CN216436101U - 一种辅助天线散热的主动循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种辅助天线散热的主动循环系统，属于相控阵天线技术领域，解决了现有技术中天线系统容易发热导致性能下降的问题。本实用新型的主动循环系统包括：水泵、冷却管路和冷却液储存箱；所述冷却液储存箱中储存有冷却液，所述水泵用于实现冷却液在所述冷却管路中的循环流动；所述冷却管路设置在天线的天馈支架和信号采集处理模块的外壳内。所述冷却管路包括：进液管、出液管、天馈支架内的第一主动循环通路和信号采集处理模块内的第二主动循环通路；在天馈支架和信号采集处理模块盒体中通入冷却液实现液冷循环。本实用新型在天线结构内设有并联双组循环通路，且能够有效降低系统温度，保证系统的性能稳定。

Description

一种辅助天线散热的主动循环系统

技术领域

本实用新型涉及相控阵天线技术领域，尤其涉及一种辅助天线散热的主动循环系统。

背景技术

有源相控阵天线的应用越来越广泛，一个天线阵面上分布着成百上千个T/R组件。弹载环境下，它们排列紧凑，散热空间小，系统集成耦合度高，这使得天线阵面的热流密度很大，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T/R组件性能下降甚至失效，从而影响天线电性能。

主动液冷循环即利用液冷装置腔体内的液体与腔体间进行强制对流换热，用持续不断的供液耗散热源的发热，从而对发热器件进行散热。液体冷却工质的传热系数是空气传热系数的20倍以上，因此强迫液冷通常用于大热流密度的情况下。强迫液冷的优点是散热性能较为均匀，散热效率高。

弹载共形数据链空间异形且狭小、相控阵天线阵元间距必须符合半波长设计等约束，且在空间体积严重受限的情况下要求收发通道数翻2～4倍，引起空间排布设计、高集成度密集连接、大功率热耗问题等难度急剧上升。相控阵天线的结构设计需同时满足结构强度、刚度、散热、连接可靠度、维修性等要求。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种辅助天线散热的主动循环系统，用以解决现有天线系统容易发热导致性能下降的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种辅助天线散热的主动循环系统，包括：水泵、冷却管路和冷却液储存箱；所述冷却液储存箱中储存有冷却液，所述水泵用于实现冷却液在所述冷却管路中的循环流动；所述冷却管路设置在天线的天馈支架和信号采集处理模块的外壳内。

进一步地，所述冷却管路包括：进液管、出液管、天馈支架内的第一主动循环通路和信号采集处理模块内的第二主动循环通路。

进一步地，所述第一主动循环通路的两端分别与进液管和出液管连通；所述第二主动循环通路的两端分别与进液管和出液管连通。

进一步地，所述第一主动循环通路包括：并行流道、第一进液口和第一出液口；所述第一进液口与所述进液管连通，所述第一出液口与所述出液管连通。

进一步地，所述并行流道沿所述天馈支架的延伸方向平行设置多条；且所述并行流道的两端与所述第一进液口和第一出液口连通。

进一步地，所述第二主动循环通路包括：第二进液口、第二出液口；所述第二进液口与所述进液管连通，所述第二出液口与所述出液管连通。

进一步地，所述第二主动循环通路还包括直线流道，所述直线流道并列设置多组；所述直线流道的两端分别与所述第二进液口和第二出液口连通。

进一步地，相邻的直线流道之间设置多组倾斜流道，且所述倾斜流道与两侧的直线流道连通。

进一步地，所述第二主动循环通路还包括流道网络；所述流道网络由多个环形的流道单元拼接而成；所述流道单元为多个单边流道连接而成的环形通道，且多个流道单元之间相互连通。

进一步地，所述天馈支架用于安装所述天线的天线辐射单元和TR组件；所述天馈支架安装在所述信号采集处理模块上方。

本实用新型技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本实用新型的辅助天线散热的主动循环系统，传热路径短、传递热阻小，散热效率高，系统集成度高，结构紧凑、连接可靠有较好的适应性。

2.本实用新型的辅助天线散热的主动循环系统，主动循环系统在天馈支架和信号采集处理模块盒体中通入冷却液实现液冷循环。在天馈支架和信号采集处理模块中流通冷却液，实现主动液冷循环功能，带走系统产生的热量。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为天线的结构示意图-前视图；

