JP6792076B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、より詳しくは無線通信アンテナ装置に関する。

無線通信技術、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術は、多数のアンテナを使用し、データ伝送容量を大幅に増やす技術として、送信機では、それぞれの送信アンテナを介して互いに異なるデータを送信し、受信機では、適切な信号処理を介して送信データを区別して出すＳｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ技法である。

したがって送受信アンテナの個数を同時に増加させるに従いチャネル容量が増加し、より多くのデータを転送する。例えば、アンテナの数を１０個に増加させると、現在の単一アンテナシステムに比べ、同じ周波数帯域を使用して約１０倍のチャネル容量を確保することになる。

４Ｇ ＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄでは、８つのアンテナまで使用しており、現在のｐｒｅ−５Ｇの段階で６４または１２８個のアンテナを装着した製品が開発されており、５Ｇは、はるかに多くの数のアンテナを有する基地局装置を使用すると予想され、これをＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術という。現在のＣｅｌｌ運営が２−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎなのに対しＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術が導入されると、３Ｄ−Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇが可能になるのでＦＤ−ＭＩＭＯ（Full Dimension）とも称する。

Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術では、ＡＮＴの数が増え、これに伴うｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒとＦｉｌｔｅｒの数も一緒に増加する。それでも設置場所のリース費用や空間的な制約のため、ＲＦコンポーネント（Antenna / Filter / Power Amplifier / Transceiver etc.）を小さくて軽量であり、安価に作ることがＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ技術を採用したアンテナ装置の成否を左右することになる。 Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯはＣｏｖｅｒａｇｅ拡張のためには高出力が必要であり、このような高出力による消費電力と発熱量は、重量及びサイズを減らすために否定的な要因として作用する。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、高出力を実現することができ、放熱特性に優れたアンテナ装置を提供することである。

また、本発明が解決しようとする他の課題は、製品のサイズが減少したアンテナ装置を提供することである。

また、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、互換性及び適用性に優れた電源供給モジュールを含むアンテナ装置を提供することである。

また、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、小型でありながら軽量化された積層構造のＭＩＭＯアンテナ装置を提供することである。

前記のような課題を解決するための本発明の一側面によるアンテナ装置は、アンテナ本体と、前記アンテナ本体に着脱自在な電源供給モジュールを含む。

また、アンテナ本体は、本体ハウジングと、本体ハウジングの一面に配置する第１の放熱フィンと、本体ハウジングの一側に配置する第１の電源接続部、及び、本体ハウジングの一面に配置する第１のモジュール締結部を含む。

また、前記電源供給モジュールは、モジュールハウジングと、前記モジュールハウジングの一面に配置した第２の放熱フィンと、前記モジュールハウジングの他面に配置し、前記第１の電源接続部に電気的に接続可能な第２の電源接続部、及び、前記第１のモジュール締結部と着脱自在に締結する第２のモジュール締結部を含む。

一方、前記第１の放熱フィンは、前記アンテナ本体の長さ方向に沿って延びる板部材を含む。

また、前記第１の放熱フィンは、前記電源供給モジュールが重なる締結領域及び前記電源供給モジュールが重ならない非締結領域を含み、前記第１の放熱フィンは、前記非締結領域でアンテナ本体の厚さ方向に第１の厚みを有し、前記締結領域にて、前記アンテナ本体の厚さ方向に第２の厚みを有し、前記第１の厚みは、前記第２の厚みよりも厚い。

一方、前記第１の放熱フィンは、前記本体ハウジングと一体に形成される。

一方、前記第１のモジュール締結部は、前記本体ハウジングの一面から第１の放熱フィンを通るように、前記アンテナ本体の厚さ方向に延びる。

一方、前記第１のモジュール締結部はガイドレール及び前記ガイドレールの一側に形成した入出開口をさらに含み、前記第２のモジュール締結部は、前記入出開口を介して前記ガイドレールの内部に挿入するように構成した挿入ピンを含む。

一方、前記アンテナ本体は、前記本体ハウジングの他面に配置するレドームをさらに含む。

前記のような課題を解決するための本発明の別の態様によるアンテナ装置は、アンテナ本体、及び、前記アンテナ本体に着脱自在な電源供給モジュールを含み、前記アンテナ本体は、本体ハウジングと、本体ハウジングの一側に配置する第１の電源接続部、及び、本体ハウジングの一面に配置し、ガイドレール及び前記ガイドレールの一側に形成した入出開口を含み、ガイドレールは、前記ガイドレールの一端と前記入出開口との間に形成したモジュール落下防止区間を含む、第１のモジュール締結部を含む。

また、前記電源供給モジュールは、モジュールハウジングと、前記第１の電源接続部に電気的に接続可能な第２の電源接続部、及び、前記第１のモジュール締結部と着脱自在に締結する第２のモジュール締結部として、前記入出開口を介して前記ガイドレール内に挿入するように構成した挿入ピンを含む第２のモジュール締結部を含む。

また、前記ガイドレールは、前記第１のモジュール締結部の一端のエッジに沿って延びる。

一方、前記入出開口は、前記ガイドレールの一部が開放された形状である。

一方、前記ガイドレールは、前記ガイドレールの他端と前記入出開口との間に形成した締結ガイド区間をさらに含み、前記落下防止区間の長さは、前記締結ガイド区間の長さよりも短い。

一方、前記第１の電源接続部は、第１の電源端子を含み、前記第２の電源接続部は、第２の電源端子を含み、前記挿入ピンが、前記ガイドレール内部に挿入された状態で、前記第１の電源端子及び前記第２の電源端子は、互いに整列する。

