CN106304777A - 星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置及散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，所述散热装置包括多个风扇和一个以上支撑架，每个所述支撑架包括一个以上风扇安装座，所述多个风扇按预定方式分别安装在每个所述风扇安装座上。本发明还公开了一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热方法。

Description

星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置及散热方法

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达领域的天线散热技术，尤其涉及一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置及散热方法。

背景技术

当星载合成孔径雷达相控阵天线处于太空环境下时，由于空间没有空气，因而天线没有空气对流散热，于是在无重力条件下，天线工作时，天线内发热单元T/R产生的热量通过热管的高效传导作用，可以均匀的把热量分布到天线的安装板范围内，再通过天线表面的辐射把热量辐射到太空中，最终实现天线的均匀散热。

然而，在地面测试时，情况则截然不同，天线竖直摆放，安装在天线内的热管在重力场的作用下，导热能力下降，天线发热单元T/R产生的热量不能通过热管均匀的分布到天线的安装板范围内；由于地面有空气，在没有其他气流影响时，会形成自然对流散热，下面的冷空气加热后上升，越向上温度越高，天线形成下冷上热的梯度型温度分布。由于发热单元T/R内部的放大器放大功率与温度有关，当天线形成梯度型温度分布时，天线方向图的中心指向就会产生偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置及散热方法，能够实现地面竖直测试时星载相控天线的均匀散热，使得天线温度均匀一致，从而有效完成测试。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，所述散热装置包括多个风扇和一个以上支撑架，每个所述风扇具有多个风向档位和多个风速档位，每个所述支撑架包括一个以上风扇安装座，所述多个风扇按预定方式分别安装在每个所述风扇安装座上。

上述方案中，所述风扇的数量为偶数或所述支撑架的数量为偶数。

上述方案中，每个所述风扇相互分离。

上述方案中，每个所述支撑架是无臂支撑架，所述风扇安装座位于所述无臂支撑架上。

上述方案中，每个所述支撑架是有臂支撑架，所述有臂支撑架包括支撑主体部和臂部，所述支撑主体部与所述臂部一端固定连接，所述风扇安装座位于所述支撑主体部和/或臂部上。

上述方案中，所述臂部可伸缩，每个所述支撑架还包括锁定装置或限位装置，所述锁定装置或限位装置用于限定所述臂部的位置状态。

上述方案中，每个所述支撑架还包括用于加固所述支撑架的稳固部件和用于调节所述支撑架位置的调节部件。

上述方案中，所述稳固部件包括一个以上降低重心部件、一个以上支撑脚、一个以上加长稳定臂、一个以上配重支撑以及一个以上斜向支撑；所述调节部件包括带锁地轮。

本发明实施例还提供了一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热方法，所述方法包括：

按预定方式在一个以上支撑架上安装多个风扇；

在星载相控阵天线周围的预定位置处分别放置每个所述支撑架；

调节所述风扇的风向和风速和/或调节每个所述支撑架的位置并进行固定。

上述方案中，每个所述风扇是具有多个风向档位和多个风速档位的风扇，所述调节所述风扇的风向和风速以及每个所述支撑架的位置并进行固定包括：

根据所述星载相控阵天线的温度的横向梯度调节每个所述支撑架的位置；和/或根据所述星载相控阵天线的温度的竖直梯度调节所述每个风扇的风向和风速。

从以上技术方案和实践中可知，本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置及散热方法，通过设置多个风扇和支撑架按预定方式分布的设计结构，能够在星载相控阵天线进行地面竖直测试时，根据天线温度的横向梯度和/或竖直梯度调节相应支撑架的位置和/或调节相应风扇的风向和风速，使得天线温度的横向梯度和/或竖直梯度降低至要求水平，从而实现对星载相控阵天线均匀散热，使得天线温度均匀一致，最终保障星载相控阵天线地面竖直测试的有效进行。

附图说明

图1为本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置的无臂支撑架的结构示意图；

图2为本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置的有臂支撑架的结构示意图；

图3为本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置整体的使用状态示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置包括多个风扇和一个以上支撑架，每个所述支撑架包括一个以上风扇安装座，所述多个风扇按预定方式分别安装在每个所述风扇安装座上。其中，风扇可以是具有多个风向档位和多个风速档位的风扇，预定方式可以是使多个风扇均匀分布的布局方式。通过使用该散热装置，能够保障星载相控阵天线地面竖直测试时的均匀散热。

