CN105897187B - 一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，包括壳体和散热板，散热板将壳体分为工作室和散热室，工作室内设置有位于散热板上的X波段功放模块，散热室内部的侧面上设置有喷淋板，喷淋板上等间距设置有若干喷水头，喷水头内部的水管连接设置在喷淋板内部的主水管，主水管连接进水管，进水管连接有微型水泵，微型水泵通过水管连接有冷却器，散热室外侧设置有位于喷淋板下方的出水管，出水管位于进水管所在侧面的对称面，出水管连通散热室和冷却器。本发明通过水冷的方式对X波段固态功率放大器内的X波段功放模块进行高效降温，使得大功率X波段功放模块的工作效率得到提高，提升了X波段固态功率放大器的改进空间。

Description

一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器

技术领域

本发明涉及一种固态功率放大器，具体涉及一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器。

背景技术

随着技术的进步，目前在测控、卫星通信、雷达、电子对抗系统、高压电力巡线等军、民装备领域的工作频率已经达到毫米波频段。位于发射信道末端的高功率固态功率放大器对系统性能至关重要，对系统的测控精度、通信质量、作用半径以及抗干扰能力等方面起着重要的作用。固态功率放大器的主要作用是将需要发送的信号放大到一定的功率电平，再经天线以无线方式发送到空间，主要技术指标包括输出功率、工作带宽以及驻波比等。相比行波管放大器，固态功率放大器在工作电压、可靠性及环境适应能力等方面有明显的优势，所以其在系统中的应用受到了人们的青睐。

在频率位于X波段的相控阵雷达中，固态功率放大器作为T/R组件的最后一级，其质量直接决定T/R组件的技术参数。随着雷达等应用系统的不断改进，研制大功率、高效率、高可靠性和小型化的固态功率放大器模块成为急切需要解决的问题。然而，在进一步采用芯片级功率合成、电路级功率合成或者空间功率合成技术制作的大功率固态功率放大模块，不仅体积和重量受到了限制，而且其热稳定性也受到严格的考验，在实际应用中，对固态功放模块的工作效率要求非常严格，其工作温度的高低将影响固态功放模块的工作效率。

传统的X波段固态功率放大器采用风冷的方式对其所搭载的功放模块散热，但是风冷式散热存在空气介质的导热性低、散热面积小等缺点，其散热效果不好，无法高效地降低功放模块的工作温度，所以限制了大功率X波段固态功率放大器在雷达制导系统领域中的进一步发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统X波段固态功率放大器的缺陷，目的在于提供一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，解决传统的X波段固态功率放大器使用风冷的方式对其所搭载的功放模块进行散热导致无法高效地冷却功放模块所产生的功放模块工作效率低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，包括壳体，壳体内水平设置有散热板，散热板将壳体内部分为两部分，散热板上方为工作室，散热板下方为散热室，工作室内设置有位于散热板上的X波段功放模块，散热室内部的侧面上设置有喷淋板，喷淋板连接与其所在侧面相邻的两个侧面，喷淋板上等间距设置有若干喷水头，喷水头的喷嘴竖直向上，喷水头内部的水管连接有设置在喷淋板内部的主水管，主水管贯穿散热室侧面连接有进水管，进水管连接有微型水泵，微型水泵通过水管连接有冷却器，散热室外侧设置有位于喷淋板下方的出水管，出水管位于进水管所在侧面的对称面，出水管连通散热室和冷却器。现有技术中，传统的X波段固态功率放大器主要使用风冷的方式对X波段功放模块进行降温，避免其工作温度过高影响工作效率。但是，采用传统的散热风扇进行散热时，会遇到空气介质的导热性低、散热面积小等问题，所以风冷的散热效果不佳，不能高效地降低功放模块的工作温度，限制了大功率X波段固态功率放大器的进一步发展。为了解决上述问题，本发明提供了一种采用水冷降温的X波段固态功率放大器。在X波段固态功率放大器的壳体内设置有散热板，所述散热板采用导热率高的金属，例如银、铝等。散热板将X波段固态功率放大器的壳体内部分为工作室和散热室，工作室内放置电子器件如X波段功放模块、电容、电阻等，X波段功放模块为现有技术；散热室内部的侧面上设置有喷淋板，喷淋板还连接与其所在侧面相邻的两个侧面，即喷淋板上方的水通过喷淋板与散热室内壁没有接触的部分流入喷淋板下方。喷淋板上设置有若干个喷水头，喷水头上的喷嘴竖直向上正对着散热板的底部，喷淋板内部设置有主水管，主水管穿过散热室侧面连接进水管，进水管依次连接微型水泵和冷却器，冷却器连接出水管。微型水泵和冷却器均为现有技术，都具有体积小、噪音低的优点，可以在市场上通过购买获得，另外，还可以使用一体式集水泵，一体式集水泵包含了水泵、储水箱和冷却器，高度集成化节省了空间。工作时，运行微型水泵，使得水从微型水泵中流出并依次通过进水管、主水管、喷水头、散热室、出水管、冷却器，最终回到微型水泵中，形成水循环。电子器件与散热板上方接触，通过散热板将电子器件上的高温传至散热板下方，水在流经散热室时，通过喷水头喷至散热板底部，对散热板进行降温，温度传至水流后，水流落在散热室底部并最终从出水管流至冷却器中进行冷却，冷却之后再经过微型水泵从进水管进入散热室。通过上述结构和原理，能够对工作室内的电子器件进行高效地降温。水冷系统散热能力强过风冷系统的原因，一是因为水的吸热和导热性能比空气好很多，二是因为水冷系统的总散热面积也要比风冷系统大很多，通过高效地降温，可以使得大功率X波段功放模块的工作效率得到提高，提升了X波段固态功率放大器的改进空间。另外，水冷系统还具有噪音小的特点，使得X波段固态功率放大器可以灵活地应用于雷达制导系统中。

