JP7189367B2

JP7189367B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP7189367B2
Application number: JP2021548489A
Authority: JP
Inventors: ウーヨーチャン; シクパクミン
Original assignee: ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2039-10-28
Also published as: WO2020091329A1; JP2022509471A

Description

本発明は、アンテナ装置（ＡＮＴＥＮＮＡＡＰＰＡＲＡＴＵＳ）に関し、より詳しくは、無線通信用アンテナ装置に関する。

無線通信技術、例えば、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）技術は、複数のアンテナを用いてデータ伝送容量を画期的に増加させる技術であって、送信機ではそれぞれの送信アンテナを介して互いに異なるデータを伝送し、受信機では適切な信号処理により送信データを区分するＳｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ手法である。

したがって、送受信アンテナの個数を同時に増加させることによりチャネル容量が増加してより多くのデータを伝送可能にする。例えば、アンテナ数を１０個に増加させると、現在の単一アンテナシステムに比べて同じ周波数帯域を用いて約１０倍のチャネル容量を確保する。

４ＧＬＴＥ－ａｄｖａｎｃｅｄでは８個のアンテナまで用いており、現在、ｐｒｅ－５Ｇ段階で６４または１２８個のアンテナを装着した製品が開発されており、５Ｇでははるかに多い数のアンテナを有する基地局装備が用いられると予想され、これをＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ技術という。現在のＣｅｌｌ運営が２－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎであるのに対し、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ技術が導入されると３Ｄ－Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇが可能になるので、ＦＤ－ＭＩＭＯ（ＦｕｌｌＤｉｍｅｎｓｉｏｎ）とも呼ぶ。

ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ技術では、ＡＮＴの数字が増えるにつれ、これによるｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒとＦｉｌｔｅｒの数字も一緒に増加するが、設置場所のリース費用や空間的な制約があるので、ＲＦ部品（Ａｎｔｅｎｎａ／Ｆｉｌｔｅｒ／ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ／Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｅｔｃ．）を小さくて軽く、安価に作ること望まれる。ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯはＣｏｖｅｒａｇｅ拡張のためには高出力が必要になるが、このような高出力による消耗電力と発熱量は重量およびサイズを減少させるのに否定的な要因として作用する。

特に、ＲＦ素子とデジタル素子が実現されたモジュールが積層構造で結合されたＭＩＭＯアンテナを限られた空間に設ける時、設置容易性や空間活用性を極大化するためにＭＩＭＯアンテナを構成する複数のレイヤに対するコンパクト化および小型化設計の必要性が浮上し、この場合、複数のレイヤに実装された通信部品で発生する熱に対する新たな放熱構造に関する設計が要求される。

本発明の目的は、放熱性能が向上したアンテナ装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、同一の仕様および諸元の発熱素子群に対応する独立放熱部をマッチング配置しかつ、よりシンプルな配置構造を有するアンテナ装置を提供することである。

さらに、本発明のさらに他の目的は、互換性および適用性に優れたパワーコネクタ（第１インターフェースブロックコネクタ）およびＲＦコネクタ（第２インターフェースブロックコネクタ）が備えられたアンテナ装置を提供することである。

本発明の技術的課題は以上に述べた技術的課題に制限されず、述べていないさらに他の技術的課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

本発明によるアンテナ装置の一実施例は、少なくとも１つ以上のレイヤ（層）を形成するように配置されたフィルタユニット部と、前記フィルタユニット部と異なるレイヤ（層）を形成するように前記フィルタユニット部と離隔して結合され、各種電装装置が内蔵される電装ユニット部と、前記フィルタユニット部のうち前記電装ユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記フィルタユニット部から発生した熱を外部に放熱するフィルタユニット放熱モジュールと、前記電装ユニット部のうち前記フィルタユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記フィルタユニット部のうち一側部に集中配置された第１発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第１電装部放熱モジュールと、前記第１電装部放熱モジュールに並んで備えられ、前記フィルタユニット部のうち他側部に集中配置された第２発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第２電装部放熱モジュールとを含む。

ここで、前記フィルタユニット部と前記電装ユニット部は、一端部は前記フィルタユニット部に結合され、他端部は前記電装ユニット部に結合される複数のエアサポータによって所定距離離隔可能である。

また、前記フィルタユニット部は、一側に所定の設置空間が設けられたフィルタユニット本体と、前記フィルタユニット本体の設置空間に配置され、複数の信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲｆｏｒＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）が一面に実装された信号増幅器用印刷回路基板（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒＰＣＢ）と、前記信号増幅器用印刷回路基板に対して所定距離離隔して積層配置され、一面に複数のＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）が配列設置されたフィルタ用印刷回路基板（ＦｉｌｔｅｒＰＣＢ）とを含み、前記信号増幅器用印刷回路基板および前記フィルタ用印刷回路基板を介して２つのレイヤ（層）を形成することができる。

また、前記フィルタユニット放熱モジュールは、前記フィルタユニット本体の外側に結合され、前記フィルタユニット本体を貫通する熱伝達経路を通して前記複数の信号増幅用素子から発生した熱を放出するように備えられる。

