KR102069881B1 - Thermal radiating apparatus for active antenna, and active antenna - Google Patents

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KR102069881B1
KR102069881B1 KR1020190037125A KR20190037125A KR102069881B1 KR 102069881 B1 KR102069881 B1 KR 102069881B1 KR 1020190037125 A KR1020190037125 A KR 1020190037125A KR 20190037125 A KR20190037125 A KR 20190037125A KR 102069881 B1 KR102069881 B1 KR 102069881B1
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정용인
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한화시스템 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion

Abstract

The present invention relates to a heat dissipation device including: a plurality of plate portions in thermally contact with transception elements; an inlet header portion communicating with one end part of the plate portion and having a cross-sectional area of an upstream section smaller than the same of a downstream section, based on the flow of the cooling fluid; an outlet header portion in communication with the other end part of the plate portion and having a cross-sectional area of the upstream section larger than the same of the downstream section, based on the flow of the cooling fluid; and a cooling fluid circulation portion providing the cooling fluid to the plate portion through the inlet header portion and the outlet header portion and recovering the cooling fluid from the plate portion. Provided are the heat dissipation device which can improve the thermal reliability and the active antenna.

Description

능동형 안테나의 방열 장치 및 능동형 안테나{THERMAL RADIATING APPARATUS FOR ACTIVE ANTENNA, AND ACTIVE ANTENNA}Heat sink and active antenna of active antenna {THERMAL RADIATING APPARATUS FOR ACTIVE ANTENNA, AND ACTIVE ANTENNA}

본 발명은 능동형 안테나의 방열 장치 및 능동형 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 능동형 안테나의 열적 신뢰성을 높일 수 있는 능동형 안테나의 방열 장치 및 이를 구비하는 능동형 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation device and an active antenna of an active antenna, and more particularly, to a heat dissipation device of an active antenna that can increase the thermal reliability of the active antenna and an active antenna having the same.

군사 체계에 있어 안테나는 전장 감시에서 표적 타격까지의 임무를 수행하는 육상, 해상 및 항공 전력의 핵심 무기 체계이다. 무기 체계용 안테나는 탐지거리의 향상, 정밀한 탐지 및 타격 등을 위하여 고성능 사양이 요구된다.In military systems, antennas are a key weapons system for land, sea, and air power that perform missions from battlefield surveillance to target strikes. Antennas for weapon systems require high performance specifications for improved detection range, precise detection and strikes.

반도체 기술의 발전과 함께 안테나도 고성능화 및 소형화되고 있다. 무기 체계용 안테나는 기존의 수동 위상배열 안테나(passive electrically scanned array Antenna)에서 최근에 능동형 위상배열 안테나(active electrically scanned array Antenna)로 진화하고 있다.With the development of semiconductor technology, antennas are also getting higher and smaller. The antenna for the weapon system has recently evolved from a passive electrically scanned array antenna to an active electrically scanned array antenna.

능동형 위상배열 안테나('능동형 안테나'라고 한다)는 반도체 기술을 이용하여 송수신 모듈을 제작함으로써 기존의 수동 위상배열 안테나 보다 성능을 높이고, 크기를 줄일 수 있다. 이러한 능동형 안테나는 송수신 모듈에 고성능 및 고발열의 송수신 소자들이 존재한다. 따라서, 기존의 수동 위상배열 안테나에 비하여 최근의 능동형 안테나는 송수신 모듈의 단위 면적당 발열량이 크다.Active phased array antennas (called 'active antennas') can increase and decrease the size and performance of conventional passive phased array antennas by fabricating transmit / receive modules using semiconductor technology. Such an active antenna has high performance and high heat generation transmission / reception elements in the transmission / reception module. Therefore, the current active antenna has a larger heat generation per unit area of the transmission / reception module than the conventional passive phased array antenna.

능동형 안테나의 성능 유지를 위해서, 방열 설계를 통하여 송수신 소자들에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하고, 송수신 소자들이 적정한 온도 범위에서 동작할 수 있도록 하여야 한다.In order to maintain the performance of the active antenna, the heat dissipation design should effectively remove the heat generated from the transmission and reception elements and allow the transmission and reception elements to operate in the appropriate temperature range.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.The background art of this invention is published in the following patent document.

KRKR 10-190968410-1909684 B1B1 KRKR 10-158679410-1586794 B1B1 KRKR 10-117463710-1174637 B1B1

본 발명은 능동형 안테나의 열적 신뢰성을 높일 수 있는 능동형 안테나의 방열 장치 및 이를 구비하는 능동형 안테나를 제공한다.The present invention provides a heat dissipation device of an active antenna that can increase the thermal reliability of the active antenna and an active antenna having the same.

본 발명의 실시 형태에 따른 능동형 안테나의 방열 장치는, 제1 방향으로 나열되고, 제2 방향으로 연장되며, 능동형 안테나의 송수신 소자들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부; 제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 일단부와 연통하는 입구 헤더부; 제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 타단부와 연통하는 출구 헤더부; 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 통해, 상기 플레이트부에 냉각유체를 공급하고, 상기 플레이트부에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부;를 포함하고, 냉각유체의 흐름을 기준으로, 상기 입구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 작고, 상기 출구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 크다.A heat dissipating device of an active antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of plate parts arranged in a first direction, extending in a second direction, and thermally contacting transmission / reception elements of the active antenna; An inlet header portion extending in a first direction and communicating with one end of the plate portion; An outlet header portion extending in a first direction and communicating with the other end portion of the plate portion; And a cooling fluid circulation part for supplying cooling fluid to the plate part and recovering the cooling fluid from the plate part through the inlet header part and the outlet header part, wherein the inlet header part is based on the flow of the cooling fluid. The cross-sectional area of the upstream section is smaller than the cross-sectional area of the downstream section, and the outlet header portion has a larger cross-sectional area of the upstream section than that of the downstream section.

본 발명의 실시 형태에 따른 능동형 안테나의 방열 장치는, 제1 방향으로 나열되고, 제2 방향으로 연장되며, 능동형 안테나의 송수신 소자들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부; 제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 일단부와 연통하는 입구 헤더부; 제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 타단부와 연통하는 출구 헤더부; 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 통해, 상기 플레이트부에 냉각유체를 공급하고, 상기 플레이트부에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부;를 포함하고, 냉각유체의 흐름을 기준으로, 상기 입구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 작고, 상기 출구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 크고, 상기 플레이트부는 내부에 제2 방향 및 제3 방향으로 복수회 연장 및 굴절된 단일 유로가 형성된다.A heat dissipating device of an active antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of plate parts arranged in a first direction, extending in a second direction, and thermally contacting transmission / reception elements of the active antenna; An inlet header portion extending in a first direction and communicating with one end of the plate portion; An outlet header portion extending in a first direction and communicating with the other end portion of the plate portion; And a cooling fluid circulation part for supplying cooling fluid to the plate part and recovering the cooling fluid from the plate part through the inlet header part and the outlet header part, wherein the inlet header part is based on the flow of the cooling fluid. The cross-sectional area of the upstream section is smaller than the cross-sectional area of the downstream section, the outlet header portion has a larger cross-sectional area of the upstream section, and the plate portion has a single flow path extending and refracted a plurality of times in the second and third directions. Is formed.

본 발명의 실시 형태에 따른 능동형 안테나의 방열 장치는, 제1 방향으로 나열되고, 제2 방향으로 연장되며, 능동형 안테나의 송수신 소자들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부; 제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 일단부와 연통하는 입구 헤더부; 제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 타단부와 연통하는 출구 헤더부; 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 통해, 상기 플레이트부에 냉각유체를 공급하고, 상기 플레이트부에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부;를 포함하고, 냉각유체의 흐름을 기준으로, 상기 입구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 작고, 상기 출구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 크고, 상기 냉각유체의 성분은 부동액을 포함하고, 상기 플레이트부의 재질은 금속을 포함한다.A heat dissipating device of an active antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of plate parts arranged in a first direction, extending in a second direction, and thermally contacting transmission / reception elements of the active antenna; An inlet header portion extending in a first direction and communicating with one end of the plate portion; An outlet header portion extending in a first direction and communicating with the other end portion of the plate portion; And a cooling fluid circulation part for supplying cooling fluid to the plate part and recovering the cooling fluid from the plate part through the inlet header part and the outlet header part, wherein the inlet header part is based on the flow of the cooling fluid. The cross-sectional area of the upstream section is smaller than the cross-sectional area of the downstream section, the outlet header portion has a larger cross-sectional area of the upstream section, the component of the cooling fluid includes an antifreeze, and the material of the plate section contains a metal.

상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부의 단면적이 제1 방향으로 일정하다고 가정할 때, 내부를 흐르는 냉각유체의 유량값이 중간값에 가장 가까운 플레이트부를 기준 플레이트라고 하면, 상기 상류 구간 및 하류 구간은 상기 기준 플레이트를 기준으로 정의될 수 있다.Assuming that the cross-sectional areas of the inlet header portion and the outlet header portion are constant in the first direction, assuming that the flow rate of the cooling fluid flowing therein is the plate portion closest to the intermediate value, the upstream section and the downstream section are the reference plate. It can be defined based on the plate.

상기 기준 플레이트는 상기 상류 구간에 연통하고, 상기 기준 플레이트는 상기 상류 구간을 통하여 냉각유체를 유입 및 배출할 수 있다.The reference plate may communicate with the upstream section, and the reference plate may introduce and discharge a cooling fluid through the upstream section.

상기 플레이트부는 제1 방향의 양측 면에 상기 송수신 소자들이 배치되고, 상기 송수신 소자들은 상기 양측 면에 각기 격자 형태로 배열될 수 있다.The transceiving elements may be disposed on both sides of the plate part in a first direction, and the transceiving elements may be arranged in a lattice form on the both sides.

상기 격자 형태는 제2 방향 및 제3 방향에 대한 2차원 격자 형태이고, 상기 격자 형태를 따라, 상기 플레이트부의 내부에 단일 유로가 형성될 수 있다.The grating shape is a two-dimensional grating shape in the second direction and the third direction, and a single flow path may be formed in the plate part along the grating shape.

상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부는 제2 방향으로 이격되고, 상기 플레이트부는 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부의 사이에서, 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 제2 방향으로 연결시킬 수 있다.The inlet header part and the outlet header part may be spaced apart in the second direction, and the plate part may connect the inlet header part and the outlet header part in the second direction between the inlet header part and the outlet header part.

제1 방향에 대한, 상기 입구 헤더부의 냉각유체의 흐름 및 상기 출구 헤더부의 냉각유체의 흐름은 같은 방향으로 형성될 수 있다.The flow of the cooling fluid of the inlet header part and the flow of the cooling fluid of the outlet header part with respect to the first direction may be formed in the same direction.

상기 플레이트부는, 제2 방향의 길이가 제3 방향의 폭보다 크고, 제3 방향의 폭이 제1 방향의 두께보다 클 수 있다.The plate part may have a length in a second direction greater than a width in a third direction, and a width in a third direction may be greater than a thickness in a first direction.

상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부 각각은, 제1 방향의 길이가 제2 및 제3 방향의 직경보다 클 수 있다.Each of the inlet header part and the outlet header part may have a length in the first direction greater than a diameter in the second and third directions.

상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부의 직경은 상기 플레이트부의 폭보다 작고, 상기 플레이트부의 두께보다 클 수 있다.Diameters of the inlet header portion and the outlet header portion may be smaller than the width of the plate portion and larger than the thickness of the plate portion.

상기 단일 유로는 적어도 세 개 이상의 연장 구간과 적어도 두 개 이상의 굴절 구간을 포함하고, 상기 연장 구간의 개수는 홀수로 증가하고, 상기 굴절 구간의 개수는 짝수로 증가하며, 그 유동 단면은 사각형 형상을 포함할 수 있다.The single flow path includes at least three extension sections and at least two refracting sections, the number of the extending sections increases to an odd number, the number of the refraction sections increases to an even number, and the flow cross section has a rectangular shape. It may include.