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。

图1和图2均为本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置包括风扇1和支撑架2，其中支撑架2上设置有风扇安装座21，风扇安装座21用于将风扇1安装到支撑架2上。

具体地，风扇1用于对星载相控阵天线执行地面竖直测试时进行散热，根据实际情况的需求，风扇1的数量可以是多个，优选地风扇的数量可以为偶数个，这里，之所以风扇1的数量选择为偶数，是为了使风扇能够在相应区域均匀布局，从而保证均匀散热。这里，风扇1可以是具有多个风向档位和多个风速档位的风扇，多个风向档位和多个风速档位的存在使得能够根据需要对风扇进行调节。这里的风向档位可以包括水平摇头，通过该风向档位也可以在竖直方向上进行变动以及在竖直位置进行变化，从而实现两个方向的调节，例如可以采用家用璧扇的风向档位设置方式，总之通过上述多个风向档位和风速档位的设置可以改变风扇的风速和指向。多个风扇是相互分离的，并且每个风扇都可以独自调节，调节的方式可以选择拉绳调节。

支撑架2用于支撑固定上述多个风扇1，如图1所示，除了风扇安装座21之外，支撑架2包括无臂支撑架和有臂支撑架两种；其中，如图1所示，无臂支撑架包括支撑主体部22；如图2所示，有臂支撑架包括支撑主体部22和臂部23，支撑主体部22与臂部23固定连接，风扇安装座21可以位于支撑主体部22上，也可以位于臂部23上，这样，风扇1可以根据需要安装在相应不同的位置。另外，臂部23还可以是可伸缩的，从而其长度可以根据测试的不同需要而进行变化，使用更加灵活方便，为了保证可伸缩臂部23进行伸缩变化之后状态稳固，臂部23上还可以设置有锁定装置或限位装置(图中未示出)。这里，根据需要支撑架2的数量可以是一个或多个，支撑架2上的可伸缩臂部23也可以是一个或多个；风扇安装座21的数量可以设置为多个，至少与风扇1的数量相等，具体可以根据风扇的数量来定。

此外，本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置中，一个或多个支撑架2还可以包括稳固部件和调节部件。其中，稳固部件可以用于加固支撑架2，调节部件可以用于调节支撑架2的位置。如图2和图3所示，稳固部件包括降低重心部件24、支撑脚25、加长稳定臂26、配重支撑27以及斜向支撑28。其中，降低重心部件24可以是厚钢板，可以选择设置在支撑架2的较低部位，以降低支撑架2的重心，使整个结构更稳定；支撑脚25用于将支撑架2调整到期望位置后支撑在地面上；加长稳定臂26可以设置在支撑架的下端且降低重心部件24的上部，加长稳定臂26与配重支撑27相互连接，起到进一步稳定支撑架2的作用；斜向支撑28在支撑架2的外围进行斜向设置，具体位置可以根据实际需要进行确定，例如，斜向支撑28可以设置在支撑主体部22与降低重心部件24之间，还可以设置在臂部与降低重心部件24之间，无论选择哪种位置进行设置，最终的目的都是在支撑架2的外围起到加固作用。另外，上述调节部件包括带锁地轮29，该带锁地轮29可以推行。另外，支撑架2上还可以安装配电板，用于给风扇1提供电力。

值得注意的是，上面已经提到，为了使该散热装置起到均匀散热的作用，风扇1的数量设置为多个，优选地风扇1的数量可以为偶数个；而对于支撑架的数量以及支撑架上臂部的数量也是根据使风扇1均匀分布的原则进行相应设置，同样优选地支撑架的数量也可以为偶数个，例如，如果有4个分别具有单个臂部的支撑架2，支撑架2上可以分别设置3、4或5个风扇1，而对于多个风扇1在支撑架2上的位置设置也可以遵循均匀分布的原则，然后再根据星载相控阵天线地面竖直测试时的实际情况进行相应调整。

