CN115084822B - 一种相控阵天线组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于相控阵天线技术领域，具体公开了一种相控阵天线组件，包括主体框架和均热板；所述均热板与所述主体框架的中层固定连接；所述均热板的上表面固定设置有天线组件和功分器，均热板的下表面固定设置有若干数字板和控制板；所述均热板的两侧固定设置有散热齿，所述散热齿延伸至所述主体框架外侧，所述散热齿顶部设置有风机；所述主体框架的一侧设置有电源模块，所述电源模块外挂于所述主体框架侧壁。本发明，通过在主体框架上设计均热板，能够快速将天线组件、数字板的热源均衡，降低热量聚集，同时散热齿与均热板相连，风机在散热齿上方抽风，使得均热板的热量能够通过散热齿进行散热。

Description

一种相控阵天线组件

技术领域

本发明属于相控阵天线技术领域，特别涉及一种相控阵天线组件。

背景技术

相控阵天线是高集中的电子系统，它包含高功率的组件、设备及数字模块。研究表明部分芯片级的热流密度高达200W/cm2。相控阵天线在长期工作时间下极高的热负荷会使整机温度升高或者产生不均匀热应力，从而导致设备故障或者失效。著名的“10℃法则”也指出“半导体器件的温度每升高10℃，其可靠性就会降低50%”。这些都表明了相控阵天线散热设计在相控阵天线中是十分重要的。同时，为了满足更高灵活性、开放性的自适应阵列的相控阵天线，将使整个阵面设计从传统的单一功能模块组合，发展为高集成、综合一体化、小而轻的相控阵天线。由于各模块需要互联，所以会大量使用各种品种的线缆，使结构装配互联变的复杂，所以相控阵天线的结构设计也变得十分重要。

因此，提供一种新的相控阵天线组件是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中结构复杂，散热效果差的缺陷，提供一种相控阵天线组件。

本发明提供了一种相控阵天线组件，包括主体框架和均热板；所述均热板与所述主体框架的中层固定连接；

所述均热板的上表面固定设置有天线组件和功分器，均热板的下表面固定设置有若干数字板和控制板；

所述均热板的两侧固定设置有散热齿，所述散热齿延伸至所述主体框架外侧，所述散热齿顶部设置有风机，所述风机分别与所述主体框架的第一侧壁和第二侧壁固定连接；

所述主体框架的一侧设置有电源模块，所述电源模块外挂于所述主体框架的第三侧壁，所述主体框架底部设置有走线支架，所述均热板开设有若干过孔，所述电源模块采用有线连接的方式通过走线支架分别与所述数字板、控制板和功分器电性连接，所述数字板和控制板通过所述过孔与所述天线组件连接。

进一步的方案为，所述均热板内部设置有一个或多个并行的蛇形真空腔体，所述腔体内部填充有散热工质，具体的，散热工质为丙酮，能够快速将所述功能模块的热源均衡，降低热量聚集。

、根据权利要求所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述相邻两个腔体之间形成散热通道，所述散热齿与所述散热通道固定连接。