상기 부동액은 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다.The antifreeze may comprise ethylene glycol.

상기 금속은 알루미늄을 포함할 수 있다.The metal may comprise aluminum.

본 발명의 실시 형태에 따른 능동형 안테나는, RF 신호를 자유 공간으로 방사시키는 복수개의 복사 소자; 상기 복사 소자로 급전되는 RF 신호의 크기 및 위상을 제어하는 복수개의 송수신 소자; 상기 송수신 소자가 수용되는 복수개의 하우징; 상기 하우징을 통하여 상기 송수신 소자와 열적으로 접촉하는 상기 방열 장치;를 포함한다.An active antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of radiating elements for radiating an RF signal into free space; A plurality of transmission / reception elements for controlling the magnitude and phase of the RF signal fed to the radiation element; A plurality of housings in which the transceiving element is accommodated; And the heat dissipation device in thermal contact with the transceiving element through the housing.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 능동형 안테나의 송수신 소자들을 원하는 온도로 원활하게 냉각시킬 수 있다. 상세하게는, 송수신 소자들을 냉각시키는 복수개의 플레이트부에 냉각유체를 적절하게 분기시켜 공급하면서, 플레이트부 내에서 냉각유체를 적절하게 집중시킴으로써, 송수신 소자들의 온도를 원하는 온도로 원활하게 냉각시킬 수 있다. 즉, 복수개의 플레이트부 간의 냉각유체의 유량 편차를 최소화시킬 수 있고, 플레이트부 내에서 송수신 소자별로 할당되는 냉각유체의 유량을 최대화시킬 수 있다. 따라서, 송수신 소자들에 다량의 냉각유체를 최대한 균일하게 공급하여, 송수신 소자들의 온도를 원하는 온도로 원활하게 냉각시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the transmission / reception elements of the active antenna can be smoothly cooled to a desired temperature. In detail, the cooling fluid can be smoothly cooled to a desired temperature by appropriately concentrating the cooling fluid in the plate while supplying the cooling fluid appropriately branched to the plurality of plate parts for cooling the transmission / reception elements. . That is, the flow rate variation of the cooling fluid between the plurality of plate parts can be minimized, and the flow rate of the cooling fluid allocated to each transmission / reception element in the plate part can be maximized. Therefore, by supplying a large amount of cooling fluid to the transmission and reception elements as uniformly as possible, it is possible to smoothly cool the temperature of the transmission and reception elements to a desired temperature.

이로부터 능동형 안테나의 작동 시에 송수신 소자들의 온도를 송수신 소자들이 안정적으로 작동할 수 있는 온도로 유지할 수 있다. 즉, 능동형 안테나의 열적 신뢰성을 높일 수 있고, 능동형 안테나의 안정적인 임무 수행이 가능하다.From this, it is possible to maintain the temperature of the transmitting and receiving elements at a temperature at which the transmitting and receiving elements can stably operate when the active antenna is operated. That is, the thermal reliability of the active antenna can be increased, and the stable mission of the active antenna can be performed.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 안테나의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 안테나의 방열 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플레이트부의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입구 헤더부의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 출구 헤더부의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 유로의 개략도이다.
도 7 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 설계 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a schematic diagram of an active antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a heat radiation device of an active antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a plate portion according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of an inlet header unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of an outlet header part according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a single flow path according to an embodiment of the present invention.
7 to 23 are views for explaining a method of designing a heat radiation device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms. Only embodiments of the present invention are provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings may be exaggerated to illustrate embodiments of the invention, and like reference numerals designate like elements in the drawings.

본 발명의 실시 예에 따른 능동형 안테나의 방열 장치(이하 '방열 장치'라고 한다)는 능동형 안테나에 구비된 고성능 및 고발열의 송수신 소자들을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 냉각유체를 적절하게 분기 및 분포시킬 수 있다. 따라서, 방열 장치는 송수신 소자들의 온도를 송수신 소자들이 안정적으로 작동할 수 있는 온도로 유지시킬 수 있다. 즉, 방열 장치는 능동형 안테나의 열적 신뢰성을 높일 수 있다. 이로부터 능동형 안테나의 안정적인 임무 수행이 가능하다.The heat dissipation device of the active antenna (hereinafter referred to as a “heat dissipation device”) according to an embodiment of the present invention may appropriately branch and distribute the cooling fluid so as to effectively cool the high-performance and high-heat transmitting / receiving elements included in the active antenna. . Thus, the heat dissipation device can maintain the temperature of the transmitting and receiving elements at a temperature at which the transmitting and receiving elements can operate stably. That is, the heat dissipation device can increase the thermal reliability of the active antenna. From this it is possible to perform a stable mission of the active antenna.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 안테나의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플레이트부의 개략도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입구 헤더부의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 출구 헤더부의 개략도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 유로의 개략도이다.1 is a schematic view of an active antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a heat dissipation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic view of a plate unit according to an embodiment of the present invention. 4 is a schematic view of an inlet header part according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a schematic view of an outlet header part according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of a single flow path according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 안테나를 설명한다.1 to 3, an active antenna according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시 예에 따른 능동형 안테나(1)는, 자유 공간을 통하여 RF 신호를 송수신하는 복수개의 복사 소자(10), 복사 소자(10)의 전자적 빔 조향을 수행하는 복수개의 송수신 모듈(20), 및 송수신 모듈(20)을 냉각시키는 방열 장치(300)를 포함한다.Active antenna 1 according to an embodiment of the present invention, a plurality of radiating elements 10 for transmitting and receiving RF signals through the free space, a plurality of transmitting and receiving modules 20 for performing electronic beam steering of the radiating element 10 , And a heat dissipation device 300 for cooling the transmission / reception module 20.

복사 소자(10)는 수십 내지 수만 개일 수 있다. 복사 소자(10)는 소정의 패턴으로 배열될 수 있다. 복사 소자(10)는 자유 공간으로 RF 신호를 방사시킬 수 있다. 또한, 복사 소자(10)는 자유 공간으로 방사되는 RF 신호를 수신할 수 있다. RF 신호를 전자파 혹은 전파라고 지칭할 수 있다.The radiation element 10 may be tens to tens of thousands. The radiation elements 10 may be arranged in a predetermined pattern. The radiation element 10 may radiate an RF signal into free space. In addition, the radiation element 10 may receive an RF signal radiated into free space. The RF signal may be referred to as electromagnetic waves or radio waves.

송수신 모듈(20)은 수십 내지 수만 개일 수 있다. 송수신 모듈(20)은 바둑판 혹은 격자 형태로 배열되어 그 기능을 수행한다. 송수신 모듈(20)은 복사 소자(10)와 연결될 수 있다. 송수신 모듈(20)은 복사 소자(10)와 일대일로 대응될 수 있다. 송수신 모듈(20)은 방열 장치(300)와 접촉할 수 있다. 송수신 모듈(20)은 방열 장치(300)에 의하여 냉각될 수 있다.The transmission and reception module 20 may be several tens to tens of thousands. The transmission and reception module 20 is arranged in the form of a checkerboard or grid to perform its function. The transmission / reception module 20 may be connected to the radiation element 10. The transmission / reception module 20 may correspond one-to-one with the radiation element 10. The transceiver module 20 may be in contact with the heat dissipation device 300. The transceiver module 20 may be cooled by the heat dissipation device 300.

송수신 모듈(20)은, 복사 소자(10)로 급전되는 RF 신호의 크기와 위상을 제어하는 복수개의 송수신 소자(21), 송수신 소자(21)가 수용되는 하우징(22)을 포함할 수 있다.The transmission / reception module 20 may include a plurality of transmission / reception elements 21 for controlling the magnitude and phase of the RF signal fed to the radiation element 10, and a housing 22 in which the transmission / reception element 21 is accommodated.

송수신 소자(21)는 반도체 소자로 구현될 수 있다. 송수신 소자(21)는 RF 신호를 수신하고, RF 신호의 크기와 위상을 전자적으로 제어하고, RF 신호를 복사 소자(10)로 송신할 수 있다. 이에, 복사 소자(10)에서 자유 공간으로 방사되는 RF 신호의 전자적 빔 조향이 수행될 수 있다. 송수신 소자(21)는 회로 기판에 실장될 수 있다. 회로 기판은 하우징(22)의 내부 공간에 수용될 수 있다.The transceiving element 21 may be implemented as a semiconductor element. The transceiver 21 may receive an RF signal, electronically control the magnitude and phase of the RF signal, and transmit the RF signal to the radiation element 10. Thus, the electronic beam steering of the RF signal radiated into the free space in the radiation element 10 may be performed. The transceiving element 21 may be mounted on a circuit board. The circuit board may be accommodated in the internal space of the housing 22.

송수신 소자(21)는 열을 발생시킬 수 있다. 송수신 소자(21)를 열원 혹은 발열원이라고 지칭할 수 있다. 송수신 소자(21)에서 발생하는 열을 제거하지 않으면, 송수신 소자(21)의 열 밀도가 높아져서, 송수신 소자(21)의 오작동이 발생하거나, 송수신 소자(21)가 손상될 수 있다.The transceiving element 21 may generate heat. The transceiving element 21 may be referred to as a heat source or a heating source. If the heat generated from the transmission / reception element 21 is not removed, the thermal density of the transmission / reception element 21 becomes high, and a malfunction of the transmission / reception element 21 may occur or the transmission / reception element 21 may be damaged.

하우징(22)은 예컨대 육면체 형상일 수 있다. 물론, 하우징(22)의 형상은 다양할 수 있다. 하우징(22)은 방열 장치(300)와 접촉할 수 있다. 하우징(22)을 통하여, 송수신 소자(21)의 열이 방열 장치(300)로 전달될 수 있다.The housing 22 may be, for example, hexahedral in shape. Of course, the shape of the housing 22 may vary. The housing 22 may contact the heat dissipation device 300. Through the housing 22, heat of the transceiving element 21 may be transferred to the heat dissipation device 300.

방열 장치(300)는 하우징(22) 및 송수신 소자(21)와 열적으로 접촉할 수 있다. 구체적으로, 방열 장치(300)는 하우징(22)을 통하여 송수신 소자(21)와 열적으로 접촉할 수 있다. 방열 장치(300)는 냉각유체를 이용하여, 고발열부인 송수신 소자(21)의 열을 냉각유체로 효과적으로 방열시킬 수 있고, 능동형 안테나(1)의 열적 성능을 만족시킬 수 있다. 냉각유체는 액체 상태일 수 있다. 즉, 방열 장치(300)는 액체냉각 방식으로 송수신 소자(21)의 열을 원활하게 방열시킬 수 있다. 이러한 방열 장치(300)를 능동형 안테나의 액체냉각 시스템이라고 지칭할 수 있다.The heat dissipation device 300 may be in thermal contact with the housing 22 and the transceiving element 21. Specifically, the heat dissipation device 300 may be in thermal contact with the transceiving element 21 through the housing 22. The heat dissipation device 300 may effectively dissipate heat of the transceiving element 21, which is a high heat generating unit, with a cooling fluid by using a cooling fluid, and may satisfy the thermal performance of the active antenna 1. The cooling fluid may be in a liquid state. That is, the heat dissipation device 300 may smoothly dissipate heat of the transmission / reception element 21 by the liquid cooling method. This heat dissipation device 300 may be referred to as a liquid cooling system of an active antenna.

능동형 안테나(1)가 열적 요구 조건을 만족하는 것을 능동형 안테나(1)의 열적 성능이 좋다라고 표현한다. 능동형 안테나(1)의 열적 요구 조건은 작동 중인 송수신 소자(21)들의 온도가 기준 온도보다 낮은 조건, 작동 중인 송수신 소자(21)들의 온도 편차가 기준 온도 편차보다 낮은 조건, 작동 중인 송수신 소자(21)들의 온도 분포가 음의 포물선(negative parabola) 형상에 부합하는 조건을 포함한다.When the active antenna 1 satisfies the thermal requirements, it is expressed that the thermal performance of the active antenna 1 is good. The thermal requirements of the active antenna 1 include conditions where the temperature of the transmitting and receiving elements 21 in operation is lower than the reference temperature, the temperature deviation of the operating transmitting and receiving elements 21 is lower than the reference temperature deviation, and the operating transmitting and receiving element 21 ), The temperature distribution of) corresponds to the negative parabola shape.