また、前記フィルタユニット放熱モジュールは、前記複数の信号増幅用素子それぞれの発熱面に接着されて熱を捕集する捕熱プレートと、前記捕熱プレートの外側面に接するように配置され、外側に複数の放熱フィンが形成された第１放熱フィン部と、前記第１放熱フィン部に対して水平方向外側に離隔して配置され、前記第１放熱フィン部から熱が伝達されて遠距離放熱させるように外側に複数の放熱フィンが形成された第２放熱フィン部と、前記捕熱プレートから熱が供給されて前記第１放熱フィン部に伝達する熱伝達媒介ブロックと、前記第１放熱フィン部と前記熱伝達媒介ブロックとの間に一端部が挿入され、他端部が前記第２放熱フィン部と連結されて、前記熱伝達媒介ブロックから供給される熱を前記第２放熱フィン部に伝達する複数のヒートパイプとを含むことができる。

また、前記捕熱プレートおよび前記熱伝達媒介ブロックは、銅材質で備えられる。

また、前記電装ユニット部は、前記フィルタユニット部側に開口し、少なくとも２つの区画された設置空間が備えられ、前記少なくとも２つの区画された設置空間のいずれか１つ（以下、「第１設置空間」と称し、残りの設置空間は「第２設置空間」と称する）に相当する部位であって、前記フィルタユニット部が隣接する面と反対の面（以下、「外側面」という）に複数の放熱フィンが一体に備えられた電装ユニット本体と、前記電装ユニット本体の第１設置空間に設けられ、前記外側面に向かう一面に複数のＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）が実装された第１電装用印刷回路基板と、前記電装ユニット本体の第２設置空間に設けられ、前記外側面に向かう一面に複数のＰＳＵ用直流電源モジュールが実装された第２電装用印刷回路基板とを含み、前記第１電装用印刷回路基板および前記第２電装用印刷回路基板は、１つのレイヤ（層）を形成するように同じ高さに前記第１設置空間と第２設置空間とによって区画されて配置される。

また、前記電装部放熱モジュールは、前記電装ユニット本体に開口して形成された複数の熱伝達孔を介して前記複数のＦＰＧＡと熱接触するように配置され、前記電装ユニット本体に形成された前記複数の放熱フィンよりも外側にさらに離隔して配置された第１電装側放熱部と、前記電装ユニット本体に開口して形成された開口部を閉鎖するように前記電装ユニット本体の外側面に結合され、前記第１電装用印刷回路基板の前記複数のＰＳＵ用直流電源モジュールと接触するように備えられた第２電装側放熱部とを含むことができる。

また、前記第１電装側放熱部は、前記複数のＦＰＧＡそれぞれの発熱面に接着されて熱を捕集する捕熱プレートと、前記捕熱プレートの外側面に接するように配置され、外側に複数の放熱フィンが形成された第１放熱フィン部と、前記第１放熱フィン部に対して水平方向外側に離隔して配置され、前記第１放熱フィン部から熱が伝達されて遠距離放熱させるように外側に複数の放熱フィンが形成された第２放熱フィン部と、前記捕熱プレートから熱が供給されて前記第１放熱フィン部に伝達する熱伝達媒介ブロックと、前記第１放熱フィン部と前記熱伝達媒介ブロックとの間に一端部が挿入され、他端部が前記第２放熱フィン部と連結されて、前記熱伝達媒介ブロックから供給される熱を前記第２放熱フィン部に伝達する複数のヒートパイプとを含むことができる。

また、前記第２電装側放熱部は、前記電装ユニット本体の外側面に形成された前記複数の放熱フィンと同じ高さを有する複数の放熱フィンが一体に形成可能である。

また、前記フィルタユニット部には少なくとも１つのフィルタ側パワー接続端子および少なくとも１つのフィルタ側信号接続端子が備えられ、前記電装ユニット部には少なくとも１つの電装側パワー接続端子および少なくとも１つの電装側信号接続端子が備えられ、前記少なくとも１つのフィルタ側パワー接続端子および少なくとも１つの電装側パワー接続端子を相互連結させるように一側の厚さ部を形成しながら結合される第１インターフェースブロックコネクタと、前記少なくとも１つのフィルタ側信号接続端子および少なくとも１つの電装側信号接続端子を相互連結させるように他側の厚さ部を形成しながら結合される第２インターフェースブロックコネクタとをさらに含むことができる。

本発明によるアンテナ装置の一実施例によれば、次のような多様な効果を達成することができる。

第一、本発明は、放熱性能を向上させる効果を有する。

第二、本発明は、同一の仕様および諸元の発熱素子群に対応する独立放熱部をマッチング配置しかつ、よりシンプルな配置構造を有することにより、組立性を向上させるのはもちろん、放熱設計が非常に効果的である。

第三、本発明は、互換性および適用性を向上させることができる。

本発明によるアンテナ装置の一実施例を示す斜視図である。図１の分解斜視図である。図１の構成のうちフィルタユニット部を示す分解斜視図である。図１の構成のうちフィルタユニット部を示す分解斜視図である。図３のフィルタユニット部のうちフィルタ用印刷回路基板に設けられたＬＰＦ素子を示す分解斜視図である。図３のフィルタユニット部のうち信号増幅器用印刷回路基板を示す分解斜視図である。図３のフィルタユニット部のうち信号増幅器用印刷回路基板を示す分解斜視図である。図３のフィルタユニット部のうちフィルタユニット放熱モジュールを示す分解斜視図である。図３のフィルタユニット部を示す背面図である。図７のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図７のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図１の構成のうち電装ユニット部を示す分解斜視図である。図１の構成のうち電装ユニット部を示す分解斜視図である。図１０Ａおよび図１０Ｂの電装ユニット部を示す正面図である。図１１のＣ－Ｃ、Ｄ－ＤおよびＥ－Ｅ線に沿った断面図である。図１の構成のうちフィルタユニット部と電装ユニット部とを離隔させるエアサポータの結合関係を示す分解斜視図である。

