JP2002335116A

JP2002335116A - アクティブフェーズドアレーアンテナ、２次元平面アクティブフェーズドアレーアンテナ、送信装置および受信装置

Info

Publication number: JP2002335116A
Application number: JP2001139846A
Authority: JP
Inventors: Toru Iwasaki; 徹岩崎; Takao Murata; 孝雄村田
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2002-11-22
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: JP4115681B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、熱の発生が多い高出力の電力増幅器を
使用した場合、アクティブフェーズドアレーアンテナを
効率よく、薄型・軽量な放熱機構に構成することはでき
なかった。【解決手段】アクティブデバイス９−６とアクティブ
デバイスの出力線路により励振される励振用アンテナ素
子９−１とを一体化してなる励振用アクティブアンテナ
９が配置されている金属板７を中空のパイプを平面に井
形状に接続した構造の金属板とするとともに、励振用ア
クティブアンテナ９の上側に結合用アンテナ素子３が形
成されている結合用アンテナ板４を配置し、その配置し
た結合用アンテナ板の上側に放射用アンテナ素子１が形
成されている放射用アンテナ板２を配置して結合用アン
テナ素子３から放射用アンテナ素子１に電磁結合させる
ことによって放射用アンテナ素子１に給電するように構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブフェー
ズドアレーアンテナに係り、特に、電子追尾機能を有す
る移動体に対して番組素材を送受信する素材伝送装置、
マルチビームや空間的にビーム走査可能な衛星放送受信
アンテナ、および衛星搭載用の送受信アンテナ等に使用
して、携帯性、可搬性および収納性を向上させ得るアク
ティブフェーズドアレーアンテナと２次元平面アクティ
ブフェーズドアレーアンテナに関する。また、本発明
は、本発明アクティブフェーズドアレーアンテナまたは
２次元平面アクティブフェーズドアレーアンテナを具え
てなる送信装置および受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３（ａ）は、従来のアクティブフェー
ズドアレーアンテナの一例として、特開平１１−３４０
７２４号「フェーズドアレーアンテナ」の公開特許公報
に記載の、制御モジュールが設置された多層基板上にア
レーアンテナと一体化された高周波モジュールを設置し
て構成したアクティブフェーズドアレーアンテナを斜視
図にて示している。

【０００３】図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したアクテ
ィブフェーズドアレーアンテナの接続構造を断面図にて
示している。図３（ａ），（ｂ）において、高周波モジ
ュール５００はセラミック多層基板パッケージ２１の内
部に半導体チップ等が実装され、その上面にパッチアン
テナを用いた複数の放射素子２０が導体パターンで形成
され、また下面の周囲に複数の接続電極２４が導体パタ
ーンで形成された構造となっている。

【０００４】一方、制御モジュール５１０は多層積層基
板１０４（図３（ａ）参照）を用いて構成され、その下
面に信号処理用の複数のＬＳＩが実装され、上面には高
周波モジュール５００を取り付けるための接続電極（図
示しない）が設けられている。高周波モジュール５００
と制御モジュール５１０とは、両者の表面に設けられた
接続電極（高周波モジュール５００の下面に設られた接
続電極は符号２４で示されている）部分で半田付けされ
接続されている。

【０００５】また、セラミック多層基板パッケージ２１
の放射素子２０を設けた面に、放射素子２０を避けるよ
うに複数の放射窓３０を設けた金属などの熱伝導性の高
い材料からなるヒートシンク２９を取り付け、このヒー
トシンク２９と半導体チップ２７は、セラミック多層基
板パッケージ２１の内部に貫通するように設けられた複
数のサーマルバイアホール２８で接続されている。この
サーマルバイアホール２８は、熱伝導率向上のために設
けられたものである。

【０００６】このような構成では、高周波モジュール５
００と制御モジュール５１０との間の接続部には高い周
波数の高周波信号が通らないため、半田リフロー等の表
面実装技術により、それぞれのモジュールに設けられた
電極間を簡単な製造行程によって接続することができ
る。これによって、高周波モジュール５００と制御モジ
ュール５１０間の接続が簡単な製造行程で実現るように
なり、製造コストが低減される。さらに、半導体チップ
２７で発生する熱をヒートシンク２９から高周波モジュ
ール５００の外部に排出することができ、パッケージ内
で熱の発生が多い高出力の電力増幅器を実装することが
可能となる。