如图3所示，本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置的具体使用过程如下：首先星载相控阵天线装配到位，同时开始调试散热装置，首先把散热装置安装到位，初步定向，使散热装置的风扇1对准天线背面，每个风扇1对准一个区域，并且各个风扇1的档位调节成一致(最好开始用低档)，散热装置开始工作。天线开机，开始进行测试，天线和散热装置工作一到两个小时到达热平衡，根据传感器测得的天线的温度显示情况调节散热装置，按对应区域与周围的温差分别调整风扇的风向档位和风速档位，使得达到平均温差小于1℃，考虑到测温误差，个别极值温差小于2℃。

具体地，如果天线温度显示有横向梯度，调节支撑架2的位置，使得天线温度的横向梯度满足要求，此时支撑架2的位置调节完毕，将其固定；如果发现有竖直梯度，则在相应平行位置增加或减少风扇1档位；如果局部温度超出平均温度1℃，则风扇1的风速档位增加或减少1档，或改变风扇1的风向，最终使得天线温度的竖直梯度满足要求。

另外，本发明还提供了一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热方法，本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热方法包括以下步骤：

按预定方式在一个或多个支撑架上安装两个或其他偶数个风扇；

在星载相控阵天线周围的预定位置处分别放置所述一个或多个支撑架；

调节所述风扇的温度和风向和/或调节所述一个或多个支撑架的位置并进行固定。

具体地，风扇可以是具有多个风向档位和多个风速档位的风扇，这里的风向档位可以包括水平摇头，通过该风向档位也可以在竖直方向上进行变动以及在竖直位置进行变化，从而实现两个方向的调节，例如可以采用家用璧扇的风向档位设置方式，总之通过上述多个风向档位和风速档位的设置可以改变风扇的风速和指向；上述调节步骤可以包括以下方式：根据所述星载相控阵天线的温度的横向梯度调节每个所述支撑架的位置；和/或根据所述星载相控阵天线的温度的竖直梯度调节所述每个风扇的风向和风速。

这里，上述预定方式和预定位置是根据使风扇均匀分布的原则进行相应设置，例如，如果有4个分别具有单个臂部的支撑架2，支撑架2上可以分别设置3、4或5个风扇1，然后再根据星载相控阵天线地面竖直测试时天线的温度梯度对风扇进行方位和风向风速的调整。

实例

某型号卫星天线3全部工作需要散热约3000W，热量均匀分布在天线3阵面上。为了达到天线3温度均匀一致的目的，用4组安装在支撑架2上的风扇1直接吹天线3背面散热。4个支撑架2相互独立，可以随意调节位置和角度。为了躲避支撑天线3的气浮平台和天线翻转车5，支撑架2必须离天线大于1.2米以上。支撑架2上的风扇1必须有可以调节指向和风速的多个档位。为了每个风扇1能独自调节，必须用拉绳调节风扇1的档位和风向(不能选遥控调节的风扇，因为同样的风扇，同样的遥控器易造成混乱)。

4个支撑架2分为无臂支撑架2(见图1)和有臂支撑架2(见图2)，在无臂支撑架2上直接安装风扇1，有臂支撑架2上有臂部23，风扇1安装在臂部23上。无臂支撑架2高4.4米，材料用方铝管50×50mm厚2或3mm的型材焊接而成；整体分两节加工，可以减小变形，也便于选材和运输。支撑架2尺寸为2.2×0.6×0.6米，支撑架2的上、下部分用螺钉固定，支撑架2外侧用斜向支撑28加强。支撑架2下部安装降低重心部件24，降低重心部件24采用12mm厚钢板，并且支撑架下方设有4个带锁地轮29，可以推行，后侧加宽到1.2米，装两个地面支撑脚25，前面中间安装一个地面支撑脚25，支撑架2调整到期望位置后，地脚可以支撑在地面上，支撑架2后侧设有两个加长稳定臂26和配重支撑27，进一步减低重心，并使重心后移，可以更加稳定安全。每个支撑架2上在天线对应高度，按大小可均布4～5个风扇1。对于有臂支撑架2，在上述无臂支撑架2的基础上增加1.58米臂部23，使风扇尽量靠近天线，并避开舱体4(图3中仅显示了局部)。为使臂部23稳定，左右增加斜向支撑28。每个支撑架2上在天线对应高度，按大小可均布4～5个风扇1。

