JP6521857B2

JP6521857B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP6521857B2
Application number: JP2015256726A
Authority: JP
Inventors: 聡岡崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: JP2017120989A

Description

本発明は、フェーズドアレイアンテナ（ＰＡＡ：ＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙＡｎｔｅｎｎａ）を含むアンテナ装置に関する。

一般的なフェーズドアレイアンテナは、素子アンテナ、送受信モジュール、電源制御分配基板、給電基板及びアンテナ筐体を備える。送受信モジュールには電源制御分配基板を介して、各種制御信号と併せて電源供給を行い、電源系統によって大電流を流すことが可能である。従来、大電流が必要な電源系統には電源制御分配基板に対して工夫がなされている。

一例として特許文献１には、「電源ブスを基板等に半田付けする際、帯状導電板と基板との間の熱膨脹率の差から生ずる基板の反り、半田やスルーホールの割れ等を防止すること」を目的として、「端子を帯状導電板の長手方向と直交する方向の端面に成形し、且つ折り曲げることで、最も問題となる帯状導電板長手方向の伸縮歪をこの曲げ部分が吸収し、端子自身が基板となす角度を初期角から変化させ平衡に達するようにする」構成が開示されている。特許文献１では、電源ブスの端子を帯状導電板の長手方向に成形し、且つ折り曲げることで、基板との間の熱膨脹率の違いによる伸縮歪を吸収し、装着時の半田付けにおける基板の反りを抑えている。

特開平７−７８６４２号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、基板毎に複数の電源ブスの開発が必要であり、基板の高さ方向に装着スペースが必要である。そのため、電源制御分配基板の低コスト化と小型化が困難である、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コスト化と小型化を実現した電源制御分配基板を備えるアンテナ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＲＦ信号を送受信する送受信器と、送受信器に接続されて電磁波を送受信する空中線と、空中線に電力を供給する電源器と、空中線に制御信号を送受信する信号処理器とを備える。空中線は、送受信器から送信されたＲＦ信号を分配する給電基板と、給電基板で分配されたＲＦ信号の位相及び振幅を制御する複数の送受信モジュールと、電源器と複数の送受信モジュールとを接続する第１の厚銅層、第２の厚銅層、第３の厚銅層および第４の厚銅層と、信号処理器と複数の送受信モジュールとを接続する、第１から第４の厚銅層よりも厚さが薄い複数の銅箔層とを有する多層の電源制御分配基板と、複数の送受信モジュールに接続され、送信時には複数の送受信モジュールによって制御されたＲＦ信号を空中に放射して受信時には空中から電磁波を受信する複数個の素子アンテナとを備え、第１の厚銅層および第２の厚銅層は、電源器から複数の送受信モジュールへの電流往路を構成し、第３の厚銅層および第４の厚銅層は、複数の送受信モジュールから電源器への電流復路を構成し、第１の厚銅層と第３の厚銅層とは隣接するように層配置され、第２の厚銅層と第４厚銅層とは隣接するように層配置され、第１の厚銅層、第２の厚銅層、第３の厚銅層および第４の厚銅層は、複数の第１の銅箔層と複数の第２の銅箔層によって挟持されるように層配置されることを特徴とする。

本発明によれば、低コスト化と小型化を実現した電源制御分配基板を備えるアンテナ装置を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の一例を示す図実施の形態１において、電源制御分配基板を示す図実施の形態１において、電源ブスが装着された電源制御分配基板を示す図実施の形態１において、電源制御分配基板の層構造を示す概略図実施の形態２に係るアンテナ装置の構成の一例を示す図実施の形態２において、電源制御分配基板を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるアンテナ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の一例を示す図である。図１に示すアンテナ装置は、ＲＦ信号を送受信する送受信器１と、送受信器１からのＲＦ信号が入力されて電磁波を送信し、空中からの電磁波を受信して送受信器１に出力する空中線２と、空中線２に電力を供給する電源器３と、制御信号を送受信して空中線２を制御する信号処理器４とを備える。空中線２は、送受信器１から入力されたＲＦ信号を分配する給電基板５と、電源器３から供給された電力及び信号処理器４から入力される制御信号を送受信モジュール７−１から７−Ｎに分配する電源制御分配基板６と、ＲＦ信号の位相及び振幅を制御するＮ個の送受信モジュール７−１から７−Ｎと、送信時には位相及び振幅が制御されたＲＦ信号を電磁波として空中に放射して受信時には空中から電磁波を受信する素子アンテナ８−１から８−Ｎとを備える。なお、振幅の制御は、振幅の増幅を含む。

