モジュール実装棚及びこれを有するアレイアンテナ装置
【課題】従来のアレイアンテナの場合、モジュールを交換する際に、複雑に入り組んだ多数の信号ケーブルをモジュールから取り外す必要があり、交換に時間を要した。また、ケーブルを工具を用いて取り外す空間が必要なため、実装密度に限界があった。
【解決手段】棚板２３上に、アンテナ素子２４を有する複数のモジュール２５のみでなく、モジュール信号分配器２６と制御基板２７を固定し配線して、モジュール実装棚２を形成する。モジュール実装棚２をアンテナ筐体１内部に複数個挿入し着脱可能に取り付けた後、ケーブルを接続する。この結果、容易にモジュール実装棚２を引き出して交換・整備できるため、整備時間を短縮できる。また、ケーブルを取り外す空間を削減し高密度実装できる。更に、発熱したモジュールを液冷又は空冷する場合には、モジュール実装棚に簡素な冷却構造を形成することにより、標準化およびコスト低減できる。
【解決手段】棚板２３上に、アンテナ素子２４を有する複数のモジュール２５のみでなく、モジュール信号分配器２６と制御基板２７を固定し配線して、モジュール実装棚２を形成する。モジュール実装棚２をアンテナ筐体１内部に複数個挿入し着脱可能に取り付けた後、ケーブルを接続する。この結果、容易にモジュール実装棚２を引き出して交換・整備できるため、整備時間を短縮できる。また、ケーブルを取り外す空間を削減し高密度実装できる。更に、発熱したモジュールを液冷又は空冷する場合には、モジュール実装棚に簡素な冷却構造を形成することにより、標準化およびコスト低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアンテナ素子を有するモジュールをアレイ状に配設したアレイアンテナ装置の実装及び整備に関する。特に、モジュールを交換・整備し、モジュール内部から発生する熱を冷却する構造を備えたフェイズドアレイアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のアレイアンテナ装置は、開口面に複数のアンテナ素子がアレイ状に配設され、各アンテナ素子には、それぞれ入出力信号の増幅及び切り替えを行う電子部品を有するモジュールと、信号を伝える信号ケーブルが接続されている。各モジュールに接続された複数の信号ケーブルはグループ分けされ、モジュール付近に配置され信号を分配する信号分配器に接続される。更に複数の信号分配器はグループ分けされ、１つの信号分配器グループは信号ケーブルを介して他の信号分配器に接続され合成される。この結果、ツリー状の複雑な回路が構成される。
【０００３】
特に、電波信号がＳバンド以上の高周波数帯域である場合には、開口面にアレイ状に配設された複数のアンテナ素子の配列間隔は電波の波長に依存するため、配列間隔が狭くなり、近接して配列される。従って、高密度な実装が要求され、ツリー状回路の複雑な信号ケーブルをアレイアンテナ装置内の限られたスペースに実装し、かつ各モジュールを交換・整備する必要がある。このような高周波電波は主に、小型、軽量化が要求される航空機、小型車載局などに搭載されるアンテナ装置に使用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、複数のアンテナ素子を所定位相差をもって信号分配器に接続して、アンテナフレーム内に実装することにより分配器ユニットを形成している。各分配器ユニットは、他の信号分配器と信号ケーブルを介して接続され合成されて、アンテナフレームに実装されている。この結果、分配器ユニットの数量やその配置などの変更により、開口面積、周波数特性および放射特性を容易に変更できる。更に、異種周波数、異偏波及び異間隔アンテナ素子を有する分配器ユニットを選択し組み合わせて配置することにより、様々な電気特性を設計変更により容易に得ることができる回路構成ユニット化されたフェイズドアレイアンテナが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、電子部品を内蔵するモジュールの発熱を液冷却する場合において、内部に冷媒流路を配管した縦及び横フレームを有する格子状のシャーシに、複数のモジュールを装着して放熱板を設けたブロックを挿入する。内部に冷媒が流れる縦及び横フレームと、内部に冷媒の封入されたブロックの放熱板とを接触させて冷却することにより、冷却性能及び整備性を向上できる電子機器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６０９３０号公報（第１−１４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００７−２５０７５２号公報（第１−９頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された回路構成ユニット化されたフェイズドアレイアンテナによれば、異種周波数、異偏波及び異間隔アンテナ素子を有する分配器ユニットを組み合わせて配置することにより、様々な電気特性を設計変更により容易に得ることができるものの、モジュールの交換・整備性については考慮されていなかった。また、モジュールが内蔵する電子部品が発熱したときに、冷却できない問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された電子機器によれば、ブロックに装着された複数のモジュールを冷却でき、モジュールの整備性も向上している。しかし、複数のモジュールのみをブロック（グループ）化しているため、モジュールを交換・整備する際に、接続されている信号ケーブルが膨大かつ複雑に入り組んでしまい、信号ケーブルをモジュールから取り外す作業に時間を要していた。また、内部に冷媒流路を配管した縦及び横フレームを有する格子状のシャーシと、内部に冷媒の封入された放熱板を有するブロックなどの冷却部品が必要となり、冷却の構造が複雑で高価となる問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決する為になされたものであり、高周波帯域に適した高密度実装が可能であると共に、簡単なケーブル配線作業のみを実施することにより短時間でモジュールを交換・整備でき、更に冷却の構造も簡素化できる、アレイアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係わるアレイアンテナ装置においては、モジュール実装棚の棚板上に、アンテナ素子を接続した複数のモジュールのみでなく、制御基板と第１の信号分配器とを固定し、分配ケーブルを配線して一群のモジュール実装棚を形成する。このモジュール実装棚をアンテナフレーム内に複数個挿入し着脱可能に取り付けた後、第２の信号分配器、その他電子装置とケーブルを介して接続してアレイアンテナ装置を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来は信号ケーブルの配線が複雑なためにモジュールの交換・整備が困難だった開口面中央部においても、容易に固定部品及び信号ケーブルを取り外しモジュール実装棚を引き出しできる。取り外した後に、モジュール実装棚の棚板上に固定されたモジュール等の部品を容易に交換できるため、作業時間を短縮でき、整備性が向上する。また、ケーブルを取り外すための工具を使用する空間を削減でき、高密度実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の空冷方式を示す斜視図。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の電気ブロック図。
【図４】この発明の実施の形態１に係るモジュール実装棚の空冷構造を示す斜視図。