以下、本発明によるアンテナ装置の一実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付すにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されてもできるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施例を説明するにあたり、かかる公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断された場合は、その詳細な説明は省略する。

本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使うことができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。また、特に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含む、ここで使われるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。

図１は、本発明によるアンテナ装置の一実施例を示す斜視図であり、図２は、図１の分解斜視図である。

本発明によるアンテナ装置１の一実施例は、図１および図２に示すように、アンテナアセンブリまたはフィルタ素子が内蔵されるフィルタユニット部１００と、各種電装装置が内蔵される電装ユニット部２００とを含む。

フィルタユニット部１００は、図示しないが、ＲＦ素子とデジタル素子とからなるアンテナアセンブリおよびＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）１０５が実装または結合される部位である。ＲＦ素子とデジタル素子およびＬＰＦ１０５は、ＲＦ給電ネットワーク（ｆｅｅｄｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋ）が実現されたフィルタ用印刷回路基板１０７ａまたは信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂに分けて設けられる。

図３Ａおよび図３Ｂは、図１の構成のうちフィルタユニット部１００を示す分解斜視図であり、図４は、図３のフィルタユニット部１００のうちフィルタ用印刷回路基板１０７ａに設けられたＬＰＦ素子１０５を示す分解斜視図であり、図５Ａおよび図５Ｂは、図３のフィルタユニット部１００のうち信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂを示す分解斜視図であり、図６は、図３のフィルタユニット部１００のうちフィルタユニット放熱モジュール１１０を示す分解斜視図であり、図７は、図３のフィルタユニット部１００を示す背面図であり、図８は、図７のＡ－Ａ線に沿った断面図であり、図９は、図７のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

フィルタ用印刷回路基板１０７ａおよび信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、フィルタユニット部１００の骨格を形成するフィルタユニット本体１００ａに形成された所定の設置空間内に積層配置される。フィルタユニット本体１００ａは、後述する電装ユニット部２００が結合された側に開口して形成されてその内部に上述した設置空間を具備し、設置空間内にフィルタ用印刷回路基板１０７ａおよび信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂが所定の厚さを形成しながら積層配置される。

これとともに、フィルタユニット本体１００ａの閉鎖された内側面には、外側に開口した複数の放熱設置口１００ｂが設けられる。複数の放熱設置口１００ｂを貫通して、後述するフィルタユニット放熱モジュール１１０が複数の信号増幅用素子１０８ａまたはＲＦ素子のいずれか１つに直接熱接触するように結合できる。

そして、フィルタユニット本体１００ａの左右側端部には、後述する第１インターフェースブロックコネクタ３１０および第２インターフェースブロックコネクタ３２０の端子連結のための端子挿入口１００ｃが備えられる。

より詳しくは、フィルタユニット部１００は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、少なくとも１つ以上のレイヤ（層）を形成しかつ、フィルタユニット本体１００ａの設置空間に配置され、複数の信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲｆｏｒＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０８ａが一面に実装された信号増幅器用印刷回路基板（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒＰＣＢ）１０７ｂと、信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂに対して所定距離離隔して積層配置され、一面にＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）１０５を構成するように複数のエアストリップライン１０６が配列設置されたフィルタ用印刷回路基板（ＦｉｌｔｅｒＰＣＢ）１０７ａを含むことができ、信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂおよびフィルタ用印刷回路基板１０７ａを介して２つのレイヤ（層）を形成することができる。

すなわち、信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂの一面には、図３Ａに示すように、複数のＰＡ（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）の信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）１０８ａが実装できる。信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）１０８ａは集中発熱素子であって、後述するフィルタユニット放熱モジュール１１０によって発生した熱が外部に放熱できる。

一方、フィルタ用印刷回路基板１０７ａには、図４に示すように、送受信（ＴＲＸ）ポートが８つ備えられたエアストリップライン１０６が配列され、エアストリップライン１０６が収容されるようにするための複数の函体１０２が備えられる。このように、エアストリップライン１０６は、アンテナから送受信される連結ポート１０２ａが長く形成されたもの４つおよび短く形成されたもの４つであって、相互繰り返し配列されている形態を有する。

函体１０２は、内部に収容されたエアストリップライン１０６をカバーリングする函体カバー１０３がそれぞれ備えられる。ここで、函体１０２および函体カバー１０３は、エアストリップライン１０６と同じ面であって、連結ポート１０２ａが備えられた面に対して反対面のポケット（Ｐｏｃｋｅｔ）面に形成されてそのサイズを最大に設計可能なため、ＲＦ性能を大きく向上させることができるという利点を有する。また、エアストリップライン１０６とポケット面を相互相反する面に配置することにより、ポケット面へのＬＰＦ１０５の構成設計の際、その自由度を向上させることができる。

一方、フィルタ用印刷回路基板１０７ａの端部には、図４に示すように、ＬＰＦ１０５とそれぞれ連結されかつ、遠隔で電子的チルティング可能に備えられてアンテナ制御をする複数のＲＥＴポート１０４が図面上左右に整列されるように備えられる。