送受信器１は給電基板５に接続され、電源器３及び信号処理器４は電源制御分配基板６に接続されている。給電基板５の分配端の各々は、Ｎ個の送受信モジュール７−１から７−Ｎの各々と接続され、送受信モジュール７−１から７−Ｎの各々は、素子アンテナ８−１から８−Ｎの各々に接続されている。電源制御分配基板６の分配端の各々は、Ｎ個の送受信モジュール７−１から７−Ｎの各々に接続されている。

図２は、電源制御分配基板６を示す図である。図２（Ａ）は、図１の電源制御分配基板６の概略構成を示す側面図であり、図２（Ｂ）は、図１の電源制御分配基板６を示す斜視図である。図２（Ａ）に示す電源制御分配基板６は、厚銅層を有し、厚銅層を有するプリント配線基板（ＰＷＢ：ＰｒｉｎｔｅｄＷｉｒｉｎｇＢｏａｒｄ）１１と、信号処理器４と制御信号を送受信する信号配線１２と、電源器３からの電力供給が行われる電源配線１３Ａ，１３Ｂと、送受信モジュール７−１から７−Ｎへの接続部１４−１から１４−Ｎとを備える。

図３は、電源ブスが装着された電源制御分配基板２０を示す図である。図３は、図２の比較例である。図３に示す電源ブスが装着された電源制御分配基板２０は、厚銅層を有する電源ブス用のＰＷＢ２１と、信号処理器４と制御信号を送受信する信号配線２２と、電源器３からの電力供給が行われる電源配線２３Ａ，２３Ｂと、送受信モジュール７−１から７−Ｎへの接続部２４−１から２４−Ｎと、電源ブス２５−１から２５−１２とを備える。電源ブスが装着された電源制御分配基板２０では、電源器３からの電源配線２３Ａ，２３Ｂ及び電源ブス２５−１から２５−１２を介してＰＷＢ２１に流れた大電流が、接続部２４−１から２４−Ｎに供給される。

厚銅層を有する電源制御分配基板６では、大電流は厚銅層を有するＰＷＢ１１に直接流れ、接続部１４−１から１４−Ｎに供給される。

図４は、電源制御分配基板６の層構造を示す概略図である。図４に示す電源制御分配基板６は、厚銅層である層Ｌ９から層Ｌ１２で構成されて大電流を流すことが可能な大電流電源系統層３０と、大電流を要さない他の電源系統層及び各種制御信号が流れるパターン層であり、大電流電源系統層３０を挟持する小電流層３１Ａ，３１Ｂとを備える。なお、小電流層３１Ａは、層Ｌ１からＬ８で構成され、小電流層３１Ｂは、層Ｌ１３からＬ２０で構成されている。なお、層Ｌ１からＬ２０では、隣接する層間は絶縁されている。

図４において、大電流を要する大電流電源系統層３０は、薄い銅箔層である小電流層３１Ａ，３１Ｂよりも厚く形成されており、大電流電源系統層３０としては、２４０μｍ以上の厚い銅箔層を例示することができる。また、導体損失を低減するために大電流電源系統層３０には往路及び復路が各々２層ずつ割り当てられている。これにより、図３の比較例における電源ブス２５−１から２５−１２の使用時と同等の損失で大電流を流すことができる。