图2为天线的结构示意图-后视图；

图3为天线的分解图；

图4为信号采集处理模块的结构示意图；

图5为天馈支架的横向剖视图；

图6为天馈支架的纵向剖视图；

图7为信号采集处理模块的剖视图；

图8为本实用新型实施例2的信号采集处理模块的流道结构；

图9为本实用新型实施例3的信号采集处理模块的流道结构。

附图标记：

1-天线辐射单元；2-射频同轴连接器；3-TR组件；4-上安装板；5-天馈支架；6-波控模块；7-馈电网络；8-二次电源；9-频率源；10-信号采集处理模块；

501-并行流道；502-第一进液口；503-第一出液口；

1001-信号处理PCB板；1002-信号处理盒体；1003-信号处理减振器；1004-信号处理盖板；1005-进液口；1006-出液口；1007-直线流道；1008-倾斜流道；1009-流道单元；1010-单边流道。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型的一个具体实施例，如图5-9所示，公开了一种辅助天线散热的主动循环系统包括：水泵、冷却管路和冷却液储存箱。

其中，水泵用于实现主动循环系统中的冷却液的循环流动，低温冷却液存储在储存箱中。冷却管路包括进液管、出液管、天馈支架5内的第一主动循环通路和信号采集处理模块10内的第二主动循环通路。冷却管路中通入冷却液，冷却液为防冻液，可以带走TR组件3、波控模块6、馈电网络7、信号采集处理模块10和二次电源8工作产生的热耗散。

进一步地，所述第一主动循环通路的两端分别与进液管和出液管连通；所述第二主动循环通路的两端分别与进液管和出液管连通。

由于辅助天线散热的主动循环系统工作时会产生大量热量，导致升温，温度过高会影响系统部件的性能，因此需要对部件结构进行冷却。

进一步地，所述第一主动循环通路包括：并行流道501、第一进液口502和第一出液口503；所述第一进液口502与所述进液管连通，所述第一出液口503与所述出液管连通。所述并行流道501沿所述天馈支架5的延伸方向平行设置多条；且所述并行流道501的两端与所述第一进液口502和第一出液口503连通。

如图5-6所示，所述天馈支架5其内部加工有多个并行流道501，多个并行流道501相互平行，多个并行流道501完全覆盖天馈支架5与TR组件3的接触区域。天馈支架5的两侧设置第一进液口502和第一出液口503，第一进液口502和第一出液口503分居于天馈支架5的前后两个端面上；所述并行流道501的两端分别与第一进液口502和第一出液口503连通，且分别与主动循环系统的进液管、出液管相连，组成完整的第一主动循环通路。所述第一主动循环通路中通入的冷却液；所述冷却液为防冻液，可以充分带走TR组件3工作产生的热耗散。

如图7所示，所述第二主动循环通路包括：第二进液口1005、第二出液口1006；所述第二进液口1005与所述进液管连通，所述第二出液口1006与所述出液管连通。所述第二主动循环通路还包括直线流道1007，所述直线流道1007并列设置多组；所述直线流道1007的两端分别与所述第二进液口1005和第二出液口1006连通。

进一步地，进液管和出液管为分叉管，能够同时与第一主动循环通路和第二主动循环通路连通。

如图7所示，所述信号采集处理模块10的结构盒体上加工有流道，直线流道1007均布于整个截面上。多个直线流道1007在信号处理盒体1002上并列分布，且两端分别与第二进液口1005和第二出液口1006连接。

具体地，信号处理盒体1002上设置第二主动循环通路，第二进液口1005和第二出液口1006分居于信号处理盒体1002的前后两个端面上，分别与主动循环系统的进液管、出液管相连，组成第二主动循环通路。第二主动循环通路通入的冷却液，第二主动循环通路中通入冷却液，冷却液为防冻液，可以带走信号采集处理模块10和二次电源8工作产生的热耗散。

进一步地，所述TR组件3、上安装板4和天馈支架5之间的安装间隙填充导热硅脂。导热硅脂具有良好的导热性，能够实现各部件之间的热传导，便于实现快速散热。

实施例2

本实用新型的一个具体实施例，在实施例1的基础上，对信号采集处理模块10上的第二主动循环通路进行改进。

考虑到，信号采集处理模块10上多个直线流道1007相互平行，流道内流通冷却液时，液体会优先在与第二进液口1005和第二出液口1006对齐的直线流道1007中流通，不利于冷却液向两侧的直线流道1007内分流，导致冷却液在中间的直线流道1007内流速快，而在两侧的直线流道1007中流速慢，甚至最外侧直线流道1007中没有冷却液流通，在对信号采集处理模块10进行散热时，实际冷却液的流通面积小于冷却液流道的布置面积，影响液冷散热的有效实施。