信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂには、図５Ａに示すように、ＬＰＦ１０５のフィルタ入力端と連結されるＰＡＯｕｔポート１０８ｂが実装配置されるとともに、信号受信（Ｒｘ）時に回路を保護するための複数のサーキュレータ（Ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）１０８ｃがＰＡＯｕｔポート１０８ｂの一側に備えられる。フィルタ用印刷回路基板１０７ａと信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂは、少なくともサーキュレータ１０８ｃの高さだけ厚さ方向に所定距離離隔して配置され、ＰＡＯｕｔポート１０８ｂおよび複数のサーキュレータ１０８ｃが相互離隔した空間の内部に配置される。ここで、ＰＡＯｕｔポート１０８ｂの高さは、上述した離隔距離よりも大きく形成されてＬＰＦ１０５のフィルタ入力端に挿着固定可能である。

一方、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、フィルタユニット本体１００ａはフィルタ側放熱兼用カバーであって、フィルタ用印刷回路基板１０７ａと信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂを覆うように結合できる。フィルタ側放熱兼用カバーとして備えられたフィルタユニット本体１００ａの外側には、複数の放熱フィン１００ｄが形成され、フィルタ本体１００ａの設置空間の内部であって、フィルタ用印刷回路基板１０７ａと信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂとの間にはＰＡＣｌａｍｓｈｅｌｌ１０９が配置されることにより、ＰＡまたは信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂに対する電磁波を遮蔽することができる。

フィルタユニット本体１００ａの外側には、図６に示すように、複数のフィルタユニット放熱モジュール１１０が結合できる。フィルタユニット放熱モジュール１１０は、集中発熱素子である信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）１０８ａから発生する熱を捕熱して外部に放熱する役割を果たす。

すなわち、フィルタユニット放熱モジュール１１０は、フィルタユニット本体１００ａの外側に結合されかつ、フィルタユニット本体１００ａを貫通するように備えられた放熱設置口１００ｂを介した熱伝達経路を通して前記複数の信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）１０８ａから発生した熱を放出するように備えられる。

フィルタユニット放熱モジュール１１０は、図６～図９に示すように、複数の信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）１０８ａそれぞれの発熱面に接着されて熱を捕集する捕熱プレート１１１と、捕熱プレート１１１の外側面に接するように配置され、外側に複数の放熱フィンが形成された第１放熱フィン部１１３と、第１放熱フィン部１１３に対して水平方向外側に離隔して配置され、第１放熱フィン部１１３から熱が伝達されて遠距離放熱させるように外側に複数の放熱フィンが形成された第２放熱フィン部１１５と、捕熱プレート１１１から熱が供給されて第１放熱フィン部１１３に伝達する熱伝達媒介ブロック１１２と、第１放熱フィン部１１３と熱伝達媒介ブロック１１２との間に一端部が挿入され、他端部が第２放熱フィン部１１５と連結されて、熱伝達媒介ブロック１１２から供給される熱を第２放熱フィン部１１５に伝達する複数のヒートパイプ１１４とを含むことができる。

ここで、捕熱プレート１１１および熱伝達媒介ブロック１１２は、銅材質の銅プレート（Ｃｕｐｌａｔｅ）で備えられる。しかし、捕熱プレート１１１が必ずしも純粋な銅材質である必要はなく、銅が含まれた合金材質で備えられても構わない。これは、集中発熱素子である信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）から発生した熱をより高い熱伝導性を有する銅材質の捕熱プレート１１１および熱伝達媒介ブロック１１２を介して効果的に外部放出可能にするためである。

捕熱プレート１１１は、フィルタユニット本体１００ａに信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）が実装された位置にそれぞれ対応して開口するように形成された放熱設置口１００ｂ部位に内挿されるように備えられる。

本発明によるアンテナ装置１の一実施例は、上述のように、集中発熱素子である信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）は、別のモジュールで備えられたフィルタユニット放熱モジュール１１０を用いて効果的に外部に放熱させるとともに、集中発熱素子ではないものの、フィルタユニット本体１００ａの内部に生成された熱はフィルタユニット本体１００ａの外側に備えられた複数の放熱フィン１００ｄを介して外部に放熱するように備えられることにより、同一の発熱素子毎の能動的な放熱設計が容易であるという利点を有する。
例えば、信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂに実装された集中発熱素子が信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）以外に他の仕様または諸元で備えられた場合、当該集中発熱素子の熱発生の程度を予め計算して、最適な放熱性能を有する専用の放熱モジュールを設計することができる。

信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）から発生した熱は捕熱プレート１１１によって捕熱された後、熱伝達媒介ブロック１１２を介して、一部は第１放熱フィン部１１３に直接伝達するとともに、残りの一部は複数のヒートパイプ１１４に伝達し、第１放熱フィン部１１３を介して近接放熱し、第２放熱フィン部１１５を介して遠距離放熱される。ここで、第１放熱フィン部１１３および第２放熱フィン部１１５それぞれの外側端部は、少なくともフィルタユニット本体１００ａの外側面に直接備えられた複数の放熱フィン１００ｄの先端よりも外側に備えられることから、フィルタユニット本体１００ａの設置空間上で生成された熱と信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）から発生した熱とを相互分離して放熱することができる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、図１の構成のうち電装ユニット部２００を示す分解斜視図であり、図１１は、図１０Ａおよび図１０Ｂの電装ユニット部２００を示す正面図であり、図１２は、図１１のＣ－Ｃ、Ｄ－ＤおよびＥ－Ｅ線に沿った断面図である。

