特許 7544245 アンテナ装置及びレドーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】アンテナ装置及びレドーム

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/42 20060101AFI20240827BHJP

   H01Q 13/10 20060101ALI20240827BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20240827BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/42

H01Q13/10

H01Q21/06

H05K7/20 F

H05K7/20 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023500534

(86)(22)【出願日】2021-11-10

(86)【国際出願番号】 JP2021041381

(87)【国際公開番号】W WO2022176285

(87)【国際公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-07-27

(31)【優先権主張番号】P 2021023028

(32)【優先日】2021-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】望月 拓志

(72)【発明者】

【氏名】高橋 良英

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１６８６９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０８６３７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第３６２１１４６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１７５４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／４２

Ｈ０１Ｑ １３／１０

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子が第１面に配置された第１基板と、
前記第１基板を覆い、前記複数のアンテナ素子の各々と対向する位置に複数のスロットが形成された、熱伝導性を有するレドームと、を備え、
前記レドームは、
前記第１面側とは逆側に突出する放熱フィンと、
前記複数のアンテナ素子のうち、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と隣接する第２アンテナ素子と、の間に設けられ、前記第１基板に接続された発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能な壁部と、を備えるアンテナ装置。

【請求項2】

前記放熱フィンは、前記複数のスロットのうち、第１スロットと、前記第１スロットと隣接する第２スロットと、の間に配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第１基板は、前記第１基板を貫通し、前記第１アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子との間に設けられた第１サーマルビアを備え、
前記壁部は、前記レドームが前記第１基板を覆った状態で、前記第１サーマルビアを覆う位置に設けられ、前記第１サーマルビアを介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記発熱部品は、前記第１基板の前記第１面と逆側の第２面に配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記発熱部品が配置された第２基板と、
前記第１基板の前記第１面と逆側の第２面と、前記第２基板とを接続する伝熱部材と、をさらに備え、
前記壁部は、前記伝熱部材を介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、請求項１～３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第２基板は、前記第２基板を貫通する第２サーマルビアを備え、
前記発熱部品は、前記第２基板において、前記第２面側の第３面と逆側の第４面に配置され、
前記壁部は、前記第２サーマルビア及び前記伝熱部材を介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記伝熱部材は、フィルタ又は高周波同軸接続線路である、請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記複数のスロットの各々は、第１方向に延伸する第１開口部と、前記第１方向と異なる第２方向に延伸する第２開口部とが交差して形成される、請求項１～７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記第１開口部及び前記第２開口部の両端は、拡幅している、請求項８に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

レドームであって、
前記レドームは、熱伝導性を有し、
複数のアンテナ素子が第１面に配置された第１基板を覆った状態で、前記複数のアンテナ素子の各々と対向する位置に複数のスロットが形成され、かつ前記第１面側とは逆側に突出する放熱フィンを有する平面部と、
前記複数のアンテナ素子のうち、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と隣接する第２アンテナ素子と、の間に設けられ、前記第１基板に接続された発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能な壁部と、を備えるレドーム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナ装置及びレドームに関する。

【背景技術】

【0002】

アンテナ一体型の基地局装置では、アンテナのアンテナ面を保護するために、樹脂製のレドームが用いられる。樹脂製のレドームが用いられる場合、耐久性等を高めるために、レドームが厚くなってしまう。そこで、特許文献１のように、樹脂製のレドームを用いずに、導体からなる筐体によりアンテナ面を保護することが検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１７５４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、通信の大容量化に伴い、特許文献１に開示されたアンテナ装置よりも、多数のアンテナ素子を備えるアンテナ装置が検討されている。多数のアンテナ素子を備えるアンテナ装置は、多数のアンテナ素子に対応して多数の送受信機が設けられるため、アンテナ装置が大型化してしまう傾向がある。したがって、アンテナ装置の大型化を抑制することが要求される。

【0005】

本開示の目的の１つは、上記課題を解決するためになされたものであり、アンテナ装置の大型化を抑制することが可能なアンテナ装置及びレドームを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示にかかるアンテナ装置は、
複数のアンテナ素子が第１面に配置された第１基板と、
前記第１基板を覆い、前記複数のアンテナ素子の各々と対向する位置に複数のスロットが形成された、熱伝導性を有するレドームと、を備え、
前記レドームは、
前記第１面側とは逆側に突出する放熱フィンと、
前記複数のアンテナ素子のうち、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と隣接する第２アンテナ素子と、の間に設けられ、前記第１基板に接続された発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能な壁部と、を備える。

【0007】

本開示にかかるレドームは、
熱伝導性を有し、
複数のアンテナ素子が第１面に配置された第１基板を覆った状態で、前記複数のアンテナ素子の各々と対向する位置に複数のスロットが形成され、かつ前記第１面側とは逆側に突出する放熱フィンを有する平面部と、
前記複数のアンテナ素子のうち、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と隣接する第２アンテナ素子と、の間に設けられ、前記第１基板に接続された発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能な壁部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、アンテナ装置の大型化を抑制することが可能なアンテナ装置及びレドームを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかるアンテナ装置の概略上面図である。

【図2】実施の形態１にかかるアンテナ装置の概略断面図である。

【図3】実施の形態１にかかるアンテナ装置における放熱の流れを説明するための図である。

【図4】変形例１にかかるレドームの平面部を拡大した拡大図である。

【図5】変形例２にかかるアンテナ装置の概略上面図である。

【図6】変形例２にかかるアンテナ装置の概略上面図である。

【図7】実施の形態２にかかるアンテナ装置の概略断面図である。

【図8】実施の形態２にかかるアンテナ装置における放熱の流れを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。各実施形態において、平行、水平、垂直等の方向には、本開示の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、実施の形態を説明するための図面において、方向について特に記載しない場合には、図面上での方向をいうものとする。

