JP7576171B2 - アンテナ用ｒｆモジュール、ｒｆモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置（ＲＦ ＭＯＤＵＬＥ、ＲＦ ＭＯＤＵＬＥ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＡＮ ＡＮＴＥＮＮＡ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）に関し、より詳しくは、従来のアンテナ装置のレドーム（ｒａｄｏｍｅ）が不必要であり、放射素子モジュールおよびＲＦ素子をアンテナハウジングの前方外気に露出させるように配置することにより、放熱性能を向上させ、スリム化製作が可能であり、製品の製造費用を節減できるアンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置に関する。

移動通信システムに用いられる中継器をはじめとする基地局アンテナは、多様な形態と構造を有し、通常、長手方向に直立する少なくとも１つの反射板上に複数の放射素子が適切に配置される構造を有する。

最近は、多重入出力（ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）ベースのアンテナに対する高性能の要求を満足すると同時に、小型化、軽量化および低費用構造を達成しようとする研究が活発に行われている。特に、線形偏波または円形偏波を実現するためのパッチタイプの放射素子が適用されたアンテナ装置の場合、通常、プラスチックやセラミック素材の誘電体基板からなる放射素子にめっきをし、ＰＣＢ（印刷回路基板）などに半田付けにより結合する方式が広く用いられている。

図１は、従来技術によるアンテナ装置の一例を示す分解斜視図である。従来技術によるアンテナ装置１は、図１に示されるように、複数の放射素子３５が所望の方向に出力されてビームフォーミングが容易となるように、ビーム出力方向であるアンテナハウジング本体１０の前面側に露出するように配列され、外部環境からの保護のために、レドーム（ｒａｄｏｍｅ）５０がアンテナハウジング本体１０の前段部に複数の放射素子３５を挟んで装着される。

より詳しくは、従来技術によるアンテナ装置１は、前面が開口した薄い直方体の函体形状に備えられ、後面に複数の放熱フィン１１が一体形成されたアンテナハウジング本体１０と、アンテナハウジング本体１０の内部のうち後面に積層配置されたメインボード２０と、アンテナハウジング本体１０の内部のうち前面に積層配置されたアンテナボード３０とを含む。

アンテナボード３０の前面には、パッチタイプの放射素子またはダイポールタイプの放射素子３５が実装され、アンテナハウジング本体１０の前面には、内部の各部品を外部から保護しながら放射素子３５からの放射が円滑に行われるようにするレドーム５０が設けられる。

しかし、従来技術によるアンテナ装置１は、アンテナハウジング本体１０の前方部がレドーム５０によって遮蔽されていることから、レドーム５０自体がアンテナ装置の前方放熱を阻害する要素として機能している。これとともに、放射素子３５も、ＲＦ信号の送受信のみを行うように設計されていて、放射素子３５から発生した熱が前方に放出できない。この理由から、アンテナハウジング本体１０の内部の高発熱素子から発生した熱は、一律にアンテナハウジング本体１０の後方から排出されるしかなく、放熱効率が大きく低下してしまうといった問題があった。また、このような問題を解決するための新たな放熱構造設計に対する要求が高まっている。

また、従来技術によるアンテナ装置１によれば、レドーム５０の体積およびアンテナボード３０の前面から放射素子３５が離隔した配置構造の占める体積によって、ビル内（ｉｎ－ｂｕｉｌｄｉｎｇ）または５Ｇ陰影地域に要求されるスリムなサイズの基地局の実現が極めて難しいのが現状である。

本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、レドームを削除し、アンテナＲＦモジュールが外気に露出するようにアンテナハウジングの外部に配置することにより、アンテナハウジングの前後方への分散放熱を可能にして放熱性能を大きく向上させることができるアンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、内部にＲＦフィルタを安定的に保護するとともに、放射素子およびＲＦフィルタの間で接地機能を行うことはもちろん、ＲＦフィルタ側から発生した熱を外部に容易に放熱させると同時に、放射素子を接地（ＧＮＤ）させるリフレクタを含む、アンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を提供することを他の目的とする。

本発明の技術的課題は、以上に言及した課題に制限されない。言及されていないさらに他の技術的課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

本発明によるアンテナ用ＲＦモジュールの一実施例は、アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュールであって、前記アナログＲＦ部品は、ＲＦフィルタと、前記ＲＦフィルタの一側に配置される放射素子モジュールと、前記ＲＦフィルタの他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板とを含み、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、アンテナハウジングの前面前方で定義される前方外気に露出するように配置される。

ここで、前記ＲＦフィルタから発生した熱と、前記アナログ増幅素子から発生した熱とは、前記前方外気で互いに異なる方向に放熱される。

また、前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールは、前記アンテナ用ＲＦモジュールの外形を形成することができる。

また、前記アンテナハウジングは、メインボードが設けられる内部空間を形成する後方ハウジングと、前記後方ハウジングの前方を覆うように配置されかつ、前記内部空間を前記前方外気と区画されるように配置された前方ハウジングとを含み、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、前記前方ハウジングの前方部に配置される。

また、前記前方ハウジングを基準として前方部に配置された前記アンテナ用ＲＦモジュールから発生した熱は、前記前方外気に放熱され、前記前方ハウジングを基準として後方部に配置された前記メインボードから発生した熱は、少なくとも前記前方ハウジングの前記前方外気または前記後方ハウジングの後面後方で定義される後方外気に放熱される。

また、前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間には、前記放射素子モジュールを接地（ＧＮＤ）するとともに、前記ＲＦフィルタから発生した熱の前記前方外気への放熱を媒介するリフレクタが配置される。

また、前記少なくとも１つのアナログ増幅素子から発生した熱は、前記増幅部基板が隣接する前記ＲＦフィルタの側壁のうちの１つを通して放熱された後、前記リフレクタを介在させて放熱される。

また、前記リフレクタは、金属材質であって、複数の放熱孔を含むメッシュ状に備えられる。

また、前記ＲＦフィルタは、幅方向の一側および他側にそれぞれ所定の空間を形成するフィルタボディと、前記フィルタボディの開口した空間を遮蔽すると同時に、前記増幅部基板から発生した熱を前記空間から前記フィルタボディの外部に熱伝導方式で放熱させるフィルタヒートシンクパネルとを含み、前記フィルタヒートシンクパネルは、前記増幅部基板と表面熱接触して前記増幅部基板から発生した熱を外側面に一体に形成されたフィルタヒートシンクフィンを通して放熱させることができる。

また、前記ＲＦフィルタは、前記フィルタヒートシンクパネルと前記増幅部基板との間に配置され、前記増幅部基板から発生した熱を捕集して前記フィルタヒートシンクパネルに伝達する熱伝達媒体をさらに含み、前記熱伝達媒体は、内部で流動する冷媒の相変化により熱を伝達するように備えられたベイパーチャンバ（Ｖａｐｏｒ ｃｈａｍｂｅｒ）またはヒートパイプ（Ｈｅａｔ－ｐｉｐｅ）からなる。

また、前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間には、前記放射素子モジュールを接地（ＧＮＤ）するとともに、前記ＲＦフィルタから発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタが配置され、前記フィルタボディの前面は、前記リフレクタの後面に表面熱接触結合され、前記フィルタボディの前端は、前記メインボードが設けられたアンテナハウジングの前端よりも前方に突出し、前記リフレクタは、前記フィルタボディの前面全部を覆うように形成されるとともに、前記フィルタボディの側面部位を覆うように形成される。

また、前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間には、前記放射素子モジュールを接地（ＧＮＤ）するとともに、前記ＲＦフィルタから発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタが配置され、前記リフレクタには、前記フィルタボディの前面が表面熱接触し、前記放射素子モジュールの背面が表面熱接触するように載置されるアンテナ配置部が平面状に形成される。

また、前記放射素子モジュールは、上下に長く形成され、前記アンテナ配置部にそれぞれ配列される放射素子モジュールカバーと、導電性金属材質で形成され、前記放射素子モジュールカバーの前面に結合された放射用ディレクタとを含み、前記放射用ディレクタは、放射ビームの方向を全方向に誘導すると同時に、前記放射素子用印刷回路基板の後方に位置した前記ＲＦフィルタから発生した熱を熱伝導により前方に伝達することができる。

また、前記放射用ディレクタは、前記熱伝導可能な熱伝導性材質からなる。

また、前記増幅部基板は、前記アンテナハウジングのうち、メインボードが設けられた後方ハウジングの前記メインボードの前方と前記ＲＦフィルタの後方との間を区画するように配置され、前記メインボードが配置された前記アンテナハウジング側の熱または外部異物の流動を遮断する前方ハウジングを介在させて前記メインボードに結合される。

