JPH02257703A - 電子走査アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はビームを電子的に切シ換える電子走査アンテ
ナ、特に能動形電子走査アンテナ（以下アクティブフェ
ーズドアレイアンテナという）に関するものである。

〔従来の技術〕

説明に先立ちアクティブフェーズドアレイアンテナ構成
上の特徴を述べる。

第４図はアクティブフェーズドアレイアンテナの基本構
成を示すブロック図であ’）、ａ１〜ａｎは所定の間隔
で高密度に配列された素子アンテナ。

ｂ１〜ｂｎ　は移相器、高出力増幅器、低雑音増幅器お
よび送受信切換器などの電子デバイスよ多構成された送
受信モジュール、Ｃに制御信号分配回路、ｄは電力分配
合成回路、ｅはデユープレクサ。

ｆは励振機１ｇに受信機、ｈは制御回路である。

第５図は送受信モジュールｂ１〜ｂｎの内部を示すもの
で、（ＩＩＨ送受信切換器、（２）は高出力増幅器。

（３）は低雑音増幅器、（４）は移相器、　　（５ａ）
　　は制御信号分配回路Ｃと結ぶ制御信号線路で、　　
（ｓｂ）　　は電力分配合成回路ｄと結ぶマイクロ波伝
送線路である。このアクティブフェーズドアレイアンテ
ナは送信時には励振機ｆからのマイクロ波電力信号は電
力分配合成回路ｄによフ送受信モジュールｂ１〜ｂｎへ
等分配される。

一方制御回路りにて各送受信モジュールに対して設定さ
れた移相制御信号は、制御信号分配回路Ｃにより送受信
モジュールｂ１〜ｂｎ　に導かれ。

移相器（４）へと入力される。上記マイクロ波電力信号
は移相器（４）によシ位相偏位が与えられた後、高出力
増巾器（２）によシ増幅されて素子アンテナａ１〜ａｆ
ｉに供給され空間へと放射される。受信時には素子アン
テナａ１〜ａｎ　に入射した信号は送受信モジュールｂ
１〜ｂｎ　の中の低雑音増幅器（３）と移相器（４）に
より増幅および位相制御され、電力分配合成回路ｄによ
多信号を合成して受信機（５）に入力する。

上記のようにアクティブフェーズドアレイアンテナは各
送受信モジュール内の移相器（４）によシ与えられる位
相偏位によ）形成される等位相面によフビーム指向方向
が決定される。この移相器（４）の特性は周知の通シ温
度の影響を大きく受け、各送受信モジュール間で温度バ
ラツキがあると位相バラツキを起こし、ひいてはアンテ
ナ性能劣化につながる。

さらに上記高出力増幅器（２）は熱損失が多い上。

特性は移相器（４）と同様温度依存性が極めて高い。

つまシカアクティブフェーズドアレイアンテナにおいて
は、高密度に配列された送受信モジュールを冷却、温度
制御するための冷却系の構成が重要課題であシ、アンテ
ナ全体の構成も上記冷却系の構成の仕方により大きく影
響を受ける。

従来この種アクティブフェイズドアレイアンテナの構成
例としては、米国特許第４０４４３９６号（１９７７年
８月２３日登碌）に示されている。第３図は米国特許第
４０４４３９６号　に示されたヒートパイプによル送受
信モジュールを冷却温度制御し得るアンテナ構成を示す
断面図である。

図において、（６）は送受信モジュール、（７）は素子
アンテナ、（８）は電子デバイスでアシ、中央にヒート
パイプα１に嵌合する高精度の穴が加工されている平板
（９）上に実装されている。συはアンテナの主構造部
材を兼ねる熱交換器であフ、上記ヒートパイプαＧがネ
ジ込まれている。αりは上記熱交換器αυ内に設けられ
た冷媒流路、αｊは冷媒の流れ、　＜１４１は制御信号
分配回路、（１９は電力分配合成回路、翰は制御信号線
路、（ｌηはマイクロ波伝送線路である。

従来のアクティブフェイズドアレイアンテナは上記のよ
うに構成され、送受信モジュール（６）はその内部の上
記平行なパネルにあけられた高精度の穴が上記ヒートパ
イプαＱＫ嵌合する形でアンテナに組み込まれる。アン
テナの動作時に電子デバイス（８）の発する熱は平板（
９）からヒートパイプα〔を伝わシ、熱交換器συに輸
送され、更に熱交換器αυ内を流れる冷媒０によシ、ア
ンテナ外部へと放出される仕組みとなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のアクティブフェーズドアレイアンテ
ナでは１．制御信号分配回路αＱ、電力分配合成回路←
９のパターン成形及び熱交換器住υの冷媒流路０成形に
際しての送受信モジュール（６）との結合線路用の貫通
穴及びヒートパイプｆｉＱ用の貫通穴による物理的制約
よ）、制御信号分配回路１．電力分配合成回路α９．熱
交換器（Ｌυの配置は第３図のようになる。