기준 온도는 능동형 안테나(1)의 정상 동작이 가능한 송수신 소자(21)의 온도들 중, 최고 온도를 의미한다. 또한, 기준 온도 편차는 능동형 안테나(1)의 정상 동작이 가능한 송수신 소자(21)의 온도들 중, 최고 온도와 최저 온도 간의 온도 편차를 의미한다.The reference temperature means the highest temperature among the temperatures of the transmitting and receiving element 21 capable of the normal operation of the active antenna 1. In addition, the reference temperature deviation refers to a temperature deviation between the highest temperature and the lowest temperature among the temperatures of the transmitting and receiving element 21 capable of the normal operation of the active antenna 1.

또한, 송수신 소자(21)들의 온도 분포는 후술하는 복수개의 플레이트부(310)가 나열된 방향으로의 송수신 소자(21)들의 온도 분포를 의미한다.In addition, the temperature distribution of the transmitting and receiving elements 21 means the temperature distribution of the transmitting and receiving elements 21 in a direction in which the plurality of plate portions 310 described later are arranged.

구체적으로, 송수신 소자(21)들 중 주요 소자를 플레이트부(310)별로 선택하고, 복수개의 플레이트부(310)의 순서를 그래프의 가로 축으로 하고, 주요 소자의 온도를 그래프의 세로 축으로 하여, 2차원 그래프를 도시하였을 때, 그래프의 형상을 송수신 소자(21)들의 온도 분포라고 한다.Specifically, the main elements of the transmission and reception elements 21 are selected for each plate portion 310, the order of the plurality of plate portions 310 is the horizontal axis of the graph, and the temperature of the main elements is the vertical axis of the graph. When the two-dimensional graph is shown, the shape of the graph is called a temperature distribution of the transmitting and receiving elements 21.

음의 포물선 형상은 그래프의 형상이 좌우로 대체로 대칭하면서, 그 중심부가 위로 볼록하고, 그 주변부가 아래로 볼록한 형상을 의미한다.A negative parabolic shape means that the shape of the graph is generally symmetrical from side to side, with its center convex up and its periphery convex down.

능동형 안테나(1)는 상술한 열적 요구 조건을 모두 만족할 때 가장 원활하게 작동할 수 있다. 원활하게 작동한다는 것은 능동형 안테나(1)의 원하는 빔 방사 각도와 실제 빔 방사 각도 간의 오차를 최소화할 수 있는 것을 의미한다.The active antenna 1 can operate most smoothly when all of the above-described thermal requirements are satisfied. Smooth operation means that the error between the desired beam emission angle and the actual beam emission angle of the active antenna 1 can be minimized.

도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치(300)를 상세하게 설명한다.1 to 6, the heat dissipation device 300 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치(300)는, 제1 방향(X)으로 나열되고, 제2 방향(Y)으로 연장되며, 능동형 안테나(1)의 송수신 소자(21)들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부(310), 제1 방향(X)으로 연장되고, 플레이트부(310)의 일단부와 연통하는 입구 헤더부(320), 제2 방향(Y)으로 연장되고, 플레이트부(310)의 타단부와 연통하는 출구 헤더부(330), 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)를 통해, 플레이트부(310)에 냉각유체를 공급하고, 플레이트부(310)에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부(340)를 포함한다.The heat dissipation device 300 according to the embodiment of the present invention is arranged in the first direction X, extends in the second direction Y, and thermally contacts the transmission / reception elements 21 of the active antenna 1. A plurality of plate portions 310, extending in the first direction X, inlet header portions 320 communicating with one end of the plate portion 310, extending in the second direction Y, and the plate portion ( Cooling fluid is supplied to the plate portion 310 through the outlet header portion 330, the inlet header portion 320, and the outlet header portion 330 in communication with the other end of the 310, and is cooled in the plate portion 310. The cooling fluid circulation unit 340 for recovering the fluid.

냉각유체는 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 내부를 흐르면서, 냉각유체의 흐름을 기준으로, 상류 구간(Du)에서 하류 구간(Dd)으로 갈수록 마찰 및 유량 분배, 중력 등에 의해 에너지가 손실되고, 압력이 저하된다. 이에, 후술하는 유량분배 최적화 구조로 입구 헤더부(320)와 출구 헤더부(330)를 마련하지 않고, 예컨대 입구 헤더부(320)와 출구 헤더부(330)의 단면적이 제1 방향(X)으로 일정하면, 냉각유체가 복수개의 플레이트부(310)에 선형적으로 차등되어 분배된다. 이러한 경우, 냉각유체가 송수신 소자(21)들을 원활하게 냉각하지 못하고, 능동형 안테나(1)의 열적 성능을 만족시킬 수 없다.The cooling fluid flows inside the inlet header part 320 and the outlet header part 330, and the friction fluid flows from the upstream section Du to the downstream section Dd on the basis of the flow of the cooling fluid. Energy is lost and pressure is lowered. Thus, the inlet header portion 320 and the outlet header portion 330 are not provided in the flow distribution optimization structure described below. For example, the cross-sectional area of the inlet header portion 320 and the outlet header portion 330 is in the first direction X. FIG. If constant, the cooling fluid is linearly differentially distributed to the plurality of plate portions 310. In this case, the cooling fluid cannot smoothly cool the transmission / reception elements 21 and cannot satisfy the thermal performance of the active antenna 1.

따라서, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 냉각유체의 흐름을 기준으로, 입구 헤더부(320)는 상류 구간(Du)의 단면적이 하류 구간(Dd)의 단면적보다 작고, 출구 헤더부(330)는 상류 구간(Du)의 단면적이 하류 구간(Dd)의 단면적보다 클 수 있다. 이러한 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 구조를 유량분배 최적화 구조라고 지칭한다. 한편, 상술한 유량분배 최적화 구조와 구분할 수 있도록, 입구 헤더부(320)와 출구 헤더부(330)의 단면적이 제1 방향(X)을 따라 일정한 구조를 유량분배 선형 증감 구조라고 명명한다.Therefore, based on the flow of the cooling fluid of the inlet header 320 and the outlet header 330, the inlet header 320 has a cross-sectional area of the upstream section Du is smaller than the cross-sectional area of the downstream section Dd, the outlet The header portion 330 may have a larger cross-sectional area of the upstream section Du than a cross-sectional area of the downstream section Dd. The structures of the inlet header 320 and the outlet header 330 are referred to as flow distribution optimization structures. Meanwhile, in order to be distinguished from the flow distribution optimization structure described above, a structure in which the cross-sectional areas of the inlet header 320 and the outlet header 330 are constant along the first direction X is called a flow distribution linear increase / decrease structure.

유량분배 최적화 구조에 의해, 복수개의 플레이트부(310) 각각에 비교적 균일하게 냉각유체를 공급하여 송수신 소자(21)들을 전체적으로 원활하게 냉각할 수 있고, 능동형 안테나(1)의 열적 성능을 좋게 할 수 있다.By the flow distribution optimization structure, it is possible to supply the cooling fluid relatively uniformly to each of the plurality of plate portions 310 to smoothly cool the transmission / reception elements 21 as a whole, and to improve the thermal performance of the active antenna 1. have.

여기서, 비교적 균일한 것은 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330) 중 적어도 어느 하나의 단면적이 일정할 때, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)를 통해 복수개의 플레이트부(310)로 냉각유체가 차등 분배되는 것에 비하여 균일한 것을 의미한다.Here, when the cross-sectional area of at least one of the inlet header portion 320 and the outlet header portion 330 is constant, the plurality of plate portions through the inlet header portion 320 and the outlet header portion 330 may be relatively uniform. 310, it means that the cooling fluid is uniform as compared with the differential distribution.

즉, 본 발명의 실시 예에서는, 입구 헤더부(320)와 출구 헤더부(330)의 상술한 구조에 의해, 냉각유체 순환부(340)가 상류 구간(Du)의 플레이트부(310)들과 하류 구간(Dd)의 플레이트부(310)들에 적절한 온도의 냉각유체를 비교적 고르게 분배할 수 있다. 이를 통하여 복수개의 플레이트부(310)가 능동형 안테나(1)의 열적 성능을 고려한 송수신 소자(21)들의 방열을 수행할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, by the above-described structure of the inlet header 320 and the outlet header 330, the cooling fluid circulation section 340 and the plate portion 310 of the upstream section (Du) The cooling fluid of a suitable temperature may be distributed evenly to the plate portions 310 of the downstream section Dd. Through this, the plurality of plate parts 310 may perform heat dissipation of the transceiving elements 21 considering the thermal performance of the active antenna 1.

한편, 제1 방향(X)에 대한 입구 헤더부(320)의 냉각유체의 흐름과 출구 헤더부(330)의 냉각유체의 흐름은 같은 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 냉각유체가 입구 헤더부(320)에서 좌에서 우로 흐르면, 출구 헤더부(330)에서도 냉각유체가 좌에서 우로 흐를 수 있다.Meanwhile, the flow of the cooling fluid of the inlet header 320 and the flow of the cooling fluid of the outlet header 330 in the first direction X may be formed in the same direction. That is, when the cooling fluid flows from left to right in the inlet header part 320, the cooling fluid may flow from left to right in the outlet header part 330.

본 발명의 실시 예를 설명하기 쉽도록 다음과 같이 방향을 정의한다. 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향은 서로 교차하는 방향일 수 있다. 제1 방향(X)은 좌우 방향일 수 있고, 제2 방향(Y)은 상하 방향일 수 있다. 제3 방향(Z)은 전후 방향일 수 있다. 물론, 이들 방향은 다양하게 정의될 수 있다.In order to facilitate describing embodiments of the present invention, directions are defined as follows. The first direction X, the second direction Y, and the third direction may be directions crossing each other. The first direction X may be left and right, and the second direction Y may be up and down. The third direction Z may be a front-rear direction. Of course, these directions can be defined in various ways.

본 발명의 실시 예를 설명하기 쉽도록 다음과 같이 용어를 정의한다. 상류는 냉각유체가 상대적으로 먼저 통과하는 지점 혹은 부분을 의미한다. 그리고 하류는 냉각유체가 상대적으로 나중에 통과하는 지점 혹은 부분을 의미한다.To facilitate describing the embodiments of the present invention, terms are defined as follows. Upstream means the point or portion where the cooling fluid passes relatively first. And downstream means the point or portion where the cooling fluid passes relatively later.

이하, 방열 장치(300)의 구성부를 순서대로 상세하게 설명한다.Hereinafter, the structural part of the heat radiating apparatus 300 is demonstrated in detail in order.

플레이트부(310)는 복수개 구비될 수 있다. 플레이트부(310)는 제1 방향(X)으로 나열될 수 있다. 플레이트부(310)는 제2 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 플레이트부(310)는 능동형 안테나(1)의 송수신 소자(21)들과 열적으로 접촉할 수 있다.The plate portion 310 may be provided in plurality. The plate part 310 may be arranged in the first direction X. The plate portion 310 may extend in the second direction (Y). The plate 310 may be in thermal contact with the transceiving elements 21 of the active antenna 1.

플레이트부(310)는 제1 방향(X)의 양측 면에 송수신 소자(21)들이 배치될 수 있다. 구체적으로, 플레이트부(310)의 상술한 양측 면에 복수개의 하우징(22)이 배치되고, 각각의 하우징(22)에 복수개의 송수신 소자(21)가 수용될 수 있다. 이처럼 하나의 플레이트부(310)당 복수개의 송수신 모듈(20)이 열적으로 접촉할 수 있다.The plate 310 may be provided with the transmission and reception elements 21 on both sides of the first direction (X). In detail, the plurality of housings 22 may be disposed on both sides of the plate 310, and the plurality of transmission / reception elements 21 may be accommodated in each housing 22. As such, the plurality of transmission / reception modules 20 may be in thermal contact with each plate 310.

