５０は、その一部を隣接する送受信モジュール３ｄに挿入することで、この送受信モジュール３ｄをその隣接する送受信モジュール３ｄに固定する。止め具機構５０は、２個の止め具５１と、ばね５２とを備えている。

ばね（弾性体）５２は、２個の止め具５１の間に設けられ、２個の止め具５１を互いに離間させるように作用する。２個の止め具５１は、送受信モジュール３ｄの対向する２つの側面の近傍に設けられている。言い換えると、２個の止め具５１は、送受信モジュール３ｄの対向する２つの側面の近傍に、ばね５２により互いに離間するように設けられている。

止め具機構５０による隣接する送受信モジュール３ｄ間の固定方法について説明する。
２個の止め具５１のうちの一方の止め具５１は、ばね５２の力により、モジュール筐体１０ｄに押し付けられる。このとき、止め具５１の突起部５３が送受信モジュール３ｄのモジュール筐体１０ｄに開口した孔１９ｐ１の位置にある場合、突起部５３がその孔１９ｐ１を通り、モジュール筐体１０ｄの外側へ突出することができる。このとき、更に、隣接する送受信モジュール３ｄのモジュール筐体１０ｄの孔１９ｐ２が、孔１９ｐ１と重なる位置にある場合、突起部５３は、更に、孔１９ｐ２へ挿入される。その結果、止め具５１は、その突起部５３を隣接する送受信モジュール３ｄに挿入することで、この送受信モジュール３ｄをその隣接する送受信モジュール３ｄに固定する。２個の止め具５１のうちの他方の止め具５１も、同様にして、その突起部５３を他の隣接する送受信モジュール３ｄに挿入することで、この送受信モジュール３ｄをその他の隣接する送受信モジュール３ｄに固定する。

以上のようにして、止め具機構５０により、送受信モジュール３ｄは、隣接する送受信モジュール３ｄに固定される。この場合、送受信モジュール３ｄを前後方向（アンテナ１１の表面に垂直な方向）にも固定することができ、送受信モジュールをより確実に固定化することができる。なお、この場合、突起部１３や窪み部１４はあっても良いし、無くても良い。

次に、送受信モジュール３ｄの取り外し方法について説明する。
２個の止め具５１における送受信モジュール３ｄの後方向の外側に延びる部分に力を加え、２個の止め具５１が互いに近づくようにばね５２を縮ませる。このとき、２個の止め具５１の突起部５３がいずれも孔１９ｐ１の内側に入る。その結果、２個の止め具５１は、この送受信モジュール３ｄをその隣接する送受信モジュール３ｄに固定しなくなる。その状態で、送受信モジュール３ｄを前後方向（図では後方向）に移動することで、送受信モジュール３ｄを取り外す。

なお、止め具機構５０は、冷却用の配管や、電力供給用の配線や、送受信信号用の配線と兼用してもよい。例えば、図５の接続部１５の代わりとして、止め具５１の送受信モジュール３ｄの外側に延びる部分の端から、止め具５１の送受信モジュール３ｄの内側に延びる部分の端へ、配線や配管を貫通させる方法が考えられる。それにより、配線や配管と止め具機構５０とが一体化され、取り外し作業が容易となる。

また、止め具機構５０は、送受信モジュールの側面ごとに設けても良い。それを示しているのが図８である。図８は、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す正面図である。この図では、アレイアンテナ装置８の六角柱形状の複数の送受信モジュール３ｅの外観の一部を示している。分かり易さのために、配管や配線などの記載は省略し、止め具機構を透視して記載している。

送受信モジュール３ｅの止め具機構５０は、送受信モジュール３ｅの側面の内側に接した容器１０ｅ１内に設けられている。止め具機構５０は、その一部を隣接する送受信モジュール３ｅに挿入することで、この送受信モジュール３ｄをその隣接する送受信モジュール３ｅに固定する。止め具機構５０は、２個の止め具５１と、ばね５２とを備えている。

ばね５２は、２個の止め具５１の間に設けられ、２個の止め具５１を互いに離間させるように作用する。２個の止め具５１の一方は、送受信モジュール３ｅの側面の近傍に設けられている。２個の止め具５１の他方は、容器１０ｅ１における送受信モジュール３ｅの側面に対向する位置に設けられている。

