特許7580591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
(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】2024-10-31
(45)【発行日】2024-11-11
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
H01Q 23/00 20060101AFI20241101BHJP
H01Q 19/10 20060101ALI20241101BHJP
H04B 1/38 20150101ALI20241101BHJP
【ＦＩ】
H01Q23/00
H01Q19/10
H04B1/38
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2023522983
(86)(22)【出願日】2021-10-20
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-01
(86)【国際出願番号】 KR2021014674
(87)【国際公開番号】W WO2022086156
(87)【国際公開日】2022-04-28
【審査請求日】2023-04-14
(31)【優先権主張番号】10-2020-0135788
(32)【優先日】2020-10-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0138030
(32)【優先日】2021-10-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】508112782
【氏名又は名称】ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001586
【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ドゥク ヨン キム
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ヒョン シム
(72)【発明者】
【氏名】スン ホヮン ソ
(72)【発明者】
【氏名】ベ モーク ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ミン ソン ユン
(72)【発明者】
【氏名】キョ スン ジ
(72)【発明者】
【氏名】チ バク リュ
(72)【発明者】
【氏名】スン ホ ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ジェ ホン キム
(72)【発明者】
【氏名】オ ソン チェ
(72)【発明者】
【氏名】ヨン ウン セオ
【審査官】岸田 伸太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０３１１４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５３６３６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０４７００５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ ２３／００
Ｈ０１Ｑ １９／１０
Ｈ０４Ｂ １／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＲＦフィルタ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と、前記ＲＦフィルタの外側面の他の一面に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、
前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間に配置されて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と、を含み、
アンテナハウジングに配置されたメインボードにソケットピン結合される、アンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項2】
前記メインボードにソケットピン結合される前の前記アンテナ用ＲＦモジュールは、前記リフレクタの背面に前記ＲＦフィルタを密着設置した後、前記リフレクタの前面に前記放射素子モジュールを前記ＲＦフィルタに対して電気的な信号連結が行われるように密着設置した組立体で定義される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項3】
前記増幅部基板は、前記ＲＦフィルタに並んで配置された増幅部基板ボディの内部に備えられ、前記ＲＦフィルタと前記増幅部基板ボディとは、相互スライド結合される動作により電気的信号連結される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項4】
前記ＲＦフィルタと前記増幅部基板とは、前記増幅部基板ボディに前記ＲＦフィルタがスライド結合される時、同軸コネクタによって電気的に連結される、請求項３に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項5】
前記ＲＦフィルタと前記リフレクタとは、ペムナットによって結合される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項6】
前記リフレクタには、前記ＲＦフィルタが前方から後方へ貫設される複数の設置口と、前記複数の設置口の内側縁端部部位に後方側に折曲されたベンディング結合部とが形成され、前記ペムナットが前記ベンディング結合部に前後方向に貫通したペムナット固定ホールに締結された後、前記ＲＦフィルタを貫通するフィルタ固定スクリューが前方から後方へ前記ペムナットを貫通して締結される動作により前記ＲＦフィルタが結合される、請求項５に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項7】
前記リフレクタは、前記ＲＦフィルタの前面に積層結合され、前記リフレクタの後面には、前記ＲＦフィルタが収容されるように後方に突出して複数のヒートシンクが一体に形成された、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項8】
前記リフレクタは、前記ＲＦフィルタの背面に積層結合され、前記リフレクタの前面には、前記ＲＦフィルタが収容されるように前方に突出して複数のヒートシンクが一体に形成された、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項9】
前記リフレクタは、前記ＲＦフィルタの個数に対応するように複数備えられ、
前記それぞれのＲＦフィルタの前面を遮蔽するように結合されかつ、前記リフレクタそれぞれが接する部分は、ジグザグ状に屈曲した形状で接するように備えられた、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項10】