【図５】この発明の実施の形態２に係るアレイアンテナ装置の液例方式を示す斜視図。
【図６】この発明の実施の形態２に係るモジュール実装棚の液冷構造を示す斜視図。
【図７】この発明の実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図８】この発明の実施の形態４に係る背面アクセス整備の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態は、アンテナ装置の背面側スペースが制限されているため、アンテナ開口面側（アンテナ前面側）からアクセスし、アレイアンテナ装置内部からモジュール実装棚を水平に引き出すことにより、モジュール実装棚上に固定されたモジュール等の部品を交換・整備する場合である。また、各モジュールが内蔵する電子部品が発熱するため、これを冷却する方式として空冷を採用している。図１は、本実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の構成図であり、図１を用いて全体構成を説明する。アレイアンテナ装置は主に、アンテナ筐体１と、アンテナ筐体１の内部に着脱可能な状態で水平に収納される複数のモジュール実装棚２と、アンテナ筐体１の背面後方の離れた位置に配設された筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、及び給電装置１１と、これらを接続するケーブルを備えている。
【００１４】
次に、モジュール実装棚２の構成を説明する。モジュール実装棚２は、アンテナ筐体１内部に、開口面側から水平に挿入され電気的に接続された後に、着脱可能に固定される。このために、モジュール実装棚２には、アンテナフレーム３の内部側面に設けられた複数のガイド４に接しつつ移動するしゅう動部品２１と、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に水平に挿入した後に固定するための固定部品２２が設けられている。モジュール実装棚２には、その棚板２３上に、アンテナ素子２４がそれぞれ接続された複数のモジュール２５、モジュール信号分配器２６、制御基板２７がそれぞれ固定されている。棚板２３の材料は、例えば強度を有しかつ軽量なアルミ合金である。モジュール２５には、例えば、アンテナ素子、マイクロ波スイッチ、移相器、受信系の低雑音増幅器、送信系の高出力増幅器等のマイクロ波回路や、配線基板等の機能を有した電子部品が内蔵されている。複数のモジュール２５は、モジュール信号分配器２６及び基制御基板２７と複数のモジュール分配ケーブル２８を介して接続している。
【００１５】
次に、アンテナ筐体１の構成を説明する。アンテナ筐体１はアンテナフレーム３と、複数のガイド４を有している。アンテナフレーム３は、アンテナ筐体１の枠体であり、内部に複数のモジュール実装棚２を水平方向に収納している。ガイド４は、アンテナフレーム３の内部側面に取り付けられ、モジュール実装棚２のしゅう動部品２１と接しつつ、モジュール実装棚２を水平方向に保持している。
【００１６】
次に、アレイアンテナ装置背面部の構成を説明する。アレイアンテナ装置の背面部には、内蔵した電子部品が発熱しているモジュール２５を通過した冷却空気を排出するための冷却空気ダクトエリア５が配置される。冷却空気ダクトエリア５の後方には筐体信号分配器６が配設されており、各モジュール実装棚２上に取り付けられたモジュール信号分配器２６は、筐体信号分配器６と筐体分配ケーブル７を介して接続される。また、各モジュール実装棚２に取り付けられた制御基板２７には、電源・制御ケーブル８が接続される。筐体分配ケーブル７及び電源・制御ケーブル８は、冷却空気ダクトエリア５において配線を引き回しされる。電源・制御ケーブル８は冷却空気ダクトエリア５の後方に配設された電源装置９及び制御装置１０に接続され、筐体分配ケーブル７は冷却空気ダクトエリア５の後方に配設された給電装置１１に接続される。
【００１７】
次に、図２を用いて、本実施の形態における空冷方式の構成を説明する。アンテナ筐体１の背面に位置して、冷却空気ダクトエリア５の側面を囲むように冷却空気ダクト１２を設ける。冷却空気ダクト１２の上方に位置する天井面にはブロア１３を設ける。従って、冷却空気は、図２に矢印で示すように、アレイ開口面から流入し、モジュール実装棚２を通過して複数の発熱したモジュール２５を冷却する。その後、冷却空気は、冷却空気ダクト１２に流れ込み、天側に位置するブロア１３に吸い込まれ外部に排出される。
【００１８】
図３には、本実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の電気ブロック図と各構成品を示す。図に基づき信号の流れを、まず、送信する場合について説明する。入出力信号を送受信する給電装置１１が送信した信号は、アンテナ筐体１の後方に配設された筐体信号分配器６が、筐体分配ケーブル７を介して各モジュール実装棚２が有するモジュール信号分配器２６へそれぞれ信号分配する。各モジュール実装棚２において、信号はモジュール信号分配器２６へ送られた後、更に、モジュール分配ケーブル２８を介して、複数のモジュール２５へ信号分配される。送信信号は、各モジュール２５にて増幅された後、接続している各アンテナ素子２４から放射される。
【００１９】
次に、制御信号、電源の流れを説明する。各アンテナ素子２４の位相や振幅を制御する制御装置１０から送信される制御信号及び電源装置９から供給された電源は、電源・制御ケーブル８を介して、各モジュール実装棚２に固定された制御基板２７に供給され、制御基板２７において信号分配された後、各モジュール２５に供給される。
【００２０】
次に、受信する場合の信号の流れを説明する。各アンテナ素子２４が受信した信号は、送信とは逆の経路を通過して、各モジュール実装棚２が有するモジュール信号分配器２６にて合成され、更に筐体信号分配器６において最終的に合成される。
【００２１】
本発明において、モジュールを交換・整備する方法として、不良と判明したモジュール実装棚をアンテナ筐体１から取り外し、良品と交換する場合について説明する。交換されたモジュール実装棚の不良品は、現地にて、或いは整備工場に運搬された後に、故障診断を実施する。その結果、特定のモジュールなどの部品が不良と判明した場合には、例えば不良と判明したモジュールを取り外し、良品と交換することにより整備又は修理される。
【００２２】
更に不良と判明したモジュールを交換・整備する手順の詳細を次に説明する。まず、アンテナ筐体１の後方から筐体分配ケーブル７を各モジュール実装棚２に固定されたモジュール信号分配器２６から取り外す。筐体分配ケーブル７は、モジュール信号分配器２６で信号分配される前のため、ケーブル本数も少なく、また、筐体分配ケーブル７は冷却空気ダクトエリア５で引き回されるため、整備スペースも広くなっている。従って、筐体分配ケーブル７をモジュール信号分配器２６から容易に取り外すことができる。次に、各モジュール実装棚２に取り付けられた制御基板２７から電源・制御ケーブル８を取り外す。各モジュール２５への電源・制御信号は、モジュール実装棚２に取り付けられた制御基板２７にて分配されているため、制御・信号ケーブル２４の本数は少なく、取り外しが容易である。
【００２３】
その後、アレイアンテナ装置の開口面側（前方）から、アンテナフレーム３とモジュール実装棚２を固定している固定部品２２を取り外し、モジュール実装棚２をアレイアンテナ装置の開口面側（前方）に引き出す。取り外したモジュール実装棚２を、予め準備しておいた良品と交換する。交換されたモジュール実装棚２の不良品は、その場で、或いは整備工場に運搬された後に、整備される。特定のモジュールが不良と判明し交換する際には、モジュール２５に接続されているモジュール分配ケーブル２８を取り外す。次に、モジュール２５を固定しているモジュール固定ネジ２９を取り外し、制御基板２７からモジュール２５を取り外して、予め準備しておいた良品のモジュール２５と交換する。
