JP6797143B2 - Antenna power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、排熱特性を改善するアンテナ給電装置に関する。 The present invention relates to an antenna feeding device for improving exhaust heat characteristics.
将来の高速衛星通信においては、地上−衛星間トラフィックの増大に伴って、衛星の通信性能の向上が要求される。衛星の通信性能の向上を実現するための1つの策として、アンテナビームをマルチビーム化する方法がある。このようなアンテナビームをマルチビーム化する方法では、多数のビームを並べ、ビームの覆域面積を小さくし、アンテナパターン形状を急峻にすることによって、アンテナ利得を大きくし、通信性能の向上を図っている。 In future high-speed satellite communication, improvement of satellite communication performance will be required as terrestrial-satellite traffic increases. As one measure for improving the communication performance of the satellite, there is a method of making the antenna beam multi-beam. In such a method of multi-beaming an antenna beam, a large number of beams are arranged, the coverage area of the beams is reduced, and the shape of the antenna pattern is steep, thereby increasing the antenna gain and improving the communication performance. ing.
例えば、マルチビームの高密度化を実現するためには、衛星に搭載する一次放射器を高密度配置する必要がある。一次放射器を高密度配置する結果として、特に、一次放射器が密集する中央部に熱がこもる。このため、マルチビームの高密度化を実現するためには、排熱特性を考慮する必要がある。 For example, in order to realize high density of multi-beam, it is necessary to arrange the primary radiators mounted on the satellite at high density. As a result of the high density placement of the primary radiators, heat is trapped, especially in the central part where the primary radiators are densely packed. Therefore, in order to realize high density of multi-beam, it is necessary to consider the exhaust heat characteristics.
一次放射器から発生する熱を、ヒートパイプ等を用いて、強制冷却することによって排熱する従来技術がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1においては、マイクロ波増幅素子を2次元配置した増幅素子アレーによって発生した熱を、複数のヒートパイプにより排熱している。 There is a prior art technique in which heat generated from a primary radiator is exhausted by forcibly cooling using a heat pipe or the like (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, the heat generated by the amplification element array in which the microwave amplification elements are two-dimensionally arranged is exhausted by a plurality of heat pipes.
そして、この特許文献1における複数のヒートパイプは、マイクロ波増幅素子を2次元配置した平面上で、増幅素子アレーの外側から中心位置まで延在している。この結果、マイクロ波増幅素子の長軸方向の発熱分布に応じて、最適な動作温度および熱輸送力を持つヒートパイプが選定でき、冷却部を増幅素子アレーの外側に配置することができ、効率的な熱輸送を可能としている。 The plurality of heat pipes in Patent Document 1 extend from the outside to the center position of the amplification element array on a plane in which the microwave amplification element is two-dimensionally arranged. As a result, a heat pipe having an optimum operating temperature and heat transport capacity can be selected according to the heat generation distribution in the long axis direction of the microwave amplification element, and the cooling unit can be arranged outside the amplification element array, resulting in efficiency. Enables heat transport.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
高密度配置された限られたスペースの中でヒートパイプを這い回すことは、物理的に困難であることが多く、適切な排熱路を設けることが課題となる。特許文献1では、ヒートパイプを適切に選定することで、効率的な熱輸送を可能としている。しかしながら、この特許文献1では、排熱性能を向上させるためのアンテナ給電装置の高密度な配置方法についてまでは、開示も示唆もされていない。
However, the prior art has the following problems.
It is often physically difficult to crawl a heat pipe in a limited space arranged at high density, and it is a problem to provide an appropriate heat exhaust path. In Patent Document 1, efficient heat transport is possible by appropriately selecting a heat pipe. However, Patent Document 1 does not disclose or suggest a high-density arrangement method of the antenna feeding device for improving the exhaust heat performance.