【0011】

（実施の形態に至る検討）
まず、実施の形態の詳細を説明する前に実施の形態に至る検討について説明する。
第５世代の移動体通信に用いられるアンテナ装置として、アクティブアンテナシステム（ＡＡＳ：Active Antenna System）が知られている。ＡＡＳは、超多素子アンテナアレーを構成するアンテナ素子毎に送受信機を設けることで、自由度のあるビームフォーミング（Beamforming）、ＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi User-Multiple Input Multiple）、及びマッシブＭＩＭＯ（Massive-MIMO）等を可能とする。これにより、ＡＡＳは、複数の通信端末及び複数レイヤの無線信号を空間多重して一括伝送できるため、セルスループットを大幅に向上でき、周波数利用効率を向上できる。

【0012】

ＭＵ－ＭＩＭＯが可能なフルデジタルビームフォーミング（Full Digital Beamforming）機能を有するＡＡＳは、ＡＤＣ(analog to digital converter)、ＤＡＣ(digital to analog converter)、ＴＲＸ(Transmitter and Receiver)、ＲＦフロントエンド（Radio Frequency Frontend）を含む送受信機が各アンテナに対応して設けられる。そのため、当該ＡＡＳは、アンテナ数に応じて送受信機数も多くなることから、アンテナ素子及び送受信機の数の増加に伴い、消費電力も増加することになる。

【0013】

上述したように、一般的に、アンテナ一体型基地局装置では、アンテナのアンテナ面を保護するために、樹脂製のレドームが用いられる。樹脂製レドームが用いられる場合、樹脂製のレドームは、アンテナ面に配置されることになるが、アンテナ装置からの熱を放熱する際に妨げになってしまう可能性がある。ＡＡＳは、多数のアンテナ素子数が設けられることから、アレーアンテナの面積も大型化する。そのため、ＡＡＳに樹脂製のレドームが用いられる場合、ＡＡＳのアンテナ面からの放熱は難しくなるため、ＡＡＳのアンテナ面とは逆側の背面側に設けられた筐体に、ラジエータフィン（Radiator Fin）が設けられ、当該フィンの高さ及び数を増加させて放熱を行う。したがって、ＡＡＳに、樹脂製のレドームが採用されると、ＡＡＳは、放熱フィンの包絡容積が増加してしまい、重量も増加してしまうため、大型化につながってしまう。

【0014】

ところで、内部デバイスの温度上昇を抑制するための冷却方式として、強制空冷方式及び自然空冷方式が知られている。強制冷却方式は、ファンを設けることにより、外気を内部デバイスに押し込む、又は過熱した空気を内部デバイスから吸い出すことで、内部デバイスを冷却する方式である。自然空冷方式は、内部デバイスからの熱を拡散させつつ、当該熱をラジエータフィン（Radiator Fin）に導いた上で、フィン数及びフィン長を確保して外部環境との放熱面積を拡張させて放熱効率を高める方式である。

【0015】

ＡＡＳに、強制冷却方式を採用した場合、放熱及び小型化の効果を望めるが、ファン等を連続して駆動させる必要があるため、連続駆動による故障が発生し信頼性低下につながるとともに、故障時の即時メンテナンスが必要になってしまう。また、ＡＡＳは、都市部にも展開されることから、ＡＡＳに強制冷却方式を採用した場合、ファンの回転音による騒音公害につながってしまう。そのため、ＡＡＳは、強制冷却方式よりも、自然冷却方式が採用される可能性が高い。したがって、自然冷却方式がＡＡＳに採用された場合でも、ＡＡＳの小型化及び軽量化を実現しつつ、ＡＡＳの放熱効率を高めることが望まれる。本開示では、ＡＡＳの大型化を抑制しつつ、ＡＡＳの放熱効率を高めることが可能な構成を実現する。

【0016】

（実施の形態１）
図１及び図２を用いて、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００の構成例について説明する。図１は、実施の形態１にかかるアンテナ装置の概略上面図である。図２は、実施の形態１にかかるアンテナ装置の拡大断面図であり、図１の切断線ＩＩ－ＩＩにおいて切断したときの断面図の一部を示す拡大断面図である。なお、図１は、後述する基板１０が水平面と略平行な状態における上面図であるが、アンテナ装置１００が運用される場合、後述する基板１０が水平面に対して略垂直に配置されることから、図１は、アンテナ装置１００の正面図とも言える。

【0017】

アンテナ装置１００は、複数のアンテナ素子を備えるアンテナアレーであり、例えば、ＡＡＳであってもよい。アンテナ装置１００は、多数のアンテナ素子を備えることから、アンテナシステムと称されてもよい。図１及び図２に示すように、アンテナ装置１００は、基板１０と、複数のアンテナ素子２０と、グランド層３０と、複数の発熱部品４０と、レドーム５０とを備える。