进一步地，喷淋板与散热板的夹角为2至5°，喷淋板靠近进水管的一端与散热室底部的距离大于靠近出水管的一端与散热室底部的距离。通过倾斜设置喷淋板，一方面使得水流缓慢从喷淋板上靠近进水管的一端流至喷淋板与散热室内壁没有接触的部分而进入喷淋板下方，最终从出水管排出；另一方面，靠近进水管一端的喷水头更接近散热板，其冷却效果更好，可以将功放模块中最核心的电子元件如单片微波集成电路芯片放置在散热板上方相对应的位置达到更好地对核心电子元件降温的目的。

进一步地，散热板与X波段功放模块之间设置有散热硅胶。散热硅胶具有低热阻、高导热率的特点，因为X波段功放模块是主要部件，在其与散热板之间涂有散热硅胶能减少两者之间的摩擦，使两者充分接触从而提高热传导率，使得X波段功放模块的热量有效地传递至散热板。

进一步地，主水管由聚合物材料制成。为了防止主水管生锈而导致水循环效果差，主水管采用聚合物材料如聚四氟乙烯制成，不仅保证了主水管的强度、不会生锈，并且重量轻，降低了X波段固态功率放大器的总重量。

进一步地，喷嘴上设置有喷嘴盖，喷嘴盖上设置有若干通孔。通过上述设置，可以使得水流均匀的喷淋在散热板底部，而不会只喷淋在散热板底部的局部位置，导致散热效果差。

进一步地，进水管上设置有球阀。通过在进水管上设置球阀，可以调整进水量，控制水循环速度，使得操作人员能够控制散热室内的温度。

进一步地，出水管靠近散热室底部。这样设置使得水流不会在散热室底部堆积。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过水冷的方式对X波段固态功率放大器内的X波段功放模块进行降温，因为水的吸热和导热性能比空气好很多、以及水冷系统的总散热面积也要比风冷系统大很多，所以降温效果好，可以使得大功率X波段功放模块的工作效率得到提高，提升了X波段固态功率放大器的改进空间；