一方、前記アンテナ本体は、前記本体ハウジングの一面に配置する第１の放熱フィンをさらに含み、前記第１のモジュール締結部は、前記本体ハウジングの一面から第１の放熱フィンを通るように、前記アンテナ本体の厚さ方向に延びる。

一方、前記第１のモジュール締結部は、前記ガイドレールの外側に配置する閉鎖側壁をさらに含む。

一方、前記入出開口は、前記ガイドレールの一端から前記ガイドレールの他端に向かう方向に対して前記第１のモジュール締結部の一端エッジの外側方向に傾斜角を有する斜面含む。

また、前記のような課題を解決するための本発明の他側面によるアンテナ装置によると、積層構造のアンテナアセンブリを含むＭＩＭＯアンテナシステムが提供される。 ＭＩＭＯアンテナシステムで、レドームと背面にヒートシンクが形成されたハウジングとの間に積層構造のアンテナアセンブリを内蔵する。積層構造のアンテナアセンブリは、給電ネットワーク（Feeding network）を形成した第１のプリント回路基板（Printed Circuit Board、ＰＣＢ）と、前記第１のプリント回路基板の前記レドームに対向する上部面に設けられ、前記給電ネットワークと接続した複数のアンテナ素子、及び、前記第１のプリント回路基板の下部面に配置し、前記給電ネットワークと接続した複数の帯域通過フィルタを含むフィルタアセンブリを含む。また、積層構造のアンテナアセンブリは、前記ハウジングに対面配置した第２のプリント回路基板であって、前記複数の帯域通過フィルタと接続した複数の送受信回路が形成された第２のプリント回路基板をさらに含む。

本発明の他の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれる。

本発明の一実施例に係るアンテナ装置の側前面斜視図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の側背面斜視図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の部分分解斜視図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の部分側面図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の部分切除斜視図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の締結状態の部分側面図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の落下状態の部分側面図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ装置の落下状態の部分斜視図である。 本発明の他実施例に係るアンテナ装置の部分斜視図である。 本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置の第１のモジュール締結部の部分断面図である。 本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置の第１のモジュール締結部の部分断面図である。 例示的なＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの積層構造を図式化した図である。 図１２の積層構造で、第１のレイヤないし第２のレイヤを具現した例示的なサブアセンブリの分解図である。 本発明の一実施例に係るＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナシステムの積層構造を図式化した図である。 図１４の積層構造を採用する本発明の一実施例に係るＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの分解図である。 本発明の一実施例に係るアンテナ素子が結合された第１のＰＣＢにフィルタが結合したサブアセンブリの分解図である。

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を使用して詳しく説明する。各図面の構成要素に識別符号を加えるに当たり、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、可能な限り同一の符号を有するようにすることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たり、関連した公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断する場合には、その詳しい説明は省く。

図１は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の側前面斜視図である。

図２は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の側背面斜視図である。

図３は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の部分分解斜視図である。

図１ないし図３を参照すると、本発明の一実施例に係るアンテナ装置１は、アンテナ本体２０及びアンテナ本体２０に着脱自在な電源供給モジュール１０を含む。

図１及び図２は、アンテナ本体２０に電源供給モジュール１０を装着した状態を例示し、図３は、電源供給モジュール１０がアンテナ本体２０から分離または脱着した状態を例示する。

アンテナ本体２０は、電源供給モジュール１０から電源供給を受けることができ、内蔵した無線送受信モジュール（図示せず）を介して外部端末または基地局と無線通信ができる。本発明の一実施例では、アンテナ本体２０は、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）無線通信アンテナである。

本発明の一実施例に係るアンテナ装置のアンテナ本体２０は、本体ハウジング２５０、レドーム２００、第１の放熱フィン２２０、第１の電源接続部２４０、有線送受信端子２１０、及び第１のモジュール締結部２３０を含む。

本体ハウジング２５０は、内蔵した送受信モジュール（図示せず）を外部から囲んで支持する剛性支持構造体である。

本明細書で、ある構造体で、互いに対向する二つの面のうちの一つの面は、一面と称し、その一面に向き合う他の面は、他面と称す。また、ある構造体で比較的広い面積を有する面は対面と称し、対面を囲む対面より相対的に小さい面積は有する面は側面と称す。また、側面の中で、比較的長い側面は、長側面と称し、比較的短い側面は、短側面と称す。

本発明の一実施例で、本体ハウジング２５０は、互いに対向する二つの対面及び他の側面を含む薄い箱型、例えば、二つの対面及び４つの側面を含む長方形状である。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、本体ハウジング２５０の外形は、使用される設置場所へのアクセス、ワイヤレス送受信方式及び内蔵送受信モジュールの種類などによって異なる場合がある。

本体ハウジング２５０は、少なくとも一つの側面に形成した本体ハンドル２５２を含む。作業者は、本体ハンドル２５２を把持し、本発明の一実施例に係るアンテナ装置１またはアンテナ本体２０を設置場所に設置する。

レドーム２００は、本体ハウジング２５０の一つの対面上に配置する。レドーム２００は、本体ハウジング２５０を覆い、本体ハウジング２５０の内部の収容空間を外部の雨、水分または各種汚染から保護するカバー部材である。レドーム２００は、ハウジングの内部及び外部に伝播される無線信号が透過する材料からなり、例えば、電気絶縁性のプラスチックからなる。

本明細書では、レドーム２００が配置される一面または一つの対面は、前面と称し、前面に対向する他の対面または他面は背面と称す。

第１の放熱フィン２２０は、本体ハウジング２５０の他対面、つまり、背面上に配置する。第１の放熱フィン２２０は、熱伝導性部材、例えば、金属からなる。

第１の放熱フィン２２０は、本体ハウジング２５０の長側面に沿い、つまり、アンテナ本体２０の長さ方向ＬＤに沿って延びる複数の縦長型板部材を含む。複数の縦長型板部材は、本体ハウジング２５０の幅方向ＷＤに互いに離間し、縦長型板部材との間の離間空間もアンテナ本体２０の長さ方向ＬＤに沿って延びる。