因此，如图8所示，本实用新型的一种具体实施方式中，在相邻的直线流道1007之间设置多组倾斜流道1008，所述倾斜流道1008与两侧的直线流道1007连通，倾斜流道1008作为直线流道1007的多个分支路径，实现冷却液在多个直线流道1007中的流通，增大冷却液与信号采集处理模块10的换热面积，提高换热效率，实现快速冷却。

实施例3

本实用新型的一个具体实施例，在实施例1的基础上，对信号采集处理模块10上的第二主动循环通路进行改进。所述第二主动循环通路还包括流道网络；所述流道网络由多个环形的流道单元1009拼接而成；所述流道单元1009为多个单边流道1010连接而成的环形通道，且多个流道单元1009之间相互连通。

如图9所示，本实施例的第二主动循环通路为网格型流道。

具体地，在第二进液口1005和第二出液口1006之间设置网格型的流道网络；所述流道网络与第二进液口1005和第二出液口1006连通；冷却液在流道网络中流通，与信号采集处理模块10进行热交换，进而实现对整个辅助天线散热的主动循环系统的液冷散热。

具体地，所述流道网络包括多个环形的流道单元1009，多个流道单元1009相互拼接组成流道网络。

具体地，所述流道单元1009为多个单边流道1010连接而成的环形通道，且多个流道单元1009之间相互连通。

示例性地，如图9所示，流道单元1009包括六条长度等同的单边流道1010，相邻单边流道1010之间的夹角为120°；六条单边流道1010组合成一个正六边形的环形流道。多个流道单元1009相互连通，拼合为流道网络。

具体地，相邻的流道单元1009共用一条单边流道1010，如图9所示。

本实施例提供的流道网络，提供了一种类似蜂窝网络的流道结构，流道网络具有多个相互连通的单边流道1010，且相邻单边流道1010之间具有一定的夹角，冷却液在流道网格中流通时，会不断分流使全部单边流道1010中均有冷却液流通，保证了冷却液的流通面积，进而实现对辅助天线散热的主动循环系统的均匀散热。

另外，由于冷却液在流道网络中流通时会不断分流，在一定程度上降低了冷却液的流速，使冷却液与信号采集处理模块10之间的换热更充分。

实施例4

本实施例进一步提供一种应用上述辅助天线散热的主动循环系统的相控阵天线如图1～4所示，包括天线辐射单元1、射频同轴连接器2、TR组件3、上安装板4、天馈支架5、波控模块6、馈电网络7、二次电源8、频率源9和信号采集处理模块10。其中，上安装板4提供弹载的对接接口，上安装板4、天馈支架5和信号采集处理模块10为天线的承力结构，为天线辐射单元1、TR组件3、波控模块6、馈电网络7、二次电源8和频率源9提供安装支撑。

所述天线辐射单元1、射频同轴连接器2、TR组件3、波控模块6、馈电网络7、二次电源8、频率源9和信号采集处理模块10均为本领域通用名词，属于已有的器件。具体地，所述天线辐射单元1用于实现信号的接收和发射功能。所述射频同轴连接器2用于实现信号的高功率传输；TR组件3与天线和信号采集处理模块10组成无线收发系统；所述波控模块6依据所述信号采集处理模块10发出的信号和控制指令，实时形成TR组件3的控制码和工作时序；馈电网络7用于实现信号的功分和合成；所述频率源9用于实现基准时钟和采样时钟信号；所述信号采集处理模块10用于实现信号的存储、处理和计算。

本实用新型的一种具体实施方式中，所述天线辐射单元1和TR组件3分别设置在上安装板4的两侧。射频同轴连接器2贯穿上安装板4将TR组件3和天线辐射单元1相连，建立起完整信号传输通道。

具体地，所述天线辐射单元1和TR组件3分别位于上安装板的上下两侧，且通过射频同轴连接器2连接，即天线辐射单元1设置在上安装板4的上表面，TR组件3设置在上安装板4的下表面，所述射频同轴连接器2穿过所述上安装板4连接天线辐射单元1和TR组件3。天线辐射单元1和TR组件3之间通过射频同轴连接器2实现数据通信传输。

