CN114725647A - 高功率密度星载sar天线热控装置 - Google Patents

高功率密度星载sar天线热控装置 Download PDF

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Abstract

本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置，高功率密度星载SAR天线包括有源安装板，在有源安装板一表面上安装天线组件，在有源安装板另一表面上安装天线辐射阵面；所述高功率密度星载SAR天线热控装置包括：导热填料，填充于天线组件与有源安装板之间的安装间隙；热管，预埋于有源安装板内对应天线组件的区域；热管电加热器，粘贴于热管区域内；感温元件，粘贴于热管区域内；加热器控制装置，其输入端与感温元件连接，其输出端与热管电加热器连接；天线热控散热板，安装于有源安装板安装天线辐射阵面的表面上，遮蔽未被天线辐射阵面遮蔽的有源安装板表面。本发明有效控制了高功率密度星载SAR天线组件长时间工作时的温度。

Description

高功率密度星载SAR天线热控装置
技术领域
本发明涉及天线热控装置，具体涉及一种高功率密度星载SAR天线热控装置。
背景技术
随着卫星功能的复杂化，单机的集成度越来越高，星载SAR天线作为卫星的主载荷天线，使用Ka波段，特点就是天线功耗大、大功率天线组件布局密集、天线组件工作时瞬时温升很大、天线组件热量排散困难。针对高功率密度星载SAR天线，需专门设计高效可靠的热控装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高功率密度星载SAR天线热控装置，有效控制高功率密度星载SAR天线组件长时间工作时的温度。
为了达到上述的目的，本发明提供一种高功率密度星载SAR天线热控装置，高功率密度星载SAR天线包括有源安装板，在有源安装板一表面上安装天线组件，在有源安装板另一表面上安装天线辐射阵面；所述高功率密度星载SAR天线热控装置包括：
导热填料，填充于天线组件与有源安装板之间的安装间隙；
热管，预埋于有源安装板内对应天线组件的区域；
热管电加热器，粘贴于热管区域内；
感温元件，粘贴于热管区域内；
加热器控制装置，其输入端与感温元件连接，其输出端与热管电加热器连接；
天线热控散热板，安装于有源安装板安装天线辐射阵面的表面上，遮蔽未被天线辐射阵面遮蔽的有源安装板表面。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，导热填料为Gap Pad 1500贝格斯导热垫，厚度0.504mm。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，有源安装板采用铝蜂窝板，内部为铝蜂窝芯子，两侧蒙皮为6063铝合金；热管采用矩形双孔铝氨热管，传热能力＞300Wm；热管电加热器为聚酰亚氨薄膜加热器，采用硅橡胶粘贴在热管区域内；感温元件为MF501型热敏电阻；加热器控制装置为计算机程序自主判读控制与人工指令干预控制相结合的装置。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，感温元件测量热管的温度，并反馈至加热器控制装置，加热器控制装置根据测量结果控制热管电加热器的开关，使热管电加热器接通或断开；当天线组件处于不工作状态时，加热器控制装置根据感温元件的温差信号控制热管电加热器对天线组件进行加热。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，天线辐射阵面和天线热控散热板的外表面均进行铝光亮阳极氧化处理；天线热控散热板为铝合金材质散热板。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，所述高功率密度星载SAR天线热控装置还包括：有源安装板热控涂层，喷涂于有源安装板安装天线辐射阵面的表面。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，有源安装板热控涂层为高红外发射率的热控黑漆，红外发射率＞0.85。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，所述高功率密度星载SAR天线热控装置还包括：多层隔热组件，包覆于天线组件外部。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，多层隔热组件采用卫星上通用的多层隔热组件，多层层数为15层，面膜是F46镀银二次表面镜，隔热层是T-20涤纶网布，反射层是6μm镀银聚酯薄膜。
上述高功率密度星载SAR天线热控装置，其中，天线组件包括天线T/R组件和天线电源组件。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
