CN109301431A - 一种平面相控阵天线 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种平面相控阵天线，该天线包括：对向设置在天线框架上的阵面板和多个天线单元；所述天线框架内部设有多个用于固定TR组件、电源组件和天线单元的以上一种或多种的模块安装架；所述天线框架的顶端设有散热装置；所述散热装置与多个模块安装架之间形成的多个气流流通通道相配合，为所述平面相控阵天线散热。本方案利用散热装置和多个模块安装架之间形成的多个气流流通通道相配合，将发热器件通过散热片导出的热量随空气排出天线外部，能够实现在不改变天线整体结构的同时，使天线散热性更好，更加轻量化、小型化，进一步拓展了雷达武器系统的轻量化、小型化应用。

Description

一种平面相控阵天线

技术领域

本申请涉及天线散热领域，特别涉及一种具有组合散热结构的轻量型平面相控阵天线。

背景技术

随着雷达天线作战半径和相扫范围的不断提高，天线单元3的辐射功率越来越大，使得TR组件和电源组件等有源器件的功率越来越高，为了使雷达天线正常工作，这些发热器件需及时冷却。在雷达领域，常用的冷却方法有风冷散热和水冷散热两种，一般发热量在10kW以下可以使用风冷散热，10kW以上的就需要使用水冷散热。对于轻量型平面相控阵天线整体有严格的尺寸和重量限制，然而，目前对于轻量型平面相控阵天线，在发热量在10kW以下的冷却的设计，无法满足既保证散热要求又满足轻量化的需求。

发明内容

为解决上述问题之一，本申请提供了一种平面相控阵天线。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种平面相控阵天线，该天线包括：对向设置在天线框架1上的阵面板2和多个天线单元3；

所述天线框架1内部设有多个用于固定TR组件4、电源组件5和天线单元3的以上一种或多种的模块安装架6；

所述天线框架1的顶端设有散热装置；所述散热装置与多个模块安装架6之间形成的多个气流流通通道相配合，为所述平面相控阵天线散热。

优选地，所述模块安装架6按照预定规律设置在天线框架1内部。

优选地，所述模块安装架6为多个纵向排列的筋板。

优选地，所述散热装置包括：固定在天线框架1顶部外侧的风机7。

优选地，所述散热装置还包括：罩在所述风机7外部，且固定在天线框架1上的上风罩8。

优选地，所述上风罩8的内部设有温度传感器9。

优选地，所述天线框架1的底部外侧设有下风罩10。

优选地，所述TR组件4和电源组件5分别固定在模块安装架6上；

所述TR组件4和电源组件5的壳体上设有散热片12，且所述TR组件4和电源组件5的热源所在位置紧贴散热片12。

优选地，所述TR组件4和电源组件5的热源所在位置与散热片12之间设有导热硅脂片。

优选地，所述该天线还设有：用于在未安装有电源组件5或TR组件4的安装位处进行封盖的盖板11。

本申请所述技术方案利用散热装置和多个模块安装架之间形成的多个气流流通通道相配合，将发热器件通过散热片导出的热量随空气排出天线外部，能够实现在不改变天线整体结构的同时，使天线散热性更好，更加轻量化、小型化，进一步拓展了雷达武器系统的轻量化、小型化应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出本方案所述平面相控阵天线的布局示意图；

图2示出本方案所述天线框架的示意图；

图3示出本方案所述平面相控阵天线的侧视图；

图4示出本方案所述平面相控阵天线的散热通道的示意图。

附图标号

1、天线框架，2、阵面板，3、天线单元，4、TR组件，5、电源组件，6、模块安装架，7、风机，8、上风罩，9、温度传感器，10、下风罩，11、盖板，12、散热片。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本方案的核心思路是利用电源组件、TR组件等组件的壳体上具有的散热片将发热器件的热量导出，再利用风机与模块安装架之间形成的气流流通通道相配合，将热量排出天线外部，从而实现在不改变天线整体结构的情况的前提下，提高散热效果，使天线更加轻量化、小型化。

