JP2023536528A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性能を向上させ、かつスリム化させたアンテナ装置を提供する。【解決手段】本発明は、アンテナ装置に関し、少なくとも１つの放射素子が前面に配置されるアンテナ配置部と、前記隣接するアンテナ配置部の間に形成され、外気に露出して後方で発生した熱を前方に伝達する放熱部とを含む前方ハウジングと、前記前方ハウジングと結合し、ＲＦ信号をフィルタリングするフィルタおよびＲＦ素子が実装されるメインボードが備えられる後方ハウジングとを含み、前記フィルタで発生した熱は、前記フィルタを熱伝達媒体として前記前方ハウジングの背面との接触により前記前方ハウジングの前面に伝達される。【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナ装置（ＡＮＴＥＮＮＡ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ）に関し、より詳しくは、従来のアンテナ装置のレドームを除去し、放射素子をアンテナ装置の前方ハウジング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）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、扇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の前端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、前面が開口した薄い直方体の矩形形状に備えられ、後面には複数の放熱フィン１１が一体に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。

メインボード２０には、キャリブレーション給電制御のための複数の給電関連部品素子が実装され、給電過程で発生する素子の熱は、アンテナハウジング本体１０の後方の複数の放熱フィン１１を通して後方放熱される。そして、メインボード２０の下側またはアンテナハウジング本体１０の下側には、ＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）素子が実装されたＰＳＵボード４０が積層または同一の高さに配置され、ＰＳＵ素子から発生した熱も、アンテナハウジング本体１０の後方に一体に備えられた前記複数の放熱フィン１１、またはアンテナハウジング本体１０とは別個に形成されて、アンテナハウジング本体１０の背面に付着したＰＳＵハウジング１５のＰＳＵ放熱フィン１６を通して後方放熱される。メインボード２０の前面には、キャビティフィルタタイプで備えられた複数のＲＦフィルタ２５が配置され、アンテナボード３０の後面が複数のＲＦフィルタ２５の前面に積層されるように配置される。

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の一例（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レドーム５０が有する面積だけ放熱面積が制限されるしかなく、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放射素子３５から発生した熱が前方に放出できないことにより、アンテナハウジング本体１０の内部で発生した熱を一律にアンテナハウジング本体１０の後方に排出するしかなくて放熱効率が大きく低下する問題があり、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の一例（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のため、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問題点がある。

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、放射素子がアンテナ装置の前方ハウジングに配置されることにより、アンテナ装置の前方ハウジングと後方ハウジングをすべて前後方放熱に用いることで放熱性能が大きく向上した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、フィルタを熱伝達媒体として用いてアンテナハウジング内部の熱をアンテナ装置の前方に効率的に伝達できるアンテナ装置を提供することを他の目的とする。

これとともに、本発明は、レドームを削除して従来のレドームの占める前後方向の体積を低減できることから、ビル内設置または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容易なアンテナ装置を提供することをさらに他の目的とする。

本発明の技術的課題は以上に言及した課題に制限されず、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装置は、少なくとも１つの放射素子が前面に配置されるアンテナ配置部と、前記少なくとも１つのアンテナ配置部のうち隣接するアンテナ配置部の間に一体に形成され、外気に露出して後方で発生した熱を前方に伝達する放熱部とを含む前方放熱ハウジングと、前記前方放熱ハウジングと結合し、内部にＲＦ信号をフィルタリングするフィルタおよびＲＦ素子が実装されるメインボードが備えられる後方放熱ハウジングとを含み、前記フィルタで発生した熱は、前記フィルタそのものを熱伝達媒体として前記前方放熱ハウジングの背面との接触により前記前方放熱ハウジングの前面に伝達される。

また、本発明によるアンテナ装置は、二重偏波のうち一方の偏波を発生させる複数の放射素子と、前記複数の放射素子がそれぞれ前面に配置されるように相互離隔して配置された複数のアンテナ配置部と、前記複数のアンテナ配置部のうち相互隣接するアンテナ配置部の間に一体に形成され、外気に露出して後方で発生した熱を前方に伝達する放熱部とを含む前方放熱ハウジングと、前記前方放熱ハウジングと結合され、ＲＦ信号をフィルタリングするフィルタおよびＲＦ素子が実装されるメインボードが収容される後方放熱ハウジングとを含む。

また、前記放射素子は、前記アンテナ配置部に配置される放射素子用印刷回路基板上に印刷形成されたアンテナパッチ回路部と、導電性金属材質で形成されて、前記アンテナパッチ回路部と電気的に連結される放射用ディレクタとを含むことができる。

また、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で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、前記後方放熱ハウジングの内部空間に前記メインボードと同一の高さに積層配置され、前面または後面のいずれか１つにＰＳＵ素子を含む複数の電装素子が実装配置されたＰＳＵ基板を含むＰＳＵユニットをさらに含み、前記放射素子用印刷回路基板の後方で発生した熱は、前記フィルタおよび前記複数の電装素子から発生した熱と定義される。

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、前記放射素子用印刷回路基板の上面には、前記アンテナパッチ回路部に給電信号を供給する給電ラインが形成される。

また、少なくとも２つの前記アンテナパッチ回路部と前記放射用ディレクタとは、１つのアンテナモジュールを形成し、前記アンテナモジュールは、外気に露出した前記放射用ディレクタを除いた前記アンテナパッチ回路部を保護するように密閉させるアンテナモジュールカバーをさらに含むことができる。

また、前記アンテナモジュールカバーの一面には貫通ホールが形成され、前記放射用ディレクタは、前記アンテナモジュールカバーの前面の外気に露出するように結合されかつ、前記貫通ホールを介して前記パッチ回路部と電気的に連結可能である。

また、前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、前記アンテナモジュールカバーの一面には、前記放射用ディレクタの背面に型合わせられるディレクタ固定部が備えられかつ、前記ディレクタ固定部には、前記放射用ディレクタと結合可能な少なくとも１つのディレクタ固定突起部が前方に突出して形成され、前記放射用ディレクタは、背面に前記少なくとも１つのディレクタ固定突起部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に圧入されて固定される。

また、前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、前記アンテナモジュールカバーには、前記フィルタとの結合のためのフィルタ固定ホールが貫通形成される。

また、前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、前記アンテナモジュールカバーには、前記放射素子用印刷回路基板との固定スクリューによるスクリュー締結のための少なくとも１つの基板固定ホールが貫通形成される。

また、前記放射用ディレクタの背面には、前記基板固定ホールを貫通して前記アンテナモジュールカバーの背面に露出する少なくとも１つの固定ボスが形成され、前記放射素子用印刷回路基板は、前記固定スクリューが前記固定ボスに締結される動作により、前記アンテナモジュールカバーの背面に固定される。