前記リフレクタには複数の放熱孔が形成され、前記複数の放熱孔は、前記放射素子モジュールの間隔が半波長（１／２λ）間隔で配列された場合、前記放射素子モジュールの間隔対比１／１０～１／２０以下の大きさを有する、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項11】
前記ＲＦフィルタ、放射素子モジュールおよび増幅部基板は、上下方向または左右方向の複数個がアレイ形態で製造されて、アンテナハウジングの前面にモジュール単位で結合される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項12】
前記ＲＦフィルタは、前記増幅部基板が配置される所定の空間が形成されたフィルタボディを含み、前記増幅部基板は、前記アナログ増幅素子の一部が実装配置され、前記フィルタボディの内部面に密着配置されるメイン増幅部基板と、前記アナログ増幅素子の残りの一部が実装配置され、前記メイン増幅部基板に積層配置されたサブ増幅部基板と、を含む、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項13】
前記メイン増幅部基板のうち前記アナログ増幅素子が実装された部位には、熱伝導性金属成分が満たされたメタルペーストビアホールが形成された、請求項１２に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項14】
前記増幅部基板に実装される前記アナログ増幅素子は、ＲＦＩＣ素子を含む、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項15】
前記ＲＦフィルタは、キャビティフィルタまたは誘電体セラミックフィルタのいずれか１つで採用されたフィルタボディを含み、前記フィルタボディの両面の少なくとも一面には、熱伝導性材質のフィルタヒートシンクパネルがさらに備えられた、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項16】
前記ＲＦフィルタの一側には、メインボードから分離されたＦＰＧＡ素子が内部に実装されたＦＰＧＡ基板を含むＦＰＧＡモジュールが配置されかつ、前記メインボードに対してソケットピン結合される、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項17】
前記ＦＰＧＡモジュールは、前記ＦＰＧＡ基板が内部に配置されるＦＰＧＡモジュールボディを含み、前記ＦＰＧＡモジュールボディの両端面の少なくともいずれか１つには素子ヒートシンクパネルが配置された、請求項１６に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項18】
前記増幅部基板の端部には、メインボードに対するソケットピン結合する雄ソケット部が設けられ、前記雄ソケット部は、複数のＲＦ伝送ラインおよびＧＮＤ（接地）端子ラインが設けられ、
前記複数のＲＦ伝送ラインに関連する端子ピンおよび前記ＧＮＤ（接地）端子ラインに関連する端子ピンの間は、Ｂｌａｎｋ処理された、請求項１に記載のアンテナ用ＲＦモジュール。
【請求項19】
それぞれ少なくとも４つの外側面を有する複数のＲＦフィルタと、前記複数のＲＦフィルタそれぞれの外側面のいずれか一面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外側面の他の一面に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、
前記複数のＲＦフィルタと前記複数の放射素子モジュールとの間に配置されて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と、を含み、
アンテナハウジングに配置されたメインボードにソケットピン結合される、アンテナ用ＲＦモジュール組立体。
【請求項20】
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、それぞれ少なくとも４つの外側面を有する複数のＲＦフィルタと、
前記複数のＲＦフィルタそれぞれの外側面のいずれか一面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外側面の他の一面に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、
前記複数のＲＦフィルタと前記複数の放射素子モジュールとの間に配置されて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と、を含み、
前記ＲＦモジュール組立体は、前記アンテナハウジングのメインボードにソケットピン結合される、アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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 ＦＯＲ ＡＮＴＥＮＮＡ 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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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、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。
【0004】
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。
【0005】
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。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。
【0006】
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おり、放射素子３５から発生した熱を前方に放出することができない。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。
【0007】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係るアンテナ用ＲＦモジュールの一実施例によれば、少なくとも４つの外側面を有するＲＦフィルタと、前記ＲＦフィルタ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と、前記ＲＦフィルタの外側面の他の一面に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、前記ＲＦフィルタと前記放射素子モジュールとの間に配置されて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とを含み、アンテナハウジングに配置されたメインボードにモジュール単位でソケットピン結合される。
【0012】