第１の放熱フィン２２０は、分岐ライン２２３を基準に、アンテナ本体２０の厚さ方向ＴＤの高さが変わる。第１の放熱フィン２２０は、電源供給モジュール１０が重なって締結される締結領域Ｒ２と、電源供給モジュール１０が締結されず、重ならない非締結領域Ｒ１を含む。第１の放熱フィン２２０の一端２２２は、非締結領域Ｒ１で第１の厚みＴ１を有する。また、第１の放熱フィン２２０の他端２２４は、締結領域Ｒ２で、非締結領域Ｒ１の第１の厚みＴ１よりも小さい第２の厚みＴ２を有する。本発明の一実施例で、第１の放熱フィン２２０は、分岐ラインを起点に締結領域Ｒ２内の端部に向かって長側面に沿って高さが徐々に減少する。

締結領域Ｒ２内で、第１の放熱フィン２２０の厚さ方向ＴＤの高さが減少することで、電源供給モジュール１０の締結容量が確保され、全体のアンテナ装置の厚さが減少する。

本発明の一実施例では、第１の放熱フィン２２０は、本体ハウジング２５０の背面に形成され、例えば、本体ハウジング２５０と一体に成形する。しかし、本発明はこれに限定せず、第１の放熱フィン２２０は、別の部材として製作し、本体ハウジング２５０の背面上に溶接するか、熱伝導性接着剤で接着するか、もしくはボルトのような別途の締結部材で固定してもよい。

第１の電源接続部２４０は、本体ハウジング２５０の一側面は、例えば、一端側面上に配置する。第１の電源接続部２４０は、第１の放熱フィン２２０の締結領域内の一端部に隣接して配置する。第１の電源接続部２４０は、電源供給モジュール１０と電気的に接続し、電源供給モジュール１０から供給された電力を本体ハウジング２５０の内部の送受信モジュール（図示せず）に伝達する。

有線送受信端子２１０は、本体ハウジング２５０の一側面、例えば、一短側面上に配置する。有線送受信端子は、外部の有線中継器と有線で接続し、有線で送受信される信号を本体ハウジング２５０の内部の送受信モジュール（図示せず）に渡す。

第１のモジュール締結部２３０は、本体ハウジング２５０の少なくとも一つの側面、例えば、二つの長側面上にそれぞれ配置する。例えば、第１のモジュール締結部２３０は、第１の放熱フィン２２０の締結領域内の一端部にて本体ハウジング２５０の二つの長側面と一短側面の境界エッジに隣接して配置し、本体ハウジング２５０の背面または長側面からの厚さ方向ＴＤ下方に延びる。

第１のモジュール締結部２３０は、電源供給モジュール１０の第２のモジュール締結部１２０と着脱自在に締結する。

本発明の一実施例に係る第１のモジュール締結部２３０の具体的な形状及び機能は、後で図４ないし図８を参照して詳細に述べる。

本発明の一実施例に係るアンテナ装置の電源供給モジュール１０は、モジュールハウジング１００、第２の放熱フィン１１０、第２の電源接続部１３０、及び第２のモジュール締結部１２０を含む。

モジュールハウジング１００は、内蔵した電源供給機器（図示せず）を外部から囲んで支持する剛性支持構造体である。内蔵した電源供給機器（図示せず）は、外部電源から供給された電力を締結するアンテナ本体２０から要求される電圧のかたちで変換する電気変換器である。モジュールハウジング１００は、二つの対面と他の側面を含む箱型、例えば、二つの対面及び４つの側面を含む長方形状である。しかし、本発明はこれに限定せず、本体ハウジング２５０の外形は、必要な電源供給容量またはアンテナ本体２０の外形およびサイズなどによって異なる場合がある。

モジュールハウジング１００は、少なくとも一つの側面に形成したモジュールハンドル１０２を含み、作業者は、モジュールハンドル１０２を把持して電源供給モジュール１０をアンテナ本体２０に締結したり、締結解除または脱着させることができる。

本発明の一実施例に係る電源供給モジュール１０の締結状態で、モジュールハウジング１００の一つの対面は、第１の放熱フィン２２０に隣接して配置する。第１の放熱フィン２２０の放熱性能を阻害しない範囲で、モジュールハウジング１００の一つの対面は、第１の放熱フィン２２０に可能な限り隣接するように配置し、これにより、全体のアンテナ装置の大きさ、すなわち、厚さは減少する。

本明細書では、第１の放熱フィン２２０に隣接するモジュールハウジング１００の一つの対面は、前面と称し、前面に対向する他の対面または他面は、背面と称す。

第２の放熱フィン１１０は、モジュールハウジング１００の他の対面、つまり、背面上に配置する。第２の放熱フィン１１０は、熱伝導性材料、例えば、金属からなる。

第２の放熱フィン１１０は、モジュールハウジング１００の短側面に沿って、つまり、締結状態で、アンテナ本体２０の長さ方向ＬＤに沿って延びる複数の縦長型板部材を含む。

本発明の一実施例では、第２の放熱フィン１１０は、モジュールハウジング１００の背面に形成し、例えば、モジュールハウジング１００と一体に成形する。しかし、本発明はこれに限定せず、第２の放熱フィン１１０は、別の部材として製作されてモジュールハウジング１００の背面上に溶接されるか、熱伝導性接着剤で接着されるか、あるいはボルトのような別途の締結部材で固定してもよい。

