アンテナユニット及びパネルアレイアンテナ装置
【課題】 性能を劣化させずに小型化することが可能なアンテナユニット及び、このアンテナユニットを複数備えるパネルアレイアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 アンテナユニットは、アンテナ基板、反射板、受信基板、送信基板、冷却板及び接続インタフェースを具備する。アンテナ基板は、アンテナ素子が形成される。反射板は、アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される。受信基板は、アンテナ基板の反射板と反対側の面に積層され、アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される。送信基板は、受信基板のアンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号をアンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される。冷却板は、送信基板の受信基板と反対側の面に積層され、送信モジュールの発熱を冷却する。接続インタフェースは、送信基板と受信基板との間を接続して信号伝送を行う。
【解決手段】 アンテナユニットは、アンテナ基板、反射板、受信基板、送信基板、冷却板及び接続インタフェースを具備する。アンテナ基板は、アンテナ素子が形成される。反射板は、アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される。受信基板は、アンテナ基板の反射板と反対側の面に積層され、アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される。送信基板は、受信基板のアンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号をアンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される。冷却板は、送信基板の受信基板と反対側の面に積層され、送信モジュールの発熱を冷却する。接続インタフェースは、送信基板と受信基板との間を接続して信号伝送を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、目標の角度を測定するためのパネルアレイアンテナ装置と、このパネルアレイアンテナ装置に用いられるアンテナユニットとに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置は、複数のアンテナユニットが構成されて成る。各アンテナユニットは、アンテナ素子が形成されるアンテナ基板、アンテナ素子から送信する信号に対して送信処理を施す送信モジュール、及び、アンテナ素子で受信された信号に対して受信処理を施す受信モジュールを具備する。
【０００３】
従来のアンテナユニットは、アンテナ基板と送受信モジュールとが個々に構成される縦複合ユニット型となっている。アンテナ基板にダイポールアンテナが形成される場合、アンテナ基板にはダイポールアンテナを覆い隠すように反射板（リフレクタ）が積層される。送受信モジュールは、送信処理及び受信処理それぞれを実施する部品が一枚の回路基板に実装されて成る。送受信基板は、アンテナ基板の面のうち、反射板が取り付けられる面とは逆の面に、略垂直に正規配列される。
【０００４】
ところで、アンテナ素子の要求仕様により、アンテナ素子間の間隔は、パネルアレイアンテナ装置の奥行き方向に対してある一定間隔で配列する必要がある。そのため、送受信基板に対して許容される奥行き方向への寸法はある程度固定されることとなる。そのため、従来のアンテナユニットの構成では、送受信基板をアンテナ基板の垂直方向へ延伸せざるを得ない。このことにより、アンテナユニットの小型化及び、アンテナ装置の小型化に弊害をもたらすという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５０７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来のアンテナユニットでは、送受信モジュールが一枚の回路基板に形成され、この送受信基板がアンテナ基板に対して略垂直に接続される。このとき、送受信基板に対して許容される奥行き方向への寸法は制限されるため、アンテナ基板に対して垂直方向に延伸することとなり、アンテナユニット及びアンテナ装置の小型化に弊害をもたらしている。
【０００７】
そこで、目的は、性能を劣化させずに小型化することが可能なアンテナユニット及び、このアンテナユニットを複数備えるパネルアレイアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、アンテナユニットは、アンテナ基板、反射板、受信基板、送信基板、冷却板及び接続インタフェースを具備する。アンテナ基板は、アンテナ素子が形成される。反射板は、前記アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される。受信基板は、前記アンテナ基板の前記反射板と反対側の面に積層され、前記アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される。送信基板は、前記受信基板の前記アンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号を前記アンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される。冷却板は、前記送信基板の前記受信基板と反対側の面に積層され、前記送信モジュールの発熱を冷却する。接続インタフェースは、前記送信基板と前記受信基板との間を接続して信号伝送を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るパネルアレイアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の受信基板に形成される受信モジュールの系統図を示す図である。
【図３】図１の送信基板に形成される送信モジュールの系統図を示す図である。
【図４】図１のサーキュレータの構成を示す図である。
【図５】図１のパネルアレイアンテナ装置の系統図を示す図である。
【図６】従来のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るアンテナユニットの構成を示す図である。
【図８】図７の送信基板に形成される送信モジュールの系統図を示す図である。
【図９】図７のアンテナユニットが複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係るアンテナユニットの構成を示す図である。
【図１１】図１０の受信基板に形成される受信モジュールの系統図を示す図である。
【図１２】図１０のサーキュレータの構成を示す図である。
【図１３】図１０のアンテナユニットが複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るパネルアレイアンテナ装置の構成例を示す模式図である。図１に示すパネルアレイアンテナ装置は、複数のアンテナユニットが連結されて形成される。本実施形態では、パネルアレイアンテナ装置は、１６個のアンテナユニット１０−１〜１０−１６がＸ軸及びＹ軸方向に配列されて連結される。なお、本実施形態では、１６個のアンテナユニットが配列される場合を示すが、これに限定される訳ではない。パネルアレイアンテナ装置は、アンテナユニットがＸ軸方向又はＹ軸方向に配列されても構わない。
【００１２】