電装ユニット部２００は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、フィルタユニット部１００側に開口し、少なくとも２つの区画された設置空間２０１ａ、２０１ｂが備えられ、少なくとも２つの区画された設置空間２０１ａ、２０１ｂのいずれか１つ（以下、「第１設置空間２０１ａ」と称し、残りの設置空間は「第２設置空間２０１ｂ」と称する）に相当する部位であって、フィルタユニット部１００が隣接する面と反対の面（以下、「前方面」という）に複数の放熱フィン２００ｄが一体に備えられた電装ユニット本体２００ａと、電装ユニット本体２００ａの第１設置空間２０１ａに設けられ、前方面に向かう一面に複数のＦＰＧＡ２０７（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）が実装された第１電装用印刷回路基板２０６ａと、電装ユニット本体２００ａの第２設置空間２０１ｂに設けられ、前方面に向かう一面に複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３が実装された第２電装用印刷回路基板２０６ｂとを含む。

ここで、第１電装用印刷回路基板２０６ａおよび第２電装用印刷回路基板２０６ｂは、１つのレイヤ（層）を形成するように同じ高さで第１設置空間２０１ａと第２設置空間２０１ｂとによって区画されて配置される。

より詳しくは、電装ユニット本体２００ａは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、フィルタユニット部１００が備えられた方向に開口し、所定の厚さを有する直方体形状に形成されかつ、２つの空間に区画されて、一側には第１設置空間２０１ａが形成され、他側には第２設置空間２０１ｂが形成される。特に、複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３が設けられる第２設置空間２０１ｂは、厚さ方向側の両方がすべて開口した形態に形成される。

電装ユニット本体２００ａの第１設置空間２０１ａに対応する前方面には、第１設置空間２０１ａの内部の熱を直ちに外部に放出するように複数の放熱フィン２００ｄが一体に形成可能である。これとともに、複数の放熱フィン２００ｄの間には、電装ユニット本体２００ａを貫通するように備えられて複数のＦＰＧＡ２０７の発熱面が外部に露出するようにする放熱孔２００ｂが、複数のＦＰＧＡ２０７の個数に対応する個数で形成される。
電装ユニット本体２００ａの第１設置空間２０１ａに結合される第１電装用印刷回路基板２０６ａには複数のＦＰＧＡ２０７が実装できる。複数のＦＰＧＡ２０７は、プログラミング化されたゲートアレイ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）半導体の一種であって、上述した信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲ）１０８ａと同じく、集中発熱素子の１つである。

一方、電装部放熱モジュール２１０は、図１０Ａおよび図１１に示すように、前記電装ユニット本体２００ａに開口して形成された複数の放熱孔２００ｂを介して複数のＦＰＧＡ２０７と熱接触するように配置され、電装ユニット本体２００ａに形成された複数の放熱フィン２００ｄよりも前方にさらに離隔して配置された第１電装側放熱部２２０と、電装ユニット本体２００ａに開口して形成された開口部２０１ａを閉鎖するように電装ユニット本体２００ａの外側面に結合され、第１電装用印刷回路基板２０６ａの前記複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３と接触するように備えられた第２電装側放熱部２３０とを含むことができる。

以下、説明の便宜のために、電装ユニット本体２００ａの一側部に集中配置された複数のＦＰＧＡ２０７を「第１発熱素子」と定義し、電装ユニット本体２００ａの他側部に集中配置された複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３を「第２発熱素子」と定義して説明する。

電装部放熱モジュール２１０の構成のうち第１電装側放熱部２２０は、フィルタユニット部１００のフィルタユニット放熱モジュール１１０と同一の構成および諸元を有する。
より詳しくは、図１２の（ａ）および（ｂ）に示すように、第１電装側放熱部２２０は、複数のＦＰＧＡ２０７それぞれの発熱面に接触して熱を捕集する捕熱プレート２１１と、捕熱プレート２１１の外側面に接するように配置され、外側に複数の放熱フィンが形成された第１放熱フィン部２１３と、第１放熱フィン部２１３に対して水平方向外側に離隔して配置され、第１放熱フィン部２１３から熱が伝達されて遠距離放熱させるように外側に複数の放熱フィンが形成された第２放熱フィン部２１５と、捕熱プレート２１１から熱が供給されて第１放熱フィン部２１３に伝達する熱伝達媒介ブロック２１２と、第１放熱フィン部２１３と熱伝達媒介ブロック２１２との間に一端部が挿入され、他端部が第２放熱フィン部２１５と連結されて、熱伝達媒介ブロック２１２から供給される熱を第２放熱フィン部２１５に伝達する複数のヒートパイプ２１４とを含むことができる。本発明の一実施例によるアンテナ装置において、ＦＰＧＡ２０７は、２つが第１電装用印刷回路基板２０６ａの前面部に設けられかつ、第１設置空間２０１ａ内での熱が集中するのを防止するように、１つは相対的に図面上上側に位置し、他の１つは相対的に図面上下側に位置するように実装できる。

したがって、各ＦＰＧＡ２０７に関与する第１電装側放熱部２２０の構成のうち第２放熱フィン部２１５および複数のヒートパイプ２１４の長さが異なるように設計可能である。
第２電装側放熱部２３０は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、電装ユニット本体２００ａの外側面に形成された複数の放熱フィン２００ｄと同じ高さを有する複数の放熱フィン２３０ｄが一体に形成可能である。このような第２電装側放熱部２３０は、両側がすべて開口した電装ユニット本体２００ａの第２設置空間２０１ｂの一側に結合されて第２設置空間２０１ｂの一側を閉鎖し、電装ユニット本体２００ａの外側面に形成された複数の放熱フィン２００ｄと共に一体感を有する外形をなすように備えられる。

第２電装側放熱部２３０の内側面の一部は、図１２の（ｃ）に示すように、複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３の発熱面に直接接触して外部に複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３が発生させる熱を直ちに外部に放熱させることができる。さらに、第２電装側放熱部２３０は、第２設置空間２０１ｂの内部の熱も複数の放熱フィン２００ｄを介して外部に放熱させることができる。