上述したように、マルチビームの高密度化を実現するためには、衛星に搭載する一次放射器を高密度配置する必要があり、特に、一次放射器が密集する中央部に熱がこもる。しかしながら、限られた搭載スペースの中でヒートパイプを這い回すことは、困難であることが多い。従って、高密度配置された構成を有するアンテナ給電装置の配置方法を工夫することで、排熱特性を向上させることが重要な課題となる。 As described above, in order to realize the high density of the multi-beam, it is necessary to arrange the primary radiators mounted on the satellite at a high density, and in particular, heat is trapped in the central part where the primary radiators are densely packed. However, it is often difficult to crawl the heat pipe in a limited mounting space. Therefore, it is an important issue to improve the heat exhaust characteristics by devising a method of arranging the antenna feeding device having a high-density arrangement.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、排熱特性を向上させた上で、一次放射器の高密度配置を実現するアンテナ給電装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain an antenna feeding device that realizes a high-density arrangement of primary radiators while improving exhaust heat characteristics. ..
本発明に係るアンテナ給電装置は、アレー構成された複数の一次放射器と、複数の一次 放射器のそれぞれのスロート部と接触し、スロート部を支持するベースプレートとを備え 、複数の一次放射器のそれぞれは、電磁波を送受信する複数の一次放射器のそれぞれの開 口部が、対向配置された主反射鏡の中央方向を向く角度で配置され、かつ、隣り合う前記開口部の端部同士が互いに接していることで、ベースプレートに支持された、隣接するスロート部の端部の間隔が離れるように配置されているものである。 The antenna feeding device according to the present invention includes a plurality of primary radiators configured in an array and a base plate that contacts the throat portions of the plurality of primary radiators and supports the throat portions, and is provided with the plurality of primary radiators. In each case, the openings of the plurality of primary radiators that transmit and receive electromagnetic waves are arranged at an angle facing the center of the main reflectors arranged opposite to each other, and the ends of the adjacent openings are arranged with each other. in in contact Rukoto, supported on the base plate, in which are arranged so that the distance of the end portions of the adjacent throat away.
本発明に係るアンテナ給電装置は、マルチビーム衛星の一次放射器の開口部を高密度密集させつつ、一次放射器のスロート部を互いに離して配置させる構成を備えている。この結果、排熱特性を向上させた上で、一次放射器の高密度配置を実現するアンテナ給電装置を得ることができる。 The antenna feeding device according to the present invention has a configuration in which the openings of the primary radiator of the multi-beam satellite are densely packed and the throat portions of the primary radiator are arranged apart from each other. As a result, it is possible to obtain an antenna feeding device that realizes a high-density arrangement of primary radiators while improving the exhaust heat characteristics.
以下、本発明のアンテナ給電装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the antenna feeding device of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるアンテナ給電装置の構成を示す説明図である。図1中の左側には、主反射鏡10が示されている。この主反射鏡10に対向する位置には、複数の一次放射器20が配置されている。すなわち、一次放射器20は、複数並べられて、アレー構成されている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an antenna feeding device according to a first embodiment of the present invention. The