また、前記固定スクリューは、後端面が前記フィルタの背面とマッチングされるように締結される皿頭スクリューで備えられる。

また、前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、前記アンテナモジュールカバーの一面には、少なくとも１つの補強リブが一体に形成される。

また、前記放射素子用印刷回路基板には、少なくとも４つの位置設定ホールが形成され、前記放射素子用印刷回路基板は、前面をカバーリングするように備えられた前記アンテナモジュールカバーの背面に形成された少なくとも２つの位置設定突起が、前記４つの位置設定ホールのうち２つの位置設定ホールに圧入して挿入され、背面が密着するように備えられた前記前方放熱ハウジングの前面に形成された少なくとも２つの位置設定突起が、前記４つの位置設定ホールのうち２つの位置設定ホールに圧入して挿入される。

また、前記フィルタと前記前方放熱ハウジングの背面との間にはサーマルパッド（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐａｄ）が介在できる。

また、前記メインボードの上面にはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が配置され、前記ＦＰＧＡで発生した熱は、前記前方放熱ハウジングの背面を通して前記前方放熱ハウジングの前面の放熱部に伝達される。

また、前記ＦＰＧＡで発生した熱は、前記ＦＰＧＡと前記前方放熱ハウジングの背面とを連結するヒートパイプまたはベイパーチャンバのいずれか１つを介して伝達される。

また、前記フィルタは、後端部に信号遮断機能を行うクラムシェル（Ｃｌａｍｓｈｅｌｌ）が一体に形成され、前記クラムシェルによって遮蔽された前記フィルタの内側に生成された熱は、前記後方放熱ハウジングを通して後方放熱される。

また、前記フィルタは、前記クラムシェルの端部に後方へ突出形成されかつ、内部の空いている形状の固定用パイプを介して前記メインボードに固定され、前記メインボードには、前記固定用パイプと連通する熱排出ビアホールが形成される。

また、前記熱排出ビアホールは、熱伝導性材質でめっきされる。

また、前記前方放熱ハウジングは、金属材質からなり、前記少なくとも１つのアンテナ配置部は、外気に露出するように配置され、前記前方放熱ハウジングの後方であって、前記メインボードの前方に生成された熱のうち、一部は前記少なくとも１つの放射素子を介して前方放熱され、残りは前記前方放熱ハウジングを介して前方放熱され、前記メインボードの後方に生成された熱は、前記後方放熱ハウジングを介して後方放熱される。

本発明による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、アンテナの前方放熱を妨げる要素であるレドームを除去し、放射素子がアンテナ装置の前方放熱ハウジングに外気に露出するように配置されることにより、アンテナ装置の前後方放熱が可能で放熱性能が大きく向上する効果を有する。

第二、従来のアンテナ装置の必須構成であったレドームを除去可能なため、製品の製造単価を大きく節減する効果を有する。

第三、レドームの削除によって増加する放熱カバーの面積だけアンテナハウジング本体内部のシステム熱を前方に放熱させることができるので、放熱性能が大きく向上する効果を有する。

第四、前方への全面的な放熱が可能なため、後方放熱ハウジングの放熱フィンの長さを縮小できるので、全体として製品のスリム設計が容易な効果を有する。

第五、アンテナ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しても放熱可能なため、前方放熱ハウジングの放熱面積を最大化できる効果を有する。

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の正面部斜視図である。 本発明の一実施例によるアンテナ装置の正面図である。 本発明の一実施例によるアンテナ装置の背面図である。 図２に示されたアンテナ装置の内部空間を示す分解斜視図である。 図３Ａ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の構成のうち、後方放熱ハウジングの内部空間に積層されるメインボードおよびフィルタを示す前方側分解斜視図である。 図２の構成のうち、後方放熱ハウジングの内部空間に積層されるメインボードおよびフィルタを示す後方側分解斜視図である。 図２の構成のうち、後方放熱ハウジングを通した直接後方放熱構造を示す分解斜視図である。 図２の構成のうち、メインボードに対するサブボードおよび遮蔽パネルの設置の様子を示す前方側分解斜視図である。 図２の構成のうち、メインボードに対するサブボードおよび遮蔽パネルの設置の様子を示す後方側分解斜視図である。 図２の構成のうち、メインボードに対するＰＳＵユニットの電気的連結の様子を説明するための分解斜視図である。 図２の構成のうち、メインボードに対するフィルタの結合の様子を説明するための分解斜視図である。 図２の構成のうち、フィルタから生成された熱の後方放熱ハウジングを介した放熱の様子を説明するための部分切開斜視図である。 図２の構成のうち、後方放熱ハウジングに対する内部構成品の組立過程を示す前方側分解斜視図である。 図２の構成のうち、後方放熱ハウジングに対する内部構成品の組立過程を示す後方側分解斜視図である。 図２の構成のうち、後方放熱ハウジングに対する外側部材の組立過程を説明するための分解斜視図である。 図２の構成のうち、前方放熱ハウジングに対するアンテナモジュールの設置の様子を説明するための前方側分解斜視図である。 図１４の構成のうち、アンテナモジュールの前方放熱ハウジングの前面に対する設置の様子を示す前方側および後方側分解斜視図である。 図１４の構成のうち、アンテナモジュールを示す斜視図である。 図１４の前面側分解斜視図である。 図１４の背面側分解斜視図である。 図１４の構成のうち、アンテナモジュールの正面図およびＢ－Ｂ線に沿った断面図および切開斜視図である。

以下、本発明の一実施例によるアンテナ装置を、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。

図２は、本発明の一実施例によるアンテナ装置の正面部斜視図であり、図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の一実施例によるアンテナ装置の正面図および背面図であり、図４は、図２に示されたアンテナ装置の内部空間を示す分解斜視図であり、図５は、図３ＡのＡ－Ａ線に沿った断面図およびその部分拡大図である。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１は、図２に示すように、アンテナ装置１の前方外観を形成する前方放熱ハウジング１００と、アンテナ装置１の後方外観を形成する後方放熱ハウジング２００とを含む。ここで、前方放熱ハウジング１００は、少なくとも１つの放射素子１１６、１１７が前面に配置されるアンテナ配置部（後述する図１４の図面符号「１７０」参照）と、外気に露出して後方で発生した熱を前方に伝達する放熱部１０５とを含む。特に、アンテナ配置部１７０は、少なくとも１つ以上が前方放熱ハウジング１００の前面に一体に形成されて相互離隔するように配置され、放熱部１０５は、隣接するアンテナ配置部１７０の間を満たすように前方放熱ハウジング１００の前面の全体面積に対して形成される。