【００２４】
図４は、モジュール実装棚２に空冷用フィン１４を設けた例を示す斜視図である。空冷用フィン１４は、棚板２３の底面に、モジュール実装棚２の引き出す方向に向けて設けられている。従って、図２に示すように、アンテナ筐体１の開口面から流入した冷却空気は冷却フィン１４の側面に沿って抵抗無く流れ、冷却空気ダクトエリア５を通過し、ブロア１３から吸い込まれ、外部へ排気される。なお、空冷用フィン１４は、棚板２３と分離して製作され、棚板２３の底面に固定される。或いは、棚板２３と一体化して製作して、空冷用フィン１４を形成することも可能である。このように、モジュール実装棚２の棚板２３に空冷用フィン１４を比較的簡素な構造で形成できる。
【００２５】
また、モジュール実装棚２を取り外し良品と交換する際に、電気的にも容易に接続・切断可能なように、棚板２３上に、コネクタを設けることも好適である。このコネクタは、棚板２３上において、モジュール信号分配器２６及び制御基板２７と接続される。モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に取り付けた後に、当該コネクタは、筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、及び給電装置１１とケーブルを介して接続され、この接続を容易に接続・切断できる。この結果、モジュール実装棚２の交換時間が削減され、更に整備性が向上する。
【００２６】
本実施の形態においては、従来は信号ケーブルの配線が複雑なためにモジュールの交換・整備が困難だった開口面中央部においても、ケーブルを取り外しモジュール実装棚を引き出すことにより、不良となったモジュール実装棚を良品と容易に交換できる。
【００２７】
交換したモジュール実装棚を整備するために、不良と判明したモジュールを交換する際には、水平方向にモジュールが配列され固定されているため、接続されている複数のモジュール分配ケーブルを容易に取り外すことができ、作業時間が削減され整備性が著しく向上する。また、交換が必要な特定のモジュール以外のモジュールに接続されたモジュール分配ケーブルが、モジュール交換・整備時に邪魔にならないため、ケーブルを取り外すための工具スペースも少なくて済み、特に高周波数帯域の場合に要求される高密度実装及び小型化も可能となる。
【００２８】
更に、モジュール実装棚の棚板に空冷用フィンを簡素な構造で設けることが可能なため、コストを削減できると共に、モジュール実装棚の冷却性能も向上できるという、優れた効果を奏する。
【００２９】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１で採用した空冷方式に替わり、液冷方式を採用する場合である。液冷用配管内部に冷却液として、防錆剤と不凍液（エチレングリコールなど）入りの混合液などを流し、モジュール実装棚２上の発熱したモジュール２５を冷却するものである。図５は、本実施の形態２に係るアレイアンテナ装置の液冷方式の全体構成を示す斜視図である。図６は、本実施の形態におけるモジュール実装棚２の構成詳細を示す斜視図である。
【００３０】
図６において、まず、モジュール実装棚２の構成を説明する。図に示すモジュール実装棚２において、発熱しているモジュール２５を固定している領域付近を冷却液が通過するように、その棚板３１内部に冷却液流路３２を設ける。棚板３１は、図に示すように、冷却液の流路となる溝を形成した溝付き棚板３１ｂと、実施の形態１における棚板２３と類似して複数のモジュール２５、モジュール信号分配器２６、制御基板２７が固定され配線されている棚板３１ａを有する。溝付き棚板３１ｂと棚板３１ａは、例えば接合された後に、内部の冷却液が漏れないように周囲をシールされて、冷却液流路３２を有する棚板３１を形成している。冷却液流路３２の端部であり冷却液が流入する冷却液流入口３２ａ及び冷却液が排出する冷却液排出口３２ｂは、それぞれ冷却液カプラ３３を有しているため、モジュール実装棚２内部の冷却液流路３２とその外部に位置する冷却液配管５１とは容易に着脱可能に接続されている。
【００３１】
図５に示すように、冷却液配管５１は、各モジュール実装棚２へ分岐して流入するために、冷却液分岐配管５１ａを有する。また、各モジュール実装棚２内部を流れて排出した後合流するために、冷却液合流配管５１ｂを有する。従って、各モジュール実装棚２が有する冷却液流入口３２ａは、各々冷却液分岐配管５１ａと接続し、各モジュール実装棚２が有する冷却液排出口３２ａは、各々冷却液合流配管５１ｂと接続している。その後、冷却液配管５１は、冷却液ポンプ５２と接続される。
【００３２】
次に、このように構成された冷却液配管５１内部を流れる冷却液の流れについて説明する。冷却液ポンプ５２から供給された冷却液は、冷却液配管５１内部を流れ、冷却液分岐配管５１ａを通過し、各モジュール実装棚２の冷却液流入口３２ａから、冷却液カプラ３３を介して、冷却液流路３２へ流入する。発熱しているモジュール２５は、棚板３１内部の冷却液流路３２を流れる冷却液により冷却される。冷却液は、冷却液排出口３２ｂから、冷却液カプラ３３を介して、冷却液合流配管５１ｂ、冷却液配管５１へと排出され、冷却液ポンプ５２に戻る。
【００３３】
不良と判明したモジュール実装棚２を取り外す際には、当該モジュール実装棚２の背面から冷却液分岐配管５１ａ、冷却液合流配管５１ｂをそれぞれ冷却液流入口３２ａ、冷却液排出口３２ｂが有する冷却液カプラ３３から取り外し、モジュール実装棚２を引き出す。その他のモジュール交換・整備手順は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
本実施の形態においては、モジュール実装棚の棚板を、その内部に冷却水流路を設けて冷却板と兼用することにより、発熱した複数のモジュールの領域付近に、冷却液を流すことにより液冷却が可能となり、冷却性能が向上する。また、本アレイアンテナ装置に簡素な構造で冷却配管系を追加できるため、液冷方式のアレイアンテナ装置の低コスト化を実現できる。
【００３５】
実施の形態３．
図７は、本実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１では、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１の内部に水平方向に収納配置する構成とした。本実施の形態は、実施の形態１において、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１の内部に鉛直方向に収納配置する構成としたものである。従って、アンテナ筐体１が有する複数のガイド４は、アンテナフレーム３の鉛直方向にモジュール実装棚２を収納するように設けられている。また、モジュール実装棚２には、棚板２３を固定するカードロックリテイナ６１（棚板固定部品）を取り付ける。
【００３６】
モジュール実装棚２をアンテナフレーム３へ固定する際には、モジュール実装棚２に取り付けられたカードロックリテイナ６１のネジを締め付けることにより、隣り合ったガイド４間の隙間を埋めて、モジュール実装棚２をガイド４に押し付けて固定する。
【００３７】
不良と判明したモジュールを交換・整備するために、モジュール実装棚２を引き出す際には、カードロックリテイナ６１のネジを緩めた後に引き出す。その他のモジュール交換・整備手順は実施形態１と同様である。
【００３８】