止め具機構５０による隣接する送受信モジュール３ｅ間の固定方法について説明する。
２個の止め具５１のうちの一方の止め具５１は、ばね５２の力により、モジュール筐体１０ｅに押し付けられる。このとき、止め具５１の突起部５３が送受信モジュール３ｅのモジュール筐体１０ｅに開口した孔１９ｐ１の位置にある場合、突起部５３がその孔１９ｐ１を通り、モジュール筐体１０ｅの外側へ突出することができる。このとき、更に、隣接する送受信モジュール３ｅのモジュール筐体１０ｅの孔１９ｐ２が、孔１９ｐ１と重なる位置にある場合、突起部５３は、更に、孔１９ｐ２へ挿入される。その結果、止め具５１は、その突起部５３を隣接する送受信モジュール３ｅに挿入することで、この送受信モジュール３ｅをその隣接する送受信モジュール３ｅに固定する。このとき、２個の止め具５１のうちの他方の止め具５１は、その突起部５３を容器１０ｅ１の孔１９ａｐ１に挿入される。

以上のようにして、止め具機構５０により、送受信モジュール３ｅは、隣接する送受信モジュール３ｅに固定される。この場合、止め具機構５０は、送受信モジュール３ｅの全ての側面に設けられていても良い（六角柱形状の場合、６側面全て）。あるいは、止め具機構５０は、送受信モジュール３ｅのいくつかの側面に設けられていても良い（六角柱形状の場合、対向する２側面や、突起部及び窪み部のように４側面）。

次に、送受信モジュール３ｅの取り外し方法について説明する。
２個の止め具５１のうち送受信モジュール３ｅの外側に延びる部分に力を加え、ばね５２が縮むように互いに近づける。このとき、止め具５１の突起部５３が孔１９ｐ１の内側に入る。その結果、止め具５１は、この送受信モジュール３ｅをその隣接する送受信モジュール３ｅに固定しなくなる。その状態で、送受信モジュール３ｅを前後方向（図では後方向）に移動することで、送受信モジュール３ｅを取り外す。

他の構成については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態には、第２の実施の形態を適用することも可能である。

本実施の形態も、第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、止め具機構を用いることで、アンテナ前後方向にもより確実な固定が可能となる。

（第４の実施の形態）
本実施の形態では、複数の送受信モジュールを曲面配置で結合する点で、平面配置で結合する第１の実施の形態と相違している。以下、その相違点について主に説明する。

図９Ａ及び図９Ｂは、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す側面図である。これらの図では、アレイアンテナ装置８の複数の送受信モジュール３ｆ及び３ｇ（モジュール筐体）における底面部分のみを示している。更に、分かり易さのために、アンテナや配管や配線などの記載は省略している。

アレイアンテナ装置８において、複数の送受信モジュールは、図１のような平面的な配置だけでなく、図９Ａ及び図９Ｂのような曲面的な配置で取り付けることが可能である。言い換えると、アレイアンテナ装置８では、アレイアンテナの断面が閉じた曲線を有するように、複数の送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）のモジュール筐体を一体的に取り付けることができる。曲面的配置は、特に制限はなく、任意である。例えば、基本的な配置形状として、正多面体形状の配置でも良いし、半正多面体形状の配置でも良いし、角柱形状の配置でも良いし、半角柱形状の配置でも良い。図９Ａでは、複数の送受信モジュール３ｆは、基本的は配置形状として、半正多面体の切頂二十面体形状に基づいている。図９Ｂでは、複数の送受信モジュール３ｇは、基本的は配置形状として、角柱の正六角柱形状に基づいている。更に、アレイアンテナ装置８では、図視されないが、アレイアンテナの断面が開いた曲線を有するように、複数の送受信モジュールのモジュール筐体を一体的に取り付けることもできる。すなわち、任意の曲面が形成可能である。

図９Ａを参照すると、複数の送受信モジュール３ｆは、切頂二十面体形状（サッカーボール形状）における正六角形（２０個）の位置に配置されている。すなわち、送受信モジュール３ｆは、六角柱形状を有している。ここで、複数の送受信モジュール３ｆは、切頂二十面体における正五角形（１２個）の位置にも更に配置されても良い。その場合、正五角形（１２個）の位置に配置される送受信モジュールの形状は五角柱形状となる。あるいは、複数の送受信モジュール３ｆは、切頂二十面体における正五角形（１２個）の位置にのみ配置されていてもよい。

