CN203951444U - 一种固态微波功放模块散热结构 - Google Patents
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Abstract
一种固态微波功放模块散热结构，包括散热器、盖板、印制电路板和导热垫；印制电路板上为固态微波功放电路，该电路中的有源功率放大器为热源，散热器的上半部分为散热片，下半部分为金属空腔，该金属空腔底部敞开，印制电路板固定安装在所述金属空腔内的顶部，印制电路板上对应热源的位置开有通孔，热源位于所述通孔中且热源通过螺栓直接固定安装在所述金属空腔内顶部上，使得所述热源紧贴在金属空腔内顶部上，且热源和金属空腔内顶部之间夹有导热垫，热源的输入输出引脚搭接在印制电路板上，盖板安装在所述金属空腔底部开口处，将金属空腔封闭。相比现有技术，本实用新型所述一种固态微波功放模块散热结构具有更佳的散热效果和更紧凑的结构形式。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种固态微波功放模块散热结构，特别是一种固态微波功放模块的射频链路设计和散热设计方法。
背景技术
发射机是雷达、遥测系统的关键设备，固态功放是发射机的核心部件。随着环境温度的提高，固态微波功放的热效应导致其增益、输出功率、电源效率和可靠性均出现不同程度的恶化，当环境温度高于其额定工作温度时，甚至导致固态功放的永久性损坏，所以热设计是固态微波功放的设计难点和关键技术之一。结构外侧加装散热片是常见的散热方式之一，如图2所示，当前设计中一般将热源6安装在结构底面或印制板7上，将散热片9通过螺钉安装在功放结构的侧方或盖板8的上方，由于热源6至散热片9之间的传热路径较长、热阻较大，散热效果并不理想。随着小型化、大功率功放设备的需求量日益增加，如何在有限体积和重量下实现最佳效果的热设计，是功放设计人员的重点研究目标之一。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：为了降低固态微波功放的工作温升，提高功放设备可靠性，在有限体积和重量下提高微波固态功放设备的最佳散热效果，本实用新型提出了一种固态微波功放的散热结构。
本实用新型的技术解决方案是：
一种固态微波功放模块散热结构，包括散热器、盖板、印制电路板和导热垫；印制电路板上为固态微波功放电路，该电路中的有源功率放大器为热源，散热器的上半部分为散热片，下半部分为金属空腔，该金属空腔底部敞开，印制电路板固定安装在所述金属空腔内的顶部，印制电路板上对应热源的位置开有通孔，热源位于所述通孔中且热源通过螺栓直接固定安装在所述金属空腔内顶部上，使得所述热源紧贴在金属空腔内顶部上，且热源和金属空腔内顶部之间夹有导热垫，热源的输入输出引脚搭接在印制电路板上，盖板安装在所述金属空腔底部开口处，将金属空腔封闭。
散热器的上半部分和下半部分一体成型。
导热垫采用铜皮或者导热脂等。
所述印制电路板上的固态微波功放电路包括低通滤波器、第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器、隔离器和电源模块；
外部输入的微波信号送入低通滤波器进行低通滤波，滤波之后的信号依次经过第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器和第三级有源功率放大器进行功率放大，之后通过隔离器输出；电源模块为第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器供电。
所述第一级有源功率放大器为HEMT管芯；所述第二级有源功率放大器和第三级有源功率放大器均为金属管壳封装的内匹配功率放大器；所述隔离器为铁氧体隔离器。
所述低通滤波器、第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器和隔离器所在的射频链路呈L形
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型散热结构通过将散热片与功放主体结构一体化机械加工，形成一体化功放主体散热结构，并将热源放置于一体化主体结构的散热片的背面，使热源产生的热功率以最短的路径传递至底部的散热片，并在辐射和辅助散热风扇的作用下迅速耗散。相比当前较普遍的散热方式(单独加工散热片，并通过螺钉安装在功放的盖板上)，本方案具有更短的散热路径和更高的散热效率。
本实用新型在对热源散热方式的处理上，通过将热源通过印制板的通孔直接安装在结构散热面上，并在热源和结构散热面之间加入了导电导热垫，大幅减小了热源与散热器之间的热阻，具有较佳的散热效果。
附图说明
图1为本实用新型固态微波功放电路的原理图；
图2为常规散热结构示意图；