【０００７】図４は、以上説明した特開平１１−３４０
７２４号の公開特許公報に記載のアクティブフェーズド
アレーアンテナにおける、高周波モジュール５００と制
御モジュール５１０の各回路構成と両モジュール間の接
続を示している。図中、符号３１は周波数変換器、３２
はローカル信号供給端子、３３は電力増幅器用バイアス
電源供給端子、３４は可変移相器、３５は制御信号接続
線路、３６はビーム制御回路、３７はビーム制御信号供
給端子、および３８は中間周波数信号供給端子である。
この回路の動作は、当業者であれば容易に理解できるも
のと思われるので、ここでは、その説明は省略する。

【０００８】従来のアクティブフェーズドアレーアンテ
ナの２番目の例として、特開２０００−２２３９２６号
「フェーズドアレーアンテナ装置」の公開特許公報に記
載のように、アクティブフェーズドアレーアンテナへの
給電と給電用の分配・合成に電磁結合による空間分配方
式を用いている場合について説明する。図５（ａ）は、
このフェーズドアレーアンテナの斜視図、そして図５
（ｂ）は、図５（ａ）のＸ−Ｘ′断面図を示している。
図５（ａ），（ｂ）において、６００は１次放射部、７
００は２次放射部である。そして１次放射部６００は複
数の１次側アンテナ素子（第３アンテナ素子）６１０を
有し、この１次側アンテナ素子６１０が配置されている
面Ｃが、２次放射部７００の給電側の面Ａに対向してい
る。

【０００９】図６は、１次放射部６００と給電部の構成
をブロック図で示している。図６に示すように、１次放
射部６００は、複数個の１次側アンテナ素子６１０と、
各１次側アンテナ素子６１０ごとに設けられた増幅器６
２０と、合成分配器６３０とを有している。合成分配器
６３０としては、ストリップ線路からなる分岐回路が利
用され得る。また、１次側アンテナ素子６１０として
は、例えば、バッチアンテナ、ダイポールアンテナある
いはホーンアンテナなどを使用することができる。

【００１０】給電部６４０から入力された高周波信号
は、合成分配器６３０により分配されて各増幅器６２０
に供給される。供給された高周波信号は、各増幅器６２
０により増幅された後各１次側アンテナ素子６１０に供
給され、各１次側アンテナ素子６１０から２次放射部７
００の面Ａに向けて放射される。

【００１１】ここで、１次放射部６００の放射指向特性
は、各１次側アンテナ素子６１０に供給される高周波信
号の振幅と位相とにより決定される。高周波信号の振幅
は合成分配器６３０の分配比により調整される。以上説
明した従来のアクティブフェーズドアレーアンテナの他
の例は、このように空間給電方式を用いることにより、
２次放射部７００の各放射側アンテナ素子７１０に高周
波信号を低損失で分配することができるとともに、給電
回路が簡単に構成できるという特長がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
のうち最初の例（特開平１１−３４０７２４号の公開特
許公報に記載の例）は、複数の放射素子２０が一体化さ
れた高周波モジュール５００と制御モジュール５１０と
の間の接続を簡単な製造行程で実現でき、従って、製造
コストを低減できる利点がある。しかし、熱の発生が多
い高出力の電力増幅器を使用する場合、放熱のためのヒ
ートシンク２９を大きくする必要があるが、ヒートシン
クはアンテナの表面や側面に取り付けられているのでヒ
ートシンクの大きさには限界がある。また、この従来技
術では、ヒートパイプなどの放熱機構を構成することも
非常に困難である。

【００１３】また、この従来技術では、アレーアンテナ
が大型化すると全体の重量が増加するとともに高周波モ
ジュール５００や制御モジュール５１０内の回路規模が
大きく、複雑になる。さらに、高周波モジュール５００
の給電線路はバイアホールなどで直接半導体チップ２７
（増幅素子）と放射素子２０を接続する構造であるた
め、周波数が高くなるとアンテナの特性が低下するおそ
れがある。