本発明の一実施例によるアンテナ用ＲＦモジュール組立体は、アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュールを含み、前記アナログＲＦ部品は、複数のＲＦフィルタと、前記複数のＲＦフィルタそれぞれの一側に配置される複数の放射素子モジュールと、前記複数のＲＦフィルタそれぞれの他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された複数の増幅部基板とを含み、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、アンテナハウジングの前面前方で定義される前方外気に露出するように配置される。

本発明の一実施例によるアンテナ装置は、少なくとも１つのデジタル素子が前面または後面に実装されたメインボードと、前記メインボードが設けられるように前方が開口して形成された函体形状のアンテナハウジングと、前記メインボードと電気的な信号ラインを介して連結されたＲＦモジュール組立体とを含み、前記ＲＦモジュール組立体は、アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュールを含み、前記アナログＲＦ部品は、複数のＲＦフィルタと、前記複数のＲＦフィルタそれぞれの一側に配置される複数の放射素子モジュールと、前記ＲＦフィルタそれぞれの他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された複数の増幅部基板とを含み、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、アンテナハウジングの前面前方で定義される前方外気に露出するように配置される。

本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置の一実施例によれば、次のような多様な効果を達成することができる。

第一に、アンテナ装置の発熱素子から発生する熱を空間的に分離することにより、アンテナ装置の前後方向への分散放熱が可能となり、放熱性能を大きく向上することができる。

第二に、アンテナ装置の前方向への放熱を妨げるレドームが不必要なため、製品の製造単価を大きく節減することができる。

第三に、従来のメインボード側に実装されていたＲＦ関連増幅素子を、ＲＦフィルタと共にＲＦモジュールとして構成し、アンテナハウジングの外部に配置した。これにより、アンテナ装置の全体的な放熱性能を大きく向上させることができる。

第四に、ＲＦ関連増幅素子をメインボードから分離することにより、マルチレイヤボード（Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒ Ｂｏａｒｄ）であるメインボードの層数が大きく減少してメインボードの製造費用を低減できるという利点がある。

第五に、周波数依存性（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を有するＲＦ部品をＲＦモジュールとして構成し、これをアンテナハウジングに着脱可能とすることにより、アンテナ装置を構成する個別ＲＦ部品の不良や破損が発生する場合、当該アンテナ用ＲＦモジュールのみを取替えることでアンテナ装置に対する維持、補修を容易に行うことができる。

第六に、アンテナ装置の分散放熱が可能なため、アンテナハウジングの後面に一体形成されたヒートシンク（放熱フィン）の長さおよび体積が縮小可能となり、全体的に製品をスリム設計とすることができる。

第七に、放射素子モジュールのうち、電磁波の放射機能を行う放射用ディレクタを介在させて放熱可能とすることにより、アンテナ装置の前面放熱面積を極大化することができる。

本発明の効果は以上に言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

従来技術によるアンテナ装置の一例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例によるアンテナ装置を示す前方部斜視図および後方部斜視図である。 図２の前方部分解斜視図である。 図２の後方部分解斜視図である。 図２のＡ－Ａ線に沿った断面図およびその部分拡大図である。 図２のＢ－Ｂ線に沿った一部切開斜視図およびその部分拡大図である。 図２の構成のうち、リフレクタを示す斜視図である。 図２の構成のうち、後方ハウジングに対するメインボードの設置の様子を示す斜視図である。 図２の構成のうち、メインボードに対するＲＦモジュールの設置の様子を示す分解斜視図である。 図８の設置過程のうち、フィルタボディが後方ハウジングから分離された状態図を示す斜視図である。 図８の構成のうち、ＲＦモジュールを示す斜視図である。 図１０のＣ－Ｃ線に沿った断面図であって、内部の様子が一部投影された投影切開斜視図である。 図１０のＲＦモジュールを示す分解斜視図である。 図１０のＲＦモジュールを示す分解斜視図である。 図１０のＲＦモジュールの構成のうち、増幅部基板の詳細図である。 増幅部基板のメインボードに対する結合の様子を示す切開斜視図である。 図３の構成のうち、メインボードに対するＲＦモジュールの組立の様子を示す分解斜視図である。 図３の構成のうち、リフレクタに対する放射素子モジュールの組立の様子を示す分解斜視図である。

以下、本発明の一実施例によるアンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を、添付した図面を参照して詳細に説明する。

各図面の構成要素に参照符号を付すにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されてもできるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施例を説明するにあたり、かかる公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断された場合、その詳細な説明は省略する。

本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使うことができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。 また、他に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含む、ここで使われるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。

本発明は、従来のアンテナ装置が備えるレドーム（ｒａｄｏｍｅ）を必須に備える必要がなく、アンテナハウジングの内部のメインボードに実装されていたＲＦ関連増幅素子を、ＲＦフィルタと共にＲＦモジュールとして構成する。これにより、アンテナ装置の様々な発熱素子から発生する熱を空間的に分離することを技術的思想とし、以下、アンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置を、図面に示された一実施例を基準として説明する。

図２は、本発明の一実施例によるアンテナ装置を示す前方部斜視図（ａ）および後方部斜視図（ｂ）であり、図３Ａおよび図３Ｂは、図２の前方部分解斜視図および後方部分解斜視図であり、図４は、図２のＡ－Ａ線に沿った断面図およびその部分拡大図であり、図５は、図２のＢ－Ｂ線に沿った一部切開斜視図およびその部分拡大図であり、図６は、図２の構成のうち、リフレクタを示す斜視図である。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、図２～図５に示すように、アンテナ装置の外観を形成するアンテナハウジング１０５を含む。アンテナハウジング１０５は、アンテナ装置１００の後方側の外観を形成する後方ハウジング１１０と、アンテナ装置１００の前方側の外観を形成する前方ハウジング１３０とを含む。

これとともに、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、アンテナハウジング１０５の内部空間１１０Ｓに密着設置されたメインボード１２０と、前方ハウジング１３０の前面に積層配置されるアンテナ用ＲＦモジュール（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２００（以下、「ＲＦモジュール」と略称する）とをさらに含む。

アンテナハウジング１０５は、ＲＦモジュール２００と結合してアンテナ装置１００の外観を形成するとともに、図示しないものの、アンテナ装置１００の設置のために設けられた支柱ポールに対する結合を媒介する役割を果たすことができる。ただし、アンテナ装置１００の設置空間の制約を受けない限り、必ずしもアンテナハウジング１０５が支柱ポールに結合されるべきではなく、建物の内壁または外壁のような垂直構造物に直接壁掛けタイプで設置および固定されることも可能である。特に、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００の場合、前後方向の厚みが最小となるようにスリム設計して、壁掛けタイプの設置をより容易にすることに大きな意味を持っている。これについては、後により詳しく説明する。

アンテナハウジング１０５は、全体的に熱伝導による放熱を有利にするように熱伝導性に優れた金属材質で備えられかつ、ほぼ前後方向の厚みが薄い直方体の函体形状に形成され、後方ハウジング１１０の前面が開口して形成されて所定の内部空間１１０Ｓを備える。これにより、図示しないものの、デジタル素子（例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）素子および／またはＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）素子）などが実装されたメインボード１２０の設置を媒介する役割を果たす。

一方、図示しないものの、後方ハウジング１１０の内側面は、メインボード１２０の後面に実装されたデジタル素子（ＦＰＧＡ素子など）および／またはＰＳＵ素子などによる外形突出形状に型合わせられる形状に形成される。これは、メインボード１２０の背面との熱接触面積を増大させて放熱性能を極大化するためである。

アンテナハウジング１０５の左右両側には、図示しないものの、現場で作業者が本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００を運送したり、支柱ポール（不図示）または建物の内壁または外壁に対して手動装着が容易となるように把持することのできる取っ手部がさらに設けられる。これとともに、アンテナハウジング１０５の下端部外側には、不図示の基地局装置とのケーブル連結および内部部品の調整のための各種外側装着部材５００が貫通組立可能である。外側装着部材５００は、少なくとも１つ以上の光ケーブル連結端子（ソケット）形態で備えられ、それぞれの連結端子には同軸ケーブル（不図示）の連結端子が相互連結される。