【0018】

まず、図２を参照して、アンテナ装置１００の構成例について説明する。
基板１０には、電気配線パターンが設けられており、基板１０のＺ軸正方向側の第１面に、複数のアンテナ素子２０が配置されている。第１面は、アンテナ素子２０からの電波放射方向であるため、表面又は上面と称されてもよく、基板１０における第１面と逆側の第２面は、裏面又は下面と称されてもよい。複数のアンテナ素子２０は、基板１０の上面におけるＸ軸方向に、所定の距離を離間して配置される。複数のアンテナ素子２０は、基板１０の表面に設けられたグランドラインを介して、グランド層３０及びレドーム５０と電気的に接続されている。なお、図示を省略するが、複数のアンテナ素子２０は、それぞれ、Ｙ軸方向にも所定の間隔を離間して配置される。

【0019】

基板１０には、基板１０を貫通する貫通孔であるサーマルビア１１が形成されている。サーマルビア１１は、基板１０において、アンテナ素子２０の近傍に形成され、隣接するアンテナ素子２０の間に形成されている。換言すると、サーマルビア１１は、各アンテナ素子２０の周囲に形成されており、各アンテナ素子２０は、複数のサーマルビア１１により囲まれるように、サーマルビア１１が、基板１０に形成されている。なお、図２では、全ての隣接するアンテナ素子２０の間に、サーマルビア１１が形成されているが、一部の隣接するアンテナ素子２０の間にサーマルビア１１が形成されていなくてもよい。

【0020】

アンテナ素子２０は、隣接するアンテナ素子２０と等間隔で配置されてもよい。アンテナ素子２０は、給電電力を給電するアンテナ素子であり、例えば、パッチアンテナである。アンテナ素子２０は、基板１０の裏面に接続された送受信機（不図示）が信号を送受信するための１次共振器である。アンテナ装置１００は、アンテナ素子２０と、後述するスロット５３により構成されるスロットアンテナ素子との双共振により、スロットアンテナ素子から基板１０の上面が指向する方向に電波を放射して、当該方向の通信装置と信号を送受信可能となる。

【0021】

基板１０の裏面には、例えば、アンテナ素子２０の数と同数の発熱部品４０が接続されている。発熱部品４０は、例えば、ＡＭＰ（Amplifier）等であってもよい。基板１０の裏面及びサーマルビア１１には、例えば、銅箔により形成されたグランド層３０が形成されている。各発熱部品４０は、グランド層３０を介して、当該発熱部品４０と、基板１０とを接続する。各発熱部品４０は、各アンテナ素子２０と対応する位置に配置されてもよい。複数の発熱部品４０は、それぞれ、各アンテナ素子２０のＺ軸負方向に、各アンテナ素子２０と基板１０を挟む位置に配置されてもよい。発熱部品４０は、グランド層３０を介して、アンテナ素子２０と、電気的に接続されている。また、発熱部品４０は、グランド層３０を介して、後述するレドーム５０と熱的に接続している。換言すると、発熱部品４０が発した熱は、サーマルビア１１を介してレドーム５０に伝達可能に構成される。つまり、サーマルビア１１は、放熱パスとして構成され、発熱部品４０が発した熱を、レドーム５０に伝える。

【0022】

なお、図２では図示を省略しているが、発熱部品４０は、基板１０のグランド以外の信号線及び制御線のうち、少なくとも１つを介して外部回路と接続されている。さらに、発熱部品４０の裏面のグランドパッド（GND PAD1）又は発熱部品４０周囲に配置されたグランドピン（GND Pin）は、基板１０上のグランドパターン面（GND Pattern）に面実装技術（SMT：Surface Mount Technology）等によるリフロー処理でグランド間が接続されている。もしくは、発熱部品４０の裏面のグランドパッド（GND PAD1）又は発熱部品４０周囲に配置されたグランドピン（GND Pin）は、グランドピン接続用グランド端子部（GND PAD２）に面実装技術（SMT：Surface Mount Technology）等によるリフロー処理でグランド間が接続されている。グランド間が接続されている部分を示すグランド接続部は、電気的Groundingだけではなく、熱的にも、放熱経路を形成すべくグランド層３０に接続されている。

【0023】

レドーム５０は、熱伝導性を有しており、例えば、アルミニウム、銀及び銅等の金属により形成された金属製のレドームである。なお、レドーム５０は、熱伝導性を有する導体であればよいため、金属により形成されていなくてもよい。レドーム５０は、基板１０を覆った状態で、基板１０と固定され、基板１０を保護する保護部材として構成される。レドーム５０は、平面部５１と、壁部５２とを備える。

【0024】

平面部５１は、基板１０を覆った状態で、基板１０から壁部５２の高さ分の距離を離間して、基板１０と平行に配置される。平面部５１は、基板１０を覆った状態で、各アンテナ素子２０と対向する位置に、アンテナ素子２０と同数のスロット５３が形成されている。複数のスロット５３は、それぞれ、各アンテナ素子２０のＺ軸正方向の位置に形成されている。スロット５３は、スロットアンテナ素子として機能する。当該スロットアンテナ素子は、アンテナ素子２０と同一の共振周波数を有する副共振器であり、アンテナ素子２０と結合共振し、周波数帯域を広げるアンテナ素子として機能する。アンテナ装置１００は、スロット５３がスロットアンテナ素子として機能することで、レドーム５０における基板１０の表面側とは逆側の外面が指向する方向の通信装置と、より幅広い周波数帯域で信号を送受信できる。なお、レドーム５０は、複数のスロット５３が複数のスロットアンテナ素子として機能するため、スロットアンテナと称されてもよい。