それぞれの一次放射器20は、開口部21とスロート部22を有して構成されている。開口部21は、主反射鏡10の中央方向を向いている。ホーンアンテナに相当する一次放射器20は、例えば、逆錐台形状のホーンを有する複数のアンテナ素子を、アンテナ開口面が高密度になるように配列したアレーアンテナとして構成される。一次放射器20は、電磁波を送信および受信するものである。
Each
ベースプレート30は、高密度にアレー配置化された複数の一次放射器20を支持する。また、ベースプレート30は、複数の一次放射器20で発生した熱を一次放射器20のそれぞれのスロート部22を経由して排出するための構造物として機能する。図1に示すように、ベースプレート30は、複数の一次放射器20のそれぞれのスロート部22と接触している。
The
一次放射器20で発生した熱は、スロート部22を介してベースプレート30からの輻射によって排熱される。従って、複数の一次放射器20のそれぞれのスロート部22を、できるだけ離して配置することで、排熱面積を大きくすることができる。
The heat generated by the
一方、それぞれのスロート部22を離して配置すると、一次放射器20の開口部同士が離れた配置になるおそれがある。また、それぞれのスロート部22を離して配置すると、開口部21が主反射鏡10の中央方向に向かなくなり、電磁波が主反射鏡10に反射される量が減少する「スピルオーバー」が大きくなるおそれがある。
On the other hand, if the
そこで、図1に示した本実施の形態1に係る複数の一次放射器20は、それぞれの開口部21が主反射鏡10の中央方向を向くような角度で配列されている。それぞれの一次放射器20は、主反射鏡10の中央方向を向くように、個々に傾けて配置され、かつ、隣り合う開口部21の端部同士が互いに接している。
Therefore, the plurality of
この結果、複数の一次放射器20のそれぞれの開口部21は、高密度に配置され、かつ、主反射鏡10の中央方向を向く。一方、ベースプレート30に支持されている一次放射器20のスロート部22同士は、互いに離して配置され、かつ、中央部分に配置される一次放射器20のスロート部が、ベースプレート30のより奥の方まで挿入された状態となる。
As a result, the
換言すると、図1に示した本実施の形態1に係る複数の一次放射器のそれぞれは、以下のように配置されている。
・電磁波を送受信する複数の一次放射器20のそれぞれの開口部21は、対向配置された主反射鏡10の中央方向を向く角度で配置されている。
・ベースプレート30に支持された、隣接するスロート部22の端部の間隔Lは、2つの一次放射器20を平行に隣接配置したときのスロート部22の端部の間隔よりも離れるように配置されている。
・それぞれのスロート部22は、両端に配置された一次放射器20よりも、中央部分に配置された一次放射器20の方が、より大きな接触面でベースプレート30と接している。
In other words, each of the plurality of primary radiators according to the first embodiment shown in FIG. 1 is arranged as follows.
Each opening 21 of the plurality of
The distance L between the ends of the
Each
従って、それぞれのスロート部22について、スロート部22同士を互いに離さずに配置した場合と比較して、排熱先であるベースプレート30の排熱面積を大きく確保することができる。
Therefore, for each of the
ここで、主反射鏡10の中央に向けた複数の一次放射器20における開口部21同士の高密度と、スロート部22同士の疎密度との配置構造に関しては、地上に照射するビーム配置、要求されるアンテナ性能等に応じて、各一次放射器20の配置位置、傾斜角度等の最適な設計が必要となる。
Here, regarding the arrangement structure of the high density of the
一次放射器20からスロート部22を介してベースプレート30に放出された熱は、さらにベースプレート30から異なる構造物に対して排熱することも可能である。図2は、本発明の実施の形態1によるアンテナ給電装置に、排熱用のヒートパイプ40を適用した第1の構成例を示した図である。本実施の形態1では、図1を用いて説明した構成を有することで、スロート部22同士が互いに離れるように、ベースプレート30内で配置できる。
The heat released from the
従って、図2の構成では、隣接するスロート部22同士の間に、管軸が紙面垂直方向に延在するヒートパイプ40を配置することで、排熱効果の向上を実現している。すなわち、ベースプレート30に放出された熱は、ヒートパイプ40の内壁から排熱される。このようにして、排熱面積をさらにおおきく確保することができる。
Therefore, in the configuration of FIG. 2, the heat exhaust effect is improved by arranging the
図3は、本発明の実施の形態1によるアンテナ給電装置に、排熱用のヒートパイプ40を適用した第2の構成例を示した図である。先の図2では、隣接するスロート部22同士の間に配置された複数のヒートパイプ40が、一直線上に配置されていた。これに対して、図3では、複数のヒートパイプ40が、隣接するスロート部22の端部間に配置されている。このような配置によっても、排熱効果の向上を実現できる。すなわち、スロート部22の端部まで伝搬した熱を、効率よくヒートパイプ40から排熱することができる。
FIG. 3 is a diagram showing a second configuration example in which a
なお、図2、図3は、例示に過ぎず、複数の一次放射器20の配置、個数等に応じて、それぞれのヒートパイプ40の大きさ、配置を適切に設計することが可能である。すなわち、本実施の形態1では、スロート部22同士が互いに離れるように配置されるため、ヒートパイプ40のレイアウト設計の自由度を向上させることができる。