図２を参照して、後方ハウジング１１０の背面には、複数の後方放熱フィン１１１が所定のパターン形状を有するように一体に形成される。ここで、後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓに設けられたメインボード１２０から生成された熱は、複数の後方放熱フィン１１１を通して後方に直接放熱される。

複数の後方放熱フィン１１１は、左右幅の中間部分を基準として左側端および右側端へいくほど上向き傾斜して配置され（図２の（ｂ）参照）、後方ハウジング１１０の後方に放熱される熱がそれぞれ後方ハウジング１１０の左側および右側方向に分散した上昇気流を形成して、より迅速に熱が分散するように設計できる。しかし、後方放熱フィン１１１の形状は、必ずしもこれに限定されて形成されるべきではない。仮に、図示しないものの、後方ハウジング１１０の背面側に送風ファンモジュール（不図示）を備える場合には、送風ファンモジュールによって放熱された熱がより迅速に排出されるように、後方放熱フィン１１１は、中間に配置された送風ファンモジュールにおいてそれぞれ左側端および右側端に平行に形成されるものが採用可能である。

また、図示しないものの、複数の後方放熱フィン１１１の一部には、アンテナ装置１を支柱ポール（不図示）に結合するためのクランピング装置（不図示）が結合されるマウンティング部（不図示）が一体に形成される。ここで、クランピング装置は、その先端部に設けられた本発明の一実施例によるアンテナ装置１００を左右方向にローテーティング回動させたり、上下方向にティルティング回動させて、アンテナ装置１００の方向性を調整するための構成であってもよい。

しかし、マウンティング部に必ずしもアンテナ装置１００をティルティングおよびローテーティング回動させるためのクランピング装置が結合されるべきではない。例えば、アンテナ装置１００を建物の内壁または外壁に壁掛けタイプで設ける場合、マウンティング部には、壁掛けタイプで結合しやすい掛け金プレート形状のクランプパネルが結合されることも可能である。

以下、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００を、添付した図面を参照してより具体的に説明する。

ＲＦモジュール２００は、ＲＦフィルタ１４０と、放射素子モジュール１６０と、増幅器基板１４６とを含むことができる。これとともに、ＲＦモジュール２００は、放射素子モジュール１６０の接地（ＧＮＤ）の役割を果たすリフレクタ１５０をさらに含むことができる。ただし、リフレクタ１５０は、放射素子モジュール１６０の接地の役割だけを果たすものではなく、後述するアンテナハウジング１０５のうち、前方ハウジング１３０の前面前方で定義される前方外気に対して露出したＲＦフィルタ１４０を外部から保護する役割も果たすことができる。

このような構成からなるＲＦモジュール２００は、図２～図５に示すように、アンテナハウジング１０５のうち、前方ハウジング１３０を介在させてメインボード１２０の前面に積層配置される。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１００において、ＲＦフィルタ１４０を複数個備えるアンテナ用ＲＦモジュール組立体の一構成をなす。ここで、ＲＦフィルタ１４０は、図２および図３に示すように、左右方向に計８個が隣接して配列されるとともに、このような複数のＲＦフィルタ１４０が上下方向にそれぞれ計４列配置されたものを採用している。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、その配列位置およびＲＦフィルタ１４０の個数は多様に設計変形できることは言うまでもない。

また、本発明の一実施例において、ＲＦフィルタ１４０は、一側に所定の空間（Ｃａｖｉｔｙ）が形成され、前記空間内にＤＲ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）または金属性共振棒で構成された共振器が備えられたキャビティフィルタであることを例として説明している。しかし、ＲＦフィルタ１４０はこれに限定されず、誘電体フィルタなど多様なフィルタが採用可能である。

これとともに、複数の放射素子モジュール１６０は、複数のＲＦフィルタ１４０それぞれの個数に対応して結合され、放射素子モジュール１６０それぞれは２Ｔ２Ｒを実現する。したがって、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、計６４Ｔ６４Ｒが実現されたモデルを例示しているが、これに限定されるものではない。

一方、ＲＦモジュール２００は、上述のように、複数のＲＦフィルタ１４０を覆うように配置され、複数の放射素子モジュール１６０の接地の役割を果たすリフレクタ１５０をさらに含むことができる。このために、リフレクタ１５０は、金属材質からなることが好ましい。リフレクタ１５０は、放射素子モジュール１６０の反射層としての機能をさらに担うことができる。したがって、リフレクタ１５０は、放射素子モジュール１６０から出力されるＲＦ信号を指向方向に相当する方向に反射してＲＦ信号を集中させることができる。

これとともに、リフレクタ１５０は、本発明の実施例によるＲＦモジュール２００に特有の機能であって、アンテナ装置から発生するシステム熱の外気に対する放熱機能を行うことができる。リフレクタ１５０は、図６に示すように、複数の放熱孔１５５が穿孔されたメッシュ（ｍｅｓｈ）状に形成される。複数の放熱孔１５５は、リフレクタ１５０の内外部を連通させる役割を果たす構成であって、リフレクタ１５０の後方空間に位置したＲＦフィルタ１４０から生成された熱をリフレクタ１５０の外部に排出させる熱排出孔の役割を果たすことができる。これによって、アンテナ装置１００の放熱に外気を積極的に用いることができる。

一方、放熱孔１５５の大きさは、リフレクタ１５０の耐久性、放熱特性をシミュレーションして適切に設計可能であり、特に、放熱孔１５５の大きさは、円滑な接地（ＧＮＤ）機能の維持のために動作周波数の波長を考慮して設計可能である。例えば、放熱孔１５５の大きさは、前記動作周波数の１／１０λ～１／２０λの範囲内の大きさを有するように設定可能である。ここで、間隔１／１０λは、放射素子モジュール１６０の十分な接地（ＧＮＤ）の役割を果たすための上限閾値としての意味があり、間隔１／２０λは、リフレクタ１５０の放熱孔１５５を通した最小限の外気流動を確保するための下限閾値としての意味がある。そのため、放熱孔１５５の大きさは、動作周波数の１／２０λよりは大きく、動作周波数の１／１０λよりは小さい範囲を有するように形成されることが好ましい。

特に、リフレクタ１５０は、接地（ＧＮＤ）機能の面で、複数のＲＦフィルタ１４０と複数の放熱素子モジュール１６０との間に単数個で備えられ、共通接地（ｃｏｍｍｏｎ ｇｒｏｕｎｄ）機能を行う構成で定義される。より詳しくは、リフレクタ１５０は、図６に示すように、複数のＲＦフィルタ１４０の前端に積層される４角の金属板体形状に形成される。リフレクタ１５０の前面には、後述する放熱素子モジュール１６０それぞれが載置されるアンテナ配置部１５１が平面状にＲＦフィルタ１４０の位置に対応して形成される。ここで、アンテナ配置部１５１が平面状に形成されることにより、後方のＲＦフィルタ１４０の構成のうち、フィルタボディ１４１の前面が表面熱接触し、前方の放射素子モジュール１６０の背面が表面熱接触するように載置されることにより、熱伝導方式による放熱性能を向上させることができる。

また、リフレクタ１５０は、図６に示すように、枠部位がそれぞれ後方に折曲されて前方ハウジング１３０の前面に結合された複数のＲＦフィルタ１４０の側部を取り囲みながら保護する枠折曲板１５４が形成され、枠折曲板１５４の周縁に沿って複数箇所に離隔して複数のスクリュー固定溝１５３が形成され、複数のスクリュー固定溝１５３と前方ハウジング１３０の周縁に沿って形成された複数のスクリュー貫通ホール１３３に複数の組立スクリュー（図面符号不表記）が締結される動作により、前方ハウジング１３０の前方に結合される。

アンテナ用ＲＦモジュール２００は、図２～図５に示すように、アンテナハウジング１０５に着脱結合可能である。アンテナ用ＲＦモジュール２００は、前方ハウジング１３０とボルティング結合（またはスクリュー結合）などにより物理的に締結され、アンテナ用ＲＦモジュール２００を構成する増幅部基板１４６がメインボード１２０にソケットピン結合方式で着脱可能である。具体的には、増幅部基板１４６には、後述する図１２Ａの雄ソケット部１４６’が備えられ、メインボード１２０の前面には、増幅部基板１４６の雄ソケット部１４６’がソケットピン結合される雌ソケット部１２５が備えられる。増幅部基板１４６の具体的な構成および機能については、後により詳しく説明する。