【００１４】また、従来技術の２番目の例（特開２００
０−２２３９２６号の公開特許公報に記載の例）は、空
間給電方式を用いたことにより、各放射側アンテナ素子
７１０に高周波信号を低損失で分配することができると
ともに、給電回路を簡単な構成で実現できるという利点
を有している。しかし、この例においても、最初の例と
同様、高出力の電力増幅器を使用した場合、ヒートシン
クの規模が大きくなり、アンテナ全体の重量が増加し、
構造も複雑になるという問題点がある。

【００１５】本発明の目的は、アクティブフェーズドア
レーアンテナの上述した各種問題点を解決するととも
に、移動体用の素材伝送装置や衛星搭載用などの展開型
アクティブフェーズドアレーアンテナに必要な単純な構
造で、薄型・軽量かつコストパフォーマンスがよく、高
周波帯においても高精度にビーム形成できるといった特
長を具え、また、アンテナが大型化された場合でも、ア
クティブフェーズドアレーアンテナの構造を薄型・軽量
化でき、また、熱の発生が多い高出力の電力増幅器を使
用した場合でも、効率よく、薄型・軽量な放熱機構を構
成することのできるアクティブフェーズドアレーアンテ
ナと２次元平面アクティブフェーズドアレーアンテナを
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明アクティブフェーズドアレーアンテナは、ア
クティブデバイスと該アクティブデバイスの出力線路に
より励振される励振用アンテナ素子とを一体化してなる
励振用アクティブアンテナが配置されている金属板を中
空のパイプを平面に井形状に接続した構造の金属板とす
るとともに、前記励振用アクティブアンテナの上側に結
合用アンテナ素子が形成されている結合用アンテナ板を
配置し、該配置した結合用アンテナ板の上側に放射用ア
ンテナ素子が形成されている放射用アンテナ板を配置し
て前記結合用アンテナ素子から前記放射用アンテナ素子
に電磁結合させることによって該放射用アンテナ素子に
給電するように構成したことを特徴とするものである。

【００１７】また、本発明アクティブフェーズドアレー
アンテナは、前記励振用アクティブアンテナを配置した
金属板の下側に、中空のパイプを平面に井形状に接続し
た構造の金属板が配置され、該配置された金属板上に電
源回路と少なくとも中間周波数回路、発振器、周波数変
換器を含んでいる集積回路とが配置され、さらに、該集
積回路の上側に前記周波数変換器で周波数変換して得ら
れた高周波信号を前記励振用アクティブアンテナに電磁
結合させるための結合用アンテナ素子が形成されている
アンテナ板が配置されていることを特徴とするものであ
る。

【００１８】また、本発明２次元平面アクティブフェー
ズドアレーアンテナは、本発明アクティブフェーズドア
レーアンテナを２次元平面に展開してなることを特徴と
するものである。

【００１９】また、本発明送信装置は、本発明アクティ
ブフェーズドアレーアンテナまたは２次元平面アクティ
ブフェーズドアレーアンテナを具えてなることを特徴と
するものである。

【００２０】また、本発明受信装置は、本発明アクティ
ブフェーズドアレーアンテナまたは２次元平面アクティ
ブフェーズドアレーアンテナを具えてなることを特徴と
するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、発明
の実施の形態に基いて本発明を詳細に説明する。上述し
たように、本発明アクティブフェーズドアレーアンテナ
は、アクティブデバイスと励振用アンテナ素子とを一体
化してなる励振用アクティブアンテナが配置される金属
板を中空のパイプを平面に井形状に接続した構造とし、
その中空のパイプを放熱用のヒートパイプや電力増幅器
のバイアスなどに使用して、この金属板上の任意の場所
に励振用アクティブアンテナを配置し、その上部に結合
用のスロット素子を配置し、さらにその上部に放射用ス
ロット板を配置して放射用スロットに電磁結合により給
電するように構成したものである。

【００２２】また、本発明アクティブフェーズドアレー
アンテナの変形は、さらに、励振用アクティブデバイス
を配置した金属板の下側に、励振用アクティブアンテナ
が設置されている金属板と同様の形状を有する金属板を
設置し、その金属板上に少ないくとも中間周波回路、発
信器、周波数変換器を含んでいる集積回路が配置され、
上部に周波数変換回路で周波数変換した高周波信号を励
振用アクティブアンテナに結合させるようにアクティブ
フェーズドアレーアンテナを構成したものである。