図９Ｂを参照すると、複数の送受信モジュール３ｇは、正六角柱形状における側面（長方形（又は正方形：６個）の位置に配置されている。すなわち、送受信モジュール３ｆは、直方体形状（又は立方体形状）を有している。ここで、複数の送受信モジュール３ｇは、正六角柱における底面（正六角形：２個）の位置に更に配置されても良い。その場合、正六角形（２個）の位置に配置される送受信モジュールの形状は六角柱形状となる。

複数の送受信モジュール３ｆ及び３ｇは、駆動機構６により、それぞれ回転軸Ｃ３及びＣ４の周囲を回転可能である。

このように、送受信モジュール３ｆ、３ｇは、１種類の形状（例示：正六角柱形状、直方体形状）としてもよいし、複数の種類の形状（例示：正六角柱形状＋正五角柱形状、直方体＋正六角柱形状）としてもよい。また、送受信モジュール３ｆ、３ｇは、基本的な配置形状を完全に覆うように敷き詰めてもよいし、隙間を設けて部分的に覆うように敷き詰めてもよい。

次に、送受信モジュール３ｆ同士及び送受信モジュール３ｇ同士の接続方法について説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施の形態に係る送受信モジュールの接続方法の一例を模式的に示す斜視図及び側面図である。ここでは、代表して、送受信モジュール３ｆ−１と送受信モジュール３ｆ−２との接続方法について説明する。

送受信モジュール３ｆ−１と送受信モジュール３ｆ−２とは、それらの底面部分（モジュール筐体）の辺によって接している。その底面部分には、蝶番構造４５が設けられている。蝶番構造４５は、送受信モジュール３ｆ−１の底面部分と送受信モジュール３ｆ−２の底面部分とを所望の角度で結合することができる。すなわち、隣り合う送受信モジュール３ｆ−１と送受信モジュール３ｆ−２とは、蝶番構造４５により底面部分の辺同士を接合している。

このように、送受信モジュール３ｆでは、隣り合う送受信モジュール３ｆの底面部分の辺同士を蝶番構造４５により結合している。同様に、送受信モジュール３ｇでも、隣り合う送受信モジュール３ｇの底面部分の辺同士を蝶番構造４５により結合している。それにより、送受信モジュール３ｆや３ｇを、上述された基本的な配置形状を完全に又は部分的に覆うように敷き詰めることができる。そして、これを応用することで、任意の曲面が形成可能である。

本実施の形態のアレイアンテナ装置８では、送受信モジュールを曲面配置とした場合、全方位性を有する配置が可能である。

ここで、特開２０１１−２５７３５０号公報に、多面アンテナを用いて全方位性を実現するレーダ装置が提案されている。このレーダ装置は、一面のアンテナが故障した場合にも他の面のアンテナで覆域を補完できるという冗長性を有している。しかし、本実施の形態のアレイアンテナ装置８も、全方位性を実現するとともに、一面のアンテナが故障した場合にも他の面のアンテナで覆域を補完できるという冗長性を有している。そして、更に、本実施の形態のアレイアンテナ装置８は、アジマス方向だけでなく、エレベーション方向にも、冗長性を有することができる。更に、後方にも電波放射ができるため、バックローブを低減できる。更に、開口面を、球面レーダのうち指向方向に対し直交する外周部分を用いてトーラス状に形成した場合、外周部分を用いているため、非常に多数の開口面を保持することが可能となる。

他の構成については、第１の実施の形態と同様である。

次に、複数の送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）をアレイアンテナ状に組み立てる方法について説明する。
所定の支持部（図示されず）上において、複数の送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）を所定の基本形状（例示：切頂二十面体形状、六角柱形状）となるように、蝶番構造４５を用いて順番に互いに組み合わせて接合する。その後、必要に応じて配管や配線を接続して、複数の送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）をアレイアンテナ状に組み立てる。

次に、送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）の取り外し方法について説明する。
複数の送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）を全て取り外す場合には、上記組み立て方法の逆を行うことで、全てを取り外し可能である。また、一つの送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）を取り外す場合には、その送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）の配管や配線を取り外した後、その送受信モジュール３ｆ（、３ｇ）の蝶番構造４５を取り外すことで、取り外し可能である。配管や配線については、取り外した送受信モジュール３の位置をバイパスするようにつなぎかえる。

