WO2023181097A1 - アンテナ装置及びレドーム - Google Patents

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WO2023181097A1
WO2023181097A1 PCT/JP2022/013044 JP2022013044W WO2023181097A1 WO 2023181097 A1 WO2023181097 A1 WO 2023181097A1 JP 2022013044 W JP2022013044 W JP 2022013044W WO 2023181097 A1 WO2023181097 A1 WO 2023181097A1
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WO
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antenna device
radome
slot
substrate
antenna
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/013044
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
翔司 森
哲也 齋藤
Original Assignee
日本電気株式会社
Necプラットフォームズ株式会社
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Publication date
Application filed by 日本電気株式会社, Necプラットフォームズ株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to PCT/JP2022/013044 priority Critical patent/WO2023181097A1/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna device and a radome.
  • a resin radome is used as a radome to protect the antenna surface of the antenna.
  • the thickness of the radome must be increased in order to increase durability. Therefore, in recent years, as disclosed in Patent Document 1, it has been considered to protect the antenna surface by using a casing made of a conductor instead of a resin radome.
  • Patent Document 1 has no description regarding heat radiation. Therefore, when attempting to realize an antenna device using the technology disclosed in Patent Document 1, it is necessary to further attach a heat dissipation mechanism such as a heat dissipation fin to the antenna device using a casing made of a conductor. However, there was a problem in that the antenna device became large. Note that as the number of antennas included in an antenna device increases, the number of heat-generating components in the antenna device also tends to increase, so it is thought that the size of the antenna device will increase significantly.
  • One purpose of the present disclosure is to provide an antenna device and a radome that are made to solve the above problems and can suppress the increase in size of the antenna device.
  • the antenna device includes: A substrate and an antenna element disposed on the surface of the substrate; a radome made of a thermally conductive conductor that covers the surface of the substrate and has a slot formed at a position facing the antenna element; Equipped with The radome is It has a radiation fin structure formed to protrude from the outer surface on the opposite side to the substrate side, The radiation fin structure includes at least radiation fins formed to surround the slot.
  • An antenna device A substrate and a plurality of antenna elements arranged on the surface of the substrate; a radome of a thermally conductive conductor that covers the surface of the substrate and has a plurality of slots formed at positions facing each of the plurality of antenna elements; Equipped with The radome is It has a radiation fin structure formed to protrude from the outer surface on the opposite side to the substrate side, The heat dissipation fin structure is It has at least a plurality of heat radiation fins formed to surround each of the plurality of slots.
  • the radome according to the third aspect of the present disclosure is A radome made of a thermally conductive conductor and having a slot formed at a position facing the antenna element while covering the surface of a substrate on which the antenna element is arranged,
  • the radome is It has a radiation fin structure formed to protrude from the outer surface on the opposite side to the substrate side,
  • the heat dissipation fin structure is It has at least a radiation fin formed to surround the slot.
  • an antenna device and a radome that can suppress enlargement of the antenna device.
  • FIG. 1 is a schematic top view of the antenna device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a part of the radome provided in the antenna device shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an antenna device according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the flow of heat radiation in the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a part of the antenna device according to a first modification.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a part of the antenna device according to a third modification. It is a partially enlarged view of an antenna device according to a fourth modification. It is a partially enlarged view of an antenna device according to a fifth modification.
  • FIG. 3 is a schematic top view of an antenna device according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic top view of an antenna device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic top view of an antenna device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the flow of heat radiation in the antenna device according to the third embodiment.
  • An active antenna system is known as an antenna device used in fifth generation mobile communications.
  • AAS enables flexible beamforming, MU-MIMO (Multi User-Multiple Input Multiple), and massive MIMO by providing a transmitter/receiver for each of the multiple antenna elements that make up a multi-element antenna array. (Massive-MIMO) etc.
  • MU-MIMO Multi User-Multiple Input Multiple
  • massive MIMO massive MIMO by providing a transmitter/receiver for each of the multiple antenna elements that make up a multi-element antenna array.
  • Massive-MIMO massive MIMO
  • AAS with full digital beamforming function that can realize MU-MIMO uses ADC (analog to digital converter), DAC (digital to analog converter), TRX (Transmitter and Receiver), and RF A transceiver including a front end (Radio Frequency Frontend) is provided corresponding to each antenna. Therefore, in this AAS, as the number of antennas increases, the number of transmitters and receivers increases, and power consumption also increases accordingly.
  • a device equipped with an antenna, such as an antenna-integrated base station device, uses a resin radome as a radome to protect the antenna surface of the antenna.
  • the resin radome may become an obstacle when the heat generated within the antenna device is released to the outside. Therefore, in an AAS that uses a resin radome, heat is not dissipated from the antenna surface to the outside, but instead a radiator fin is installed in the housing provided on the back side opposite to the antenna surface. are provided, and heat is radiated to the outside from the radiator fins. Therefore, in an AAS that uses a resin radome, it is necessary to additionally provide heat dissipation fins such as radiator fins, resulting in an increase in size.
  • the forced cooling method is a method in which an internal device is cooled by providing a fan to force outside air into the internal device or to suck out superheated air from the internal device.
  • the natural air cooling method diffuses heat from internal devices, guides the heat to radiator fins, and then secures the number and length of fins to expand the heat dissipation area with the external environment. This is a method that increases efficiency.
  • AAS that uses a forced cooling system can improve heat dissipation efficiency and be more compact, but since the fan needs to be driven continuously, failures can occur due to continuous operation, leading to decreased reliability. , immediate maintenance is required in the event of a breakdown. Furthermore, in AAS that employs a forced cooling system, the rotating noise of the fan may cause noise pollution, especially when deployed in urban areas. Therefore, the natural cooling method is more likely to be adopted for AAS than the forced cooling method. Therefore, even in an AAS employing a natural cooling method, it is desired to achieve reduction in size and weight while increasing heat dissipation efficiency.
  • the present disclosure realizes an antenna device such as AAS and a radome that can increase heat dissipation efficiency while suppressing increase in size.
  • FIG. 1 is a schematic top view of an antenna device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the radome 50 provided in the antenna device 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the antenna device 100 shown in FIG. 1. Note that FIG. 3 shows a cross-sectional view of the antenna device 100 shown in FIG. 1 when the antenna device 100 is cut along the cutting line II-II.
  • the antenna device 100 is an antenna array including a plurality of antenna elements, and may be an AAS, for example. Since the antenna device 100 includes a large number of antenna elements, it may be referred to as an antenna system. As shown in FIGS. 1 to 3, the antenna device 100 includes a substrate 10, a plurality of antenna elements 20, a ground layer 30, a plurality of heat generating components 40, and a radome 50.
  • the board 10 is provided with an electrical wiring pattern, and a plurality of antenna elements 20 are arranged on the first surface of the board 10 on the positive Z-axis side.
  • the first surface faces the radio wave emission direction of the antenna element 20 and may therefore be referred to as the front surface or the upper surface
  • the second surface of the substrate 10 on the opposite side to the first surface may be referred to as the back surface or lower surface. may be done.
  • the plurality of antenna elements 20 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction on the surface of the substrate 10.
  • the plurality of antenna elements 20 are electrically connected to the ground layer 30 and the radome 50 via a ground line provided on the surface of the substrate 10. Although not shown, the plurality of antenna elements 20 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction as well.
  • a plurality of thermal vias 11 are formed in the substrate 10, which are through holes that penetrate from the front surface to the back surface of the substrate 10.
  • the plurality of thermal vias 11 are arranged near the plurality of antenna elements 20. Further, the plurality of thermal vias 11 are formed so as to surround the plurality of antenna elements 20 when viewed from above (that is, when viewing the surface of the substrate 10 in the negative direction of the Z-axis). Note that in this embodiment, the plurality of thermal vias 11 are formed so as to surround all of the plurality of antenna elements 20, but the present invention is not limited to this.
  • the antenna element 20 may be formed to surround the antenna element 20 .
  • the plurality of antenna elements 20 may be arranged so that the intervals between adjacent antenna elements 20 are equal.
  • Each antenna element 20 is an antenna element to which power is supplied, and is, for example, a patch antenna.
  • Each antenna element 20 is a primary resonator through which a transmitter/receiver (not shown) arranged on the back surface of the substrate 10 transmits and receives signals to and from an external communication device.
  • the antenna device 100 uses twin resonance between a plurality of antenna elements 20 and a plurality of slot antenna elements constituted by a plurality of slots 53, which will be described later, to direct the surface of the substrate 10 from the plurality of slot antenna elements. It emits radio waves and sends and receives signals to external communication devices located in that direction.
  • each heat generating component 40 may be, for example, an AMP (Amplifier).
  • the plurality of heat generating components 40 may be arranged at positions corresponding to each of the plurality of antenna elements 20. Specifically, each heat generating component 40 and the antenna element 20 corresponding to the heat generating component 40 may be arranged to sandwich the substrate 10 in the Z-axis direction.
  • each heat generating component 40 is electrically connected to the antenna element 20 corresponding to the heat generating component 40.
  • each heat generating component 40 is thermally connected to a radome 50, which will be described later, via the ground layer 30.
  • the antenna device 100 is configured such that the heat generated by each heat generating component 40 is transmitted to the radome 50 via the thermal via 11 corresponding to the heat generating component 40.
  • Each thermal via 11 serves as a heat radiation path for transmitting heat generated by the heat generating component 40 corresponding to the thermal via 11 to the radome 50.
  • each heat generating component 40 is connected to an external circuit via at least one of the signal line and control line other than the ground of the board 10. Furthermore, the ground pad (GND PAD1) on the back surface of each heat generating component 40 or the ground pin (GND Pin) arranged around each heat generating component 40 is reflow processed using surface mount technology (SMT) or the like. , it is connected to the ground pattern surface (GND Pattern) on the substrate 10 or the ground terminal portion for connecting the ground pin (GND PAD2). The connecting portion between these grounds is connected to the ground layer 30 not only for electrical grounding but also to form a heat dissipation path.
  • SMT surface mount technology
  • the radome 50 is formed of a conductor that has thermal conductivity.
  • the radome 50 is made of metal such as aluminum, silver, copper, or an alloy containing any of these.
  • the radome 50 may be a resin housing whose surface is plated with a conductor having thermal conductivity.
  • the radome 50 is fixed to the substrate 10 while covering the surface of the substrate 10, and serves as a protection member that protects the plurality of antenna elements 20 arranged on the surface of the substrate 10.
  • the radome 50 includes a flat portion 51 and a wall portion 52.
  • the plane portion 51 is arranged parallel to the substrate 10 at a distance equal to the height of the wall portion 52 from the substrate 10 while covering the surface of the substrate 10 .
  • a plurality of slots 53 in the same number as the antenna elements 20 are formed in the plane portion 51 at positions facing the plurality of antenna elements 20 arranged on the surface of the substrate 10 .
  • the plurality of slots 53 are each formed at a position of the plurality of antenna elements 20 in the positive Z-axis direction.
  • Each slot 53 functions as a slot antenna element.
  • Each slot antenna element is a sub-resonator having the same resonant frequency as the antenna element 20 corresponding to the slot antenna element, and functions as an antenna element that widens the frequency band by coupling and resonating with the antenna element 20. .