【００２３】以上のように構成することにより、アレー
アンテナが大型化された場合でも励振用アクティブアン
テナが配置される金属板が井形構造であるため、金属板
の重量を軽減することができ、従って、アクティブフェ
ーズドアレーアンテナの構造を薄型・軽量化することが
できる。また、熱の発生が多い高出力の電力増幅器を使
用し、ヒートシンクなどの放熱機構が多数必要になった
場合でも、金属板を構成する井形状の中空のパイプをヒ
ートパイプや水冷冷却用のパイプとしても利用すること
が可能であるので、効率よく、薄型・軽量な放熱機構を
構成することができる。

【００２４】また、励振用アクティブアンテナと放射用
アクティブアンテナの間に結合用スロット板を配置して
両者を結合させるようにしたことで、励振用アクティブ
アンテナを小型化することができ、かつ、放射用スロッ
トアレーに精度よく給電することができる。

【００２５】また、本発明により励振用アクティブアン
テナ回路を小型化し、電力増幅器を金属板上に分散配置
することで電力増幅器から発生した熱を分散させること
ができるので、放熱機構も小型・軽量化することができ
る。また、中空パイプで構成された金属板の中にバイア
ス線や制御線などを配線することにより、励振用アクテ
ィブ回路や電源回路などの各回路を、回路単位で任意に
配置するとができるので、構造の自由度が増して簡単な
製造工程で製作できるようになり、従って、低価格・高
精度のアクティブフェーズドアレーアンテナの実現が可
能となる。

【００２６】さらにまた、本発明によれば、給電回路と
アンテナとが一体化し、電磁結合により放射アンテナヘ
給電しているため、高い周波数においても効率よく高精
度なアンテナの特性を期待できる。また、アンテナパネ
ルを任意に分割して構成することができるので、収納時
には非常にコンパクトとなり、可搬性、携帯性、収納性
が向上する。

【００２７】図１は、本発明アクティブフェーズドアレ
ーアンテナの一実施形態を示している。図１において、
１は放射用スロット、２は放射用スロット板、３は結合
用スロット、４は結合用スロット板、５は金属フレー
ム、６は放射用スロット金属板、７は中空のパイプを井
形状に接続した金属板、７−１はパイプの中、７−２は
バイアス線や制御線、８は金属フレーム、９は励振用ス
ロット金属箱、９−１は励振用スロット、９−２は励振
用スロット板、９−３は溝付きの金属ベース、９−４は
結合用スロット、９−５は入力用ストリップ導体、９−
６は電力増幅素子、９−７は出力用ストリップ導体、９
−８は入力用トリプレート線路、９−９は出力用トリプ
レート線路、１０は励振用金属板、１１は励振用スロッ
ト金属箱、１１−１は励振用スロット、１１−２は励振
用スロット板、１１−３は溝付きの金属ベース、１１−
４はＭＭＩＣ素子、１１−５はストリップ導体、１１−
６は出力用トリプレート線路、１２は位相制御回路およ
び電源回路箱、１２−１は金属ベースを密封するための
金属板、１２−２は溝付きの金属ベース、１２−３はＭ
ＭＩＣ素子、１３は励振用金属板、および１４はアクテ
ィブスロットアンテナである。

【００２８】動作につき説明する。図１中、まず、放射
用スロット金属板６は、線状に配列した放射用スロット
１と、放射用スロット１が形成されている放射用スロッ
トアレー板２と、放射用スロット１を励振するための結
合用スロット３が形成されている結合用スロット板４
と、放射用スロット板２と結合用スロット板４をある一
定の間隔で固定するための金属フレーム５とから構成さ
れている。