第２の電源接続部１３０は、モジュールハウジング１００の外面、例えば、前面または一側面上に配置する。第２の電源接続部１３０は、モジュールハウジング１００の一つの長側面とモジュールハウジング１００の前面の境界に隣接して配置する。第２の電源接続部１３０は、アンテナ本体２０と電気的につなげることができ、モジュールハウジング１００の内部の電源供給モジュール１０から供給される電力をアンテナ本体２０の第１の電源接続２４０に渡す。

締結状態で、電源供給モジュール１０の第２の電源接続１３０は、アンテナ本体２０の第１の電源接続２４０と隣接するように配置する。第１の電源接続部２４０及び第２の電源接続１３０は、それぞれ、固定開口を含み、固定ボルトを第１の電源接続部２４０及び第２の電源接続１３０の固定開口に挿入及び締結することで電源供給モジュール１０及びアンテナ本体２０は、しっかりと固定する。

第２のモジュール締結部１２０は、モジュールハウジング１００の少なくとも一つの一面、例えば、モジュール本体の一側面、例えば、二つの短側面上にそれぞれ配置する。

第２のモジュール締結部１２０は、第１のモジュール締結部２３０と着脱自在に締結する。

本発明の一実施例に係る第２のモジュール締結部１２０の具体的な形状及び機能は、後で図４ないし図８を参照して詳細に述べる。

本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、電気エネルギーを無線送受信電波に変換する一種のエネルギー変換及び消耗装置であって、エネルギー変換、および消耗に伴ってかなりの量の熱を発生させる。万一、本体ハウジング２５０の内部の無線送受信モジュールが過熱した場合、デバイスの寿命が大幅に減る。また、無線送受信モジュールの温度が増加するにつれ、無線送受信モジュールの感度が違ってくる。特に、無線送受信モジュールの位置に応じた温度偏差は、無線送受信モジュール別の感度偏差を発生させる。このような無線送受信モジュールの温度による感度の違いまたは場所別の感度偏差は、アンテナ装置の送受信精度を阻害させるのはもちろん、それによって送受信速度が落ちる。

また、電源供給モジュール１０も、例えば、電圧を乗下降させたり、交流電圧の周波数を変換するか、または交流または直流を相互に変換させる電気エネルギー型変換及び消耗部材として、エネルギー変換および消耗に伴って、かなりの量の熱を発生させる。

電源供給モジュール１０から発生する熱がアンテナ本体２０の内部の送受信モジュールに熱的悪影響を与える可能性があるので、電源供給モジュール１０は、アンテナ本体２０と離間配置することが望ましい。

電源供給モジュール１０をアンテナ本体２０と離間配置する最も簡単なアプローチは、電源供給モジュール１０とアンテナ本体２０を同じ平面上にて互いに隣接して配置することである。ただし、この場合には、デバイス全体のサイズが増加し、特に、電源供給モジュール１０とアンテナ本体２０との間の締結部位の機械的強度が脆弱になる恐れがある。

一方、本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、電源供給モジュール１０の少なくとも一部がアンテナ本体２０と重なり合うように配置し、両者を熱的に実質的に分離する構造を採用した。具体的には、本発明の一実施例で、第１の放熱フィン２２０がアンテナ本体２０の本体ハウジング２５０と電源供給モジュール１０との間に配置するので、電源供給モジュール１０とアンテナ本体２０は、空間的および熱的に分離する。また、第１の放熱フィン２２０は、アンテナ本体２０の長さ方向に延びるために、第１の放熱フィン２２０の一部を電源供給モジュール１０が覆っているとしても、第１の放熱フィン２２０の縦長型板部材との間の離間空間は外部に露出し、外気の対流が第１の放熱フィン２２０の全部位で円滑に行われる。すなわち、第１の放熱フィン２２０は、アンテナ本体２０の背面全体に円滑に放熱機能を発揮することができ、これにより、本体ハウジング２５０及びその内部の送受信モジュールは均一な温度を有する。

一方、電源供給モジュール１０がつながる外部電源の種類及び形態及びアンテナ本体２０の供給電源の形態が国ごとに、または関連の通信システムごとに異なる場合がある。

本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、着脱自在な別の電源供給モジュール１０を、電源供給源として含むため、必要に応じて他の電源容量、外部電源コネクタ及び電圧変換方式を有する電源供給モジュール１０を採用することができる。そこで、本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、デバイスの互換性及び適用性が増大する。

図４は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の部分側面図である。

図５は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の部分切除斜視図である。

図４及び図５は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の電源供給モジュールがアンテナ本体から分離した状態を例示した。

図４及び図５を参照すると、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の第１のモジュール締結部２３０は、ガイドレール２３２、２３４および入出開口２３４を含む。

第１のモジュール締結部２３０は、本体ハウジング２５０の背面または一つの長側面から第１の放熱フィン２２０を通るように延びる。

ガイドレール２３２、２３４は、第１のモジュール締結部２３０の一端エッジに沿って延びる。ガイドレール２３２、２３４は、本体ハウジング２５０の長さ方向に沿って延びる。

入出開口２３４は、ガイドレール２３２、２３４の一側に形成する。たとえば、入出開口２３４は、ガイドレール２３２、２３４を形成する第１のモジュール締結部２３０の一端のエッジの一部が切除または開放された形状である

また、ガイドレール２３２、２３４は、ガイドレール２３２、２３４の一端と入出開口２３４との間に形成した落下防止区間２３６及びガイドレール２３２、２３４の他端と入出開口２３４との間に形成した締結ガイド区間２３２を含む。