여기서, 하우징(22)은 플레이트부(31)의 상술한 양측 면 각각에 복수개 배치되며, 제2 방향(Y)으로 나열될 수 있다. 송수신 소자(21)들은 플레이트부(31)의 상술한 양측 면 각각에 각기 격자 형태로 배열될 수 있다. 이때, 격자 형태는 제2 방향(Y) 및 제3 방향에 대한 2차원 격자 형태일 수 있다.Here, a plurality of housings 22 may be disposed on each of the above-described both side surfaces of the plate part 31, and may be arranged in the second direction Y. FIG. The transmitting and receiving elements 21 may be arranged in a lattice form on each of the above-described both sides of the plate portion 31. In this case, the lattice shape may be a two-dimensional lattice shape with respect to the second direction Y and the third direction.

플레이트부(310)의 상술한 양측 면은 제1 방향(X)으로 서로 대향하는 면을 지칭한다. 플레이트부(310)의 상술한 양측 면을 플레이트부(310)의 좌우 측면이라고 지칭할 수도 있다.The above-described two side surfaces of the plate part 310 refer to surfaces facing each other in the first direction X. FIG. Both sides of the plate 310 may be referred to as left and right sides of the plate 310.

플레이트부(310)는 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330) 사이에서, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)를 제2 방향(Y)으로 연결시킬 수 있다. 입구 헤더부(320)와 연결된 플레이트부(310)의 일단부를 유입구측 단부 혹은 상측 단부라 하고, 출구 헤더부(330)와 연결된 플레이트부(310)의 타단부를 배출구측 단부 혹은 하측 단부라 한다.The plate 310 may connect the inlet header 320 and the outlet header 330 in the second direction Y between the inlet header 320 and the outlet header 330. One end of the plate 310 connected to the inlet header 320 is called an inlet side end or an upper end, and the other end of the plate 310 connected to the outlet header 330 is called an outlet side end or a lower end. .

플레이트부(310)는, 제2 방향(Y)의 길이가 제3 방향(Z)의 폭보다 크고, 제3 방향의 폭(Z)이 제1 방향(X)의 두께보다 큰 냉각 판(311), 및 송수신 소자(21)들이 배열된 격자 형태를 따라, 냉각 판(331)의 내부에 형성되는 단일 유로(312)를 포함할 수 있다. The plate part 310 has a cooling plate 311 in which the length of the second direction Y is greater than the width of the third direction Z, and the width Z of the third direction is larger than the thickness of the first direction X. ), And a single flow path 312 formed in the cooling plate 331 along a lattice form in which the transmitting and receiving elements 21 are arranged.

냉각 판(311)의 재질은 금속 재질을 포함할 수 있다. 이때, 금속은 알루미늄을 포함할 수 있다. 물론, 냉각 판(311)의 재질은 각종 금속 및 그 합금 재질을 포함할 수 있다. 냉각 판(311)은 송수신 소자(21)에서 발생한 열을 단일 유로(312)의 내부를 흐르는 냉각유체로 전달할 수 있다.The material of the cooling plate 311 may include a metal material. In this case, the metal may include aluminum. Of course, the material of the cooling plate 311 may include various metals and alloy materials thereof. The cooling plate 311 may transfer the heat generated by the transceiving element 21 to the cooling fluid flowing inside the single flow path 312.

냉각 판(311)의 두께는 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330) 직경보다 작을 수 있다. 냉각 판(311)의 폭은 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330) 직경보다 클 수 있다. 직경은 최대, 최소 또는 평균 직경일 수 있다. 냉각 판(311)은 두께가 수십㎜ 이고, 폭이 수백㎜ 이고, 길이가 수m 일 수 있다.The thickness of the cooling plate 311 may be smaller than the diameter of the inlet header portion 320 and the outlet header portion 330. The width of the cooling plate 311 may be larger than the diameter of the inlet header 320 and the outlet header 330. The diameter can be a maximum, minimum or average diameter. The cooling plate 311 may be several tens of millimeters thick, hundreds of millimeters wide, and several meters long.

단일 유로(312)는 냉각 판(311)의 내부를 관통하도록 형성되거나, 별도의 냉각 관이 냉각 판(311)의 내부에 삽입된 구조일 수 있다. 이처럼 단일 유로(312)는 냉각 판(311)과 일체형일 수 있고, 또는, 냉각 판(311)과 단일 유로(312)는 별개의 부재들이 서로 결합된 형태일 수 있다. 단일 유로(312)가 별도의 냉각 관일 경우, 단일 유로(312)의 재질은 냉각 판(311)의 재질과 같을 수 있다.The single channel 312 may be formed to penetrate the inside of the cooling plate 311, or may have a structure in which a separate cooling tube is inserted into the cooling plate 311. As such, the single channel 312 may be integrated with the cooling plate 311, or the cooling plate 311 and the single channel 312 may be in a form in which separate members are coupled to each other. When the single channel 312 is a separate cooling tube, the material of the single channel 312 may be the same as that of the cooling plate 311.

단일 유로(312)는 일 단부 예컨대 유입구가 냉각 판(311)의 유입구측 단부를 관통하여 입구 헤더부(320)와 연통하고, 타 단부 예컨대 배출구가 냉각 판(311)의 배출구측 단부를 관통하여 출구 헤더부(330)와 연통할 수 있다. 단일 유로(312)는 입구 헤더부(320)로부터 냉각유체를 공급받고, 출구 헤더부(330)로 냉각 유체를 배출할 수 있다.The single flow passage 312 has one end, for example, an inlet, which passes through an inlet side end of the cooling plate 311, and communicates with the inlet header 320, and the other end, for example, an outlet, passes through the outlet side end of the cooling plate 311. It may be in communication with the outlet header portion 330. The single channel 312 may receive a cooling fluid from the inlet header 320 and discharge the cooling fluid to the outlet header 330.

한편, 단일 유로(312)의 내부면에는 휜이 마련될 수도 있다. 예컨대 단일 유로(312)의 내부면에 휜이 돌출될 수 있고, 단일 유로(312)가 연장된 방향을 따라서 휜이 연장될 수 있다. 물론, 휜의 형상은 예컨대 나선형 등 다양할 수 있다.On the other hand, the inner surface of the single flow path 312 may be provided with a fin. For example, the fin may protrude from the inner surface of the single channel 312, and the fin may extend along the direction in which the single channel 312 extends. Of course, the shape of the fin can vary, for example, spiral.

단일 유로(312)는 냉각 판(311)의 내부에서 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)으로 복수회 연장 및 굴절될 수 있다. 예컨대 단일 유로(312)는 S자 형상으로 형성될 수 있다. 단일 유로(312)는, 제2 방향(Y)으로 연장되는 복수의 연장 구간(312a) 및 연장 구간(312a)의 단부에서 제3 방향(Z)으로 굴절되는 복수의 굴절 구간(312b)를 포함할 수 있다.The single channel 312 may be extended and refracted a plurality of times in the second direction Y and the third direction Z within the cooling plate 311. For example, the single channel 312 may be formed in an S shape. The single channel 312 includes a plurality of extension sections 312a extending in the second direction Y and a plurality of refraction sections 312b refracted in the third direction Z at the ends of the extension sections 312a. can do.

단일 유로(312)는 적어도 세 개 이상의 연장 구간(312a)과 적어도 두 개 이상의 굴절 구간(312b)을 포함할 수 있다. 연장 구간(312a)의 개수는 홀수로 증가하고, 굴절 구간(312b)의 개수는 짝수로 증가할 수 있다. 단일 유로(312)는 그 유동 단면이 사각형 형상을 포함할 수 있다.The single channel 312 may include at least three extension sections 312a and at least two refractive sections 312b. The number of extension sections 312a may increase in an odd number, and the number of refractive sections 312b may increase in an even number. The single flow path 312 may have a rectangular cross-section in its flow cross section.

상술한 단일 유로(312)의 구조에 의하여, 냉각 판(311) 내에서, 송수신 소자(21)들이 배열된 격자 형태를 따라서 냉각유체를 적절하게 집중시킴으로써, 냉각 판(311) 내에서 송수신 소자(21)별로 할당되는 냉각유체의 유량을 최대화시킬 수 있다. 이에, 송수신 소자(21)들의 온도를 원하는 온도로 냉각시킬 수 있다.By the structure of the single flow path 312 described above, the cooling fluid in the cooling plate 311 is appropriately concentrated in the cooling plate 311 along the lattice form in which the transmitting and receiving elements 21 are arranged, thereby allowing the transmission / reception element in the cooling plate 311. 21) It is possible to maximize the flow rate of the cooling fluid assigned to each. Thus, the temperature of the transmitting and receiving elements 21 can be cooled to a desired temperature.

본 발명의 실시 예에서는 플레이트부(310)의 개수를 N 개라 하고, 그중 상류 구간(Du)에 위치하는 플레이트부(310)의 개수를 K 개라 한다. 즉, 상류 구간(Du)에 K 개의 플레이트부(310)가 나열되고, 하류 구간(Dd)에 N-K 개의 플레이트부(310)가 나열된다.In the embodiment of the present invention, the number of plate portions 310 is referred to as N, and the number of plate portions 310 positioned in the upstream section Du among them is referred to as K pieces. That is, K plate portions 310 are listed in the upstream section Du, and N-K plate portions 310 are listed in the downstream section Dd.

플레이트부(310)의 순서는 상류 구간(Du)에서 하류 구간(Dd)으로 향하는 방향을 기준으로 하며, 상류 구간(Du)에서 냉각유체가 가장 먼저 통과하는 첫번째 플레이트부를 제1플레이트부(#1)라고 하고, 상류 구간(Du)에서 냉각유체가 가장 나중에 통과하는 K번째 플레이트부를 제K플레이트부(#K)라고 한다. 하류 구간(Dd)에서 냉각유체가 가장 먼저 통과하는 K+1번째 플레이트부를 제K+1플레이트부(#K+1)라 하고, 하류 구간(Dd)에서 냉각유체가 N-1-K번째로 통과하는 플레이트부를 제N-1플레이트부(#N-1)라 하고, 하류 구간(Dd)에서 냉각유체가 가장 나중에 통과하는 N번째 플레이트부를 제N플레이트부(#N)라 한다. 제K플레이트부(#K)는 후술하는 기준 플레이트로서, 상류 구간(Du)에 연통하고, 상류 구간(Du)을 통해 냉각유체를 유입 및 배출할 수 있다.The order of the plate part 310 is based on the direction from the upstream section Du to the downstream section Dd, and in the upstream section Du, the first plate section # 1 through which the cooling fluid passes first. ), And the K-th plate portion through which the cooling fluid passes last in the upstream section Du is called the K-th plate portion #K. The K + 1 th plate portion through which the cooling fluid passes first in the downstream section Dd is called the K + 1 plate portion (# K + 1), and the cooling fluid is N-1-K th in the downstream section Dd. The plate portion passing through is referred to as the N-th plate portion # N-1, and the N-th plate portion through which the cooling fluid passes last in the downstream section Dd is referred to as the N-plate portion #N. The K-th plate part #K is a reference plate to be described later, and communicates with the upstream section Du, and allows the cooling fluid to flow in and out through the upstream section Du.

입구 헤더부(320)는 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 입구 헤더부(320)는 제1 방향(X)의 길이가 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)의 직경보다 클 수 있다. 그리고 입구 헤더부(320)는 직경이 플레이트부(310)의 폭보다 작고, 플레이트부(310)의 두께보다 클 수 있다. 이때, 입구 헤더부(320)의 길이는 수m 일 수 있고, 직경은 수십㎜ 일 수 있다.The inlet header part 320 may extend in the first direction X. FIG. The inlet header part 320 may have a length of the first direction X greater than a diameter of the second direction Y and the third direction Z. FIG. In addition, the inlet header 320 may have a diameter smaller than the width of the plate 310 and greater than the thickness of the plate 310. In this case, the length of the inlet header 320 may be a few meters, the diameter may be several tens of mm.