进一步的方案为，所述均热板下表面设置有若干导热凸台，所述导热凸台底部和所述均热板上表面均设置有导热胶垫；

所述数字板、控制板和天线组件分别与所述导热胶垫紧密贴合连接。

进一步的方案为，所述功分器设置有两个，分别垂直设置于所述均热板靠近所述风机的两边。

进一步的方案为，所述天线组件与所述数字板和控制板均采用对插方式连接；所述天线组件分别通过对插接插件与所述数字板和控制板连接；

所述过孔的位置与所述数字板、控制板、天线组件的位置相适应；

所述对插接插件贯穿所述过孔，所述对插插接件的高度与所述均热板的厚度相适应。

进一步的方案为，所述主体框架的第四侧壁的内壁设置有变频模块；

所述主体框架的第四侧壁的外壁设置若干外部连接口，用于与外部设备连接。

进一步的方案为，所述主体框架的底部和顶部分别设置有密封槽，所述密封槽内部设置有密封条。

进一步的方案为，所述天线组件顶部设置有天线罩，所述天线罩与所述主体框架固定连接。

进一步的方案为，所述主体框架为拼接结构，包括矩形底座和拼接板，所述矩形底座顶部设置有插槽，所述拼接板与所述插槽可拆卸连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的相控阵天线组件，通过在主体框架上设计均热板，且均热板内部为毛细结构并填充有丙酮，能够快速将天线组件、数字板的热源均衡，降低热量聚集，同时散热齿与均热板相连，风机在散热齿上方抽风，使得均热板的热量能够通过散热齿进行散热，各个功能模块采用热沉方式或者将散热芯片直接与均热板接触，并在中间加有导热硅胶垫片大幅提高了散热效率。此外，部分功能模块之间采用对插的方式，与均热板采用垂直互联的形式相结合，并在线缆较多处设计有走线支架，能够大量减少线缆的使用，降低重量、尺寸，也使得走线清晰便捷，便于后续检查测试。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1为本发明第一实施例提供的相控阵天线结构剖视图；

图2为本发明第一实施例提供的相控阵天线装置在第一视角的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的相控阵天线装置在第二视角的结构示意图；

图4为本发明第一实施例提供的相控阵天线装置在第三视角的结构示意图；

图5为图1中Ⅰ的局部放大示意图；

图6为图1中Ⅱ的局部放大示意图；

图7为本发明第二实施例提供的相控阵天线装置在第一视角的结构示意图；

图8为本发明第三实施例提供的相控阵天线装置在第一视角的结构示意图；

图9为本发明第三实施例提供的相控阵天线装置在第二视角的结构示意图；

图10为图9中Ⅰ的局部放大示意图；

图11为散热装置轴测图；

图中：100-散热装置；110-主体框架；111-走线过孔；120-均热板；121-导热凸台；122-过孔；123-腔体；130-散热齿；140-风机；150-天线组件；160-功分器；170-数字板；180-走线支架；190-电源模块；200-对插接插件；210-导热胶垫；220-控制板；230-变频模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图11所示，本发明提供了一种相控阵天线组件，包括散热装置100以及设置在散热装置100内的天线组件150，天线组件150包括C波段天线阵和KU波段天线阵。所述散热装置100包括均热板120和主体框架110，所述均热板120固定于所述主体框架110的中层，所述主体框架110为拼接结构，包括矩形底座1101和拼接板1102，所述矩形底座1101顶部设置有插槽，所述拼接板1102与所述插槽可拆卸连接；所述拼接板1102上设置有若干通孔和至少一个挂钩，所述通孔用于设置外接插口，挂钩用于挂接电源。

如图7和图8所示，均热板120的上表面固定设置有天线组件150、功分器160和变频模块230，均热板120的下表面固定设置有若干数字板170和控制板220；其中，功分器160用于将一路信号分成若干个等功率信号输出；数字板170和控制板220主要用于实现8路信号的同步采样，各自4路信号的自适应抗干扰以及两路DA模拟信号输出；变频模块用于将数字板170和控制板220处理产生的左旋右旋各8路信号经过信道化处理为左右旋各12个信道，并将信号下变频至70MHz士20 MHz后送入后续信号处理单元。

本申请用于解决相控阵天线的散热问题和线缆布置问题，以下通过三个实施例说明具体工作原理和各部件的连接。

实施例1

请参考图1至图6，本实施例提供了一种相控阵天线组件，其能够有效快速均温、有效散热，整机采用拼装方式，且部分模块之间合理利用空间采用对插方式相连，降低成本，减少重量。