以上のように、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に鉛直方向に配置して収納することにより、アンテナの開口面積、素子配列などに制約条件が有るために、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に対して、水平方向に配置できない場合であっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、本実施の形態では、実施の形態１と同様に空冷する場合を示した。しかし、実施の形態２と同様に液冷する場合であっても、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に鉛直方向に収納配置することは可能であり、同様の効果を奏する。
【００３９】
実施の形態４．
実施の形態１は、アレイアンテナ装置背面側のスペースが制限されているため、アンテナ開口面側（アンテナ前面側）からアクセスして整備する場合だった。これに対し、本実施の形態は、アンテナ開口面側からはアクセスが難しいため、アンテナ背面側の後方からアクセスしてモジュール実装棚を引き出し、不良モジュールを交換・整備する場合である。また、実施の形態１と同様に空冷方式の場合について、説明する。
【００４０】
図８は、本実施の形態４において、アレイアンテナ装置の背面側からアクセスしてモジュール実装棚２を整備する場合の構成を示す背面側から見た斜視図であり、これを用いて構成を説明する。モジュール実装棚２は、アンテナ筐体１内部に設けられた複数のガイド４と接触して保持されており、その背面側に設けられた固定部品８１を介して、アンテナ筐体１に取り付けられている。固定部品８１は、例えばその先端部にネジを有しアンテナ筐体１の背面側にネジ止めするための部品である。アンテナ背面側に設けられた冷却空気ダクトエリア５を利用して、このスペースにモジュール実装棚２を引き出し、取り外すために必要なエリアである取り外しスペース７１を確保する。この取り外しスペース７１において、筐体分配ケーブル７２、電源・制御ケーブル７３を引き回す。また、図に示すように、当該取り外しスペース７１の外部後方に、筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、給電装置１１を配設する。或いは、モジュール実装棚２の取り外しスペース７１の外部側面方向に、筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、給電装置１１を配設しても好適である。
【００４１】
次に、不良と判明したモジュール２５の交換・整備要領を説明する。まず、アンテナ背面側からアレイアンテナ装置にアクセスし、不良と判明したモジュール実装棚２からモジュール信号分配器２６に接続された筐体分配ケーブル７２と、制御基板２７に接続された電源・制御ケーブル７３とを取り外す。その後、固定部品８１を取り外し、モジュール実装棚２を引き出し、取り外しスペース７１において良品と交換する。交換されたモジュール実装棚の不良品は、例えば整備工場に運搬された後に、不良と判明したモジュールを取り外し良品のモジュールと交換することにより整備される。
【００４２】
本実施の形態の構成を採用すると、開口面側からはアクセスが難しい場合であっても、アレイアンテナ装置の構成を大きく設計変更せずに、アンテナ背面側からアクセスしてモジュール実装棚を引き出し、不良と判明したモジュール等の部品を交換・整備することが可能であり、作業性が著しく向上し、作業時間を削減できる。また、アンテナ開口面側からは電波を送信・受信するため、必ずアレイアンテナ装置を停止してアクセスする必要が有るのに対して、背面からアクセスする場合にはアレイアンテナ装置を停止しなくてもアクセスし作業が可能であるため、作業効率が向上する。
【００４３】
以上、本発明は、発熱したモジュールを液冷する場合も、空冷する場合でも、モジュール実装棚に簡素な構造で、冷却構造を設けることができる。また、開口面側からアクセスして整備するばかりでなく、背面側からアクセスして整備することも、容易な設計変更により可能であるため、設計の流用、標準化ができ、コストを低減する効果を奏する。
【符号の説明】
【００４４】
１ アンテナ筐体、２ モジュール実装棚、３ アンテナフレーム、
４ ガイド、５ 冷却空気ダクトエリア、６ 筐体信号分配器 (第２の信号部分配器)、７ 筐体分配ケーブル（ケーブル）、８ 電源・制御ケーブル（ケーブル）、
９ 電源装置、１０ 制御装置、１１ 給電装置、
１２ 冷却空気ダクト、１３ ブロア、１４ 空冷用フィン
２１ しゅう動部品、２２ 固定部品、２３ 棚板、２４ アンテナ素子、
２５ モジュール、２６ モジュール信号分配器 (第１の信号部分配器)、
２７ 制御基板、２８ モジュール分配ケーブル（分配ケーブル）、
２９ モジュール固定ネジ、
３１ 棚板、３２ 冷却液流路、３３ 冷却液カプラ、
５１ 冷却液配管、５２ 冷却液ポンプ、
６１ カードロックリテイナ（棚板固定部品）、
７１ 取り外しスペース、７２ 筐体分配ケーブル（ケーブル）、
７３ 電源・制御ケーブル（ケーブル）、８１ 固定部品。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアンテナ素子を有するモジュールをアレイ状に配設したアレイアンテナ装置の実装及び整備に関する。特に、モジュールを交換・整備し、モジュール内部から発生する熱を冷却する構造を備えたフェイズドアレイアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のアレイアンテナ装置は、開口面に複数のアンテナ素子がアレイ状に配設され、各アンテナ素子には、それぞれ入出力信号の増幅及び切り替えを行う電子部品を有するモジュールと、信号を伝える信号ケーブルが接続されている。各モジュールに接続された複数の信号ケーブルはグループ分けされ、モジュール付近に配置され信号を分配する信号分配器に接続される。更に複数の信号分配器はグループ分けされ、１つの信号分配器グループは信号ケーブルを介して他の信号分配器に接続され合成される。この結果、ツリー状の複雑な回路が構成される。
【０００３】
特に、電波信号がＳバンド以上の高周波数帯域である場合には、開口面にアレイ状に配設された複数のアンテナ素子の配列間隔は電波の波長に依存するため、配列間隔が狭くなり、近接して配列される。従って、高密度な実装が要求され、ツリー状回路の複雑な信号ケーブルをアレイアンテナ装置内の限られたスペースに実装し、かつ各モジュールを交換・整備する必要がある。このような高周波電波は主に、小型、軽量化が要求される航空機、小型車載局などに搭載されるアンテナ装置に使用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、複数のアンテナ素子を所定位相差をもって信号分配器に接続して、アンテナフレーム内に実装することにより分配器ユニットを形成している。各分配器ユニットは、他の信号分配器と信号ケーブルを介して接続され合成されて、アンテナフレームに実装されている。この結果、分配器ユニットの数量やその配置などの変更により、開口面積、周波数特性および放射特性を容易に変更できる。更に、異種周波数、異偏波及び異間隔アンテナ素子を有する分配器ユニットを選択し組み合わせて配置することにより、様々な電気特性を設計変更により容易に得ることができる回路構成ユニット化されたフェイズドアレイアンテナが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、電子部品を内蔵するモジュールの発熱を液冷却する場合において、内部に冷媒流路を配管した縦及び横フレームを有する格子状のシャーシに、複数のモジュールを装着して放熱板を設けたブロックを挿入する。