  • the antenna device 100 can transmit and receive signals using a wider frequency band with a communication device oriented in the direction in which the outer surface of the substrate 10 is oriented on the opposite side to the front surface. It can be performed.
  • the plane portion 51 includes at least a plurality of first heat radiation fins 54 protruding from the outer surface on the side opposite to the substrate 10 side.
  • Each first radiation fin 54 is a fin for radiating heat generated in the heat generating component 40 to the outside.
  • Each first radiation fin 54 is arranged near one of the plurality of slots 53 functioning as a slot antenna element.
  • Each first radiation fin 54 protrudes from the outer surface of the plane portion 51 in the positive Z-axis direction and in the vertical direction. In other words, each first radiation fin 54 protrudes from the outer surface of the plane part 51 so that the wall part 52 extends in the positive direction of the Z-axis.
  • Each first radiation fin 54 transmits the heat of the heat generating component 40 transmitted from the wall portion 52 to the air, thereby releasing the heat of the heat generating component 40 to the outside of the antenna device 100. In other words, by touching the surface of each first radiation fin 54, the outside air removes the heat from the heat generating component 40 transmitted from the wall portion 52.
  • the wall portion 52 is provided so as to extend from the inner surface of the plane portion 51 on the substrate 10 side in the negative Z-axis direction and in the vertical direction.
  • the wall portion 52 is connected to the substrate 10 with the radome 50 covering the surface of the substrate 10, and is provided so as to surround each antenna element 20.
  • the wall portion 52 covers the area between adjacent antenna elements 20 on the surface of the substrate 10 and the vicinity of the end of the substrate 10. It is provided to connect to the area of
  • since the wall portion 52 is connected to the substrate 10 with the radome 50 covering the substrate 10, it is thermally connected to the plurality of heat generating components 40 arranged on the back surface of the substrate 10.
  • the wall portion 52 is provided at a position to cover each end of the plurality of thermal vias 11 formed on the substrate 10 with the radome 50 covering the substrate 10. Thereby, the wall portion 52 can receive the heat of the plurality of heat generating components 40 via the plurality of thermal vias 11 and transmit it to the plurality of first heat radiation fins 54 .
  • the wall portion 52 is provided to connect to the area between two adjacent antenna elements 20 on the surface of the substrate 10, mutual influence between the plurality of antenna elements 20 can be reduced, and as a result, the antenna characteristics of the antenna device 100 can be improved. Further, by providing the wall portion 52, multiple resonances that may occur in the space inside the casing made of conductors are suppressed, so there is no need to attach an absorber to suppress multiple resonances, and as a result, Development costs and manufacturing costs are suppressed.
  • FIG. 3 shows the antenna device 100 shown in FIG. 1 when cut along the cutting line II-II passing through the center of each of the plurality of slots 53 arranged in the X-axis direction.
  • This is a cross-sectional view of the antenna device 100 shown in FIG. 1 when the antenna device 100 shown in FIG. 1 is cut along a cutting line passing through the center of each of the plurality of slots 53 arranged in the Y-axis direction. Since the components other than the heat dissipation fins are the same, the explanation thereof will be omitted.
  • the plane portion 51 of the radome 50 will be explained using FIGS. 1 and 2.
  • the plane portion 51 includes, in addition to the plurality of slots 53 and the plurality of first radiation fins 54 described above, the plurality of second radiation fins 55 and the plurality of third radiation fins. 56.
  • the plurality of first radiation fins 54, the plurality of second radiation fins 55, and the plurality of third radiation fins 56 are also collectively referred to as a radiation fin group (radiation fin structure) 57.
  • each slot 53 has an X-shape.
  • the shape of each slot 53 will be explained in more detail using FIG. 2. Note that FIG. 2 shows only one slot 53 among the plurality of slots 53 formed in the plane part 51 of the radome 50 and the group of radiation fins 57 around the slot.
  • the slot 53 has a first opening 53a that extends in a first direction that is at an angle of 45 degrees with the X-axis, and a first opening 53a that extends in a first direction that is different from the first direction, that is, and a second opening 53b extending in the second direction with an angle of 135 degrees (-45 degrees).
  • the first opening 53a has a rectangular opening in the plane portion 51, with the first direction as the longitudinal direction and the second direction as the lateral direction.
  • the second opening 53b has a rectangular opening in the plane portion 51 with the second direction as the longitudinal direction and the first direction as the lateral direction.
  • the first opening 53a and the second opening 53b intersect, for example, at the center of the slot 53, thereby forming an X-shaped opening. Since each slot 53 has an X-shaped opening, it can function as a slot antenna element capable of transmitting and receiving dual polarized waves.
  • each slot 53 is configured to function as a slot antenna element capable of receiving three or more polarized waves by, for example, combining an additional opening with the first opening 53a and the second opening 53b. It's okay.
  • the radiation fin group 57 is formed to protrude from the outer surface of the flat portion 51 on the side opposite to the substrate 10 side.
  • the plurality of first radiation fins 54, the plurality of second radiation fins 55, and the plurality of third radiation fins 56 are configured to protrude from the outer surface of the plane portion 51 on the side opposite to the substrate 10 side. It is formed by The radiation fin group 57 is arranged near the plurality of slots 53 that function as slot antenna elements in order to improve heat radiation efficiency.
  • Each first radiation fin 54 is arranged between two slots 53 adjacent in the X-axis direction, and extends from an end of the flat part 51 in the Y-axis negative direction to an end of the flat part 51 in the Y-axis positive direction. It extends to the section. Note that the shape of each first radiation fin 54 shown in FIG. 1 is merely an example, and therefore, other shapes may be used.
  • Each second radiation fin 55 is arranged between two slots 53 adjacent in the Y-axis direction, and extends from the end of the flat part 51 in the negative X-axis direction to the end of the flat part 51 in the positive X-axis direction. It extends to the section.
  • each slot 53 includes a portion of a pair of first radiation fins 54 formed to sandwich the slot 53 in the X-axis direction, and a portion of the first radiation fin 54 that is formed to sandwich the slot 53 in the Y-axis direction. It is surrounded by a part of the pair of second heat radiation fins 55 formed therein.
  • the current generated in the vicinity of each slot 53 not only flows along the pair of first radiation fins 54 but also flows along the pair of second radiation fins 55 in a direction different from that of the pair of first radiation fins 54. Since the current flows even in one direction, the direction of the current is dispersed compared to the case where the current flows in only one direction. Thereby, the influence of the current on the direction of polarized waves transmitted and received in each slot 53 is suppressed. In other words, unintended variations in the direction of polarized waves transmitted and received in each slot 53 due to the current are suppressed.
  • the portions of the radiation fins 54 and 55 surrounding each slot 53 are preferably formed to be point symmetrical about the center portion (center portion) of the slot 53 when viewed from above.
  • the portions of the radiation fins 54 and 55 surrounding each slot 53 are rectangular so that they are point symmetrical about the center of the slot 53 when viewed from above. is formed.
  • the portions of the radiation fins 54 and 55 surrounding each slot 53 constitute a closed circuit, and the current flowing through each of the opposing radiation fins among the portions of the radiation fins 54 and 55 surrounding the slot 53 is reversed. Therefore, the influence of the current flowing through each of the opposing radiation fins on the polarization is canceled out. Thereby, deterioration of the isolation between the two polarized waves in each slot 53 is effectively suppressed.
  • Each third radiation fin 56 is arranged between two slots 53 adjacent to each other in the Y-axis direction.
  • Each of the third radiation fins 56 is composed of three rectangular radiation fins whose longitudinal direction is in the Y-axis direction and whose width direction is in the X-axis direction.
  • each third radiation fin 56 is not limited to being composed of three radiation fins, and may be composed of any number of one or more radiation fins.
  • the shape of each third heat radiation fin 56 is merely an example, and therefore, other shapes may be used.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of heat radiation in the antenna device 100.
  • FIG. 4 is a diagram in which white arrows are added to the schematic cross-sectional view shown in FIG. 3 to show the flow of heat generated in the plurality of heat generating components 40.
  • heat generated in the plurality of heat generating components 40 is transmitted to the wall portion 52 of the radome 50 having thermal conductivity via the ground layer 30 and the plurality of thermal vias 11.
  • the heat of the wall portion 52 is further transmitted to a group of radiation fins 57 formed on the surface of the radome 50, and is then released to the outside.
  • the antenna device 100 includes the radome 50 made of a thermally conductive conductor that protects the plurality of antenna elements 20 and also functions as a slot antenna.
  • the radome 50 includes at least a wall portion 52 that receives heat generated within the antenna device 100, and a radiation fin group (radiation fin structure) 57 that releases the heat received by the wall portion 52 to the outside.
  • the antenna device 100 according to the present embodiment can efficiently radiate heat generated within the device to the outside without providing a heat radiating mechanism separate from the radome 50. That is, the antenna device 100 according to the present embodiment can efficiently release heat generated within the device to the outside while suppressing an increase in scale.
  • the radiation fin group 57 includes at least radiation fins formed to surround each slot 53.
  • the direction of the current generated in the vicinity of each slot 53 is dispersed, so that unintended fluctuations in the direction of polarized waves transmitted and received in each slot 53 due to the current are suppressed.
  • two polarized waves are transmitted and received in each slot 53, unintended fluctuations in the directions of the two polarized waves are suppressed, and the directions of the two polarized waves are kept orthogonal. Deterioration of isolation between two polarized waves is suppressed.
  • the antenna device 100 if a resin radome is used to protect the antenna surface, the front surface of the antenna device cannot be used for heat radiation. Therefore, when a resin radome is used in the antenna device, it is necessary to provide a radiation fin on the back surface of the antenna device.
  • the antenna device 100 according to the present embodiment since the radome 50 having thermal conductivity is used, a heat dissipation mechanism can be provided on the front surface of the antenna device 100. There is no need to provide heat dissipation fins on the back. Therefore, the antenna device 100 can efficiently radiate heat generated within the device to the outside while suppressing an increase in scale.
  • the antenna device 100 when a resin radome is used to protect the antenna surface in an antenna device, it is necessary to secure a certain amount of space between the antenna element and the resin radome in order to properly adjust the antenna characteristics. .
  • the antenna device 100 according to the first embodiment since the slot antenna element and the radome 50 are made of the same member, there is no need to secure a space between the antenna element 20 and the radome 50. . Therefore, the antenna device 100 can further suppress increase in scale.
  • an additional radiation fin group may be provided on the back side of the antenna device 100 according to the present embodiment.
  • the antenna device 100 can more efficiently radiate heat generated within the device to the outside.
  • antenna pattern distortion due to the influence of mutual coupling between the plurality of antenna elements 20 is corrected by adjusting the dimensions and positional relationship of the radiation fin group 57. Good too. Thereby, the antenna device 100 can further improve antenna characteristics.
  • One slot 53 may be formed in the radome 50, and a radiation fin may be formed to surround the slot 53.
  • each slot 53 had an X-shape.
