CN216903299U - 一种散热装置及相控阵雷达天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种散热装置及相控阵雷达天线，其中散热装置用于对相控阵雷达的TR组件散热，包括：均温板，所述均温板设置在所述TR组件的下部，且在所述均温板内部设置有真空腔及液态工质，所述均温板的两侧安装有翅片散热器，所述翅片散热器的两端安装设置有散热风扇。相较于单一的风冷散热，本实用新型中的散热装置散热效率更高，对风扇的性能要求降低；而相较于单一的液冷形式，缩减了额外的泵驱系统，减小了系统体积和重量，同时降低了成本。

Description

一种散热装置及相控阵雷达天线

技术领域

本申请涉及雷达天线技术领域，具体而言，涉及一种散热装置及相控阵雷达天线。

背景技术

相控阵雷达天线中，TR组件为主要的发热源，需要采用有效的散热形式，将相控阵雷达天线内部的热量导出到散热结构，常用的散热方式包括液冷、风冷等。

在现有的液冷散热中，常见的有液冷板的形式，需要额外配套泵驱系统对液态冷媒进行驱动，使液态冷媒能够在液冷板中循环，从而将热量在循环的过程中向外逸散。

同时，在风冷散热中，对风扇的性能要求极高，常规的散热风扇难以满足TR组件的降温要求。

无论采用单一的何种散热形式，以液冷或者风冷的其中一种形式并不能达到对TR组件的有效降温，且同时存在着系统结构复杂，体积大，重量高等缺陷，增大了设备成本。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种散热装置及相控阵雷达天线，相较于单一的风冷散热，散热效率更高，对风扇的性能要求降低；而相较于单一的液冷形式，缩减了额外的泵驱系统，减小了系统体积和重量，同时降低了成本。

为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种散热装置，用于对相控阵雷达的TR组件散热，包括：均温板，所述均温板设置在所述TR组件的下部，且在所述均温板内部设置有真空腔及液态工质，所述均温板的两侧安装有翅片散热器，所述翅片散热器的两端安装设置有散热风扇。

在可选的实施方式中，所述TR组件包括PCB板以及连接在所述PCB板顶面的TR组件，所述均温板贴合在所述PCB板的底面上。

在可选的实施方式中，所述真空腔的布设位置与所述TR组件的布设位置上下相对，所述均温板的两侧避开与所述TR组件的对应设置。

在可选的实施方式中，所述翅片散热器设置在所述均温板的下方，包括两端开口的壳体以及连接在所述壳体中的散热翅片，所述壳体的顶壁贴合在所述均温板的底壁上。

在可选的实施方式中，所述壳体为长方体结构，且沿所述均温板的宽度方向延伸，所述壳体的长度不小于所述均温板的宽度。

在可选的实施方式中，所述散热翅片沿所述壳体的长度方向延伸，相邻所述散热翅片之间留有空隙。

在可选的实施方式中，所述翅片散热器包括设置在所述均温板两侧下方的两个，所述散热风扇设置在每个所述翅片散热器的两端，且与所述壳体两端的开口位置相对。

在可选的实施方式中，还包括天线罩、底板及围框，所述围框包括设置在所述翅片散热器外围的U形结构，与所述散热风扇对应的两翼上设置有风口。

在可选的实施方式中，所述天线罩的材质为树脂玻璃，所述翅片散热器的材质为铝合金。

第二方面，本实用新型还提供了一种包括上述散热装置的相控阵雷达天线。

本实用新型中的散热装置，能够通过内部设置有真空腔及液态工质的均温板与风冷相结合的形式对相控阵雷达TR组件所产生的热量进行散热，保证TR组件在运行中的稳定性。

均温板及风冷相结合的散热形式，能够有效将TR组件产生的热量传递到均温板的两侧，然后通过传导的形式将热量从均温板传递至翅片散热器，最终通过散热风扇将散热器上的热量向外逸散。相较于单一的液冷或者风冷，均温板及风冷相结合的形式有效提高了散热效果，并且实现了散热功能组件的集成，降低了结构复杂度。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请中相控阵雷达天线的结构示意图；

图2为本申请中翅片散热器的结构示意图；

图3为本申请中散热风扇的安装位置示意图；

图4为本申请中围罩的结构示意图。

图标：

1-均温板；

2-翅片散热器；21-壳体；22-散热翅片；

3-散热风扇；

4-天线罩；

5-围罩；51-风口；

6-底板；

7-PCB板；

8-TR组件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1-图4，本申请提供了一种散热装置，用于对相控阵雷达的TR组件8散热，包括：均温板1，所述均温板1设置在所述TR组件8的下部，所述均温板1内部设置有真空腔及充装在真空腔内部的液态工质，所述均温板1的两侧安装有翅片散热器2，所述翅片散热器2的两端安装设置有散热风扇3。