パネルアレイアンテナ装置を形成するアンテナユニット１０−１〜１０−１６について説明する。アンテナユニット１０−１〜１０−１６の機能はそれぞれ同様であるため、以下ではアンテナユニット１０−１について説明する。アンテナユニット１０−１は、反射板１１、アンテナ基板１２、受信基板１３、送信基板１４、冷却板１５及びサーキュレータ１６を備える。なお、アンテナ基板１２と受信基板１３との間に金属板（フロントパネル）が配置されていても構わない。
【００１３】
アンテナ基板１２には、アンテナ素子が１個形成される。アンテナ素子には、例えば、ダイポールアンテナが用いられる。
【００１４】
反射板１１は、アンテナ素子を覆い隠すようにアンテナ基板１２のアンテナ素子形成面上に積層される。
【００１５】
受信基板１３には、アンテナ素子で受信される信号に対して受信処理を施す受信モジュール１３０が形成される。受信基板１３は、アンテナ基板１２の両面のうち、反射板１１が積層される面とは反対の面に、アンテナ基板１２に重ねられるように設置される。
【００１６】
図２は、第１の実施形態に係る受信モジュール１３０の系統図の例を示す図である。受信モジュール１３０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３１、カプラ（ＣＵＰ）１３２、サーキュレータ１３３、プロテクタ（ＰＲＴ）１３４、低ノイズ増幅部（ＬＮＡ）１３５、分配部１３６、第１の移相部１３７及び第２の移相部１３８を備える。
【００１７】
送信基板１４からサーキュレータ１６を介して供給される送信信号は、サーキュレータ１３３、カプラ１３２及びローパスフィルタ１３１を介してアンテナ基板１２へ出力される。また、アンテナ基板１２で受信された受信信号は、ローパスフィルタ１３１、カプラ１３２及びサーキュレータ１３３を介して、プロテクタ１３４へ出力される。プロテクタ１３４は、低ノイズ増幅部１３５へ大電力の信号が突発的に入力されないように、低ノイズ増幅部１３５を保護する。
【００１８】
低ノイズ増幅部１３５は、プロテクタ１３４を介して供給された信号を増幅し、増幅した信号を分配部１３６へ出力する。分配部１３６は、低ノイズ増幅部１３５からの信号を二つに分配し、一方を第１の移相部１３７へ出力し、他方を第２の移相部１３８へ出力する。
【００１９】
第１の移相部１３７は、分配部１３６からの信号の位相を制御し、位相制御後の信号を後段へ出力する。複数のアンテナユニットが連結される場合、第１の移相部１３７の後段には、第１の合成部１３９が形成される。第１の合成部１３９は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、各アンテナユニットの第１の移相部１３７からの信号を合成する。第１の合成部１３９は、各アンテナユニットの第１の移相部１３７からの信号を合成することで、アンテナ基板１２の縦方向（エレベーション方向、以下、ＥＬ方向と称する。）の差信号であるΔＥＬ信号を生成する。
【００２０】
第２の移相部１３８は、分配部１３６からの信号の位相を制御し、位相制御後の信号を後段へ出力する。複数のアンテナユニットが連結される場合、第２の移相部１３８の後段には、第２の合成部１３１０が形成される。第２の合成部１３１０は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、各アンテナユニットの第２の移相部１３８からの信号を合成する。第２の合成部１３１０は、各アンテナユニットの第２の移相部１３８からの信号を合成することで、和信号であるΣ信号と、アンテナ基板１２の横方向（アジマス方向、以下、ＡＺ方向と称する。）の差信号であるΔＡＺ信号を生成する。なお、第１及び第２の移相部１３７，１３８とは、受信系統が２系統あることを意味する。ここでは、第１の移相部１３７がΔＥＬ信号を生成し、第２の移相部１３８がΔＡＺ信号を生成する例を示したが、第１の移相部１３７はΔＡＺ信号を生成することが可能であり、第２の移相部１３８はΔＥＬ信号を生成することが可能である。
【００２１】
送信基板１４には、送信処理を行う送信モジュール１４０が形成される。送信基板１４は、受信基板１３の両面のうち、アンテナ基板１２と重なり合う面とは反対の面に、受信基板１３に対して略平行に配置される。送信基板１４と受信基板１３とはサーキュレータ１６を介して接続される。
【００２２】
図３は、第１の実施形態に係る送信モジュール１４０の系統図の例を示す図である。送信モジュール１４０は、移相部１４１、バッファ増幅部（ＢＦＡ）１４２及びハイパワー増幅部（ＨＰＡ）１４３を備える。
【００２３】
移相部１４１は、送信モジュール１４０へ供給される信号の位相を制御する。移相部１４１は、位相制御後の信号をバッファ増幅部１４２へ出力する。移相部１４１から出力された信号は、バッファ増幅部１４２及びハイパワー増幅部１４３で増幅され、サーキュレータ１６へ出力される。
【００２４】
また、複数のアンテナユニットが連結される場合には、移相部１４１の前段には、バッファ増幅部１４４及び分配部１４５が形成される。バッファ増幅部１４４は、連結されるアンテナユニットのいずれかに形成される。分配部１４５は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、バッファ増幅部１４４で増幅された信号を分配し、各アンテナユニットの移相部１４１へ供給する。
【００２５】
サーキュレータ１６は、受信基板１３と送信基板１４との間に配置される接続インタフェースであり、両基板を一定距離だけ離す離間用基板に形成される。図４は、第１の実施形態に係るアンテナユニット１０−１において、受信基板１３と送信基板１４とを接続するサーキュレータ１６の構成を示す模式図である。サーキュレータ１６は、例えば、幅２０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ及び高さ５ｍｍの基板に形成される。サーキュレータ１６は、図４に示すように、線路が形成された基板面が受信基板１３及び送信基板１４に対して略垂直に接続される。サーキュレータ１６は、端子を三つ備えており、各端子が、受信モジュール１３０のサーキュレータ１３３、送信モジュール１４０のハイパワー増幅部１４３及び送信モジュール１４０のグランドとそれぞれ接続する。サーキュレータ１６は、送信基板１４から出力される送信信号を受信基板１３へ導き、かつ、アンテナ素子で受信される信号が送信基板１４へ送出されることを遮断する。
【００２６】
冷却板１５は、送信基板１４の両面のうち、受信基板１３と接続される面とは反対の面に、送信基板１４と重なるように積層される。冷却板１５は、送信モジュール１４０の発熱を冷却する。なお、冷却板１５は、送信基板１４の全面に設置されても良いが、送信基板１４に対して部分的に設置されても良い。送信モジュール１４０では、ハイパワー増幅部１４３を冷却する必要がある。そのため、送信基板１４のうち、ハイパワー増幅部１４３が形成される部分の裏面のみに冷却板１５を設置するようにしても構わない。
【００２７】
図５は、図１に示すパネルアレイアンテナ装置の系統図の例を示す図である。図５において、バッファ増幅器１４４で増幅された信号は、分配部１４５により分配され、移相部１４１−１〜１４１−１６へ供給される。移相部１４１−１〜１４１−１６で位相制御された信号は、バッファ増幅部１４２−１〜１４２−１６及びハイパワー増幅部１４３−１〜１４３−１６で増幅され、サーキュレータ１６−１〜１６−１６へ出力される。
【００２８】
送信モジュール１４０−１〜１４０−１６から出力された送信信号は、サーキュレータ１６−１〜１６−１６を介して受信モジュール１３０−１〜１３０−１６へ出力される。
【００２９】
受信モジュール１３０−１〜１３０−１６は、サーキュレータ１３３−１〜１３３−１６、カプラ１３２−１〜１３２−１６及びローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６を介して、送信信号をアンテナ基板１２−１〜１２−１６にそれぞれ形成されたアンテナ素子１２１−１〜１２１−１６から送信する。