図２～図５を参照すれば、前方放熱ハウジング１００は、後述する後方放熱ハウジング２００との間に生成された熱を直接前方に放熱できるように熱伝導性に優れた金属材質で備えられ、上述のように、前方放熱ハウジング１００の前面は、外観上、大きく、アンテナ配置部１７０と、放熱部１０５とに区分される。

ここで、アンテナ配置部１７０を除いた残りの空間は、放熱部１０５として機能を主に行い、放熱部１０５は、複数の放熱フィン形態であって、所定のパターン形状を有するように前方放熱ハウジング１００と一体に形成され、前方放熱ハウジング１００と後方放熱ハウジング２００との間の内部空間で生成された熱は、前記複数の放熱フィン形態で備えられた放熱部１５０を通して速やかに前方に放熱される。

すなわち、本発明によるアンテナ装置の一実施例（１）は、レドーム（ｒａｙｄｏｍｅ）を備えていた従来と比較して、アンテナ装置１の前方への放熱が制限されていた構造を改善して、アンテナ装置１の全方位を通して放熱される新しい概念の放熱構造を提案する。

より詳しくは、本発明によるアンテナ装置の一実施例（１）は、前方放熱ハウジング１００を導入することにより、既存のレドームが占めていた面積だけを熱放出面積に転換させることができる。

前方放熱ハウジング１００は、少なくとも後述するアンテナモジュール１１０の占める面積を除いた放熱部１０５の面積全部が熱放出可能な可用面積に転換される。これとともに、アンテナモジュール１１０の構成のうち、放射用ディレクタ１１７を熱伝導可能な金属材質で備えることで、より多い熱放出可用面積を確保することができる。

前方放熱ハウジング１００は、図３Ａに示すように、後述する後方放熱ハウジング２００の直方体矩形形状の前端部を覆う形状であって、略長方形の板体で備えられる。前方放熱ハウジング１００の前面には、後述する複数のアンテナモジュール１１０が結合されるアンテナ配置部１７０が平らに形成される。

複数のアンテナ配置部１７０は、複数のアンテナモジュール１１０の外形とマッチングされるように形成されるものであって、複数のアンテナモジュール１１０がそれぞれ上下方向に長く形成された長方形の板体で備えられ、それぞれのアンテナモジュール１１０が左右方向および上下方向に所定の距離離隔して行列配置されることから、複数のアンテナ配置部１７０も、これと同一の形状に前方放熱ハウジング１００の前面に配置される。

ここで、後述する後方放熱ハウジング２００の内部空間のうち下側には、後述するＰＳＵユニット４００の複数のＰＳＵ素子４１７から発生した熱を、上述した放熱部１０５を通した直接前方放熱が容易となるように複数のアンテナ配置部１７０が形成されなくてもよい。

前方放熱ハウジング１００の前面のうち複数のアンテナ配置部１７０の占有しない残りの面積に相当する部分には、上述した放熱部１０５が複数の放熱フィン形態で満たされるように形成される。ここでの放熱部１０５は、後述する後方放熱ハウジング２００に一体に形成された複数の後方放熱フィン２０１が放熱された後方熱の上昇気流の分散または速やかな排出のための形状の設計が考慮されたものとは異なり、前方放熱ハウジング１００を通した放熱面積を増加させれば良い形状からなってもよい。すなわち、放熱部１０５は、必ずしも放熱された前方熱の上昇気流を分散または速やかな排出のための形状である必要はなく（ただし、そのような形状が放熱性能を増加させることは言うまでもない）、前方放熱ハウジング１００の表面積を増加させる限度でいかなる形状の採用も可能であろう。

一方、後方放熱ハウジング２００は、前方放熱ハウジング１００と結合して全体アンテナ装置１の後方外観を形成し、後方放熱ハウジング２００には、ＲＦ信号をフィルタリングする複数のフィルタ３５０と、これに関わる複数のＲＦ素子（図面符号不表記）などが実装されるメインボード３１０とが備えられる。後方放熱ハウジング２００は、全体として熱伝導による放熱が有利となるように熱伝導性に優れた金属材質で備えられかつ、略前後方向の厚さが薄い直方体の矩形形状に形成され、前面が開口して形成されて、内部には複数のＲＦフィルタ３５０、各種ＲＦ素子およびＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）３１７などが実装されるメインボード３１０が設けられる内部空間２００Ｓを形成することができる。

図３Ｂを参照すれば、後方放熱ハウジング２００の背面には、複数の後方放熱フィン２０１が所定のパターン形状を有するように後方放熱ハウジング２００と一体に形成され、後方放熱ハウジング２００の内部空間２００Ｓのうち後方部側で生成された熱は、複数の後方放熱フィン２０１を通して後方に直接放熱される。

複数の後方放熱フィン２０１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て（図３Ｂの図面符号２０１ａおよび２０１ｂ参照）、後方放熱ハウジング２００の後方に放熱される熱がそれぞれ後方放熱ハウジング２００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速やかに熱が分散するように設計できるが、放熱フィン２０１の形状がこれに限定されない。仮に、図示しないが、後方放熱ハウジング２００の背面側に送風ファンモジュール（図示せず）が備えられた場合には、送風ファンモジュールによって放熱された熱がより速やかに排出されるように、後方放熱フィンは、中間に配置された送風ファンモジュールでそれぞれ左側端および右側端に平行に形成されることが好まれる。

また、図示しないが、複数の後方放熱フィン２０１の一部には、アンテナ装置１を支柱ポール（図示せず）に結合するためのクランピング装置（図示せず）が結合されるブラケットマウンティング部２０５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１を左右方向にローテーティング回動させるか、上下方向にチルティング回動させて、アンテナ装置１の方向性を調整するための構成であってもよい。

一方、前方放熱ハウジング１００の背面と後方放熱ハウジング２００との間の空間であって、複数のフィルタ３５０の周辺で発生した熱は、直接前方放熱ハウジング１００を熱伝達媒体としたり、フィルタ３５０を熱伝達媒体として前方放熱ハウジング１００の背面との接触により前方放熱ハウジング１００の前面に伝達される。これとともに、複数のフィルタ３５０の内部で発生した熱の一部は、後方放熱ハウジング２００を通して直接後方放熱される。これに関する具体的な説明は、後により詳しく説明する。

後方放熱ハウジング２００の前面には、複数のＲＦフィルタ３５０が外部の電磁波の遮断および干渉機能を行うクラムシェル（Ｃｌａｍｓｈｅｌｌ）が一体型に形成されて、メインボード３１０の予め設定された位置に実装配列される。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１において、複数のＲＦフィルタ３５０は、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３５０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が、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３５０の個数は多様に設計変形できることは言うまでもない。