本实用新型中的散热装置，主要应用于相控阵雷达的TR组件8的散热中，通过内部设置有真空腔及充装在真空腔中循环相变工质的均温板1以及风冷相结合的形式，将TR组件8在运行中所产生的热量向外导出，保证TR组件8性能的温度可靠性。

现有的散热装置中，主要是通过单一形式的风冷或者水冷的形式进行散热，无论采用何种散热形式，单一的散热装置无法达到对TR组件8的有效降温，例如在单一的水冷形式中，需要额外配备泵驱系统，保持冷媒介质在散热装置中的循环流动，无疑增大了装置成本。而在单一的风冷形式中，吹风散热只能将聚集热量以空气流动的形式向外扩散，如果要达到理想的散热效果，需要提高风扇的功率，增大风扇的性能要求。

通过均温板1与风扇相结合的散热形式，将真空腔以及真空腔内在散热过程能够循环相变的工质设置在均温板1中，并结合均温板1设置在TR组件8的下部，能够首先通过真空腔内能够循环相变的液体工质吸热，将TR组件8所产生的热量快速传递至均温板1的两侧，然后通过热传导的形式将该部分热量传递至位于均温板1两侧的翅片散热器2上，利用金属件较高的热沉即翅片散热器2吸收热量，最终通过散热风扇3对翅片散热器2直吹，将热量以风冷的形式向外逸散。

本实用新型中的均温板1优选VC(Vapor Chamber，真空腔)均温板1，具体选用的是真空腔均温板1，真空腔均温板1内部设置有真空腔，真空腔的内壁具有毛细结构，且真空腔内充装有能够在换热时进行相态转换的液体工质。热量由热源即TR组件8传导至均温板1下部的蒸发区，液体在吸收芯片热量后开始汽化并吸收热量，在饱和蒸汽压的作用下，气相工质朝温度较低的均温板1两侧推进，当到达均温板1两侧的冷端后冷凝放热，凝结后的液相工质在毛细力或重力作用下回到热源处。通过工质在均温板1内蒸发、冷凝的过程，在真空腔内快速循环，实现了相当高的散热效率。

在散热过程中，通过工质在真空腔均温板1中的相变首先将TR组件8产生的热量导入到真空腔均温板1的两侧，然后通过安装在均温板1两侧的翅片散热器2以传导的形式接收传导热，最终通过设置在翅片散热器2两端的散热风扇3，将热量以吹风的形式将热量导出，实现复合散热效果。

本实施例中的TR组件8包括PCB板7以及连接在PCB板7顶面的TR组件8，TR组件8具体以阵列的形式布置在PCB板7顶面的中部，为了能够将TR组件8的热量传导到均温板1的两侧，使均温板1的两侧构成真空腔的冷端，均温板1贴合在PCB板7的底面上，能够通过PCB板7上的热量以传导的形式传递到均温板1上，并且通过均温板1将均温板1上的热量传输到两侧的冷端。

为了确保均温板1的两侧能够形成稳定的冷端，真空腔在均温板1上的布设位置与TR组件8在PCB板7上的布设位置上下相对，优选地，TR组件8在均温板1上的投影落在均温板1的中部，使均温板1的两侧部位避开TR组件8。通过均温板1两侧相对TR组件8的空白区域，使均温板1两侧的区域避开了TR组件8的集中发热区域，从而实现均温板1两侧的温度低于TR组件8的温度，保证均温板1两侧冷端的可靠形成。

本实用新型中的翅片散热器2设置在均温板1的下方，主要利用金属件较高的热沉将真空腔冷端的热量以热传导的形式进行吸收，然后通过散热风扇3将翅片散热器2吸收到的热量向外逸散。翅片散热器2设置在均温板1的下方，具体地贴合在均温板1的底壁上。

翅片散热器2包括两端开口的壳体21以及连接在壳体21中的散热翅片22，热量首先传导至壳体21上，然后传递到连接在壳体21中的与壳体21为一体结构的散热翅片22，在布设时壳体21的顶壁贴合在均温板1的底壁上，能够保证翅片散热器2与均温板1的接触面积，保证散热效果。

基于后续风冷对翅片散热器2进行的冷却，两端开口的壳体21能够避免热量在翅片散热器2壳体21内部的聚集，并且利于散热风扇3将温度较低的环境空气吹入壳体21的内部空间，将热量及时导出。

本实施例中的壳体21为长方体结构，为了增大壳体21与均温板1之间的接触面积，壳体21沿均温板1的宽度方向延伸，进一步地，壳体21的长度方向即长边侧沿均温板1的宽度方向延伸，使热量通过接触面从均温板1传导至翅片散热器2上，从最大程度上转移均温板1两侧的热量考虑，壳体21的长度不小于均温板1的宽度，即壳体21在长度方向上的两端与均温板1在宽度方向的两端至少齐平，优选壳体21延伸的两端均突出于均温板1宽度方向的两个边沿，能够在最大程度上增大翅片散热器2与均温板1的接触面积，保证均温板1两侧的温度低于其与TR组件8对应区域的温度，以促进形成相对稳定的真空腔冷端。

