ES2315812T3 - Procedimiento y equipo para el control de agua dentro de una matriz de elementos en fase. - Google Patents
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Abstract
Un equipo que comprende: un sustrato (102) que comprende uno o más dispositivos (104) electrónicos acoplados a una superficie exterior del mismo; una base (102, 304) separada del sustrato, una cubierta (204) acoplada a una superficie exterior del sustrato y que aloja uno o más dispositivos electrónicos; una cámara (200) desecante dispuesta entre la base y el sustrato, teniendo la cámara desecante un desecante (202) dispuesto en su interior; y un conducto de paso (206) formado dentro del sustrato y que se extiende desde la superficie exterior del sustrato en una ubicación dentro de la cubierta (204) hasta la cámara (200) desecante.
Description
Procedimiento y equipo para el control de agua
dentro de una matriz de elementos en fase.
La presente invención se refiere en general al
control de la humedad, más particularmente al control de agua
dentro de una matriz de elementos en fase.
Mantener un control del grado de agua es
deseable para diversidad de aplicaciones. Por ejemplo, una
aplicación implica dispositivos con conjuntos de circuitos
electrónicos proporcionados dentro de alguna forma de carcasa
cerrada. El agua dentro de la carcasa cerrada (a menudo causada por
la humedad) necesita ser controlada para limitar o evitar la
corrosión de metal dentro del conjunto de circuitos o la
condensación de agua en las líneas de los circuitos de
radiofrecuencia (RF) expuestas. Como un ejemplo específico de este
tipo de aplicación, existe una necesidad de controlar la humedad en
montajes electrónicos que contienen circuitos monolíticos
integrados de microondas (CMIM) de radiofrecuencia (RF) con
arseniuro de galio (GaAs), para mejorar la fiabilidad global de los
dispositivos CMIM.
La publicación EPA0928127 desvela un intento de
controlar la humedad con un elemento desecante.
Los sistemas de antenas con elementos en fase a
menudo implican el uso de dispositivos CMIM. En conjuntos de
antenas de este tipo, la separación entre los elementos de la antena
se determina por la frecuencia operativa del sistema. Por
consiguiente, cuando la frecuencia operativa aumenta, la separación
inter-elementos entre elementos adyacentes de la
antena disminuye, lo que a su vez disminuye el tamaño del conjunto y
la cantidad de espacio disponible para el conjunto de circuitos
asociados con cada elemento de la antena. En los conjuntos de
antenas de baja frecuencia tradicionales, el conjunto es
relativamente grande y hay una cantidad considerable de espacio
disponible en relación con cada elemento de la antena. Debido en
parte a la cantidad de espacio disponible, cada CMIM se puede
disponer dentro de su propio paquete hermético separado.
Una forma por la que el agua puede entrar en un
paquete electrónico es filtrándose por una junta hermética al agua,
como una junta tórica. Una forma totalmente diferente por la que
puede entrar el agua en un paquete de este tipo es por permeación.
La permeación se refiere al paso de una molécula a través de una
barrera sólida y es diferente de la filtración. En concreto, la
permeación se produce cuando moléculas de gas se disuelven en un
lado de un material tal como una pared de una carcasa, se difunden a
través de ese material y entonces se evaporan en el otro lado del
material.
Según una forma de realización de la presente
invención, un equipo incluye una base separada de un sustrato,
comprendiendo el sustrato uno o más dispositivos electrónicos
acoplados a una superficie exterior del mismo, una cubierta
acoplada a la superficie exterior y que aloja los uno o más
dispositivos electrónicos, una cámara desecante que tiene un
desecante dispuesto en su interior entre la base y el sustrato y un
conducto de paso que se extiende desde la superficie exterior en
una ubicación dentro de la cubierta hasta la cámara desecante.