内部に冷媒が流れる縦及び横フレームと、内部に冷媒の封入されたブロックの放熱板とを接触させて冷却することにより、冷却性能及び整備性を向上できる電子機器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６０９３０号公報（第１−１４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００７−２５０７５２号公報（第１−９頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された回路構成ユニット化されたフェイズドアレイアンテナによれば、異種周波数、異偏波及び異間隔アンテナ素子を有する分配器ユニットを組み合わせて配置することにより、様々な電気特性を設計変更により容易に得ることができるものの、モジュールの交換・整備性については考慮されていなかった。また、モジュールが内蔵する電子部品が発熱したときに、冷却できない問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された電子機器によれば、ブロックに装着された複数のモジュールを冷却でき、モジュールの整備性も向上している。しかし、複数のモジュールのみをブロック（グループ）化しているため、モジュールを交換・整備する際に、接続されている信号ケーブルが膨大かつ複雑に入り組んでしまい、信号ケーブルをモジュールから取り外す作業に時間を要していた。また、内部に冷媒流路を配管した縦及び横フレームを有する格子状のシャーシと、内部に冷媒の封入された放熱板を有するブロックなどの冷却部品が必要となり、冷却の構造が複雑で高価となる問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を解決する為になされたものであり、高周波帯域に適した高密度実装が可能であると共に、簡単なケーブル配線作業のみを実施することにより短時間でモジュールを交換・整備でき、更に冷却の構造も簡素化できる、アレイアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係わるアレイアンテナ装置においては、モジュール実装棚の棚板上に、アンテナ素子を接続した複数のモジュールのみでなく、制御基板と第１の信号分配器とを固定し、分配ケーブルを配線して一群のモジュール実装棚を形成する。このモジュール実装棚をアンテナフレーム内に複数個挿入し着脱可能に取り付けた後、第２の信号分配器、その他電子装置とケーブルを介して接続してアレイアンテナ装置を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来は信号ケーブルの配線が複雑なためにモジュールの交換・整備が困難だった開口面中央部においても、容易に固定部品及び信号ケーブルを取り外しモジュール実装棚を引き出しできる。取り外した後に、モジュール実装棚の棚板上に固定されたモジュール等の部品を容易に交換できるため、作業時間を短縮でき、整備性が向上する。また、ケーブルを取り外すための工具を使用する空間を削減でき、高密度実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の空冷方式を示す斜視図。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の電気ブロック図。
【図４】この発明の実施の形態１に係るモジュール実装棚の空冷構造を示す斜視図。
【図５】この発明の実施の形態２に係るアレイアンテナ装置の液例方式を示す斜視図。
【図６】この発明の実施の形態２に係るモジュール実装棚の液冷構造を示す斜視図。
【図７】この発明の実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図８】この発明の実施の形態４に係る背面アクセス整備の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態は、アンテナ装置の背面側スペースが制限されているため、アンテナ開口面側（アンテナ前面側）からアクセスし、アレイアンテナ装置内部からモジュール実装棚を水平に引き出すことにより、モジュール実装棚上に固定されたモジュール等の部品を交換・整備する場合である。また、各モジュールが内蔵する電子部品が発熱するため、これを冷却する方式として空冷を採用している。図１は、本実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の構成図であり、図１を用いて全体構成を説明する。アレイアンテナ装置は主に、アンテナ筐体１と、アンテナ筐体１の内部に着脱可能な状態で水平に収納される複数のモジュール実装棚２と、アンテナ筐体１の背面後方の離れた位置に配設された筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、及び給電装置１１と、これらを接続するケーブルを備えている。
【００１４】
次に、モジュール実装棚２の構成を説明する。モジュール実装棚２は、アンテナ筐体１内部に、開口面側から水平に挿入され電気的に接続された後に、着脱可能に固定される。このために、モジュール実装棚２には、アンテナフレーム３の内部側面に設けられた複数のガイド４に接しつつ移動するしゅう動部品２１と、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に水平に挿入した後に固定するための固定部品２２が設けられている。モジュール実装棚２には、その棚板２３上に、アンテナ素子２４がそれぞれ接続された複数のモジュール２５、モジュール信号分配器２６、制御基板２７がそれぞれ固定されている。棚板２３の材料は、例えば強度を有しかつ軽量なアルミ合金である。モジュール２５には、例えば、アンテナ素子、マイクロ波スイッチ、移相器、受信系の低雑音増幅器、送信系の高出力増幅器等のマイクロ波回路や、配線基板等の機能を有した電子部品が内蔵されている。複数のモジュール２５は、モジュール信号分配器２６及び基制御基板２７と複数のモジュール分配ケーブル２８を介して接続している。
【００１５】
次に、アンテナ筐体１の構成を説明する。アンテナ筐体１はアンテナフレーム３と、複数のガイド４を有している。アンテナフレーム３は、アンテナ筐体１の枠体であり、内部に複数のモジュール実装棚２を水平方向に収納している。ガイド４は、アンテナフレーム３の内部側面に取り付けられ、モジュール実装棚２のしゅう動部品２１と接しつつ、モジュール実装棚２を水平方向に保持している。
【００１６】
次に、アレイアンテナ装置背面部の構成を説明する。アレイアンテナ装置の背面部には、内蔵した電子部品が発熱しているモジュール２５を通過した冷却空気を排出するための冷却空気ダクトエリア５が配置される。冷却空気ダクトエリア５の後方には筐体信号分配器６が配設されており、各モジュール実装棚２上に取り付けられたモジュール信号分配器２６は、筐体信号分配器６と筐体分配ケーブル７を介して接続される。また、各モジュール実装棚２に取り付けられた制御基板２７には、電源・制御ケーブル８が接続される。筐体分配ケーブル７及び電源・制御ケーブル８は、冷却空気ダクトエリア５において配線を引き回しされる。電源・制御ケーブル８は冷却空気ダクトエリア５の後方に配設された電源装置９及び制御装置１０に接続され、筐体分配ケーブル７は冷却空気ダクトエリア５の後方に配設された給電装置１１に接続される。
【００１７】