また、図４に示すように、往路である層Ｌ９，Ｌ１１と復路である層Ｌ１０，Ｌ１２とが交互に配置されており、往路と復路とを隣接させることで電磁干渉を抑えることができ、電源ブスを使用したときよりもＥＭＣ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）対処能力を向上させることができる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成の一例を示す図である。図５に示すアンテナ装置は、空中線２を空中線２ａに置き換えた点が図１に示すアンテナ装置と異なる。空中線２ａは、電源制御分配基板６ａを備え、電源制御分配基板６ａはエネルギーバンク６０を有する。図５に示すアンテナ装置のその他の構成は、図１に示すアンテナ装置の構成と同じである。

図６は、電源制御分配基板６ａを示す図である。図６（Ａ）は、図５に示す電源制御分配基板６ａの概略構成を示す側面図であり、図６（Ｂ）は、図５に示す電源制御分配基板６ａを示す斜視図である。図６（Ａ）に示す電源制御分配基板６ａは、厚銅層を有するＰＷＢ１１と、信号処理器４と制御信号を送受信する信号配線１２と、電源器３からの電力供給が行われる電源配線１３Ａ，１３Ｂと、送受信モジュール７−１から７−Ｎへの接続部１４−１から１４−Ｎと、コンデンサ群４１とを備える。

コンデンサ群４１は、図５に示すエネルギーバンク６０に相当し、図３において電源ブス２５−１から２５−１２が占有しているスペースに配されている。図５に示すアンテナ装置がレーダである場合には電源のパルス駆動を要する。しかしながら、エネルギーバンクを備えない構成では、電源の急峻な立ち上がりに対して、電源器３から送受信モジュール７−１から７−Ｎへの電流応答が間に合わず、電圧にサグが発生する。このようにコンデンサ群によるエネルギーバンクが設けられると、送受信モジュール７−１から７−Ｎに供給するための電荷を蓄積することができ、電源の急峻な立ち上がりに対しても対応することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１送受信器、２，２ａ空中線、３電源器、４信号処理器、５給電基板、６，６ａ，２０電源制御分配基板、７−１から７−Ｎ送受信モジュール、８−１から８−Ｎ素子アンテナ、１１，２１ＰＷＢ、１２，２２信号配線、１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ電源配線、１４−１から１４−Ｎ，２４−１から２４−Ｎ接続部、２５−１から２５−１２電源ブス、３０大電流電源系統層、３１Ａ，３１Ｂ小電流層、４１コンデンサ群、６０エネルギーバンク。

Claims

ＲＦ信号を送受信する送受信器と、
前記送受信器に接続されて電磁波を送受信する空中線と、
前記空中線に電力を供給する電源器と、
前記空中線に制御信号を送受信する信号処理器と、を備え、
前記空中線は、
前記送受信器から送信された前記ＲＦ信号を分配する給電基板と、
前記給電基板で分配された前記ＲＦ信号の位相及び振幅を制御する複数の送受信モジュールと、
前記電源器と前記複数の送受信モジュールとを接続する第１の厚銅層、第２の厚銅層、第３の厚銅層および第４の厚銅層と、前記信号処理器と前記複数の送受信モジュールとを接続する、前記第１から前記第４の厚銅層よりも厚さが薄い複数の銅箔層とを有する多層の電源制御分配基板と、
前記複数の送受信モジュールに接続され、送信時には前記複数の送受信モジュールによって制御された前記ＲＦ信号を空中に放射して受信時には空中から電磁波を受信する複数の素子アンテナと、を備え、
前記第１の厚銅層および前記第２の厚銅層は、前記電源器から前記複数の送受信モジュールへの電流往路を構成し、前記第３の厚銅層および前記第４の厚銅層は、前記複数の送受信モジュールから前記電源器への電流復路を構成し、前記第１の厚銅層と前記第３の厚銅層とは隣接するように層配置され、前記第２の厚銅層と前記第４の厚銅層とは隣接するように層配置され、
前記第１の厚銅層、前記第２の厚銅層、前記第３の厚銅層および前記第４の厚銅層は、複数の第１の銅箔層と複数の第２の銅箔層によって挟持されるように層配置されることを特徴とするアンテナ装置。
前記電源制御分配基板がエネルギーバンクを有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記エネルギーバンクはコンデンサ群であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。