实施例1

如图1所示，本实例公开了一种平面相控阵天线，该天线可直接利用散热装置与天线框架1内部组件和模块安装架6之间形成的风道相配合对天线内部的发热器件进行散热，无需另行增加散热风道，极大的节省了天线内部的使用空间，在保证散热效果的情况下，使天线更加轻量化、小型化。

具体的，该天线包括：对向设置在天线框架1上的阵面板2和多个天线单元3。所述天线框架1为矩形中空的框架，阵面板2通过阵面边框固定在天线框架1内侧，多个天线单元3以阵列的方式排布，通过模块安装架6固定在阵面板2对侧。该天线框架1的内部设有多个按照预定规律排列的用于固定TR组件4、电源组件5和天线单元3的模块安装架6；其中，多个电源组件5分别设置在天线框架1的四个边角处；TR组件4通过模块安装架6排列在天线框架1内部。所述天线框架1的顶端设有散热装置；所述散热装置与多个模块安装架6之间形成的多个气流流通通道相配合，为所述平面相控阵天线散热。本实施例中，所述模块安装架6为多个纵向排列的筋板；TR组件4、电源组件5和天线单元3通过卡接、螺接等方式固定在筋板上。本实施例中，对于TR组件4和电源组件5均设有预留的安装位，可以根据天线性能的需要增减TR组件4和电源组件5的数量。

本实施例中，所述散热装置包括：固定在天线框架1顶部外侧的高流量高压力的吸风型风机7；利用风机7吸取天线框架1内部的热气流，并从出口排出。

本实施例中，为了能够保护风机7不受外力损害，在所述风机7的外部罩设有上风罩8；该上风罩8通过螺接或卡接的方式与天线框架1顶部固定。此外，还可以利用上风罩8调整风机7出风的方向。另外，本实施例中，在所述上风罩8的内侧壁上靠近出风口的位置设有温度传感器9，通过温度传感器9实时监测出风口的温度。

本实施例中，为了防止杂物进入天线，在天线框架1底部的进风口处设有下风罩10；通过下风罩10对进入的空气进行过滤，能够有效的防止外部杂物进入天线内部，且能够对进风口起到保护作用。

本实施例中，所述TR组件4和电源组件5分别固定在模块安装架6上。所述TR组件4和电源组件5所使用的散热片12与TR组件4和电源组件5的壳体采用一体结构，从而节省天线内部的使用空间。所述TR组件4和电源组件5的热源所在位置应尽量紧贴散热片12基板；为了让热源更好的散热，在所述TR组件4和电源组件5的热源所在位置与散热片12之间设有导热硅脂片，提高导热效果。

本实施例中，由于在天线内部设有用于安装TR组件4和电源组件5的预留安装位，所以，在没有TR组件4和电源组件5安装时，需要将其预留安装位封堵住，防止此处漏气影响散热效果。因此，在预留安装位不使用时，需要在预留安装位上封盖盖板11。

如图4所示，天线工作过程中，风机7吸风冷却，冷空气由下风罩10进入天线阵面底部，流经散热片12、模块安装架6与阵面板2之间形成的风道，将散热片12上的热量带走，形成热空气，被风机7抽出，最后被上风罩8内的分流板改变风向，排出天线外部。

实施例2

如图1和图3所示，公开了一种轻量型平面相控阵天线，该天线主要包括：天线框架1、天线单元3、模块安装架6、TR组件4、电源组件5、风机7组件、上风罩8、下风罩10、盖板11、温度传感器9等部分。

天线中的TR组件4和电源组件5为主要发热器件，因此，散热的关键措施主要是针对以上两个组件进行的。本实施例中，在TR组件4和电源组件5的设计时，将风冷散热片12与TR组件4和电源组件5的壳体一体加工成型；同时，尽可能的将TR组件4和电源组件5的热源紧贴在散热片12基底上，并在贴合面上加装一层导热硅脂垫片以增加导热均匀性。