【0025】

また、平面部５１は、基板１０の表面側とは逆側の外面に突出する第１放熱フィン５４を備える。第１放熱フィン５４は、発熱部品４０において発生した熱を外部に放出するためのフィンである。第１放熱フィン５４は、スロットアンテナ素子として機能するスロット５３の近傍に配置される。第１放熱フィン５４は、平面部５１に対して、Ｚ軸正方向かつ垂直方向に突出しており、壁部５２がＺ軸正方向に延伸するように、平面部５１の外面に突出する。第１放熱フィン５４は、壁部５２から伝達された、発熱部品４０の熱を空気に伝えることで、アンテナ装置１００の外部に、発熱部品４０の熱を放出する。換言すると、外気の空気は、第１放熱フィン５４の表面に触れることで、壁部５２から伝達された、発熱部品４０の熱を奪い、当該熱を外部に放出する。

【0026】

壁部５２は、平面部５１と垂直にＺ軸負方向に設けられている。壁部５２は、レドーム５０が基板１０を覆った状態で、基板１０と接続し、かつ各アンテナ素子２０を囲むように設けられている。具体的には、壁部５２は、レドーム５０が基板１０を覆った状態で、隣接するアンテナ素子２０の間に基板１０と接続するように設けられる。また、壁部５２は、レドーム５０が基板１０を覆った状態で、基板１０の端部近傍において、基板１０と接続するように設けられる。壁部５２は、レドーム５０が基板１０を覆った状態で、基板１０と接続し、基板１０の裏面に接続された発熱部品４０と熱的に接続され、発熱部品４０の熱を、少なくとも第１放熱フィン５４に伝達可能に構成される。具体的には、壁部５２は、レドーム５０が基板１０を覆った状態で、基板１０に形成されたサーマルビア１１を覆う位置に設けられており、サーマルビア１１から、発熱部品４０の熱が伝わり、伝わった熱を少なくとも第１放熱フィン５４に伝達可能に構成される。なお、発熱部品４０の熱は、壁部５２から第１放熱フィン５４に伝達され、第１放熱フィン５４が、当該熱を外部に放出する。

【0027】

また、壁部５２は、アンテナ素子２０が配置された基板１０と電気的に接続されている。上述したように、壁部５２は、隣接する２つのアンテナ素子２０の間に設けられるため、各アンテナ素子２０について、隣接するアンテナ素子２０を含む他のアンテナ素子２０との相互影響を低減可能に構成される。すなわち、壁部５２は、各アンテナ素子２０に対して、他のアンテナ素子２０との相互影響を低減し、アンテナ装置１００のアンテナ特性を向上する。

【0028】

なお、図２は、図１において、Ｘ軸方向に配列されたスロット５３の中心を通る切断線ＩＩ－ＩＩにおいて切断したときの断面図であるが、Ｙ軸方向に配列されたスロット５３の中心を通る切断線で切断したときの断面図も、放熱フィン以外は同様であるため図示及び説明を省略する。

【0029】

次に、図１を参照して、レドーム５０の平面部５１について説明する。平面部５１は、各アンテナ素子２０と対向する位置に形成された複数のスロット５３と、隣接するアンテナ素子２０の間に設けられた複数の第１放熱フィン５４及び第２放熱フィン５５を含む放熱フィン５６とを備える。図１に示すように、スロット５３は、Ｘ字状の形状をしている。

【0030】

具体的には、図１の右下に示すように、スロット５３は、例えば、Ｘ軸とのなす角度が４５度の第１方向に延伸する第１開口部５３ａと、当該第１方向とは異なる、例えば、Ｘ軸とのなす角度が１３５度（－４５度）の第２方向に延伸する第２開口部５３ｂとを含む。第１開口部５３ａ及び第２開口部５３ｂは、例えば、矩形の開口部である。スロット５３は、第１開口部５３ａと、第２開口部５３ｂとが、例えば、スロット５３の中心位置において交差して形成される。スロット５３は、２偏波を送受信可能なスロットアンテナ素子として機能する。そのため、スロット５３は、第１開口部５３ａ及び第２開口部５３ｂを含む。

【0031】

なお、当然ながら、第１方向及び第２方向とＸ軸とのなす角度は、上記に限られず適宜設定されてよく、第１開口部５３ａ及び第２開口部５３ｂの形状も矩形でなくてもよい。また、スロット５３が、例えば、１偏波に対応するスロットアンテナ素子として機能してもよく、スロット５３は、第１開口部５３ａ及び第２開口部５３ｂのうち、１つの開口部を備えてもよい。

【0032】

放熱フィン５６は、平面部５１のうち、基板１０の表面側とは逆側の外面に突出している。換言すると、第１放熱フィン５４及び第２放熱フィン５５は、平面部５１のうち、基板１０の表面側とは逆側の外面に突出している。放熱フィン５６は、隣接する２つのスロット５３の間に、スロットアンテナ素子として機能するスロット５３の近傍に配置される。

【0033】

第１放熱フィン５４は、Ｘ軸方向に隣接する２つのスロット５３の間に配置される。第１放熱フィン５４は、Ｘ軸方向に隣接する２つのスロット５３の間に配置されており、平面部５１のＹ軸負方向にある端部から平面部５１のＹ軸正方向にある端部まで延在する。なお、図１に示す第１放熱フィン５４の形状は、一例であるため、他の形状でもよい。