Las formas de realización de la invención
proporcionan varias ventajas técnicas. Las formas de realización de
la invención pueden incluir todas, algunas o ninguna de estas
ventajas. Por ejemplo, la invención puede facilitar un enfoque en
los subsistemas para controlar el agua dentro de un escáner de
barrido electrónico activo (AESA) para eliminar la necesidad de
paquetes CMIM herméticos costosos. En una forma de realización, un
paquete CMIM de baja permeabilidad al vapor de agua y una junta
hermética minimizan la permeación al vapor de agua durante los
ciclos diurnos de temperatura y humedad y un desecante adsorbe la
humedad. La detección electrónica se puede utilizar para
proporcionar una alternativa práctica a los paquetes herméticos
tradicionales para los AESA. Algunas formas de realización
proporcionan un funcionamiento a largo plazo y fiable a un amplio
conjunto de líneas de productos con AESA (es decir, vehículos
terrestres y conjuntos de aerotransporte y proyectiles) con un
coste y peso significativamente menores.
Otras ventajas técnicas serán fácilmente
evidentes para un experto en la técnica a partir de las figuras,
descripciones y reivindicaciones siguientes.
la fig. 1 es una vista en perspectiva de un
submontaje de una matriz de elementos en fase activos según una
forma de realización de la presente invención;
la fig. 2 es una sección transversal del
submontaje de la figura 1; y
la fig. 3 es una sección transversal del
submontaje de una matriz de elementos en fase activos según otra
forma de realización de la presente invención.
Las formas de realización de la invención y
algunas de sus ventajas se entenderán mejor en referencia a las
figuras 1 a 3 de los dibujos, como los números usados para partes
iguales y correspondientes de los diversos dibujos.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
submontaje 100 de una matriz de elementos en fase activos según una
forma de realización de la invención. En la forma de realización
ilustrada, el submontaje 100 es un módulo integrado de microondas
transmisor/receptor ("TRIMM") dual con escáner de barrido
electrónico de bajo coste ("LCESA") de banda X; sin embargo,
la presente invención contempla que el submontaje 100 sea cualquier
submontaje o montaje adecuados de un escáner de barrido electrónico
activo ("AESA"). En la forma de realización ilustrada, el
submontaje 100 del TRIMM dual incluye un par de sustratos (102)
opuestos, teniendo cada uno una pluralidad de dispositivos 104
electrónicos acoplados al mismo.
Cada sustrato 102, en la forma de realización
ilustrada, es una placa multicapas de radiofrecuencia ("RF") y
corriente continua ("CC") que tiene cualquier entrutamiento de
señal de RF y CC adecuado en la misma. El sustrato 102 puede tener
cualesquiera dimensiones y espesor adecuados y puede estar formado
por cualquier material adecuado. Los sustratos 102 tienen
conectores 105 de alimentación, señal y CC asociados y conectores
106 de entrada/salida de RF para recibir y transmitir las señales
adecuadas para el correcto funcionamiento del submontaje 100.
Los dispositivos 104 electrónicos pueden ser
cualesquiera dispositivos electrónicos adecuados dependiendo del
tipo e intervalo de frecuencia de funcionamiento del submontaje 100.
En la forma de realización ilustrada, al menos algunos dispositivos
104 electrónicos son circuitos monolíticos integrados de microondas
("CMIM") 104a. Debido al ambiente en que normalmente funciona
el submontaje 100, los CMIM 104a necesitan protegerse del agua para
garantizar su correcto funcionamiento y longevidad. Por tanto, según
las enseñanzas de algunas formas de realización de la invención, se
presenta un sistema para controlar el agua dentro del submontaje
100. Se describen detalles de un sistema de este tipo posteriormente
en combinación con la figura 2.
En referencia a la figura 2, se ilustra una
vista transversal del submontaje 100. En la forma de realización
ilustrada, un sistema para controlar el agua dentro del submontaje
100 incluye una cámara 200 desecante de metal (que tiene una
velocidad de transición de vapor de agua baja) dispuesta entre los
sustratos 102 y un desecante 202 dispuesto dentro de la cámara 200
desecante. Una cubierta 204 se acopla a una superficie 205
metalizada exterior de cada sustrato 102 y aloja los CMIM 104a y una
pluralidad de circuladores 104b. Un conducto de paso 206 metalizado
se extiende desde la superficie 205 de cada sustrato 102 al interior
de la cámara 200 desecante. También se ilustran en la figura 2 y
están dispuestos entre los sustratos 102 conductos 208 de
refrigeración, una estructura 210 de transferencia de calor, un
núcleo 212 de espuma y una cubierta 214 de metal para la cámara 200
desecante de metal (baja VTVA).