支撑架2上安装配电板，给风扇1加电。配电板线长不小于6米，接插孔位不少于5个。

散热装置具体的操作和调节过程如下：

A)天线3装配到位，同时开始对散热装置进行调试，首先把散热装置安装到位，初步定向，使风扇1正向对准天线3背面，每个风扇1对准一个区域，风扇1的档位调节成一致(最好开始用低档)，散热装置开始工作。无臂风扇架2、有臂风扇架2与天线3的位置可以调节，如图3所示，无臂风扇架2位置在天线3的外侧，风扇1的中心面对天线3的外侧，有臂支撑架2在天线3的后部，臂部23躲过天线3后的舱体4，对准天线3的中心部位吹风。

B)天线3开机，开始进行测试；天线3和散热装置工作一到两个小时到达热平衡，根据传感器测得的天线3的温度显示情况调节散热装置，按对应区域与周围的温差分别调整风扇的风向档位和风速档位，使得达到平均温差小于1℃，考虑到测温误差，个别极值温差小于2℃。具体地，如果天线3温度显示有横向梯度，调节支撑架2的位置，使得天线3温度的横向梯度满足要求，此时支撑架2的位置调节完毕，将其固定；如果发现有竖直梯度，则在平行位置增加风扇1档位；如果局部温度超出平均温度1℃，则风扇1的风速档位增加或减少1档，或改变风扇1的风向，最终使得天线3温度的竖直梯度满足要求。

从以上技术方案实施例和实践中可知，本发明实施例星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置及散热方法，通过设置多个风扇和支撑架按预定方式分布的设计结构，能够在星载相控阵天线进行地面竖直测试时，根据天线温度的横向梯度和/或竖直梯度调节相应支撑架的位置和/或调节相应风扇的风向和风速，使得天线温度的横向梯度和/或竖直梯度降低至要求水平，从而实现对星载相控阵天线均匀散热，使得天线温度均匀一致，最终保障星载相控阵天线地面竖直测试的有效进行。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，所述散热装置包括多个风扇和一个以上支撑架，每个所述风扇具有多个风向档位和多个风速档位，每个所述支撑架包括一个以上风扇安装座，所述多个风扇按预定方式分别安装在每个所述风扇安装座上。

2.根据权利要求1所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，所述风扇的数量为偶数或所述支撑架的数量为偶数。

3.根据权利要求1所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，每个所述风扇相互分离。

4.根据权利要求1所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，每个所述支撑架是无臂支撑架，所述风扇安装座位于所述无臂支撑架上。

5.根据权利要求1所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，每个所述支撑架是有臂支撑架，所述有臂支撑架包括支撑主体部和臂部，所述支撑主体部与所述臂部一端固定连接，所述风扇安装座位于所述支撑主体部和/或臂部上。

6.根据权利要求5所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，所述臂部可伸缩，每个所述支撑架还包括锁定装置或限位装置，所述锁定装置或限位装置用于限定所述臂部的位置状态。

7.根据权利要求1至6任一项所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，每个所述支撑架还包括用于加固所述支撑架的稳固部件和用于调节所述支撑架位置的调节部件。

8.根据权利要求7所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热装置，其特征在于，所述稳固部件包括一个以上降低重心部件、一个以上支撑脚、一个以上加长稳定臂、一个以上配重支撑以及一个以上斜向支撑；所述调节部件包括带锁地轮。

9.一种星载相控阵天线地面竖直测试用散热方法，其特征在于，所述方法包括：

按预定方式在一个以上支撑架上安装多个风扇；

在星载相控阵天线周围的预定位置处分别放置每个所述支撑架；

调节所述风扇的风向和风速和/或调节每个所述支撑架的位置并进行固定。

10.根据权利要求9所述的星载相控阵天线地面竖直测试用散热方法，其特征在于，每个所述风扇是具有多个风向档位和多个风速档位的风扇，所述调节所述风扇的风向和风速以及每个所述支撑架的位置并进行固定包括：

根据所述星载相控阵天线的温度的横向梯度调节每个所述支撑架的位置；和/或根据所述星载相控阵天线的温度的竖直梯度调节所述每个风扇的风向和风速。