前方ハウジング１３０は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、アンテナハウジング１０５の内部空間１１０Ｓに設けられて載置されたメインボード１２０とその前面に積層配置されたＲＦモジュール２００との間を区画する役割を果たす。また、前方ハウジング１３０は、アンテナハウジング１０５側の内部空間１１０Ｓとそれ以外の空間とが区別されるように区画具備されることにより、アンテナハウジング１０５側の内部空間１１０Ｓで生成された熱がＲＦフィルタ１４０側に影響を及ぼさないように熱的遮断および分離機能を行うことができる。

ここで、「熱的遮断」という意味は、前方ハウジング１３０の前面前方で定義される前方外気（または前方空間）上に位置したＲＦモジュール２００から発生した熱が前方ハウジング１３０の背面空間（すなわち、後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓ）側への熱侵入を遮断すると理解することが好ましい。「熱的分離」という意味は、そもそも後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓに積層されたメインボード１２０の前面と背面に集中分散実装された複数の発熱素子の一部を分離して、後方放熱のみならず前方放熱が可能となるように熱的構成を分離配置したと理解することが好ましい。

また、アンテナ装置およびこれに含まれる部品や装備を製造する数多くの製造業者が存在する現在の市場状況において、ＲＦモジュール２００のみを製造する製造業者の立場では、予め複数のＲＦモジュール２００を、前方ハウジング１３０に仮組した状態または仮組可能なモジュール単位で、流通および販売可能になるにつれ、新たな市場環境を構築できるという利点がある。前方ハウジング１３０には、リフレクタ１５０のスクリュー固定のための複数のスクリュー貫通ホール１３３が周縁に沿って複数箇所に形成される。また、前方ハウジング１３０には、ＲＦフィルタ１４０の増幅部基板１４６に形成された雄ソケット部１４６’がそれぞれ貫通してメインボード１２０の雌ソケット部１２５にソケットピン結合されるための少なくとも貫通スリット１３５が形成される。

ここで、前方ハウジング１３０の後面枠部と後方ハウジング１１０の前面枠部との間には、上述したリフレクタ１５０の放熱孔１５５を通して外部に露出した状態であるので、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００が建物の外部（すなわち、屋外）に設けられる場合、雨天時の雨水が染み込みうることから、雨水などの流入を防止するための防水ガスケットリング（不図示）が介在できる。また、前方ハウジング１３０に貫通した複数の貫通スリット１３５の前面および後面には、これを貫通する増幅部基板１４６の雄ソケット部１４６’を外部から保護し、その間を通して雨水などの異物が後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓ側に流入するのを防止する異物流入防止リング（不図示）がそれぞれ介在できる。

このように、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、メインボード１２０とＲＦフィルタ１４０との間の所定の電気的な信号ラインを構築するに際して簡単なソケットピン結合方式を採用することにより、従来の、ＲＦフィルタ１４０とメインボード１２０との間を電気的に連結するための別の同軸コネクタ（ＤＣＣ、Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｏａｘｉａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を用いる必要がないので、製品の製造単価を大きく節減するという利点を提供する。

ただし、ここでのＲＦフィルタ１４０のソケットピン結合方式の採用は、電気的な結合の面で有効な効果を創出すると理解され、物理的な結合の面でＲＦフィルタ１４０の任意流動を防止するために、複数のスクリュー締結方式を追加採用することも可能であることは言うまでもない。例えば、後述する図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、ＲＦフィルタ１４０の構成のうち、フィルタボディ１４１の後端部の周縁に形成された複数のスクリュー貫通ホール１４２ａを介して固定スクリュー１４２を用いた前方ハウジング１３０に対するスクリュー締結方式でより強固な固定効果を創出することができる。

図７は、図２の構成のうち、後方ハウジングに対するメインボードの設置の様子を示す分解斜視図であり、図８は、図２の構成のうち、メインボードに対するＲＦモジュールの設置の様子を示す分解斜視図であり、図９は、図８の設置過程のうち、フィルタボディが後方ハウジングから分離された状態図を示す斜視図であり、図１０は、図８の構成のうち、ＲＦモジュールを示す斜視図であり、図１１は、図１０のＣ－Ｃ線に沿った断面図であって、内部の様子が一部投影された投影切開斜視図であり、図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１０のＲＦモジュールを示す分解斜視図であり、図１３は、図１０のＲＦモジュールの構成のうち、増幅部基板の詳細図であり、図１４は、増幅部基板のメインボードに対する結合の様子を示す切開斜視図であり、図１５は、図３の構成のうち、メインボードに対するＲＦモジュールの組立の様子を示す分解斜視図であり、図１６は、図３の構成のうち、リフレクタに対する放射素子モジュールの組立の様子を示す分解斜視図である。

本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００の一実施例は、ＲＦフィルタ１４０と、ＲＦフィルタ１４０の一側に配置される放射素子モジュール１６０と、ＲＦフィルタ１４０の他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板１４６とを含むことができる。

ここで、ＲＦフィルタ１４０は、少なくとも４つの外側面を有するように形成される。すなわち、ＲＦフィルタ１４０は、４つの外側面を有する場合、四面体で備えられ、５つの外側面を有する場合五面体で備えられ、６つの外側面を有する場合、六面体で備えられるものをすべて含む。そのため、以下、ＲＦフィルタ１４０の「一側」および「他側」という用語を使う場合、「一側」および「他側」の意味は、少なくとも４つの外側面のいずれか一面およびその一面を除いた他の一面を指すものであって、物理的に完全な相互の反対面を指示する概念ではなく、いずれか一面およびその一面を除いた他の面のいずれか一面を意味すると理解されなければならない。

したがって、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００の他の実施例は、図２～図５に示すように、ＲＦフィルタ１４０から発生した熱と、アナログ増幅素子から発生した熱とは、互いに異なる方向に放熱される実施例で定義される。

そして、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００は、増幅部基板１４６がＲＦフィルタ１４０の内部に配置される構成であるという点で、実質的にＲＦモジュール２００の外形は、ＲＦフィルタ１４０およびその前段部に備えられる放射素子モジュール１６０によって構成できる実施例として異なって定義できることは言うまでもない。

また、ＲＦモジュール２００は、アナログＲＦ部品の集合体であって、増幅部基板１４６は、たとえばＲＦ信号を増幅させるアナログ増幅素子が実装されたＲＦ部品である。ＲＦフィルタ１４０は、入力されたＲＦ信号を所望の周波数帯域に周波数フィルタリングするためのＲＦ部品であり、放射素子モジュール１６０は、ＲＦ信号を受信および送信する役割を果たすＲＦ部品である。

そのため、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００は、さらに他の実施例として次のように定義できる。本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００は、アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュール２００であって、アナログＲＦ部品は、少なくとも４つの外側面を有するＲＦフィルタ１４０と、ＲＦフィルタ１４０の外側面のいずれか一面に配置される放射素子モジュール１６０と、ＲＦフィルタ１４０の外側面の他の一面に配置される増幅部基板１４６上のアナログ増幅素子１４６ａ－１、１４６ａ－２、１４６ｃとを含む。本実施の形態の増幅部基板１４６は、アンテナハウジング１１０、１３０の内部のメインボード１２０と電気的に連結可能である。より詳しくは、後述のように、増幅部基板１４６は、メインボード１２０とソケットピン結合方式で電気的な連結を行う。

また、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００のさらに他の実施例は、ＲＦフィルタ１４０と、ＲＦフィルタ１４０の前面に配置される放射素子モジュール１６０と、ＲＦフィルタ１４０と放射素子モジュール１６０との間に配置されて放射素子モジュール１６０を接地（ＧＮＤ）するとともに、ＲＦフィルタ１４０から発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタ１５０とを含む概念で定義できる。これをより詳しく説明すれば、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００のさらに他の実施例は、アンテナハウジング１１０、１３０の内部空間１１０Ｓに設けられたメインボード１２０の前面に対して積層配置されたＲＦフィルタ１４０と、ＲＦフィルタ１４０の前面に積層配置される放射素子モジュール１６０と、ＲＦフィルタ１４０を覆うように配置され、放射素子モジュール１６０の接地（ＧＮＤ）の役割を果たすとともに、ＲＦフィルタ１４０側から発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタ１５０とを含むことができる。ここで、リフレクタ１５０は、上述のように、放射信号の集中照射を図る反射層としての機能をさらに担うことは言うまでもない。特に、ＲＦフィルタ１４０が少なくとも４つの外側面を有するものと前提する時、放射素子モジュール１６０は、ＲＦフィルタ１４０のいずれか一面（前面）に積層配置され、増幅部基板１４６は、ＲＦフィルタ１４０の外側面の他の一面に配置されて、少なくとも１つのアナログ増幅素子が実装された増幅部基板１４６から発生した熱は、増幅部基板１４６に隣接するＲＦフィルタ１４０の側壁のうちの１つを通して放熱された後、リフレクタ１５０を介在させて外部に最終放熱できる。