複数のＲＦフィルタ３５０は、図示しないが、それぞれ内部に複数のキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が備えられ、各キャビティの共振器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３５０がキャビティフィルタに限定されるものではなく、セラミック導波管フィルタ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を排除するものではない。

ＲＦフィルタ３５０は、前後方向の厚さが小さい方が、製品全体のスリム化を実現する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から、ＲＦフィルタ３５０は、前後方向の厚さの縮小設計が制限される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される。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、アンテナの内部で発生した熱を効果的に放出するために、ＲＦフィルタ３５０を熱伝達媒体として活用してフィルタ３５０で発生した熱を前方放熱ハウジング１００の前面に伝達できるという点から、キャビティフィルタの採用が好まれる。

このようなＲＦフィルタ３５０で発生した熱は、前方放熱ハウジング１００の背面との接触により前方放熱ハウジング１００の前面に伝達可能であり、フィルタ３５０と前方放熱ハウジング１００の背面との間にはサーマルパッド（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐａｄ）１０９が介在できる。サーマルパッド１０９は、フィルタ３５０で発生した熱を前方放熱ハウジング１００との面接触により円滑に伝達する機能を行うだけでなく、フィルタ３５０と前方放熱ハウジング１００との間の組立時の公差を解消する機能も併せて行う。

一方、図４に示すように、後方放熱ハウジング２００の内部空間２００Ｓを形成する内側面は、メインボード３１０および後述するサブボード３２０の背面部位が型合わせられる形状に形成される。すなわち、メインボード３１０およびサブボード３２０の背面との熱接触面積を増大させて放熱性能を向上させることができる。

後方放熱ハウジング２００の左右両側には、現場で作業者が本発明の一実施例によるアンテナ装置１を運送したり、支柱ポール（図示せず）に対する装着が容易となるように把持可能な取っ手部１６０がさらに設けられる。これとともに、後方放熱ハウジング２００の下端部外側には、図示しない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が貫通して組立てられる。

図６Ａおよび図６Ｂは、図２の構成のうち、後方放熱ハウジングの内部空間に積層されるメインボードおよびフィルタを示す前方側および後方側分解斜視図であり、図７は、図２の構成のうち、後方放熱ハウジングを通した直接後方放熱構造を示す分解斜視図であり、図８Ａおよび図８Ｂは、図２の構成のうち、メインボードに対するサブボードおよび遮蔽パネルの設置の様子を示す前方側および後方側分解斜視図であり、図９は、図２の構成のうち、メインボードに対するＰＳＵユニットの電気的連結の様子を説明するための分解斜視図である。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、後方放熱ハウジング２００の内部空間２００Ｓに積層配置されるアンテナ積層アセンブリ３００を含むことができる。
アンテナ積層アセンブリ３００は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、メインボード３１０を基準として前面に積層されるＲＦフィルタとして複数のフィルタ３５０と、メインボード３１０を基準として背面に積層されるサブボード３２０とを含むことができる。

メインボード３１０は、図示しないが、複数のレイヤで積層具備され、内部または面に複数のフィルタ３５０に対する給電のための給電回路がパターン印刷される。特に、メインボード３１０の前面には、複数の給電部品のうちＬＮＡ素子３１２が実装され、複数のフィルタ３５０に対する給電連結のための複数の給電コネクタ３６０が挿入実装される。

一方、サブボード３２０は、前面に、メインボード３１０と同様に、複数のフィルタ３５０に対する給電のための給電回路３２１が送信経路および受信経路としてそれぞれ一対ずつパターン印刷され、複数の給電部品のうちＰＡ素子３２２が実装される。ここで、メインボード３１０には、その背面に積層されたサブボード３２０の構成のうち、その前面の給電回路３２１およびＰＡ素子３２２が複数のフィルタ３５０の背面側に露出するように複数の貫通部３１２が加工形成される。

また、複数のフィルタ３５０の後端部側には、上述のように、クラムシェル（図面符号不表記）が一体に形成されることから、複数のフィルタ３５０の後端部側とメインボード３１０およびサブボード３２０との間には所定のエアレイヤが形成され、代表的な発熱素子であるＬＮＡ素子３１２およびＰＡ素子３２２から発生した熱を、メインボード３１０に形成された熱放出ビアホール（図１１の図面符号「３５７ａ」参照）を通して後方放熱ハウジング２００側に放熱させることができる。

メインボード３１０の背面には、図７に示すように、発熱素子のうち代表的なものとして、複数のＦＰＧＡ素子３１７ａおよびＲＦＩＣ素子３１７ｂが実装配置される。複数のＦＰＧＡ素子３１７ａおよび複数のＲＦＩＣ素子３１７ｂは、その駆動時に多量の熱を放出する半導体素子であって、後方放熱ハウジング２００の内部空間２００Ｓの内側面に直接熱表面接触して後方放熱ハウジング２００を通して後方放熱する構造で採用される。より詳しくは、後方放熱ハウジング２００の内側面には、図７に示すように、複数のＦＰＧＡ３１７ａおよびＲＦＩＣ素子３１７ｂの表面が直接熱接触する熱接触収容面２０３ａが前方に突出して形成されるとともに、サブボード３２０の背面側に凸状にパターン印刷されるか、実装された複数の突出部品が収容される熱接触溝２０３ｂが後方に陥没して形成される。したがって、メインボード３１０およびサブボード３２０の背面全部が後方放熱ハウジング２００の内側面に熱表面接触するので、放熱性能を大きく向上させるという利点を有する。

一方、メインボード３１０の前面のうち複数のフィルタ３５０の占める部分を除いた残りの部分には、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、遮蔽パッド３３０が積層結合される。遮蔽パッド３３０は、メインボード３１０と前方放熱ハウジング１００との間に配置されて、複数のフィルタ３５０を介した電気的信号ラインを除いた残りの部位の電装部品または外部電磁波による信号の影響を遮断することで、より安定的な信号性能を確保させる遮蔽部材である。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１は、図６Ａおよび図６Ｂ、そして図７に示すように、複数のフィルタ３５０およびアンテナモジュール１１０に給電するためのＰＳＵユニット４００をさらに含むことができる。