本実施の形態も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、送受信モジュールを曲面配置としているので、全方位性を有する配置が可能となり、冗長性を高めること等の効果を得ることが可能となる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態では、外側の筐体（構造部材）を用いる点で、外側の筐体を用いず送受信モジュールのモジュール筐体に構造部材を用いる第１の実施の形態と相違している。送受信モジュールのモジュール筐体に構造部材を用いないことにより、構造部材を削減している。以下、その相違点について主に説明する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１１Ａは組立後のアレイアンテナ装置８を示し、図１１Ｂは組立前のアレイアンテナ装置８を示している。分かり易さのために、配管や配線やアンテナなどの記載は省略している。

アレイアンテナ装置８は、筐体４０と、複数の送受信モジュール３ｈとを備えている。送受信モジュール３ｈは、後述される送受信モジュール３ｉ、３ｊ、３ｋであっても良い。筐体４０は、複数の送受信モジュール３ｈ全体の外枠であり、複数の送受信モジュール３ｈ全体を囲むように設けられている。筐体４０は、その内部に、複数の送受信モジュール３ｈを保持し、複数の送受信モジュールの位置を決定し、固定している。筐体４０は、構造部材で形成されている。

送受信モジュール３ｈは、基本的機能は第１の実施の形態と送受信モジュール３と相違しない。
ただし、送受信モジュール３ｈは、筐体４０内に収められているため、送受信モジュール３ｈ自身の外枠を構造部材で構成する必要は無い。したがって、送受信モジュール３ｈは、モジュール筐体を用いていない。そして、モジュール筐体を用いていないため、アレイアンテナ装置８は、全体として軽量化を図ることができる。

送受信モジュール３ｈは、後述されるように、自身が膨張又は収縮することにより着脱される。すなわち、送受信モジュール３ｈは、組み立てに際しては、自身が膨張して隣接する送受信モジュール３ｈと密接する。それにより、複数の送受信モジュール３ｈは、図１１Ａのように、稠密に筐体４０内に収まる。一方、送受信モジュール３ｈは、取り外しに際しては、自身が収縮して隣接する送受信モジュール３ｈから離間する。それにより、複数の送受信モジュール３ｈは、図１１Ｂのように、筐体４０から取り出し可能な状態になる。

なお、図１１Ｂは、分かり易さのために、収縮した送受信モジュール３ｈが筐体４０内に浮いているが、実際には、下方に集積、積層される。また、一つの送受信モジュール３ｈだけ取り出したい場合には、その送受信モジュール３ｈのみ収縮することで、容易にその送受信モジュール３ｈを取り出すことができる。

アレイアンテナ装置８は、更に支持部４ａを備えていても良い。支持部４ａは、複数の送受信モジュール３ｈを含む筐体４０を支持している。アレイアンテナ装置８は、更に、図１に示すような駆動機構６（エレベーション駆動機構４とアジマス駆動機構５とを備える）により、駆動可能に支持されていても良い。

図１２Ａ〜図１２Ｄは、本実施の形態に係る送受信モジュールの構成例を模式的に示す正面図である。ただし、図１２Ａは送受信モジュール３ｈを示し、図１２Ｂは送受信モジュール３ｉを示し、図１２Ｃは送受信モジュール３ｊを示し、図１２Ｄは送受信モジュール３ｋを示している。

図１２Ａを参照して、送受信モジュール３ｈは、自身が膨張又は収縮する機構として、機械的に膨張又は収縮する機構を有する。具体的には、送受信モジュール３ｈは、送受信モジュール本体部３０と、複数の膨張収縮機構３２とを備えている。送受信モジュール本体部３０は、送受信モジュール本体部１６と同じであり、アンテナ１１（誘電体１２）を備えている。この図の例では、送受信モジュール本体部３０が六角柱形状のため、その六角柱の側面ごとに膨張収縮機構３２が設けられている。膨張収縮機構３２は、駆動部３５と外枠板３３とを備えている。外枠板３３は、送受信モジュール本体部３０の六角柱の一側面と概ね同じ大きさを有している。駆動部３５は、電気モータや空気圧などによる力で、外枠板３３を外側に押し出す動作と、外枠板３３を送受信モジュール本体部３０側に引き戻す動作を行う。