一方、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００のさらに他の実施例は、アンテナハウジング１０５に着脱可能に結合される。すなわち、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００は、ＲＦフィルタ１４０と、ＲＦフィルタ１４０の前面に配置される放射素子モジュール１６０と、ＲＦフィルタ１４０と放射素子モジュール１６０との間に配置されたリフレクタ１５０とを含み、アンテナ用ＲＦモジュール２００は、アンテナハウジング１０５に着脱可能に結合されるさらに他の実施例で定義できる。具体的には、アンテナ用ＲＦモジュール２００が着脱される対象は、アンテナハウジング１０５の構成のうち、後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓに配置されたメインボード１２０であり、前方ハウジング１３０を介在させて着脱結合可能である。これによれば、周波数依存性（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を有するＲＦ部品をＲＦモジュールとして構成し、これをアンテナハウジング１０５に着脱可能とすることにより、アンテナ装置１００を構成するＲＦ部品の不良や破損が発生した場合、当該アンテナ用ＲＦモジュール２００のみを取替えることでアンテナ装置１００に対する維持、補修を容易に行うことができる。

また、リフレクタ１５０は、ＲＦフィルタ１４０を覆うように配置されかつ、アンテナハウジング１０５の内部空間１１０Ｓを基準として前方ハウジング１３０の前方外側に突出して露出したＲＦフィルタ１４０を全部覆うように配置される。このように、リフレクタ１５０を用いて前方ハウジング１３０の前面前方で定義される前方外気（または前方空間）に露出したＲＦフィルタ１４０を外部環境から保護すると同時に、上述のように、無数に多い放熱孔１５５を通して内外部への空気流動が円滑に設計されることで、より高い前方放熱性能の向上を図ることが可能になる。

一方、上述した多様な実施例で実現されるＲＦモジュール２００が複数個で備えられることにより、後述するアンテナ用ＲＦモジュール組立体３００を構成することができる。複数のＲＦフィルタ１４０は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、中間の隔壁１４３を基準として幅方向の一側および他側にそれぞれ所定の空間Ｃ１、Ｃ２を形成するフィルタボディ１４１と、前記所定の空間Ｃ１、Ｃ２のいずれか１つ（図１２Ａの図面符号「Ｃ１」参照）に設けられた複数のキャビティ（不図示）に設けられた複数の共振器（ＤＲ、不図示）と、前記所定の空間Ｃ１、Ｃ２の他の１つ（図１２Ｂの図面符号「Ｃ２」参照）に配置され、メインボード１２０の雌ソケット部１２５に結合されて電気的に連結される増幅部基板１４６とを含むことができる。ここで、前記フィルタボディ１４１は、金属材質であって、ダイカスト成形工法により製造される。複数のＲＦフィルタ１４０は、所定の空間のうち、「Ｃ１」側に設けられた複数の共振器（ＤＲ）を用いた周波数調整により入力信号に対する出力信号の周波数帯域をフィルタリングするキャビティフィルタで採用されて配置される。しかし、必ずしもＲＦフィルタ１４０がキャビティフィルタに限定されるものではなく、上述のように、セラミック導波管フィルタ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を排除するわけではない。

ＲＦフィルタ１４０は、前後方向の厚みが小さい方が、製品全体のスリム化を実現するための設計において有利である。このような製品のスリム化設計の面で、ＲＦフィルタ１４０は、前後方向の厚さの縮小設計が制限的なキャビティフィルタよりは、小型化設計が有利なセラミック導波管フィルタの採用が考慮できる。しかし、５Ｇ周波数環境で要求される基地局アンテナの高出力性能を満足するためには、それに伴うアンテナ放熱の問題を必然的に解決しなければならず、アンテナの内部から発生した熱を効果的に放出するために、ＲＦフィルタ１４０を熱伝達媒体として活用してＲＦフィルタ１４０から発生した熱をアンテナハウジング１０５の前方に伝達できるという点で、キャビティフィルタの採用が好まれる。

特に、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００において、複数のＲＦフィルタ１４０は、ＲＦモジュール２００の形態でアンテナハウジング１０５の限られた内部空間１１０Ｓから脱して外気に直接露出するように設けられることから、ＲＦフィルタ１４０の設置面を除いた四方を通して放熱可能という点でキャビティフィルタの採用がより好まれる。以下、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００においてＲＦフィルタ１４０としてキャビティフィルタが採用されることを例として説明する。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、図１０～図１２Ｂに示すように、従来のメインボード１２０の前面または後面に実装されるＲＦ素子である、ＲＦＩＣ素子（不図示）、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子１４６ａ－１、１４６ａ－２およびＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子１４６ｃをＲＦフィルタ１４０の増幅部基板１４６に分離実装し、ＲＦフィルタ１４０全部を外気に露出するように設けることにより、放熱性能を大きく向上させるという利点を提供する。

すなわち、従来は、アンテナハウジングの前方に設けられたレドーム（ｒａｄｏｍｅ）が前方側への放熱を阻害する障害要素になっただけでなく、発熱量が大きいデジタル素子やＰＳＵをＲＦ素子（ＲＦＩＣ、ＰＡおよびＬＮＡ素子など）と共にメインボードに集中実装することにより、アンテナハウジングの内部で熱集中が発生する問題があった。また、前記集中した熱を単にアンテナハウジングの後方側にのみ集中放熱しなければならかったので、放熱効率が大きく低下する問題点があった。

しかし、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００の場合、図１３に示すように、複数のＲＦモジュール２００をアンテナハウジング１０５の内部空間１１０Ｓとは無関係な前方に分離設置しかつ、外気に直接露出するように設置し、ＲＦフィルタ１４０の側壁の一部に増幅部基板１４６を追加して、従来のメインボードに実装されたＲＦ素子１４６ａ－１、１４６ａ－２、１４６ｃを分散配置することで熱的分散を図り、分散した熱をより迅速に外部に放熱することができる。ここで、ＲＦ素子は、アナログ増幅素子であってもよいし、上述のように、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子１４６ａ－１、１４６ａ－２、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子１４６ｃなどを含んでもよい。より詳しくは、増幅部基板１４６は、両面のいずれか一面にアナログ増幅素子の１つである一対のＰＡ素子１４６ａ－１、１４６ａ－２が実装配置されるとともに、アナログ増幅素子の１つであるＬＮＡ素子が実装配置され、両者の間をデカップリングさせるサーキュレータ１４６ｄ－１、１４６ｄ－２が回路連結される。

しかし、必ずしも増幅部基板１４６の両面のいずれか一面にのみ上述したアナログ増幅素子が実装されるべきではなく、実施例によっては、増幅部基板１４６の両面に分散実装配置できることは言うまでもない。また、増幅部基板１４６がＲＦフィルタ１４０側に分離実装されることにより、マルチレイヤからなるメインボード１２０の層数を減少させることができるという点で、メインボード１２０の製造単価を低減させるという利点を提供する。

増幅部基板１４６は、所定の空間Ｃ１、Ｃ２の他の１つＣ２の内部に載置されるように設置されかつ、少なくとも雄ソケット部１４６’の端部がフィルタボディ１４１の後面側に突出して露出できるように載置設置される。一方、複数のＲＦフィルタ１４０は、図１０～図１２Ｂに示すように、増幅部基板１４６から発生した熱を前記所定の空間Ｃ２からフィルタボディ１４１の外部に放熱させるフィルタヒートシンクパネル１４８をさらに含むことができる。

フィルタボディ１４１の所定の空間Ｃ２の周辺には、複数のスクリュー固定ホール１４９ａが形成されるとともに、フィルタヒートシンクパネル１４８の枠部位には複数のスクリュー貫通ホール１４９ｂが形成され、複数の固定スクリュー１４９がフィルタボディ１４１の外側から複数のスクリュー貫通ホール１４９ｂを貫通して複数のスクリュー固定ホール１４９ａに締結される動作により、フィルタヒートシンクパネル１４８がフィルタボディ１４１に固定できる。ここで、フィルタボディ１４１の所定の空間Ｃ２の内部に設けられた増幅部基板１４６は、外側面がフィルタヒートシンクパネル１４８の内側面に表面熱接触するように備えられることにより、増幅部基板１４６から生成された熱がフィルタヒートシンクパネル１４８を通して熱伝導されるとともに、その外部に一体に形成されたフィルタヒートシンクフィン１４８ａを通して外部に放出される。