ＰＳＵユニット４００は、図６Ａおよび図６Ｂと図７に示すように、メインボード３１０の下側にメインボード３１０と同一の高さに後方放熱ハウジング２００の内部空間２００Ｓに積層配置される。このようなＰＳＵユニット４００は、ＰＳＵ基板４１０と、ＰＳＵ基板４１０の前面または後面のいずれか１つに配置された複数のＰＳＵ素子４１７を含む複数の電装素子４１９とを含むことができる。ＰＳＵユニット４００は、複数のバスバー３４０を介してメインボード３１０側に電源を分散供給するように備えられる。より詳しくは、複数のバスバー３４０は、図６Ａおよび図６Ｂ、そして図９に示すように、それぞれＰＳＵ基板４１０およびメインボード３１０の左側端と右側端とを相互連結するように配置され、特に、複数のバスバー３４０は、メインボード３１０に予め形成された接続ホール３１９に挿入される動作により連結可能である。

特に、ＰＳＵユニット４００のうちＰＳＵ素子４１７および電装素子４１９は、駆動時に多量の熱を排出することから、図７に示すように、後方放熱ハウジング２００の内部空間２００ＳのうちＰＳＵ基板４１０の占める部位に、ＰＳＵ素子４１７および電装素子４１９の形状に対応して熱接触収容部２１７が後方に陥没して形成される。したがって、ＰＳＵユニット４００のＰＳＵ素子４１７および電装素子４１９から発生した熱は、後方放熱ハウジング２００を熱伝達媒体として後方放熱される。しかし、必ずしもＰＳＵユニット４００で発生した熱が後方放熱ハウジング２００を通して後方放熱されるように備えられる必要はなく、図示しないが、熱伝達媒体として別途に備えられるベイパーチャンバまたはヒートパイプ構造を介して前方放熱ハウジング１００側に前方放熱されるように備えられることも可能であることは言うまでもない。これは、本発明の一実施例によるアンテナ装置１の場合、従来のレドームが備えられる場合とは異なり、前方放熱ハウジング１００を通した前方放熱に有利な構造を有するからである。

図１０は、図２の構成のうち、メインボードに対するフィルタの結合の様子を説明するための分解斜視図であり、図１１は、図２の構成のうち、フィルタから生成された熱の後方放熱ハウジングを介した放熱の様子を説明するための部分切開斜視図である。

メインボード３１０の前面および背面について上述したように、遮蔽パッド３３０およびサブボード３２０をそれぞれ積層配置すれば、図１０および図１１に示すように、ＲＦフィルタとして複数のフィルタ３５０をメインボード３１０の前面に実装配置する。この時、複数のフィルタ３５０は、それぞれの後端部にクラムシェルが一体型に備えられたキャビティフィルタであって、クラムシェルが形成された部位には、それぞれメインボード３１０に形成されたフィルタ組立ホール３１７に挿入されて組立てるためのフィルタ組立突起３５７が少なくとも１つ以上形成され、フィルタ組立突起３５７は、内部の空いているチューブ形状に形成される。したがって、複数のフィルタ３５０それぞれの後端部とメインボード３１０との間のエアレイヤにＬＮＡ素子３１２およびＰＡ素子３２２から発生して捕集された熱は、チューブ形状のフィルタ組立突起３５７およびメインボード３１０に形成された熱放出ビアホール３５７ａを通して後方放熱ハウジング２００側に容易に放熱させることができる。

一方、複数のフィルタ３５０の後端部には、メインボード３１０に実装された給電コネクタ３６０と電気的に接続されるメインボード側同軸コネクタ３５３ａの一対が備えられ、複数のフィルタ３５０の前端部には、前方放熱ハウジング１００の前面に配置されたアンテナモジュール１１０と電気的に接続されるアンテナ側同軸コネクタ３５３ｂの一対が備えられる。

これとともに、複数のフィルタ３５０の前端部には、前方放熱ハウジング１００の背面に対する熱伝達を媒介するサーマルパッド１０９が配置されて、複数のフィルタ３５０それぞれから発生した熱が前方放熱ハウジング１００を熱伝達媒体としてより速やかに前方放熱できるようにする。また、複数のフィルタ３５０の前端部には、前方放熱ハウジング１００に対する固定ねじ３５１を用いたねじ結合のためのスクリュー締結ホール３５９が形成され、固定ねじ３５１が前方放熱ハウジング１００に形成されたスクリュー貫通ホール１１９を貫通してスクリュー締結ホール３５９に締結される動作により、複数のフィルタ３５０の前面に前方放熱ハウジング１００が積層結合される。

上記構成によれば、フィルタ３５０で発生した熱が直接的に前方放熱ハウジング１００の背面またはアンテナモジュール１１０の構成のうち放射用ディレクタ１１７と直接接触して、フィルタ３５０の熱が従来より約１４～１６℃低くなる効果を確認することができた。これは、従来の放熱を妨げる要素であったレドームの削除による影響だけでなく、フィルタ３５０の熱を放熱に適した材質からなる前方放熱ハウジング１００の背面および放射用ディレクタ１１７に対する直接的な熱伝達（熱伝導）により熱伝達性能が向上した影響であると理解される。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、図２の構成のうち、後方放熱ハウジングに対する内部構成品の組立過程を示す前方側および後方側分解斜視図であり、図１３は、図２の構成のうち、後方放熱ハウジングに対する外側部材の組立過程を説明するための分解斜視図である。

図２～図１１に示すように、メインボード３１０に対する構成品の組立および後方放熱ハウジング２００に対する積層アセンブリ３００の組立が完了すれば、外側部材５００を後方放熱ハウジング２００の下端部に移動させて組立を完了する。ここでの後方放熱ハウジング２００は、後述する前方放熱ハウジング１００およびアンテナモジュール１１０の組立によって内部空間２００Ｓが完全に遮蔽されて密封され、別のレドーム（ｒａｄｏｍｅ）のような保護部材を必要としなくなる。

図１４は、図２の構成のうち、前方放熱ハウジングに対するアンテナモジュールの設置の様子を説明するための前方側分解斜視図であり、図１５は、図１４の構成のうち、アンテナモジュールの前方放熱ハウジングの前面に対する設置の様子を示す前方側および後方側分解斜視図であり、図１６は、図１４の構成のうち、アンテナモジュールを示す斜視図であり、図１７Ａおよび図１７Ｂは、図１４の前面側分解斜視図および背面側分解斜視図であり、図１８は、図１４の構成のうち、アンテナモジュールの正面図およびＢ－Ｂ線に沿った断面図および切開斜視図である。

ビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）の実現のためには、図１４～図１８に示すように、配列アンテナ（Ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ）として複数の放射素子が必要であり、複数の放射素子は、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の集中を増加させることができる。最近、複数の放射素子は、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、複数の放射素子および複数の放射素子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１の動作によって発生するシステム熱を外部に放熱するに際して極めて制限されていた。