La cámara 200 desecante se puede definir de
cualquier manera adecuada. Por ejemplo, como se ilustra en la
figura 2, la cámara 200 desecante se puede definir por el volumen
interior de una carcasa 201 del desecante. La carcasa 201 del
desecante se puede disponer entre y acoplada a los sustratos 102 de
cualquier manera adecuada. La carcasa 201 del desecante puede tener
un extremo 215 de metal abierto para llenar y/o retirar el desecante
202 de dentro de la cámara 200 desecante. En esta forma de
realización, la cubierta 214 sería una cubierta móvil que se acopla
a la carcasa 201 del desecante y/o sustratos 102 de cualquier manera
adecuada. Tanto la carcasa 201 del desecante como la cubierta 214
pueden estar formadas por cualquier material adecuado adaptado en
cuanto al CET a la cubierta 204 y a la superficie 205 exterior, tal
como un metal adecuado. La cámara 200 desecante puede también tener
un puerto 216 de llenado asociado para llenar la cámara 200
desecante con desecante 202. En esta forma de realización, el
puerto 216 de llenado puede tener una junta hermética de punto de
contacto asociada para mantener el desecante 202 dentro de la
cámara 200 desecante para que no se salga y para cerrar
herméticamente la cámara 200 desecante del ambiente exterior.
El desecante 202 puede ser cualquier material
adecuado que absorba agua y pueda existir de cualquier forma
adecuada. Por ejemplo, el desecante 202 puede ser en polvo, pequeñas
esferas o un sólido moldeado. Un ejemplo del tipo de material del
que puede ser el desecante es un tamiz molecular (red uniforme de
cavidades y poros cristalinos de zeolita sintética).
La cubiertas 204 pueden ser de cualquier tamaño
y forma y función adecuados para alojar los CMIM 104a y los
circuladores 104b. Cada cubierta 204 puede recorrer toda la longitud
del submontaje 100 (como se muestra en la figura 1) o la cubierta
204 puede ser múltiples cubiertas más pequeñas que alojan los CMIM
104a y circuladores 104b individuales. La cubierta puede estar
formada por cualquier material adecuado, tal como un metal (por
ejemplo, cobre u otro material de baja velocidad de transición de
vapor de agua adecuado adaptado en cuanto a su CET a la superficie
205 exterior), y se puede acoplar a la superficie 205 exterior del
sustrato 102 de cualquier manera adecuada. En una forma de
realización de la invención, se usa un material 103 de muy baja
velocidad de transición de vapor de agua para acoplar la cubierta
204 a la superficie 205 externa. Sin embargo, se pueden utilizar
otros materiales adecuados, tales como soldadura.
Los conductos de paso 206 se extienden desde las
superficies 205 exteriores de los sustratos 102 en una ubicación
dentro de las cubiertas 204 en la cámara 200 desecante. Cada
conducto de paso 206 puede ser de cualquier tamaño y forma
adecuados y puede estar formado en el sustrato 102 y/o en la carcasa
201 del desecante de cualquier manera adecuada. En una forma de
realización, la pared del conducto de paso 206 está chapada con un
metal adecuado acoplado a los sustratos 102 y a la cámara 200
desecante. El conducto de paso 206 permite que cualquier resto de
agua o humedad dentro de la cubierta 204 se transporte hacia abajo,
a la cámara 200 desecante, donde es absorbido por el desecante 202.
Dependiendo del tipo de desecante 202 usado, se puede disponer una
rejilla filtro (no ilustrada explícitamente) dentro del conducto de
paso 206 para evitar que el desecante 202 salga de la cámara 200
desecante hacia arriba al interior de la cubierta.