本实施例包括主体框架110、均热板120、散热齿130、风机140、组件150、功分器160、数字板170、走线支架180、电源模块190、变频模块230、导热胶垫210、控制板220，主体框架110中间层为均热板120，均热板120两面分别通过导热硅胶垫210与天线组件150、数字板170、控制板220紧密相连，散热齿130直接与均热板120相连，风机140通过分机支架直接固定在散热齿130上方，功分器160直接通过螺钉固定在主体框架110上，走线支架180固定在数字板170与控制板220底部且与主体框架110固定连接，电源模块190外挂于主体框架110上并通过接插件孔位与内部元器件电性连接。

在本实施例中，主体框架110是拼装结构，各个框架面皆可独立拆装，且拼装螺钉面向整机内部，不影响外部尺寸，对于整机尺寸较大的天线来说，此方式能够简化结构加工方式，减少加工材料的浪费，降低成本，方便拆装。拆分方式不做具体限定。

在本实施例中，均热板120位于主体框架110中间有承上启下的作用。均热板120四边与主体框架110过渡相连，均热板120内部是具有细微结构的真空腔体123，形状是一条或多条并行的蛇形腔体123，同时腔体123内填充丙酮，丙酮可以在腔体123内进行蒸发冷凝实现热量传递。相对于传统的热传导方式，均热板120传热效率高且不受放置方向的影响，制造工艺也简单，适合批量生产。

在本实施例中，均热板120下表面设置有若干导热凸台121，所述导热凸台121底部和所述均热板120上表面均设置有导热胶垫210；

所述数字板170、控制板220和天线组件150分别与所述导热胶垫210紧密贴合连接，导热凸台121尺寸根据数字板上芯片尺寸及高度设计，使均热板120能与数字板170紧贴，增大散热接触面积。

在本实施例中，均热板上设计有过孔122，孔径为5.5mm，过孔位置根据天线组件150与数字板170对插位置确定，利用均热板120厚度设计对插接插件200，可以有效降低整机高度。孔径及过孔122位置仅为本天线举例所用，不做具体限定。

在本实施例中，散热齿130位于主体框架110两端，强迫冷却散热齿130的齿间距为5.5mm，齿高为40mm，即可实现加工又满足天线所需散热。设计所得数据仅为本天线举例所用，不做具体限定。

在本实施例中，风机140位于散热齿130正上方，共需20个风机140，且通过向外吹风的方式实现散热。风机140尺寸为40*40，满足IP44的防护等级，单个风机140散热量为63.17W，按照风温升5℃校核，在50℃时，空气ρ=1.093kg/m3，Cp=0.241kcal/kg.℃；计算得到Q=860P/ρCp∆t=41.25m3/h，选用出风机流量可达42m3/h的风机140能够满足现有热量的需求。计算所得数据仅为本天线举例所用，不做具体限定。

实施例2

请参考图7，本实施例基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在实施例1的基础上，由于天线组件150内部含有大量热耗高的芯片，其结构内部采用热沉方式进行设计，在芯片上采用常微型散热片，保证天线组件150内部热量不在内部聚集，同时天线组件150通过与均热板120直接连接，将天线组件150热耗再一次进行有效散热。

在本实施例中，功分器160固定在主体框架110内部的侧壁上，走线沿着主体框架110侧壁进行固定，并通过均热板120上的走线方孔111进入数字板170一侧。功分器160安装方式利用整机侧壁空间减小整机尺寸，且不会将多余热耗均摊至功分器160上。

在本实施例中，电源模块190外挂在主体框架110一侧，所有接插件都通过主体框架110上接插件条形通孔向内伸入，电源模块190热耗高，可以通过本身散热设计加风机合理散热，不占用均热板功能，降低整机热耗，同时，接插件厚度与主体框架厚度重叠，降低整机尺寸。

本实施例通过天线组件150内部热沉设计加均热板方式进行高效散热，提高天线组件150性能可靠性，利用合理空间安装功分器160及电源模块190，有效隔离不同模块之间的热交换，同时降低整机尺寸，方便模块装配。

