CN106953172A - 一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构 - Google Patents

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Abstract

一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，用于实现星载相控阵天线机电热等组件的集成，由馈电模块、天线单元、热管、阵面结构板、馈电网络和低频电缆组成。馈电模块贯穿阵面安装板安装于阵面安装板提供的馈电模块安装孔上，馈电模块上与阵面安装板平行的两个端面分别安装天线单元和馈电网络，与天线单元连接端的侧面安装热管，低频电缆与馈电网络安装于馈电模块的同一端，且低频电路平行于馈电网络。该星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，在不影响微波通道的前提下，实现了热管与相控阵天线中主要发热组件馈电模块的集成、馈电模块在阵面结构板上的集成，实现了阵面的一体化、微波信号通道、低频电缆走线并行传输，集成装配较为简单。

Description

一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构
技术领域
本发明涉及一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，属于通信卫星载荷领域。
背景技术
星载相控阵功耗较高时，通常需要使用热管将阵面内部的热量引出到阵外。相控阵中功耗较高的组件一般为馈电模块。在相控阵中，馈电模块的输入输出两端需要分别连接天线单元和馈电网络，以实现信号传输需要；而相控阵中存在数量众多的馈电模块，一般需要通过阵面结构板将一组相关的馈电模块连接为一体。馈电模块中还需要提供低频电缆连接接口，用于与供电及控制模块的连接。
发明内容
本发明的技术解决问题为：克服现有技术的不足，提供一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，实现了星上相控阵天线上的机电热一体化设计。
本发明采用的技术方案为：
一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，包括：馈电模块、天线单元、热管、阵面结构板、馈电网络和低频电缆；
馈电模块上设置有天线单元连接接口、馈电网络连接接口、热管连接接口、固定接口以及低频电缆连接接口；
阵面结构板上设有多个成阵列排布的馈电模块安装孔，每个安装孔上设置有一个馈电模块，馈电模块通过所述固定接口安装在阵面结构板上；天线单元通过所述天线单元连接接口连接在馈电模块上，馈电网络通过所述馈电网络连接接口连接到馈电模块上，低频电缆通过低频电缆连接接口连接到馈电模块上，用于提供控制信号，热管上设置有多个翅片，通过热管连接接口固定在馈电模块上，用于将馈电模块的热量导出。
馈电模块为壳体结构，其内部设置有用于信号处理的射频电路模块，天线单元连接接口和馈电网络连接接口位于馈电模块的两端，相对分布，馈电模块安装在阵面结构板上时，天线单元连接接口和馈电网络连接接口分别位于阵面结构板的两侧；
低频电缆连接接口位于馈电模块上两个相邻的馈电网络连接接口之间，且使得低频电缆与馈电网络之间不干涉；
固定接口位于馈电模块两侧探出的耳片上，且固定接口的方向与馈电网络连接接口相同；
热管连接接口的方向与馈电网络连接接口方向垂直。馈电网络表面上设置有低频电缆的绑扎点。热管上的翅片分布在热管的两侧，热管紧贴馈电模块的表面。所述馈电模块材质铝合金或者镁合金。阵面结构板采用铝合金、镁合金或者碳纤维复合材料。阵面结构板的表面经过导电处理。
本发明与现有技术相比，带来的有益效果为：
本发明在不影响微波通道的前提下，实现了热管与大热耗模块馈电模块的集成、馈电模块在阵面结构板上的集成，实现了阵面的一体化、微波信号通道、低频电缆走线并行传输，且集成装配较为简单。
附图说明
图1为一种包含若干单元的相控阵机电热一体化集成结构立体外形图；
图2为馈电模块、热管、天线单元、馈电网络组合立体外形图；
图3为馈电模块示意图；
图4为馈电模块与电缆连接后示意图
图5为天线单元示意图；
图6为热管示意图
图7为阵面结构板示意图；
图8为馈电网络示意图；
具体实施方式
本发明提出了一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，用于实现星载相控阵天线机电热等组件的集成，由馈电模块1、天线单元2、热管3、阵面结构板4、馈电网络5和低频电缆6组成。该星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，在不影响微波通道的前提下，实现了热管5与相控阵天线中主要发热组件馈电模块1的集成、馈电模块1在阵面结构板4上的集成，实现了阵面的一体化、微波信号通道、低频电缆走线并行传输，集成装配操作简单。
如图1、2所示，本发明提出的星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，包括：馈电模块1、天线单元2、热管3、阵面结构板4、馈电网络5和低频电缆6；
馈电模块1上设置有天线单元连接接口11、馈电网络连接接口12、热管连接接口13、固定接口14以及低频电缆连接接口15；