次に、図２を用いて、本実施の形態における空冷方式の構成を説明する。アンテナ筐体１の背面に位置して、冷却空気ダクトエリア５の側面を囲むように冷却空気ダクト１２を設ける。冷却空気ダクト１２の上方に位置する天井面にはブロア１３を設ける。従って、冷却空気は、図２に矢印で示すように、アレイ開口面から流入し、モジュール実装棚２を通過して複数の発熱したモジュール２５を冷却する。その後、冷却空気は、冷却空気ダクト１２に流れ込み、天側に位置するブロア１３に吸い込まれ外部に排出される。
【００１８】
図３には、本実施の形態１に係るアレイアンテナ装置の電気ブロック図と各構成品を示す。図に基づき信号の流れを、まず、送信する場合について説明する。入出力信号を送受信する給電装置１１が送信した信号は、アンテナ筐体１の後方に配設された筐体信号分配器６が、筐体分配ケーブル７を介して各モジュール実装棚２が有するモジュール信号分配器２６へそれぞれ信号分配する。各モジュール実装棚２において、信号はモジュール信号分配器２６へ送られた後、更に、モジュール分配ケーブル２８を介して、複数のモジュール２５へ信号分配される。送信信号は、各モジュール２５にて増幅された後、接続している各アンテナ素子２４から放射される。
【００１９】
次に、制御信号、電源の流れを説明する。各アンテナ素子２４の位相や振幅を制御する制御装置１０から送信される制御信号及び電源装置９から供給された電源は、電源・制御ケーブル８を介して、各モジュール実装棚２に固定された制御基板２７に供給され、制御基板２７において信号分配された後、各モジュール２５に供給される。
【００２０】
次に、受信する場合の信号の流れを説明する。各アンテナ素子２４が受信した信号は、送信とは逆の経路を通過して、各モジュール実装棚２が有するモジュール信号分配器２６にて合成され、更に筐体信号分配器６において最終的に合成される。
【００２１】
本発明において、モジュールを交換・整備する方法として、不良と判明したモジュール実装棚をアンテナ筐体１から取り外し、良品と交換する場合について説明する。交換されたモジュール実装棚の不良品は、現地にて、或いは整備工場に運搬された後に、故障診断を実施する。その結果、特定のモジュールなどの部品が不良と判明した場合には、例えば不良と判明したモジュールを取り外し、良品と交換することにより整備又は修理される。
【００２２】
更に不良と判明したモジュールを交換・整備する手順の詳細を次に説明する。まず、アンテナ筐体１の後方から筐体分配ケーブル７を各モジュール実装棚２に固定されたモジュール信号分配器２６から取り外す。筐体分配ケーブル７は、モジュール信号分配器２６で信号分配される前のため、ケーブル本数も少なく、また、筐体分配ケーブル７は冷却空気ダクトエリア５で引き回されるため、整備スペースも広くなっている。従って、筐体分配ケーブル７をモジュール信号分配器２６から容易に取り外すことができる。次に、各モジュール実装棚２に取り付けられた制御基板２７から電源・制御ケーブル８を取り外す。各モジュール２５への電源・制御信号は、モジュール実装棚２に取り付けられた制御基板２７にて分配されているため、制御・信号ケーブル２４の本数は少なく、取り外しが容易である。
【００２３】
その後、アレイアンテナ装置の開口面側（前方）から、アンテナフレーム３とモジュール実装棚２を固定している固定部品２２を取り外し、モジュール実装棚２をアレイアンテナ装置の開口面側（前方）に引き出す。取り外したモジュール実装棚２を、予め準備しておいた良品と交換する。交換されたモジュール実装棚２の不良品は、その場で、或いは整備工場に運搬された後に、整備される。特定のモジュールが不良と判明し交換する際には、モジュール２５に接続されているモジュール分配ケーブル２８を取り外す。次に、モジュール２５を固定しているモジュール固定ネジ２９を取り外し、制御基板２７からモジュール２５を取り外して、予め準備しておいた良品のモジュール２５と交換する。
【００２４】
図４は、モジュール実装棚２に空冷用フィン１４を設けた例を示す斜視図である。空冷用フィン１４は、棚板２３の底面に、モジュール実装棚２の引き出す方向に向けて設けられている。従って、図２に示すように、アンテナ筐体１の開口面から流入した冷却空気は冷却フィン１４の側面に沿って抵抗無く流れ、冷却空気ダクトエリア５を通過し、ブロア１３から吸い込まれ、外部へ排気される。なお、空冷用フィン１４は、棚板２３と分離して製作され、棚板２３の底面に固定される。或いは、棚板２３と一体化して製作して、空冷用フィン１４を形成することも可能である。このように、モジュール実装棚２の棚板２３に空冷用フィン１４を比較的簡素な構造で形成できる。
【００２５】
また、モジュール実装棚２を取り外し良品と交換する際に、電気的にも容易に接続・切断可能なように、棚板２３上に、コネクタを設けることも好適である。このコネクタは、棚板２３上において、モジュール信号分配器２６及び制御基板２７と接続される。モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に取り付けた後に、当該コネクタは、筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、及び給電装置１１とケーブルを介して接続され、この接続を容易に接続・切断できる。この結果、モジュール実装棚２の交換時間が削減され、更に整備性が向上する。
【００２６】
本実施の形態においては、従来は信号ケーブルの配線が複雑なためにモジュールの交換・整備が困難だった開口面中央部においても、ケーブルを取り外しモジュール実装棚を引き出すことにより、不良となったモジュール実装棚を良品と容易に交換できる。
【００２７】
交換したモジュール実装棚を整備するために、不良と判明したモジュールを交換する際には、水平方向にモジュールが配列され固定されているため、接続されている複数のモジュール分配ケーブルを容易に取り外すことができ、作業時間が削減され整備性が著しく向上する。また、交換が必要な特定のモジュール以外のモジュールに接続されたモジュール分配ケーブルが、モジュール交換・整備時に邪魔にならないため、ケーブルを取り外すための工具スペースも少なくて済み、特に高周波数帯域の場合に要求される高密度実装及び小型化も可能となる。
【００２８】
更に、モジュール実装棚の棚板に空冷用フィンを簡素な構造で設けることが可能なため、コストを削減できると共に、モジュール実装棚の冷却性能も向上できるという、優れた効果を奏する。
【００２９】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１で採用した空冷方式に替わり、液冷方式を採用する場合である。液冷用配管内部に冷却液として、防錆剤と不凍液（エチレングリコールなど）入りの混合液などを流し、モジュール実装棚２上の発熱したモジュール２５を冷却するものである。図５は、本実施の形態２に係るアレイアンテナ装置の液冷方式の全体構成を示す斜視図である。図６は、本実施の形態におけるモジュール実装棚２の構成詳細を示す斜視図である。
【００３０】
図６において、まず、モジュール実装棚２の構成を説明する。図に示すモジュール実装棚２において、発熱しているモジュール２５を固定している領域付近を冷却液が通過するように、その棚板３１内部に冷却液流路３２を設ける。棚板３１は、図に示すように、冷却液の流路となる溝を形成した溝付き棚板３１ｂと、実施の形態１における棚板２３と類似して複数のモジュール２５、モジュール信号分配器２６、制御基板２７が固定され配線されている棚板３１ａを有する。溝付き棚板３１ｂと棚板３１ａは、例えば接合された後に、内部の冷却液が漏れないように周囲をシールされて、冷却液流路３２を有する棚板３１を形成している。冷却液流路３２の端部であり冷却液が流入する冷却液流入口３２ａ及び冷却液が排出する冷却液排出口３２ｂは、それぞれ冷却液カプラ３３を有しているため、モジュール実装棚２内部の冷却液流路３２とその外部に位置する冷却液配管５１とは容易に着脱可能に接続されている。