したがって、制御信号分配回路Ｉ及び電力分配合成回路
α９のいわゆる電気系の組立てと、熱交換器αυ等の冷
却系の組立てが入シ混じ夛１組立性。

メンテナンス性に欠けるという問題点があった。

また、制御信号分配回路α４には送受信モジュール（６
）と電力分配合成回路α９を結ぶマイクロ波伝送線路用
の貫通穴の他に、ヒートパイプα〔の貫通穴を設けねば
ならず、制御信号分配回路Ｉのパターン成形は複雑困難
なものとなるという問題点があった。さらに、熱交換器
αυは内部に冷媒流路０２を成形する都合上、第３図に
示す厚みＬｌは大きなものとなル、ひいては送受信モジ
ュール（６）と電力分配合成回路α９の距離Ｌ２及びア
ンテナ全体の大きさＬ３　　も大きなものとなる。

したがって、マイクロ波伝送経路は長くなシ損失が大き
くなる上構成も複雑なものと々り、アンテナ全体の小型
軽量化も困難なものとなるという問題点があった。

さらにまた、送受信モジュールの冷却温度制御という観
点からみると、上述の如く電子デバイス（８）→平板（
９）→ヒートバイブσ１→熱交換器αυ→冷媒αＪと熱
経路は長いものとなル、高い冷却性能を実現しづらいと
いう問題点があった。

この発明に、かかる課題を解決するためになされたもの
で１組立性、メンテナンス性に優れ、小型軽量でかつ送
受信モジュールの冷却温度制御特性の優れたアクティブ
フェーズドアレイアンテナの構成を得ること全目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るアクティブフェーズドアレイアンテナは
、偏平な矩形断面よシなる冷却ダクトを送受信モジュー
ルの側壁に接するように配設してアンテナを構成したも
のである。

〔作用〕

この発明においては、冷却ダクトを送受信モジュールの
電子デバイスが実装された側壁の外部に配設しているか
ら、送受信モジュール内の電子デバイスと冷媒との間の
熱経路は短かくなシ、制御信号分配回路、電力分配合成
回路のいわゆる電気系組立てと冷却系の組立てを分離で
きる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す立体図であシ、第２
図は第１図においてＡ　−Ａにて断面を取シ矢印Ｂの方
向に見た断面図である。

第１図において、（ハ）は縦横比の大きい偏平な六面体
筐体よ）成る送受信モジュール、α９は素子アンテナが
取）付くコネクタ、翰は制御信号伝送用のＤＣコネクタ
、　ｏｎはマイクロ波伝送用のＲＦコネクタ、四は上記
送受信モジュールα梯を２個正対組み合わせた送受信モ
ジュールセット、＠は等間隔に二次元的に配設される送
受信モジュールセット器の列間に配設した偏平な矩形断
面よルなる冷却ダクト、（ロ）は上記複数個の冷却ダク
ト（至）と長穴（至）を介して接続され、各々の冷却ダ
クトに冷媒を分配供給及び回収する冷媒用マニホールド
、（至）は冷媒の流れ、＠ホアンテナの主構造部材であ
るプレート、＠は制御信号分配回路、翰は電力分配合成
回路であシ、いずれも上記プレート■の背面に取り付け
られている。（７）は上記制御信号分配回路（至）上に
送受信モジュール（ｌｌ［）ＤＣコネクタ翰の位置に対
応して配設されたＤＣコネクタであシ、上記プレート（
イ）の穴？３υを貫通している。Ｏａは上記電力分配合
成回路（２）上に配設され九ＲＦコネクタであシ制御信
号分配回路（至）の穴（至）及びプレート（財）の穴Ｃ
１４１を貫通している。

第２図において、（至）は素子アンテナ、（至）は送受
信モジュールの側壁内面に密着実装された電子デバイス
である。

上記のように構成されたアクティブフェーズドアレイア
ンテナにおいては、制御信号分配回路（ハ）。

電力分配合成回路−のいわゆる電気系と冷却ダクト（ハ
）、冷媒用マニホールド（財）といった冷却系をプレー
ト＠を介し完全に分離されている。また、プレート■の
厚み５Ｌ１′は剛性強度上の要求を満足するものであれ
ばよいから送受信モジュール側と電力分配合成回路−の
距離Ｌ２′及びアンテナ全体の大きさり、／は小さく出
来る。