【0034】

第２放熱フィン５５は、Ｙ軸方向に隣接する２つのスロット５３の間に配置される。また、第２放熱フィン５５は、隣接する２つの第１放熱フィン５４の間に配置される。第２放熱フィン５５は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とする矩形の３つの放熱フィンにより構成される。第２放熱フィン５５は、第１放熱フィン５４よりも、長手方向の長さが短い３つの放熱フィンにより構成される。第２放熱フィン５５は、３つの放熱フィンを含むため、放熱フィン群と称されてもよい。なお、第２放熱フィン５５は、３つの放熱フィンにより構成されているが、第２放熱フィン５５が備える放熱フィンの数は、３つでなくてもよい。また、図１に示す第１放熱フィン５４及び第２放熱フィン５５の形状は、一例であるため、他の形状でもよい。

【0035】

次に、図３を参照して、実施の形態１にアンテナ装置１００における放熱の流れについて説明する。図３は、実施の形態１にかかるアンテナ装置における放熱の流れを説明するための図である。図３は、図２に示した概略断面図に、発熱部品４０で発生した熱の流れを示す、白抜きの矢印を追加した図である。図３に示すように、発熱部品４０で発生した熱は、グランド層３０を介して、熱伝導性を有するレドーム５０の壁部５２に伝わる。

【0036】

具体的には、発熱部品４０は、アンテナ素子２０のＺ軸負方向に位置しており、隣接する２つのアンテナ素子２０の間には、サーマルビア１１が形成されている。発熱部品４０で発生した熱は、少なくとも、発熱部品４０の近傍に配置された２つのサーマルビア１１を介して、当該２つのサーマルビア１１を覆う２つの壁部５２に伝わる。そして、２つの壁部５２に伝わった発熱部品４０の熱は、平面部５１に伝えられ、平面部５１において、スロットアンテナ素子として機能するスロット５３の近傍に配置された放熱フィン５６から放出される。

【0037】

以上説明したように、アンテナ装置１００は、スロットアンテナとしても機能し、かつアンテナ素子２０が配置された基板１０を保護する、熱伝導性のレドーム５０を備える。レドーム５０は、外面に放熱フィン５６を有し、放熱フィン５６が、スロットアンテナ素子として機能するスロット５３の近傍に設けられている。基板１０は、サーマルビア１１を備えており、発熱部品４０から発せられた熱を放熱フィンに伝達するための放熱パスとして構成される。さらに、レドーム５０は、隣接する２つのアンテナ素子２０の間に、発熱部品４０の熱を放熱フィン５６に伝達可能な壁部５２を備える。アンテナ装置１００は、このような構成を備えることから、発熱部品４０の熱を外部に放熱できる。

【0038】

ここで、特許文献１には、放熱フィンを備えるアンテナ装置が開示されていない。そのため、特許文献１に開示された技術を用いて、多数のアンテナ素子を備えるアンテナ装置を実現する場合、導体からなる筐体の他に放熱フィンが必要となり、アンテナ装置の大型化してしまう可能性がある。これに対して、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００は、アンテナ素子２０を保護するレドーム５０が、放熱フィン５６を備えるため、レドーム５０に加えて、放熱フィン５６を設ける必要がない。したがって、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、アンテナ装置１００の背面側に放熱フィンを設ける必要がなくなるため、アンテナ装置の大型化を抑制できる。

【0039】

さらに、アンテナ装置１００は、レドーム５０が放熱フィン５６を備えることから、アンテナ装置１００の背面側にさらなる放熱フィンを配置できる。したがって、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、アンテナ装置１００の背面に、さらに放熱経路を設けることができ、アンテナ装置１００の実装の自由度を向上できる。さらに、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、アンテナ素子を高密度に実装してもアンテナ装置を小型化でき、かつ製造費用を抑制できる。

【0040】

また、アンテナ装置１００は、複数の発熱部品４０の各々から発生した熱は、当該発熱部品４０の近傍に設けられた、少なくとも２つのサーマルビア１１及び当該２つのサーマルビア１１を覆う２つの壁部５２を介して、放熱フィン５６から放熱できる。すなわち、アンテナ装置１００は、複数の発熱部品４０の各々が発した熱を、複数の熱伝達経路を介して、放熱フィン５６から放熱できる。したがって、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、放熱効率を高めることができる。

【0041】

さらに、アンテナ装置１００は、壁部５２が、基板１０と電気的に接続されており、隣接する２つのアンテナ素子２０の間に設けられているため、各アンテナ素子２０について、他のアンテナ素子２０との相互影響を低減できる。これに対して、特許文献１にかかるアンテナ装置は、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００が備える壁部５２を備えないため、特許文献１にかかるアンテナ装置は、導体からなる筐体内の空間で多重共振を起こしてしまう。そのため、特許文献１にかかるアンテナ装置を用いる場合、多重共振を抑制するために、吸収体を貼付する等の措置が必要となってしまうことから、アンテナ利得が劣化したり、高コストな構造となり得る。一方、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、アンテナ素子２０の間の相互影響を低減できるため、アンテナ利得の低下を抑制できる。さらに、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、多重共振を抑制するための吸収体を貼付する必要もないため、開発費用及び製造費用を抑制できる。

【0042】

また、アンテナ装置において、アンテナ面を保護するために樹脂製のレドームが用いられる場合、アンテナ装置前面を放熱用に使用することができない。そのため、アンテナ装置において、樹脂製のレドームが用いられる場合、アンテナ装置の背面に放熱フィンを設ける必要がある。これに対して、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００は、熱伝導性を有するレドーム５０を備えるため、アンテナ前面に放熱機構を備える構成を実現できる。そして、レドーム５０が、放熱フィン５６を備えるため、レドーム５０に加えて、放熱フィン５６をさらに設ける必要がない。したがって、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００によれば、アンテナ装置の放熱効率を高め、アンテナ装置の小型化に寄与できる。さらに、アンテナ装置１００において、放熱フィン５６の寸法及び位置関係を最適化し、アンテナ素子２０の間の相互結合影響によるアンテナパターン歪みを補正することで、アンテナ装置１００のアンテナ特性を、より高めることができる。