ここで、前記メインボードにソケットピン結合される前の前記モジュール単位は、前記リフレクタの背面に前記ＲＦフィルタを密着設置した後、前記リフレクタの前面に前記放射素子モジュールを前記ＲＦフィルタに対して電気的な信号連結が行われるように密着設置した組立体で定義される。
【0013】
また、前記増幅部基板は、前記ＲＦフィルタに並んで配置された増幅部基板ボディの内部に備えられ、前記ＲＦフィルタと前記増幅部基板ボディとは、相互スライド結合される動作により電気的信号連結可能である。
【0014】
また、前記ＲＦフィルタと前記増幅部基板とは、前記増幅部基板ボディに前記ＲＦフィルタがスライド結合される時、同軸コネクタによって電気的に連結可能である。
【0015】
また、前記ＲＦフィルタと前記リフレクタとは、ペムナットによって結合される。
【0016】
また、前記リフレクタには、前記ＲＦフィルタが前方から後方へ貫設される複数の設置口と、前記複数の設置口の内側縁端部部位に後方側に折曲されたベンディング結合部とが形成され、前記ペムナットが前記ベンディング結合部に前後方向に貫通したペムナット固定ホールに締結された後、前記ＲＦフィルタを貫通するフィルタ固定スクリューが前方から後方へ前記ペムナットを貫通して締結される動作により前記ＲＦフィルタが結合される。
【0017】
また、前記リフレクタは、前記ＲＦフィルタの前面に積層結合され、前記リフレクタの後面には、前記ＲＦフィルタが収容されるように後方に突出して複数のヒートシンクが一体に形成される。
【0018】
また、前記リフレクタは、前記ＲＦフィルタの背面に積層結合され、前記リフレクタの前面には、前記ＲＦフィルタが収容されるように前方に突出して複数のヒートシンクが一体に形成される。
【0019】
また、前記リフレクタは、前記ＲＦフィルタの個数に対応するように複数備えられ、前記それぞれのＲＦフィルタの前面を遮蔽するように結合されかつ、前記リフレクタそれぞれが接する部分は、ジグザグ状に屈曲した形状で接するように備えられる。
【0020】
また、前記リフレクタには複数の放熱孔が形成され、前記複数の放熱孔は、前記放射素子モジュールの間隔が半波長（１／２λ）間隔で配列された場合、前記放射素子モジュールの間隔対比１／１０～１／２０以下の大きさを有することができる。
【0021】
また、前記ＲＦフィルタ、放射素子モジュールおよび増幅部基板は、上下方向または左右方向の複数個がアレイ形態で製造されて、アンテナハウジングの前面にモジュール単位で結合される。
【0022】
また、前記ＲＦフィルタは、前記増幅部基板が配置される所定の空間が形成されたフィルタボディを含み、前記増幅部基板は、前記アナログ増幅素子の一部が実装配置され、前記フィルタボディの内部面に密着配置されるメイン増幅部基板と、前記アナログ増幅素子の残りの一部が実装配置され、前記メイン増幅部基板に積層配置されたサブ増幅部基板とを含むことができる。
【0023】
また、前記メイン増幅部基板のうち前記アナログ増幅素子が実装された部位には、熱伝導性金属成分が満たされたメタルペーストビアホールが形成される。
【0024】
また、前記増幅部基板に実装される前記アナログ増幅素子は、ＲＦＩＣ素子を含むことができる。
【0025】
また、前記ＲＦフィルタは、キャビティフィルタまたは誘電体セラミックフィルタのいずれか１つで採用されたフィルタボディを含み、前記フィルタボディの両面の少なくとも一面には、熱伝導性材質のフィルタヒートシンクパネルがさらに備えられる。
【0026】
また、前記ＲＦフィルタの一側には、メインボードから分離されたＦＰＧＡ素子が内部に実装されたＦＰＧＡ基板を含むＦＰＧＡモジュールが配置されかつ、前記メインボードに対してソケットピン結合される。
【0027】
また、前記ＦＰＧＡモジュールは、前記ＦＰＧＡ基板が内部に配置されるＦＰＧＡモジュールボディを含み、前記ＦＰＧＡモジュールボディの両端面の少なくともいずれか１つには素子ヒートシンクパネルが配置される。
【0028】
また、前記増幅部基板の端部には、メインボードに対するソケットピン結合する雄ソケット部が設けられ、前記雄ソケット部は、複数のＲＦ伝送ラインおよびＧＮＤ（接地）端子ラインが設けられ、前記複数のＲＦ伝送ラインに関連する端子ピンおよび前記ＧＮＤ（接地）端子ラインに関連する端子ピンの間は、Ｂｌａｎｋ処理される。
【0029】
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、それぞれ少なくとも４つの外側面を有する複数のＲＦフィルタと、前記複数のＲＦフィルタそれぞれの外側面のいずれか一面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外側面の他の一面に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、前記複数のＲＦフィルタと前記複数の放射素子モジュールとの間に配置されて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とを含み、アンテナハウジングに配置されたメインボードにモジュール単位でソケットピン結合される。
【0030】
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む。前記ＲＦモジュール組立体は、それぞれ少なくとも４つの外側面を有する複数のＲＦフィルタと、前記複数のＲＦフィルタそれぞれの外側面のいずれか一面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外側面の他の一面に配置され、アナログ増幅素子が実装された増幅部基板と、前記複数のＲＦフィルタと前記複数の放射素子モジュールとの間に配置されて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とを含み、前記ＲＦモジュール組立体は、前記アンテナハウジングのメインボードにモジュール単位でソケットピン結合される。
【発明の効果】
【0031】
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。
【0032】
第一、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への分散放熱が可能で放熱性能が大きく向上する効果を有する。
【0033】
第二、アンテナ前方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効果を有する。
【0034】
第三、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することにより、アンテナ装置の全体的な放熱性能を大きく向上させる効果を有する。
【0035】
第四、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が低減されるという利点がある。
【0036】
第五、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、補修が容易という利点がある。
【0037】