第２設置空間２０１ｂの内部に実装される複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３は、整流電圧の大きさによって、５Ｖ用、１２Ｖ用および３０Ｖ用で採用できる。しかし、実施例によっては多様な電圧用直流電源モジュール２０３が備えられることは言うまでもない。

このように、本発明によるアンテナ装置の一実施例は、実施例によって多様な電圧用直流電源モジュール２０３が採用できることから、その切替および組立が容易となるように、第２設置空間２０１ｂはフィルタユニット部１００が備えられた側の反対方向に開口するように形成されかつ、第２電装用印刷回路基板２０６ｂも第１電装用印刷回路基板２０６ａとは分離可能に備えられ、それぞれ異なる第１電装側放熱部２２０および第２電装側放熱部２３０を介して独立した放熱が行われるように備えられる。

第２電装用印刷回路基板２０６ｂのうち複数のＰＳＵ用直流電源モジュール２０３の一側には、図１２の（ｃ）に示すように、サージ保護用ラインフィルタ（ＳｕｒｇｅＰｒｏｔｅｃｔｏｒＬｉｎｅＦｉｌｔｅｒ）２０８が備えられる。これとともに、第２電装用印刷回路基板２０６ｂの前端には電源入力コネクタ２５３が備えられ、外部電源を供給することができる。そして、第２電装用印刷回路基板２０６ｂの前端部には、電装部品の作動によって発生する熱によって第１設置空間２０１ａまたは第２設置空間２０１ｂの内部圧力の上昇を防止するための圧力調節機能を行うゴアテックス（登録商標）２５１が備えられる。

一方、電装ユニット本体２００ａの外側面のうち複数の放熱フィン２００ｄが形成されていない反対面には、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、電装ユニット放熱カバー２５０が結合できる。電装ユニット放熱カバー２５０の外側面にも複数の放熱フィン２５０ｄが備えられ、電装ユニット本体２００ａの第１設置空間２０１ａおよび第２設置空間２０１ｂの熱を外部に放熱させることができる。

図１３は、図１の構成のうちフィルタユニット部１００と電装ユニット部２００とを離隔させるエアサポータ４００の結合関係を示す分解斜視図である。

フィルタユニット部１００と電装ユニット部２００は、図１３に示すように、複数のエアサポータ４００によって相互向かい合う面が離隔して配置される。エアサポータ４００は、フィルタユニット部１００と電装ユニット部２００とを相互結合させる役割を果たすだけでなく、フィルタユニット部１００と電装ユニット部２００とが相互向かい合う面に形成された複数の放熱フィン２５０ｄを介して放熱される空間が形成されるように所定距離離隔させることにより、放熱性能を大きく向上させることができる。

一方、図５Ａおよび図５Ｂ、図１０Ａおよび図１０Ｂ、そして図１３に示すように、フィルタユニット部１００のうち信号増幅器用印刷回路基板１０７ｂの一側には少なくとも１つのフィルタ側パワー接続端子１４０および少なくとも１つのフィルタ側信号接続端子１４５が備えられ、電装ユニット部２００のうち第１電装用印刷回路基板２０６ａには少なくとも１つの電装側パワー接続端子２４０が備えられるとともに、電装ユニット部２００のうち第２電装用印刷回路基板２０６ｂには少なくとも１つの電装側信号接続端子２４５が備えられる。

ここで、本発明によるアンテナ装置１の一実施例は、図１３に示すように、上述した少なくとも１つのフィルタ側パワー接続端子１４０および少なくとも１つの電装側パワー接続端子２４０を相互連結させるように一側の厚さ部を形成しながら結合される第１インターフェースブロックコネクタ３１０と、少なくとも１つのフィルタ側信号接続端子１４５および少なくとも１つの電装側信号接続端子２４５を相互連結させるように他側の厚さ部を形成しながら結合される第２インターフェースブロックコネクタ３２０とをさらに含むことができる。

第１インターフェースブロックコネクタ３１０および第２インターフェースブロックコネクタ３２０は、それぞれ電源またはデータ信号などを送受信するためのインターフェース個体であって、従来電源連結線などが電装部品または発熱素子と共に内部に配線されていたものを、フィルタユニット本体１００ａおよび電装ユニット本体２００ａの外部に配置することにより、自体の発熱を低減させる役割を果たす。また、従来の電源連結線などを外部に配置することにより、各ユニット（フィルタユニット部１００または電装ユニット部２００）の空間活用度を最大化させることができるのはもちろん、ソケット結合方式で結合されることにより、組立工程が容易になるというさらなる利点を創出することができる。

第１インターフェースブロックコネクタ３１０は、パワーサプライユニット（ＰＳＵ）およびＰＡ（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）などの電気的駆動構成に対する電源供給およびデータ信号の連結ポートの役割を果たすことができる。これとともに、第２インターフェースブロックコネクタ３２０は、第１電装用印刷回路基板２０６ａおよび第２電装用印刷回路基板２０６ｂに備えられた各種電装部品を介したＲＦ信号の送受信用ポートの役割を果たすことができる。

ここで、第１インターフェースブロックコネクタ３１０および第２インターフェースブロックコネクタ３２０による電源供給およびデータ信号の伝送のための信号ラインの配置は、後述のように、後の設計変更による部品の切替や故障／修理などのＡ／Ｓ対応が容易にできるように規格化することが好ましい。