【0043】

また、アンテナ装置において、アンテナ面を保護するために樹脂製のレドームが用いられる場合、アンテナ特性を適切に調整するためにアンテナ素子と樹脂レドームとの間の空間を一定量確保する必要がある。これに対して、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００は、スロットアンテナ素子と、レドーム５０とが、同一部材で構成されるため、アンテナ素子と、レドームとの間の空間を設ける必要がなく、装置体積の小型化に寄与できる。

【0044】

（変形例１）
実施の形態１では、スロット５３の形状は、Ｘ字状であることで説明したが、スロット５３の形状が、いわゆるドッグボーン型であってもよく、スロット５３が、ドッグボーンアンテナとして機能してもよい。

【0045】

図４は、変形例１にかかるレドーム５０の平面部５１を拡大した拡大図である。具体的には、図４は、平面部５１に設けられた複数のスロット５３のうちの１つのスロット５３を拡大した拡大図である。なお、変形例１では、スロット５３の形状が、実施の形態１と異なるが、その他の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を適宜割愛する。

【0046】

図４に示すように、スロット５３は、実施の形態１と同様に、第１方向に延伸する第１開口部５３ａと、第２方向に延伸する第２開口部５３ｂとを含み、第１開口部５３ａと、第２開口部５３ｂとが、例えば、スロット５３の中心位置において交差して形成される。また、スロット５３は、第１開口部５３ａ及び第２開口部５３ｂの両端が拡幅している。

【0047】

具体的には、第１開口部５３ａの両端である端部５３ｃ及び端部５３ｄにおいて、第１方向と直交する垂直方向の幅が、第１開口部５３ａのうち、第１開口部５３ａの両端と異なる部分における当該垂直方向の幅よりも広くなっている。また、第２開口部５３ｂの両端である端部５３ｅ及び端部５３ｆにおいて、第２方向と直交する垂直方向の幅が、第２開口部５３ｂのうち、第２開口部５３ｂの両端と異なる部分における当該垂直方向の幅よりも広くなっている。

【0048】

このように、実施の形態１におけるスロット５３の形状を、変形例１のように変形しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態１におけるスロット５３の形状を、変形例１のように変形すれば、アンテナ装置１００の周波数帯域を広帯域化することが可能となる。

【0049】

（変形例２）
実施の形態１において、アンテナ装置１００に対して、アンテナ装置１００の内部が腐食しないように構成を変形してもよい。
図５及び図６は、変形例２にかかるアンテナ装置の概略上面図である。具体的には、図６は、変形例２にかかるアンテナ装置１００のスロット部分を透過した透過図である。

【0050】

図５及び図６に示すように、スロット５３のＺ軸正方向に、スロット５３を封止する封止材６１が配置される。封止材６１は、電波を透過する樹脂である。なお、シリコーン等の液状の樹脂をスロット５３に充填することで、スロット５３が封止されてもよい。このように、実施の形態１におけるアンテナ装置１００を、変形例２のようにしても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、変形例２にかかるアンテナ装置１００は、スロット５３が樹脂により封止されて気密構造となっていることから、アンテナ装置１００の装置内部の腐食を防ぐことができる。

【0051】

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、発熱部品４０が基板１０との接続の仕方が、実施の形態１と異なる。

【0052】

図７を参照して、実施の形態２にかかるアンテナ装置２００の構成例について説明する。図７は、実施の形態２にかかるアンテナ装置の概略断面図であり、図２に対応する図である。なお、実施の形態２においても、アンテナ装置の概略正面図は同様であるため、図示及び説明を割愛する。すなわち、実施の形態２におけるレドーム５０は、実施の形態１と同様の構成をしているため、説明を適宜割愛する。

【0053】

アンテナ装置２００は、基板１０及び７０と、複数のアンテナ素子２０と、グランド層３０及び８０と、複数の発熱部品４０と、レドーム５０と、伝熱部材９０と、を備える。アンテナ装置２００は、実施の形態１にかかるアンテナ装置１００の構成に、基板７０と、グランド層８０と、伝熱部材９０とをさらに備える構成である。なお、基板１０、複数のアンテナ素子２０、グランド層３０、複数の発熱部品４０、及びレドーム５０は、実施の形態１と基本的に同様であるため、共通する記載を適宜割愛する。

【0054】

基板７０は、発熱部品４０が配置される基板である。基板７０には、基板１０と対向する第３面と逆側の第４面に、アンテナ素子２０の数と同数の発熱部品４０が配置される。換言すると、基板７０のＺ軸負方向の下面には、アンテナ素子２０の数と同数の発熱部品４０が配置される。第３面は、基板１０の表面と同方向を向いているため、基板７０の表面又は上面と称されてもよく、第４面は、基板７０の裏面又は下面と称されてもよい。複数の発熱部品４０は、それぞれ、各アンテナ素子２０と対応する位置に配置されてもよい。換言すると、複数の発熱部品４０は、それぞれ、各アンテナ素子２０のＺ軸負方向に配置されてもよい。