第六、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に形成されたヒートシンク（放熱フィン）の長さおよび体積を縮小可能で、全体的に製品のスリム設計が容易な効果を有する。
【0038】
第七、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であることにより、アンテナ装置の前面放熱面積を極大化できる効果を有する。
【0039】
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。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】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。
【図2】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14】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17】本発明の一実施例によるＲＦモジュールの変形例を示す概念図である。
【図18】リフレクタとＲＦモジュールとの間の結合構造の変形例を示す断面図である。
【図19】ヒートシンク一体型リフレクタの多様な変形例を示す断面図である。
【図20】ＲＦモジュール単位で分離されたリフレクタおよびその結合構造を示す斜視図である。
【図21】増幅部基板の変形例を示す断面図および平面図である。
【図22】後方ハウジングに対するメインボードおよびＲＦモジュール組立体の多様な設置の様子を示す断面図である。
【図23】ＲＦモジュールの多様な変形例を示す斜視図である。
【図24】モジュールタイプのＦＰＧＡ素子の放熱構造を示す斜視図である。
【図25】増幅部基板の雄ソケット部およびメインボードの雌ソケット部の具体的な配列の様子を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
本発明は、従来のアンテナ装置のレドーム（ｒａｄｏｍｅ）が必須に備えられる必要がなく、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とにより、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、そしてアンテナＲＦモジュールの組立方法を、図面に示された一実施例を基準として説明する。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
アンテナハウジング１０５は、ＲＦモジュール２００と結合して全体アンテナ装置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は支柱ポールに結合されている必要はなく、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。
【0049】
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た所定の内部空間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。
【0050】
また、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。
【0051】
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よるアンテナ装置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できる取っ手部をさらに設けられてもよい。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。
【0052】
図２を参照すれば、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することができる。但し、後方放熱フィン１１１の形状は、必ずしもこれに限定されない。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）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。
【0053】
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１００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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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は、複数個で備えられてアンテナ用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。
【0057】
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はこれに限定せず、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。
【0058】
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。ここで、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行うことができる。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。
【0059】
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。このために、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。これにより、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。
【0060】
一方、前記放熱孔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間の大きさは、円滑な接地（ＧＮＤ）機能の維持のために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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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に生成された熱が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。
【0065】