입구 헤더부(320)는 복수개의 플레이트부(310)의 상측에 위치할 수 있다. 입구 헤더부(320)는 플레이트부(310)들의 일단부와 접촉 및 연통할 수 있다. 입구 헤더부(320)는 상류측 단부가 냉각유체 순환부(340)와 연결될 수 있다. 상류측 단부를 좌측 단부라고 할 수도 있다.The inlet header part 320 may be positioned above the plurality of plate parts 310. The inlet header portion 320 may contact and communicate with one end of the plate portions 310. The inlet header 320 may be connected to the cooling fluid circulation part 340 at an upstream end thereof. The upstream end may be referred to as the left end.

입구 헤더부(320)는 냉각유체 순환부(340)로부터 냉각유체를 공급받고, 이를 복수개의 플레이트부(310)에 공급할 수 있다. 여기서, 냉각유체의 흐름을 기준으로 하여, 입구 헤더부(320)는 상류 구간(Du)의 단면적이 하류 구간(Dd)의 단면적보다 작다. 이러한 구조에 의하여, 입구 헤더부(320)의 내부를 흐르는 냉각유체는 상류 구간(Du)에서 유동 압력을 다소 낮출 수 있고, 하류 구간(Dd)에서 유동 압력을 다소 회복할 수 있다. 한편, 단면적은 입구 헤더부(320)의 내부에서 냉각유체가 흐르는 방향인 제1 방향(X)과 교차하는 단면 예컨대 횡단면의 유동 단면적을 의미한다.The inlet header part 320 may receive the cooling fluid from the cooling fluid circulation part 340, and supply the cooling fluid to the plurality of plate parts 310. Here, based on the flow of the cooling fluid, the inlet header 320 has a cross-sectional area of the upstream section Du is smaller than the cross-sectional area of the downstream section Dd. By this structure, the cooling fluid flowing inside the inlet header 320 may lower the flow pressure in the upstream section Du, and recover the flow pressure in the downstream section Dd. On the other hand, the cross-sectional area refers to the flow cross-sectional area of the cross section, for example, cross section, which crosses the first direction (X) that is the direction in which the cooling fluid flows inside the inlet header portion (320).

출구 헤더부(330)는 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 출구 헤더부(330)는 제1 방향(X)의 길이가 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)의 직경보다 클 수 있다. 그리고 출구 헤더부(330)는 직경이 플레이트부(310)의 폭보다 작고, 플레이트부(310)의 두께보다 클 수 있다. 이때, 출구 헤더부(320)의 길이는 수m 일 수 있고, 직경은 수십㎜ 일 수 있다.The outlet header part 330 may extend in the first direction X. FIG. The length of the outlet header part 330 may be greater than the diameter of the second direction Y and the third direction Z. The outlet header portion 330 may have a diameter smaller than the width of the plate portion 310 and larger than the thickness of the plate portion 310. In this case, the length of the outlet header portion 320 may be several meters, the diameter may be several tens of mm.

출구 헤더부(330)는 입구 헤더부(320)와 제2 방향(Y)으로 서로 이격될 수 있다. 출구 헤더부(330)는 복수개의 플레이트부(310)의 하측에 위치할 수 있다. 출구 헤더부(330)는 플레이트부(310)들의 타단부와 접촉 및 연통할 수 있다. 출구 헤더부(330)는 하류측 단부가 냉각유체 순환부(340)와 연결될 수 있다. 하류측 단부를 우측 단부라고 할 수도 있다.The outlet header part 330 may be spaced apart from the inlet header part 320 in the second direction (Y). The outlet header part 330 may be located under the plurality of plate parts 310. The outlet header part 330 may contact and communicate with the other ends of the plate parts 310. The outlet header part 330 may have a downstream end connected to the cooling fluid circulation part 340. The downstream end may be referred to as the right end.

출구 헤더부(330)는 복수개의 플레이트부(310)에서 배출되는 냉각유체를 회수하여 냉각유체 순환부(340)로 공급할 수 있다. 이때, 냉각유체의 흐름을 기준으로, 출구 헤더부(330)는 상류 구간(Du)의 단면적이 하류 구간(Dd)의 단면적보다 크다. 이때, 단면적은 출구 헤더부(330)의 내부에서 냉각유체가 흐르는 방향인 제1 방향(X)과 교차하는 단면 예컨대 횡단면의 유동 단면적을 의미한다.The outlet header part 330 may recover the cooling fluid discharged from the plurality of plate parts 310 and supply it to the cooling fluid circulation part 340. At this time, based on the flow of the cooling fluid, the outlet header portion 330 has a larger cross-sectional area of the upstream section Du than a cross-sectional area of the downstream section Dd. In this case, the cross-sectional area means a flow cross-sectional area of a cross section, such as a cross section, that crosses the first direction X, which is a direction in which the cooling fluid flows in the outlet header part 330.

이러한 구조에 의하여, 출구 헤더부(330)의 내부를 흐르는 냉각유체는 상류 구간(Du)에서 유동 압력을 상대적으로 높일 수 있고, 하류 구간(Dd)에서 유동 압력을 상대적으로 낮출 수 있다.By this structure, the cooling fluid flowing inside the outlet header portion 330 can relatively increase the flow pressure in the upstream section (Du), and can relatively lower the flow pressure in the downstream section (Dd).

입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 구조가 상술한 바와 같이 형성됨에 따라, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)를 통하여, 냉각유체를 복수개의 플레이트부(310)에 비교적 균일하게 분기시켜 공급할 수 있다. 따라서, 복수개의 플레이트부(310) 간의 유량 편차를 최소화할 수 있다.As the structure of the inlet header 320 and the outlet header 330 is formed as described above, through the inlet header 320 and the outlet header 330, a plurality of plate fluids 310 to the cooling fluid It can be supplied by branching relatively uniformly. Therefore, the flow rate variation between the plurality of plate portions 310 can be minimized.

복수개의 플레이트부(310) 간의 유량 편차가 최소화 되면, 복수개의 플레이트부(310)에 의해 냉각되는 송수신 소자(21)들의 온도 분포가 음의 포물선 형상에 부합할 수 있고, 송수신 소자(21)들의 온도가 기준 온도보다 낮을 수 있고, 송수신 소자(21)들의 온도 편차가 기준 온도 편차보다 낮을 수 있다. 이에, 복수개의 송수신 소자(21)가 안정적으로 작동하여, 복사 소자(10)들의 실제 빔 방사 각도를 원하는 빔 방사 각도로 안정적으로 제어할 수 있다.When the flow rate variation between the plurality of plate portions 310 is minimized, the temperature distribution of the transmission / reception elements 21 cooled by the plurality of plate portions 310 may correspond to a negative parabolic shape, and The temperature may be lower than the reference temperature, and the temperature deviation of the transmitting and receiving elements 21 may be lower than the reference temperature deviation. Accordingly, the plurality of transmission and reception elements 21 may be stably operated to control the actual beam emission angle of the radiation elements 10 to the desired beam emission angle.

상술한 상류 구간(Du) 및 하류 구간(Dd)은 기준 플레이트를 기준으로 정의될 수 있다. 우선, 기준 플레이트를 정하는 과정은 다음과 같다.The above-described upstream section Du and the downstream section Dd may be defined based on the reference plate. First, the process of determining the reference plate is as follows.

입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 단면적이 제1 방향(X)으로 일정하다고 가정한다. 입구 헤더부(320)와 출구 헤더부(330)를 통하여 복수개의 플레이트부(310)로 냉각유체를 공급하는 동안, 복수개의 플레이트부(310) 각각의 내부를 흐르는 냉각유체의 유량값을 구한다. 구체적으로, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 단면적이 제1 방향(X)으로 일정한 비교 예에 따른 방열 장치를 모델링하고, 소정의 해석 조건을 입력한 후, 전산유체역학을 이용하여, 복수개의 플레이트부(310) 각각의 내부를 흐르는 냉각유체의 유량값을 구한다. 그리고 구해진 유량값이 중간값에 가장 가까운 플레이트부를 기준 플레이트로 정한다.It is assumed that the cross-sectional areas of the inlet header 320 and the outlet header 330 are constant in the first direction X. FIG. While supplying the cooling fluid to the plurality of plate portions 310 through the inlet header portion 320 and the outlet header portion 330, the flow rate value of the cooling fluid flowing through each of the plurality of plate portions 310 is obtained. Specifically, the heat dissipation device according to the comparative example in which the cross-sectional areas of the inlet header 320 and the outlet header 330 are constant in the first direction X is modeled, and after inputting predetermined analysis conditions, the computational fluid dynamics is calculated. Using this, the flow rate value of the cooling fluid flowing inside each of the plurality of plate portions 310 is obtained. And the plate part whose calculated | prescribed flow volume value is closest to an intermediate value is set as a reference plate.

이처럼 본 발명의 실시 예에서는 단순히 구조적 혹은 기하적으로 가운데 플레이트부를 기준 플레이트로 정하는 것이 아니고, 냉각유체의 흐름을 고려하여 기준 플레이트를 정한다. 이에, 냉각유체를 최대한 균일하게 분배하기 위한 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 구조 설계를 원활하게 수행할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the reference plate is determined by considering the flow of the cooling fluid instead of simply defining the middle plate part as the reference plate structurally or geometrically. Accordingly, the structural design of the inlet header 320 and the outlet header 330 for distributing the cooling fluid as uniformly as possible can be smoothly performed.

기준 플레이트를 정하면, 상류 구간(Du)과 하류 구간(Dd)을 정의할 수 있다. 구체적으로, 기준 플레이트와 그 다음 플레이트 사이의 소정 구간을 중류 구간(Dm)으로 정한다. 이때, 다음 플레이트는 기준 플레이트에서 냉각유체가 흐르는 방향으로 이격된 플레이트부들 중 기준 플레이트와 가장 가까운 플레이트부를 의미한다.When the reference plate is determined, the upstream section Du and the downstream section Dd may be defined. Specifically, the predetermined section between the reference plate and the next plate is defined as the midstream section Dm. In this case, the next plate refers to a plate part closest to the reference plate among the plate parts spaced apart in the direction in which the cooling fluid flows from the reference plate.

그 다음에, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 상류측 단부에서 중류 구간(Dm) 이전까지를 상류 구간(Du)으로 정한다. 또한, 중류 구간(Dm) 이후부터 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 하류측 단부까지를 하류 구간(Dd)으로 정한다. 중류 구간(Dm)은 디퓨저 형상일 수 있다. 물론, 그 형상은 다양할 수 있다.Next, the upstream section Du is determined from the upstream end of the inlet header section 320 and the outlet header section 330 before the midstream section Dm. In addition, after the midstream section Dm, upstream ends of the inlet header part 320 and the outlet header part 330 are defined as the downstream section Dd. The midstream section Dm may have a diffuser shape. Of course, the shape may vary.

입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330) 각각의 상류 구간(Du)의 단면적과 하류 구간(Dd)의 단면적의 크기 관계에 따라, 복수개의 플레이트부(310)로의 후술하는 유량 분배의 정도가 달라질 수 있다.The degree of flow distribution to be described later to the plurality of plate portions 310 according to the size relationship between the cross-sectional area of the upstream section Du and the cross-sectional area of the downstream section Dd of each of the inlet header section 320 and the outlet header section 330. May vary.

예컨대 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 기준 단면적의 크기를 D 라고 하면, 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)의 상류 구간(Du)의 단면적의 크기는 D 와 같고, 하류 구간(Dd)의 단면적의 크기는 D 보다 클 수 있다. 더욱 상세하게는, 하류 구간(Dd)의 단면적의 크기는 1.6D 일 수 있다.For example, when the size of the reference cross-sectional area of the inlet header 320 and the outlet header 330 is D, the size of the cross-sectional area of the upstream section Du of the inlet header 320 and the outlet header 330 is equal to D. The size of the cross-sectional area of the downstream section Dd may be greater than D. In more detail, the size of the cross-sectional area of the downstream section Dd may be 1.6D.