落下防止区間２３６の長さは、締結ガイド区間２３２に比べて相対的に短い。

第２のモジュール締結部１２０は、入出開口２３４を介してガイドレール２３２、２３４の内部に挿入するように構成した挿入ピン１２２を含む。

挿入ピン１２２は、入出開口２３４を介してのみガイドレール２３２、２３４の内部に挿入する構造とサイズを有し、そこで、挿入ピン１２２は、入出開口２３４を介してガイドレール２３２、２３４の内部に挿入された状態で、ガイドレール２３２、２３４の長さ方向または延長方向に沿って移動する。

第１の電源接続部２４０は、第１の電源端子２４２を含み、第２の電源接続部１３０は、第１の電源端子２４２につながるように構成した第２の電源端子１３２を含む。図示した実施例で、第１の電源端子２４２は、雌端子であり、第２の電源端子１３２は、雄端子で構成し、第２の電源端子１３２が第１の電源端子２４２の内部に挿入することを例示したが、本発明はこれに限定せず、第１の電源端子２４２及び第２の電源端子１３２は、電気的な接続を構成する任意の端子構造を適用する。

作業者は、電源供給モジュール１０のモジュールハンドル１０２を把持して電源供給モジュール１０の挿入ピン１２２が図４に示した挿入ラインＩＬに沿って移動するように電源供給モジュール１０を移動させることができる。電源供給モジュール１０の挿入ピン１２２がアンテナ本体２０のガイドレール２３２、２３４にガイドされ、一定の挿入ラインＩＬに沿って移動するので、締結状態で、第１の電源端子２４２及び第２の電源端子１３２は、互いに整列し、第２の電源端子１３２が、図５に図示した挿入ラインＩＬに沿って移動して第１の電源端子２４２に接続する。

つまり、作業者は肉眼で、第１の電源端子２４２及び第２の電源端子１３２の整列状態を確認することなく、単に電源供給モジュール１０の挿入ピン１２２をアンテナ本体２０の入出開口２３４に挟んでガイドレール２３２、２３４の挿入区間に沿って押し込むことで、簡単に第１の電源端子２４２及び第２の電源端子１３２を接続させることができる。

特に、本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、高空に設置する。一般的に、高所作業は、作業者の設置場所が限られており、作業者が端子を肉眼で識別して結合することが困難な場合がある。しかし、本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、作業者の肉眼識別範囲内で電源供給モジュール１０をアンテナ本体２０に締結または脱着させることができ、これにより、肉眼識別範囲外にある第１の電源端子２４２及び第２の電源端子１３２が互いに整列した状態で、接続または接続解除することができる。

図６は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の締結状態の部分側面図である。

図７は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の落下状態の部分側面図である。

図８は、本発明の一実施例に係るアンテナ装置の落下状態の部分斜視図である。

図６を参照すると、本発明の一実施例に係るアンテナ装置は、アンテナ本体２０の長さ方向が重力方向と平行に設置する。このとき、ガイドレールの延長方向も重力方向と平行に配置する。

作業者は、固定ボルトを解除した後、電源供給モジュール１０のモジュールハンドル１０２を把持して電源供給モジュール１０を重力方向に引いた後、挿入ピン１２２を入出開口２３４を介して外部に引き抜く方式で電源供給モジュール１０をアンテナ本体２０から脱着させる。

図６ないし図８を参照すると、作業者は、特に、１人の作業者が固定ボルトを解除する場合、または作業者が過度の力で電源供給モジュール１０をアンテナ本体２０から引き抜こうとする場合、電源供給モジュール１０が重力方向に落下する恐れがある。

ただし、本発明の一実施例に係るアンテナ装置のガイドレール２３２、２３４の落下防止区間２３６が設置状態で重力方向下方に配置するので、電源供給モジュール１０が、その重さにより落下することを防止する。

本発明の一実施例によると、挿入ピン１２２が落下防止区間２３６にある状態で、入出開口２３４を介してガイドレール２３２、２３４の外部に引き抜くためには、少なくとも第１の長さＬ１だけ持ち上げるので、落下の衝撃で電源供給モジュール１０がガイドレール２３２、２３４の外部に脱落することも防止する。

図９は、本発明の他実施例に係るアンテナ装置の部分斜視図である。

図９を参照すると、本発明の他の実施例に係るアンテナ装置は、閉鎖型ガイドレール９３２、９３４を含むことから、開放スロット型ガイドレール２３２、２３４を含む本発明の一実施例に係るアンテナ装置との違いがある。

以下では、前述した本発明の一実施例に係るアンテナ装置との違いを主に説明し、本発明の一実施例と実質的に同一の構成について同じ識別符号を使用して繰り返しの説明を省く。

本発明の他実施例に係るアンテナ装置の第１のモジュール締結部９３０は、閉鎖側壁９３８をさらに含む。閉鎖側壁９３８は、ガイドレール９３２、９３４の外側に配置し、外部からガイドレール９３２、９３４の内部を遮断するように構成する。

ガイドレール９３２、９３４は、本体ハウジング２５０の長さ方向に沿って、すなわち、第１の放熱フィン２２０と同じ方向に延びる。ガイドレール９３２、９３４は、ガイドレール９３２、９３４の一端と入出開口２３４との間に形成した落下防止区間９３６及びガイドレール２３２、２３４の他端と入出開口９３４ ）との間に形成した締結ガイド区間９３２を含む。

本発明の他実施例で、閉鎖側壁９３８を形成することで、長時間の使用にわたって、外部の汚染物、例えば、雨、ほこりなどが閉鎖型ガイドレール９３２、９３４の内部に浸透することをブロックする。これにより、閉鎖型ガイドレール９３２、９３４の内部が汚染されたりサビることを防ぐことができ、今後、電源供給モジュール１０の脱着作業時に挿入ピン１２２がガイドレール９３２、９３４の内部にかかって抜けないことを防止する。

