CN205248412U - 应用于有源相控阵天线系统的散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置，所述散热装置包括：液冷管路、管接头、用于所述液冷管路内冷却液回流的集流器，所述集流器与所述液冷管路通过所述管接头相连；所述液冷管路压接于所述两个TR组件形成的空腔中，所述液冷管路与所述两个TR组件的接触面涂抹有导热硅脂。采用本实用新型提供的散热装置，由于压接在两个TR组件的凹槽形成的空腔中，应用于有源相控阵天线系统中，使得有源相控阵天线系统的结构紧凑，空间体积小；管接头实现液冷管路与集流器的互联，保证整个散热装置的流体循环的密封性。

Description

应用于有源相控阵天线系统的散热装置

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，更具体的涉及一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置。

背景技术

有源相控阵天线系统在军事和民用产品上的应用越来越广泛，有源相控阵天线系统包括天线阵面、馈电网络和波束控制器。天线阵面上分布着上千个TR(TransmitterandReceive)组件，它们排列紧凑，散热空腔小，传统的风冷却和自然冷却都无法满足散热需求，这使得天线阵面的热流密度很大，TR组件上的大功率器件局部热流密度可高达50-100W/cm2，若这些热量不能及时从天线阵面带走，会导致天线阵面温度升高，引起TR组件性能下降甚至失效，从而影响天线阵面的天线电性能，导致天线电性能恶化。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置，以解决现有技术中有源相控阵天线系统的散热的问题，其技术方案如下：

一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置，所述有源相控阵天线系统包括设置有凹槽的TR组件、位于所述TR组件上的大功率器件、天线，每两个所述TR组件通过设置有凹槽的一面安装在一起，形成空腔，所述散热装置包括：

液冷管路、管接头、用于所述液冷管路内冷却液回流的集流器，所述集流器与所述液冷管路通过所述管接头相连；

所述液冷管路压接在所述两个TR组件形成的空腔中，所述液冷管路与所述两个TR组件的接触面涂抹有导热硅脂。

其中，所述集流器内部设置有用于分配所述液冷管路中冷却液流量的流体阻力齿，所述流体阻力齿中每个阻力齿的高度与和其连接的所述液冷管路的长度、所述液冷管路的热负载和/或流体特性计算得到。

其中，各个所述液冷管路之间具有预设空隙。

其中，所述集流器上设置有支架；所述集流器通过所述支架与所述天线固定在一起。

其中，所述管接头为铝合金卡套管或不锈钢卡套管或可溶性聚四氟乙烯PFA卡套管。

其中，所述管接头包括前卡套和后卡套，所述前卡套和后卡套通过螺纹固定。

其中，所述前卡套具有圆锥形凹槽、所述后卡套设置有与所述锥形凹槽配合的圆锥形突起，所述圆锥形突起具有预设锥度。

其中，所述液冷管路为紫铜材质的液冷管路。

上述技术方案具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供的应用于有源相控阵天线系统的散热装置，由于压接在两个TR组件的凹槽形成的空腔中，应用于有源相控阵天线系统中，使得有源相控阵天线系统的结构紧凑，空间体积小；管接头实现液冷管路与集流器的互联，保证整个散热装置的流体循环的密封性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置中的安装示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置中的集流器的内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

液冷散热技术是一种非常高效的被动热控技术，它利用液体循环吸收TR组件产生的热量、通过冷却液将热量带到便于散热的环境中，进行散热。从而为有源相控阵天线系统提供稳定的热沉，达到极端环境下对大功率电子设备良好控温的目的，因此液冷散热技术在军用相控阵天线和雷达设备中有着越来越重要的作用和意义。

有源相控阵天线系统，由于受波长限制，相控阵天线TR组件之间间隙非常小，TR组件上直接设计冷板的可能性很小。利用热管将TR组件产生的热量传导至天线阵面周围的冷板上的方案会占用很多空腔，增加系统重量。传统导热和风冷散热技术无法满足在有限的空腔范围内对TR组件进行散热的设计要求，因此，本实用新型实施例提出了一种利用液冷管直接对有源相控阵天线的TR组件进行散热的散热装置。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置的结构示意图。

有源相控阵天线系统包括设置有凹槽的TR组件101、位于所述TR组件上的大功率器件、天线，每两个所述TR组件101通过设置有凹槽的一面安装在一起，形成空腔。所述散热装置包括：

液冷管路102、管接头103、用于所述液冷管路内冷却液回流的集流器104，所述集流器104与所述液冷管路102通过所述管接头103相连。

所述液冷管路102压接在所述两个TR组件101形成的空腔中，即液冷管路102位于所述TR组件101上的大功率器件的背面，所述液冷管路102与所述两个TR组件101的接触面涂抹有导热硅脂。

液冷管路102压扁后，直接压接在TR组件上大功率器件的背面，液冷管路102与所述两个TR组件101的接触面涂抹有导热硅脂，以减小大功率器件与冷却液之间的传导热阻。

为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例中的液冷管路102压接在所述两个TR组件101形成的空腔的安装方式，请参阅图2，为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置中的安装示意图。