Note that FIGS. 2 and 3 are merely examples, and it is possible to appropriately design the size and arrangement of the
また、図4は、本発明の実施の形態1によるアンテナ給電装置に、排熱用シート50を適用した構成例を示した図である。図4では、排熱効果を高めるために、ベースプレート30における、複数の一次放射器20が配列された面と反対側の面に、排熱用シート50が貼付されている。このような構成によっても、排熱効果の向上を実現できる。なお、排熱用シート50の貼付位置および排熱用シート50のサイズは、図4に示した構成例には限定されず、アンテナ給電装置の仕様に応じて、適宜設計することが可能である。
Further, FIG. 4 is a diagram showing a configuration example in which the
さらに、ヒートパイプ40と排熱用シート50を併用することで、排熱効果のさらなる向上を実現できる。
Further, by using the
なお、図1〜図4に示したベースプレート30は、いずれも直方体形状を有している。しかしながら、ベースプレート30の形状は、直方体形状には限定されず、一次放射器20の配置、ヒートパイプの配置等に応じて、湾曲させた形状、あるいは傾けた形状とすることも可能である。
The
また、通常、一次放射器20は、導波管と接続される。このため、ベースプレート30は、導波管の機能を併せ持つ構成とすることも可能である。
Also, the
以上のように、実施の形態1によれば、マルチビーム衛星の一次放射器の開口部を高密度密集させつつ、一次放射器のスロート部を互いに離して配置させる構成を備えている。この結果、排熱特性を向上させた上で、一次放射器の高密度配置を実現するアンテナ給電装置を実現できる。 As described above, according to the first embodiment, the openings of the primary radiators of the multi-beam satellite are densely packed at a high density, and the throat portions of the primary radiators are arranged apart from each other. As a result, it is possible to realize an antenna feeding device that realizes a high-density arrangement of primary radiators while improving the exhaust heat characteristics.
10 主反射鏡、20 一次放射器、21 一次放射器の開口部、22 一次放射器のスロート部、30 ベースプレート、40 ヒートパイプ、50 排熱用シート。 10 main reflector, 20 primary radiator, 21 primary radiator opening, 22 primary radiator throat, 30 base plate, 40 heat pipe, 50 heat exhaust sheet.
Claims (3)
前記複数の一次放射器のそれぞれのスロート部と接触し、前記スロート部を支持するベースプレートと
を備え、
前記複数の一次放射器のそれぞれは、電磁波を送受信する前記複数の一次放射器のそれぞれの開口部が、対向配置された主反射鏡の中央方向を向く角度で配置され、かつ、隣り合う前記開口部の端部同士が互いに接していることで、前記ベースプレートに支持された、隣接するスロート部の端部の間隔が離れるように配置されている
アンテナ給電装置。 With multiple primary radiators configured in an array,
A base plate that contacts each throat portion of the plurality of primary radiators and supports the throat portion is provided.
In each of the plurality of primary radiators, the openings of the plurality of primary radiators that transmit and receive electromagnetic waves are arranged at an angle facing the center of the main reflectors arranged opposite to each other, and the openings are adjacent to each other. in Rukoto ends parts are in contact with each other, said supported on the base plate, are arranged so that the distance of the end portions of the adjacent throat leaves
Antenna feeding device.
請求項1に記載のアンテナ給電装置。 The antenna feeding device according to claim 1, further comprising a heat pipe arranged in the base plate and exhausting heat released from each throat portion to the base plate.
請求項1または2に記載のアンテナ給電装置。 The antenna power feeding device according to claim 1 or 2, further comprising a heat radiating sheet attached to the base plate and exhausting heat released from each throat portion to the base plate.
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