CN109786924B - 一种自散热tr模块及采用该tr模块的相控阵天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及相控阵天线领域，特别涉及一种自散热TR模块及采用该TR模块的相控阵天线，所述TR模块包括壳体和封装在壳体内的电子元器件，所述壳体内设置有用于输送冷却液的液冷流道，所述液冷流道的两端出口分别与液体循环装置连通，实现在TR模块内进行电子元器件的热交换散热，散热位置距离发热部位较近，使单个TR模块的自身散热效果较好，保证TR模块的正常工作，所述相控阵天线由于采用了上述的TR模块，散热效果不受阵元间间距的影响、不受阵面宽度的影响、也不受热流传输路径距离的影响，在阵元多、阵面尺寸大、大功耗情况下，也能保证阵面温差较小，散热效果较好，保证相控阵天线的正常工作，避免由于散热不良导致的相控阵天线指向精度降低的问题。

Description

一种自散热TR模块及采用该TR模块的相控阵天线

技术领域

本发明涉及相控阵天线领域，特别涉及一种自散热TR模块及采用该TR模块的相控阵天线。

背景技术

如附图1和附图2所示，附图1为现有的相控阵天线的结构示意图，附图2为现有的相控阵天线的散热部分的结构剖视图，现有的相控阵天线主要包括依次连接的天线固定板1、TR模块固定板2、阵列的若干TR模块3、功分及馈电网络4等，还设置有环形卡件5将阵列的TR模块3整体包覆在内，现有结构的相控阵天线采用在TR模块固定板2内部设置流道，沿流道输送冷却液，使TR模块固定板2靠近TR模块3的一侧作为液冷板6，通过将TR模块3顶面紧锁在液冷板6上，实现TR模块3的热传递散热，但是，随着相控阵多波段及双极化需求的增多，阵元间距缩小，导致液冷板6上开孔过多过密，液冷板6中部最热区域已经没有可加工流道的空间，导致只能在TR模块固定板2内靠近外侧边缘的位置设置环绕形液冷流道61，如此，对于阵元多、阵元尺寸大、阵元间间距过小的相控阵天线，容易造成天线阵面中心位置散热困难，中心位置与边缘位置温差过大的问题，而温差过大会影响相控阵天线的指向精度，影响其正常工作。

综上所示，目前亟需要一种技术方案，解决现有相控阵天线采用在TR模块固定板内设置环绕形结构的流道对TR模块进行液冷散热，散热效果不好，容易造成相控阵天线阵面温差较大，影响相控阵天线的指向精度的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有相控阵天线采用在TR模块固定板内设置环绕形结构的流道对TR模块进行液冷散热，散热效果不好，容易造成相控阵天线阵面温差较大，影响相控阵天线的指向精度的技术问题，提供了一种自散热TR模块及采用该TR模块的相控阵天线。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种自散热TR模块，包括壳体和封装在壳体内的电子元器件，所述壳体内设置有用于输送冷却液的液冷流道，所述液冷流道的两端开口分别与液体循环装置连通。

本发明的一种自散热TR模块，通过在TR模块内设置与液体循环装置连通的液冷流道，实现在TR模块内进行电子元器件的热交换散热，散热位置距离发热部位较近，使单个TR模块的自身散热效果较好，电子元器件工作产生的热量不容易积聚，保证TR模块的正常工作。

相控阵天线，包括若干个如权利要求1所述的自散热TR模块。

本发明的相控阵天线，由于采用了上述内设液冷流道的自散热TR模块，使得相控阵天线在TR模块内进行热交换散热，散热效果不受阵元间间距的影响、不受阵面宽度的影响、也不受热流传输路径距离的影响，在阵元多、阵面尺寸大、大功耗情况下，也能保证阵面温差较小，散热效果较好，保证相控阵天线的正常工作，避免由于散热不良导致的相控阵天线指向精度降低的问题，方便相控阵天线的使用，同时，由于TR模块自身具有较好的散热功能，使得该结构的相控阵天线上不需要再增设专用的散热机构，也不需要在TR模块固定板内设置散热流道，使得相控阵天线的整体体积、整体制备时间和制备成本得到降低，方便相控阵天线的制备。