如图2所示，TR组件4垂直布置在天线单元3下方，电源组件5分布于天线框架1四角，它们均通过螺钉固定在若干个模块安装架6上。其中，模块安装架6采用的是纵向布置的筋板，并分别与天线框架1的上边框、下边框、阵面板2通过螺钉连接固定，通过设置模块安装架6既可以增加天线框架1整体刚度，又可以作为TR组件4、电源组件5、天线单元3等器件的安装基准，如图4所示，相邻的两列模块安装架6之间即为空气流动通道。由此，模块安装架6的主要作用可以为：a)增加天线框架1刚度，减少天线框架1变形；b)支撑固定TR组件4、电源组件5和天线单元3；c)与TR组件4、电源组件5之间紧密贴合，形成风道。

如图3所示，散热装置安装在阵面顶部，以保护风机7和改变出风风向；散热装置选用的风机7为高流量高压力风机7，风机7工作时选择吸风方式工作，冷空气由下风罩10进气，经由TR组件4、电源组件5与模块安装架6之间形成的风道，被风机7抽出进入上风罩8，在上风罩8处被排出天线阵面。进一步的，在上风罩8内安装温度传感器9，实时监测出风口温度。此外，在天线框架1的底部安装下风罩10，用以以保护进风口和过滤进风。

本实施例中，TR组件4、电源组件5等发热器件的散热片12和其壳体均为一体成型设计，散热片12肋片间距和肋片尺寸均可根据组件的性质和天线内部的布局进行适当调整。

本实施例中，TR组件4、电源组件5安装到阵面上后，在没有上述组件的位置上，增加盖板11，使得此处风道密封，防止风机7工作时冷空气由此处进气，影响其他组件的散热。

如图4所示，风机7工作时为吸风冷却，冷空气由下风罩10进入天线阵面底部，流经散热片12、模块安装架6与阵面板2之间形成的风道，将散热片12上的热量带走，形成热空气，被风机7抽出，最后被上风罩8内的分流板改变风向，排出天线外部。

综上所述，本方案利用散热装置和多个模块安装架6之间形成的多个气流流通通道相配合，将发热器件通过散热片12导出的热量随空气排出天线外部，能够实现在不改变天线整体结构的同时，使天线散热性更好，更加轻量化、小型化，进一步拓展了雷达武器系统的轻量化、小型化应用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种平面相控阵天线，其特征在于，该天线包括：对向设置在天线框架(1)上的阵面板(2)和多个天线单元(3)；

所述天线框架(1)内部设有多个用于固定TR组件(4)、电源组件(5)和天线单元(3)的以上一种或多种的模块安装架(6)；

所述天线框架(1)的顶端设有散热装置；所述散热装置与多个模块安装架6之间形成的多个气流流通通道相配合，为所述平面相控阵天线散热。

2.根据权利要求1所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述模块安装架(6)按照预定规律设置在天线框架(1)内部。

3.根据权利要求1或2所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述模块安装架(6)为多个纵向排列的筋板。

4.根据权利要求1所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述散热装置包括：固定在天线框架(1)顶部外侧的风机(7)。

5.根据权利要求4所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述散热装置还包括：罩在所述风机(7)外部，且固定在天线框架(1)上的上风罩(8)。

6.根据权利要求5所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述上风罩(8)的内部设有温度传感器(9)。

7.根据权利要求4所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述天线框架(1)的底部外侧设有下风罩(10)。

8.根据权利要求1所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述TR组件(4)和电源组件(5)分别固定在模块安装架(6)上；

所述TR组件(4)和电源组件(5)的壳体上设有散热片(12)，且所述TR组件(4)和电源组件(5)的热源所在位置紧贴散热片(12)。

9.根据权利要求8所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述TR组件(4)和电源组件(5)的热源所在位置与散热片(12)之间设有导热硅脂片。

10.根据权利要求1所述的平面相控阵天线，其特征在于，所述该天线还设有：用于在未安装有电源组件(5)或TR组件(4)的安装位处进行封盖的盖板(11)。