前記のように構成される本発明によるアンテナ装置の一実施例は、図２に示すように、同一の諸元および仕様を有する発熱素子（すなわち、フィルタユニット部１００のＭａｉｎＴＲ、電装ユニット部２００の第１設置空間２０１ａに備えられたＦＰＧＡ２０７および第２設置空間２０１ｂに備えられたＰＳＵ用直流電源モジュール２０３）をフィルタユニット放熱モジュールおよび電装ユニット放熱モジュールと共にサブアセンブリ（ｓｕｂ－ａｓｓｅｍｂｌｙ）化して組立可能に備えられることにより、後の設計変更による部品の切替および故障／修理などのＡ／Ｓ対応が容易なプラットフォーム（Ｆｌａｔｆｏｒｍ）構造を設けられるようにするという利点を創出する。前記のような各部品のサブアセンブリ化は、フィルタユニット部１００および電装ユニット部２００、そして設計変更により追加されるその他のユニット間の空間の活用を最大化できるのはもちろん、組立工程も既存の結合部位を汎用化して設計可能であるという利点を有することができる。

これは、エアサポータ４００によって相互離隔して備えられたフィルタユニット部１００と電装ユニット部２００との間の電源供給およびデータ信号の連結ポートの役割を果たす第１インターフェースブロックコネクタ３１０および第２インターフェースブロックコネクタ３２０による共通ラインの設計の適用により可能である。

一方、図１３に示すように、フィルタユニット部１００および電装ユニット部２００のいずれか１つに連結され、本発明の一実施例によるアンテナ装置の作業者による手動搬送が容易となるように一対の取っ手部５００が連結可能である。

以上、本発明によるアンテナ装置の一実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明した。しかし、本発明の実施例が必ずしも上述した実施例によって限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者による多様な変形および均等な範囲での実施が可能であることは当然である。そのため、本発明の真の権利範囲は後述する特許請求の範囲によって定められる。

本発明は、同一の仕様および諸元の発熱素子群に対応する独立放熱部をマッチング配置しかつ、よりシンプルな配置構造を有するアンテナ装置を提供する。

１：アンテナ装置
１００：フィルタユニット部
１００ａ：フィルタユニット本体
１０７ａ：フィルタ用印刷回路基板
１０２：函体
１０３：函体カバー
１０４：ＲＥＴポート
１１０：フィルタユニット放熱モジュール
１１１：捕熱プレート
１１２：熱伝達媒介ブロック
１１３：第１放熱フィン部
１１４：ヒートパイプ
１１５：第２放熱フィン部
２００：電装ユニット部
２００ａ：電装ユニット本体
２１０：電装ユニット放熱モジュール
２２０：第１電装側放熱部
２３０：第２電装側放熱部
３１０：第１インターフェースブロックコネクタ
３２０：第２インターフェースブロックコネクタ
４００：エアサポータ