  • each slot 53 has a so-called dogbone shape. This will be explained below using FIG. 5.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a part of the antenna device 100a according to the first modification. Note that FIG. 5 only shows one slot 53 out of the plurality of slots 53 formed in the plane part 51 of the radome 50 and the group of radiation fins 57 around it. Since the antenna device 100a is the same as the antenna device 100 except for the shape of each slot 53, the description thereof will be omitted.
  • the slot 53 shown in FIG. 5 includes a first opening 53a extending in the first direction and a second opening 53b extending in the second direction.
  • the first opening 53a and the second opening 53b intersect, for example, at the center of the slot 53, thereby forming an X-shaped opening.
  • both ends of the first opening 53a and both ends of the second opening 53b are widened.
  • the width in the direction perpendicular to the first direction is equal to the width of the first opening 53a. It is wider than the width of the part other than both ends.
  • the width in the direction perpendicular to the second direction is larger than that of the portion other than both ends of the second opening 53b. It is wider than it is wide.
  • the antenna device 100a according to the first modification can achieve the same effects as the antenna device 100. Furthermore, by adopting the shape shown in FIG. 5 as the shape of each slot 53, the antenna device 100a can widen the frequency band used for transmission and reception.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of an antenna device 100b, which is a second modification example of the antenna device 100. Note that FIG. 6 shows only one slot 53 out of the plurality of slots 53 formed in the plane part 51 of the radome 50 and the group of radiation fins 57 around the slot.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a part of the radiation fin group 57 provided in the antenna device 100b. Note that FIG. 7 shows a cross section of the radiation fin group 57 provided in the antenna device 100b shown in FIG. 6 when the antenna device 100b is cut along the cutting line VII-VII. Since the antenna device 100b is the same as the antenna device 100 except for the shape of the radiation fin group 57, the description thereof will be omitted.
  • the radiation fin group 57 is provided with a plurality of slits SL that are large enough to not block the flow of current. Thereby, water adhering to the outer surface of the radome 50 flows out of the radome 50 via the slit SL without remaining on the outer surface of the radome 50.
  • the antenna device 100b according to the second modification can achieve the same effects as the antenna device 100. Furthermore, in the antenna device 100b, since the radiation fin group 57 is provided with a plurality of slits SL, the water adhering to the outer surface of the radome 50 does not stay on the outer surface of the radome 50 but flows through the radome 50 through the slits SL. flows outside. Thereby, the antenna device 100b can prevent corrosion of the radome 50 caused by water remaining on the outer surface of the radome 50.
  • FIG. 8 is a partially enlarged view of an antenna device 100c, which is a third modification example of the antenna device 100. Note that FIG. 8 shows only one slot 53 out of the plurality of slots 53 formed in the plane part 51 of the radome 50 and the group of radiation fins 57 around the slot.
  • the antenna device 100c is the same as the antenna device 100 except for the shape of the radiation fin group 57, so the description thereof will be omitted.
  • the shape of the radiation fins 55 is different from that in the radiation fin group 57 shown in FIG. Specifically, in the radiation fin group 57 shown in FIG. 2, the radiation fins 54 and 55 are formed to surround the slot 53, whereas in the radiation fin group 57 shown in FIG. 8, only the radiation fin 55 is formed. , are formed to surround the slot 53.
  • the radiation fins 55 surrounding the slot 53 are formed in a rectangular shape so as to be symmetrical about the center of the slot 53 when viewed from above.
  • the heat dissipation fins 55 surrounding the slot 53 form a closed circuit, and the current flowing through the opposing heat dissipation fin portions of the heat dissipation fins 55 surrounding the slot 53 is in the opposite direction.
  • the influence of the current flowing through each of the radiation fin portions on the polarization is canceled out. Thereby, deterioration of the isolation between the two polarized waves in each slot 53 is effectively suppressed.
  • the antenna device 100c according to the third modification can achieve the same effects as the antenna device 100.
  • a plurality of slits SL may be provided in the radiation fin group 57 provided in the antenna device 100c.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a part of an antenna device 100d, which is a fourth modification example of the antenna device 100. Note that FIG. 9 shows only one slot 53 out of the plurality of slots 53 formed in the plane part 51 of the radome 50 and the group of radiation fins 57 around the slot. Since the antenna device 100d is the same as the antenna device 100 except for the shape of the radiation fin group 57, the description thereof will be omitted.
  • the shape of the radiation fins 55 is different from that in the radiation fin group 57 shown in FIG. Specifically, in the radiation fin group 57 shown in FIG. 2, the radiation fins 54 and 55 are formed to surround the slot 53, whereas in the radiation fin group 57 shown in FIG. 9, only the radiation fin 55 is formed. , are formed to surround the slot 53.
  • the radiation fins 55 surrounding the slot 53 are formed in a circular shape so as to be symmetrical about the center of the slot 53 when viewed from above.
  • the heat dissipation fins 55 surrounding the slot 53 form a closed circuit, and the current flowing through the opposing heat dissipation fin portions of the heat dissipation fins 55 surrounding the slot 53 is in the opposite direction.
  • the influence of the current flowing through each of the radiation fin portions on the polarization is canceled out. Thereby, deterioration of the isolation between the two polarized waves in each slot 53 is effectively suppressed.
  • the antenna device 100d according to the fourth modification can achieve the same effects as the antenna device 100.
  • a plurality of slits SL may be provided in the radiation fin group 57 provided in the antenna device 100d.
  • each radiation fin 55 may be formed integrally with the radiation fin 54 corresponding to the radiation fin 55.
  • FIG. 10 is a partially enlarged view of an antenna device 100e, which is a fifth modification example of the antenna device 100. Note that FIG. 10 shows only one slot 53 among the plurality of slots 53 formed in the plane part 51 of the radome 50 and the group of radiation fins 57 around the slot. Since the antenna device 100e is the same as the antenna device 100 except for the shape of the radiation fin group 57, the description thereof will be omitted.
  • the shape of the radiation fins 55 is different from that in the radiation fin group 57 shown in FIG. Specifically, in the radiation fin group 57 shown in FIG. 2, the radiation fins 54 and 55 are formed to surround the slot 53, whereas in the radiation fin group 57 shown in FIG. 10, only the radiation fin 55 is formed. , are formed to surround the slot 53.
  • the radiation fins 55 surrounding the slot 53 are formed in a hexagonal shape so as to be symmetrical about the center of the slot 53 when viewed from above.
  • the heat dissipation fins 55 surrounding the slot 53 form a closed circuit, and the current flowing through the opposing heat dissipation fin portions of the heat dissipation fins 55 surrounding the slot 53 is in the opposite direction.
  • the influence of the current flowing through each of the radiation fin portions on the polarization is canceled out. Thereby, deterioration of the isolation between the two polarized waves in each slot 53 is effectively suppressed.
  • the antenna device 100e according to the fifth modification can achieve the same effects as the antenna device 100.
  • the radiation fins 55 surrounding each slot 53 are not limited to being formed in a hexagonal shape when viewed from above, but may be formed into a polygonal shape that is point symmetrical about the center of the slot 53 when viewed from above. It may be formed into a shape.
  • a plurality of slits SL may be provided in the radiation fin group 57 provided in the antenna device 100e.
  • each radiation fin 55 may be formed integrally with the radiation fin 54 corresponding to the radiation fin 55.
  • FIG. 12 are schematic top views of an antenna device 200 according to the second embodiment.
  • the hidden slot portion is represented by a broken line.
  • the antenna device 200 further includes a sealing material 61 compared to the antenna device 100.
  • the sealing material 61 is provided to seal each slot 53 from the outer surface side of the radome 50.
  • the sealing material 61 is made of resin that transmits radio waves.
  • the sealing material 61 may be formed by filling each slot 53 with liquid resin such as silicone.
  • the rest of the structure of the antenna device 200 is the same as that of the antenna device 100, so the description thereof will be omitted.
  • the antenna device 200 according to the present embodiment can achieve the same effects as the antenna device 100. Furthermore, in the antenna device 200 according to the present embodiment, by sealing each slot 53 with the sealing material 61, the airtightness inside the device can be improved, so corrosion inside the device can be prevented. can.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an antenna device 300 according to the third embodiment. Note that the schematic cross-sectional view of the antenna device 300 shown in FIG. 13 corresponds to the schematic cross-sectional view of the antenna device 100 shown in FIG. 3.
  • the antenna device 300 further includes a substrate 70, a ground layer 80, and a plurality of heat transfer members 90.
  • the antenna device 300 includes substrates 10 and 70, a plurality of antenna elements 20, ground layers 30 and 80, a plurality of heat generating components 40, a radome 50, and a plurality of heat transfer members 90. Be prepared.
  • a plurality of heat transfer members 90 On the back surface of the substrate 10, instead of the plurality of heat generating components 40, a plurality of heat transfer members 90, the same number as the number of antenna elements 20, are arranged.
  • the plurality of heat transfer members 90 are arranged at positions corresponding to each of the plurality of antenna elements 20. Specifically, each heat transfer member 90 and the antenna element 20 corresponding to the heat transfer member 90 are arranged to sandwich the substrate 10 in the Z-axis direction.
  • the substrate 70 is arranged so that the third surface faces the back surface of the substrate 10.
  • the substrate 70 and the substrate 10 are arranged so as to sandwich the plurality of heat transfer members 90 in the Z-axis direction.
  • the third surface faces the same direction as the front surface of the substrate 10, it may be referred to as the front surface or the top surface, and the fourth surface of the substrate 70 on the opposite side to the third surface may be referred to as the back surface or the bottom surface. may be done.
  • a plurality of thermal vias 71 which are through holes penetrating from the front surface to the back surface of the substrate 70, are formed in the substrate 70.
  • the plurality of thermal vias 71 are arranged near the plurality of heat generating components 40. Further, the plurality of thermal vias 71 are formed so as to surround the plurality of heat generating components 40 when viewed from above. Note that in this embodiment, the plurality of thermal vias 71 are formed so as to surround all of the plurality of heat generating components 40; however, the present invention is not limited thereto. It may be formed so as to surround the heat generating component 40 of.
  • the same number of heat-generating components 40 as the antenna elements 20 are arranged on the back surface of the board 70 via a ground layer 80 made of copper foil or the like.
  • the plurality of heat generating components 40 are arranged at positions corresponding to each of the plurality of antenna elements 20. Specifically, each heat generating component 40 and the antenna element 20 corresponding to the heat generating component 40 are arranged such that the substrate 10, the heat transfer member 90 corresponding to the heat generating component 40, and the substrate 70 are sandwiched in the Z-axis direction. It is located.
  • each heat generating component 40 is thermally connected to a heat transfer member 90 corresponding to the heat generating component 40 via the ground layer 80. Further, each heat transfer member 90 is thermally connected to the radome 50 via the ground layer 30.
  • the heat generated by each heat generating component 40 is transmitted to the heat transfer member 90 corresponding to the heat generating component 40 via the thermal via 71 corresponding to the heat generating component 40, and The heat of the heat member 90 is configured to be transmitted to the radome 50 via the thermal via 11 corresponding to the heat transfer member.
  • Each thermal via 71 serves as a heat radiation path that transmits the heat generated by the heat generating component 40 corresponding to the thermal via 71 to the heat transfer member 90 corresponding to the thermal via 71.