Para vigilar la humedad dentro de la cámara 200
desecante, se puede disponer un sensor 220 de humedad dentro de la
cámara 200 desecante. El sensor 220 de humedad puede transmitir
información sobre la humedad a un dispositivo informático remoto
desde el submontaje 100 para transmitir esta información a un
usuario.
Para regular la temperatura de los CMIM 104a, se
puede transportar un refrigerante a través de los conductos 208 de
refrigeración adyacentes a la ubicación de los CMIM 104a. Se puede
usar cualquier refrigerante adecuado dentro de las enseñanzas de la
presente invención. Los conductos 208 de refrigeración pueden tener
cualquier trazado adecuado entre los sustratos 102. Para aumentar
la transferencia de calor desde los CMIM 104a al refrigerante 221
durante el funcionamiento, se puede disponer la estructura 210 de
transferencia de calor entre los sustratos 102 en una ubicación
adyacente a los CMIM 104a. La estructura 210 de transferencia de
calor puede ser cualquier estructura adecuada, tal como una
película fina, medios porosos u otras estructuras adecuadas que
aumenten la transferencia de calor desde los CMIM 104a al
refrigerante 221. La estructura 210 de transferencia de calor puede
estar formada por cualquier material adecuado, tal como un metal
adecuado.
El núcleo 212 de espuma puede ser de cualquier
material adecuado que proporcione soporte y rigidez estructurales
al submontaje 100 estando dispuesto entre los sustratos 102. También
se pueden usar otras formas de materiales diferentes de la espuma
dentro de las enseñanzas de la presente invención.
En funcionamiento de una de las formas de
realización de la invención, cualquier resto de agua que entra en
la cubierta 204, material 103 o superficie 205 exterior se conduce a
la cámara 200 desecante mediante los conductos de paso 206 y es
absorbida por el desecante 202. El sensor 220 de humedad, si se usa,
puede transmitir el contenido de agua dentro de la cámara 200
desecante a un usuario para avisar al usuario de que el contenido
de agua ha alcanzado un nivel predeterminado, lo que puede indicar
que se tiene que sustituir el desecante 202. Además, el
refrigerante 221 se hace circular a través de los conductos 208 de
refrigeración a través de la estructura 210 de transferencia de
calor para eliminar calor de los CMIM 104a para controlar la
temperatura de los CMIM 104a para garantizar un funcionamiento
adecuado. Así, el sistema ilustrado en la figura 2 controla la
cantidad de agua a que se exponen los CMIM 104a así como controla la
temperatura de los CMIM 104a.
La figura 3 es una sección transversal de un
submontaje 300 de una matriz de elementos en fase activos según
otra forma de realización de la presente invención. El submontaje
300 es un submontaje de un TRIMM único de un AESA. El submontaje
300 es similar al submontaje 100 de la figura 2; sin embargo, debido
a que el submontaje 300 es un TRIMM único, tiene sólo un único
sustrato 302 y los componentes asociados. Hay una base 304 adecuada
opuesta al sustrato 302 que puede estar formada por cualquier
material adecuado y tiene cualquier espesor adecuado.
El submontaje 300 tiene componentes similares a
los del submontaje 100 de la figura 2 excepto porque los conductos
208 de refrigeración pueden estar en el mismo plano general unos y
otros. El submontaje 300 también funciona de forma similar al
submontaje 100 de la figura 2.
Aunque las formas de realización de la invención
y algunas de sus ventajas se describen con detalle, una persona
experta en la materia podría hacer diversas alteraciones, adiciones
y omisiones sin alejarse del alcance de la presente invención como
se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
Claims (18)
1. Un equipo que comprende:
un sustrato (102) que comprende uno o más
dispositivos (104) electrónicos acoplados a una superficie exterior
del mismo;
una base (102, 304) separada del sustrato,
una cubierta (204) acoplada a una superficie
exterior del sustrato y que aloja uno o más dispositivos
electrónicos;
una cámara (200) desecante dispuesta entre la
base y el sustrato, teniendo la cámara desecante un desecante (202)
dispuesto en su interior; y
un conducto de paso (206) formado dentro del
sustrato y que se extiende desde la superficie exterior del sustrato
en una ubicación dentro de la cubierta (204) hasta la cámara (200)
desecante.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El equipo de la reivindicación 1, en el que
al menos algunos de los dispositivos electrónicos comprenden
CMIM.