【００２９】また、励振用金属板１０（放射用スロット
金属板６の下側に配置される）は、結合用スロット板４
の結合用スロット３を励振するための励振用スロット９
−１と励振用スロット９−１が形成されている励振用ス
ロット板９−２と入力用ストリップ導体９−５と入力高
周波信号を増幅するための電力増幅素子９−６と電力増
幅素子９−６の出力線路および励振用スロット９−１に
給電するための出力用ストリップ導体９−７と入力用ス
トリップ導体９−５を励振するための結合用スロット９
−４と入力用ストリップ導体９−５、電力増幅素子９−
６、出力用ストリップ導体９−７、および結合用スロッ
ト９−４を配置するための溝付きの金属ベース９−３と
から構成される励振用スロット金属箱９と、この励振用
スロット金属箱９を固定するための中空のパイプを井形
状に接続した金属板７と、励振用スロット板９−２と結
合用スロット板４とをある一定の間隔で固定するための
３属フレーム８とから構成されている。

【００３０】また、励振用スロット金属箱９内におい
て、入力用ストリップ導体９−５と溝付きの金属ベース
９−３と励振用スロット板９−２とにより入力用トリプ
レート線路９−８が、また、出力用ストリップ導体９−
７と溝付きの金属ベース９−３と励振用スロット板９−
２とにより出力用トリプレート線路９−９がそれぞれ構
成されている。そして、入力用トリプレート線路９−８
と出力用トリプレート線路９−９と電力増幅素子９−６
と金属ベース９−３と励振用スロット９−１が形成され
ている励振用スロット板９−２とにより、励振用１素子
アクティブスロットアンテナが構成されている。この構
成については、本願人が特願２０００−１３７９９３号
「アクティブアンテナ」としてすでに出願している。

【００３１】この出願（特願２０００−１３７９９３
号）は、平面金属板の溝の中に増幅回路を実装したベー
ス板の両側の一方の側にスロット付きの金属板を、もう
一方の側に給電線基板を取り付け、両者を電磁的に結合
することによって構成したことを要旨としている。

【００３２】励振用金属板１３（これは、励振用金属板
１０の下側に配置される）は、結合用スロット９−４を
励振するための励振用スロット１１−１と、励振用スロ
ット１１−１が形成されている励振用スロット板１１−
２と、中間周波数（ＩＦ）回路、発振器、周波数変換
器、電力増幅器などで構成されたＭＭＩＣ（Monolithic
Microwave Integlated Circuits）素子１１−４と、Ｍ
ＭＩＣ素子１１−４の出力線路であり、かつ、結合用ス
ロット９−４に給電するためのストリップ導体１１−５
と、ストリップ導体１１−５とＭＭＩＣ素子１１−４を
配置するための溝付きの金属ベース１１−３とから構成
される励振用スロット金属箱１１と、さらに、位相制御
回路や電源回路で構成されたＭＭＩＣ素子１２−３と、
ＭＭＩＣ素子１２−３を配置するための溝付きの金属ベ
ース１２−２と金属ベースを密封するための金属板１２
−１とから構成される位相制御回路および電源回路箱１
２と、励振用スロット金属箱１１と位相制御回路および
電源回路箱１２を固定するための中空のパイプを井形状
に接続した金属板７と、結合用スロット９−４が形成さ
れている結合用スロット板と励振用スロット板１１−２
をある一定の間隔で固定するための金属フレーム８とか
ら構成されている。

【００３３】また、励振用スロット金属箱１１内におい
て、ストリップ導体１１−５と溝付きの金属ベース１１
−３と励振用スロット板１１−２とにより出力用トリプ
レート線路１１−６が構成される。そして、最終的に、
放射用スロット金属板６と励振用金属板１０と励振用金
属板１３とを積層することによりアクティブスロットア
ンテナ１４が構成される。

【００３４】また、中空のパイプを井形状に接続した金
属板７については、パイプの中７−１にバイアス線や制
御線７−２を自由に配線することができ、また、任意の
場所から接続できるため、励振用スロット金属箱９、励
振用スロット金属箱１１、および位相制御回路および電
源回路箱１２などの各金属箱を自由に配置することがで
きる。