  • each thermal via 11 serves as a heat radiation path for transmitting the heat of the heat transfer member 90 corresponding to the thermal via 11 to the radome 50.
  • each heat generating component 40 is connected to an external circuit via at least one of the signal line and control line other than the ground of the board 70. Furthermore, the ground pad (GND PAD1) on the back surface of each heat generating component 40 or the ground pin (GND Pin) arranged around each heat generating component 40 is reflow processed using surface mount technology (SMT) or the like. , it is connected to the ground pattern surface (GND Pattern) on the substrate 70 or the ground terminal portion for connecting the ground pin (GND PAD2). The connecting portion between these grounds is connected to the ground layer 80 not only for electrical grounding but also to form a heat dissipation path.
  • SMT surface mount technology
  • Each heat transfer member 90 may be, for example, a filter (filter component), a high frequency coaxial connection line, or the like.
  • each heat transfer member 90 may be an RF band pass filter (BPF) having a structure with high thermal conductivity.
  • the RF bandpass filter includes an RF circuit (not shown), a TRX circuit (not shown), and a digital circuit (not shown) arranged on a substrate 70 and an antenna element 20 arranged on the substrate 10. and may be electrically and thermally connected. That is, the RF bandpass filter may be effectively used as an electric circuit and as a heat radiation path between the RF circuit, TRX circuit, digital circuit, and each antenna element 20.
  • each heat transfer member 90 is a high frequency coaxial connection line
  • a filter is mounted on the back surface of the substrate 10. Then, by replacing the frequency-dependent substrate 10 with the substrate 70 on which the frequency sharing transceiver (not shown) is arranged according to the operating frequency band, it is used as a configuration that allows frequency sharing. be able to.
  • a heat transfer sheet may be placed between the substrate 10 and the plurality of heat transfer members 90 or between the plurality of heat transfer members 90 and the substrate 70 in order to improve heat transfer efficiency.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the flow of heat radiation in the antenna device 300.
  • FIG. 14 is a diagram in which white arrows indicating the flow of heat generated in the plurality of heat generating components 40 are added to the schematic cross-sectional view shown in FIG. 13.
  • heat generated in the plurality of heat generating components 40 is transmitted to the plurality of heat transfer members 90 via the ground layer 80 and the plurality of thermal vias 71.
  • the heat of the plurality of heat transfer members 90 is transmitted to the wall portion 52 of the radome 50 having thermal conductivity via the ground layer 30 and the plurality of thermal vias 11.
  • the heat of the wall portion 52 is transmitted to the radiation fin group 57 formed on the surface of the radome 50, and is then radiated to the outside.
  • the antenna device 300 according to this embodiment can achieve the same effects as the antenna device 100 and the antenna device 200. That is, the antenna device 300 according to the present embodiment includes a radome 50 made of a thermally conductive conductor that protects the plurality of antenna elements 20 and also functions as a slot antenna.
  • the radome 50 includes at least a wall portion 52 that receives heat generated within the antenna device 300, and a radiation fin group (radiation fin structure) 57 that radiates the heat received by the wall portion 52 to the outside.
  • the antenna device 300 according to the present embodiment can efficiently radiate heat generated within the device to the outside without providing a heat radiating mechanism separate from the radome 50. That is, the antenna device 300 according to the present embodiment can efficiently release heat generated within the device to the outside while suppressing an increase in scale.
  • the radiation fin group 57 includes at least radiation fins formed to surround each slot 53.
  • the direction of the current generated in the vicinity of each slot 53 is dispersed, so that unintended fluctuations in the direction of polarized waves transmitted and received in each slot 53 due to the current are suppressed.
  • two polarized waves are transmitted and received in each slot 53, unintended fluctuations in the directions of the two polarized waves are suppressed, and the directions of the two polarized waves are kept orthogonal. Deterioration of isolation between two polarized waves is suppressed.
  • the radiation fins are formed to be point symmetrical about the center of the slot when viewed from above.
  • the antenna device according to supplementary note 1.
  • the radiation fin is formed in either a polygonal shape or a circular shape when viewed from above.
  • the antenna device according to supplementary note 1 or 2.
  • the heat dissipation fin has one or more slits.
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3.
  • the slot is formed by intersecting a first opening extending in a first direction and a second opening extending in a second direction different from the first direction.
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 1 to 4.
  • the radome is further comprising a wall protruding from the substrate side surface to the surface of the substrate,
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 1 to 6.
  • Each of the heat dissipation fins is formed to be point symmetrical about the center of the slot corresponding to the heat dissipation fin when viewed from above.
  • Each of the radiation fins is formed in either a polygonal shape or a circular shape when viewed from above.
  • each of the heat dissipation fins has one or more slits;
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 8 to 10.
  • Each of the slots is formed by intersecting a first opening extending in a first direction and a second opening extending in a second direction different from the first direction.
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 8 to 11.
  • the radome is further comprising a wall protruding from the substrate side surface to the surface of the substrate,
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 8 to 13.
  • a radome made of a thermally conductive conductor and having a slot formed at a position facing the antenna element while covering the surface of a substrate on which the antenna element is arranged,