また、アンテナ装置およびこれに含まれた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で、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に仮組立てた状態で、または仮組立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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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モジュール組立体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。
【0071】
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。
【0072】
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」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反対の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。
【0073】
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。
【0074】
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、仮に、増幅部基板１４６は、ＲＦ信号を増幅させるアナログ増幅素子が実装されたＲＦ部品であり、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。
【0075】
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（図示せず）とを含む。ここで、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が行われる。
【0076】
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。
【0077】
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行えることは言うまでもない。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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する場合、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、補修が容易になるという利点がある。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
ＲＦフィルタ１４０は、前後方向の厚さが小さい方が、製品全体のスリム化実現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。
【0085】
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。
【0086】
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たＲＦ素子であった、ＲＦＩＣ素子（不図示）、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子およびＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）素子を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。
【0087】
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。
【0088】
ここで、前記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などを含む。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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
一方、本発明によるアンテナ用ＲＦフィルタ２００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。
【0094】
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が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、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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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に際して極めて制限的であるしかなかった。
【0098】
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。
【0099】
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１６３は、給電ライン１６３ｂによって相互連結可能である。
【0100】
従来のアンテナ装置において、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１６２の下部空間を占めて、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できるという利点がある。
【0101】
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。
【0102】
本発明の実施例では、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可能であり、ダイポールアンテナの高さが相対的に高いだけに、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。
【0103】
図４および図１０～図１２Ｂを参照すれば、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。
【0104】
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の数は可変できる。
【0105】
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。
【0106】
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、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。
【0107】
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。
【0108】