또는, 상술한 기준 단면적의 크기를 D 라고 하면, 상류 구간(Du)의 단면적의 크기는 D 보다 작고, 하류 구간(Dd)의 단면적의 크기는 D 보다 클 수 있다. 구체적으로, 각각의 단면적의 크기는 0.8D 및 1.6D 일 수 있다.Alternatively, when the size of the reference cross-sectional area described above is D, the size of the cross-sectional area of the upstream section Du may be smaller than D, and the size of the cross-sectional area of the downstream section Dd may be larger than D. Specifically, the size of each cross-sectional area may be 0.8D and 1.6D.

여기서, 기준 단면적의 크기 D는 복수개의 플레이트부(310) 각각의 단일 유로(320)의 유동 단면적을 합하여 산출된 값과 같을 수 있다. 이를테면 기준 단면적의 크기 D는 복수개의 플레이트부(310)에 각기 마련된 단일 유로(320)들의 유동 단면적의 총합과 같다.Here, the size D of the reference cross-sectional area may be equal to a value calculated by summing the flow cross-sectional areas of the single flow path 320 of each of the plurality of plate portions 310. For example, the size D of the reference cross-sectional area is equal to the sum of the flow cross-sectional areas of the single flow paths 320 respectively provided in the plurality of plate portions 310.

상술한 크기 관계에 의해, 복수개의 플레이트부(310) 간의 유량 분배의 정도가 0에 가까워질 수 있다. 이때, 복수개의 플레이트부(310)에 냉각유체가 균일하게 분배될수록 유량 분배의 정도가 0에 가까워지고, 복수개의 플레이트부(310)에 냉각유체가 선형적으로 차등 분배될수록 유량 분배의 정도가 0에서 멀어진다. 즉, 복수개의 플레이트부(310)에 냉각유체가 최대한 균일하게 분배될 수 있다.By the above-described size relationship, the degree of flow rate distribution between the plurality of plate portions 310 may be close to zero. In this case, as the cooling fluid is uniformly distributed to the plurality of plate portions 310, the degree of flow rate distribution becomes closer to zero, and as the cooling fluid is linearly differentially distributed to the plurality of plate parts 310, the degree of flow rate distribution is zero. Away from That is, the cooling fluid may be distributed to the plurality of plate portions 310 as uniformly as possible.

냉각유체 순환부(340)는 입구 헤더부(320) 및 출구 헤더부(330)를 통해, 플레이트부(310)에 냉각유체를 공급하고, 플레이트부(310)에서 냉각유체를 회수할 수 있다. 냉각유체 순환부(340)는, 냉각유체를 유입받아서 원하는 온도로 냉각시키고, 이를 다시 방출할 수 있는 냉각기(341), 냉각기(341)에서 방출되는 냉각유체를 입구 헤더부(320)로 공급하는 공급기(342), 출구 헤더부(330)로부터 냉각유체를 회수하여 냉각기(341)에 유입시키는 회수기(343), 냉각기(341)와 공급기(342) 및 회수기(343)를 연결시키고, 냉각유체의 전체 흐름을 제어하는 로터리 조인트(344)를 포함할 수 있다. 냉각유체 순환부(340)의 구성과 방식은 이 외에도 다양할 수 있다.The cooling fluid circulation part 340 may supply cooling fluid to the plate part 310 through the inlet header part 320 and the outlet header part 330, and recover the cooling fluid from the plate part 310. The cooling fluid circulation part 340 receives the cooling fluid and cools it to a desired temperature, and supplies the cooling fluid discharged from the cooler 341 and the inlet header part 320 to be discharged again. The supply unit 342, the recovery unit 343 for recovering the cooling fluid from the outlet header portion 330 to the cooler 341, the cooler 341 and the feeder 342 and recovery unit 343 are connected, It may include a rotary joint 344 that controls the overall flow. The configuration and manner of the cooling fluid circulation unit 340 may be various in addition to this.

냉각유체는 송수신 소자(21)를 원활하게 냉각시킬 수 있는 각종 냉매를 포함할 수 있다. 냉각유체의 성분은 부동액을 포함할 수 있다. 이때, 부동액은 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 즉, 냉각유체는 에틸렌 글리콜 수용액일 수 있다.The cooling fluid may include various refrigerants capable of smoothly cooling the transmission / reception element 21. The component of the cooling fluid may comprise an antifreeze. At this time, the antifreeze may comprise ethylene glycol. That is, the cooling fluid may be an aqueous solution of ethylene glycol.

본 발명의 실시 예에 따르면, 냉각유체는 냉각유체 순환부(340)를 통하여 입구 헤더부(320)로 유입된 후, 입구 헤더부(320)에서 각 플레이트부(310)로 적절히 분기되고, 단일 유로(312)를 지나며 송수신 소자(21)로부터 열을 회수한다. 그리고 냉각유체는 출구 헤더부(330)를 통하여 냉각유체 순환부(340)로 회수된 후, 냉각되어 다시 입구 헤더부(320)로 유입된다. 방열 장치(300)는 이를 반복하여 방열 기능을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling fluid flows into the inlet header part 320 through the cooling fluid circulation part 340, and then is appropriately branched to each plate part 310 in the inlet header part 320, The heat is recovered from the transceiving element 21 while passing through the flow path 312. The cooling fluid is recovered to the cooling fluid circulation part 340 through the outlet header part 330, and then cooled to flow into the inlet header part 320 again. The heat dissipation device 300 may repeatedly perform this heat dissipation function.

도 7 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 설계 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 to 23 are views for explaining a method of designing a heat radiation device according to an embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 예비설계 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 16 내지 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 최적화설계 과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 19 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 열해석 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 to 15 are views for explaining a preliminary design process of a heat dissipation device according to an embodiment of the present invention, Figures 16 to 18 are views for explaining an optimization design process of a heat dissipation device according to an embodiment of the present invention. to be. 19 to 23 are views for explaining a thermal analysis process according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 23을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 설계 방법('능동형 안테나를 위한 방열 설계 방법'이라고도 한다)을 설명한다.Hereinafter, referring to FIGS. 1 to 23, a design method (also referred to as a 'heat radiating design method for an active antenna') according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시 예에 따른 방열 장치의 설계 방법은, 설계 목표를 결정하는 과정, 발열원 방열을 위한 플레이트부를 형상 설계하고, 형상 설계된 플레이트부의 성능을 수치 해석하고, 그 결과에 따라 플레이트부의 형상을 결정하는 예비설계 과정, 냉각유체 순환을 위한 헤더부를 형상 설계하고, 형상 설계된 헤더부의 성능을 수치 해석하고, 그 결과에 따라 헤더부의 형상을 결정하는 최적화설계 과정, 및 형상 결정된 플레이트부 및 헤더부의 성능을 수치 해석하고, 그 결과를 설계 목표와 대비하는 열해석 과정을 포함한다.In the method of designing a heat dissipation device according to an embodiment of the present invention, a process of determining a design target, a shape of a plate for heat dissipation of a heat source, a numerical analysis of the performance of a shape-designed plate, and the shape of the plate is determined according to the result. Preliminary design process, the shape design of the header portion for cooling fluid circulation, the numerical design analysis of the performance of the shape-designed header portion, and the optimization design process of determining the shape of the header portion according to the result, and the performance of the shape plate and the header portion Numerical analysis is included and thermal analysis is performed to compare the results with design goals.

설계 목표를 결정한다. 구체적으로, 능동형 안테나(1)의 원활한 임무 수행을 위한 열적 요구 조건을 설계 목표로 결정한다.Determine design goals. Specifically, the thermal requirements for smooth performance of the active antenna 1 is determined as a design goal.

액체냉각 방식의 경우, 냉각유체의 온도 및 유량과 같은 물리적 특성에 따라 발열원의 방열온도가 민감하게 반응하므로, 열적 요구 조건이 정확해야 한다.In the case of liquid cooling, the heat dissipation temperature of the heating source is sensitive depending on physical characteristics such as the temperature and flow rate of the cooling fluid, so the thermal requirements must be accurate.

열적 요구 조건의 예시를 아래의 표 1에 기재하였다.Examples of thermal requirements are listed in Table 1 below.

RequirementsRequirements RemarksRemarks Max. Temp.Max. Temp. <T℃<T ℃ Max. Temp. of ChipsMax. Temp. of Chips ΔTΔT <ΔT℃<ΔT ℃ Max. Temp. - Min. Temp.Max. Temp. - Min. Temp. Temperature distribution ShapeTemperature distribution Shape Negative ParabolaNegative Parabola

표 1을 참조하면, 송수신 소자(21)들의 온도가 기준 온도보다 낮은 조건, 송수신 소자(21)들의 온도 편차가 기준 온도 편차보다 낮은 조건, 송수신 소자(21)들의 온도 분포가 음의 포물선 형상에 부합하는 조건을 설계 목표로 결정한다.Referring to Table 1, the temperature of the transmission and reception elements 21 is lower than the reference temperature, the temperature deviation of the transmission and reception elements 21 is lower than the reference temperature deviation, and the temperature distribution of the transmission and reception elements 21 is in a negative parabolic shape. Determine matching conditions as design goals.

방열 장치(300)는 이러한 열적 요구 조건을 만족할 수 있도록 설계된다.The heat dissipation device 300 is designed to satisfy these thermal requirements.

기준 온도는 정상 동작이 가능한 송수신 소자(21)의 온도들 중, 최고 온도를 의미한다. 기준 온도를 요구 온도라고도 한다. 기준 온도 편차는 정상 동작이 가능한 송수신 소자(21)의 온도들 중, 최고 온도와 최저 온도의 편차를 의미한다. 기준 온도 편차를 요구 온도 편차라고도 한다.The reference temperature means the highest temperature among the temperatures of the transceiver element 21 capable of normal operation. The reference temperature is also called the required temperature. The reference temperature deviation means a deviation between the highest temperature and the lowest temperature among the temperatures of the transceiver element 21 capable of normal operation. The reference temperature deviation is also called the required temperature deviation.

온도 분포는 복수개의 플레이트부(310)의 순서를 가로 축으로 하고, 각각의 플레이트부(310)에서 복수개의 송수신 소자(21)들 중 선택된 주요 소자들의 온도를 세로 축으로 하여, 2차원 그래프를 도시하였을 때, 그래프의 형상을 의미한다.The temperature distribution is a horizontal axis of the order of the plurality of plate portion 310, the temperature of the selected major elements of the plurality of transmitting and receiving elements 21 in each plate portion 310 as the vertical axis, a two-dimensional graph When shown, it means the shape of the graph.

즉, 복수개의 송수신 소자(21)들 중 선택된 주요 소자들의 온도를 플레이트부(310)가 나열된 방향을 따라서 2차원 그래프로 도시하였을 때의 그래프의 형상이 온도 분포이다.That is, the shape of the graph when the temperature of the selected major elements of the plurality of transceiving elements 21 is shown in a two-dimensional graph along the direction in which the plate 310 is arranged is a temperature distribution.

음의 포물선 형상은 그래프의 형상이 좌우로 대체로 대칭하며, 그 중심부가 위로 볼록하고, 그 주변부가 아래로 볼록한 형상을 의미한다.A negative parabolic shape means that the shape of the graph is generally symmetrical from side to side, with its center convex upward and its periphery convex downward.

이후, 발열원 방열을 위한 플레이트부를 형상 설계하고, 형상 설계된 플레이트부의 성능을 수치 해석하고, 그 결과에 따라 플레이트부의 형상을 결정한다.Then, the shape of the plate for heat dissipation of the heat source, the numerical analysis of the performance of the shape-designed plate portion, the shape of the plate portion is determined according to the result.