図１０は、本発明の他実施例に係るアンテナ装置の第１のモジュール締結部の部分断面図である。

図１０を参照すると、本発明の他実施例に係るアンテナ装置は、斜めに開口した入出開口１０３４を含む点で、先に説明した本発明の一実施例に係るアンテナ装置との違いがある。

以下では、前述した本発明の一実施例に係るアンテナ装置の違いを中心に説明し、本発明の一実施例と実質的に同一の構成について同じ識別符号を使用して繰り返しの説明を省く。

本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置の入出開口１０３４は、落下防止区間１０３６が形成されたガイドレール１０３２、１０３４の一端からガイドレール１０３２、１０３４の他端に向かう方向に対して第１のモジュール締結部１０３０の一端のエッジの外側方向に傾斜角θ１を有する傾斜面１０３７、１０３９を含む。

本発明のまた他の実施例では、落下防止区間１０３６が第３の高さＬ３を有するとき、落下衝撃時に挿入ピン１２２は、第４の高さＬ４を有する傾斜面１０３７を跳び越えなければならないので、落下衝撃により挿入ピン１２２がガイドレール１０３２、１０３４の外に抜けることを効果的に防止する。また、傾斜面１０３７は、挿入ピン１２２が重力方向にスライドするように形成するので、衝撃によって飛び上がった挿入ピン１２２は、斜面でスライドしてガイドレール１０３２、１０３６内の落下防止区間１０３６に再進入する。

図１１は、本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置の第１のモジュール締結部の部分断面図である。

図１１を参照すると、本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置は、回転式脱落防止部材を含む点で、先の図１０を参照して説明した本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置との違いがある。

以下では、先の図１０を参照して説明した実施例との相違点を中心に説明し、実質的に同一の構成について同じ識別符号を使用して繰り返しの説明を省く。

本発明のまた他の実施例に係るアンテナ装置の入出開口１１３４は、落下防止区間１１３６が形成されたガイドレール１１３２、１１３４の一端からガイドレール１１３２、１１３４の他端に向かう方向に対して第１のモジュール締結部１１３０の一端のエッジの外側方向に傾斜角を有する斜面を含む。

また、入出開口１１３４の一側には、回転式脱落防止部材１２００を設ける。回転式脱落防止部材１２００は、入出開口１１３４の一側で回転軸１２１０を中心に回転し、入出開口１１３４の他側の斜面に相当する先端部１２２０を含む。

また、回転式脱落防止部材１２００は、回転バネ（図示せず）をさらに含む。回転バネは回転式脱落防止部材１２００の先端部１２２０が入出開口１１３４の他側斜面に隣接するように付勢力を与える。そこで、外力の作用、つまり、回転式脱落防止部材をガイドレール１１３２の内部に押し込む力がない限り、ガイドレール１１３２は、外部から閉鎖される。これにより、挿入ピン１２２の脱落を防ぐ。

図１１は、挿入ピン１２２をガイドレール１１３２の内部から抜き出すための経路を例示した。まず、作業者は、電源供給モジュールを重力方向に上から下に抜き出すことができ、このとき、挿入ピン１２２は、Ａの経路に移動する。このとき、回転式脱落防止部材１２００は、Ｂ方向に移動した状態に留まることができ、これに挿入ピン１２２がＣ経路に移動した後に、衝撃によって入出開口１１３４の外部に脱落されることを防ぐ。続いて、作業者は、回転式脱落防止部材１２００をガイドレールの内側に押し込み、挿入ピン１２２をＤ経路に沿ってガイドレールの外部に抜き出せる。

以下では、本発明の一実施例に係るアンテナ装置のアンテナ本体の内部構造及び構成要素について説明する。

<積層構造のＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナアセンブリ>
図１２は、例示的なＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの積層構造を図式化した図である。

図１２のアンテナ本体２０は、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの構成として例示した。 Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナであるアンテナ本体２０は、レドーム（radome）２００と、外部のヒートシンク（heat sink）、すなわち、放熱フィン２００が形成されたハウジング（housing）と、これらの間に配置されるアンテナアセンブリ（ antenna assembly）を含む。アンテナアセンブリは、ＲＦ素子とデジタル素子が実装されたモジュールが積層構造で結合された形態で構成される。例示したアンテナアセンブリの主なモジュールは、大別して６つのレイヤ（Layer）に区分する。

第１のレイヤにはキャリブレーションネットワークが実装されたプリント回路基板（printed circuit board：ＰＣＢ）１２２０と、その上段に設けられる複数のアンテナ素子１２１０が含まれる。第２のレイヤは、複数のフィルタ１２３０で構成され、各フィルタ１２３０は、第１のレイヤ上のＲＦ給電ネットワークの信号ラインとＲＦコネクタのようなＲＦインターフェースを介して電気的につながる。

第３のレイヤは、パワーアンプ（power amplifier、 ＰＡ）などのアナログ処理回路が実装されたＰＣＢ１２４０を含む。アナログ処理回路に含まれる各パワーアンプは、第２のレイヤ上の対応するフィルタ１２３０とＲＦインターフェースを介して電気的につながる。また、アナログ処理回路は、キャリブレーションネットワークとＲＦインターフェースを介してつながる。

第４のレイヤには、デジタル処理回路が実装されたデジタルボード１２５０とパワーサプライユニット（ＰＳＵ）１２５０が含まれる。デジタルボード１２５０は、基地局ＢＢＵ（base band unit）から受信するデジタル信号をアナログＲＦ信号に変換し、アンテナで受信されたアナログＲＦ信号をデジタル信号に変換して基地局ＢＢＵに伝送する機能を実行する。デジタルボード１２５０は、ＲＦインターフェースを介して、第３のレイヤ上のアナログ処理回路が実装されたＰＣＢ１２４０とつながる。