【００３５】高周波信号の流れを説明する。ＩＦ回路、
発振器、周波数変換器、電力増幅器などで構成されたＭ
ＭＩＣ素子１１−４から出力された高周波信号は、出力
用トリプレート線路１１−６を伝送して励振用スロット
板１１−２上に形成されている励振用スロット１１−１
に電磁結合する。結合した高周波信号は、励振用スロッ
ト１１−１から放射し、結合用スロット９−４に電磁結
合する。さらに、結合用スロット９−４に結合した電磁
波はさらに電磁結合により入力用トリプレート線路９−
８を伝送し、電力増幅素子９−６に入力される。入力さ
れた高周波信号は電力増幅素子９−６で増幅された後、
出力用トリプレート線路９−９を伝送して励振用スロッ
ト９−１に電磁結合し、結合用スロット３を経由してさ
らに放射用スロットアレー１に電磁結合して空間に放射
される。この構造については、本願人が特願２００１−
６４７６号「フェーズドアレーアンテナ及びこれを用い
た送・受信装置」としてすでに出願している。

【００３６】この出願（特願２００１−６４７６号）
は、最上層の金属板に、ｎ個（ｎはｎ≧２なる任意の自
然数）のスロットアンテナ素子を等間隔で、かつ偏波方
向が一致するように１方向に配列し、その下層側に、上
層側よりも１つ少ない素子数（ｉ段目の素子数：ｎ−ｉ
＋１）のスロットアンテナ素子が上層側と同様に形成さ
れた金属板をｍ段（ｍはｍ≧２なる任意の自然数）まで
積層して多層構造とし、下層側のスロットアンテナ素子
がその放射した電磁波が空間的に分配あるいは合成され
て、適当な結合度で上層側のスロットアンテナ素子に電
磁結合するように配置されることを要旨としている。

【００３７】以上説明した本発明アクティブフェーズド
アレーアンテナの一実施形態においては、励振用スロッ
トの１素子を上部の放射用スロットの８素子に結合させ
た（図１参照）場合である。しかし、これは任意に変更
することができる。また、放射用スロット板２と励振用
１素子アクティブスロットアンテナ（励振用スロット金
属箱）９の間に結合用スロット３が形成されている結合
用スロット板４を配置することにより、励振用アクティ
ブスロットアンテナが小型化されても精度よく放射用ス
ロットアレー素子に給電することができるようになる。

【００３８】また、本発明の構成により、励振用アクテ
ィブスロットアンテナは任意の位置から励振することが
可能となる。さらに、中空のパイプを井形状に接続した
金属板７を使用することによって、金属板の重量を軽減
でき、金属板を構成する井形状のパイプをヒートパイプ
や水冷冷却用のパイプとして利用することも可能とな
る。

【００３９】また、以上説明した本発明の一実施形態に
おいては、使用するアンテナ素子はすべて線状のスロッ
ト素子であるとしたが、これは、従来技術の項で説明し
た特開２０００−２２３９２６号「フェーズドアレーア
ンテナ装置」の公開特許公報にみられるごとき円形の孔
であってもよく、スロット素子に限られるものではな
い。

【００４０】図２は、本発明２次元平面アクティブフェ
ーズドアレーアンテナの一実施形態を示している。な
お、図２において、図１と同一の構成要素には、同一符
号を付して示している。図２において、６は放射用スロ
ット金属板、１０は励振用金属板、１３は励振用金属
板、１５は放射用スロット金属板の２次元平面板、１６
は励振用金属板の２次元平面板、１７は励振用金属板の
２次元平面板、および１８は２次元平面アクティブフェ
ーズドアレーアンテナである。

【００４１】動作について説明する。本実施形態におい
ては、本発明２次元平面アクティブフェーズドアレーア
ンテナは、その初期状態において、本発明アクティブフ
ェーズドアレーアンテナの一実施形態で使用した複数の
放射用スロット金属板６と複数の励振用金属板１０と複
数の励振用金属板１３（図１参照）とが、それぞれ積層
された状態で収納されているものとする。これら積層さ
れた各金属板を矢印で示すように２次元平面状に展開
し、各金属板の２次元平面板１５、１６、１７を得る。
得られた各金属板の２次元平面板を、図示のように、励
振用金属板の２次元平面板１７の上方に励振用金属板の
２次元平面板１６が、励振用金属板の２次元平面板１６
の上方に放射用スロット金属板の２次元平面板１５がそ
れぞれ配置されるように、積層することで２次元平面状
のアクティブフェーズドアレーアンテナ１８を構成する
ことができる。