(1)本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置，在天线组件和有源安装板之间填充了新型导热填料，降低了天线组件和有源安装板之间的传热热阻，保证了天线组件的温度一致性；(2)本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置，在有源安装板内预埋热管，用于保证天线组件的温度一致性；(3)天线热控散热板可以遮挡外部阳光照射，同时表面进行了高发射率的热控涂层处理，提高了天线散热能力，能够适应大功率星载SAR天线工作的苛刻要求。
附图说明
本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明较佳实施例的高功率密度星载SAR天线热控装置原理图。
图2为本发明较佳实施例的高功率密度星载SAR天线热控装置示意图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置作进一步的详细描述。
图1所示为本发明较佳实施例的高功率密度星载SAR天线热控装置原理图；图2所示为本发明较佳实施例的高功率密度星载SAR天线热控装置示意图。
参见图1和图2，本实施例涉及的高功率密度星载SAR天线包括有源安装板3，在有源安装板3一表面上安装天线T/R组件1和天线电源组件2，在有源安装板3另一表面上安装天线辐射阵面10，天线辐射阵面10的面积小于有源安装板的面积，安装天线辐射阵面10后，有源安装板3有一部分表面未被天线辐射阵面10遮蔽。
本实施例涉及的高功率密度星载SAR天线，天线T/R组件1和天线电源组件2均为大功率天线组件，且布局密集。
本实施例的高功率密度星载SAR天线热控装置包括热管4、热管电加热器5、感温元件6、加热器控制装置7、导热填料8、有源安装板热控涂层9、天线热控散热板11和多层隔热组件12。
在天线T/R组件1与有源安装板3的安装间隙，以及天线电源组件2与有源安装板3的安装间隙中填充导热填料8，降低了天线组件(包括天线T/R组件1和天线电源组件2)和有源安装板之间的传热热阻，保证了天线组件的温度一致性。本实施例中，天线T/R组件1与有源安装板3之间的安装间隙，以及天线电源组件2与有源安装板3之间的安装间隙为0.1mm～0.4mm，在天线T/R组件1与有源安装板3之间，以及天线电源组件2与有源安装板3之间垫装0.504mm厚的Gap Pad 1500贝格斯导热垫。
在有源安装板3内，对应天线组件的区域预埋热管4，热管4用于保证天线组件的温度一致性，即在有源安装板3内，对应天线T/R组件1的区域以及对应天线电源组件2的区域均预埋有热管4，热管4的数量根据实际需要确定。本实施例中，有源安装板3采用卫星上通用的铝蜂窝板，内部为铝蜂窝芯子，两侧蒙皮为6063铝合金，厚度各0.5mm；热管4采用矩形双孔铝氨热管，热管材质为6063铝合金，充装工质为液氨，传热能力＞300Wm。
对每一根热管4均配备一热管电加热器5和一感温元件6，在热管区域内粘贴该热管对应的热管电加热器5和感温元件6，感温元件6通过导线连接至加热器控制装置7的输入端，加热器控制装置7的输出端与热管电加热器5连接；感温元件6用于测量其对应热管4的温度，并将测量结果反馈至加热器控制装置7，加热器控制装置7根据测量结果控制热管电加热器5的开关，使热管电加热器5接通或断开。当天线组件处于工作状态时，热管电加热器5处于停工状态；当天线组件处于不工作状态时，加热器控制装置7根据感温元件6的温差信号控制热管电加热器5对天线组件进行加热。本实施例中，热管电加热器5为聚酰亚氨薄膜加热器，采用硅橡胶粘贴在热管区域内；感温元件6为MF501型热敏电阻；加热器控制装置7为卫星上通用的计算机程序自主判读控制与人工指令干预控制相结合的装置。
有源安装板3安装天线辐射阵面10的表面喷涂有源安装板热控涂层9，增强有源安装板的散热能力。本实施例中，有源安装板热控涂层9为高红外发射率的热控黑漆，例如E51-M黑漆，红外发射率＞0.85。
在有源安装板3安装天线辐射阵面10的表面上安装有天线热控散热板11，天线热控散热板11恰好遮蔽露出的有源安装板3表面，天线热控散热板11用于防止太阳直接照射有源安装板3。较佳地，天线辐射阵面10和天线热控散热板11的外表面均进行铝光亮阳极氧化处理，增强天线辐射阵面10和天线热控散热板11的辐射散热能力。本实施例中，天线热控散热板11为铝合金材质散热板，材料为6063铝合金，厚度为2mm；天线热控散热板11有两块，分别位于天线辐射阵面10的两端。
天线组件(包括天线T/R组件1和天线电源组件2)外部使用尼龙搭扣包覆多层隔热组件12，隔绝空间外热流对天线组件温度的影响。本实施例中，多层隔热组件12采用卫星上通用的多层隔热组件，多层层数为15层，面膜是F46镀银二次表面镜，隔热层是T-20涤纶网布，反射层是6μm镀银聚酯薄膜。
本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置，通过合理选取散热面，建立高效的天线组件散热通道，及时将天线组件工作时产生的热量带走，保证天线组件在轨工作时，仍然可以处于比较合适的温度范围(-20～45℃)内。
本发明的高功率密度星载SAR天线热控装置已在某型号卫星的研制中成功应用，并可以应用于后续型号。