【００３０】
受信モジュール１３０−１〜１３０−１６は、アンテナ素子１２１−１〜１２１−１６で受信された受信信号を、ローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６、カプラ１３２−１〜１３２−１６、サーキュレータ１３３−１〜１３３−１６及びプロテクタ１３４−１〜１３４−１６を介して、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６へ供給する。受信信号は、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６で増幅され、分配部１３６−１〜１３６−１６で２系統に分配される。分配された各受信信号は、第１の移相部１３７−１〜１３７−１６及び第２の移相部１３８−１〜１３８−１６でそれぞれ位相制御され、第１の合成部１３９及び第２の合成部１３１０へそれぞれ出力される。
【００３１】
第１の合成部１３９は、第１の移相部１３７−１〜１３７−１６から供給される信号を合成し、アンテナ基板１２−１〜１２−１６のΔＥＬ信号を生成する。第２の合成部１３１０は、第２の移相部１３８−１〜１３８−１６から供給される信号を合成し、Σ信号と、アンテナ基板１２−１〜１２−１６のΔＡＺ信号を生成する。
【００３２】
以上のように、上記第１の実施形態では、受信モジュール１３０及び送信モジュール１４０を受信基板１３及び送信基板１４にそれぞれ形成する。そして、受信基板１３をアンテナ基板１２に重ねるように配置し、送信基板１４を受信基板１３に対して略平行に配置するようにしている。
【００３３】
従来のアンテナユニットでは、図６に示すように、送信基板と、受信基板とは、同一の回路基板に形成される。このとき、送受信基板のＹ軸方向の寸法には制約があるため、Ｚ軸方向に対してある程度の長さが必要となる。
【００３４】
これに対して、第１の実施形態に係るアンテナユニット１０では、送信モジュール１４０と受信モジュール１３０とを完全に分離して構成し、受信基板１３をアンテナ基板１２に重ね、送信基板１４を受信基板１３と略平行に配置することで、Ｚ軸方向の省スペース化が可能となる。これにより、アンテナユニット１０の小型化を図ることが可能となる。
【００３５】
また、図６に示す従来のアンテナユニットでは、送受信モジュールは送信処理と受信処理とを一つの基板で行う。一般的に、パワー系が含まれる送信処理の方が、受信処理よりも、部品が故障する確率は高い。従来構成では送信処理に必要な部品のみが故障した場合であっても、送受信基板を交換しなければならなかった。
【００３６】
これに対して、第１の実施形態に係るアンテナユニット１０では、送信モジュール１４０と受信モジュール１３０とを完全に分離して構成することで、送信モジュール１４０が故障した場合には、送信モジュール１４０のみを交換すれば良い。つまり、整備性の観点からも第１の実施形態に係るアンテナユニット１０は、有利な効果を有する。
【００３７】
したがって、第１の実施形態に係るアンテナユニット及び、このアンテナユニットを備えるパネルアレイアンテナ装置によれば、性能を劣化させずに小型化することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、送信モジュール１４０にサーキュレータを設けず、離間用基板に形成したサーキュレータ１６により、受信基板１３と送信基板１４とを接続するようにしている。これにより、送信基板１４内でサーキュレータを形成するはずであったスペースを別の用途に使用することが可能であるため、送信基板１４をより有効に活用することが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係るアンテナユニット２０の構成例を示す模式図である。図７に示すアンテナユニット２０は、反射板１１、アンテナ基板１２、受信基板１３、送信基板２１、冷却板１５及びコネクタ２２を備える。
【００４０】
送信基板２１には、送信処理を行う送信モジュール２１０が形成される。送信基板２１は、受信基板１３の両面のうち、アンテナ基板１２と重なり合う面とは反対の面に、受信基板１３に対して略平行に配置される。送信基板２１と受信基板１３とはコネクタ２２を介して接続される。
【００４１】
図８は、第２の実施形態に係る送信モジュール２１０の系統図の例を示す図である。送信モジュール２１０は、移相部１４１、バッファ増幅部１４２、ハイパワー増幅部１４３及びサーキュレータ２１１を備える。バッファ増幅部１４２及びハイパワー増幅部１４３で増幅された信号は、サーキュレータ２１１を介してコネクタ２２へ出力される。
【００４２】
また、複数のアンテナユニットが連結されてパネルアレイアンテナ装置を形成する場合には、移相部１４１の前段には、バッファ増幅部１４４及び分配部１４５が形成される。バッファ増幅部１４４は、連結されるアンテナユニットのいずれかに形成される。分配部１４５は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、バッファ増幅部１４４で増幅された信号を分配し、各アンテナユニットの移相部１４１へ供給する。
【００４３】
コネクタ２２は、受信基板１３と送信基板２１との接続インタフェースとして用いられる。コネクタ２２は、例えば、ＳＭＡコネクタ等が使用される。
【００４４】
図９は、図７に示すアンテナユニット２０が複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図の例を示す図である。図９において、バッファ増幅器１４４で増幅された信号は、分配部１４５により分配され、移相部１４１−１〜１４１−１６へ供給される。移相部１４１−１〜１４１−１６で位相制御された信号は、バッファ増幅部１４２−１〜１４２−１６及びハイパワー増幅部１４３−１〜１４３−１６で増幅され、サーキュレータ２１１−１〜２１１−１６を介して出力される。
【００４５】
送信モジュール２１０−１〜２１０−１６から出力された送信信号は、コネクタ２２−１〜２２−１６を介して受信モジュール１３０−１〜１３０−１６へ出力される。
【００４６】
以上のように、上記第２の実施形態では、受信モジュール１３０及び送信モジュール２１０を受信基板１３及び送信基板２１にそれぞれ形成する。そして、受信基板１３をアンテナ基板１２に重ねるように配置し、送信基板２１を受信基板１３に対して略平行に配置するようにしている。これにより、アンテナユニット２０のＺ軸方向の省スペース化が可能となる。つまり、アンテナユニット２０の小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、上記第２の実施形態に係るアンテナユニット２０では、送信モジュール２１０と受信モジュール１３０とを完全に分離して構成することで、送信モジュール２１０が故障した場合には、送信モジュール２１０のみを交換すれば良い。つまり、整備性の観点からも第２の実施形態に係るアンテナユニット２０は、有利な効果を有する。
【００４８】
したがって、第２の実施形態に係るアンテナユニット及び、このアンテナユニットを備えるパネルアレイアンテナ装置によれば、性能を劣化させずに小型化することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係るアンテナユニット３０の構成例を示す模式図である。図１０に示すアンテナユニット３０は、反射板１１、アンテナ基板１２、受信基板３１、送信基板２１、冷却板１５及びサーキュレータ３２を備える。
【００５０】
受信基板３１には、受信処理を行う受信モジュール３１０が形成される。受信基板３１は、アンテナ基板１２の両面のうち、反射板１１が取り付けられる面とは反対の面に、アンテナ基板１２に重ねられるように設置される。