図１３は、図１２の積層構造で、第１のレイヤないし第２のレイヤを実装した例示的なサブアセンブリの分解図である。

図示したように、第１のレイヤに該当する複数のサブレイヤと第２のレイヤに該当するフィルタバンク（filter bank）が結合し、アンテナアセンブリのサブアセンブリを形成する。第１のサブレイヤには、ＲＦ給電ネットワーク（feeding network）が実装されたＰＣＢとその上段に設けられた複数のアンテナ素子が含まれる。第２のサブレイヤは、反射板（reflector）を含み、第３のサブレイヤは、キャリブレーションネットワークが実装されたＰＣＢを含む。第１のレイヤを構成する第１のサブレイヤないし第３のサブレイヤは、多重レイヤＰＣＢ（Multi-layer ＰＣＢ）を具現する。特に、図１２には、複数のフィルタを内蔵したフィルタバンク（filter bank）がサブレイヤと締結する。フィルタバンクは、複数のフィルタのｂｌｉｎｄ ｍａｔｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎと締付力を確保するための構造物であって、サブアセンブリのサイズを必然的に増加させる。

図１２及び図１３に例示した積層構造では、キャリブレーションネットワークが、アンテナとフィルタとの間に位置する。キャリブレーションネットワークは、通常、複数のスイッチで構成され、各フィルタの後段にカップリングされたＲＦカプラとつながる。したがって、給電ネットワークとフィルタはＲＦコネクタ（例えば、同軸コネクタ（coaxial connector）のような標準化されたＲＦインターフェース）を介してつなげるしかない。また、パワーアンプが形成されたアナログボードとデジタルボードと別個のレイヤで構成されるので、これらの間のＲＦインターフェースにもＲＦコネクタが使用される。このように、図１２及び図１３に例示したＭＩＭＯアンテナシステムは、複数のレイヤで構成され、それぞれのレイヤをＲＦコネクタを介して互いにつなげる構造なので、重量とサイズを減らすのは難しい。

本発明は、よりスリムでコンパクトな積層構造のＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナシステムを提供する。

図１４は、本発明の一実施例によるＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナシステムの積層構造を図式化した図である。図１５は、図１４の積層構造を採用する本発明の一実施例に係るＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯアンテナの分解図である。図１６は、本発明の一実施例に係るアンテナ素子が結合された第１のＰＣＢにフィルタが結合したサブアセンブリの分解図である。

本発明は、後述するように、キャリブレーション機能を、アンテナ素子１４１０の前端ではなく、フィルタ１４３０の前端（すなわち、パワーアンプの出力端）で動作させる。つまり、パワーアンプ出力端の信号を利用して、キャリブレーション機能を実行するが、各フィルタの固定された位相偏差をオフセット（offset）値で含ませてキャリブレーションを実行する。つまり、各送信経路間の偏差に事前に測定された複数の帯域通過フィルタのＲＦ偏差をオフセット値として含めた後に各送信経路に対するキャリブレーションを行うことができる。また、各受信経路間の偏差に事前に測定された複数の帯域通過フィルタのＲＦ偏差をオフセット値として含めた後に各受信経路のキャリブレーションを行うことができる。フィルタとアンテナフィーダーラインによって発生する位相偏差は、固定された位相差を有するフィルタを製造/使用することにより、許容可能なレベルで管理するという点に留意する。キャリブレーション機能をパワーアンプの出力端で動作させることで、従来のアンテナ素子とフィルタとの間に位置していたキャリブレーションネットワークをパワーアンプ及びデジタル回路と一緒に１つのボードに形成するようになり、給電ネットワーク（feeding network）が形成されたＰＣＢ下部にフィルタを密着結合させることができるようになる。つまり、本発明は、フィルタとアンテナフィーダーラインによって発生する位相差を許容可能なレベルで管理するが、アンテナアセンブリをコンパクトなサイズに減らす戦略をとる。

図１４に示すように、本発明の一実施例に係る積層構造では、キャリブレーションネットワークがパワーアンプ及びデジタル回路と一緒に１つのボード１４４０に形成される。したがって、パワーアンプ、キャリブレーションネットワーク、およびデジタル回路間にＲＦケーブルの接続が必要なくなる。また、図１２に比べて、図４の積層構造は、少ない数のレイヤで構成される。

本実施例に係るＭＩＭＯアンテナアセンブリは、第１のＰＣＢ１４２０と第２のＰＣＢ１４４０を含む。第１のＰＣＢ１４２０には、ＲＦ給電ネットワークが形成される。第１のＰＣＢ１４２０の上部面には、複数のアンテナ素子１４１０が締結されてＲＦ給電ネットワークに電気的につながり、下部面には、複数の帯域通過フィルタ１４３０が密着締結されてＲＦ給電ネットワークと電気的につながる。第１のＰＣＢ１４２０には、少なくとも一つの接地面（ground plane）が形成され、接地面は、複数のアンテナ素子に対して反射板として機能する。すなわち、第１のＰＣＢ１４２０に形成した接地面を反射板として利用することにより、図１３に図示した別の反射板を省く。第２のＰＣＢ１４４０には、ベースバンド処理を実行するデジタル処理回路、複数の送信/受信（ＴＸ／ＲＸ）回路を提供するアナログ処理回路、およびキャリブレーションネットワークが形成される。帯域通過フィルタ１４３０は、第１のＰＣＢ１４１０の信号ラインと電気的につながり、第２のＰＣＢ１４４０の信号ラインと電気的につながる。