优选地，散热翅片22沿壳体21的长度方向延伸，散热翅片22的顶底两端分别与壳体21的顶壁及底壁相接，从而使散热翅片22与壳体21构成整体结构，以便于热传导的高效进行。

为了减少热量在散热翅片22之间的聚集，相邻散热翅片22之间留有空隙，同时能够便于风冷将聚集在相邻散热翅片22之间的热量导出。散热风扇3在风冷时，能够将温度较低的环境空气补入散热翅片22之间，一方面能够将温度较高的空气通过风吹的形式向外逸散，另一方面能够以温度较低的补入空气对散热翅片22进行换热降温，达到了良好的散热效果。

翅片散热器2包括设置在均温板1两侧下方的两个，即在均温板1的每侧均设置有一个翅片散热器2，相对应地，散热风扇3设置在每个翅片散热器2的两端，结合翅片散热器2两端开口的壳体21，两个散热风扇3构成了环境冷空气以及翅片散热器2内部热空气的一进一出的散热形式。为了实现上述空气的流动形式，散热风扇3与壳体21两端的开口位置相对，使翅片散热器2中散热翅片22的间隙构成风道。

通过在翅片散热器2的两侧开口设置散热风扇3，进一步加强了对流换热，进风处的散热风扇3将具有外部环境温度的冷空气吸入风道中，与散热翅片22形成风冷散热系统，在风道尾端设置相同型号的散热风扇3，将与散热翅片22换热后的热空气排出散热装置，换热效率得到极大提高。

本实用新型中散热装置以及TR组件8的外部设置有天线罩4、底板6以及围框，天线罩4设置在TR组件8的顶部，围框设置在天线罩4与底板6之间的两侧。进一步，围罩5包括设置在翅片散热器2以及散热风扇3外围的U形结构，其包括与散热风扇3对应的两翼，其中两翼分别对应进风以及出风的散热风扇3，为了保证外部环境温度的冷空气以及散热翅片22换热后的热空气的正常流通，在两翼侧板上分别设置有风口51，风口51包括位于进风位置的进风口以及位于出风位置的出风口，且风口51具体为格栅结构，能够在一定程度上减少环境灰尘吸入翅片散热器2中，减少清理。

从增强散热效果角度出发，本实施例中翅片散热器2通体结构的材质为6061铝合金，能够提高热导率，增强热量传输过程中的通畅。同时，为了方便观测相控阵雷达天线内功能组件的状态以及散热风扇3的运行状态，天线罩4的材质为树脂玻璃，通过透明的天线罩4方便进行散热装置的观测。

另外，本实用新型中的围框材质选用ABS工程塑料，PCB板7基材选用FR4，并且在其内部布置多层铜线，增强传热效果。

通过采用内部设置有真空腔及液态工质的均温板1，并与风冷相结合的散热方式，即将均温板1置于TR组件8的下方，利用内部液体介质相变，将热量快速传导至均温板1左右两侧的翅片散热器2，利用金属结构件较高的热沉吸收热量，同时采用散热风扇3辅助强迫散热，将热量散入空气中。

相较于单一的风冷散热装置，散热功率更高，对风扇的性能要求降低；相比于液冷板，省去了额外的泵驱系统，减小了系统体积和重量，同时降低了成本。

本实用新型还提供了一种包括上述散热装置的相控阵雷达天线，能够满足TR组件8运行中对于温控的要求，增强系统运行稳定性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热装置，用于对相控阵雷达的TR组件散热，其特征在于，包括：均温板，所述均温板设置在所述TR组件的下部，且在所述均温板内部设置有真空腔及液态工质，所述均温板的两侧安装有翅片散热器，所述翅片散热器的两端安装设置有散热风扇。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述TR组件包括PCB板以及连接在所述PCB板顶面的TR组件，所述均温板贴合在所述PCB板的底面上。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述真空腔的布设位置与所述TR组件的布设位置上下相对，所述均温板的两侧避开与所述TR组件的对应设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述翅片散热器设置在所述均温板的下方，包括两端开口的壳体以及连接在所述壳体中的散热翅片，所述壳体的顶壁贴合在所述均温板的底壁上。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述壳体为长方体结构，且沿所述均温板的宽度方向延伸，所述壳体的长度不小于所述均温板的宽度。

6.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述散热翅片沿所述壳体的长度方向延伸，相邻所述散热翅片之间留有空隙。

7.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述翅片散热器包括设置在所述均温板两侧下方的两个，所述散热风扇设置在每个所述翅片散热器的两端，且与所述壳体两端的开口位置相对。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，还包括天线罩、底板及围框，所述围框包括设置在所述翅片散热器外围的U形结构，与所述散热风扇对应的两翼上设置有风口。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，所述天线罩的材质为树脂玻璃，所述翅片散热器的材质为铝合金。

10.一种相控阵雷达天线，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的散热装置。

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