【００３１】
図５に示すように、冷却液配管５１は、各モジュール実装棚２へ分岐して流入するために、冷却液分岐配管５１ａを有する。また、各モジュール実装棚２内部を流れて排出した後合流するために、冷却液合流配管５１ｂを有する。従って、各モジュール実装棚２が有する冷却液流入口３２ａは、各々冷却液分岐配管５１ａと接続し、各モジュール実装棚２が有する冷却液排出口３２ａは、各々冷却液合流配管５１ｂと接続している。その後、冷却液配管５１は、冷却液ポンプ５２と接続される。
【００３２】
次に、このように構成された冷却液配管５１内部を流れる冷却液の流れについて説明する。冷却液ポンプ５２から供給された冷却液は、冷却液配管５１内部を流れ、冷却液分岐配管５１ａを通過し、各モジュール実装棚２の冷却液流入口３２ａから、冷却液カプラ３３を介して、冷却液流路３２へ流入する。発熱しているモジュール２５は、棚板３１内部の冷却液流路３２を流れる冷却液により冷却される。冷却液は、冷却液排出口３２ｂから、冷却液カプラ３３を介して、冷却液合流配管５１ｂ、冷却液配管５１へと排出され、冷却液ポンプ５２に戻る。
【００３３】
不良と判明したモジュール実装棚２を取り外す際には、当該モジュール実装棚２の背面から冷却液分岐配管５１ａ、冷却液合流配管５１ｂをそれぞれ冷却液流入口３２ａ、冷却液排出口３２ｂが有する冷却液カプラ３３から取り外し、モジュール実装棚２を引き出す。その他のモジュール交換・整備手順は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
本実施の形態においては、モジュール実装棚の棚板を、その内部に冷却水流路を設けて冷却板と兼用することにより、発熱した複数のモジュールの領域付近に、冷却液を流すことにより液冷却が可能となり、冷却性能が向上する。また、本アレイアンテナ装置に簡素な構造で冷却配管系を追加できるため、液冷方式のアレイアンテナ装置の低コスト化を実現できる。
【００３５】
実施の形態３．
図７は、本実施の形態３に係るアレイアンテナ装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１では、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１の内部に水平方向に収納配置する構成とした。本実施の形態は、実施の形態１において、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１の内部に鉛直方向に収納配置する構成としたものである。従って、アンテナ筐体１が有する複数のガイド４は、アンテナフレーム３の鉛直方向にモジュール実装棚２を収納するように設けられている。また、モジュール実装棚２には、棚板２３を固定するカードロックリテイナ６１（棚板固定部品）を取り付ける。
【００３６】
モジュール実装棚２をアンテナフレーム３へ固定する際には、モジュール実装棚２に取り付けられたカードロックリテイナ６１のネジを締め付けることにより、隣り合ったガイド４間の隙間を埋めて、モジュール実装棚２をガイド４に押し付けて固定する。
【００３７】
不良と判明したモジュールを交換・整備するために、モジュール実装棚２を引き出す際には、カードロックリテイナ６１のネジを緩めた後に引き出す。その他のモジュール交換・整備手順は実施形態１と同様である。
【００３８】
以上のように、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に鉛直方向に配置して収納することにより、アンテナの開口面積、素子配列などに制約条件が有るために、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に対して、水平方向に配置できない場合であっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、本実施の形態では、実施の形態１と同様に空冷する場合を示した。しかし、実施の形態２と同様に液冷する場合であっても、モジュール実装棚２をアンテナ筐体１に鉛直方向に収納配置することは可能であり、同様の効果を奏する。
【００３９】
実施の形態４．
実施の形態１は、アレイアンテナ装置背面側のスペースが制限されているため、アンテナ開口面側（アンテナ前面側）からアクセスして整備する場合だった。これに対し、本実施の形態は、アンテナ開口面側からはアクセスが難しいため、アンテナ背面側の後方からアクセスしてモジュール実装棚を引き出し、不良モジュールを交換・整備する場合である。また、実施の形態１と同様に空冷方式の場合について、説明する。
【００４０】
図８は、本実施の形態４において、アレイアンテナ装置の背面側からアクセスしてモジュール実装棚２を整備する場合の構成を示す背面側から見た斜視図であり、これを用いて構成を説明する。モジュール実装棚２は、アンテナ筐体１内部に設けられた複数のガイド４と接触して保持されており、その背面側に設けられた固定部品８１を介して、アンテナ筐体１に取り付けられている。固定部品８１は、例えばその先端部にネジを有しアンテナ筐体１の背面側にネジ止めするための部品である。アンテナ背面側に設けられた冷却空気ダクトエリア５を利用して、このスペースにモジュール実装棚２を引き出し、取り外すために必要なエリアである取り外しスペース７１を確保する。この取り外しスペース７１において、筐体分配ケーブル７２、電源・制御ケーブル７３を引き回す。また、図に示すように、当該取り外しスペース７１の外部後方に、筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、給電装置１１を配設する。或いは、モジュール実装棚２の取り外しスペース７１の外部側面方向に、筐体信号分配器６、電源装置９、制御装置１０、給電装置１１を配設しても好適である。
【００４１】
次に、不良と判明したモジュール２５の交換・整備要領を説明する。まず、アンテナ背面側からアレイアンテナ装置にアクセスし、不良と判明したモジュール実装棚２からモジュール信号分配器２６に接続された筐体分配ケーブル７２と、制御基板２７に接続された電源・制御ケーブル７３とを取り外す。その後、固定部品８１を取り外し、モジュール実装棚２を引き出し、取り外しスペース７１において良品と交換する。交換されたモジュール実装棚の不良品は、例えば整備工場に運搬された後に、不良と判明したモジュールを取り外し良品のモジュールと交換することにより整備される。
【００４２】
本実施の形態の構成を採用すると、開口面側からはアクセスが難しい場合であっても、アレイアンテナ装置の構成を大きく設計変更せずに、アンテナ背面側からアクセスしてモジュール実装棚を引き出し、不良と判明したモジュール等の部品を交換・整備することが可能であり、作業性が著しく向上し、作業時間を削減できる。また、アンテナ開口面側からは電波を送信・受信するため、必ずアレイアンテナ装置を停止してアクセスする必要が有るのに対して、背面からアクセスする場合にはアレイアンテナ装置を停止しなくてもアクセスし作業が可能であるため、作業効率が向上する。
【００４３】
以上、本発明は、発熱したモジュールを液冷する場合も、空冷する場合でも、モジュール実装棚に簡素な構造で、冷却構造を設けることができる。また、開口面側からアクセスして整備するばかりでなく、背面側からアクセスして整備することも、容易な設計変更により可能であるため、設計の流用、標準化ができ、コストを低減する効果を奏する。
【符号の説明】
【００４４】
１ アンテナ筐体、２ モジュール実装棚、３ アンテナフレーム、