【００５１】
図１１は、第３の実施形態に係る受信モジュール３１０の系統図の例を示す図である。受信モジュール３１０は、ローパスフィルタ１３１、カプラ１３２、プロテクタ１３４、低ノイズ増幅部１３５、分配部１３６、第１の移相部１３７及び第２の移相部１３８を備える。
【００５２】
サーキュレータ３２から供給される送信信号は、ＣＵＰ１３２及びローパスフィルタ１３１を介してアンテナ基板１２へ出力される。また、アンテナ基板１２で受信された受信信号は、ローパスフィルタ１３１、カプラ１３２及びサーキュレータ３２を介して、プロテクタ１３４へ出力される。
【００５３】
サーキュレータ３２は、受信基板３１と送信基板２１との間に配置される接続インタフェースであり、両基板を一定距離だけ離す離間用基板に形成される。図１２は、第３の実施形態に係るアンテナユニット３０において、受信基板３１と送信基板２１とを接続するサーキュレータ３２の構成を示す模式図である。サーキュレータ３２は、例えば、幅２０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ及び高さ５ｍｍの基板に形成される。サーキュレータ３２は、図１２に示すように、線路が受信基板３１及び送信基板２１に対して略垂直に接続される。サーキュレータ３２は、端子を三つ備えており、各端子が、受信モジュール３１０のカプラ１３２、受信モジュール３１０のプロテクタ１３４及び送信モジュール２１０のサーキュレータ２１１とそれぞれ接続する。サーキュレータ３２は、送信基板２１から出力される送信信号を受信基板３１へ導き、かつ、アンテナ素子で受信される信号を受信基板３１へ戻す。
【００５４】
図１３は、図１０に示すアンテナユニット３０が複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図の例を示す図である。図１３において、送信モジュール２１０−１〜２１０−１６は、送信信号をサーキュレータ３２−１〜３２−１６へ出力する。受信モジュール３１０−１〜３１０−１６は、サーキュレータ３２−１〜３２−１６を介して送信信号を受信する。
【００５５】
受信モジュール３１０−１〜３１０−１６は、カプラ１３２−１〜１３２−１６及びローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６を介して、送信信号をアンテナ素子１２１−１〜１２１−１６から送信する。
【００５６】
受信モジュール３１０−１〜３１０−１６は、アンテナ素子１２１−１〜１２１−１６で受信された受信信号を、ローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６、カプラ１３２−１〜１３２−１６、サーキュレータ３２−１〜３２−１６及びプロテクタ１３４−１〜１３４−１６を介して、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６へ供給する。受信信号は、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６で増幅され、分配部１３６−１〜１３６−１６で２系統に分配される。分配された各受信信号は、第１の移相部１３７−１〜１３７−１６及び第２の移相部１３８−１〜１３８−１６でそれぞれ位相制御され、第１の合成部１３９及び第２の合成部１３１０へそれぞれ出力される。
【００５７】
以上のように、上記第３の実施形態では、受信モジュール３１０及び送信モジュール２１０を受信基板３１及び送信基板２１にそれぞれ形成する。そして、受信基板３１をアンテナ基板１２に重ねるように配置し、送信基板２１を受信基板３１に対して略平行に接続するようにしている。これにより、アンテナユニット３０のＺ軸方向の省スペース化が可能となる。つまり、アンテナユニット３０の小型化を図ることが可能となる。
【００５８】
また、上記第３の実施形態に係るアンテナユニット３０では、送信モジュール２１０と受信モジュール３１０とを完全に分離して構成することで、送信モジュール２１０が故障した場合には、送信モジュール２１０のみを交換すれば良い。つまり、整備性の観点からも第３の実施形態に係るアンテナユニット３０は、有利な効果を有する。
【００５９】
したがって、第３の実施形態に係るアンテナユニット及び、このアンテナユニットを備えるパネルアレイアンテナ装置によれば、性能を劣化させずに小型化することができる。
【００６０】
また、第３の実施形態では、受信モジュール３１０にサーキュレータを設けず、離間用基板に形成したサーキュレータ３２により、受信基板３１と送信基板２１とを接続するようにしている。これにより、受信基板３１内でサーキュレータを形成するはずであったスペースを別の用途に使用することが可能であるため、受信基板３１をより有効に活用することが可能となる。
【００６１】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０，２０，３０…アンテナユニット、１１…反射板、１２…アンテナ基板、１２１…アンテナ素子、１３，３１…受信基板、１３０，３１０…受信モジュール、１３１…ローパスフィルタ、１３２…カプラ、１３４…プロテクタ、１３５…低ノイズ増幅部、１３６…分配部、１３７…第１の移相部、１３８…第２の移相部、１３９…第１の合成部、１３１０…第２の合成部、１４，２１…送信基板、１４０，２１０…送信モジュール、１４１…移相部、１４２，１４４…バッファ増幅部、１４３…ハイパワー増幅部、１４５…分配部、１５…冷却板、１６，１３３，２１１，３２…サーキュレータ、２２…コネクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、目標の角度を測定するためのパネルアレイアンテナ装置と、このパネルアレイアンテナ装置に用いられるアンテナユニットとに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置は、複数のアンテナユニットが構成されて成る。各アンテナユニットは、アンテナ素子が形成されるアンテナ基板、アンテナ素子から送信する信号に対して送信処理を施す送信モジュール、及び、アンテナ素子で受信された信号に対して受信処理を施す受信モジュールを具備する。
【０００３】
従来のアンテナユニットは、アンテナ基板と送受信モジュールとが個々に構成される縦複合ユニット型となっている。アンテナ基板にダイポールアンテナが形成される場合、アンテナ基板にはダイポールアンテナを覆い隠すように反射板（リフレクタ）が積層される。送受信モジュールは、送信処理及び受信処理それぞれを実施する部品が一枚の回路基板に実装されて成る。送受信基板は、アンテナ基板の面のうち、反射板が取り付けられる面とは逆の面に、略垂直に正規配列される。
【０００４】
ところで、アンテナ素子の要求仕様により、アンテナ素子間の間隔は、パネルアレイアンテナ装置の奥行き方向に対してある一定間隔で配列する必要がある。そのため、送受信基板に対して許容される奥行き方向への寸法はある程度固定されることとなる。そのため、従来のアンテナユニットの構成では、送受信基板をアンテナ基板の垂直方向へ延伸せざるを得ない。このことにより、アンテナユニットの小型化及び、アンテナ装置の小型化に弊害をもたらすという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５０７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来のアンテナユニットでは、送受信モジュールが一枚の回路基板に形成され、この送受信基板がアンテナ基板に対して略垂直に接続される。このとき、送受信基板に対して許容される奥行き方向への寸法は制限されるため、アンテナ基板に対して垂直方向に延伸することとなり、アンテナユニット及びアンテナ装置の小型化に弊害をもたらしている。