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が形成されて放射素子モジュールカバー１６１の外観を形成し、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。
【0109】
一方、本発明によるアンテナ用ＲＦモジュール組立体は、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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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とを含み、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。
【0113】
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れば、次の通りである。
【0114】
まず、図１０～図１３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。
【0115】
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１３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。
【0116】
そして、図１４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。
【0117】
図１７は、本発明の一実施例によるＲＦモジュールの変形例を示す概念図であり、図１８は、リフレクタとＲＦモジュールとの間の結合構造の変形例を示す断面図であり、図１９は、ヒートシンク一体型リフレクタの多様な変形例を示す断面図であり、図２０は、ＲＦモジュール単位で分離されたリフレクタおよびその結合構造を示す斜視図であり、図２１は、増幅部基板の変形例を示す断面図および平面図であり、図２２は、後方ハウジングに対するメインボードおよびＲＦモジュール組立体の多様な設置の様子を示す断面図であり、図２３は、ＲＦモジュールの多様な変形例を示す斜視図であり、図２４は、モジュールタイプのＦＰＧＡ素子の放熱構造を示す斜視図であり、図２５は、増幅部基板の雄ソケット部およびメインボードの雌ソケット部の具体的な配列の様子を示す概念図である。
【0118】
以下、すでに説明した本発明の一実施例によるアンテナ装置１００の各個別構成であるアンテナ用ＲＦモジュール２００およびアンテナ装置１００の活用可能な変形例を、添付した図面を参照してより詳細に説明する。
【0119】
ＲＦモジュール２００は、図１７に示すように、ＲＦフィルタ１４０と、ＲＦフィルタ１４０とは別途に製造されて、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ように雄ソケット部１４６’が備えられた増幅部基板１４６とを含む増幅部モジュール３００を含むことができる。増幅部モジュール３００の増幅部基板１４６は、増幅部基板ボディ３０１の内部に配置されて外部から保護できる。ただし、メインボード１２０に対する増幅部基板１４６の結合方式は、ソケットピン結合を例示したが、スロットまたはその他の電気的連結のためのいかなる構成でも構わない。
【0120】
また、ＲＦフィルタ１４０のフィルタボディ１４１と増幅部モジュール３００の増幅部基板ボディ３０１とは、前後方向または上下方向に相互スライド接合される。ここで、ＲＦフィルタ１４０のフィルタボディ１４１は、前方ハウジング１３０には物理的に固定され、増幅部モジュール３００の増幅部基板ボディ３０１とは同軸コネクタ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｏａｘｉａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔ、ＤＣＣ）１４０Ｄを介在させて電気的に連結可能である。
【0121】
増幅部基板ボディ３０１は、ＲＦフィルタ１４０を前方ハウジング１３０に固定する前に、まず、メインボード１２０にソケットピン結合された後、上述のように、同軸コネクタ１４０によって電気的に連結されるように載置させる動作によりモジュール結合させることができる。しかし、必ずしも同軸コネクタ１４０を介在させて電気的な連結が行われるべきではなく、電気的な信号連結が可能ないかなる構成の採用も可能であることは言うまでもない。
【0122】
このような構成からなるＲＦモジュール２００の変形例は、ＲＦフィルタ１４０の不良時または他の理由から取替が必要な場合、ＲＦフィルタ１４０のみを単独で増幅部基板ボディ３０１からワンタッチ分離および取替可能なため、Ａ／Ｓが有利という利点を提供する。
【0123】
一方、図１～図１６に示された本発明の一実施例によるアンテナ用ＲＦモジュール２００は、リフレクタ１５０の背面に複数のＲＦフィルタ１４０を密着設置した後、リフレクタ１５０の前面に複数の放射素子モジュール１６０を各ＲＦフィルタ１４０に対して電気的な信号連結が行われるように密着設置した組立体を、前方ハウジング１３０にモジュール全体を組立てることにより完了する実施例として説明した。しかし、上述した本発明の一実施例によるアンテナ用ＲＦモジュール２００の場合、複数のＲＦフィルタ１４０のいずれか１つだけの取替のためには、必ずしもリフレクタ１５０を前方ハウジング１３０から分離する先行作業を要するという工程上の不都合がありうる。
【0124】
上述した工程上の不都合を解消するための変形例として、リフレクタ１５０は、図１８に示すように、ＲＦフィルタ１４０の前端枠端部側に設けられたペムナット１５８を介在させてＲＦフィルタ１４０が結合される構造を有することができる。
【0125】
より詳しくは、リフレクタ１５０のうちＲＦフィルタ１４０が設けられる位置には、ＲＦフィルタ１４０が前方から後方へ貫設される複数の設置口１５０ｓが形成され、複数の設置口１５０ｓの内側縁端部部位には、後方側に所定折曲形成されたベンディング結合部１５０ａがそれぞれ形成される。ここで、ＲＦフィルタ１４０は、後述する前端枠端部１４０Ｃ１、１４０Ｃ２および後端枠端部（図面符号不表記）側の幅長を除けば、複数の設置口１５０ｓの内部に挿入できる幅長を有するように形成される。
【0126】
これとともに、リフレクタ１５０のうちベンディング結合部１５０ａが形成された部位には、前後方向に貫通して後述するペムナット１５８が締結されるペムナット固定ホール１５０ｓが形成される。ペムナット固定ホール１５０ｓは、後述するＲＦフィルタ１４０に形成されたフィルタスクリュー締結ホール１４０ｈに対応する位置に形成される。
【0127】
ＲＦフィルタ１４０の前端枠端部１４０Ｃ１、１４０Ｃ２は、上述のように、複数の設置口１５０ｓの幅長よりも大きく形成されるが、リフレクタ１５０の折曲形成されたベンディング結合部１５０ａの前面に面接するように配置され、相互面接する部位には、前後方向に貫通してフィルタ固定スクリュー１５３が締結されるフィルタスクリュー締結ホール１４０ｈが形成される。また、フィルタスクリュー締結ホール１４０ｈが形成されたＲＦフィルタ１４０の前端枠端部１４０Ｃ１、１４０Ｃ２の背面部には、後述するペムナット１５８の固定段１５８ｈが収容される固定段収容溝１４０ｓが切開形成される。