图3为本实用新型散热结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型提供了一种固态微波功放模块散热结构，包括散热器1、盖板2、印制电路板3和导热垫4；印制电路板3上为固态微波功放电路，该电路中的有源功率放大器为热源5，散热器1的上半部分为散热片，下半部分为金属空腔，该金属空腔底部敞开，印制电路板3固定安装在所述金属空腔内的顶部，印制电路板3上对应热源5的位置开有通孔，热源5位于所述通孔中且热源5通过螺栓直接固定安装在所述金属空腔内顶部上，使得所述热源5紧贴在金属空腔内顶部上，且热源5和金属空腔内顶部之间夹有导热垫4，热源5的输入输出引脚搭接在印制电路板3上，盖板2安装在所述金属空腔底部开口处，将金属空腔封闭。
散热器1的上半部分和下半部分一体成型。导热垫4采用铜皮或者导热脂等。
如图1所示，印制电路板3上的固态微波功放电路包括低通滤波器、第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器、隔离器和电源模块；
外部输入的微波信号送入低通滤波器进行低通滤波，滤波之后的信号依次经过第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器和第三级有源功率放大器进行功率放大，之后通过隔离器输出；电源模块为第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器供电。
第一级有源功率放大器为HEMT管芯；所述第二级有源功率放大器和第三级有源功率放大器均为金属管壳封装的内匹配功率放大器；所述隔离器为铁氧体隔离器。低通滤波器、第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器和隔离器所在的射频链路呈L形。
本实用新型采用一体化散热设计的倒置散热片结构形式，使固态功放产生的热能量以最短的传热路径传导至散热片，避免了因传热路径过长导致的热阻过高、热量累积过大的问题，显著提高了散热效果。
上述方案的原理是：根据热力学理论和试验结果，热源的最佳散热路径是热源正下方立体角为90°的锥形区域内，在此区域内，散热过程中的温度梯度最小，热阻最低。
本实用新型的滤波器1选用型号为LFCN-2500的表贴低通滤波器；第一级功率放大器2的型号为FPD750SOT89E；第二级功率放大器3的型号为FLL177ME；第三级功率放大器4的型号为MGF0909A；隔离器5选用微波宽带铁氧体微带隔离器；
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域的公知技术。
Claims (6)
1.一种固态微波功放模块散热结构，其特征在于：包括散热器(1)、盖板(2)、印制电路板(3)和导热垫(4)；印制电路板(3)上为固态微波功放电路，该电路中的有源功率放大器为热源(5)，散热器(1)的上半部分为散热片，下半部分为金属空腔，该金属空腔底部敞开，印制电路板(3)固定安装在所述金属空腔内的顶部，印制电路板(3)上对应热源(5)的位置开有通孔，热源(5)位于所述通孔中且热源(5)通过螺栓直接固定安装在所述金属空腔内顶部上，使得所述热源(5)紧贴在金属空腔内顶部上，且热源(5)和金属空腔内顶部之间夹有导热垫(4)，热源(5)的输入输出引脚搭接在印制电路板(3)上，盖板(2)安装在所述金属空腔底部开口处，将金属空腔封闭。
2.根据权利要求1所述的一种固态微波功放模块散热结构，其特征在于：散热器(1)的上半部分和下半部分一体成型。
3.根据权利要求1所述的一种固态微波功放模块散热结构，其特征在于：导热垫(4)采用铜皮或者导热脂。
4.根据权利要求1所述的一种固态微波功放模块散热结构，其特征在于：所述印制电路板(3)上的固态微波功放电路包括低通滤波器、第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器、隔离器和电源模块；
外部输入的微波信号送入低通滤波器进行低通滤波，滤波之后的信号依次经过第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器和第三级有源功率放大器进行功率放大，之后通过隔离器输出；电源模块为第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器供电。
5.根据权利要求4所述的一种固态微波功放模块散热结构，其特征在于：所述第一级有源功率放大器为HEMT管芯；所述第二级有源功率放大器和第三级有源功率放大器均为金属管壳封装的内匹配功率放大器；所述隔离器为铁氧体隔离器。
6.根据权利要求4所述的一种固态微波功放模块散热结构，其特征在于：所述低通滤波器、第一级有源功率放大器、第二级有源功率放大器、第三级有源功率放大器和隔离器所在的射频链路呈L形。
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|---|---|---|---|---|
| CN110868161A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-03-06 | 京信通信系统（中国）有限公司 | 功放装置及通信设备 |
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