Claims

少なくとも１つ以上のレイヤを形成するように配置されたフィルタユニット部と、
前記フィルタユニット部と異なるレイヤを形成するように前記フィルタユニット部と離隔して結合され、各種電装装置が内蔵される電装ユニット部と、
前記フィルタユニット部のうち前記電装ユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記フィルタユニット部から発生した熱を外部に放熱するフィルタユニット放熱モジュールと、
前記電装ユニット部のうち前記フィルタユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記電装ユニット部のうち一側部に集中配置された第１発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第１電装部放熱モジュールと、前記第１電装部放熱モジュールに並んで備えられ、前記電装ユニット部のうち他側部に集中配置された第２発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第２電装部放熱モジュールとを含む電装部放熱モジュールとを含み、
前記フィルタユニット部は、
一側に所定の設置空間が設けられたフィルタユニット本体と、
前記フィルタユニット本体の設置空間に配置され、複数の信号増幅用素子（ＭａｉｎＴＲｆｏｒＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）が一面に実装された信号増幅器用印刷回路基板（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒＰＣＢ）と、
前記信号増幅器用印刷回路基板に対して所定距離離隔して積層配置され、一面に複数のＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）が配列設置されたフィルタ用印刷回路基板（ＦｉｌｔｅｒＰＣＢ）とを含み、
前記信号増幅器用印刷回路基板および前記フィルタ用印刷回路基板によって２つのレイヤを形成する、アンテナ装置。
前記フィルタユニット部と前記電装ユニット部は、一端部は前記フィルタユニット部に結合され、他端部は前記電装ユニット部に結合される複数のエアサポータによって所定距離離隔する、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記フィルタユニット放熱モジュールは、前記フィルタユニット本体の外側に結合され、前記フィルタユニット本体を貫通する熱伝達経路を通して前記複数の信号増幅用素子から発生した熱を放出するように備えられた、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記フィルタユニット放熱モジュールは、
前記複数の信号増幅用素子それぞれの発熱面に接着されて熱を捕集する捕熱プレートと、
前記捕熱プレートの外側面に接するように配置され、外側に複数の放熱フィンが形成された第１放熱フィン部と、
前記第１放熱フィン部に対して水平方向外側に離隔して配置され、前記第１放熱フィン部から熱が伝達されて遠距離放熱させるように外側に複数の放熱フィンが形成された第２放熱フィン部と、
前記捕熱プレートから熱が供給されて前記第１放熱フィン部に伝達する熱伝達媒介ブロックと、
前記第１放熱フィン部と前記熱伝達媒介ブロックとの間に一端部が挿入され、他端部が前記第２放熱フィン部と連結されて、前記熱伝達媒介ブロックから供給される熱を前記第２放熱フィン部に伝達する複数のヒートパイプとを含む、請求項３に記載のアンテナ装置。
前記捕熱プレートおよび前記熱伝達媒介ブロックは、銅材質で備えられた、請求項４に記載のアンテナ装置。
少なくとも１つ以上のレイヤを形成するように配置されたフィルタユニット部と、
前記フィルタユニット部と異なるレイヤを形成するように前記フィルタユニット部と離隔して結合され、各種電装装置が内蔵される電装ユニット部と、
前記フィルタユニット部のうち前記電装ユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記フィルタユニット部から発生した熱を外部に放熱するフィルタユニット放熱モジュールと、
前記電装ユニット部のうち前記フィルタユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記電装ユニット部のうち一側部に集中配置された第１発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第１電装部放熱モジュールと、前記第１電装部放熱モジュールに並んで備えられ、前記電装ユニット部のうち他側部に集中配置された第２発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第２電装部放熱モジュールとを含む電装部放熱モジュールとを含み、
前記電装ユニット部は、
前記フィルタユニット部側に開口し、少なくとも２つの区画された設置空間が備えられ、前記少なくとも２つの区画された設置空間のいずれか１つ（以下、「第１設置空間」と称し、残りの設置空間は「第２設置空間」と称する）に相当する部位であって、前記フィルタユニット部が隣接する面と反対の面（以下、「外側面」という）に複数の放熱フィンが一体に備えられた電装ユニット本体と、
前記電装ユニット本体の第１設置空間に設けられ、前記外側面に向かう一面に複数のＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）が実装された第１電装用印刷回路基板と、
前記電装ユニット本体の第２設置空間に設けられ、前記外側面に向かう一面に複数のＰＳＵ用直流電源モジュールが実装された第２電装用印刷回路基板とを含み、
前記第１電装用印刷回路基板および前記第２電装用印刷回路基板は、１つのレイヤ（層）を形成するように同じ高さに前記第１設置空間と第２設置空間とによって区画されて配置された、アンテナ装置。
前記電装部放熱モジュールは、
前記電装ユニット本体に開口して形成された複数の熱伝達孔を介して前記複数のＦＰＧＡと熱接触するように配置され、前記電装ユニット本体に形成された前記複数の放熱フィンよりも外側にさらに離隔して配置された第１電装側放熱部と、
前記電装ユニット本体に開口して形成された開口部を閉鎖するように前記電装ユニット本体の外側面に結合され、前記第１電装用印刷回路基板の前記複数のＰＳＵ用直流電源モジュールと接触するように備えられた第２電装側放熱部とを含む、請求項６に記載のアンテナ装置。
前記第１電装側放熱部は、
前記複数のＦＰＧＡそれぞれの発熱面に接着されて熱を捕集する捕熱プレートと、
前記捕熱プレートの外側面に接するように配置され、外側に複数の放熱フィンが形成された第１放熱フィン部と、
前記第１放熱フィン部に対して水平方向外側に離隔して配置され、前記第１放熱フィン部から熱が伝達されて遠距離放熱させるように外側に複数の放熱フィンが形成された第２放熱フィン部と、
前記捕熱プレートから熱が供給されて前記第１放熱フィン部に伝達する熱伝達媒介ブロックと、
前記第１放熱フィン部と前記熱伝達媒介ブロックとの間に一端部が挿入され、他端部が前記第２放熱フィン部と連結されて、前記熱伝達媒介ブロックから供給される熱を前記第２放熱フィン部に伝達する複数のヒートパイプとを含む、請求項７に記載のアンテナ装置。
前記捕熱プレートおよび前記熱伝達媒介ブロックは、銅材質で備えられた、請求項８に記載のアンテナ装置。
前記第２電装側放熱部は、前記電装ユニット本体の外側面に形成された前記複数の放熱フィンと同じ高さを有する複数の放熱フィンが一体に形成された、請求項９に記載のアンテナ装置。
少なくとも１つ以上のレイヤを形成するように配置されたフィルタユニット部と、
前記フィルタユニット部と異なるレイヤを形成するように前記フィルタユニット部と離隔して結合され、各種電装装置が内蔵される電装ユニット部と、
前記フィルタユニット部のうち前記電装ユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記フィルタユニット部から発生した熱を外部に放熱するフィルタユニット放熱モジュールと、
前記電装ユニット部のうち前記フィルタユニット部が結合される面の反対面に結合され、前記電装ユニット部のうち一側部に集中配置された第１発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第１電装部放熱モジュールと、前記第１電装部放熱モジュールに並んで備えられ、前記電装ユニット部のうち他側部に集中配置された第２発熱素子から発生した熱を外部に放熱する第２電装部放熱モジュールとを含む電装部放熱モジュールとを含み、
前記フィルタユニット部には少なくとも１つのフィルタ側パワー接続端子および少なくとも１つのフィルタ側信号接続端子が備えられ、前記電装ユニット部には少なくとも１つの電装側パワー接続端子および少なくとも１つの電装側信号接続端子が備えられ、
前記少なくとも１つのフィルタ側パワー接続端子および少なくとも１つの電装側パワー接続端子を相互連結させるように一側の厚さ部を形成しながら結合される第１インターフェースブロックコネクタと、
前記少なくとも１つのフィルタ側信号接続端子および少なくとも１つの電装側信号接続端子を相互連結させるように他側の厚さ部を形成しながら結合される第２インターフェースブロックコネクタとをさらに含む、アンテナ装置。