Claims (10)

1.高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，高功率密度星载SAR天线包括有源安装板，在有源安装板一表面上安装天线组件，在有源安装板另一表面上安装天线辐射阵面；所述高功率密度星载SAR天线热控装置包括：
导热填料，填充于天线组件与有源安装板之间的安装间隙；
热管，预埋于有源安装板内对应天线组件的区域；
热管电加热器，粘贴于热管区域内；
感温元件，粘贴于热管区域内；
加热器控制装置，其输入端与感温元件连接，其输出端与热管电加热器连接；天线热控散热板，安装于有源安装板安装天线辐射阵面的表面上，遮蔽未被天线辐射阵面遮蔽的有源安装板表面。
2.如权利要求1所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，导热填料为GapPad 1500贝格斯导热垫，厚度0.504mm。
3.如权利要求1所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，有源安装板采用铝蜂窝板，内部为铝蜂窝芯子，两侧蒙皮为6063铝合金；热管采用矩形双孔铝氨热管，传热能力＞300Wm；热管电加热器为聚酰亚氨薄膜加热器，采用硅橡胶粘贴在热管区域内；感温元件为MF501型热敏电阻；加热器控制装置为计算机程序自主判读控制与人工指令干预控制相结合的装置。
4.如权利要求1所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，感温元件测量热管的温度，并反馈至加热器控制装置，加热器控制装置根据测量结果控制热管电加热器的开关，使热管电加热器接通或断开；当天线组件处于不工作状态时，加热器控制装置根据感温元件的温差信号控制热管电加热器对天线组件进行加热。
5.如权利要求1所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，天线辐射阵面和天线热控散热板的外表面均进行铝光亮阳极氧化处理；天线热控散热板为铝合金材质散热板。
6.如权利要求1所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，所述高功率密度星载SAR天线热控装置还包括：
有源安装板热控涂层，喷涂于有源安装板安装天线辐射阵面的表面。
7.如权利要求6所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，有源安装板热控涂层为高红外发射率的热控黑漆，红外发射率＞0.85。
8.如权利要求1所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，所述高功率密度星载SAR天线热控装置还包括：
多层隔热组件，包覆于天线组件外部。
9.如权利要求8所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，多层隔热组件采用卫星上通用的多层隔热组件，多层层数为15层，面膜是F46镀银二次表面镜，隔热层是T-20涤纶网布，反射层是6μm镀银聚酯薄膜。
10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的高功率密度星载SAR天线热控装置，其特征在于，天线组件包括天线T/R组件和天线电源组件。
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