駆動部３５が外枠板３３を外側に押し出す動作により、図１２Ａの左側に示すように、送受信モジュール３ｈは実質的に外側に膨張したことになる。一方、駆動部３５が外枠板３３を送受信モジュール本体部３０側に引き戻す動作により、図１２Ａの右側に示すように、送受信モジュール３ｈは実質的に内側に収縮したことになる。

図１２Ｂを参照して、送受信モジュール３ｉは、自身が膨張又は収縮する機構として、空気圧で膨張又は収縮する機構を有する。具体的には、送受信モジュール３ｉは、送受信モジュール本体部３０と、膨張収縮機構３２ａとを備えている。この図の例では、送受信モジュール本体部３０が六角柱形状のため、その六角柱の側面全体を覆うように膨張収縮機構３２ａが設けられている。膨張収縮機構３２ａは、空気封入部３６と複数の外枠板３３とを備えている。外枠板３３は、送受信モジュール本体部３０の六角柱の一側面と概ね同じ大きさを有している。空気封入部３６は、空気を内部に吸入して膨張し、各側面の外枠板３３を外側に押し出す動作と、内部の空気を吐出して収縮し、各側面の外枠板３３を送受信モジュール本体部３０側に引き戻す動作を行う。

空気封入部３６が外枠板３３を外側に押し出す動作により、図１２Ｂの左側に示すように、送受信モジュール３ｉは実質的に外側に膨張したことになる。一方、空気封入部３６が外枠板３３を送受信モジュール本体部３０側に引き戻す動作により、図１２Ｂの右側に示すように、送受信モジュール３ｉは実質的に内側に収縮したことになる。なお、空気圧で膨張又は収縮する機構を用いる場合、空気は冷却用の空気と兼用してもよい。

図１２Ｃを参照して、送受信モジュール３ｊは、自身が膨張又は収縮する機構として、温度変化により膨張又は収縮する機構を有する。具体的には、送受信モジュール３ｊは、送受信モジュール本体部３０と、膨張収縮機構３２ｂとを備えている。この図の例では、送受信モジュール本体部３０が六角柱形状のため、その六角柱の側面全体を覆うように膨張収縮機構３２ｂが設けられている。膨張収縮機構３２ｂは、送受信モジュール本体部３０を覆うように設けられた冷媒封入部３７と、冷媒封入部３７を覆うように設けられた熱膨張体３４とを備えている。冷媒封入部３７は、冷媒を内部に供給されて低温になり、その外側の熱膨張体３４を冷却して収縮させる動作と、冷媒を外部に送出されて常温になり、その外側の熱膨張体３４を常温にして膨張させる動作とを行う。

冷媒封入部３７が熱膨張体３４を膨張させる動作により、図１２Ｃの左側に示すように、送受信モジュール３ｊは実質的に外側に膨張したことになる。一方、冷媒封入部３７が熱膨張体３４を収縮させる動作により、図１２Ｃの右側に示すように、送受信モジュール３ｊは実質的に内側に収縮したことになる。

図１２Ｄを参照して、送受信モジュール３ｋは、自身が膨張又は収縮する機構として、温度変化により膨張又は収縮する機構を有する。具体的には、送受信モジュール３ｋは、送受信モジュール本体部３０と、膨張収縮機構３２ｃとを備えている。この図の例では、送受信モジュール本体部３０が六角柱形状のため、その六角柱の側面全体を覆うように膨張収縮機構３２ｃが設けられている。膨張収縮機構３２ｃは、送受信モジュール３ｋの動作（運用）により発生する熱で膨張する動作と、送受信モジュール３ｋの動作（運用）の終了により熱の発生が停止して収縮する動作とを行う。ただし、送受信モジュール本体部３０自身が温度変化により膨張又は収縮する場合には、膨張収縮機構３２ｃは不要である。言い換えると、膨張収縮機構が送受信モジュール本体部３０と一体で、送受信モジュール本体部３０に取り込まれているとみなせる場合、膨張収縮機構３２ｃは不要である。

膨張収縮機構３２ｃが熱膨張して外側に膨らむ動作により、図１２Ｄの左側に示すように、送受信モジュール３ｋは実質的に外側に膨張したことになる。一方、膨張収縮機構３２ｃが冷えて内側に縮む動作により、図１２Ｄの右側に示すように、送受信モジュール３ｋは実質的に内側に収縮したことになる。

このように、本実施の形態では、送受信モジュールは膨張や熱応力で固定されており、送受信モジュールを筐体４０に固定するための複雑な機構を有さない。そのため、アレイアンテナ装置８全体として軽量化が図れる。