本発明の一実施例によるアンテナ装置１の放射素子１１６、１１７は、アンテナ配置部１７０に配置される放射素子用印刷回路基板１１５上に印刷形成されたアンテナパッチ回路部１１６と、導電性金属材質で形成されて、アンテナパッチ回路部１１６と電気的に連結される放射用ディレクタ１１７とを含む。放射素子用印刷回路基板１１５にはアンテナパッチ回路部１１６が印刷形成されており、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で備えられる。放射素子用印刷回路基板１１５の上面には、アンテナパッチ回路部１１６に給電信号を供給する給電ライン（図示せず）がアンテナパッチ回路部１１６それぞれを相互連結するようにパターン形成される。

従来のアンテナ装置における給電ラインは、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給電線路を形成しなければならないので、このために、複数の貫通ホールを備えるなど給電構造が複雑になり、給電構造が放射素子用印刷回路基板１１５の下部空間を占めるようになって、フィルタ３５０と放射素子用印刷回路基板１１５との間の直接表面熱接触を妨げる要素として作用する問題が発生するが、本発明の実施例による給電ラインは、アンテナパッチ回路部１１６がパターン印刷される放射素子用印刷回路基板１１５と同一の前面にパターン印刷形成されることにより、給電構造が極めて単純になるだけでなく、フィルタ３５０と放射素子用印刷回路基板１１５上の直接表面熱接触する結合空間を確保できるという利点がある。

一方、放射用ディレクタ１１７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１１６と電気的に連結される。放射用ディレクタ１１７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１１５の後方で発生した熱を熱伝導により前方に伝達する機能も併せて行うことができる。放射用ディレクタ１１７は、電波がよく流れる導電性材質の金属で構成されてもよいし、それぞれのアンテナパッチ回路部１１６の上部で離隔して設けられる。

ここで、後述するアンテナモジュールカバー１１１に結合する放射用ディレクタ１１７の高さだけ、前方放熱ハウジング１００の放熱部（１０５、放熱フィン）の高さを設定することができる。放射用ディレクタ１１７の高さを可変設計することで、それによる放熱部（１０５、放熱フィン）の高さを可変して放熱量を調整できることは言うまでもない。

本発明の実施例では、アンテナパッチ回路部１１６および放射用ディレクタ１１７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、ダイポールアンテナの高さが相対的に高いだけ、放熱部（１０５、放熱フィン）の高さを高く設定して放熱量を増加させることができる。

図１４～図１８を参照すれば、放射用ディレクタ１１７は、背面に形成された突出部１１７ａがアンテナモジュールカバー１１１の貫通ホール１１４ａを介してアンテナパッチ回路部１１６と電気的に連結される。放射用ディレクタ１１７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１１６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宜設計可能である。放射用ディレクタ１１７は、アンテナパッチ回路部１１６で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減らしつつ、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併せて行うことができる。放射用ディレクタ１１７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１１６と放射用ディレクタ１１７とは、１つのアンテナモジュール１１０を形成することができる。図１４～図１８には、３つのアンテナパッチ回路部１１６と放射用ディレクタ１１７とが１つの単位アンテナモジュール１１０を形成した例が示されており、利得（ｇａｉｎ）を高めるためのアンテナモジュールの最適な設計に応じて、アンテナパッチ回路部１１６および放射用ディレクタ１１７の数は可変できる。

アンテナモジュール１１０は、アンテナモジュール１１０の構成のうち、放射素子用印刷回路基板１１５の少なくとも一面を密閉するアンテナモジュールカバー１１１をさらに含むことができる。アンテナモジュールカバー１１１および放射素子用印刷回路基板１１５には、それぞれ前後方向に貫通したカバー貫通ホール１１３および基板貫通ホール１１５ｂが形成され、固定ねじ３５１が前方放熱ハウジング１００の外側へ順次にカバー貫通ホール１１３および基板貫通ホール１１５ｂを貫通した後、前方放熱ハウジング１００のスクリュー貫通ホール１１９を貫通して、複数のフィルタ３５０の前端部に形成されたスクリュー締結ホール３５９に締結される動作により、アンテナモジュール１１０それぞれがアンテナ配置部１７０の前面に固定される。

ここで、図１５の（ａ）に示すように、アンテナ配置部１７０の縁部位には、少なくともアンテナモジュールカバー１１１の縁端部が収容される収容リブ１７８が形成され、アンテナモジュールカバー１１１は、アンテナ配置部１７０の収容リブ１７８に締まり嵌めされて気密または防水可能な程度の大きさに形成されることが好ましい。

一方、図１５に示すように、放射素子用印刷回路基板１１５には、四角形をなす角側の４箇所に前後方向に貫通する位置設定ホール１１５－１～１１５－４が形成され、アンテナ配置部１７０の前面には、放射素子用印刷回路基板１１５に形成された４つの位置設定ホール１１５－１～１１５－４のうち、対角線方向の２つの位置設定ホール１１５－１、１１５－２に圧入される２つの位置設定突起１７３ａ、１７３ｂが形成され、アンテナモジュールカバー１１１の背面には、放射素子用印刷回路基板１１５に形成された４つの位置設定ホール１１５－１～１１５－４のうち、アンテナ配置部１７０の前面に形成された前記２つの位置設定突起１７３ａ、１７３ｂが占めていない残りの２つの位置設定ホール１１５－３、１１５－４に圧入される２つの位置設定突起１１１－３、１１１－４が形成される。

したがって、図１５に示すように、アンテナモジュール１１０をアンテナ配置部１７０に設ける時、アンテナモジュールカバー１１１の背面側に放射素子用印刷回路基板１１５を移動させて、２つの位置設定突起１１１－３、１１１－４が２つの位置設定ホール１１５－３、１１５－４にアンテナモジュールカバー１１１の背面側に形成された２つの位置設定突起１１１－３、１１１－４を圧入して挿入する動作により固定させた後（図１５の（ｂ）参照）、放射素子用印刷回路基板１１５が結合されたアンテナモジュールカバー１１１を前方放熱ハウジング１００の前面に形成されたアンテナ配置部１７０側に移動させて、２つの位置設定突起１７３ａ、１７３ｂを放射素子用印刷回路基板１１５の２つの位置設定ホール１１５－１、１１５－２に圧入して挿入する動作により臨時固定させることができる。

すなわち、放射素子用印刷回路基板１１５は、前面をカバーリングするように備えられたアンテナモジュールカバー１１１の背面と背面とが密着するように備えられた前方放熱ハウジング１００のアンテナ配置部１７０の前面にそれぞれ位置設定突起１１１－３、１１１－４、１７３ａ、１７３ｂが位置設定ホール１１５－１～１１５－４に圧入されて挿入されることにより、両者の間に安定的に配置できる。