【０００７】
そこで、目的は、性能を劣化させずに小型化することが可能なアンテナユニット及び、このアンテナユニットを複数備えるパネルアレイアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、アンテナユニットは、アンテナ基板、反射板、受信基板、送信基板、冷却板及び接続インタフェースを具備する。アンテナ基板は、アンテナ素子が形成される。反射板は、前記アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される。受信基板は、前記アンテナ基板の前記反射板と反対側の面に積層され、前記アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される。送信基板は、前記受信基板の前記アンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号を前記アンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される。冷却板は、前記送信基板の前記受信基板と反対側の面に積層され、前記送信モジュールの発熱を冷却する。接続インタフェースは、前記送信基板と前記受信基板との間を接続して信号伝送を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るパネルアレイアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の受信基板に形成される受信モジュールの系統図を示す図である。
【図３】図１の送信基板に形成される送信モジュールの系統図を示す図である。
【図４】図１のサーキュレータの構成を示す図である。
【図５】図１のパネルアレイアンテナ装置の系統図を示す図である。
【図６】従来のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るアンテナユニットの構成を示す図である。
【図８】図７の送信基板に形成される送信モジュールの系統図を示す図である。
【図９】図７のアンテナユニットが複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係るアンテナユニットの構成を示す図である。
【図１１】図１０の受信基板に形成される受信モジュールの系統図を示す図である。
【図１２】図１０のサーキュレータの構成を示す図である。
【図１３】図１０のアンテナユニットが複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るパネルアレイアンテナ装置の構成例を示す模式図である。図１に示すパネルアレイアンテナ装置は、複数のアンテナユニットが連結されて形成される。本実施形態では、パネルアレイアンテナ装置は、１６個のアンテナユニット１０−１〜１０−１６がＸ軸及びＹ軸方向に配列されて連結される。なお、本実施形態では、１６個のアンテナユニットが配列される場合を示すが、これに限定される訳ではない。パネルアレイアンテナ装置は、アンテナユニットがＸ軸方向又はＹ軸方向に配列されても構わない。
【００１２】
パネルアレイアンテナ装置を形成するアンテナユニット１０−１〜１０−１６について説明する。アンテナユニット１０−１〜１０−１６の機能はそれぞれ同様であるため、以下ではアンテナユニット１０−１について説明する。アンテナユニット１０−１は、反射板１１、アンテナ基板１２、受信基板１３、送信基板１４、冷却板１５及びサーキュレータ１６を備える。なお、アンテナ基板１２と受信基板１３との間に金属板（フロントパネル）が配置されていても構わない。
【００１３】
アンテナ基板１２には、アンテナ素子が１個形成される。アンテナ素子には、例えば、ダイポールアンテナが用いられる。
【００１４】
反射板１１は、アンテナ素子を覆い隠すようにアンテナ基板１２のアンテナ素子形成面上に積層される。
【００１５】
受信基板１３には、アンテナ素子で受信される信号に対して受信処理を施す受信モジュール１３０が形成される。受信基板１３は、アンテナ基板１２の両面のうち、反射板１１が積層される面とは反対の面に、アンテナ基板１２に重ねられるように設置される。
【００１６】
図２は、第１の実施形態に係る受信モジュール１３０の系統図の例を示す図である。受信モジュール１３０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３１、カプラ（ＣＵＰ）１３２、サーキュレータ１３３、プロテクタ（ＰＲＴ）１３４、低ノイズ増幅部（ＬＮＡ）１３５、分配部１３６、第１の移相部１３７及び第２の移相部１３８を備える。
【００１７】
送信基板１４からサーキュレータ１６を介して供給される送信信号は、サーキュレータ１３３、カプラ１３２及びローパスフィルタ１３１を介してアンテナ基板１２へ出力される。また、アンテナ基板１２で受信された受信信号は、ローパスフィルタ１３１、カプラ１３２及びサーキュレータ１３３を介して、プロテクタ１３４へ出力される。プロテクタ１３４は、低ノイズ増幅部１３５へ大電力の信号が突発的に入力されないように、低ノイズ増幅部１３５を保護する。
【００１８】
低ノイズ増幅部１３５は、プロテクタ１３４を介して供給された信号を増幅し、増幅した信号を分配部１３６へ出力する。分配部１３６は、低ノイズ増幅部１３５からの信号を二つに分配し、一方を第１の移相部１３７へ出力し、他方を第２の移相部１３８へ出力する。
【００１９】
第１の移相部１３７は、分配部１３６からの信号の位相を制御し、位相制御後の信号を後段へ出力する。複数のアンテナユニットが連結される場合、第１の移相部１３７の後段には、第１の合成部１３９が形成される。第１の合成部１３９は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、各アンテナユニットの第１の移相部１３７からの信号を合成する。第１の合成部１３９は、各アンテナユニットの第１の移相部１３７からの信号を合成することで、アンテナ基板１２の縦方向（エレベーション方向、以下、ＥＬ方向と称する。）の差信号であるΔＥＬ信号を生成する。
【００２０】
第２の移相部１３８は、分配部１３６からの信号の位相を制御し、位相制御後の信号を後段へ出力する。複数のアンテナユニットが連結される場合、第２の移相部１３８の後段には、第２の合成部１３１０が形成される。第２の合成部１３１０は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、各アンテナユニットの第２の移相部１３８からの信号を合成する。第２の合成部１３１０は、各アンテナユニットの第２の移相部１３８からの信号を合成することで、和信号であるΣ信号と、アンテナ基板１２の横方向（アジマス方向、以下、ＡＺ方向と称する。）の差信号であるΔＡＺ信号を生成する。なお、第１及び第２の移相部１３７，１３８とは、受信系統が２系統あることを意味する。ここでは、第１の移相部１３７がΔＥＬ信号を生成し、第２の移相部１３８がΔＡＺ信号を生成する例を示したが、第１の移相部１３７はΔＡＺ信号を生成することが可能であり、第２の移相部１３８はΔＥＬ信号を生成することが可能である。
【００２１】
送信基板１４には、送信処理を行う送信モジュール１４０が形成される。送信基板１４は、受信基板１３の両面のうち、アンテナ基板１２と重なり合う面とは反対の面に、受信基板１３に対して略平行に配置される。送信基板１４と受信基板１３とはサーキュレータ１６を介して接続される。
【００２２】
図３は、第１の実施形態に係る送信モジュール１４０の系統図の例を示す図である。送信モジュール１４０は、移相部１４１、バッファ増幅部（ＢＦＡ）１４２及びハイパワー増幅部（ＨＰＡ）１４３を備える。
【００２３】