作为优选，还包括分流板，所述分流板内设置有若干与液体循环装置连通的输液通道，所述TR模块设置在所述分流板上，与分流板可拆卸的连接。通过设置与液体循环装置连通的分流板，将TR模块设置在分流板上，使分流板进一步的对TR模块进行散热，使TR模块的散热效果更好。

作为优选，所述分流板上设置有若干与所述液冷流道的两端开口密封连接的连接口，所述连接口与所述输液通道连通。通过在分流板上设置连接口实现输液通道与液冷流道的连通，使分流板作为TR模块和液体循环装置之间的连接机构，方便通过控制进入分流板的冷却液总量控制进入TR模块的冷却液总量，使通过分流板实现对TR模块散热效果的人为控制。

作为优选，所述液冷流道的两端开口设置在壳体的同一侧面上。由于液冷流道的两端开口设置在壳体的同一侧面上，使得TR模块设置液冷流道两端开口的侧面可直接与分流板表面贴合，实现液冷流道的两端开口与连接口的连接，使分流板与TR模块之间不需要设置专用的连接通道进行连接，方便液冷流道与所述输液通道的连通。

作为优选，所述输液通道包括若干分液流道和与所述分液流道一一对应设置的集液流道，所述分液流道、液冷流道和集液流道依次连通。通过采用由分液流道和集液流道组成的输液通道，并将液冷流道设置在分液流道和集液流道之间，使得冷却液从分液流道输入，经过液冷流道后再从集液流道输出，实现冷却液的顺畅输送，使分流板不仅具有冷却液输送的功能，还具有流量分配的功能，同时，可通过调整分液通道和集液流道的截面尺寸，使所述输液通道的截面尺寸与TR模块的阵列密度成正比，使靠近分流板中心部位的输液通道的截面尺寸大于靠近分流板边缘部位的输液通道的截面尺寸，实现对分流板上不同区域的散热效果的人为控制，使TR模块阵列密度较大的区域被输送的冷却液流量较多，散热效果较好，进一步的在阵元多、阵面尺寸大、大功耗情况下，保证阵面的温差较小。

作为优选，所述分流板上还设置有至少一个进液口和至少一个出液口，所述进液口与分液流道连通，所述出液口与集液流道连通。通过将分流板内的分液流道和集液流道分别与对应的进液口和出液口连通，方便从进液口和出液口对分流板内输送冷却液，方便液体循环装置与分流板的连接。

作为优选，同一液流方向上的相邻TR模块的液冷流道通过模块串联流道连通。通过设置模块串联流道实现相邻TR模块的液冷流道的连通，使当沿液体流动方向阵列有多个TR模块时，冷却液依次经过相邻多个TR模块内的液冷流道后再从出液口输出，实现冷却液从进液口至出液口的顺畅输送，减少分流板内部流道的设置。

作为优选，所述模块串联流道设置在分流板内。将模块串联流道设置在分流板内，使分流板不仅具有冷却液输送和冷却液流量分配的功能，还具有连通相邻TR模块内液冷流道的功能。

作为优选，所述TR模块的通信接口与液冷流道的两端开口设置在壳体的同一侧面上，所述分流板上还设置有与所述通信接口适配通孔。通过在分流板上设置与TR模块的通信接口适配的通孔，使TR模块上的通信接口从通孔内穿出后与相控阵天线其他部件进行连接，使在不改变现有相控阵天线的组成结构的基础上，使分流板的设置不会影响相控阵天线的正常使用，方便分流板的设置。

作为优选，所述通信接口包括气密连接器和/或射频信号出入接口。根据实际情况，在分流板上同时设置与TR模块的供电气密连接器、控制气密连接器和射频信号出入接口适配的通孔，进一步使分流板的设置不会影响TR模块的正常安装，使该结构的相控阵天线不仅组装方便，而且具有较好的散热效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种自散热TR模块的有益效果是：

通过在TR模块内设置与液体循环装置连通的液冷流道，实现在TR模块内进行电子元器件的热交换散热，散热位置距离发热部位较近，使单个TR模块的自身散热效果较好，电子元器件工作产生的热量不容易积聚，保证TR模块的正常工作；