阵面结构板4上设有多个成阵列排布的馈电模块安装孔，每个安装孔上设置有一个馈电模块1，馈电模块1通过所述固定接口14安装在阵面结构板4上；天线单元2通过所述天线单元连接接口11连接在馈电模块1上，馈电网络5通过所述馈电网络连接接口12连接到馈电模块1上，低频电缆6通过低频电缆连接接口15连接到馈电模块1上，用于提供控制信号，热管3上设置有多个翅片，通过热管连接接口13固定在馈电模块1上，用于将馈电模块1的热量导出。通过阵面结构板4集成馈电模块1，进而集成热管3、馈电网络5以及天线单元2、低频电缆6的形式，可以通过合理设计阵面结构板来提高星载相控阵抗力学环境载荷的能力；集成装配时可以先将热管3与馈电模块1连接，之后将其安装于阵面结构板4，之后再安装其它组件，装配便利。
如图3、4、5所示，馈电模块1为壳体结构，其内部设置有用于信号处理的射频电路模块，天线单元连接接口11和馈电网络连接接口12位于馈电模块1的两端，相对分布，馈电模块1安装在阵面结构板4上时，天线单元连接接口11和馈电网络连接接口12分别位于阵面结构板4的两侧；通过调整天线单元连接接口11和馈电网络连接接口12的外形尺寸大小，使得馈电模块1可以穿过阵面结构板4提供的通孔并通过固定接口14固定于阵面结构板4上。阵面结构板的示意图如图7所示，馈电网络的示意图如图8所示，
低频电缆连接接口15位于馈电模块1上两个相邻的馈电网络连接接口12之间，且使得低频电缆6与馈电网络5之间不干涉；此种空间设置使得低频电缆6的安装与馈电网络5不产生耦合，既可以在安装馈电网络5安装前安装低频电缆6，也可以在馈电网络5安装后安装低频电缆6，便于后续低频电缆的拆装，提高了相控阵的维修性。
固定接口14位于馈电模块1两侧探出的耳片上，且固定接口14的方向与馈电网络连接接口12方向相同；耳片具有相对的独立性，可根据需要设计以提高馈电模块1的抗力学性能。
热管连接接口13的方向与馈电网络连接接口12方向垂直。可有效利用不同行的馈电模块1之间的空间。
馈电网络5表面上设置有低频电缆6的绑扎点，便于线束的管理。
如图6所示，热管3上的翅片分布在热管3的两侧，热管3紧贴馈电模块1的表面。热管3直接安装于馈电模块1上，避免了增加过渡环节导致的导热效率的降低，使得作为高热耗组件的馈电模块1能直接将热量通过热管3高效率的传递到热沉位置。
馈电模块1材质铝合金或者镁合金。阵面结构板4采用铝合金、镁合金或者碳纤维复合材料。阵面结构板4的表面经过导电处理。
实施例：
本实例的星载相控阵阵面结构采用硬铝2A12加工制成,馈电模块采用5A06制成。整阵包含396个天线单元、148个馈电模块，20个馈电网络，20根热管，148根低频电缆，阵面尺寸约800mm×800mm，整阵包络尺寸约800mm×1000mm×350mm。整阵通过了正弦振动载荷12g、随机振动载荷20g的力学环境试验验证，通过了热平衡试验和热真空试验验证，在电性能测试中，馈电模块温度保持在60℃以内，满足模块使用温度要求，整机集成装配耗时约4人·天，两个人即可完成整机的集成装配。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于包括：馈电模块(1)、天线单元(2)、热管(3)、阵面结构板(4)、馈电网络(5)和低频电缆(6)；
馈电模块(1)上设置有天线单元连接接口、馈电网络连接接口、热管连接接口、固定接口以及低频电缆连接接口；
阵面结构板(4)上设有多个成阵列排布的馈电模块安装孔，每个安装孔上设置有一个馈电模块(1)，馈电模块(1)通过所述固定接口安装在阵面结构板(4)上；天线单元(2)通过所述天线单元连接接口连接在馈电模块(1)上，馈电网络(5)通过所述馈电网络连接接口连接到馈电模块(1)上，低频电缆(6)通过低频电缆连接接口连接到馈电模块(1)上，用于提供控制信号，热管(3)上设置有多个翅片，通过热管连接接口固定在馈电模块(1)上，用于将馈电模块(1)的热量导出。
2.根据权利要求1所述的一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于：馈电模块(1)为壳体结构，其内部设置有用于信号处理的射频电路模块，天线单元连接接口和馈电网络连接接口位于馈电模块(1)的两端，相对分布，馈电模块(1)安装在阵面结构板(4)上时，天线单元连接接口和馈电网络连接接口分别位于阵面结构板(4)的两侧；
低频电缆连接接口位于馈电模块(1)上两个相邻的馈电网络连接接口之间，且使得低频电缆(6)与馈电网络(5)之间不干涉；
固定接口位于馈电模块(1)两侧探出的耳片上，且固定接口的方向与馈电网络连接接口的方向相同；
热管连接接口的方向与馈电网络连接接口方向垂直。
3.根据权利要求2所述的一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于：馈电网络(5)表面上设置有低频电缆(6)的绑扎点。
4.根据权利要求2所述的一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于：热管(3)上的翅片分布在热管(3)的两侧，热管(3)紧贴馈电模块(1)的表面。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于：所述馈电模块(1)材质铝合金或者镁合金。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于：阵面结构板(4)采用铝合金、镁合金或者碳纤维复合材料。
7.根据权利要求6中任一项所述的一种星载相控阵天线的机电热一体化集成结构，其特征在于：阵面结构板(4)的表面经过导电处理。
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