所述上安装板4上开设通孔，射频同轴连接器2安装在通孔中，使射频同轴连接器2得以穿过上安装板4连接天线辐射单元1和TR组件3。进行整机的安装时，按照自下至上的顺序依次将TR组件3安装在上安装板4的下方，然后在每个通孔内插入射频同轴连接器2，在上安装板4的上方安装天线辐射单元1，并将上安装板4安装在天馈支架5上，完成信号传输通道的建立。

进一步地，波控模块6、馈电网络7、二次电源8、频率源9和信号采集处理模块10之间通过射频或低频线缆建立连接。

本实用新型的一种具体实施方式中，如图9所示，所述信号采集处理模块10包括：信号处理PCB板1001、信号处理盒体1002、信号处理减振器1003和信号处理盖板1004。

其中，信号处理盒体1002和信号处理盖板1004将信号处理PCB板1001包裹在内。具体地，信号处理盖板1004设置在信号处理盒体1002的下方，且与信号处理盒体1002固定连接形成密闭空间，所述信号处理PCB板1001设置在信号处理盒体1002和信号处理盖板1004组成的密闭空间内。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

本实用新型的辅助天线散热的主动循环系统，各组件之间连接可靠、结构布局紧凑、走线设计合理、散热效果显著，适用于导弹制导系统。

本实用新型的辅助天线散热的主动循环系统，结构主体采用铝合金为支撑，结构强度高，主动循环流道散热面积大，与热源之间传热路径短，对导弹的高温、振动、冲击等环境有较好的适应性，使天线的结构强度、刚度、散热、连接可靠度、维修性等满足要求。

本实用新型的辅助天线散热的主动循环系统，通过在天馈支架5和信号采集处理模块10上的两个主动循环通路内流通冷却液，实现对系统的快速降温。相较于现有的液冷管路，本实用新型的第一主动循环通路和第二主动循环管路并联，分别对天馈支架5上的天线辐射单元1和TR组件3、信号采集处理模块10和二次电源8进行散热，通过叠加循环通路的方式，实现散热效率的提高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，包括：水泵、冷却管路和冷却液储存箱；所述冷却液储存箱中储存有冷却液，所述水泵用于实现冷却液在所述冷却管路中的循环流动；所述冷却管路设置在天线的天馈支架(5)和信号采集处理模块(10)的外壳内。

2.根据权利要求1所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述冷却管路包括：进液管、出液管、天馈支架(5)内的第一主动循环通路和信号采集处理模块(10)内的第二主动循环通路。

3.根据权利要求2所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述第一主动循环通路的两端分别与进液管和出液管连通；所述第二主动循环通路的两端分别与进液管和出液管连通。

4.根据权利要求3所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述第一主动循环通路包括：并行流道(501)、第一进液口(502)和第一出液口(503)；所述第一进液口(502)与所述进液管连通，所述第一出液口(503)与所述出液管连通。

5.根据权利要求4所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述并行流道(501)沿所述天馈支架(5)的延伸方向平行设置多条；且所述并行流道(501)的两端与所述第一进液口(502)和第一出液口(503)连通。

6.根据权利要求3所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述第二主动循环通路包括：第二进液口(1005)、第二出液口(1006)；所述第二进液口(1005)与所述进液管连通，所述第二出液口(1006)与所述出液管连通。

7.根据权利要求6所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述第二主动循环通路还包括直线流道(1007)，所述直线流道(1007)并列设置多组；所述直线流道(1007)的两端分别与所述第二进液口(1005)和第二出液口(1006)连通。

8.根据权利要求7所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，相邻的直线流道(1007)之间设置多组倾斜流道(1008)，且所述倾斜流道(1008)与两侧的直线流道(1007)连通。

9.根据权利要求6所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述第二主动循环通路还包括流道网络；所述流道网络由多个环形的流道单元(1009)拼接而成；所述流道单元(1009)为多个单边流道(1010)连接而成的环形通道，且多个流道单元(1009)之间相互连通。

10.根据权利要求1所述的辅助天线散热的主动循环系统，其特征在于，所述天馈支架(5)安装在所述信号采集处理模块(10)上方。

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