本发明的相控阵天线的有益效果是：

1、在TR模块内进行热交换散热，散热效果不受阵元间间距的影响、不受阵面宽度的影响、也不受热流传输路径距离的影响，散热效果较好；

2、在阵元多、阵面尺寸大、大功耗情况下，也能保证阵面温差较小，保证相控阵天线的正常工作，避免由于散热不良导致的相控阵天线指向精度降低的问题，方便相控阵天线的使用；

3、该结构的相控阵天线上不需要再增设专用的散热机构，也不需要在TR模块固定板内设置散热流道，使得相控阵天线的整体体积、整体制备时间和制备成本得到降低，方便相控阵天线的制备。

附图说明

图1是现有的相控阵天线的结构示意图；

图2是现有的相控阵天线的散热部分的结构剖视图；

图3是本发明的一种自带液冷流道的TR模块的结构示意图；

图4是本发明的相控阵天线的结构示意图；

图5是本发明中所述分流板的结构示意图；

图6是本发明的相控阵天线的组装结构示意图。

附图标记

1-天线固定板，2-TR模块固定板，3-TR模块，31-壳体，32-液冷流道，33-通信接口，34-气密连接器，35-射频信号出入接口，4-功分及馈电网络，5-卡件，6-液冷板，61-环绕形液冷流道，7-分流板，71-连接口，72-进液口，73-出液口，74-通孔，8-输液通道，81-分液流道，82-集液流道，9-模块串联流道，10-密封圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图3-6所示，一种自散热TR模块，包括壳体31和封装在壳体31内的电子元器件，所述壳体31内设置有用于输送冷却液的液冷流道32，所述液冷流道32的两端开口分别与液体循环装置连通。

本实施例的一种自散热TR模块，通过在TR模块3内设置与液体循环装置连通的液冷流道32，使液体循环装置沿液冷流道32输送冷却液，实现在TR模块3内进行电子元器件的热交换散热，散热位置距离发热部位较近，使单个TR模块3的自身散热效果较好，电子元器件工作产生的热量不容易积聚，保证TR模块3的正常工作。

所述的，所述冷却液为水或防冻液，所述防冻液优选为乙二醇防冻液。

优选的，所述壳体31由相对组合的两个壳体部件焊接而成，所述壳体部件上开设有凹槽，当两个壳体部件组合后，两壳体部件上的凹槽扣合，形成所述液冷流道32，使所述液冷流道32在壳体31的制备过程中成型，成型较容易，方便带液冷流道32的壳体31的制备，同时，也方便成型具有不同液流方向的液冷流道32，有利于根据电子元器件的设置位置和分布密度调整液冷流道32的输送方向和流道尺寸大小，使所述液冷流道32靠近电子元器件分布区域设置，实现液冷流道32内冷却液与电子元器件分布区域的热交换散热，使TR模块3的整体散热效果较好，本实施例优选两个壳体部件采用钎焊焊接的方式保证液冷流道32的密封性。

实施例2

如图3-6所示，相控阵天线，包括若干个如实施例1所述的自散热TR模块3。

本实施例的相控阵天线，由于采用了上述内设液冷流道32的自散热TR模块3，使得相控阵天线在TR模块3内进行热交换散热，散热效果不受阵元间间距的影响、不受阵面宽度的影响、也不受热流传输路径及距离的影响，散热效果较好，在阵元多、阵面尺寸大、大功耗情况下，阵面上散热集中区域也能够得到良好的散热，保证阵面温差较小，避免由于散热不良导致的相控阵天线指向精度降低的问题，保证相控阵天线的正常工作和较好的工作精度，方便相控阵天线的使用，同时，由于TR模块3自身具有较好的散热功能，使得该结构的相控阵天线上不需要再增设其他的专用的散热机构，也不需要在TR模块固定板2内设置散热流道，使得相控阵天线的整体体积、整体制备时间和制备成本得到降低，方便相控阵天线的制备，本实施例优选阵列在相控阵天线内的TR模块3均采用上述的自散热TR模块3，使该结构的相控阵天线的散热效果达到最佳状态，保证相控阵天线的正常工作，且工作效果较好。