<符号の説明>
１：アンテナ装置 １０：電源供給モジュール
２０：アンテナ本体 １００：モジュールハウジング
１１０：第２の放熱フィン １２０：第２のモジュール締結部
２００：レドーム ２１０：有線送受信端子
* １５２２２０：第１の放熱フィン ２３０：第１のモジュール締結部

CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
本特許出願は、２０１６年１１月１６日に韓国に出願した特許出願番号第１０-２０１６-０１５２６０９号、および２０１７年０３月０６日韓国に出願した特許出願番号第１０-２０１７-００２８５５８号に対して米国特許法１１９（ａ）条（３５ＵＳＣ§１１９（a））に基づいて優先権を主張し、そのすべての内容は、参考文献として本特許出願に併合される。さらに、本特許出願は、米国以外の国でも、前記と同じ理由で優先権を主張し、そのすべての内容は、参考文献として本特許出願に併合される。

Claims (15)

1. アンテナ本体、及び、
   前記アンテナ本体に着脱自在な電源供給モジュールを含み、
   前記アンテナ本体は、
   本体ハウジングと、
   前記本体ハウジングの一面に配置する第１の放熱フィンと、
   前記本体ハウジングの一側に配置する第１の電源接続部と、
   前記本体ハウジングの一面に配置する第１のモジュール締結部、及び、
   前記本体ハウジング内に配置され、アンテナ素子を有する積層構造で構成されたアンテナアセンブリを含み、
   前記電源供給モジュールは、
   モジュールハウジングと、
   前記モジュールハウジングの一面に配置した第２の放熱フィンと、
   前記モジュールハウジングの他面に配置し、前記第１の電源接続部に電気的に接続可能な第２の電源接続部、及び、
   前記第１のモジュール締結部と着脱自在に締結する第２のモジュール締結部を含み、
   前記電源供給モジュールが前記アンテナ本体に締結された状態で、前記第１の放熱フィンは、前記放熱フィンが前記電源供給モジュールに重なる締結領域及び前記電源供給モジュールに重ならない非締結領域を含み、前記第１の放熱フィンの前記締結領域の少なくとも一部上に前記電源供給モジュールが配置される、アンテナ装置。
2. 前記第１の放熱フィンは、前記アンテナ本体の長さ方向に沿って延びる板部材を含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１の放熱フィンは、前記非締結領域にてアンテナ本体の厚さ方向に第１の厚みを有し、前記締結領域にて前記アンテナ本体の厚さ方向に第２の厚みを有し、前記第１の厚みは前記第２の厚みよりも厚い、請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１の放熱フィンは、前記本体ハウジングと一体に形成する、請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１のモジュール締結部は、前記本体ハウジングの一面から第１の放熱フィンを通るように、前記アンテナ本体の厚さ方向に延びる、請求項１に記載のアンテナ装置。
6. 前記第１のモジュール締結部はガイドレール及び前記ガイドレールの一側に形成した入出開口をさらに含み、前記第２のモジュール締結部は、前記入出開口を介して前記ガイドレールの内部に挿入するように構成した挿入ピンを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
7. 前記アンテナ本体は、前記本体ハウジングの他面に配置するレドームをさらに含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
8. アンテナ本体、及び、
   前記アンテナ本体に着脱自在な電源供給モジュールを含み、
   前記アンテナ本体は、
   本体ハウジングと、
   前記本体ハウジングの一側に配置する第１の電源接続部と、
   前記本体ハウジングの一面に配置し、ガイドレール及び前記ガイドレールの一側に形成した入出開口を含み、前記ガイドレールは、前記ガイドレールの一端と前記入出開口との間に形成したモジュール落下防止区間を含む、第１のモジュール締結部と、
   前記本体ハウジング内に配置され、アンテナ素子を有する積層構造で構成されたアンテナアセンブリを含み、
   前記電源供給モジュールは、
   モジュールハウジングと、
   前記第１の電源接続部に電気的に接続可能な第２の電源接続部、及び、
   前記第１のモジュール締結部と着脱自在に締結する第２のモジュール締結部として、前記入出開口を介して前記ガイドレールに挿入するように構成した挿入ピンを含む第２のモジュール締結部を含み、
   前記電源供給モジュールが前記アンテナ本体に締結された状態で、前記挿入ピンは、前記入出開口と前記ガイドレールの他側との間に配置する、アンテナ装置。
9. 前記ガイドレールは、前記第１のモジュール締結部の一端のエッジに沿って延びる、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記入出開口は、前記ガイドレールの一部が開放された形状である、請求項８に記載のアンテナ装置。
11. 前記ガイドレールは、前記ガイドレールの他端と前記入出開口との間に形成した締結ガイド区間をさらに含み、前記落下防止区間の長さは、前記締結ガイド区間の長さよりも短い、請求項８に記載のアンテナ装置。
12. 前記第１の電源接続部は、第１の電源端子を含み、前記第２の電源接続部は、第２の電源端子を含み、前記挿入ピンが、前記ガイドレール内部に挿入された状態で、前記第１の電源端子及び前記第２の電源端子は互いに整列する、請求項８に記載のアンテナ装置。
13. 前記アンテナ本体は、前記本体ハウジングの一面に配置する第１の放熱フィンをさらに含み、前記第１のモジュール締結部は、前記本体ハウジングの一面から第１の放熱フィンを通るように、前記アンテナ本体の厚さ方向に延びる、請求項８に記載のアンテナ装置。
14. 前記第１のモジュール締結部は、前記ガイドレールの外側に配置する閉鎖側壁をさらに含む、請求項８に記載のアンテナ装置。
15. 前記入出開口は、前記ガイドレールの一端から前記ガイドレールの他端に向かう方向に対して前記第１のモジュール締結部の一端のエッジの外側方向に傾斜角を有する斜面を含む、請求項８に記載のアンテナ装置。