移相部１４１は、送信モジュール１４０へ供給される信号の位相を制御する。移相部１４１は、位相制御後の信号をバッファ増幅部１４２へ出力する。移相部１４１から出力された信号は、バッファ増幅部１４２及びハイパワー増幅部１４３で増幅され、サーキュレータ１６へ出力される。
【００２４】
また、複数のアンテナユニットが連結される場合には、移相部１４１の前段には、バッファ増幅部１４４及び分配部１４５が形成される。バッファ増幅部１４４は、連結されるアンテナユニットのいずれかに形成される。分配部１４５は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、バッファ増幅部１４４で増幅された信号を分配し、各アンテナユニットの移相部１４１へ供給する。
【００２５】
サーキュレータ１６は、受信基板１３と送信基板１４との間に配置される接続インタフェースであり、両基板を一定距離だけ離す離間用基板に形成される。図４は、第１の実施形態に係るアンテナユニット１０−１において、受信基板１３と送信基板１４とを接続するサーキュレータ１６の構成を示す模式図である。サーキュレータ１６は、例えば、幅２０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ及び高さ５ｍｍの基板に形成される。サーキュレータ１６は、図４に示すように、線路が形成された基板面が受信基板１３及び送信基板１４に対して略垂直に接続される。サーキュレータ１６は、端子を三つ備えており、各端子が、受信モジュール１３０のサーキュレータ１３３、送信モジュール１４０のハイパワー増幅部１４３及び送信モジュール１４０のグランドとそれぞれ接続する。サーキュレータ１６は、送信基板１４から出力される送信信号を受信基板１３へ導き、かつ、アンテナ素子で受信される信号が送信基板１４へ送出されることを遮断する。
【００２６】
冷却板１５は、送信基板１４の両面のうち、受信基板１３と接続される面とは反対の面に、送信基板１４と重なるように積層される。冷却板１５は、送信モジュール１４０の発熱を冷却する。なお、冷却板１５は、送信基板１４の全面に設置されても良いが、送信基板１４に対して部分的に設置されても良い。送信モジュール１４０では、ハイパワー増幅部１４３を冷却する必要がある。そのため、送信基板１４のうち、ハイパワー増幅部１４３が形成される部分の裏面のみに冷却板１５を設置するようにしても構わない。
【００２７】
図５は、図１に示すパネルアレイアンテナ装置の系統図の例を示す図である。図５において、バッファ増幅器１４４で増幅された信号は、分配部１４５により分配され、移相部１４１−１〜１４１−１６へ供給される。移相部１４１−１〜１４１−１６で位相制御された信号は、バッファ増幅部１４２−１〜１４２−１６及びハイパワー増幅部１４３−１〜１４３−１６で増幅され、サーキュレータ１６−１〜１６−１６へ出力される。
【００２８】
送信モジュール１４０−１〜１４０−１６から出力された送信信号は、サーキュレータ１６−１〜１６−１６を介して受信モジュール１３０−１〜１３０−１６へ出力される。
【００２９】
受信モジュール１３０−１〜１３０−１６は、サーキュレータ１３３−１〜１３３−１６、カプラ１３２−１〜１３２−１６及びローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６を介して、送信信号をアンテナ基板１２−１〜１２−１６にそれぞれ形成されたアンテナ素子１２１−１〜１２１−１６から送信する。
【００３０】
受信モジュール１３０−１〜１３０−１６は、アンテナ素子１２１−１〜１２１−１６で受信された受信信号を、ローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６、カプラ１３２−１〜１３２−１６、サーキュレータ１３３−１〜１３３−１６及びプロテクタ１３４−１〜１３４−１６を介して、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６へ供給する。受信信号は、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６で増幅され、分配部１３６−１〜１３６−１６で２系統に分配される。分配された各受信信号は、第１の移相部１３７−１〜１３７−１６及び第２の移相部１３８−１〜１３８−１６でそれぞれ位相制御され、第１の合成部１３９及び第２の合成部１３１０へそれぞれ出力される。
【００３１】
第１の合成部１３９は、第１の移相部１３７−１〜１３７−１６から供給される信号を合成し、アンテナ基板１２−１〜１２−１６のΔＥＬ信号を生成する。第２の合成部１３１０は、第２の移相部１３８−１〜１３８−１６から供給される信号を合成し、Σ信号と、アンテナ基板１２−１〜１２−１６のΔＡＺ信号を生成する。
【００３２】
以上のように、上記第１の実施形態では、受信モジュール１３０及び送信モジュール１４０を受信基板１３及び送信基板１４にそれぞれ形成する。そして、受信基板１３をアンテナ基板１２に重ねるように配置し、送信基板１４を受信基板１３に対して略平行に配置するようにしている。
【００３３】
従来のアンテナユニットでは、図６に示すように、送信基板と、受信基板とは、同一の回路基板に形成される。このとき、送受信基板のＹ軸方向の寸法には制約があるため、Ｚ軸方向に対してある程度の長さが必要となる。
【００３４】
これに対して、第１の実施形態に係るアンテナユニット１０では、送信モジュール１４０と受信モジュール１３０とを完全に分離して構成し、受信基板１３をアンテナ基板１２に重ね、送信基板１４を受信基板１３と略平行に配置することで、Ｚ軸方向の省スペース化が可能となる。これにより、アンテナユニット１０の小型化を図ることが可能となる。
【００３５】
また、図６に示す従来のアンテナユニットでは、送受信モジュールは送信処理と受信処理とを一つの基板で行う。一般的に、パワー系が含まれる送信処理の方が、受信処理よりも、部品が故障する確率は高い。従来構成では送信処理に必要な部品のみが故障した場合であっても、送受信基板を交換しなければならなかった。
【００３６】
これに対して、第１の実施形態に係るアンテナユニット１０では、送信モジュール１４０と受信モジュール１３０とを完全に分離して構成することで、送信モジュール１４０が故障した場合には、送信モジュール１４０のみを交換すれば良い。つまり、整備性の観点からも第１の実施形態に係るアンテナユニット１０は、有利な効果を有する。
【００３７】
したがって、第１の実施形態に係るアンテナユニット及び、このアンテナユニットを備えるパネルアレイアンテナ装置によれば、性能を劣化させずに小型化することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、送信モジュール１４０にサーキュレータを設けず、離間用基板に形成したサーキュレータ１６により、受信基板１３と送信基板１４とを接続するようにしている。これにより、送信基板１４内でサーキュレータを形成するはずであったスペースを別の用途に使用することが可能であるため、送信基板１４をより有効に活用することが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係るアンテナユニット２０の構成例を示す模式図である。図７に示すアンテナユニット２０は、反射板１１、アンテナ基板１２、受信基板１３、送信基板２１、冷却板１５及びコネクタ２２を備える。
【００４０】
送信基板２１には、送信処理を行う送信モジュール２１０が形成される。送信基板２１は、受信基板１３の両面のうち、アンテナ基板１２と重なり合う面とは反対の面に、受信基板１３に対して略平行に配置される。送信基板２１と受信基板１３とはコネクタ２２を介して接続される。
【００４１】