实施例3

如图3-6所示，本实施例的相控阵天线，结构与实施例2相同，区别在于：还包括分流板7，所述分流板7内设置有若干与液体循环装置连通的输液通道8，所述TR模块3设置在所述分流板7上，与分流板7可拆卸的连接。

本实施例的相控阵天线，通过设置与液体循环装置连通的分流板7，将TR模块3设置在分流板7上，使分流板7进一步的对TR模块3进行散热，使TR模块3的散热效果更好，本实施例优选若干TR模块3的壳体31均采用螺装的方式安装在分流板7顶面，制备时，先以分流板7为安装基准，将所有的TR模块3螺装锁紧到分流板7上，以固定TR模块3的底面，再通将卡件5包裹在TR模块3周围并采用螺钉锁紧，然后再螺装TR模块固定板2，以固定TR模块3的顶面，最后再在TR模块固定板2顶部螺装天线固定板1，在分流板7底面螺装功分及馈电网络4，组装结构简单，使相控阵天线的制备较容易。

进一步的，由于相控阵天线为了保证微波性能，射频芯片设置靠近天线安装，所以，上述结构的相控阵天线在结构上使TR模块3靠近天线安装板1安装，采用将TR模块3阵列在分流板7上的液冷结构，使得相控阵天线在阵面方向上，由分流板7内的输液通道8作为散热部分，实现沿阵面方向的良好散热，在垂直于阵面的方向上，由TR模块3内的液冷流道33形成散热部分，实现沿垂直于阵面的方向上的良好散热，使相控阵天线在不同的方向上均具有良好的散热，使沿TR模块3的顶面至底面进行散热，配合TR模块3内与热量散发方向同方向设置的液冷流道32，使芯片产生的热量及时被液冷流道32内的冷却液带出，进一步的使该结构的相控阵天线的整体散热效果较好。

实施例4

如图3-6所示，本实施例的相控阵天线，结构与实施例3相同，区别在于：所述分流板7上设置有若干与所述液冷流道32的两端开口密封连接的连接口71，所述连接口71与所述输液通道8连通，所述液冷流道32的两端开口设置在壳体31的同一侧面上。

本实施例的相控阵天线，通过在分流板7上设置连接口71实现输液通道8与液冷流道7的连通，使分流板7作为TR模块3和液体循环装置之间的连接机构，可较方便的通过控制进入分流板7的冷却液的流量，改变进入TR模块3的冷却液的量或流速，实现对TR模块3散热效果的人为控制。

进一步的，由于液冷流道32的两端开口设置在壳体31的同一侧面上，使得TR模块3设置液冷流道两端开口的侧面可直接与分流板7表面贴合，使分流板7与TR模块3之间不需要设置专用的连接通道进行连接，方便液冷流道32与所述输液通道8的连通，本实施例优选在连接口71与液冷流道32的两端开口之间设置密封圈10，使液体循环装置、分流板7内的输液通道8和TR模块3内的液冷流道32组成相控阵天线的液冷结构，并保证各连接部位的密封性，结构较简单，组装较方便。

优选的，所述TR模块3的通信接口33与液冷流道32的两端开口设置在壳体31的同一侧面上，所述分流板7上还设置有与所述通信接口33适配通孔74，所述通信接口33包括气密连接器34和/或射频信号出入接口35。优选同时在分流板7上设置与TR模块3的供电气密连接器34、控制气密连接器34和射频信号出入接口35适配的通孔74，使得在保证液冷流道32与分流板7的连通的状态下，使TR模块3的通信接口33从通孔74内穿出后与相控阵天线的其他部件进行连接，在不改变现有相控阵天线的组成结构的基础上，使分流板7的设置不会影响相控阵天线的正常使用，方便分流板7的设置。

实施例5

如图3-6所示，本实施例的相控阵天线，结构与实施例4相同，区别在于：所述输液通道8包括若干分液流道81和与所述分液流道81一一对应设置的集液流道82，所述分液流道81、液冷流道32和集液流道82依次连通。