능동형 안테나(1)는 정해진 임무에 맞도록 송수신 모듈(20)의 배열이 정해질 수 있다. 미리 정해진 송수신 모듈(20)의 배열을 바탕으로 플레이트부(310)의 외형을 형상 설계한다. 예컨대 두께가 수십㎜ 이고, 폭이 수백㎜ 이고, 길이가 수m 인 사각 플레이트 형상으로 플레이트부(310)를 형상 설계한다.The active antenna 1 may be arranged in a transmission / reception module 20 to meet a predetermined task. Based on the arrangement of the predetermined transmission and reception module 20, the outer shape of the plate 310 is designed. For example, the plate portion 310 is shaped into a rectangular plate shape having a thickness of several tens of mm, a width of several hundreds of mm, and a length of several m.

그리고 송수신 모듈(20)의 배열이 미리 정해지고, 플레이트부(310)의 외형이 형상 설계되면, 플레이트부(310)와 열접촉하는 송수신 모듈(20)의 발열 온도 및 플레이트부(310)가 방열시켜야 하는 열량을 알 수 있고, 또한, 방열에 필요한 냉각유체의 유량을 알 수 있다. 송수신 모듈(20)의 배열 및 방열에 필요한 냉각유체의 유량을 바탕으로 플레이트부(310)의 유로를 형상 설계한다. 예컨대 소정의 유동 단면적을 가지며, 송수신 소자(21)들의 배열 패턴을 따라 복수의 열을 지나가는 유로를 다양하게 형상 설계한다.When the arrangement of the transmission / reception module 20 is determined in advance and the outer shape of the plate 310 is shaped, the heat generation temperature and the plate 310 of the transmission / reception module 20 in thermal contact with the plate 310 are radiated. The amount of heat to be made can be known, and the flow rate of the cooling fluid required for heat dissipation can be known. The flow path of the plate part 310 is designed based on the flow rate of the cooling fluid required for the arrangement and heat dissipation of the transmission / reception module 20. For example, various shapes of flow paths having a predetermined flow cross-sectional area and passing through a plurality of columns along the arrangement pattern of the transceiving elements 21 are designed.

형상 설계된 플레이트부(310)의 성능을 수치 해석한다. 이때, 수치 해석은 3 차원 상용 전산 유체 해석 코드인 FLOW-3D v11 을 사용할 수 있다. 수치 해석에서 플레이트부(310)의 열 특성과, 압력 특성을 해석할 수 있다. 이때, 아래와 같은 해석 조건을 사용한다.Numerically analyze the performance of the designed plate portion 310. In this case, the numerical analysis may use FLOW-3D v11, which is a three-dimensional commercial computational fluid analysis code. In the numerical analysis, the thermal characteristics and the pressure characteristics of the plate 310 may be analyzed. At this time, the following analysis conditions are used.

도 7은 방열 경로를 보여주는 도면이다. 송수신 소자(21)와 플레이트부(310) 사이의 방열 경로는 회로 기판(23), 열전도성 그리스(미도시), 고출력 증폭기(high power amplifier board carrier, 24), 열전도성 그리스(미도시) 및 하우징(22)으로 형성될 수 있다.7 is a view showing a heat dissipation path. The heat dissipation path between the transmitting and receiving element 21 and the plate portion 310 may include a circuit board 23, a thermally conductive grease (not shown), a high power amplifier board carrier 24, a thermally conductive grease (not shown), and the like. It may be formed of a housing 22.

방열 경로의 전체 열 저항은 회로 기판(23), 열전도성 그리스, 고출력 증폭기(high power amplifier board carrier, 24), 열전도성 그리스 및 하우징(22) 각각의 열 저항의 합으로 구할 수 있다.The total thermal resistance of the heat dissipation path can be obtained by the sum of the thermal resistances of each of the circuit board 23, the thermally conductive grease, the high power amplifier board carrier 24, the thermally conductive grease and the housing 22.

이때, 열전도성 그리스의 열 저항은 열전도성 그리스의 열전도율 및 열전도성 그리스가 도포된 면적에 반비례하고, 열전도성 그리스의 두께에 비례한다.At this time, the thermal resistance of the thermally conductive grease is inversely proportional to the thermal conductivity of the thermally conductive grease and the area where the thermally conductive grease is applied, and is proportional to the thickness of the thermally conductive grease.

한편, 하우징(22)과 플레이트부(310) 사이의 접촉 열저항은 열전달계수 및 접촉 면적에 반비례하고, 접촉면 간극(두께)에 비례한다. 이때, 열전도성 그리스의 열 저항이 하우징(22)과 플레이트부(310) 사이의 접촉 열저항보다 작은 값을 가질 것으로 추측할 수 있다.On the other hand, the contact thermal resistance between the housing 22 and the plate portion 310 is inversely proportional to the heat transfer coefficient and the contact area, and is proportional to the contact surface gap (thickness). At this time, it can be assumed that the thermal resistance of the thermally conductive grease has a value smaller than the contact thermal resistance between the housing 22 and the plate portion 310.

정확한 수치 해석을 위하여, 하우징(22)과 플레이트부(310)의 접촉면의 거칠기, 접촉 압력을 반영하여, 실험적으로 접촉 열저항을 도출하였다.For accurate numerical analysis, the contact thermal resistance was experimentally derived by reflecting the contact surface roughness and the contact pressure of the housing 22 and the plate portion 310.

상술한 방식으로 방열 경로의 전체 열 저항을 구하여 수치 해석에 사용한다.The total heat resistance of the heat dissipation path is obtained in the manner described above and used for numerical analysis.

도 8의 (a)는 수치 해석을 위한 전산유체역학 모델(이하 '모델'이라고 한다)의 송수신 모듈 부분을 예시적으로 보여주는 도면이고, 도 8의 (b)는 모델의 유로 일부를 예시적으로 보여주는 도면이고, 도 8의 (c)는 모델의 플레이트부 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도면에서 모델의 격자는 도시를 생략하였다.FIG. 8A is a diagram illustrating a transmission / reception module portion of a computational fluid dynamics model (hereinafter, referred to as a model) for numerical analysis, and FIG. 8B is a diagram illustrating a portion of a flow path of the model. FIG. 8C is a diagram illustrating a part of a plate part of the model by way of example. In the drawings, the grid of the model is omitted.

수치 해석을 위한 전산유체역학 모델을 도 8의 (a), (b) 및 (c)와 같이 모델링한다. 이때, 수치 해석에 적합한 격자수를 확인하기 위해, 모델의 격자수를 바꿔가면서 모델의 열 해석을 수행하여 그 결과로 도출되는 모델의 최고 온도를 도 9와 같이 그래프로 도시하였다.Computational fluid dynamics model for numerical analysis is modeled as shown in (a), (b) and (c) of FIG. At this time, in order to confirm the lattice number suitable for the numerical analysis, the thermal analysis of the model was performed while changing the lattice number of the model, and the maximum temperature of the resulting model was graphically illustrated as shown in FIG. 9.

도 9를 보면, 7백만개 이상의 격자수에서 열 해석 결과가 일정한 값으로 수렴된다. 이에, 본 발명의 실시 예에서는 8백만개의 헥사고날(Hexagonal) 격자를 사용하여 모델링 및 수치 해석을 수행한다.9, the thermal analysis results converge at a constant value in more than 7 million lattice numbers. Accordingly, in the embodiment of the present invention, modeling and numerical analysis are performed using 8 million hexagonal grids.

도 10은 수치 해석에 사용할 경계 조건을 보여주는 도면이다. 수치 해석은 정상 해석을 사용하고, 난류 모델은 κ―ε 모델을 사용한다. κ―ε 모델은 상업적인 열전달 해석분야에서 비교적 정확한 해석결과와 빠른 계산 속도로 광범위하게 사용되는 모델이다.10 shows boundary conditions to be used for numerical analysis. The numerical analysis uses the normal analysis and the turbulence model uses the κ-ε model. The κ-ε model is widely used in the field of commercial heat transfer analysis with relatively accurate analysis results and fast calculation speed.

본 발명의 실시 예에서는, 넓은 3차원 해석 도메인에서 비교적 정확한 해석 결과 및 다양한 케이스 해석, 우수한 수렴성에 적합한 난류모델을 선정하여 해석을 수행한다.In an embodiment of the present invention, a turbulence model suitable for relatively accurate analysis results, various case analysis, and excellent convergence in a wide three-dimensional analysis domain is selected and performed.

도 11은 수치 해석에 사용된 유로 형상을 나타낸 도면이다. 2Row 는 2열 분기, 3Row 는 3열 분기이고, S 는 S형 단일 유로이다. 케이스 4 및 5에서 15mm 의 수치는 위치 변화를 의미한다. 유로 형상 외의 나머지 경계 조건은 동일하게 하여 수치 해석을 수행한다. 이때, 냉각유체의 종류 및 유로의 위치 변화에 대한 영향을 검토한다. 여기서, 수치 해석에 사용된 냉각유체의 종류는 EGW 60% 용액 및 PAO의 두 종류이다.11 is a diagram showing a flow path shape used for numerical analysis. 2Row is a two-row branch, 3Row is a three-row branch, and S is an S-type single flow path. A value of 15 mm in cases 4 and 5 means a change in position. The remaining boundary conditions other than the flow path shape are the same, and numerical analysis is performed. At this time, the influence on the type of cooling fluid and the positional change of the flow path are examined. Here, there are two types of cooling fluids used in the numerical analysis, EGW 60% solution and PAO.

도 12 내지 도 15는 상술한 수치 해석의 결과를 보여주는 도면이다.12 to 15 are diagrams showing the results of the above-described numerical analysis.

도 12는 플레이트부(310)상의 송수신 소자(21)들의 온도 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 13 및 도 14는 플레이트부(310)상의 송수신 소자(21)들의 온도들 중 최고 온도, 최고 온도와 최저 온도의 온도 차를 각각 냉각유체의 종류 및 유로 형태, 위치에 따라 구분하여 그래프로 도시한 도면이다.12 is a diagram illustrating a temperature distribution of the transmitting and receiving elements 21 on the plate portion 310 by way of example. 13 and 14 are graphs illustrating the temperature difference between the highest temperature, the highest temperature, and the lowest temperature among the temperatures of the transceiving elements 21 on the plate 310 according to the type, flow path type, and location of the cooling fluid, respectively. One drawing.

도 14는 유로의 압력 손실을 냉각유체의 종류 및 유로 형태, 위치에 따라 구분하여 그래프로 도시한 도면이다.FIG. 14 is a graph illustrating pressure loss of the flow path according to the type of cooling fluid, the flow path shape, and the location.

수치 해석에서 도출된 플레이트부(310)의 열 특성과, 압력 특성을 보면, 먼저, 단일 유로가 압력 손실이 가장 크다. 하지만 압력 손실에도 불구하고, 방열 성능은 S형 단일 유로의 경우가 가장 우수하다. 그리고 냉각유체의 종류는 비열이 높은 EGW 60% 용액이 PAO보다 우수함을 알 수 있다. 또한, 냉각 유로의 위치 변화는 방열 성능에 크게 영향을 끼치지 않는 것을 알 수 있다.Looking at the thermal characteristics and pressure characteristics of the plate portion 310 derived from the numerical analysis, first, the single flow path has the largest pressure loss. However, despite the pressure loss, the heat dissipation performance is best with the S-type single channel. And the type of cooling fluid can be seen that the high specific heat EGW 60% solution is superior to PAO. In addition, it can be seen that the change in position of the cooling passage does not significantly affect the heat dissipation performance.

따라서, 두께가 수십㎜ 이고, 폭이 수백㎜ 이고, 길이가 수m 인 사각 플레이트 형상이며, 소정 유동 단면적의 S형 단일 유로가 내부에 형성되는 것을 플레이트부(310)의 형상으로 결정한다.Therefore, the shape of the plate portion 310 determines that a rectangular plate shape having a thickness of several tens of mm, a width of several hundreds of mm, a length of several meters, and an S-shaped single flow path having a predetermined flow cross-sectional area is formed therein.