  • the radome is It has a radiation fin structure formed to protrude from the outer surface on the opposite side to the substrate side,
  • the heat dissipation fin structure is At least a radiation fin formed to surround the slot; radome.
  • the radiation fin is formed in either a polygonal shape or a circular shape when viewed from above.
  • the heat dissipation fin has one or more slits.
  • the radome according to any one of Supplementary Notes 15 to 17.
  • the slot is formed by intersecting a first opening extending in a first direction and a second opening extending in a second direction different from the first direction.
  • the radome according to any one of Supplementary Notes 15 to 18.
  • the radome is further comprising a wall protruding from the substrate side surface to the surface of the substrate,
  • the antenna device according to any one of Supplementary Notes 8 to 13.

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Abstract

アンテナ装置(100)は、基板(10)と、基板(10)の表面に配置されたアンテナ素子(20)と、基板(10)の表面を覆い、且つ、アンテナ素子(20)に対向する位置にスロット(53)が形成された、熱伝導性を有する導体のレドーム(50)と、を備え、レドーム(50)は、基板(10)側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、放熱フィン構造は、スロット(53)を囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する。

Description

アンテナ装置及びレドーム
 本開示は、アンテナ装置及びレドームに関する。
 一般的に、アンテナ一体型の基地局装置などの、アンテナを備えた装置(アンテナ装置)では、アンテナのアンテナ面を保護するレドームとして、樹脂製のレドームが用いられている。しかしながら、樹脂製のレドームでは、耐久性を高めるために、レドームの厚さを厚くしなければならなかった。そこで、近年では、特許文献1に開示されているように、樹脂製のレドームの代わりに、導体からなる筐体を用いることによってアンテナ面を保護することが検討されている。
特開2012-175422号公報
 ところで、アンテナ装置では、信頼性向上のため、装置内において発生した熱を効率よく外部に放出することが求められている。しかしながら、特許文献1には、放熱に関する記載がない。そのため、特許文献1に開示された技術を用いてアンテナ装置を実現しようとした場合、導体からなる筐体が用いられたアンテナ装置に、さらに放熱フィン等の放熱機構を取り付ける必要があり、その結果、アンテナ装置が大型化してしまう、という課題があった。なお、アンテナ装置に含まれるアンテナの数が多くなるほど、アンテナ装置内の発熱部品の点数も多くなる傾向があるため、アンテナ装置の大型化は顕著になるものと考えられる。
 本開示の目的の1つは、上記課題を解決するためになされたものであり、アンテナ装置の大型化を抑制することが可能なアンテナ装置及びレドームを提供することにある。
 本開示の第1の態様にかかるアンテナ装置は、
 基板と、
 前記基板の表面に配置されたアンテナ素子と、
 前記基板の表面を覆い、且つ、前記アンテナ素子に対向する位置にスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームと、
 を備え、
 前記レドームは、
 前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
 前記放熱フィン構造は、前記スロットを囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する。
 本開示の第2の態様にかかるアンテナ装置は、
 基板と、
 前記基板の表面に配置された複数のアンテナ素子と、
 前記基板の表面を覆い、且つ、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対向する位置に複数のスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームと、
 を備え、
 前記レドームは、
 前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
 前記放熱フィン構造は、
 前記複数のスロットのそれぞれを囲むように形成された複数の放熱フィンを少なくとも有する。
 本開示の第3の態様にかかるレドームは、
 アンテナ素子が配置された基板の表面を覆った状態で、前記アンテナ素子に対向する位置にスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームであって、
 前記レドームは、
 前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
 前記放熱フィン構造は、
 前記スロットを囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する。
 本開示によれば、アンテナ装置の大型化を抑制することが可能な、アンテナ装置及びレドームを提供することができる。
実施の形態1にかかるアンテナ装置の概略上面図である。 図1に示すアンテナ装置に設けられたレドームの一部を拡大した図である。 実施の形態1にかかるアンテナ装置の概略断面図である。 実施の形態1にかかるアンテナ装置における放熱の流れを説明するための図である。 第1変形例にかかるアンテナ装置の一部を拡大した図である。 第2変形例にかかるアンテナ装置の一部を拡大した図である。 図6に示すアンテナ装置に設けられた放熱フィン群の一部の概略断面図である。 第3変形例にかかるアンテナ装置の一部を拡大した図である。 第4変形例にかかるアンテナ装置の一部を拡大した図である。 第5変形例にかかるアンテナ装置の一部を拡大した図である。 実施の形態2にかかるアンテナ装置の概略上面図である。 実施の形態2にかかるアンテナ装置の概略上面図である。 実施の形態3にかかるアンテナ装置の概略上面図である。 実施の形態3にかかるアンテナ装置における放熱の流れを説明するための図である。
 以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。各実施形態において、平行、水平、垂直等の方向には、本開示の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、実施の形態を説明するための図面において、方向について特に記載しない場合には、図面上での方向をいうものとする。
<実施の形態に至るまでの事前検討>
 まず、実施の形態の詳細を説明する前に、実施の形態に至るまでの事前検討の内容について説明する。第5世代の移動体通信に用いられるアンテナ装置として、アクティブアンテナシステム(AAS:Active Antenna System)が知られている。AASは、超多素子アンテナアレーを構成する複数のアンテナ素子の各々に送受信機を設けることで、自由度のあるビームフォーミング(Beamforming)、MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Multiple)、及びマッシブMIMO(Massive-MIMO)等を実現可能にしている。それにより、AASは、複数の通信端末及び複数レイヤの複数の無線信号を空間多重して一括伝送することが可能になるため、セルスループットを大幅に向上させることができ、周波数利用効率を向上させることができる。
 MU-MIMOを実現可能な、フルデジタルビームフォーミング(Full Digital Beamforming)機能を有するAAS、では、ADC(analog to digital converter)、DAC(digital to analog converter)、TRX(Transmitter and Receiver)、及び、RFフロントエンド(Radio Frequency Frontend)を含む送受信機が各アンテナに対応して設けられる。そのため、このAASでは、アンテナの数が多くなるほど、送受信機の数が多くなり、それに伴って、消費電力も増加することになる。
 上述したように、一般的に、アンテナ一体型の基地局装置などの、アンテナを備えた装置(アンテナ装置)では、アンテナのアンテナ面を保護するレドームとして、樹脂製のレドームが用いられている。しかしながら、樹脂製のレドームは、アンテナ装置内において発生した熱を外部に放出する際の妨げになってしまう可能性がある。そのため、樹脂製のレドームが用いられたAASでは、アンテナ面から外部への放熱が行われるのではなく、アンテナ面とは逆側の背面側に設けられた筐体に、ラジエータフィン(Radiator Fin)を設け、当該ラジエータフィンから外部への放熱が行われている。そのため、樹脂製のレドームが用いられたAASでは、ラジエータフィン等の放熱フィンを追加で設ける必要があるため、大型化してしまう。
 ところで、内部デバイスの温度上昇を抑制するための冷却方式として、強制空冷方式及び自然空冷方式が知られている。強制冷却方式は、ファンを設けることにより、外気を内部デバイスに押し込む、又は過熱した空気を内部デバイスから吸い出すことで、内部デバイスを冷却する方式である。自然空冷方式は、内部デバイスからの熱を拡散させつつ、当該熱をラジエータフィン(Radiator Fin)に導いた上で、フィン数及びフィン長を確保して外部環境との放熱面積を拡張させて放熱効率を高める方式である。
 強制冷却方式が採用されたAASでは、放熱効率の向上及び小型化の実現が可能であるが、ファンを連続して駆動させる必要があるため、連続駆動による故障が発生し信頼性低下につながるとともに、故障時の即時メンテナンスが必要になってしまう。また、強制冷却方式が採用されたAASでは、特に都市部において展開された場合には、ファンの回転音が騒音公害を引き起こしてしまう可能性がある。そのため、AASには、強制冷却方式よりも、自然冷却方式が採用される可能性が高い。したがって、自然冷却方式が採用されたAASでも、小型化及び軽量化を実現しつつ、放熱効率を高めることが望まれる。本開示では、大型化を抑制しつつ、放熱効率を高めることが可能な、AAS等のアンテナ装置及びレドームを実現する。
<実施の形態1>
 図1は、実施の形態1にかかるアンテナ装置100の概略上面図である。図2は、図1に示すアンテナ装置100に設けられたレドーム50の一部を拡大した図である。図3は、図1に示すアンテナ装置100の概略断面図である。なお、図3には、図1に示すアンテナ装置100を切断線II-IIに沿って切断したときの当該アンテナ装置100の断面図が示されている。
 アンテナ装置100は、複数のアンテナ素子を備えるアンテナアレーであって、例えば、AASであってもよい。アンテナ装置100は、多数のアンテナ素子を備えることから、アンテナシステムと称されてもよい。図1~図3に示すように、アンテナ装置100は、基板10と、複数のアンテナ素子20と、グランド層30と、複数の発熱部品40と、レドーム50と、を備える。
 まず、図3を用いて、アンテナ装置100の具体的な構成について説明する。図3に示すように、基板10には、電気配線パターンが設けられており、基板10のZ軸正方向側の第1面に、複数のアンテナ素子20が配置されている。なお、第1面は、アンテナ素子20の電波放射方向を向いているため、表面又は上面と称されてもよく、基板10における第1面と逆側の第2面は、裏面又は下面と称されてもよい。複数のアンテナ素子20は、基板10の表面におけるX軸方向に、所定の距離の間隔を空けて配置されている。複数のアンテナ素子20は、基板10の表面に設けられたグランドラインを介して、グランド層30及びレドーム50に電気的に接続されている。なお、図示を省略するが、複数のアンテナ素子20は、それぞれ、Y軸方向にも所定の間隔の間隔を空けて配置されている。
 基板10には、基板10の表面から裏面にかけて貫通する貫通孔である複数のサーマルビア11が形成されている。複数のサーマルビア11は、複数のアンテナ素子20の近傍に配置されている。また、複数のサーマルビア11は、上面視して(即ち、基板10の表面をZ軸負方向に見て)、複数のアンテナ素子20の周りを囲むように形成されている。なお、本実施の形態では、複数のサーマルビア11が、複数のアンテナ素子20の全ての周りを囲むように形成されているが、それに限られず、例えば、複数のアンテナ素子20のうちの一部のアンテナ素子20の周りを囲むように形成されていてもよい。
 複数のアンテナ素子20は、隣接するアンテナ素子20の間隔が等間隔となるように配置されてもよい。各アンテナ素子20は、電力が供給されるアンテナ素子であって、例えば、パッチアンテナである。各アンテナ素子20は、基板10の裏面に配置された送受信機(不図示)が外部の通信装置と信号の送受信を行うための1次共振器である。アンテナ装置100は、複数のアンテナ素子20と、後述する複数のスロット53によって構成された複数のスロットアンテナ素子と、の双共振によって、当該複数のスロットアンテナ素子から基板10の表面が指向する方向に電波を放射して、その方向に位置する外部の通信装置と信号の送受信を行う。