また、アンテナの動作時に電子デバイス（至）の発する
熱は送受信モジュールの側壁よシ冷却ダクト（至）に伝
わ力、矢印（至）に示すように冷媒によりマニホールド
＠を過少アンテナ外部へと放出されるので、熱経路も短
かく構成できる。

ところで、上記説明では送受信モジュールを２個組み合
せて送受信モジュールセットとしているが、２個以上の
偶数個の組み合せでも同様に構成できるということはい
うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、制御信号分配回路、電
力分配合成回路の電気系と冷却ダクト。

冷媒用マニホールドの冷却系とを分離して構成するとと
もに、送受信モジュールの側面に冷却ダクトを配設する
構成にしたので０組立性及びメンテナンス性に優れ、小
型軽量で、かつ送受信モジュールの冷却温度特性の優れ
たアクティブフェーズドアレイアンテナを構成できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す立体図、第２図は第
１図のＡｆＡ断面図、第３図は従来の実施例を示す断面
図、第４図はアクティブフェーズドアレイアンテナの基
本構成を示すブロック図。 第５図は送受信モジュールの内部を示すブロック図であ
る・ 図においてｈ　　１１〜ｉｎは素子アンテナ、　ｂ１〜
ｂｎは送受信モジュール、Ｃは制御信号分配回路、ｄは
電力分配合成回路、Ｃはデユープレクサ。 ｆは励振機１ｇは受信機、　　ｈｉｊ、制御回路、（１
）は送受信切換器、（２）は高出力増幅器、（３）は低
雑音増幅器、（４）は移相器、　　（５ａ）は制御信号
線路、　（ｓｂ）はマイクロ波伝送線路、（６）は送受
信モジュール、（７）は素子アンテナ、（８）は電子デ
バイス、（９）は平板、α１はヒートパイプ、（ｌυは
熱交喚器、α２は冷媒流路。 （１３は冷媒の流れ、α勾は制御信号分配回路、（１５
は電力分配合成回路、αＱは制御信号線路、　（１７１
はマイクロ波伝送線路、鱈は送受信モジュール、σ９は
コネクタ、（７）はＤＣコネクタ、ｔ２υはＲＦコネク
タ、（至）は送受信モジュール七ツ）、ｔｊ３は冷却ダ
クト、（ハ）は冷媒用マニホールド、（ハ）は長大、＠
は冷媒の流れ、＠はプレート、＠は制御信号分配回路、
＠は電力分配合成回路、（７）はＤＣコネクタ、　Ｃ３
２はＲＦコネクタ、（至）は素子アンテナ、（至）は電
子デバイスである。 なお９図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 特許出願人　　防衛庁技術研究本部長 箇井良三 第１図 第２図 り欠−・ψイ宕モ二’１−ＩＬ パノン２イぎモ二＝−＋Ｌｔソト 蹄！Ｖ］９°２ト 乃快用マ〕爪−比ド フ゛じ一ト ！＆１ｍ４ｆ；’？’；７４こ回ゴニ３・雪力／ｆ１配
合疾゛回路 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の間隔で二次元的に配列された複数個の素子アンテ
   ナと、上記複数個の素子アンテナにそれぞれ対応して接
   続され、送受信モジュールを構成する電子デバイスを、
   縦横比の大きい六面体筐体の側壁内面に密着実装してな
   る複数の送受信モジュールと、上記送受信モジュールを
   複数個正対組合せて構成し、アンテナの主構造部材であ
   るプレートの前面に所定の間隔で二次元的に配設された
   複数の送受信モジュールセットと、隣り合う送受信モジ
   ュールセット列の間に送受信モジュールセットの外面に
   接するように配設された断面が偏平な矩形状の冷却ダク
   トと、上記送受信モジュールセット列の端部に配設され
   上記複数の冷却ダクトに冷媒を分配供給および回収する
   冷媒用マニホールドと、上記プレートの背面に配設され
   、上記送受信モジユールへ制御信号を分配する制御信号
   分配回路と、上記プレートの背面に配設され、励振機か
   らの信号を分配し、かつ上記複数の素子アンテナの受信
   信号を上記複数の送受信モジュールを介して入力合成す
   る電力分配合成回路と、上記制御信号分配回路および電
   力分配合成回路と上記送受信モジュールとを上記プレー
   トを介して電気的に接続するためのコネクタとを具備し
   てなることを特徴とする電子走査アンテナ。