本实施例的相控阵天线，通过采用由分液流道81和集液流道82组成的输液通道8，并将液冷流道32设置在分液流道81和集液流道82之间，使分液流道81、液冷流道32、集液流道82依次连通，减少分流板7内流道的设置总长度，不仅实现了冷却液的顺畅输送，也有利于TR模块3与分流板7的连接组装，方便该结构的相控阵天线的组装制备，优选在分流板7上设置一个进液口72和一个出液口73，并将进液口72和出液口73相对设置在分流板7的两侧，将若干的分液流道81均与进液口72连通，若干的集液流道82均与出液口73连通，方便将液体循环装置与分流板7的连接，较容易的实现分流板7的流量分配功能，实现对冷却液的顺利输送。

优选的，所述输液通道8的截面尺寸与TR模块3的阵列密度成正比。本实施优选将与分流板7中心位置连接的分液流道32的截面尺寸设置为大于与分流板7边缘位置连接的分液流道32的截面尺寸，使TR模块3阵列密度较大、散热较集中的分流板7中心区域被输送的冷却液流量相对较多，使分流板7根据相控阵天线的散热情况分配冷却液，实现对分流板7上不同区域的散热效果的控制，进一步使相控阵天线的散热效果不受阵元间距和阵面尺寸的影响，保证阵面的温差较小。

实施例6

如图3-6所示，本实施例的相控阵天线，结构与实施例5相同，区别在于：同一液流方向上的相邻TR模块3的液冷流道32通过模块串联流道9连通，所述模块串联流道9设置在分流板7内。

本实施例的相控阵天线，沿进液口72至出液口73，当有两个或两个以上的TR模块3依次阵列时，通过设置在分流板7内的模块串联流道9将相邻两个TR模块3的液冷流道32进行串联连通，使冷却液依次经过两个或两个以上的TR模块3的液冷流道32后再通过集液流道82从出液口73输出，实现多个TR模块3的串联设置，使分流板7不仅具有冷却液输送和冷却液流量分配的功能，还具有连通相邻TR模块3内液冷流道32的功能，保证冷却液的顺畅流动，减少分流板7内部流道的设置，使分流板7的制备更方便。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.相控阵天线,其特征在于：包括若干个自散热TR模块（3），所述TR模块（3）包括壳体（31）和封装在壳体（31）内的电子元器件，所述壳体（31）内设置有用于输送冷却液的液冷流道（32），所述壳体（31）由相对组合的两个壳体部件焊接而成，所述壳体部件上开设有凹槽，当两个壳体部件组合后，两壳体部件上的凹槽扣合，形成所述液冷流道（32），还包括分流板（7），所述分流板（7）内设置有若干与液体循环装置连通的输液通道（8），所述输液通道（8）包括若干分液流道（81）和与所述分液流道（81）一一对应设置的集液流道（82），所述TR模块（3）安装在分流板顶面，与分流板（7）可拆卸的连接，以固定TR模块的底面，分流板底面螺装功分及馈电网络，所述分流板（7）上设置有若干与所述液冷流道（32）的两端开口密封连接的连接口（71），所述连接口（71）与所述输液通道（8）连通，所述分液流道（81）、液冷流道（32）和集液流道（82）依次连通，同一液流方向上，当有两个或两个以上的TR模块（3）依次阵列时，相邻两个TR模块（3）的液冷流道（32）串联连通。

2.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于：所述分流板（7）上还设置有至少一个进液口（72）和至少一个出液口（73），所述进液口（72）与分液流道（81）连通，所述出液口（73）与集液流道（82）连通。

3.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于：同一液流方向上的相邻TR模块（3）的液冷流道（32）通过模块串联流道（9）连通。

4.如权利要求3所述的相控阵天线，其特征在于：所述模块串联流道（9）设置在分流板（7）内。

5.如权利要求1-4任意一项所述的相控阵天线，其特征在于：所述TR模块（3）的通信接口（33）与液冷流道（32）的两端开口设置在壳体（31）的同一侧面上，所述分流板（7）上设置有与所述通信接口（33）适配通孔（74）。

6.如权利要求5所述的相控阵天线，其特征在于：所述通信接口（33）包括气密连接器（34）和/或射频信号出入接口（35）。

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