【００４２】ここで、収納されている複数の放射用スロ
ット金属板と複数の励振用金属板とを展開して２次元平
面板にする技術は、本願人が、「展開型アクティブフェ
ーズドアレーアンテナ、送信装置および受信装置」の名
称で本出願と同日付で出願した特許出願明細書に記載し
ているが、その要点は次の通りである。

【００４３】すなわち、複数の放射用スロット金属板と
複数の励振用金属板とには、それぞれ伸展用ポールと、
伸展後にそれらを回転させるための回転機構とが各金属
板の側面に取り付けられていて、展開が始まると、各金
属板は伸展用ポールによって伸展され、さらに、回転械
構により回転させられて最終的に平面状に展開されるよ
うになっている。平面状に展開された後に、展開された
各金属板を重ね合わせることは、図２に示したのと同じ
である。

【００４４】また、本実施形態の場合、展開時に、上
下、および左右に隣接する励振用金属板１０，１３の中
空パイプを相互接続することにより、バイアス線、制御
線なども接続され、従って、電源回路や制御回路などを
効率よく自由に配置することができる。

【００４５】以上説明した本発明アクティブフェーズド
アレーアンテナおよび２次元平面アクティブフェーズド
アレーアンテナにおいては、中空のパイプを平面に井形
状に接続した構造の金属板上に配置されるものは、励振
用スロット金属箱や制御回路および電源回路箱であり、
具体的には、中間周波数回路、発振器、周波数変換器
や、制御回路、電源回路などであったが、これら以外の
回路を、機能ごとに小型モジュール化して構成し、上記
金属板上に自由に配置してもよい。

【００４６】また、本発明アクティブフェーズドアレー
アンテナおよび２次元平面アクティブフェーズドアレー
アンテナは、いずれも送信用のアクティブフェーズドア
レーアンテナの場合であるが、増幅器を低雑音増幅器で
構成することによって受信用アクティブフェーズドアレ
ーアンテナとすることもできる。

【００４７】最後に、本発明は、本発明アクティブフェ
ーズドアレーアンテナまたは２次元平面アクティブフェ
ーズドアレーアンテナを具えてなる送信装置および受信
装置を含むものである。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。（１）アレーアンテナが大型化した場合でも金属板が中
空のパイプを平面に井形状に接続した構造のものである
ため、金属板の重量を軽減でき、アクティブフェーズド
アレーアンテナを薄型・軽量化することができる。ま
た、熱の発生が多い高出力の電力増幅器を使用し、ヒー
トシンクなどの放熱機構が多数必要になった場合でも、
金属板を構成する井形状の中空パイプをヒートパイプや
水冷冷却用のパイプとしても利用することが可能とな
り、効率よく、薄型・軽量な放熱機構を構成することも
できる。（２）励振用アクティブアンテナと放射用アクティブア
ンテナの間に結合用スロット板を配置し両者を結合させ
ることにより、下側に配置される励振用アクティブアン
テナを小型化することができ、かつ、放射用スロットア
レーに精度よく給電することができる。また、励振用ア
クティブアンテナ回路を小型化し、電力増幅器を金属板
上に分散配置することで、電力増幅器から発生した熱を
分散させることができ、放熱機構を小型・軽量化するこ
とができる。（３）金属板を構成する中空パイプの中にバイアス線や
制御線などをす通すことで、励振用アクティブ回路や電
源回路などの各回路についても回路単位で任意に配置す
ることができるようになり、従って、構造の自由度が増
し、簡単な製造工程で製作することが可能となり、低価
格・高精度のアクティブフェーズドアレーアンテナが実
現できることになる。（４）給電回路とアンテナとが一体化し、電磁結合によ
り放射アンテナヘ給電しているため、高い周波数におい
ても効率よく高精度なアンテナの特性が得られることが
期待される。（５）各アンテナパネルを任意に分割構成することがで
きるので、収納時は非常にコンパクトになり、可搬性、
携帯性および収納性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明アクティブフェーズドアレーアンテナ
一実施形態を示している。