3. El equipo de la reivindicación 2, que
comprende además uno o más conductos de refrigeración dispuestos
entre la base y el sustrato y operables para dirigir un refrigerante
adyacente a los CMIM.
4. El equipo de la reivindicación 3, que
comprende además una estructura de transferencia de calor dispuesta
entre la base y el sustrato y ubicada adyacente a los CMIM,
estructura de transferencia de calor operable para aumentar la
transferencia de calor desde los CMIM al refrigerante.
5. El equipo de la reivindicación 1, que
comprende además un sensor de humedad dispuesto dentro de la cámara
desecante, sensor de humedad operable para detectar humedad dentro
de la cámara desecante.
6. El equipo de la reivindicación 1, en el que
la cubierta está acoplada a la superficie exterior del sustrato con
un material de muy baja velocidad de transición de vapor de
agua.
7. El equipo de la reivindicación 1, en el que
el desecante se selecciona del grupo constituido por polvo
desecante, gránulos desecantes y un sólido desecante.
8. El equipo de la reivindicación 1, que
comprende además un puerto de llenado acoplado a la cámara desecante
para permitir colocar el desecante dentro de la cámara
desecante.
9. El equipo de la reivindicación 1, en el que
los dispositivos electrónicos comprenden una pluralidad de CMIM y
una pluralidad de circuladores.
10. El equipo de la reivindicación 1, en el que
la base es un segundo sustrato que tiene uno o más dispositivos
electrónicos acoplados a una superficie exterior del mismo;
una cubierta acoplada a la superficie exterior y
que aloja uno o más dispositivos electrónicos; y
un conducto de paso que se extiende desde la
superficie exterior en una ubicación dentro de la cubierta hasta la
cámara desecante.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Un procedimiento para controlar la humedad
dentro de una matriz de elementos en fase que comprende un sustrato
(102) que tiene uno o más dispositivos (104) electrónicos acoplados
a una superficie exterior del mismo, una base (102, 304) separada
del sustrato (102) y una cubierta (204) acoplada a la superficie
exterior y que aloja uno o más dispositivos electrónicos,
procedimiento que comprende:
disponer una cámara (200) desecante adyacente a
una superficie interior del sustrato entre la base y el sustrato
(102) en una ubicación bajo la cubierta;
disponer un desecante (202) dentro de la cámara
desecante; y
extender un conducto de paso (206) a través del
sustrato (102) desde la superficie exterior del sustrato en una
ubicación dentro de la cubierta (204) hasta la cámara (200)
desecante.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El procedimiento de la reivindicación 11,
que comprende además disponer uno o más conductos de refrigeración
adyacentes a la superficie interior del sustrato para dirigir un
refrigerante adyacente a los dispositivos electrónicos.
13. El procedimiento de la reivindicación 12,
que comprende además disponer una estructura de transferencia de
calor adyacente a la superficie interior del sustrato para aumentar
la transferencia de calor desde los dispositivos electrónicos hasta
el refrigerante.
14. El procedimiento de la reivindicación 11,
que comprende además disponer un sensor de humedad dentro de la
cámara desecante, sensor de humedad operable para detectar humedad
dentro de la cámara desecante.
15. El procedimiento de la reivindicación 11,
que comprende además acoplar la cubierta a la superficie exterior
del sustrato con un material de muy baja velocidad de transición de
vapor de agua.
16. El procedimiento de la reivindicación 11,
que comprende además acoplar un puerto de llenado a la cámara
desecante para permitir colocar el desecante dentro de la cámara
desecante.
17. El procedimiento de la reivindicación 11, en
el que al menos algunos de los dispositivos electrónicos comprenden
CMIM.
18. El procedimiento de la reivindicación 11, en
el que los dispositivos electrónicos comprenden una pluralidad de
CMIM y una pluralidad de circuladores.
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2005
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