【0055】

基板７０には、基板７０を貫通する貫通孔であるサーマルビア７１が形成されている。サーマルビア７１は、基板７０において、発熱部品４０の近傍に形成される。サーマルビア７１は、例えば、各発熱部品４０の周囲に形成される。換言すると、各発熱部品４０は、複数のサーマルビア７１により囲まれるように、サーマルビア７１が、基板７０に形成される。

【0056】

基板７０は、基板１０と対向する表面に、アンテナ素子２０及び発熱部品４０の数と同数の伝熱部材９０が配置される。複数の伝熱部材９０は、それぞれ、各アンテナ素子２０及び各発熱部品４０と対応する位置に配置される。換言すると、複数の伝熱部材９０は、それぞれ、各アンテナ素子２０のＺ軸負方向に配置され、かつ各発熱部品４０のＺ軸正方向に配置される。

【0057】

基板７０の表面、サーマルビア７１及び裏面には、例えば、銅箔により形成されたグランド層８０が形成される。各発熱部品４０は、グランド層８０を介して、当該発熱部品４０と、伝熱部材９０とを接続する。発熱部品４０は、グランド層８０を介して、伝熱部材９０と、電気的に、かつ熱的に接続されている。換言すると、発熱部品４０は、サーマルビア７１を介して、発熱部品４０の熱を伝熱部材９０に伝達可能に構成される。つまり、サーマルビア７１は、放熱パスとして構成され、発熱部品４０が発した熱を、伝熱部材９０に伝える。

【0058】

なお、図７では図示を省略しているが、発熱部品４０は、基板１０のグランド以外の信号線及び制御線のうち、少なくとも１つを介して外部回路と接続されている。さらに、発熱部品４０の裏面のグランドパッド（GND PAD1）又は発熱部品４０周囲に配置されたグランドピン（GND Pin）は、基板１０上のグランドパターン面（GND Pattern）に面実装技術（SMT：Surface Mount Technology）等によるリフロー処理でグランド間が接続されている。もしくは、発熱部品４０の裏面のグランドパッド（GND PAD1）又は発熱部品４０周囲に配置されたグランドピン（GND Pin）は、グランドピン接続用グランド端子部（GND PAD２）に面実装技術（SMT：Surface Mount Technology）等によるリフロー処理でグランド間が接続されている。グランド間が接続されている部分を示すグランド接続部は、電気的Groundingだけではなく、熱的にも、放熱経路を形成すべくグランド層８０に接続されている。

【0059】

伝熱部材９０は、基板１０と、基板７０とを接続する。換言すると、基板１０は、基板１０の裏面に、伝熱部材９０と接続して配置されている。伝熱部材９０は、フィルタ（フィルタ部品）でもよく、高周波同軸接続線路でもよい。伝熱部材９０がフィルタである場合、伝熱部材９０は、熱電伝導性の高い構造で構成されるＲＦバンドバスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）でもよい。ＲＦ ＢＦＰは、基板７０に配置された、ＲＦ回路（不図示）、ＴＲＸ回路（不図示）、及びデジタル回路（Digital Circuit）（不図示）と、基板１０に配置されたアンテナ素子２０とを電気的に、かつ熱的に接続してもよい。つまり、ＲＦ ＢＰＦは、各アンテナ素子２０と、ＲＦ及びＴＲＸとの間を電気回路的にも、放熱経路的にも効果的に活用されてもよい。

【0060】

伝熱部材９０は、基板１０において、アンテナ素子２０が配置されている表面と逆側の裏面と、基板７０の表面とを接続する。伝熱部材９０は、発熱部品４０及びアンテナ素子２０と電気的に接続されている。また、伝熱部材９０は、発熱部品４０及びレドーム５０の壁部５２と熱的に接続されている。換言すると、発熱部品４０が発した熱は、伝熱部材９０を介して、壁部５２に伝達可能に構成される。すなわち、レドーム５０の壁部５２は、伝熱部材９０を介して、発熱部品４０の熱を放熱フィン５６に伝達可能に構成される。具体的には、壁部５２は、サーマルビア７１、伝熱部材９０及びサーマルビア１１を介して、発熱部品４０の熱を放熱フィン５６に伝達可能に構成される。

【0061】

なお、基板１０と、伝熱部材９０との間、又は伝熱部材９０と、基板７０との間に、熱伝達効率を向上させるために、熱伝達シートが配置されてもよい。また、伝熱部材９０が、高周波同軸接続線路である場合、フィルタは、基板１０の下面に実装される。そして、周波数供用送受信機（不図示）が配置された基板７０は、周波数依存性のある基板１０を、運用周波数帯域に応じて交換して接続することで周波数供用が可能な構成として実装される。

【0062】

次に、図８を参照して、実施の形態２にアンテナ装置２００における放熱の流れについて説明する。図８は、実施の形態２にかかるアンテナ装置における放熱の流れを説明するための図である。図８は、図７に示した概略断面図に、発熱部品４０で発生した熱の流れを示す、白抜きの矢印を追加した図である。図８に示すように、発熱部品４０で発生した熱は、グランド層８０を介して、伝熱部材９０に伝わる。具体的には、発熱部品４０は、伝熱部材９０及びアンテナ素子２０のＺ軸負方向の位置に配置されており、発熱部品４０の近傍には、サーマルビア７１が形成されている。発熱部品４０で発生した熱は、少なくとも、発熱部品４０の近傍に配置された２つのサーマルビア７１を介して、伝熱部材９０に伝わる。