次に、複数の送受信モジュール３ｈをアレイアンテナ状に組み立てる方法について説明する。
まず、筐体４０の下側（−ｚ側）側面の内側に、一段目の一列分の送受信モジュール３ｈを、膨張収縮機構３２を収縮させた状態で、順番に設置する。次に、二段目の一列分の送受信モジュール３ｈを、膨張収縮機構３２を収縮させた状態で、一段目の送受信モジュール３ｈ上に順番に設置する。以下同様である。その後、配管や配線を接続した後、複数の送受信モジュール３ｈの膨張収縮機構３２を膨張させて、複数の送受信モジュール３ｈをアレイアンテナ状に組み立てる。送受信モジュール３ｉ、３ｊ、３ｋについても同様である。

次に、送受信モジュール３ｈの取り外し方法について説明する。
複数の送受信モジュール３ｈを全て取り外す場合には、上記組み立て方法の逆を行うことで、全てを取り外し可能である。また、一つの送受信モジュール３ｈを取り外す場合には、まず、その送受信モジュール３ｈの配管や配線を取り外し、次に、その膨張収縮機構３２を収縮させる。その後、その状態で、その送受信モジュール３ｈを前方向（−ｙ方向）又は後方向（＋ｙ方向）に引き出すことで、取り外し可能である。配管や配線については、取り外した送受信モジュール３ｈの位置をバイパスするようにつなぎかえる。送受信モジュール３ｉ、３ｊ、３ｋについても同様である。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、本実施の形態に係るアレイアンテナ装置の他の構成例を模式的に示す斜視図である。図１３Ａは組立後のアレイアンテナ装置８を示し、図１３Ｂは組立前のアレイアンテナ装置８を示している。分かり易さのために、配管や配線やアンテナなどの記載は省略している。

空気圧で膨張又は収縮する機構を有する送受信モジュール３ｉを用いる場合（図１２Ｂ）、複数の送受信モジュール３ｈを含む筐体４０を、支持部４ａや駆動機構６ではなく、バルーン構造体４２に保持しても良い。すなわち、アレイアンテナ装置８は、筐体４０と、複数の送受信モジュール３ｉと、バルーン構造体４２を備えている。

バルーン構造体４２は、樹脂又は布などで製造された気球であり、内部に空気等を供給されて膨らみ、上空へ移動することができる。バルーン構造体４２は、その側面に、筐体４０を取り付けることができる。それにより、筐体４０に取り付けられた複数の送受信モジュール３ｉを含むアレイアンテナ装置８を上空に高く揚げることができる。

この場合、バルーン構造体４２を膨張させる空気、送受信モジュール３ｉを膨張させる空気、及び送受信モジュール３ｉを冷却する空気を兼用にしてもよい。それにより、空気供給前には筐体４０から取り外し可能であった送受信モジュール３ｉ（図１３Ｂ）が、空気供給後には筐体４０に固定され（図１３Ａ）、運用可能な状態となる。

本実施の形態では、送受信モジュールには構造部材で形成されるモジュール筐体が無いため、アレイアンテナ装置８全体として軽量化を図ることができる。また、送受信モジュールは膨張や熱応力で筐体４０に固定されており、送受信モジュールを筐体４０に固定するための複雑な機構を有さない。そのため、アレイアンテナ装置８全体として軽量化を図ることができる。送受信モジュールとして、空気圧で膨張させる機構を用いる場合は、運用中は冷却のため必ず冷却空気を送るため、送受信モジュールを固定する機構と冷却する機構において冷却空気を兼用できる。更に、筐体４０をバルーン構造体に取り付ける場合には、バルーン構造体４２を保持する機能にも空気を兼用できる。

上記各実施の形態では、外枠の筐体の構造部材を削減すること、又は、送受信モジュールのモジュール筐体の構造部材を削減すること、のいずれかにより、アレイアンテナ装置の小型、軽量化を図ることができる。各実施の形態のアレイアンテナ装置は、例えば、フェイズトアレイレーダ装置に適用可能である。

本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。なお、各実施の形態に記載された個々の技術や変形例は、技術的に矛盾が発生しない限り、他の実施の形態においても同様に適用が可能である。