図８は、第２の実施形態に係る送信モジュール２１０の系統図の例を示す図である。送信モジュール２１０は、移相部１４１、バッファ増幅部１４２、ハイパワー増幅部１４３及びサーキュレータ２１１を備える。バッファ増幅部１４２及びハイパワー増幅部１４３で増幅された信号は、サーキュレータ２１１を介してコネクタ２２へ出力される。
【００４２】
また、複数のアンテナユニットが連結されてパネルアレイアンテナ装置を形成する場合には、移相部１４１の前段には、バッファ増幅部１４４及び分配部１４５が形成される。バッファ増幅部１４４は、連結されるアンテナユニットのいずれかに形成される。分配部１４５は、例えば、トーナメント方式で各アンテナユニット内に形成され、バッファ増幅部１４４で増幅された信号を分配し、各アンテナユニットの移相部１４１へ供給する。
【００４３】
コネクタ２２は、受信基板１３と送信基板２１との接続インタフェースとして用いられる。コネクタ２２は、例えば、ＳＭＡコネクタ等が使用される。
【００４４】
図９は、図７に示すアンテナユニット２０が複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図の例を示す図である。図９において、バッファ増幅器１４４で増幅された信号は、分配部１４５により分配され、移相部１４１−１〜１４１−１６へ供給される。移相部１４１−１〜１４１−１６で位相制御された信号は、バッファ増幅部１４２−１〜１４２−１６及びハイパワー増幅部１４３−１〜１４３−１６で増幅され、サーキュレータ２１１−１〜２１１−１６を介して出力される。
【００４５】
送信モジュール２１０−１〜２１０−１６から出力された送信信号は、コネクタ２２−１〜２２−１６を介して受信モジュール１３０−１〜１３０−１６へ出力される。
【００４６】
以上のように、上記第２の実施形態では、受信モジュール１３０及び送信モジュール２１０を受信基板１３及び送信基板２１にそれぞれ形成する。そして、受信基板１３をアンテナ基板１２に重ねるように配置し、送信基板２１を受信基板１３に対して略平行に配置するようにしている。これにより、アンテナユニット２０のＺ軸方向の省スペース化が可能となる。つまり、アンテナユニット２０の小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、上記第２の実施形態に係るアンテナユニット２０では、送信モジュール２１０と受信モジュール１３０とを完全に分離して構成することで、送信モジュール２１０が故障した場合には、送信モジュール２１０のみを交換すれば良い。つまり、整備性の観点からも第２の実施形態に係るアンテナユニット２０は、有利な効果を有する。
【００４８】
したがって、第２の実施形態に係るアンテナユニット及び、このアンテナユニットを備えるパネルアレイアンテナ装置によれば、性能を劣化させずに小型化することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係るアンテナユニット３０の構成例を示す模式図である。図１０に示すアンテナユニット３０は、反射板１１、アンテナ基板１２、受信基板３１、送信基板２１、冷却板１５及びサーキュレータ３２を備える。
【００５０】
受信基板３１には、受信処理を行う受信モジュール３１０が形成される。受信基板３１は、アンテナ基板１２の両面のうち、反射板１１が取り付けられる面とは反対の面に、アンテナ基板１２に重ねられるように設置される。
【００５１】
図１１は、第３の実施形態に係る受信モジュール３１０の系統図の例を示す図である。受信モジュール３１０は、ローパスフィルタ１３１、カプラ１３２、プロテクタ１３４、低ノイズ増幅部１３５、分配部１３６、第１の移相部１３７及び第２の移相部１３８を備える。
【００５２】
サーキュレータ３２から供給される送信信号は、ＣＵＰ１３２及びローパスフィルタ１３１を介してアンテナ基板１２へ出力される。また、アンテナ基板１２で受信された受信信号は、ローパスフィルタ１３１、カプラ１３２及びサーキュレータ３２を介して、プロテクタ１３４へ出力される。
【００５３】
サーキュレータ３２は、受信基板３１と送信基板２１との間に配置される接続インタフェースであり、両基板を一定距離だけ離す離間用基板に形成される。図１２は、第３の実施形態に係るアンテナユニット３０において、受信基板３１と送信基板２１とを接続するサーキュレータ３２の構成を示す模式図である。サーキュレータ３２は、例えば、幅２０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ及び高さ５ｍｍの基板に形成される。サーキュレータ３２は、図１２に示すように、線路が受信基板３１及び送信基板２１に対して略垂直に接続される。サーキュレータ３２は、端子を三つ備えており、各端子が、受信モジュール３１０のカプラ１３２、受信モジュール３１０のプロテクタ１３４及び送信モジュール２１０のサーキュレータ２１１とそれぞれ接続する。サーキュレータ３２は、送信基板２１から出力される送信信号を受信基板３１へ導き、かつ、アンテナ素子で受信される信号を受信基板３１へ戻す。
【００５４】
図１３は、図１０に示すアンテナユニット３０が複数連結されて形成されるパネルアレイアンテナ装置の系統図の例を示す図である。図１３において、送信モジュール２１０−１〜２１０−１６は、送信信号をサーキュレータ３２−１〜３２−１６へ出力する。受信モジュール３１０−１〜３１０−１６は、サーキュレータ３２−１〜３２−１６を介して送信信号を受信する。
【００５５】
受信モジュール３１０−１〜３１０−１６は、カプラ１３２−１〜１３２−１６及びローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６を介して、送信信号をアンテナ素子１２１−１〜１２１−１６から送信する。
【００５６】
受信モジュール３１０−１〜３１０−１６は、アンテナ素子１２１−１〜１２１−１６で受信された受信信号を、ローパスフィルタ１３１−１〜１３１−１６、カプラ１３２−１〜１３２−１６、サーキュレータ３２−１〜３２−１６及びプロテクタ１３４−１〜１３４−１６を介して、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６へ供給する。受信信号は、低ノイズ増幅部１３５−１〜１３５−１６で増幅され、分配部１３６−１〜１３６−１６で２系統に分配される。分配された各受信信号は、第１の移相部１３７−１〜１３７−１６及び第２の移相部１３８−１〜１３８−１６でそれぞれ位相制御され、第１の合成部１３９及び第２の合成部１３１０へそれぞれ出力される。
【００５７】
以上のように、上記第３の実施形態では、受信モジュール３１０及び送信モジュール２１０を受信基板３１及び送信基板２１にそれぞれ形成する。そして、受信基板３１をアンテナ基板１２に重ねるように配置し、送信基板２１を受信基板３１に対して略平行に接続するようにしている。これにより、アンテナユニット３０のＺ軸方向の省スペース化が可能となる。つまり、アンテナユニット３０の小型化を図ることが可能となる。
【００５８】
また、上記第３の実施形態に係るアンテナユニット３０では、送信モジュール２１０と受信モジュール３１０とを完全に分離して構成することで、送信モジュール２１０が故障した場合には、送信モジュール２１０のみを交換すれば良い。つまり、整備性の観点からも第３の実施形態に係るアンテナユニット３０は、有利な効果を有する。
【００５９】
したがって、第３の実施形態に係るアンテナユニット及び、このアンテナユニットを備えるパネルアレイアンテナ装置によれば、性能を劣化させずに小型化することができる。
【００６０】
また、第３の実施形態では、受信モジュール３１０にサーキュレータを設けず、離間用基板に形成したサーキュレータ３２により、受信基板３１と送信基板２１とを接続するようにしている。これにより、受信基板３１内でサーキュレータを形成するはずであったスペースを別の用途に使用することが可能であるため、受信基板３１をより有効に活用することが可能となる。