一方、本発明におけるアンテナ用ＲＦフィルタ１４０は、図示しないものの、フィルタヒートシンクパネル１４８と増幅部基板１４６との間に配置され、増幅部基板１４６から発生した熱を捕集してフィルタヒートシンクパネル１４８に伝達する熱伝達媒体をさらに含むことができる。熱伝達媒体は、閉鎖された内部で流動する冷媒の相変化により熱を伝達するように備えられたベイパーチャンバ（Ｖａｐｏｒ ｃｈａｍｂｅｒ）またはヒートパイプ（Ｈｅａｔ－ｐｉｐｅ）のいずれか１つからなる。ベイパーチャンバは、熱源である増幅部基板１４６とフィルタヒートシンクパネル１４８との間の距離が相対的に小さい場合にその採用が好まれる。逆に、ヒートパイプは、熱源である増幅部基板１４６とフィルタヒートシンクパネル１４８との間の距離が相対的に大きい場合、その採用が好まれる。

複数のＲＦフィルタ１４０は、図１０～図１２Ｂおよび図１４に示すように、増幅部基板１４６に形成された雄ソケット部１４６’を用いてメインボード１２０の前面に備えられた雌ソケット部１２５に着脱結合されるとともに、フィルタボディ１４１の後端部の周縁に形成された複数のスクリュー貫通ホール１４２ａを介して、固定スクリュー１４２を用いて前方ハウジング１３０にスクリュー締結させることでより安定的に固定できる。ここで、増幅部基板１４６に形成された雄ソケット部１４６’は、図１４に示すように、外部空間に相当する前方ハウジング１３０の前面に形成された貫通スリット１３５を貫通して雌ソケット部１２５にソケットピン結合されるという点で、フィルタボディ１４１と前方ハウジング１３０との間には、不図示の異物流入防止リングが介在できることはすでに説明した。

一方、フィルタボディ１４１の前面には、図１０～図１２Ｂに示すように、後述する複数の放射素子モジュール１６０のスクリュー固定のための少なくとも１つ以上の固定ボス１４７が設けられる。少なくとも１つ以上の固定ボス１４７は、リフレクタ１５０に形成されたボス貫通ホール１５７を貫通してリフレクタ１５０のアンテナ配置部１５１の前面に貫通露出し、複数の放射素子モジュール１６０を固定させる素子固定スクリュー１８０が締結される部位である。

ここで、少なくとも１つ以上の固定ボス１４７は、熱伝導が容易な金属材質からなる。そのため、フィルタボディ１４１および固定ボス１４７は、上述のように、熱伝導が容易な金属材質で備えられることから、制限的ながらもフィルタボディ１４１から生成された熱がレドーム（ｒａｄｏｍｅ）の削除された前方への放熱が容易という利点を提供する。さらに、後述する放射素子モジュール１６０の構成のうち、放射用ディレクタ１６５も、熱伝導が容易な金属材質で備えられて、前方での放熱面積が拡張されるという面で前方放熱性能をさらに向上させることができる。これについては、後により詳しく説明する。

ビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）の実現のためには、図２～図５に示すように、配列アンテナ（Ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ）として複数の放射素子モジュール１６０が必要であり、複数の放射素子モジュール１６０は、狭い方向性ビーム（ｎａｒｒｏｗ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｂｅａｍ）を生成して指定された方向への電波集中を増加させることができる。最近、複数の放射素子モジュール１６０は、ダイポールタイプのダイポールアンテナ（Ｄｉｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）またはパッチタイプのパッチアンテナ（Ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ）が最も高い頻度で活用されており、相互間の信号干渉が最小化されるように離隔して設計配置される。従来は、一般的にこのような複数の放射素子モジュール１６０の配列設計が外部環境要因によって変更されないようにするために、複数の放射素子モジュール１６０を外部から保護するレドーム（ｒａｄｏｍｅ）を必須構成としていた。したがって、レドームが覆っている面積部分に限っては、複数の放射素子モジュール１６０および複数の放射素子モジュール１６０が設けられるアンテナボードが外気に露出せず、アンテナ装置１００の動作によって発生するシステム熱を外部に放熱する場合は極めて制限的であった。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１００の放射素子モジュール１６０は、図１０～図１２Ｂに示すように、上下に長く形成され、リフレクタ１５０の前面に形成された複数のアンテナ配置部１５１にそれぞれ配列される放射素子モジュールカバー１６１と、放射素子モジュールカバー１６１の背面部に密着配置されかつ、アンテナ配置部１５１との間に配置され、アンテナパッチ回路部１６３ａおよび給電ライン１６３ｂが印刷形成された放射素子用印刷回路基板１６２と、導電性金属材質で形成され、放射素子用印刷回路基板１６２のアンテナパッチ回路部１６３ａと電気的に連結される放射用ディレクタ１６５とを含むことができる。

放射素子用印刷回路基板１６２の前面には、直交する±４５偏波または垂直／水平偏波のいずれか１つの二重偏波を発生させる二重偏波パッチ素子として、上述したアンテナパッチ回路部１６３ａが印刷形成される。アンテナパッチ回路部１６３ａは、３つがそれぞれ上下方向（長手方向）に離隔して印刷形成され、それぞれのアンテナパッチ回路部１６３ａは、給電ライン１６３ｂによって相互連結可能である。従来のアンテナ装置の給電ラインは、アンテナパッチ回路部が実装される印刷回路基板の下部で別の給電線路を形成する必要があった。このため、複数の貫通ホールを備える必要があるなど給電構造が複雑であり、給電構造が放射素子用印刷回路基板１６２の下部空間を占めていた。この構成は、ＲＦフィルタ１４０と放射素子用印刷回路基板１６２との間の直接表面熱接触を妨げる要素として作用してしまうという問題があるが、本実施形態における給電ライン１６３ｂは、アンテナパッチ回路部１６３ａがパターン印刷される放射素子用印刷回路基板１６２と同一の前面にアンテナパッチ回路部１６３ａと共にパターン印刷形成されることにより、給電構造が非常に単純になるだけでなく、ＲＦフィルタ１４０と放射素子用印刷回路基板１６２上の直接表面熱接触する結合空間を確保することができる。

一方、放射用ディレクタ１６５は、熱伝導性または導電性金属材質で形成されてアンテナパッチ回路部１６３ａと電気的に連結される。放射用ディレクタ１６５は、放射ビームの方向を全方向に誘導すると同時に、放射素子用印刷回路基板１６２の後方から発生した熱を熱伝導により前方に伝達する機能も一緒に行うことができる。放射用ディレクタ１６５は、電気がよく流れる導電性材質の金属で構成され、それぞれのアンテナパッチ回路部１６３ａの前方にそれぞれ離隔して設けられる。本実施形態では、アンテナパッチ回路部１６３ａおよび放射用ディレクタ１６５を用いた放射素子を説明したが、ダイポールアンテナを適用する場合、放射用ディレクタの構成を省略することができる。また、ダイポールアンテナの高さが相対的に高いため、リフレクタ１５０の前面よりも遠い所へ放熱させて放熱量を増加させることができる。

図４および図１０～図１２Ｂを参照して、放射用ディレクタ１６５は、ディレクタ貫通ホール１６４ｃを介してアンテナパッチ回路部１６３ａと電気的に連結可能である。放射用ディレクタ１６５の全体的な大きさ、形態および設置位置などは、当該アンテナパッチ回路部１６３ａから放射される放射ビームの特性を測定して実験的に、または当該特性をシミュレーションして適切に設計可能である。放射用ディレクタ１６５は、アンテナパッチ回路部１６３ａから発生する放射ビームの方向を全方向に誘導する役割をして全体的なアンテナのビーム幅をより一層低減しながら、サイドローブの特性も良好にする。それだけでなく、パッチ型アンテナによる損失を補償し、導電性材質の金属からなって放熱機能も一緒に行うことができる。放射用ディレクタ１６５の形状は、放射ビームの方向を全方向に誘導するための適切な形態、仮に、無方向性を有する円形に形成されることが好ましいが、これに限らない。