４ ガイド、５ 冷却空気ダクトエリア、６ 筐体信号分配器 (第２の信号部分配器)、７ 筐体分配ケーブル（ケーブル）、８ 電源・制御ケーブル（ケーブル）、
９ 電源装置、１０ 制御装置、１１ 給電装置、
１２ 冷却空気ダクト、１３ ブロア、１４ 空冷用フィン
２１ しゅう動部品、２２ 固定部品、２３ 棚板、２４ アンテナ素子、
２５ モジュール、２６ モジュール信号分配器 (第１の信号部分配器)、
２７ 制御基板、２８ モジュール分配ケーブル（分配ケーブル）、
２９ モジュール固定ネジ、
３１ 棚板、３２ 冷却液流路、３３ 冷却液カプラ、
５１ 冷却液配管、５２ 冷却液ポンプ、
６１ カードロックリテイナ（棚板固定部品）、
７１ 取り外しスペース、７２ 筐体分配ケーブル（ケーブル）、
７３ 電源・制御ケーブル（ケーブル）、８１ 固定部品。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棚板と、
アンテナ素子を有し前記棚板上に並設された複数のモジュールと、
前記棚板上に固定され、前記複数のモジュールと分配ケーブルを介して接続される第１の信号分配器及び制御基板と
を備えたモジュール実装棚。
【請求項２】
複数のアンテナ素子が開口面にアレイ状に配設され高周波電波を送受信するアレイアンテナ装置であって、
棚板、前記アンテナ素子を有し前記棚板上に並設された複数のモジュール、前記棚板上に固定され、前記複数のモジュールと分配ケーブルを介して接続される第１の信号分配器及び制御基板、を有する複数のモジュール実装棚と、
枠体であるアンテナフレーム、前記アンテナフレーム内部に設けられ前記複数のモジュール実装棚を保持する複数のガイド、を有するアンテナ筐体と、
前記複数のモジュール実装棚の前記第１の信号分配器とケーブルを介して接続される第２の信号分配器と、
前記複数のモジュール実装棚の前記制御基板とケーブルを介して接続される制御電源装置と、
前記第２の信号分配器とケーブルを介して接続される給電装置とを備え、
前記複数のモジュール実装棚が前記アンテナ筐体に開口面側から水平方向に着脱可能に取り付けられることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ筐体の背面後方に配設された冷却空気ダクトエリアを囲んで設けた冷却空気ダクトと、
前記冷却空気ダクトの天方向に設けたブロアと
を備えたことを特徴とする請求項２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記棚板の内部に冷却液流路を具備したこと
を特徴とする請求項１に記載のモジュール実装棚。
【請求項５】
前記複数のモジュール実装棚は、前記棚板の内部に冷却液流路をそれぞれ具備するものとし、
前記複数のモジュール実装棚内の前記冷却液流路のそれぞれの入口部分に接続する冷却液分岐配管、前記複数のモジュール実装棚内の前記冷却液流路のそれぞれの出口部分に接続する冷却液合流配管、を有する冷却液配管と、
前記冷却液配管へ冷却液を供給する冷却液ポンプと
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数のモジュール実装棚が前記アンテナ筐体に開口面側から鉛直方向に着脱可能に取り付けられること
を特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれかに記載のアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ筐体の背面後方に設けた前記複数のモジュール実装棚を取り外すスペースの外部に、前記第２の信号分配器、前記制御電源装置、及び前記給電装置を配設し、
前記複数のモジュール実装棚が前記アンテナ筐体に背面側から水平方向又は鉛直方向に着脱可能に取り付けられること
を特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれかに記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１】
棚板と、
アンテナ素子を有し前記棚板上に並設された複数のモジュールと、
前記棚板上に固定され、前記複数のモジュールと分配ケーブルを介して接続される第１の信号分配器及び制御基板と
を備えたモジュール実装棚。
【請求項２】
複数のアンテナ素子が開口面にアレイ状に配設され高周波電波を送受信するアレイアンテナ装置であって、
棚板、前記アンテナ素子を有し前記棚板上に並設された複数のモジュール、前記棚板上に固定され、前記複数のモジュールと分配ケーブルを介して接続される第１の信号分配器及び制御基板、を有する複数のモジュール実装棚と、
枠体であるアンテナフレーム、前記アンテナフレーム内部に設けられ前記複数のモジュール実装棚を保持する複数のガイド、を有するアンテナ筐体と、
前記複数のモジュール実装棚の前記第１の信号分配器とケーブルを介して接続される第２の信号分配器と、
前記複数のモジュール実装棚の前記制御基板とケーブルを介して接続される制御電源装置と、
前記第２の信号分配器とケーブルを介して接続される給電装置とを備え、
前記複数のモジュール実装棚が前記アンテナ筐体に開口面側から水平方向に着脱可能に取り付けられることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ筐体の背面後方に配設された冷却空気ダクトエリアを囲んで設けた冷却空気ダクトと、
前記冷却空気ダクトの天方向に設けたブロアと
を備えたことを特徴とする請求項２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記棚板の内部に冷却液流路を具備したこと
を特徴とする請求項１に記載のモジュール実装棚。
【請求項５】
前記複数のモジュール実装棚は、前記棚板の内部に冷却液流路をそれぞれ具備するものとし、
前記複数のモジュール実装棚内の前記冷却液流路のそれぞれの入口部分に接続する冷却液分岐配管、前記複数のモジュール実装棚内の前記冷却液流路のそれぞれの出口部分に接続する冷却液合流配管、を有する冷却液配管と、
前記冷却液配管へ冷却液を供給する冷却液ポンプと
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数のモジュール実装棚が前記アンテナ筐体に開口面側から鉛直方向に着脱可能に取り付けられること
を特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれかに記載のアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ筐体の背面後方に設けた前記複数のモジュール実装棚を取り外すスペースの外部に、前記第２の信号分配器、前記制御電源装置、及び前記給電装置を配設し、
前記複数のモジュール実装棚が前記アンテナ筐体に背面側から水平方向又は鉛直方向に着脱可能に取り付けられること
を特徴とする請求項２、請求項３又は請求項５のいずれかに記載の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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２５９１４８（Ｐ２０１１−２５９１４８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３１１２７（Ｐ２０１０−１３１１２７）
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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