【図２】本発明２次元平面アクティブフェーズドアレ
ーアンテナの一実施形態を示している。

【図３】特開平１１−３４０７２４号「フェーズドア
レーアンテナ」の公開特許公報に記載のアクティブフェ
ーズドアレーアンテナを斜視図と断面図で示している。

【図４】同じく特開平１１−３４０７２４号「フェー
ズドアレーアンテナ」の公開特許公報に記載のアクティ
ブフェーズドアレーアンテナのにおける、高周波モジュ
ールと制御モジュールの回路構成と両モジュール間の接
続を示している。

【図５】特開２０００−２２３９２６号「フェーズド
アレーアンテナ装置」の公開特許公報に記載のアクティ
ブフェーズドアレーアンテナを斜視図と断面図で示して
いる。

【図６】同じく特開２０００−２２３９２６号「フェ
ーズドアレーアンテナ装置」の公開特許公報に記載のア
クティブフェーズドアレーアンテナの１次放射部と給電
部の構成をブロック図で示している。

【符号の説明】

１放射用スロット２放射用スロット板３結合用スロット４結合用スロット板５金属フレーム６放射用スロット金属板７中空のパイプを井形状に接続した金属板７−１パイプの中７−２バイアス線や制御線８金属フレーム９励振用スロット金属箱９−１励振用スロット９−２励振用スロット板９−３溝付きの金属ベース９−４結合用スロット９−５入力用ストリップ導体９−６電力増幅素子９−７出力用ストリップ導体９−８入力用トリプレート線路９−９出力用トリプレート線路１０励振用金属板１１励振用スロット金属箱１１−１励振用スロット１１−２励振用スロット板１１−３溝付きの金属ベース１１−４ＭＭＩＣ素子１１−５ストリップ導体１１−６出力用トリプレート線路１２位相制御回路および電源回路箱１２−１金属ベースを密封するための金属板１２−２溝付きの金属ベース１２−３ＭＭＩＣ素子１３励振用金属板１４アクティブスロットアンテナ１５放射用スロット金属板の２次元平面板１６励振用金属板の２次元平面板１７励振用金属板の２次元平面板１８２次元平面アクティブフェーズドアレーアンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J021 AA05 AA09 AB05 CA06 DB02 DB03 EA04 FA17 FA26 GA02 HA05 5J045 AA05 AB05 AB07 DA03 FA02 JA03 LA01 MA04 NA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクティブデバイスと該アクティブデバ
イスの出力線路により励振される励振用アンテナ素子と
を一体化してなる励振用アクティブアンテナが配置され
ている金属板を中空のパイプを平面に井形状に接続した
構造の金属板とするとともに、前記励振用アクティブア
ンテナの上側に結合用アンテナ素子が形成されている結
合用アンテナ板を配置し、該配置した結合用アンテナ板
の上側に放射用アンテナ素子が形成されている放射用ア
ンテナ板を配置して前記結合用アンテナ素子から前記放
射用アンテナ素子に電磁結合させることによって該放射
用アンテナ素子に給電するように構成したことを特徴と
するアクティブフェーズドアレーアンテナ。
【請求項２】請求項１記載のアクティブフェーズドア
レーアンテナにおいて、前記励振用アクティブアンテナ
を配置した金属板の下側に、中空のパイプを平面に井形
状に接続した構造の金属板が配置され、該配置された金
属板上に電源回路と少なくとも中間周波数回路、発振
器、周波数変換器を含んでいる集積回路とが配置され、
さらに、該集積回路の上側に前記周波数変換器で周波数
変換して得られた高周波信号を前記励振用アクティブア
ンテナに電磁結合させるための結合用アンテナ素子が形
成されているアンテナ板が配置されていることを特徴と
するアクティブフェーズドアレーアンテナ。
【請求項３】請求項１または２記載のアクティブフェ
ーズドアレーアンテナを２次元平面に展開してなること
を特徴とする２次元平面アクティブフェーズドアレーア
ンテナ。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項記載のア
クティブフェーズドアレーアンテナまたは２次元アクテ
ィブフェーズドアレーアンテナを具えてなることを特徴
とする送信装置。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれか１項記載のア
クティブフェーズドアレーアンテナまたは２次元アクテ
ィブフェーズドアレーアンテナを具えてなることを特徴
とする受信装置。