一方、少なくとも２つのアンテナパッチ回路部１６３ａと放射用ディレクタ１６５とは、１つの放射素子モジュール１６０を構成することができる。図１０～図１２Ｂには、３つのアンテナパッチ回路部１６３ａと放射用ディレクタ１６５とが１つの単位放射素子モジュール１６０を形成した例が示されており、利得（ｇａｉｎ）を高めるための放射素子モジュールの最適な設計によりアンテナパッチ回路部１６３ａおよび放射用ディレクタ１６５の数は適宜変更することができる。すなわち、本発明の一実施例におけるアンテナ用ＲＦモジュール２００は、最大の利得を確保できるように、それぞれのＲＦモジュール２００に計３つの放射用ディレクタ１６５が配置されるもので採用しているが、その個数に限定されるものではない。

放射用ディレクタ１６５には貫通ホール１６４ｃが形成され、前記貫通ホール１６４ｃを介して放射用ディレクタ１６５がアンテナパッチ回路部１６３ａと電気的に連結可能である。より詳しくは、フィルタボディ１４１の前面に対する固定のために設けられた素子固定スクリュー１８０を介在させて放射用ディレクタ１６５およびアンテナパッチ回路部１６３ａが電気的に連結可能である。

ここで、放射素子モジュールカバー１６１は、非導電性材質であるプラスチック素材で射出成形され、放射素子モジュールカバー１６１の一面には、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、放射用ディレクタ１６５の背面に型合わせられるディレクタ固定部１６７が備えられる。ディレクタ固定部１６７には、放射用ディレクタ１６５と結合可能なディレクタ固定突起部１６８が前方に突出して形成される。

ここで、放射用ディレクタ１６５は、少なくとも１つのディレクタ固定突起部１６８と対応する位置に陥没して形成された少なくとも１つのディレクタ固定溝（図面符号不表記）に圧入されて固定される。また、放射素子モジュールカバー１６１には、ＲＦフィルタ１４０との結合のための少なくとも１つの基板固定ホール１６４ｂが貫通形成される。少なくとも１つの基板固定ホール１６４ｂを通して素子固定スクリュー１８０が放射用ディレクタ１６５の貫通ホール１６４ｃおよび放射素子モジュールカバー１６１の基板固定ホール１６４ｂを貫通した後、放射素子用印刷回路基板１６２に形成された基板貫通ホール１６４ａを貫通してリフレクタ１５０のアンテナ配置部１５１に強固に結合できる。

さらに、放射素子モジュールカバー１６１の前面には、少なくとも１つの補強リブ１６６が形成された放射素子モジュールカバー１６１の外観が形成される。補強リブ１６６は、プラスチック素材である放射素子モジュールカバー１６１の強度を補強することができる。このような構成からなるＲＦモジュール２００は、前方ハウジング１３０を基準として前方に相当するＲＦフィルタ１４０から発生した熱をリフレクタ１５０の背面との接触によるか、リフレクタ１５０に形成された放熱孔１５５を通して外部に直接放出することができる。

一方、本発明におけるアンテナ用ＲＦモジュール組立体３００は、次のような多様な形態の実施例で実現されるＲＦモジュール２００を含むものと定義できる。一実施例として、メインボード１２０の前面に着脱結合される複数のＲＦフィルタ１４０と、複数のＲＦフィルタ１４０の前面に積層配置される複数の放射素子モジュール１６０と、複数のＲＦフィルタ１４０を覆うように配置され、複数の放射素子モジュール１６０の接地（ＧＮＤ）の役割を果たすとともに、複数のＲＦフィルタ１４０側から発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタ１５０とを含むことができる。

他の実施例として、ＲＦモジュール２００は、上下方向および左右方向にそれぞれ所定距離離隔して配置された複数のＲＦフィルタ１４０と、複数のＲＦフィルタ１４０の前面に積層配置される複数の放射素子モジュール１６０と、複数のＲＦフィルタ１４０と複数の放射素子モジュール１６０との間を区画するように配置されたリフレクタ１５０とを含み、複数のＲＦフィルタ１４０は、アンテナハウジング１０５の内部空間１１０Ｓに積層されたメインボード１２０の前面にソケットピン結合方式で着脱結合される形態で実現できる。

これとともに、さらに他の実施例として、ＲＦモジュール２００は、それぞれ少なくとも４つの外側面を有する複数のＲＦフィルタ１４０と、複数のＲＦフィルタ１４０それぞれの外側面のいずれか一面（例えば、前面）に積層配置される複数の放射素子モジュール１６０と、複数のＲＦフィルタ１４０それぞれの外側面の他の一面に配置され、少なくとも１つのアナログ増幅素子が実装された増幅部基板１４６と、複数のＲＦフィルタ１４０と複数の放射素子モジュール１６０との間に配置されて複数の放射素子モジュール１６０の共通接地の役割を果たすリフレクタ１５０とを含み、少なくとも１つのアナログ増幅素子から発生した熱は、複数のＲＦフィルタ１４０の側壁のうちの１つを通して放熱された後、リフレクタ１５０を介在させて前方放熱される形態で実現できる。

最後に、さらに他の実施例として、ＲＦモジュール２００は、メインボード１２０の前面に着脱結合され、それぞれ少なくとも４つの外側面を有する複数のＲＦフィルタ１４０と、複数のＲＦフィルタ１４０それぞれの外側面のいずれか一面（例えば、前面）に積層配置される複数の放射素子モジュール１６０と、複数のＲＦフィルタ１４０を覆うように配置されたリフレクタ１５０とを含む。リフレクタ１５０は、複数のＲＦフィルタ１４０と複数の放射素子モジュール１６０との間の接地機能を行うとともに、放射素子モジュール１６０から照射される電磁波を前方に反射させるように金属材質で形成されかつ、複数のＲＦフィルタ１４０側から発生した熱を前方または側方に排出するように複数の放熱孔１５５が形成される形態で実現できる。

このように構成される本発明の一実施例によるＲＦモジュール２００およびアンテナ装置１００の組立過程を、添付した図面（特に、図７以下）を参照して簡略に説明すると、次の通りである。

まず、図１０～図１２Ｂに示すように、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール２００の組立方法の一実施例は、ダイカストで製造されたフィルタボディ１４１の一側および他側のいずれか１つにアナログ増幅素子が実装された増幅部基板１４６を結合させる。その後、ＲＦフィルタ１４０の前面に複数の放熱孔１５５が形成されたリフレクタ１５０を配置した後、リフレクタ１５０上に放射素子モジュール１６０の放射素子用印刷回路基板１６２を配置する。放射素子用印刷回路基板１６２上に放射素子モジュール１６０の放射素子モジュールカバー１６１を配置した後、放射素子モジュール１６０の放射用ディレクタ１６５を放射素子モジュールカバー１６１に組立てて、放射用ディレクタ１６５と放射素子用印刷回路基板１６２とを電気的に連結することにより、ＲＦモジュール２００の組立が完了する。後に増幅部基板１４６をメインボード１２０の前面にソケットピン結合方式で結合させることができる。

一方、本発明によるアンテナ装置１００の組立方法の一実施例によれば、図８、図９、そして図１５に示すように、メインボード１２０が設けられたアンテナハウジング１０５の内部空間１１０Ｓと外部空間とが完全に区画されるように前方ハウジング１３０を後方ハウジング１１０の前端に結合させて固定した後、複数のＲＦモジュール２００の増幅部基板１４６の雄ソケット部１４６’をメインボード１２０の雌ソケット部１２５にソケットピン結合させる方式で結合させる。そして、図１６に示すように、リフレクタ１５０を後方ハウジング１１０の枠端部に沿ってねじ固定させた後、複数の放射素子モジュール１６０をそれぞれアンテナ配置部１５１に結合させると、アンテナ装置１００の組立が完了する。

このように、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、レドームを備えないため、アンテナ装置１００の内部システム熱を、外気と露出する面積だけ、すなわち後方のみならず前方を含む全方位に容易に放出することができる。放射素子モジュール１６０がリフレクタ１５０を介在させて外気に露出するように配置されることで、アンテナ装置１００の前後方向への分散放熱が可能となり、従来に比べて放熱性能を大きく向上させることができる。

また、本実施形態のアンテナ装置１００は、従来のレドームが占める体積だけ前方への突出長さを縮小させることができる。さらに、前方への放熱許容量だけ後方ハウジング１１０の背面に一体形成された複数の後方放熱フィン１１１の前後長さを縮小できるため、全体的にアンテナ装置１００の前後方向の厚みをスリム設計とすることができ、これによって建物の内壁または外壁に対する壁掛けタイプの設置が容易という利点を創出することができる。