一方、図１５に示すように、放射素子用印刷回路基板１１５の前面には上述したアンテナパッチ回路部１１６が印刷形成され、放射素子用印刷回路基板１１５の背面には導電性の接点パターン１１５ｃが印刷形成され、フィルタ３５０の前端に備えられたアンテナ側同軸コネクタ３５３ｂと接点パターン１１５ｃとの接点によってアンテナパッチ回路部１１６側に給電フィーディングが行われる。

ここで、アンテナモジュールカバー１１１は、プラスチック素材で射出成形され、アンテナモジュールカバー１１１の一面には、図１７Ａに示すように、放射用ディレクタ１１７の背面に型合わせられるディレクタ固定部１１４が備えられかつ、ディレクタ固定部１１４には、放射用ディレクタ１１７と結合可能なディレクタ固定突起部１１４ｂが前方に突出して形成される。

これとともに、図１７Ｂに示すように、放射用ディレクタ１１７は、その背面に少なくとも１つのディレクタ固定突起部１１４ｂ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１１７ｂに圧入されて固定される。また、アンテナモジュールカバー１１１には、フィルタ３５０との結合のためのフィルタ固定ホール１１３が貫通形成される。フィルタ固定ホール１１３を介してフィルタ固定ねじ（図示せず）がアンテナモジュールカバー１１１を貫通した後、放射素子用印刷回路基板１１５に形成された貫通ホール１１５ｂを貫通してフィルタ３５０に形成されたスクリュー締結ホール３５９に締結されると、フィルタ３５０の前面に前方放熱ハウジング１００が強固に積層結合される。フィルタ固定ホール１１３は、図１６に示すように、ホール遮蔽キャップ１１９を介して密閉されることが好ましい。

ここで、アンテナモジュールカバー１１１には、放射素子用印刷回路基板１１５との固定スクリュー１８０によるスクリュー締結のための少なくとも１つの基板固定ホール１１４ａが形成される。そして、放射用ディレクタ１１７の背面には、基板固定ホール１１４ａを貫通してアンテナモジュールカバー１１１の背面に露出する少なくとも１つの固定ボス１１７ａが形成される。放射素子用印刷回路基板１１５は、固定スクリュー１８０が前方放熱ハウジング１００のアンテナ配置部１７０を前後方向に貫通するように形成されたディレクタ固定ホール１７８を貫通した後、固定ボス１１７ａに締結される動作により、アンテナモジュールカバー１１１の背面に固定される。

一方、固定スクリュー１８０は、後方に位置するフィルタ３５０の前面に後端部がマッチングされるように締結される皿頭スクリューで備えられることが好ましい。これは、皿頭スクリューで備えられた固定スクリュー１８０の後端面をフィルタ３５０の前面とできるだけ最大の面積で表面熱接触させるためである。固定スクリュー１８０および放射用ディレクタ１１７は、熱伝導性材質で備えられることから、フィルタ３５０が備えられた前方放熱ハウジング１００とメインボード３１０およびＰＳＵユニット４００との間の内部空間２００Ｓに放出された熱は、前方放熱ハウジング１００自体の熱伝導または前記固定スクリュー１８０と放射用ディレクタ１１７を通した熱伝導方式により前方側に放熱される。

また、アンテナモジュールカバー１１１の一面には、少なくとも１つの補強リブ１１１ａが形成されてアンテナモジュールカバー１１１の外観を形成し、プラスチック素材のアンテナモジュールカバー１１１の強度を補強することができる。

上記のように構成される本発明の一実施例によるアンテナ装置１の放熱の様子を簡略に説明すれば、次の通りである。

メインボード３１０を基準として前方放熱ハウジング１００の間に生成された熱と、その間の空間に相当するフィルタ３５０から生成された熱は、前方放熱ハウジング１００の背面に直接表面熱接触またはフィルタ３５０と放射用ディレクタ１１７を介して前方放熱ハウジング１００の前方に放熱される。この時、本発明の一実施例によるアンテナ装置１の場合、従来のレドームを削除する代わりにレドームの占める面積だけを放熱面積に転換することで、より優れた放熱性能を達成することができる。

メインボード３１０を基準としかつ、メインボード３１０の背面側に生成された熱およびＰＳＵユニット４００の背面側に生成された熱は、後方放熱ハウジング２００と直接表面熱接触して、後方放熱ハウジング２００に一体に形成された複数の放熱フィン２０１を用いて速やかに後方に放熱される。この時、フィルタ３５０とメインボード３１０との間の空間であって、クラムシェルによって捕集された熱は、フィルタ３５０のフィルタ組立突起３５７およびメインボード３１０の熱放出ビアホール３５７ａを通して後方放熱ハウジング２００を熱伝達媒体として後方に放熱される。

このように、本発明の一実施例によるアンテナ装置１は、レドームの削除によって増加する前方放熱ハウジング１００の面積だけ、アンテナ装置１内部のシステム熱を後方だけでなく前方を含む全方位に放出することができ、アンテナモジュール１１０がアンテナ装置１の前方放熱ハウジング１００に配置されかつ、外気に露出するように配置されることにおり、アンテナ装置１の前後方放熱が可能で放熱性能が大きく向上する効果を有する。

以上、本発明の一実施例によるアンテナ装置を、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一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、レドームを削除し、放射素子がアンテナ装置の前方ハウジングに配置されることにより、アンテナ装置の前方ハウジングと後方ハウジングをすべて前後方放熱に用いることで放熱性能が大きく向上したアンテナ装置を提供する。

１：アンテナ装置 １００：前方放熱ハウジング
１１０：アンテナモジュール １１５：印刷回路基板
１１７：ディレクタ １１６：アンテナパッチ回路部
１７８：ディレクタ固定ホール
１７０：アンテナ配置部 １５０：放熱部
３５０：フィルタ １８０：固定スクリュー
２００：後方放熱ハウジング ２０１：後方放熱フィン
３２０：メインボード

Claims (23)