１ アレイアンテナシステム
３、３ａ〜３ｋ 送受信モジュール
４ エレベーション駆動機構
４ａ 支持部
５ アジマス駆動機構
６ 駆動機構
７ 制御装置
８ アレイアンテナ装置
１０、１０ｄ モジュール筐体
１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｃ１、１０ｃ２ 側面
１０ｅ１ 容器
１１ アンテナ
１２ 誘電体
１３ 突起部
１４ 窪み部
１５ 接続部
１５ａ、１５ｂ 開口部
１６ 送受信モジュール本体部
１９ｐ１、１９ｐ２、１９ａｐ１ 孔
３０ 送受信モジュール本体部
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 膨張収縮機構
３３ 外枠板
３４ 熱膨張体
３５ 駆動部
３６ 空気封入部
３７ 冷媒封入部
４０ 筐体
４２ バルーン構造体
４５ 蝶番構造
５０ 止め具機構
５１ 止め具
５２ ばね
５３ 突起部
Ｃ１ ：回転軸
Ｃ２ ：回転軸
Ｃ３ ：回転軸

Claims (7)

1. 複数の送受信モジュールを具備し、
   前記複数の送受信モジュールの各々は、
   送受信モジュール本体部と、
   前記送受信モジュール本体部を囲むように設けられたモジュール筐体と、
   前記送受信モジュール本体部におけるモジュール筐体の有る部分又は無い部分に設けられたアンテナと
   を備え、
   前記複数の送受信モジュールは、
   前記モジュール筐体同士が互いに着脱可能に結合して一体となり、
   隣接する二つの送受信モジュールの少なくとも一方の前記モジュール筐体の側面が構造部材で形成され、
   前記複数の送受信モジュール全体を保持する筐体を有さずに、その一体形状を維持し、
   前記複数の送受信モジュールの各々は、
   前記モジュール筐体に設けられた少なくとも一つの凸部と、
   前記モジュール筐体に設けられた少なくとも一つの凹部と
   を備え、
   前記隣接する二つの送受信モジュールの一方の前記凸部と、他方の前記凹部とが嵌め合って、前記隣接する二つの送受信モジュール同士が結合し、
   前記各々の送受信モジュールが備える前記凸部および前記凹部のそれぞれは、第１の前記送受信モジュールが第２の前記送受信モジュールに隣接する第１の方向に直交し、かつ、前記第１の送受信モジュールが第３の前記送受信モジュールに隣接する第２の方向にも直交する、第３の方向に第１の前記送受信モジュールが移動出来るように形成されている
   アレイアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアレイアンテナ装置において、
   前記複数の送受信モジュールは、
   前記隣接する二つの送受信モジュールの両方の前記モジュール筐体が構造部材で形成されている
   アレイアンテナ装置。
3. 請求項１または２に記載のアレイアンテナ装置において、
   前記複数の送受信モジュールの各々は、三角形モジュール、四角形モジュール、及び六角形モジュールのいずれかであり、
   前記複数の送受信モジュールは、辺同士が互いに接触するように、前記モジュール筐体同士が互いに結合して一体となる
   アレイアンテナ装置。
4. 請求項１に記載のアレイアンテナ装置において、
   前記複数の送受信モジュールの各々は、
   互いに又は前記モジュール筐体と、弾性体で離間又は接近され、突起部を有する止め具と、
   前記モジュール筐体に設けられ、前記突起部が出入り可能な第１孔部と、
   前記モジュール筐体に設けられ、前記突起部が出入り可能な第２孔部と
   を備え、
   前記止め具が、前記第１孔部を貫通し、隣接する送受信モジュールの第２孔を貫通して、隣り合う送受信モジュール同士が結合する
   アレイアンテナ装置。
5. 請求項１に記載のアレイアンテナ装置において、
   前記複数の送受信モジュールは、断面が閉じた曲線又は開いた曲線を有するように、前記モジュール筐体同士が互いに結合して一体となる
   アレイアンテナ装置。
6. 請求項５に記載のアレイアンテナ装置において、
   前記複数の送受信モジュールは、
   前記複数の送受信モジュールの各々の底面が、正多角形を構成するような形状を有し、
   正多面体又は半正多面体の少なくとも一部を構成するように前記モジュール筐体同士が互いに結合して一体となる
   アレイアンテナ装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアレイアンテナ装置において、
   前記複数の送受信モジュールを支持する支持台を更に具備する
   アレイアンテナ装置。
   

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