以上、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール、ＲＦモジュール組立体およびこれを含むアンテナ装置の多様な実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明した。しかし、本発明の実施例が必ずしも上述した実施例によって限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者による多様な変形および均等な範囲での実施が可能であることは言うまでもない。そのため、本発明の真の権利範囲は後述する特許請求の範囲によって定められる。

本発明は、レドームを備えない構成とし、アンテナＲＦモジュールを外気に露出するようにアンテナハウジングの外部に配置することとした。これにより、本発明は、アンテナハウジングの前後方向への分散放熱を可能にし、放熱性能を大きく向上させることができるアンテナ用ＲＦモジュールおよびこれを含むアンテナ装置を提供する。

１００：アンテナ装置 １０５：アンテナハウジング
１１０：後方ハウジング １１０Ｓ：内部空間
１１１：後方放熱フィン １２０：メインボード
１２５：雌ソケット部 １２８ａ：第１発熱素子
１２８ｂ：第２発熱素子 １３０：前方ハウジング
１４０：ＲＦフィルタ １４１：フィルタボディ
１４２ａ：スクリュー貫通ホール １４３：隔壁
１４６：増幅部基板 １４６’：雄ソケット部
１４６ａ－１、１４６ａ－２：ＰＡ素子 １４６ｃ：ＬＮＡ素子
１４７：固定ボス １４８：ヒートシンクパネル
１４９ａ：スクリュー固定ホール １４９ｂ：スクリュー貫通ホール
１５０：リフレクタ １５１：アンテナ配置部
１５５：複数の放熱孔 １５７：ボス貫通ホール
１６０：放射素子モジュール １６１：放射素子モジュールカバー
１６２：印刷回路基板 １６３ａ：アンテナパッチ回路部
１６３ｂ：給電ライン １６５：放射用ディレクタ
１６６：補強リブ １６７：ディレクタ固定部
１６８：ディレクタ固定突起部 ２００：ＲＦモジュール
５００：外側装着部材

Claims (17)

1. アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュールであって、
   前記アナログＲＦ部品は、
   ＲＦフィルタと、
   前記ＲＦフィルタの一側に配置される放射素子モジュールと、
   前記ＲＦフィルタの他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、を含み、
   放射素子のビーム出力方向を前方と定義した場合、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、アンテナハウジングの前面に、前記放射素子モジュールが前方外気に露出するように積層配置される、アンテナ用ＲＦモジュール。
2. 前記ＲＦフィルタから発生した熱および前記アナログ増幅素子から発生した熱は、前記前方外気において互いに異なる方向に放熱される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
3. 前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールは、前記アンテナ用ＲＦモジュールの外形を形成する、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
4. 前記アンテナハウジングは、メインボードが設けられる内部空間を形成する後方ハウジングと、
   前記後方ハウジングの前方を覆うように配置され、かつ前記内部空間を前記前方外気と区画されるように配置された前方ハウジングとを含み、
   前記アンテナ用ＲＦモジュールは、前記前方ハウジングの前方部に配置される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
5. 前記前方ハウジングを基準として前方部に配置された前記アンテナ用ＲＦモジュールから発生した熱は、前記前方外気に放熱され、
   前記前方ハウジングを基準として後方部に配置された前記メインボードから発生した熱は、少なくとも前記前方ハウジングの前記前方外気または前記後方ハウジングの後面後方で定義される後方外気に放熱される、請求項４に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
6. 前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間には、前記放射素子モジュールを接地（ＧＮＤ）するとともに、前記ＲＦフィルタから発生した熱の前記前方外気への放熱を媒介するリフレクタが配置された、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
7. 前記少なくとも１つのアナログ増幅素子から発生した熱は、前記増幅部基板が隣接する前記ＲＦフィルタの側壁のうちの１つを通して放熱された後、前記リフレクタを介在させて放熱される、請求項６に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
8. 前記リフレクタは、金属材質であって、複数の放熱孔を含むメッシュ状に備えられた、請求項７に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
9. 前記ＲＦフィルタは、
   幅方向の一側および他側にそれぞれ所定の空間を形成するフィルタボディと、
   前記フィルタボディの開口した空間を遮蔽すると同時に、前記増幅部基板から発生した熱を前記空間から前記フィルタボディの外部に熱伝導方式で放熱させるフィルタヒートシンクパネルと、を含み、
   前記フィルタヒートシンクパネルは、前記増幅部基板と表面熱接触して前記増幅部基板から発生した熱を外側面に一体に形成されたフィルタヒートシンクフィンを通して放熱させる、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
10. 前記ＲＦフィルタは、
    前記フィルタヒートシンクパネルと前記増幅部基板との間に配置され、前記増幅部基板から発生した熱を捕集して前記フィルタヒートシンクパネルに伝達する熱伝達媒体をさらに含み、
    前記熱伝達媒体は、内部で流動する冷媒の相変化により熱を伝達するように備えられたベイパーチャンバ（Ｖａｐｏｒ ｃｈａｍｂｅｒ）またはヒートパイプ（Ｈｅａｔ－ｐｉｐｅ）からなる、請求項９に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
11. 前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間には、前記放射素子モジュールを接地（ＧＮＤ）するとともに、前記ＲＦフィルタから発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタが配置され、
    前記フィルタボディの前面は、前記リフレクタの後面に表面熱接触結合され、
    前記フィルタボディの前端は、メインボードが設けられたアンテナハウジングの前端よりも前方に突出し、
    前記リフレクタは、前記フィルタボディの前面全部を覆うように形成されるとともに、前記フィルタボディの側面部位を覆うように形成された、請求項９に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
12. 前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間には、前記放射素子モジュールを接地（ＧＮＤ）するとともに、前記ＲＦフィルタから発生した熱の外部への放熱を媒介するリフレクタが配置され、
    前記リフレクタには、
    前記フィルタボディの前面が表面熱接触し、前記放射素子モジュールの背面が表面熱接触するように載置されるアンテナ配置部が平面状に形成された、請求項９に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
13. 前記放射素子モジュールは、
    上下に長く形成され、アンテナ配置部にそれぞれ配列される放射素子モジュールカバーと、
    導電性金属材質で形成され、前記放射素子モジュールカバーの前面に結合された放射用ディレクタと、を含み、
    前記放射用ディレクタは、放射ビームの方向を全方向に誘導すると同時に、放射素子用印刷回路基板の後方に位置した前記ＲＦフィルタから発生した熱を熱伝導により前方に伝達する、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
14. 前記放射用ディレクタは、熱伝導可能な熱伝導性材質からなる、請求項１３に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
15. 前記増幅部基板は、
    前記アンテナハウジングのうち、メインボードが設けられた後方ハウジングの前記メインボードの前方と前記ＲＦフィルタの後方との間を区画するように配置され、前記メインボードが配置された前記アンテナハウジング側の熱または外部異物の流動を遮断する前方ハウジングを介在させて前記メインボードに結合される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
16. アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュールを含み、
    前記アナログＲＦ部品は、
    複数のＲＦフィルタと、
    前記複数のＲＦフィルタそれぞれの一側に配置される複数の放射素子モジュールと、
    前記複数のＲＦフィルタそれぞれの他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された複数の増幅部基板と、を含み、
    放射素子のビーム出力方向を前方と定義した場合、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、アンテナハウジングの前面に、前記放射素子モジュールが前方外気に露出するように積層配置される、アンテナ用ＲＦモジュール組立体。
17. 少なくとも１つのデジタル素子が前面または後面に実装されたメインボードと、
    前記メインボードが設けられるように前方が開口して形成された函体形状のアンテナハウジングと、
    前記メインボードと電気的な信号ラインを介して連結されたＲＦモジュール組立体と、を含み、
    前記ＲＦモジュール組立体は、アナログＲＦ部品を含むアンテナ用ＲＦモジュールを含み、
    前記アナログＲＦ部品は、
    複数のＲＦフィルタと、
    前記複数のＲＦフィルタそれぞれの一側に配置される複数の放射素子モジュールと、
    前記ＲＦフィルタそれぞれの他側に配置され、アナログ増幅素子が実装された複数の増幅部基板と、を含み、
    放射素子のビーム出力方向を前方と定義した場合、前記アンテナ用ＲＦモジュールは、アンテナハウジングの前面に、前記放射素子モジュールが前方外気に露出するように積層配置される、アンテナ装置。

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