【0128】
リフレクタ１５０のベンディング結合部１５０ａに形成されたペムナット固定ホール１５０ｓには、それぞれペムナット１５８が背面側から結合されて固定段１５８ｈがペムナット固定ホール１５０ｓの前端で係止されるように固定され、フィルタ固定スクリュー１５３を前方側からＲＦフィルタ１４０の前端枠端部１４０Ｃ１、１４０Ｃ２のフィルタスクリュー締結ホール１４０ｈおよびリフレクタ１５０のベンディング結合部１５０ａを同時に貫通してペムナット１５８に締結される。
【0129】
このような構成からなるＲＦモジュール２００の変形例は、ペムナット１５８からフィルタ固定スクリュー１５３を分離すれば、取替または修理などのために所望のＲＦフィルタ１４０だけをリフレクタ１５０から分離可能なため、リフレクタ１５０を分離しなくても、複数のＲＦフィルタ１４０のうちＡ／Ｓが必要なＲＦフィルタ１４０の分離および取替が容易という利点を提供する。
【0130】
一方、リフレクタ１５０は、必ずしもＳＵＳまたはＳＴＳの金属材質で備えられるべきではない。すなわち、図示しないものの、リフレクタ１５０は、プラスチック樹脂材質で射出成形して製造した後、表面が全体的にめっきされた形態で製造される。リフレクタ１５０をプラスチック樹脂材質で射出成形する場合、複数の放熱孔１５５の形状を多様な形態に設計できるという利点を有する。また、リフレクタ１５０は、ＳＵＳまたはＳＴＳ材質である必要はなく、Ａｌ（アルミニウム）またはＭｇ（マグネシウム）材質を用いてダイカスト工法で製造可能である。
【0131】
この時、図１９の（ａ）のように、リフレクタ１５０の後面には、ＲＦモジュール２００のうち増幅部基板１４６を覆うフィルタヒートシンクパネル１４８とは別個にヒートシンク１５９が後方に突出するように一体に形成される。ここで、ＲＦフィルタ１４０それぞれは、ヒートシンク１５９の間に設けられた空間に個別に収容されて結合される。また、図１９の（ｂ）のように、リフレクタ１５０の前面には、ＲＦモジュール２００のうち増幅部基板１４６を覆うフィルタヒートシンクパネル１４８とは別個に前方へ突出するように一体に形成される。ここで、ＲＦフィルタ１４０それぞれは、ヒートシンク１５９の間に設けられた空間に個別に収容されて結合される。この場合、前方ハウジング１３０に対するＲＦモジュール組立体の全体的な組立が容易という利点を有する。また、ヒートシンク１５９は、リフレクタ１５０に一体に形成されるのではなく、後方の前方ハウジング１３０に一体に形成されることにより、ＲＦフィルタ１４０それぞれの設置空間を設けることができる。
【0132】
一方、先に説明した本発明の実施例は、リフレクタ１５０が単一のパネル形状に備えられ、複数のＲＦフィルタ１４０が単一のリフレクタ１５０に結合されることに限定して説明しているが、図２０に示すように、リフレクタ１５０を２つ以上に分離された複数のリフレクタ１５０ａ、１５０ｂで備え、ＲＦフィルタ１４０それぞれに結合される形態に変形実現可能である。この場合、防水構造の採用が容易であることはもちろん、ＲＦモジュール２００ごとに前方ハウジング１３０またはメインボード１２０に対する個別組立が可能なため、Ａ／Ｓ性能を向上させるという利点を提供する。ただし、複数のリフレクタ１５０それぞれが接する部分は、アンテナパターン歪みを最小化するように、図２０に示すように、ジグザグ状に屈曲した形状で接するように備えられることが好ましい。
【0133】
また、放射素子モジュール１６０の間隔が半波長（１／２λ）間隔で配列された場合、リフレクタ１５０に形成された複数の放熱孔１５５は、その大きさが放射素子モジュール１６０の間隔対比１／１０～１／２０以下の範囲を有するように形成されることが好ましく、円形または四角形状はもちろん、閉ループを形成する多角形状をすべて含む形態に設計可能である。しかし、複数の放熱孔１５５の大きさおよび形状が一部範囲を限定するものではなく、前記多様な大きさおよび形状が組み合わされた形態に設計可能であることは言うまでもない。
【0134】
これとともに、図示しないものの、ＲＦモジュール２００のうちＲＦフィルタ１４０は、個別単位で製造されるのではなく、左右方向または垂直方向のアレイ（ａｒｒａｙ）形態としてモジュール単位で製造されることも可能である。例えば、本発明の一実施例のように、ＲＦモジュール２００が左右方向には８つのＲＦフィルタ１４０が配置され、上下方向には４つのＲＦフィルタ１４０が配置される場合、左右方向の８つのＲＦフィルタ１４０を１つの組み合わせとする４つのモジュール単位で製造され、上下方向の４つのＲＦフィルタ１４０を１つの組み合わせとする８つのモジュール単位で製造されてもよい。このように、アレイ形態で製造されたＲＦフィルタ１４０、放射素子モジュール１６０および増幅部基板１４６は、アンテナハウジング１０５の前面にモジュール単位で結合できる。
【0135】
一方、増幅部基板１４６は、図２１の（ａ）に示すように、２つのＰＣＢに分離されて複数のアナログ増幅素子が分離実装できる。より詳しくは、増幅部基板１４６は、図２１に示すように、フィルタヒートシンクパネル１４８の内部面に密着して配置され、上述した雄ソケット部１４６’が端部に備えられ、複数のアナログ増幅素子のうち相対的に発熱量の大きい増幅素子が実装されたメイン増幅部基板１４６ａと、メイン増幅部基板１４６ａに積層されるように配置され、複数のアナログ増幅素子のうち相対的に発熱量の小さい増幅素子が実装されたサブ増幅部基板１４６ｂとを含むことができる。
【0136】
ここで、相対的に発熱量の大きい増幅素子がメイン増幅部基板１４６ａのうちフィルタヒートシンクパネル１４８と接する面の反対面に実装された場合、メイン増幅部基板１４６ａには複数のメタルペーストビアホール１４６”が形成される。複数のメタルペーストビアホール１４６”には、熱伝導性に優れた金属成分が満たされることにより、相対的に発熱量の大きいアナログ増幅素子（例えば、ＴＲ素子、１４６－１）から発生した熱は、複数のメタルペーストビアホール１４６”を通して容易にフィルタヒートシンクパネル１４８側に熱伝導が行われる。
【0137】
このように、増幅部基板１４６の変形例は、２つの分離ＰＣＢで備えることで相対的に発熱量の大きい増幅素子と相対的に発熱量の小さい増幅素子１４６ａ－２とを分離実装することにより、メイン増幅部基板１４６ａを通した熱伝導度の改善とともに、メイン増幅部基板１４６ａおよびサブ増幅部基板１４６ｂの信号連結構造の複雑性の改善が可能という利点を提供する。前記のような増幅部基板１４６の変形例による熱伝導度の改善および信号連結構造の複雑性の改善効果は、後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓに積層配置されるメインボード１２０にもそのまま拡張適用可能である。
【0138】