 基板10の裏面には、銅箔等からなるグランド層30を介して、アンテナ素子20の数と同数の発熱部品40が配置されている。各発熱部品40は、例えば、AMP(Amplifier)等であってもよい。複数の発熱部品40は、複数のアンテナ素子20のそれぞれに対応する位置に配置されてもよい。具体的には、各発熱部品40と当該発熱部品40に対応するアンテナ素子20とは、Z軸方向に基板10を挟むようにして配置されてもよい。ここで、各発熱部品40は、当該発熱部品40に対応するアンテナ素子20に電気的に接続されている。また、各発熱部品40は、グランド層30を介して、後述するレドーム50に熱的に接続されている。換言すると、アンテナ装置100は、各発熱部品40の発した熱が、当該発熱部品40に対応するサーマルビア11を介して、レドーム50に伝わるように構成されている。各サーマルビア11は、当該サーマルビア11に対応する発熱部品40の発した熱をレドーム50に伝える放熱パスとしての役割を果たす。
 なお、図3では省略されているが、各発熱部品40は、基板10のグランド以外の信号線及び制御線のうち、少なくとも1つを介して外部回路と接続されている。さらに、各発熱部品40の裏面のグランドパッド(GND PAD1)又は各発熱部品40の周囲に配置されたグランドピン(GND Pin)は、面実装技術(SMT:Surface Mount Technology)等を用いたリフロー処理によって、基板10上のグランドパターン面(GND Pattern)又はグランドピン接続用グランド端子部(GND PAD2)に接続されている。これらのグランド間の接続部分は、電気的な接地のためのみならず、放熱経路を形成するために、グランド層30に接続されている。
 レドーム50は、熱伝導性を有する導体によって形成されている。例えば、レドーム50は、アルミニウム、銀、銅、又は、これらの何れかを含む合金等の金属によって形成されている。なお、レドーム50は、樹脂製の筐体の表面に、熱伝導性を有する導体によってメッキ処理が施されたものが用いられてもよい。レドーム50は、基板10の表面を覆った状態で当該基板10に固定されており、基板10の表面に配置された複数のアンテナ素子20を保護する保護部材としての役割を果たす。具体的には、レドーム50は、平面部51と、壁部52と、を備える。
 平面部51は、基板10の表面を覆った状態で、基板10から壁部52の高さ分の距離を空けて、基板10と平行に配置されている。ここで、平面部51には、基板10の表面に配置された複数のアンテナ素子20と対向する位置に、アンテナ素子20と同数の複数のスロット53が形成されている。複数のスロット53は、それぞれ、複数のアンテナ素子20のZ軸正方向の位置に形成されている。各スロット53は、スロットアンテナ素子として機能する。各スロットアンテナ素子は、当該スロットアンテナ素子に対応するアンテナ素子20と同一の共振周波数を有する副共振器であって、当該アンテナ素子20と結合共振することにより、周波数帯域を広げるアンテナ素子として機能する。アンテナ装置100は、各スロット53がスロットアンテナ素子として機能することで、基板10の表面側とは逆側の外面が指向する方向を向いた通信装置と、より幅広い周波数帯域を用いて信号の送受信を行うことができる。
 また、平面部51は、基板10側とは逆側の外面から突出する複数の第1放熱フィン54を少なくとも備える。各第1放熱フィン54は、発熱部品40において発生した熱を外部に放出するためのフィンである。各第1放熱フィン54は、スロットアンテナ素子として機能する複数のスロット53の何れかの近傍に配置されている。各第1放熱フィン54は、平面部51の外面から、Z軸正方向かつ垂直方向に突出している。換言すると、各第1放熱フィン54は、壁部52がZ軸正方向に延伸するようにして、平面部51の外面から突出している。各第1放熱フィン54は、壁部52から伝わってきた発熱部品40の熱を空気に伝えることで、当該発熱部品40の熱を、アンテナ装置100の外部に放出する。換言すると、外気の空気は、各第1放熱フィン54の表面に触れることで、壁部52から伝わってきた発熱部品40の熱を奪う。
 壁部52は、平面部51の基板10側の内面から、Z軸負方向かつ垂直方向に延在するように設けられている。壁部52は、レドーム50が基板10の表面を覆った状態で、基板10に接続し、且つ、各アンテナ素子20を囲むように設けられている。具体的には、まず、壁部52は、レドーム50が基板10の表面を覆った状態で、基板10の表面のうち、隣接するアンテナ素子20の間の領域、及び、基板10の端部近傍の領域、に接続するように設けられている。ここで、壁部52は、レドーム50が基板10を覆った状態で、基板10に接続されることにより、基板10の裏面に配置された複数の発熱部品40に熱的に接続されるため、複数の発熱部品40の熱を、少なくとも、複数の第1放熱フィン54に伝えることが可能である。具体的には、壁部52は、レドーム50が基板10を覆った状態で、基板10に形成された複数のサーマルビア11のそれぞれの端部を覆う位置に設けられている。それにより、壁部52は、複数の発熱部品40の熱を、複数のサーマルビア11を介して受け取って、複数の第1放熱フィン54に伝えることが可能である。
 また、上述したように、壁部52は、基板10の表面のうち、隣接する2つのアンテナ素子20の間の領域に接続するように設けられているため、複数のアンテナ素子20間の相互影響を低減することができ、その結果、アンテナ装置100のアンテナ特性を向上させることができる。また、壁部52が設けられることにより、導体からなる筐体内の空間において発生しうる多重共振が抑制されるため、多重共振を抑制するための吸収体の貼付などが不要になり、その結果、開発費用及び製造費用が抑制される。
 なお、図3は、図1に示すアンテナ装置100を、X軸方向に配列された複数のスロット53のそれぞれの中心を通る切断線II-IIに沿って切断したときの、当該アンテナ装置100の断面図であるが、図1に示すアンテナ装置100を、Y軸方向に配列された複数のスロット53のそれぞれの中心を通る切断線に沿って切断したときの、当該アンテナ装置100の断面図についても、放熱フィン以外は同様であるため、その説明を省略する。
 次に、図1及び図2を用いて、レドーム50の平面部51について説明する。
 図1に示すように、平面部51は、上述した、複数のスロット53、及び、複数の第1放熱フィン54、に加えて、複数の第2放熱フィン55、及び、複数の第3放熱フィン56をさらに備える。なお、複数の第1放熱フィン54、複数の第2放熱フィン55、及び、複数の第3放熱フィン56をまとめて、放熱フィン群(放熱フィン構造)57とも称す。
 図1を参照すると、各スロット53は、X字状の形状を有している。図2を用いて、各スロット53の形状についてさらに具体的に説明する。なお、図2には、レドーム50の平面部51に形成された複数のスロット53のうちの1つのスロット53、及び、その周辺の放熱フィン群57のみが示されている。
 図2に示すように、スロット53は、例えば、X軸とのなす角度が45度の第1方向に延伸する第1開口部53aと、当該第1方向とは異なる、例えば、X軸とのなす角度が135度(-45度)の第2方向に延伸する第2開口部53bと、を含む。第1開口部53aは、平面部51において、第1方向を長手方向且つ第2方向を短手方向として矩形状に開口している。第2開口部53bは、平面部51において、第2方向を長手方向且つ第1方向を短手方向として矩形状に開口している。第1開口部53a及び第2開口部53bは、例えばスロット53の中心位置において交差することにより、X字状に開口する開口部を形成している。各スロット53は、X字状に開口する開口部を有することにより、2偏波を送受信可能なスロットアンテナ素子として機能することができる。
 なお、当然ながら、第1方向とX軸とのなす角度、及び、第2方向とX軸とのなす角度は、上記に限られず、互いに同じでなければ、任意の角度に設定されてよい。また、第1開口部53a及び第2開口部53bの形状は、何れも、矩形状でなくてもよい。また、各スロット53は、例えば、第1開口部53a及び第2開口部53bに、追加の開口部を組み合わせることにより、3以上の複数の偏波を受信可能なスロットアンテナ素子として機能するようにしてもよい。
 放熱フィン群57は、平面部51のうち、基板10側とは逆側の外面から突出するようにして形成されている。換言すると、複数の第1放熱フィン54、複数の第2放熱フィン55、及び、複数の第3放熱フィン56は、平面部51のうち、基板10側とは逆側の外面から突出するようにして形成されている。放熱フィン群57は、放熱効率を高めるため、スロットアンテナ素子として機能する複数のスロット53の近傍に配置されている。
 各第1放熱フィン54は、X軸方向に隣接する2つのスロット53の間に配置されており、平面部51のY軸負方向にある端部から平面部51のY軸正方向にある端部まで延在している。なお、図1に示す各第1放熱フィン54の形状は、一例であるため、他の形状でもよい。
 各第2放熱フィン55は、Y軸方向に隣接する2つのスロット53の間に配置されており、平面部51のX軸負方向にある端部から平面部51のX軸正方向にある端部まで延在している。
 ここで、複数の第1放熱フィン54及び複数の第2放熱フィン55は、上面視して(即ち、レドーム50の平面部51をZ軸負方向に見て)、複数のスロット53を囲むように形成されている。換言すると、各スロット53は、上面視して、当該スロット53をX軸方向に挟むように形成された一対の第1放熱フィン54の一部と、当該スロット53をY軸方向に挟むように形成された一対の第2放熱フィン55の一部と、によって囲まれている。それにより、各スロット53の近傍において発生した電流が、一対の第1放熱フィン54に沿って流れるだけでなく、一対の第1放熱フィン54とは異なる向きの一対の第2放熱フィン55に沿っても流れるため、一方向のみに流れる場合と比較して、当該電流の向きは分散される。それにより、当該電流によって各スロット53において送受信される偏波の向きに与えられる影響は、抑制される。つまり、当該電流による、各スロット53において送受信される偏波の向きの意図しない変動、は抑制される。特に、各スロット53では、2偏波の送受信が行われているため、2偏波の向きの意図しない変動が抑制されることにより、2偏波の向きが直交した状態に保たれ、その結果、2偏波間のアイソレーションの劣化が抑制される。
 なお、各スロット53を囲む放熱フィン54,55の部分は、上面視して、当該スロット53の中央部(中心部分)を中心にして点対称となるように形成されていることが好ましい。本実施の形態では、図2に示すように、各スロット53を囲む放熱フィン54,55の部分が、上面視して、当該スロット53の中央部を中心にして点対称となるように矩形状に形成されている。ここで、各スロット53を囲む放熱フィン54,55の部分は閉回路を構成しており、当該スロット53を囲む放熱フィン54,55の部分のうち、対向する放熱フィンのそれぞれに流れる電流が逆方向になるため、当該対向する放熱フィンのそれぞれに流れる電流が偏波に与える影響は相殺される。それにより、各スロット53における2偏波間のアイソレーションの劣化は効果的に抑制される。
 各第3放熱フィン56は、Y軸方向に隣接する2つのスロット53の間に配置される。各第3放熱フィン56は、Y軸方向を長手方向とし、X軸方向を短手方向とする矩形の3つの放熱フィンにより構成される。なお、各第3放熱フィン56は、3つの放熱フィンにより構成される場合に限られず、1つ以上の任意の数の放熱フィンにより構成されていてもよい。また、各第3放熱フィン56の形状は、一例であるため、他の形状でもよい。
 続いて、図4を用いて、アンテナ装置100における放熱の流れについて説明する。図4は、アンテナ装置100における放熱の流れを説明するための図である。図4は、図3に示した概略断面図に、複数の発熱部品40において発生した熱の流れを示す、白抜きの矢印を追加した図である。図4に示すように、複数の発熱部品40において発生した熱は、グランド層30及び複数のサーマルビア11を介して、熱伝導性を有するレドーム50の壁部52に伝わる。そして、壁部52の熱は、さらに、レドーム50の表面に形成された放熱フィン群57にまで伝わった後、外部に放出される。
 このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置100は、複数のアンテナ素子20を保護し且つスロットアンテナとしても機能する、熱伝導性を有する導体のレドーム50を備える。ここで、レドーム50は、アンテナ装置100内において発生した熱を受け取る壁部52と、壁部52によって受け取られた熱を外部に放出する放熱フィン群(放熱フィン構造)57と、を少なくとも備える。それにより、本実施の形態にかかるアンテナ装置100は、レドーム50とは別に放熱機構を設けることなく、装置内において発生した熱を効率よく外部に放出することができる。即ち、本実施の形態にかかるアンテナ装置100は、規模の大型化を抑制しつつ、装置内において発生した熱を効率よく外部に放出することができる。
 また、本実施の形態にかかるアンテナ装置100では、放熱フィン群57が、各スロット53を囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する。それにより、各スロット53の近傍において発生した電流の向きが分散されるため、当該電流による、各スロット53において送受信される偏波の向きの意図しない変動、は抑制される。特に、各スロット53では、2偏波の送受信が行われているため、2偏波の向きの意図しない変動が抑制されて、当該2偏波の向きが直交した状態に保たれることにより、2偏波間のアイソレーションの劣化が抑制される。
 なお、アンテナ装置において、アンテナ面を保護するために樹脂製のレドームが用いられる場合、アンテナ装置の前面を放熱用に使用することができない。そのため、アンテナ装置において、樹脂製のレドームが用いられる場合、アンテナ装置の背面に放熱フィンを設ける必要がある。これに対して、本実施の形態にかかるアンテナ装置100では、熱伝導性を有するレドーム50が用いられているため、当該アンテナ装置100の前面に放熱機構を設けることができ、当該アンテナ装置100の背面に放熱フィンを設ける必要がない。そのため、アンテナ装置100は、規模の大型化を抑制しつつ、装置内において発生した熱を効率よく外部に放出することができる。
 また、アンテナ装置において、アンテナ面を保護するために樹脂製のレドームが用いられる場合、アンテナ特性を適切に調整するためにアンテナ素子と樹脂レドームとの間に一定量の空間を確保する必要がある。これに対して、実施の形態1にかかるアンテナ装置100では、スロットアンテナ素子とレドーム50とが同一部材によって構成されているため、アンテナ素子20とレドーム50との間に空間を確保する必要がない。そのため、アンテナ装置100は、規模の大型化をさらに抑制することができる。
 なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置100には、放熱フィン群57に加えて、アンテナ装置100の背面側に、追加の放熱フィン群が設けられてもよい。それにより、アンテナ装置100は、装置内において発生した熱をさらに効率よく外部に放出することができる。また、本実施の形態に係るアンテナ装置100では、放熱フィン群57の寸法及び位置関係を調整することによって、複数のアンテナ素子20の間の相互結合の影響によるアンテナパターン歪みの補正が行われてもよい。それにより、アンテナ装置100は、アンテナ特性をさらに向上させることができる。
 また、本実施の形態では、レドーム50に、複数のスロット53が形成され、且つ、各スロット53を囲むようにして放熱フィンが形成された場合を例に説明したが、これに限られない。レドーム50には、一つのスロット53が形成され、且つ、当該スロット53を囲むようにして放熱フィンが形成されていてもよい。
 続いて、アンテナ装置100のいくつかの変形例について説明する。
<アンテナ装置100の第1変形例>
 アンテナ装置100では、各スロット53の形状がX字状であった。それに対し、アンテナ装置100の第1変形例であるアンテナ装置100aでは、各スロット53の形状が、所謂ドッグボーン型となっている。以下、図5を用いて説明する。
 図5は、第1変形例にかかるアンテナ装置100aの一部を拡大した図である。なお、図5には、レドーム50の平面部51に形成された複数のスロット53のうちの1つスロット53、及び、その周辺の放熱フィン群57のみが示されている。アンテナ装置100aのうち、各スロット53の形状以外については、アンテナ装置100と同様であるため、その説明を省略する。
 図5に示すスロット53は、図2に示すスロット53の場合と同様に、第1方向に延伸する第1開口部53aと、第2方向に延伸する第2開口部53bと、を含む。第1開口部53a及び第2開口部53bは、例えば当該スロット53の中心位置において交差することにより、X字状に開口する開口部を形成している。ここで、図5に示すスロット53では、図2に示すスロット53の場合と異なり、第1開口部53aの両端、及び、第2開口部53bの両端、がそれぞれ拡幅している。
 より具体的には、第1開口部53aの両端である端部53c及び端部53dの各々において、第1方向と直交する方向(本例では第2方向)の幅が、第1開口部53aの両端以外の部分の幅よりも広くなっている。第2開口部53bの両端である端部53e及び端部53fの各々において、第2方向と直交する方向(本例では第1方向)の幅が、第2開口部53bの両端以外の部分の幅よりも広くなっている。
 第1変形例にかかるアンテナ装置100aは、アンテナ装置100と同等の効果を奏することができる。さらに、アンテナ装置100aは、各スロット53の形状として、図5に示す形状を採用することにより、送受信に用いられる周波数帯域を広帯域化することができる。
<アンテナ装置100の第2変形例>
 図6は、アンテナ装置100の第2変形例であるアンテナ装置100bの一部を拡大した図である。なお、図6には、レドーム50の平面部51に形成された複数のスロット53のうちの1つのスロット53、及び、その周辺の放熱フィン群57のみが示されている。また、図7は、アンテナ装置100bに設けられた放熱フィン群57の一部の概略断面図である。なお、図7には、図6に示すアンテナ装置100bを切断線VII-VIIに沿って切断したときの当該アンテナ装置100bに設けられた放熱フィン群57の断面が示されている。アンテナ装置100bのうち、放熱フィン群57の形状以外については、アンテナ装置100と同様であるため、その説明を省略する。
 図6に示すように、放熱フィン群57には、電流の流れが遮られない程度のスリットSLが複数設けられている。それにより、レドーム50の外面に付着した水は、当該レドーム50の外面に留まることなく、スリットSLを介してレドーム50外に流れる。
 第2変形例にかかるアンテナ装置100bは、アンテナ装置100と同等の効果を奏することができる。さらに、アンテナ装置100bでは、放熱フィン群57に複数のスリットSLが設けられているため、レドーム50の外面に付着した水が、当該レドーム50の外面に留まることなく、スリットSLを介してレドーム50外に流れる。それにより、アンテナ装置100bは、レドーム50の外面に水が留まることによって発生する当該レドーム50の腐食などを防ぐことができる。
<アンテナ装置100の第3変形例>
 図8は、アンテナ装置100の第3変形例であるアンテナ装置100cの一部を拡大した図である。なお、図8には、レドーム50の平面部51に形成された複数のスロット53のうちの1つのスロット53、及び、その周辺の放熱フィン群57のみが示されている。アンテナ装置100cのうち、放熱フィン群57の形状以外については、アンテナ装置100と同様であるため、その説明を省略する。
 図8に示す放熱フィン群57では、図2に示す放熱フィン群57と比較して、放熱フィン55の形状が異なる。具体的には、図2に示す放熱フィン群57では、放熱フィン54,55が、スロット53を囲むようにして形成されていたのに対し、図8に示す放熱フィン群57では、放熱フィン55のみが、スロット53を囲むようにして形成されている。
 図8を参照すると、スロット53を囲む放熱フィン55は、上面視して、スロット53の中央部を中心にして点対称となるように矩形状に形成されている。ここで、スロット53を囲む放熱フィン55は閉回路を構成しており、当該スロット53を囲む放熱フィン55のうち、対向する放熱フィン部分のそれぞれに流れる電流が逆方向になるため、当該対向する放熱フィン部分のそれぞれに流れる電流が偏波に与える影響は相殺される。それにより、各スロット53における2偏波間のアイソレーションの劣化は効果的に抑制される。
 第3変形例にかかるアンテナ装置100cは、アンテナ装置100と同等の効果を奏することができる。なお、当然ながら、アンテナ装置100cに設けられた放熱フィン群57には、複数のスリットSLが設けられてもよい。
<アンテナ装置100の第4変形例>
 図9は、アンテナ装置100の第4変形例であるアンテナ装置100dの一部を拡大した図である。なお、図9には、レドーム50の平面部51に形成された複数のスロット53のうちの1つのスロット53、及び、その周辺の放熱フィン群57のみが示されている。アンテナ装置100dのうち、放熱フィン群57の形状以外については、アンテナ装置100と同様であるため、その説明を省略する。
 図9に示す放熱フィン群57では、図2に示す放熱フィン群57と比較して、放熱フィン55の形状が異なる。具体的には、図2に示す放熱フィン群57では、放熱フィン54,55が、スロット53を囲むようにして形成されていたのに対し、図9に示す放熱フィン群57では、放熱フィン55のみが、スロット53を囲むようにして形成されている。
 図9を参照すると、スロット53を囲む放熱フィン55は、上面視して、スロット53の中央部を中心にして点対称となるように円形状に形成されている。ここで、スロット53を囲む放熱フィン55は閉回路を構成しており、当該スロット53を囲む放熱フィン55のうち、対向する放熱フィン部分のそれぞれに流れる電流が逆方向になるため、当該対向する放熱フィン部分のそれぞれに流れる電流が偏波に与える影響は相殺される。それにより、各スロット53における2偏波間のアイソレーションの劣化は効果的に抑制される。
 第4変形例にかかるアンテナ装置100dは、アンテナ装置100と同等の効果を奏することができる。なお、当然ながら、アンテナ装置100dに設けられた放熱フィン群57には、複数のスリットSLが設けられてもよい。また、各放熱フィン55は、当該放熱フィン55に対応する放熱フィン54と一体に形成されていてもよい。
<アンテナ装置100の第5変形例>
 図10は、アンテナ装置100の第5変形例であるアンテナ装置100eの一部を拡大した図である。なお、図10には、レドーム50の平面部51に形成された複数のスロット53のうちの1つのスロット53、及び、その周辺の放熱フィン群57のみが示されている。アンテナ装置100eのうち、放熱フィン群57の形状以外については、アンテナ装置100と同様であるため、その説明を省略する。
 図10に示す放熱フィン群57では、図2に示す放熱フィン群57と比較して、放熱フィン55の形状が異なる。具体的には、図2に示す放熱フィン群57では、放熱フィン54,55が、スロット53を囲むようにして形成されていたのに対し、図10に示す放熱フィン群57では、放熱フィン55のみが、スロット53を囲むようにして形成されている。
 図10を参照すると、スロット53を囲む放熱フィン55は、上面視して、スロット53の中央部を中心にして点対称となるように六角形状に形成されている。ここで、スロット53を囲む放熱フィン55は閉回路を構成しており、当該スロット53を囲む放熱フィン55のうち、対向する放熱フィン部分のそれぞれに流れる電流が逆方向になるため、当該対向する放熱フィン部分のそれぞれに流れる電流が偏波に与える影響は相殺される。それにより、各スロット53における2偏波間のアイソレーションの劣化は効果的に抑制される。
 第5変形例にかかるアンテナ装置100eは、アンテナ装置100と同等の効果を奏することができる。なお、各スロット53を囲む放熱フィン55は、上面視して、六角形状に形成される場合に限られず、上面視して、当該スロット53の中央部を中心にして点対称となるような多角形状に形成されていてもよい。また、当然ながら、アンテナ装置100eに設けられた放熱フィン群57には、複数のスリットSLが設けられてもよい。また、各放熱フィン55は、当該放熱フィン55に対応する放熱フィン54と一体に形成されていてもよい。
<実施の形態2>
 図11及び図12は、実施の形態2にかかるアンテナ装置200の概略上面図である。なお、図12では、隠れたスロット部分が破線で表されている。アンテナ装置200は、アンテナ装置100と比較して、封止材61をさらに備える。
 図11及び図12に示すように、封止材61は、レドーム50の外面側から各スロット53を封止するように設けられている。封止材61は、電波を透過する樹脂によって構成されている。封止材61は、シリコーン等の液状の樹脂を各スロット53に充填することによって形成されてもよい。アンテナ装置200のその他の構造については、アンテナ装置100と同様であるため、その説明を省略する。
 このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置200は、アンテナ装置100と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態にかかるアンテナ装置200は、各スロット53を封止材61によって封止することにより、装置内部の気密性を向上させることができるため、装置内部の腐食などを防ぐことができる。
<実施の形態3>
 図13は、実施の形態3にかかるアンテナ装置300の概略断面図である。なお、図13に示すアンテナ装置300の概略断面図は、図3に示すアンテナ装置100の概略断面図に対応している。
 図13に示すように、アンテナ装置300は、アンテナ装置100と比較して、基板70と、グランド層80と、複数の伝熱部材90と、をさらに備える。具体的には、アンテナ装置300は、基板10,70と、複数のアンテナ素子20と、グランド層30,80と、複数の発熱部品40と、レドーム50と、複数の伝熱部材90と、を備える。
 基板10の裏面には、複数の発熱部品40の代わりに、アンテナ素子20の数と同数の複数の伝熱部材90が配置されている。複数の伝熱部材90は、複数のアンテナ素子20のそれぞれに対応する位置に配置されている。具体的には、各伝熱部材90と当該伝熱部材90に対応するアンテナ素子20とは、Z軸方向に基板10を挟むようにして配置されている。
 基板70は、第3面が基板10の裏面と対向するように配置されている。つまり、基板70と基板10とは、Z軸方向に複数の伝熱部材90を挟むようにして配置されている。なお、第3面は、基板10の表面と同じ方向を向いているため、表面又は上面と称されてもよく、基板70における第3面と逆側の第4面は、裏面又は下面と称されてもよい。
 基板70には、基板70の表面から裏面にかけて貫通する貫通孔である複数のサーマルビア71が形成されている。複数のサーマルビア71は、複数の発熱部品40の近傍に配置されている。また、複数のサーマルビア71は、上面視して、複数の発熱部品40の周りを囲むように形成されている。なお、本実施の形態では、複数のサーマルビア71が、複数の発熱部品40の全ての周りを囲むように形成されているが、それに限られず、例えば、複数の発熱部品40のうちの一部の発熱部品40の周りを囲むように形成されていてもよい。
 基板70の裏面には、銅箔等からなるグランド層80を介して、アンテナ素子20の数と同数の発熱部品40が配置されている。複数の発熱部品40は、複数のアンテナ素子20のそれぞれに対応する位置に配置されている。具体的には、各発熱部品40と当該発熱部品40に対応するアンテナ素子20とは、Z軸方向に、基板10、当該発熱部品40に対応する伝熱部材90、及び、基板70を挟むようにして配置されている。
 ここで、各発熱部品40は、グランド層80を介して、当該発熱部品40に対応する伝熱部材90に熱的に接続されている。また、各伝熱部材90は、グランド層30を介して、レドーム50に熱的に接続されている。換言すると、アンテナ装置300は、各発熱部品40の発した熱が、当該発熱部品40に対応するサーマルビア71を介して、当該発熱部品40に対応する伝熱部材90に伝わり、且つ、当該伝熱部材90の熱が、当該伝熱部材に対応するサーマルビア11を介して、レドーム50に伝わるように構成されている。各サーマルビア71は、当該サーマルビア71に対応する発熱部品40の発した熱を、当該サーマルビア71に対応する伝熱部材90に伝える放熱パスとしての役割を果たす。また、各サーマルビア11は、当該サーマルビア11に対応する伝熱部材90の熱をレドーム50に伝える放熱パスとしての役割を果たす。
 なお、図13では省略されているが、各発熱部品40は、基板70のグランド以外の信号線及び制御線のうち、少なくとも1つを介して外部回路と接続されている。さらに、各発熱部品40の裏面のグランドパッド(GND PAD1)又は各発熱部品40の周囲に配置されたグランドピン(GND Pin)は、面実装技術(SMT:Surface Mount Technology)等を用いたリフロー処理によって、基板70上のグランドパターン面(GND Pattern)又はグランドピン接続用グランド端子部(GND PAD2)に接続されている。これらのグランド間の接続部分は、電気的な接地のためのみならず、放熱経路を形成するために、グランド層80に接続されている。