【0063】

発熱部品４０の熱は、伝熱部材９０を介して、基板１０の裏面に配置されたグランド層３０に伝えられ、グランド層３０を介して、レドーム５０の壁部５２に伝えられる。具体的には、伝熱部材９０は、アンテナ素子２０のＺ軸負方向の位置に配置されており、隣接する２つのアンテナ素子２０の間には、サーマルビア１１が形成されている。発熱部品４０で発生した熱は、少なくとも、発熱部品４０の近傍に配置された２つのサーマルビア１１を介して、当該２つのサーマルビア１１を覆う２つの壁部５２に伝わる。そして、２つの壁部５２に伝わった発熱部品４０の熱は、平面部５１に伝えられ、平面部５１において、スロットアンテナ素子として機能するスロット５３の近傍に配置された放熱フィン５６から放出される。

【0064】

以上説明したように、アンテナ装置２００は、発熱部品４０が配置される位置が、実施の形態１と異なるが、基板７０には、サーマルビア７１が形成されており、サーマルビア７１及び基板７０の上面にはグランド層８０が形成されている。また、アンテナ装置２００は、グランド層８０と、グランド層３０とに接続する伝熱部材９０が設けられている。そのため、アンテナ装置２００は、発熱部品４０が発した熱を、サーマルビア７１、グランド層８０、伝熱部材９０、グランド層３０、サーマルビア１１、壁部５２、平面部５１及び放熱フィン５６を介して、外部に放出できる。したがって、実施の形態２にかかるアンテナ装置２００は、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

【0065】

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。

【0066】

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
複数のアンテナ素子が第１面に配置された第１基板と、
前記第１基板を覆い、前記複数のアンテナ素子の各々と対向する位置に複数のスロットが形成された、熱伝導性を有するレドームと、を備え、
前記レドームは、
前記第１面側とは逆側に突出する放熱フィンと、
前記複数のアンテナ素子のうち、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と隣接する第２アンテナ素子と、の間に設けられ、前記第１基板に接続された発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能な壁部と、を備えるアンテナ装置。
（付記２）
前記放熱フィンは、前記複数のスロットのうち、第１スロットと、前記第１スロットと隣接する第２スロットと、の間に配置される、付記１に記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記第１基板は、前記第１基板を貫通し、前記第１アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子との間に設けられた第１サーマルビアを備え、
前記壁部は、前記レドームが前記第１基板を覆った状態で、前記第１サーマルビアを覆う位置に設けられ、前記第１サーマルビアを介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、付記１又は２に記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記発熱部品は、前記第１基板の前記第１面と逆側の第２面に配置される、付記１～３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（付記５）
前記発熱部品が配置された第２基板と、
前記第１基板の前記第１面と逆側の第２面と、前記第２基板とを接続する伝熱部材と、をさらに備え、
前記壁部は、前記伝熱部材を介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、付記１～３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記第２基板は、前記第２基板を貫通する第２サーマルビアを備え、
前記発熱部品は、前記第２基板において、前記第２面側の第３面と逆側の第４面に配置され、
前記壁部は、前記第２サーマルビア及び前記伝熱部材を介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、付記５に記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記伝熱部材は、フィルタ又は高周波同軸接続線路である、付記６に記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記複数のスロットの各々は、第１方向に延伸する第１開口部と、前記第１方向と異なる第２方向に延伸する第２開口部とが交差して形成される、付記１～７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（付記９）
前記第１開口部及び前記第２開口部の両端は、拡幅している、付記８に記載のアンテナ装置。
（付記１０）
前記複数のスロットは、樹脂により封止されている、付記１～９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（付記１１）
レドームであって、
前記レドームは、熱伝導性を有し、
複数のアンテナ素子が第１面に配置された第１基板を覆った状態で、前記複数のアンテナ素子の各々と対向する位置に複数のスロットが形成され、かつ前記第１面側とは逆側に突出する放熱フィンを有する平面部と、
前記複数のアンテナ素子のうち、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と隣接する第２アンテナ素子と、の間に設けられ、前記第１基板に接続された発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能な壁部と、を備えるレドーム。
（付記１２）
前記放熱フィンは、前記複数のスロットのうち、第１スロットと、前記第１スロットと隣接する第２スロットと、の間に配置される、付記１１に記載のレドーム。
（付記１３）
前記壁部は、前記レドームが前記第１基板を覆った状態で、前記第１基板に形成された第１サーマルビアを覆う位置に設けられ、前記第１サーマルビアを介して、前記発熱部品の熱を前記放熱フィンに伝達可能である、付記１２に記載のレドーム。
（付記１４）
前記複数のスロットの各々は、第１方向に延伸する第１開口部と、前記第１方向と異なる第２方向に延伸する第２開口部とが交差して形成される、付記１１～１３のいずれか１項に記載のレドーム。
（付記１５）
前記第１開口部及び前記第２開口部の両端は、拡幅している、付記１４に記載のレドーム。
（付記１６）
前記複数のスロットは、樹脂により封止されている、付記１１～１５のいずれか１項に記載のレドーム。

【0067】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0068】

この出願は、２０２１年２月１７日に出願された日本出願特願２０２１－０２３０２８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0069】

１０、７０ 基板
１１、７１ サーマルビア
２０ アンテナ素子
３０、８０ グランド層
４０ 発熱部品
５０ レドーム
５１ 平面部
５２ 壁部
５３ スロット
５３ａ 第１開口部
５３ｂ 第２開口部
５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ 端部
５４ 第１放熱フィン
５５ 第２放熱フィン
５６ 放熱フィン
６１ 封止材
９０ 伝熱部材
１００、２００ アンテナ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】