实施例3

请参考图8至图10，本实施例基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在实施例1的基础上，数字板170为裸板且与散热芯片设计在同一面，能够与均热板170上导热凸台121有效连接，导热胶垫210连于数字板170与导热凸台121之间，且根据热耗计算并选择导热率为5W的导热硅胶垫，通过导热硅胶垫进一步提高导热率，快速将热量传递至均热板120。

在本实施例中，走线支架180固定在整机框架110的内壁上，且在数字板170下方，均热板120所有走线都直接固定在走线支架180上并根据数字板170及控制板220的接插件位置确定对插接插件200位置，比如，将数字板170的插接口与控制板220的插接口通过对插插接件200连接，既能使走线条理清晰明了，方便走线和排故，也可以方便插拔接插件，不容易出现插错接口的情况。同时，走线支架180可以起到支撑底板的作用，加强整机强度。

本实施例通过过孔122将数字板170与天线组件150通过对插方式相连，将接插件的高度根据均热板120厚度合理利用，数字板170通过导热硅胶垫与导热凸台121紧密相连，进一步提高散热率，且所有走线及其他对插接插件通过走线支架180固定，在降低整机高度的同时也能减少线缆的数量，使整机装配简洁，便捷拆装。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种相控阵天线组件，其特征在于，包括主体框架（110）和均热板（120）；所述均热板（120）与所述主体框架（110）的中层固定连接；

所述均热板（120）的上表面固定设置有天线组件（150）和功分器（160），均热板（120）的下表面固定设置有若干数字板（170）和控制板（220）；

所述均热板（120）的两侧固定设置有散热齿（130），所述散热齿（130）延伸至所述主体框架（110）外侧，所述散热齿（130）顶部设置有风机（140），所述风机（140）分别与所述主体框架（110）的第一侧壁和第二侧壁固定连接；

所述主体框架（110）的一侧设置有电源模块（190），所述电源模块（190）外挂于所述主体框架（110）的第三侧壁，所述主体框架（110）底部设置有走线支架（180），所述均热板（120）开设有若干过孔（122），所述电源模块（190）采用有线连接的方式通过走线支架（180）分别与所述数字板（170）、控制板（220）和功分器（160）电性连接，所述数字板（170）和控制板（220）通过所述过孔（122）与所述天线组件（150）连接；

所述均热板（120）内部设置有一个或多个并行的蛇形真空腔体（123），所述腔体（123）内部填充有散热工质；相邻两个所述腔体之间形成散热通道，所述散热齿（130）与所述散热通道固定连接；

所述主体框架（110）为拼接结构，包括矩形底座（1101）和拼接板（1102），所述矩形底座（1101）顶部设置有插槽，所述拼接板（1102）与所述插槽可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述均热板（120）下表面设置有若干导热凸台（121），所述导热凸台（121）底部和所述均热板（120）上表面均设置有导热胶垫（210）；

所述数字板（170）、控制板（220）和天线组件（150）分别与所述导热胶垫（210）紧密贴合连接。

3.根据权利要求1所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述功分器（160）设置有两个，分别垂直设置于所述均热板（120）靠近所述风机（140）的两边。

4.根据权利要求1所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述天线组件（150）与所述数字板（170）和控制板（220）均通过对插插接件（200）连接；

所述过孔（122）的位置与所述数字板（170）、控制板（220）、天线组件（150）的位置相适应；

所述对插插接件（200）贯穿所述过孔（122），所述对插插接件（200）的高度与所述均热板（120）的厚度相适应。

5.根据权利要求1所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述主体框架（110）的第四侧壁的内壁设置有变频模块（230）；

所述主体框架（110）的第四侧壁的外壁设置若干外部连接口，用于与外部设备连接。

6.根据权利要求1所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述主体框架（110）的底部和顶部分别设置有密封槽，所述密封槽内部设置有密封条。

7.根据权利要求6所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述天线组件（150）顶部设置有天线罩，所述天线罩与所述主体框架（110）固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种相控阵天线组件，其特征在于，所述密封槽位于所述矩形底座（1101）的底部和拼接板（1102）的顶部。