 各伝熱部材90は、例えば、フィルタ(フィルタ部品)や高周波同軸接続線路などであってもよい。各伝熱部材90がフィルタである場合、各伝熱部材90は、熱伝導性の高い構造のRFバンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)であってもよい。RFバンドパスフィルタは、基板70に配置された、RF回路(不図示)、TRX回路(不図示)、及び、デジタル回路(Digital Circuit)(不図示)と、基板10に配置されたアンテナ素子20と、を電気的に且つ熱的に接続してもよい。つまり、RFバンドパスフィルタは、RF回路、TRX回路及びデジタル回路と、各アンテナ素子20と、の間を電気回路的にも、放熱経路的にも効果的に活用されてもよい。
 また、各伝熱部材90が高周波同軸接続線路である場合、フィルタが基板10の裏面に実装される。そして、周波数共用送受信機(不図示)が配置された基板70に対し、周波数依存性のある基板10を、運用周波数帯域に応じて交換して用いることで、周波数共用が可能な構成として用いられることができる。
 なお、基板10と複数の伝熱部材90との間、又は、複数の伝熱部材90と基板70との間には、熱伝達効率を向上させるために、熱伝達シートが配置されてもよい。
 続いて、図14を用いて、アンテナ装置300における放熱の流れについて説明する。図14は、アンテナ装置300における放熱の流れを説明するための図である。図14は、図13に示した概略断面図に、複数の発熱部品40において発生した熱の流れを示す、白抜きの矢印を追加した図である。図14に示すように、複数の発熱部品40において発生した熱は、グランド層80及び複数のサーマルビア71を介して、複数の伝熱部材90に伝わる。その後、複数の伝熱部材90の熱は、グランド層30及び複数のサーマルビア11を介して、熱伝導性を有するレドーム50の壁部52に伝わる。その後、壁部52の熱は、レドーム50の表面に形成された放熱フィン群57にまで伝わった後、外部に放出される。
 本実施の形態にかかるアンテナ装置300は、アンテナ装置100やアンテナ装置200と同等の効果を奏することができる。即ち、本実施の形態にかかるアンテナ装置300は、複数のアンテナ素子20を保護し且つスロットアンテナとしても機能する、熱伝導性を有する導体のレドーム50を備える。ここで、レドーム50は、アンテナ装置300内において発生した熱を受け取る壁部52と、壁部52によって受け取られた熱を外部に放出する放熱フィン群(放熱フィン構造)57と、を少なくとも備える。それにより、本実施の形態にかかるアンテナ装置300は、レドーム50とは別に放熱機構を設けることなく、装置内において発生した熱を効率よく外部に放出することができる。即ち、本実施の形態にかかるアンテナ装置300は、規模の大型化を抑制しつつ、装置内において発生した熱を効率よく外部に放出することができる。
 また、本実施の形態にかかるアンテナ装置300では、放熱フィン群57が、各スロット53を囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する。それにより、各スロット53の近傍において発生した電流の向きが分散されるため、当該電流による、各スロット53において送受信される偏波の向きの意図しない変動、は抑制される。特に、各スロット53では、2偏波の送受信が行われているため、2偏波の向きの意図しない変動が抑制されて、当該2偏波の向きが直交した状態に保たれることにより、2偏波間のアイソレーションの劣化が抑制される。
 なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
 また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
 基板と、
 前記基板の表面に配置されたアンテナ素子と、
 前記基板の表面を覆い、且つ、前記アンテナ素子に対向する位置にスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームと、
 を備え、
 前記レドームは、
 前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
 前記放熱フィン構造は、前記スロットを囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する、
 アンテナ装置。
(付記2)
 前記放熱フィンは、上面視して、前記スロットの中央部を中心にして点対称となるように形成されている、
 付記1に記載のアンテナ装置。
(付記3)
 前記放熱フィンは、上面視して、多角形状及び円形状の何れかの形状に形成されている、
 付記1又は2に記載のアンテナ装置。
(付記4)
 前記放熱フィンは、一つ以上のスリットを有する、
 付記1~3の何れか一項に記載のアンテナ装置。
(付記5)
 前記スロットは、第1方向に延伸する第1開口部と、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2開口部と、が交差して形成される、
 付記1~4の何れか一項に記載のアンテナ装置。
(付記6)
 前記第1開口部及び前記第2開口部の両端は、拡幅している、
 付記5に記載のアンテナ装置。
(付記7)
 前記レドームは、
 前記基板側の面から前記基板の表面にかけて突出する壁部をさらに有する、
 付記1~6の何れか一項に記載のアンテナ装置。
(付記8)
 基板と、
 前記基板の表面に配置された複数のアンテナ素子と、
 前記基板の表面を覆い、且つ、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対向する位置に複数のスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームと、
 を備え、
 前記レドームは、
 前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
 前記放熱フィン構造は、
 前記複数のスロットのそれぞれを囲むように形成された複数の放熱フィンを少なくとも有する、
 アンテナ装置。
(付記9)
 各前記放熱フィンは、上面視して、当該放熱フィンに対応する前記スロットの中央部を中心にして点対称となるように形成されている、
 付記8に記載のアンテナ装置。
(付記10)
 各前記放熱フィンは、上面視して、多角形状及び円形状の何れかの形状に形成されている、
 付記8又は9に記載のアンテナ装置。
(付記11)
 各前記放熱フィンは、一つ以上のスリットを有する、
 付記8~10の何れか一項に記載のアンテナ装置。
(付記12)
 各前記スロットは、第1方向に延伸する第1開口部と、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2開口部と、が交差して形成される、
 付記8~11の何れか一項に記載のアンテナ装置。
(付記13)
 前記第1開口部及び前記第2開口部の両端は、拡幅している、
 付記12に記載のアンテナ装置。
(付記14)
 前記レドームは、
 前記基板側の面から前記基板の表面にかけて突出する壁部をさらに有する、
 付記8~13の何れか一項に記載のアンテナ装置。
(付記15)
 アンテナ素子が配置された基板の表面を覆った状態で、前記アンテナ素子に対向する位置にスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームであって、
 前記レドームは、
 前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
 前記放熱フィン構造は、
 前記スロットを囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する、
 レドーム。
(付記16)
 前記放熱フィンは、前記スロットの中央部を中心にして点対称となるように形成されている、
 付記15に記載のレドーム。
(付記17)
 前記放熱フィンは、上面視して、多角形状及び円形状の何れかの形状に形成されている、
 付記15又は16に記載のレドーム。
(付記18)
 前記放熱フィンは、一つ以上のスリットを有する、
 付記15~17の何れか一項に記載のレドーム。
(付記19)
 前記スロットは、第1方向に延伸する第1開口部と、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2開口部と、が交差して形成される、
 付記15~18の何れか一項に記載のレドーム。
(付記20)
 前記第1開口部及び前記第2開口部の両端は、拡幅している、
 付記19に記載のレドーム。
(付記21)
 前記レドームは、
 前記基板側の面から前記基板の表面にかけて突出する壁部をさらに有する、
 付記8~13の何れか一項に記載のアンテナ装置。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 10 基板
 11 サーマルビア
 20 アンテナ素子
 30 グランド層
 40 発熱部品
 50 レドーム
 51 平面部
 52 壁部
 53 スロット
 53a 第1開口部
 53b 第2開口部
 53c 端部
 53d 端部
 53e 端部
 53f 端部
 54 第1放熱フィン
 55 第2放熱フィン
 56 第3放熱フィン
 57 放熱フィン群
 61 封止材
 70 基板
 71 サーマルビア
 80 グランド層
 90 伝熱部材
 100 アンテナ装置
 100a~100e アンテナ装置
 200 アンテナ装置
 300 アンテナ装置

Claims (21)

  1.  基板と、
     前記基板の表面に配置されたアンテナ素子と、
     前記基板の表面を覆い、且つ、前記アンテナ素子に対向する位置にスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームと、
     を備え、
     前記レドームは、
     前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
     前記放熱フィン構造は、前記スロットを囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する、
     アンテナ装置。
  2.  前記放熱フィンは、上面視して、前記スロットの中央部を中心にして点対称となるように形成されている、
     請求項1に記載のアンテナ装置。
  3.  前記放熱フィンは、上面視して、多角形状及び円形状の何れかの形状に形成されている、
     請求項1又は2に記載のアンテナ装置。
  4.  前記放熱フィンは、一つ以上のスリットを有する、
     請求項1~3の何れか一項に記載のアンテナ装置。
  5.  前記スロットは、第1方向に延伸する第1開口部と、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2開口部と、が交差して形成される、
     請求項1~4の何れか一項に記載のアンテナ装置。
  6.  前記第1開口部及び前記第2開口部の両端は、拡幅している、
     請求項5に記載のアンテナ装置。
  7.  前記レドームは、
     前記基板側の面から前記基板の表面にかけて突出する壁部をさらに有する、
     請求項1~6の何れか一項に記載のアンテナ装置。
  8.  基板と、
     前記基板の表面に配置された複数のアンテナ素子と、
     前記基板の表面を覆い、且つ、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対向する位置に複数のスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームと、
     を備え、
     前記レドームは、
     前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
     前記放熱フィン構造は、
     前記複数のスロットのそれぞれを囲むように形成された複数の放熱フィンを少なくとも有する、
     アンテナ装置。
  9.  各前記放熱フィンは、上面視して、当該放熱フィンに対応する前記スロットの中央部を中心にして点対称となるように形成されている、
     請求項8に記載のアンテナ装置。
  10.  各前記放熱フィンは、上面視して、多角形状及び円形状の何れかの形状に形成されている、
     請求項8又は9に記載のアンテナ装置。
  11.  各前記放熱フィンは、一つ以上のスリットを有する、
     請求項8~10の何れか一項に記載のアンテナ装置。
  12.  各前記スロットは、第1方向に延伸する第1開口部と、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2開口部と、が交差して形成される、
     請求項8~11の何れか一項に記載のアンテナ装置。
  13.  前記第1開口部及び前記第2開口部の両端は、拡幅している、
     請求項12に記載のアンテナ装置。
  14.  前記レドームは、
     前記基板側の面から前記基板の表面にかけて突出する壁部をさらに有する、
     請求項8~13の何れか一項に記載のアンテナ装置。
  15.  アンテナ素子が配置された基板の表面を覆った状態で、前記アンテナ素子に対向する位置にスロットが形成された、熱伝導性を有する導体のレドームであって、
     前記レドームは、
     前記基板側とは逆側の外面から突出するように形成された放熱フィン構造を有し、
     前記放熱フィン構造は、
     前記スロットを囲むように形成された放熱フィンを少なくとも有する、
     レドーム。
  16.  前記放熱フィンは、前記スロットの中央部を中心にして点対称となるように形成されている、
     請求項15に記載のレドーム。
  17.  前記放熱フィンは、上面視して、多角形状及び円形状の何れかの形状に形成されている、
     請求項15又は16に記載のレドーム。
  18.  前記放熱フィンは、一つ以上のスリットを有する、
     請求項15~17の何れか一項に記載のレドーム。
  19.  前記スロットは、第1方向に延伸する第1開口部と、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2開口部と、が交差して形成される、
     請求項15~18の何れか一項に記載のレドーム。
  20.  前記第1開口部及び前記第2開口部の両端は、拡幅している、
     請求項19に記載のレドーム。
  21.  前記レドームは、
     前記基板側の面から前記基板の表面にかけて突出する壁部をさらに有する、
     請求項8~13の何れか一項に記載のアンテナ装置。
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