2、本发明采用水冷的方式进行降温，具有噪音小的特点，使得X波段固态功率放大器可以灵活地应用于雷达制导系统；

3、本发明使用主水管采用聚四氟乙烯制成，不仅保证了主水管的强度而且不会生锈，并且其重量较金属轻，降低了X波段固态功率放大器的总重量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明剖面结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-壳体，2-散热板，3-喷淋板，4-喷水头，5-进水管，6-出水管，7-X波段功放模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明为一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，包括壳体1，壳体1内水平设置有散热板2，散热板2将壳体1内部分为两部分，散热板2上方为工作室，散热板2下方为散热室，工作室内设置有位于散热板2上的X波段功放模块7，散热室内部的侧面上设置有喷淋板3，喷淋板3连接与其所在侧面相邻的两个侧面，喷淋板3上等间距设置有若干喷水头4，喷水头4的喷嘴竖直向上，喷水头4内部的水管连接有设置在喷淋板3内部的主水管，主水管贯穿散热室侧面连接有进水管5，进水管5连接有微型水泵，微型水泵通过水管连接有冷却器，散热室外侧设置有位于喷淋板3下方的出水管6，出水管6位于进水管5所在侧面的对称面，出水管6连通散热室和冷却器。喷淋板3与散热板2的夹角为2至5°，喷淋板3靠近进水管5的一端与散热室底部的距离大于靠近出水管6的一端与散热室底部的距离。散热板2与X波段功放模块7之间设置有散热硅胶。主水管由聚合物材料制成。喷嘴上设置有喷嘴盖，喷嘴盖上设置有若干通孔。进水管5上设置有球阀。出水管6靠近散热室底部。使用本装置时，首先开启微型水泵，水流从进水管5进入到主水管中，通过喷水头4喷淋至散热板2下方，X波段功放模块7以及其他电子器件上的热量经过散热板2上方传至散热板2下方，水流通过喷淋带走散热板2下方的温度后，落至喷淋板3上，并沿着喷淋板3倾斜的角度流入喷淋板3下方，最后通过出水管6进入到冷却器中，冷却器对水流降温后，水流进入到微型水泵中，并被再次输送至进水管5中，完成水循环。因为水的吸热和导热性能比空气好很多、以及水冷系统的总散热面积也要比风冷系统大很多，所以水冷方式的降温效果好，可以使得大功率X波段功放模块的工作效率得到提高，提升了X波段固态功率放大器的改进空间。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，包括壳体(1)，其特征在于，所述壳体(1)内水平设置有散热板(2)，所述散热板(2)将壳体(1)内部分为两部分，散热板(2)上方为工作室，散热板(2)下方为散热室，所述工作室内设置有位于散热板(2)上的X波段功放模块(7)，所述散热室内部的侧面上设置有喷淋板(3)，所述喷淋板(3)连接散热室的两个相互平行的侧面，散热室的两个相互平行的侧面均与喷淋板(3)所在的侧面连接，所述喷淋板(3)上等间距设置有若干喷水头(4)，所述喷水头(4)的喷嘴竖直向上，喷水头(4)内部的水管连接有设置在喷淋板(3)内部的主水管，所述主水管贯穿散热室侧面连接有进水管(5)，所述进水管(5)连接有微型水泵，所述微型水泵通过水管连接有冷却器，散热室外侧设置有位于喷淋板(3)下方的出水管(6)，所述出水管(6)位于进水管(5)所在侧面的对称面，出水管(6)连通散热室和冷却器；所述喷淋板(3)与散热板(2)的夹角为2至5°，喷淋板(3)靠近进水管(5)的一端与散热室底部的距离大于靠近出水管(6)的一端与散热室底部的距离；所述喷嘴上设置有喷嘴盖，喷嘴盖上设置有若干通孔；所述进水管(5)上设置有球阀。

2.根据权利要求1所述的一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，其特征在于，所述散热板(2)与X波段功放模块(7)之间设置有散热硅胶。

3.根据权利要求1所述的一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，其特征在于，所述主水管由聚四氟乙烯制成。

4.根据权利要求1所述的一种用于雷达制导系统的改进型固态功率放大器，其特征在于，所述出水管(6)靠近散热室底部。