【００６１】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０，２０，３０…アンテナユニット、１１…反射板、１２…アンテナ基板、１２１…アンテナ素子、１３，３１…受信基板、１３０，３１０…受信モジュール、１３１…ローパスフィルタ、１３２…カプラ、１３４…プロテクタ、１３５…低ノイズ増幅部、１３６…分配部、１３７…第１の移相部、１３８…第２の移相部、１３９…第１の合成部、１３１０…第２の合成部、１４，２１…送信基板、１４０，２１０…送信モジュール、１４１…移相部、１４２，１４４…バッファ増幅部、１４３…ハイパワー増幅部、１４５…分配部、１５…冷却板、１６，１３３，２１１，３２…サーキュレータ、２２…コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子が形成されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される反射板と、
前記アンテナ基板の前記反射板と反対側の面に積層され、前記アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される受信基板と、
前記受信基板の前記アンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号を前記アンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される送信基板と、
前記送信基板の前記受信基板と反対側の面に積層され、前記送信モジュールの発熱を冷却する冷却板と、
前記送信基板と前記受信基板との間を接続して信号伝送を行う接続インタフェースと
を具備し、
前記送信モジュールで生成された送信信号は前記接続インタフェース及び前記受信モジュールを介してアンテナ基板へ送出されることを特徴とするアンテナユニット。
【請求項２】
前記接続インタフェースは、前記受信基板及び前記送信基板間に配置され、両基板を一定距離だけ離す離間用基板であり、前記離間用基板に、前記送信基板から出力される送信信号を前記受信基板へ導き、かつ、前記アンテナ素子で受信される信号の前記送信基板への送出を遮断するサーキュレータが形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項３】
前記接続インタフェースは、前記受信基板及び前記送信基板間に配置され、両基板を一定距離だけ離す離間用基板であり、前記離間用基板に、前記送信基板から出力される送信信号を前記受信基板へ導き、かつ、前記アンテナ素子で受信される信号を前記受信基板へ戻すサーキュレータが形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項４】
前記接続インタフェースは、接続コネクタであることを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項５】
アンテナ素子が形成されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される反射板と、
前記アンテナ基板の前記反射板と反対側の面に積層され、前記アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される受信基板と、
前記受信基板の前記アンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号を前記アンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される送信基板と、
前記送信基板の前記受信基板と反対側の面に積層され、前記送信モジュールの発熱を冷却する冷却板と、
前記送信基板と前記受信基板との間を接続して信号伝送を行う接続インタフェースと
を備えるアンテナユニットを複数具備し、
前記複数の受信モジュールは、各受信モジュールへ供給される信号を合成し、
前記複数の送信モジュールは、供給される信号を各送信モジュールへ分配することを特徴とするパネルアレイアンテナ装置。
【請求項１】
アンテナ素子が形成されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される反射板と、
前記アンテナ基板の前記反射板と反対側の面に積層され、前記アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される受信基板と、
前記受信基板の前記アンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号を前記アンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される送信基板と、
前記送信基板の前記受信基板と反対側の面に積層され、前記送信モジュールの発熱を冷却する冷却板と、
前記送信基板と前記受信基板との間を接続して信号伝送を行う接続インタフェースと
を具備し、
前記送信モジュールで生成された送信信号は前記接続インタフェース及び前記受信モジュールを介してアンテナ基板へ送出されることを特徴とするアンテナユニット。
【請求項２】
前記接続インタフェースは、前記受信基板及び前記送信基板間に配置され、両基板を一定距離だけ離す離間用基板であり、前記離間用基板に、前記送信基板から出力される送信信号を前記受信基板へ導き、かつ、前記アンテナ素子で受信される信号の前記送信基板への送出を遮断するサーキュレータが形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項３】
前記接続インタフェースは、前記受信基板及び前記送信基板間に配置され、両基板を一定距離だけ離す離間用基板であり、前記離間用基板に、前記送信基板から出力される送信信号を前記受信基板へ導き、かつ、前記アンテナ素子で受信される信号を前記受信基板へ戻すサーキュレータが形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項４】
前記接続インタフェースは、接続コネクタであることを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項５】
アンテナ素子が形成されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板のアンテナ素子形成面上に積層される反射板と、
前記アンテナ基板の前記反射板と反対側の面に積層され、前記アンテナ素子で受信される信号を処理する受信モジュールが形成される受信基板と、
前記受信基板の前記アンテナ基板と反対側の面に略平行に配置され、送信信号を前記アンテナ基板のアンテナ素子から送信する送信モジュールが形成される送信基板と、
前記送信基板の前記受信基板と反対側の面に積層され、前記送信モジュールの発熱を冷却する冷却板と、
前記送信基板と前記受信基板との間を接続して信号伝送を行う接続インタフェースと
を備えるアンテナユニットを複数具備し、
前記複数の受信モジュールは、各受信モジュールへ供給される信号を合成し、
前記複数の送信モジュールは、供給される信号を各送信モジュールへ分配することを特徴とするパネルアレイアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５３６９４（Ｐ２０１２−２５３６９４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６７３８（Ｐ２０１１−１２６７３８）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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