1. 少なくとも１つの放射素子が前面に配置される少なくとも１つのアンテナ配置部と、
   前記少なくとも１つのアンテナ配置部のうち隣接するアンテナ配置部の間に一体に形成され、外気に露出して後方で発生した熱を前方に伝達する放熱部とを含む前方放熱ハウジングと、
   前記前方放熱ハウジングと結合し、内部にＲＦ信号をフィルタリングするフィルタおよびＲＦ素子が実装されるメインボードが備えられる後方放熱ハウジングと、を含み、
   前記フィルタで発生した熱は、前記フィルタそのものを熱伝達媒体として前記前方放熱ハウジングの背面との接触により前記前方放熱ハウジングの前面に伝達される、アンテナ装置。
2. 二重偏波のうち一方の偏波を発生させる複数の放射素子と、
   前記複数の放射素子がそれぞれ前面に配置されるように相互離隔して配置された複数のアンテナ配置部と、前記複数のアンテナ配置部のうち相互隣接するアンテナ配置部の間に一体に形成され、外気に露出して後方で発生した熱を前方に伝達する放熱部とを含む前方放熱ハウジングと、
   前記前方放熱ハウジングと結合され、ＲＦ信号をフィルタリングするフィルタおよびＲＦ素子が実装されるメインボードが収容される後方放熱ハウジングと、を含む、アンテナ装置。
3. 前記放射素子は、
   前記アンテナ配置部に配置される放射素子用印刷回路基板上に印刷形成されたアンテナパッチ回路部と、
   導電性金属材質で形成されて、前記アンテナパッチ回路部と電気的に連結される放射用ディレクタと、を含む、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 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で発生した熱を熱伝導により前方に伝達する、請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記後方放熱ハウジングの内部空間に前記メインボードと同一の高さに積層配置され、前面または後面のいずれか１つにＰＳＵ素子を含む複数の電装素子が実装配置されたＰＳＵ基板を含むＰＳＵユニット、をさらに含み、
   前記放射素子用印刷回路基板の後方で発生した熱は、前記フィルタおよび前記複数の電装素子から発生した熱である、請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 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、請求項３に記載のアンテナ装置。
7. 前記放射素子用印刷回路基板の上面には、前記アンテナパッチ回路部に給電信号を供給する給電ラインが形成された、請求項３に記載のアンテナ装置。
8. 少なくとも２つの前記アンテナパッチ回路部と前記放射用ディレクタとは、１つのアンテナモジュールを形成し、
   前記アンテナモジュールは、外気に露出した前記放射用ディレクタを除いた前記アンテナパッチ回路部を保護するように密閉させるアンテナモジュールカバー、をさらに含む、請求項３に記載のアンテナ装置。
9. 前記アンテナモジュールカバーの一面には貫通ホールが形成され、
   前記放射用ディレクタは、前記アンテナモジュールカバーの前面の外気に露出するように結合されかつ、前記貫通ホールを介して前記パッチ回路部と電気的に連結される、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、
    前記アンテナモジュールカバーの一面には、前記放射用ディレクタの背面に型合わせられるディレクタ固定部が備えられかつ、前記ディレクタ固定部には、前記放射用ディレクタと結合可能な少なくとも１つのディレクタ固定突起部が前方に突出して形成され、
    前記放射用ディレクタは、背面に前記少なくとも１つのディレクタ固定突起部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に圧入されて固定される、請求項８に記載のアンテナ装置。
11. 前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、
    前記アンテナモジュールカバーには、前記フィルタとの結合のためのフィルタ固定ホールが貫通形成された、請求項８に記載のアンテナ装置。
12. 前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、
    前記アンテナモジュールカバーには、前記放射素子用印刷回路基板との固定スクリューによるスクリュー締結のための少なくとも１つの基板固定ホールが貫通形成された、請求項８に記載のアンテナ装置。
13. 前記放射用ディレクタの背面には、前記基板固定ホールを貫通して前記アンテナモジュールカバーの背面に露出する少なくとも１つの固定ボスが形成され、
    前記放射素子用印刷回路基板は、前記固定スクリューが前記固定ボスに締結される動作により、前記アンテナモジュールカバーの背面に固定される、請求項１２に記載のアンテナ装置。
14. 前記固定スクリューは、後端面が前記フィルタの前面とマッチングされるように締結される皿頭スクリューで備えられた、請求項１３に記載のアンテナ装置。
15. 前記アンテナモジュールカバーは、射出成形され、前記アンテナモジュールカバーの一面には、少なくとも１つの補強リブが一体に形成された、請求項８に記載のアンテナ装置。
16. 前記放射素子用印刷回路基板には、少なくとも４つの位置設定ホールが形成され、
    前記放射素子用印刷回路基板は、前面をカバーリングするように備えられた前記アンテナモジュールカバーの背面に形成された少なくとも２つの位置設定突起が、前記４つの位置設定ホールのうち２つの位置設定ホールに圧入して挿入され、背面が密着するように備えられた前記前方放熱ハウジングの前面に形成された少なくとも２つの位置設定突起が、前記４つの位置設定ホールのうち２つの位置設定ホールに圧入して挿入される、請求項８に記載のアンテナ装置。
17. 前記フィルタと前記前方放熱ハウジングの背面との間にはサーマルパッド（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐａｄ）が介在した、請求項３に記載のアンテナ装置。
18. 前記メインボードの上面にはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が配置され、前記ＦＰＧＡで発生した熱は、前記前方放熱ハウジングの背面を通して前記前方放熱ハウジングの前面の放熱部に伝達される、請求項３に記載のアンテナ装置。
19. 前記ＦＰＧＡで発生した熱は、前記ＦＰＧＡと前記前方放熱ハウジングの背面とを連結するヒートパイプまたはベイパーチャンバのいずれか１つを介して伝達される、請求項１８に記載のアンテナ装置。
20. 前記フィルタは、後端部に信号遮断機能を行うクラムシェル（Ｃｌａｍｓｈｅｌｌ）が一体に形成され、
    前記クラムシェルによって遮蔽された前記フィルタの内側に生成された熱は、前記後方放熱ハウジングを通して後方放熱される、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
21. 前記フィルタは、前記クラムシェルの端部に後方へ突出形成されかつ、内部の空いている形状の固定用パイプを介して前記メインボードに固定され、
    前記メインボードには、前記固定用パイプと連通する熱排出ビアホールが形成された、請求項２０に記載のアンテナ装置。
22. 前記熱排出ビアホールは、熱伝導性材質でめっきされた、請求項２１に記載のアンテナ装置。
23. 前記前方放熱ハウジングは、金属材質からなり、前記少なくとも１つのアンテナ配置部は、外気に露出するように配置され、
    前記前方放熱ハウジングの後方であって、前記メインボードの前方に生成された熱のうち、一部は前記少なくとも１つの放射素子を介して前方放熱され、残りは前記前方放熱ハウジングを介して前方放熱され、
    前記メインボードの後方に生成された熱は、前記後方放熱ハウジングを介して後方放熱される、請求項１に記載のアンテナ装置。
    

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