冷却液105存储于液冷管路102将液冷管路102压扁至一定厚度(靠工装保证压扁后的尺寸)，与TR组件中间的空腔保持有预设值，例如0.2mm厚的间隙，再在中间的空隙中涂抹导热硅脂后，通过两个TR组件之间的螺钉压紧。保证TR组件之间的安装间隙不受液冷管路102的影响，同时还可以保证接触热阻最小。

管接头103实现液冷管路102与集流器104的互联，保证整个流体循环系统的密封性和可靠的耐压值。

本实用新型实施例提供的应用于有源相控阵天线系统的散热装置，由于压接在两个TR组件的凹槽形成的空腔中，应用于有源相控阵天线系统中，使得有源相控阵天线系统的结构紧凑，空间体积小；管接头实现液冷管路与集流器的互联，保证整个散热装置的流体循环的密封性。

由于有源相控阵天线系统内部靠近天线阵面边缘的TR组件散热条件好，温度低，靠近天线阵面中间部分的TR组件散热条件差，温度高。为了使整个天线阵面的TR组件温度均匀，需要对液冷管路内的流量进行控制，因此在集流器104内部设计流体阻力齿。使得靠近天线阵面边缘的液冷管路102内冷却液的流量小于靠近天线阵面中间部分液冷管路102内冷却液的流量，从而使整个天线阵面内TR组件温差在5℃以内。

请参阅图3，为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置中的集流器的内部结构示意图。

集流器104内部设置有用于分配所述液冷管路中冷却液流量的流体阻力齿1041，所述流体阻力齿包括阻力齿10411至1041n，每一阻力齿的高度与和其连接的所述液冷管路的长度、所述液冷管路的热负载和/或流体特性计算得到。n为大于等于1的正整数，n的个数与液冷管路的个数相同。

集流器104可以实现所有液冷管路102内冷却液的回流及具有不同热负载、不同流体特性和/或不同长度的液冷管路的流量分配。

集流器104的下端106为冷却液的入口。

液冷管路102与TR组件101直接相连，优选的液冷管路102在集流器102处上下错开，避免管接头103之间干涉，并留出足够的操作空间。请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置的侧视图。

在上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置实施例中，各个所述液冷管路102之间具有预设空隙，以避免与各个所述液冷管路102对应的管接头103之间干涉。

在上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置实施例中，集流器104上设置有支架；所述集流器104通过所述支架与所述天线固定在一起，使整体结构紧凑，占用空间体积小，重量轻，力学性能高，可以满足有源相控阵天线系统的抗力学环境要求。

在上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置实施例中，所述管接头为铝合金卡套管或不锈钢卡套管或可溶性聚四氟乙烯PFA卡套管，以确保散热装置重量最轻。

在上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置实施例中，所述管接头包括前卡套和后卡套，所述前卡套和后卡套通过螺纹固定。卡套管内前卡套和后卡套拧紧以后，保证液冷管路102与管接头103有很高的密封性。此处采用螺纹和卡套连接而不用焊接形式，是为了增加散热装置的可维修性，便于散热装置的反复拆卸。

在上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置实施例中，所述前卡套具有圆锥形凹槽、所述后卡套设置有与所述锥形凹槽配合的圆锥形突起，所述圆锥形突起具有预设锥度，从而确保管接头103与集流器104之间的密封性，保证整个流体系统无泄漏，抗压能力强。

在上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置实施例中，液冷管路102可以采用紫铜材质，紫铜材质导热率高，液冷管路102的壁厚可以依据流体系统的压力选定。

上述任一应用于有源相控阵天线系统的散热装置可以应用于机载小型有源相控阵天线系统中。经高温热平衡试验验证，本实用新型提供的散热装置可有效地对有源相控阵天线系统进行散热，在高温工作环境下可以保证有源相控阵天线系统正常可靠地工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述有源相控阵天线系统包括设置有凹槽的TR组件、位于所述TR组件上的大功率器件、天线，每两个所述TR组件通过设置有凹槽的一面安装在一起，形成空腔，所述散热装置包括：

液冷管路、管接头、用于所述液冷管路内冷却液回流的集流器，所述集流器与所述液冷管路通过所述管接头相连；

所述液冷管路压接在所述两个TR组件形成的空腔中，所述液冷管路与所述两个TR组件的接触面涂抹有导热硅脂。

2.根据权利要求1所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述集流器内部设置有用于分配所述液冷管路中冷却液流量的流体阻力齿，所述流体阻力齿中每个阻力齿的高度与和其连接的所述液冷管路的长度、所述液冷管路的热负载和/或流体特性计算得到。

3.根据权利要求1或2所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，各个所述液冷管路之间具有预设空隙。

4.根据权利要求1或2所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述集流器上设置有支架；所述集流器通过所述支架与所述天线固定在一起。

5.根据权利要求1或2所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述管接头为铝合金卡套管或不锈钢卡套管或可溶性聚四氟乙烯PFA卡套管。

6.根据权利要求1或2所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述管接头包括前卡套和后卡套，所述前卡套和后卡套通过螺纹固定。

7.根据权利要求6所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述前卡套具有圆锥形凹槽、所述后卡套设置有与所述锥形凹槽配合的圆锥形突起，所述圆锥形突起具有预设锥度。

8.根据权利要求1、2或7所述应用于有源相控阵天线系统的散热装置，其特征在于，所述液冷管路为紫铜材质的液冷管路。