より詳しくは、メインボード１２０も、増幅部基板１４６と同じく、２つのＰＣＢに分離されて備えられる。すなわち、図２２の（ａ）を参照すれば、メインボード１２０は、単一のＰＣＢとして後方ハウジング１１０の内部空間１１０Ｓに備えられ、ＲＦモジュール２００が増幅部基板１４６の雄ソケット部１４６’を介してソケットピン結合されて電気的に連結される構造で備えられることはすでに説明した通りである。しかし、メインボード１２０は、図２２の（ｂ）に示すように、後方ハウジング１１０の内側面に密着するように配置され、複数のデジタル素子のうち相対的に発熱量の大きい第１発熱素子１２８ａが実装された第１メインボード１２０ａと、第１メインボード１２０ａの前面に積層されるように配置され、複数のデジタル素子のうち相対的に発熱量の小さい第２発熱素子１２８ｂが実装された第２メインボード１２０ｂとを含むことができる。ここで、第１発熱素子１２８ａは、ＦＰＧＡ素子であってもよく、第２発熱素子１２８ｂは、ＲＦＩＣ素子であってもよい。
【0139】
メインボード１２０が第１メインボード１２０ａおよび第２メインボード１２０ｂに分離して具備された場合、ＲＦモジュール２００の増幅部基板１４６に形成された雄ソケット部１４６’がソケットピン結合されるための雌ソケット部１２５は、第２メインボード１２０ｂの前面に形成されることが好ましい。また、メインボード１２０が第１メインボード１２０ａおよび第２メインボード１２０ｂに分離具備された場合、前方ハウジング１３０の前面には、第２メインボード１２０ｂに実装された第２発熱素子１２８ｂから発生した熱を前方に放熱させるための複数のヒートシンクフィン１３９が一体に形成される。
【0140】
ここで、第１メインボード１２０ａと第２メインボード１２０ｂとの間は、デジタル信号（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ）で連結される。一方、図２２の（ｃ）に示すように、デジタル素子のうちＲＦＩＣ素子１２８ｂは、ＲＦモジュール２００またはＲＦモジュール組立体の増幅部基板１４６に集中設置されることも可能である。ただし、この場合には、ＲＦフィルタ１４０の内部にすでに備えられた増幅部基板１４６上のアナログ素子との関係から最適な放熱性能が実現されるように位置設計されることが好ましい。
【0141】
これまで、ＲＦモジュール２００のうちＲＦフィルタ１４０は、図２３の（ａ）に示すように、キャビティフィルタ（ｃａｖｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）で採用されたものとして説明した。しかし、ＲＦモジュール２００が必ずしもキャビティフィルタ１４０－Ｃａに限定されるものではなく、図２３の（ｂ）に示すように、誘電体セラミックフィルタ（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ ｆｉｌｔｅｒ）１４０－Ｃｅで採用されることも可能である。この場合、フィルタヒートシンクパネル１４８は、図２３の（ｂ）に示すように、誘電体セラミックフィルタ１４０－Ｃｅで備えられたフィルタボディ１４１の両面にそれぞれ形成されることも可能である。
【0142】
このように、本発明の実施例は、前方ハウジング１３０の前方に相当する外気に電装部品から発熱した熱を効果的に放熱させる構造であるので、図２４に示すように、既存のメインボード１２０に実装された複数のデジタル素子のうち相対的に発熱量の大きいＦＰＧＡ素子１２８ａをＦＰＧＡモジュール４００にモジュール化して、ＲＦモジュール２００のように外部空間に相当する前方ハウジング１３０の前面に移動させることができる。ここで、ＦＰＧＡモジュール４００は、上述したＦＰＧＡ素子１２８ａが内部に配置されるＦＰＧＡモジュールボディ４０１を含み、ＦＰＧＡモジュールボディ４０１の両端面の少なくともいずれか１つには素子ヒートシンクパネル４０３を配置して放熱性能を増加させるように変形させることも可能である。すなわち、ＦＰＧＡ素子１２８ａをＦＰＧＡモジュール４００の形態で設けてメインボード１２０にソケットピン結合されるように構成することで、より優れた放熱設計が可能である。ただし、ＦＰＧＡモジュールボディ４０１は、直接前方外気に露出する点から、ＲＦモジュール２００と同じく、雨水などの流入を防止する防水構造を適用することが好ましい。これとともに、図２５に示すように、増幅部基板１４６の端部に形成された雄ソケット部１４６’には複数のＲＦ伝送ラインおよびＧＮＤ（接地）端子ラインが設けられる。ここで、マイクロストリップ上のＲＦ伝送ラインとＧＮＤ（接地）端子ラインとの間は、所定の間隔設定が必要である。
【0143】
メインボード１２０に形成された雌ソケット部１２５の場合、定められたピッチ（Ｐｉｔｃｈ）があるので、使用するコネクタによってピッチ間隔が異なる。ここで、ＲＦ伝送ラインを配置する時、ＲＦ伝送ラインに関連する端子ピンおよびＧＮＤ（接地）端子ラインに関連する端子ピンの間の間隔ｄは「ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）＊ｎ（ピンの個数）＞ｄ」となるように配置することが好ましい。このために、ＲＦ伝送ラインに関連する端子ピンとＧＮＤ（接地）端子ラインに関連する端子ピンとの間は、Ｂｌａｎｋ処理することが好ましい。
【0144】
このように、本発明の一実施例によるアンテナ装置１００は、レドームの削除によって外気と露出する面積だけ、アンテナ装置１００の内部システム熱を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。また、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により、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。
【0145】
また、本実施形態のアンテナ装置は、従来技術のアンテナ装置内に収容されるレドームが占める体積分だけ前方への突出長さを縮小させることができ、前方への放熱が可能な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の前後長さを縮小することができる。これにより、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することができ、建物の内壁または外壁に対して容易に設置する壁掛けタイプのアンテナ装置を創出することができる。
【0146】
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。
【産業上の利用可能性】
【0147】
本発明は、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構成である。これにより、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モジュールおよびこれを含むアンテナ装置を提供する。
【符号の説明】
【0148】
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
３００：増幅部モジュール ５００：外側装着部材
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
３００：増幅部モジュール ５００：外側装着部材
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】