이후, 냉각유체 순환을 위한 헤더부를 형상 설계하고, 형상 설계된 헤더부의 성능을 수치 해석하고, 그 결과에 따라 헤더부의 형상을 결정한다.After that, the shape of the header portion for cooling fluid circulation is designed, the performance of the shaped header portion is numerically analyzed, and the shape of the header portion is determined according to the result.

송수신 소자(21)의 온도 및 플레이트부(310)가 나열된 방향으로의 송수신 소자(21)의 온도 분포는 능동형 안테나(1)의 성능에 직접적인 영향을 주기 때문에, 플레이트부(310)로의 냉각유체의 유량 분배가 중요하다.Since the temperature distribution of the transmission / reception element 21 and the temperature distribution of the transmission / reception element 21 in the direction in which the plate portion 310 is listed directly affect the performance of the active antenna 1, the cooling fluid to the plate portion 310 is controlled. Flow distribution is important.

유량 분배해석을 위한 플레이트부(310)의 유동 저항은 3차원 전산유체역학으로 해석하고, 유로 시스템 해석에 1차원 해석을 적용한다. 1차원 해석은 상용 전산유체 해석코드인 FLOW MASTER v8을 사용한다.The flow resistance of the plate part 310 for the flow distribution analysis is analyzed by three-dimensional computational fluid dynamics, and the one-dimensional analysis is applied to the flow path system analysis. One-dimensional analysis uses FLOW MASTER v8, a commercial computational fluid analysis code.

도 16은 1차원 해석을 위한 해석 모델이다. 도면부호 41은 입구 헤더부의 형상 및 유량 분배에 의한 압력 손실을 나타내는 해석 요소들이고, 도면부호 42는 플레이트부의 단일 유로를 지나면서 마찰, 유동저항 등에 의한 냉각유체의 압력 손실을 나타내는 해석 요소들이고, 도면부호 43은 출구 헤더부에서 유량이 합류되는 것에 의한 압력 손실을 나타내는 해석 요소들이다. 플레이트부에서의 유동저항은 3차원 해석 결과를 적용하여 해석을 수행한다.16 is an analysis model for one-dimensional analysis. Reference numeral 41 is an analysis element indicating the pressure loss due to the shape of the inlet header portion and the flow rate distribution, 42 is an analysis element indicating the pressure loss of the cooling fluid due to friction, flow resistance, etc. while passing through a single flow path of the plate portion, Reference numeral 43 is an analysis element indicating the pressure loss due to the flow rate is joined in the outlet header portion. The flow resistance in the plate part is analyzed by applying the 3D analysis result.

플레이트부에 유입되는 냉각유체의 유량은 플레이트부의 단일 유로의 입구와 출구 압력에 의해 결정된다. 플레이트부의 단일 유로의 입구와 출구 압력을 고려하여 유량을 균일하게 분배할 수 있는 헤더부의 형상을 결정하기 위해, 도 17에 도시된 네 가지의 방식으로 헤더부를 형상 설계한다. 도면의 D는 기준 단면적을 의미하고, 베이직 디자인 및 케이스 1은 본 발명의 비교 예들에 해당하며, 케이스 2 및 케이스 3은 본 발명의 실시 예들에 해당한다. 형상 설계에서 설계 인자는 헤더부의 단면적이다. 헤더부의 단면적은 앞서 설명한 기준 단면적의 값 D를 기준으로, 최소 0.8D에서 최대 1.6D 까지 헤더부의 단면적을 다르게 한다.The flow rate of the cooling fluid flowing into the plate portion is determined by the inlet and outlet pressures of the single passage of the plate portion. In order to determine the shape of the header portion capable of uniformly distributing the flow rate in consideration of the inlet and outlet pressures of the single flow path of the plate portion, the header portion is shaped in four ways as shown in FIG. In the drawing, D means a reference cross-sectional area, the basic design and case 1 correspond to comparative examples of the present invention, and case 2 and case 3 correspond to embodiments of the present invention. In shape design, the design factor is the cross-sectional area of the header. The cross-sectional area of the header portion varies the cross-sectional area of the header portion from a minimum of 0.8D to a maximum of 1.6D based on the value D of the reference cross-sectional area described above.

헤더부의 형상을 결정하기 위한 목적함수는 아래의 [식 1]과 같다.The objective function for determining the shape of the header portion is shown in [Equation 1] below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019032680935-pat00001
Figure 112019032680935-pat00001

여기서, Φ는 유량 분배의 정도를 나타내는 값이고, N 은 플레이트부(310)의 개수, i 는 플레이트부(310)의 순서, Q 는 냉각유체의 유량,

Figure 112019032680935-pat00002
는 입구 헤더부(320)를 통하여 복수개의 플레이트부(310)로 공급되는 냉각유체의 총 유량을 플레이트부(310)의 개수로 나눈 평균 유량이다.Here, Φ is a value indicating the degree of flow rate distribution, N is the number of plate portion 310, i is the order of the plate portion 310, Q is the flow rate of the cooling fluid,
Figure 112019032680935-pat00002
Denotes an average flow rate of the total flow rate of the cooling fluid supplied to the plurality of plate parts 310 through the inlet header part 320 divided by the number of plate parts 310.

여기서, 목적 함수의 값이 0에 가까울수록 유량 분배가 균일한 것이다.Here, the closer the value of the objective function is to 0, the more uniform the flow distribution.

도 18은 본 발명의 비교 예들과 실시 예들의 모델의 수치 해석의 결과로서, 가로 변은 플레이트부의 순서를 나타내고, 세로 변은 유량을 나타낸다.18 is a result of the numerical analysis of the model of the comparative examples and embodiments of the present invention, the horizontal side represents the order of the plate portion, the vertical side represents the flow rate.

도 18을 보면, 비교 예들의 경우에서는 플레이트부의 순서에 따라 유량이 선형적으로 변하는 것을 볼 수 있다. 이러한 경우, 송수신 소자의 온도도 플레이트부의 순서에 따라 선형적으로 달라지기 때문에, 능동형 안테나(1)의 빔 방사각의 큰 오차를 유발할 수 있다.Referring to FIG. 18, in the case of the comparative examples, it can be seen that the flow rate changes linearly according to the order of the plate parts. In this case, since the temperature of the transmitting / receiving element also varies linearly in accordance with the order of the plate portion, it may cause a large error in the beam radiation angle of the active antenna 1.

반면, 실시 예들의 경우, 첫번째 플레이트부의 유량과 마지막 플레이트부의 유량의 차이가 크게 좁혀진 것을 알 수 있다. 즉, 유량 분배가 비교적 균일하게 된 것을 볼 수 있다. 이러한 해석 결과를 바탕으로 본 발명의 실시 예에서는 헤더부의 형상을 도 17에 도시된 케이스 2 및 케이스 3으로 결정한다.On the other hand, in the case of the embodiment, it can be seen that the difference between the flow rate of the first plate portion and the flow rate of the last plate portion is greatly narrowed. That is, it can be seen that the flow rate distribution becomes relatively uniform. In the embodiment of the present invention, the shape of the header part is determined as the case 2 and the case 3 shown in FIG. 17 based on the analysis result.

이후, 형상 결정된 플레이트부 및 헤더부의 성능을 수치 해석하고, 그 결과를 설계 목표와 대비한다.Thereafter, the performance of the shaped plate and header portions is numerically analyzed, and the results are compared with the design goals.

도 19 및 도 20은 형상 결정된 플레이트부 및 헤더부가 적용된 능동형 안테나의 열 해석을 수행하기 위한 수치 해석 모델을 보여주는 도면이다.19 and 20 are diagrams illustrating a numerical analysis model for performing thermal analysis of an active antenna to which a shaped plate portion and a header portion are applied.

상술한 일련의 과정을 통하여 도출된 플레이트부 및 헤더부의 모델 형상과, 상술한 일련의 과정에서 최적화된 유량 조건 등의 해석 조건을 이용하여 수치 해석을 수행하고, 그 결과를 설계 목표와 대비하여 능동형 안테나의 열 성능을 확인한다. 수치 해석에 사용된 계산 격자는 헥사고날 정렬 격자이고 그 수는 약 5350만개이다.Numerical analysis is performed using the model shapes of the plate and header sections derived through the series of processes described above, and analysis conditions such as the flow rate conditions optimized in the series of processes described above, and the results are compared with the design goals. Check the thermal performance of the antenna. The computational grid used for the numerical analysis is a hexagonal alignment grid and the number is about 53.5 million.

도 21은 비교 예들에 따른 모델 형상과 해석 조건을 사용한 수치 해석의 결과이다. 도 21의 1 row 내지 7 row는 송수신 소자들 중 선택된 주요 소자를 각기 나타낸다. 도 21을 보면, 가로 변에 표현된 플레이트부의 순서에 따라 주요 소자의 온도가 선형적으로 변화함을 확인할 수 있다. 이는, 비교 예의 헤더부 구조는 냉각유체를 각 플레이트부에 균일하게 분배하지 못하기 때문이다.21 shows results of numerical analysis using model shapes and analysis conditions according to the comparative examples. Rows 1 to 7 of FIG. 21 indicate major elements selected from transmission and reception elements, respectively. Referring to FIG. 21, it can be seen that the temperature of the main elements changes linearly according to the order of the plate parts represented on the horizontal sides. This is because the header portion structure of the comparative example does not distribute the cooling fluid uniformly to each plate portion.

즉, 비교 예에서는 주요 소자의 온도 분포가 음의 포물선 형상을 이루지 못하고, 선형 성장(linear growth) 형상을 이룬다. 이에, 능동형 안테나(1)의 원하는 빔 방사 각도와 실제 빔 방사 각도 간의 오차가 크게 증가할 수 있다.That is, in the comparative example, the temperature distribution of the main elements does not form a negative parabolic shape, but forms a linear growth shape. Thus, the error between the desired beam emission angle and the actual beam emission angle of the active antenna 1 can be greatly increased.

반면, 도 22는 실시 예들에 따른 모델 형상과 해석 조건을 사용한 수치 해석의 결과이다. 도 22의 1 row 내지 7 row는 송수신 소자들 중 선택된 주요 소자를 각기 나타낸다. 도 22를 보면, 온도 분포가 음의 포물선 형상을 이루는 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 본 발명의 실시 예의 헤더부 구조에서는 냉각유체가 각 플레이트부에 최대한 균일하게 분배되는 것을 알 수 있다. 이러한 경우, 능동형 안테나(1)의 원하는 빔 방사 각도와 실제 빔 방사 각도 간의 오차를 최소화할 수 있다.22 is a result of numerical analysis using model shapes and analysis conditions according to the embodiments. 1 through 7 rows of FIG. 22 indicate major elements selected from the transceiving elements, respectively. Referring to FIG. 22, it can be seen that the temperature distribution forms a negative parabolic shape. From this, it can be seen that in the header structure of the embodiment of the present invention, the cooling fluid is distributed as uniformly as possible in each plate portion. In this case, the error between the desired beam emission angle and the actual beam emission angle of the active antenna 1 can be minimized.

도 23은 상술한 수치 해석 결과를 설계 목표와 대비하여 표로 나타낸 도면이다. 도 23에서 이니셜 디자인은 비교 예를 나타내고, 파이널 디자인은 실시 예를 나타낸다. 도 23을 보면, 비교 예는 송수신 소자(21)들의 온도가 기준 온도보다 낮은 조건, 송수신 소자(21)들의 온도 편차가 기준 온도 편차보다 낮은 조건은 만족하지만, 송수신 소자(21)들의 온도 분포가 음의 포물선 형상에 부합하지 못하는 것을 알 수 있다. 반면, 실시 예는 송수신 소자(21)들의 온도가 기준 온도보다 낮은 조건, 송수신 소자(21)들의 온도 편차가 기준 온도 편차보다 낮은 조건, 송수신 소자(21)들의 온도 분포가 음의 포물선 형상에 부합하는 조건을 모두 만족함을 알 수 있다.Fig. 23 is a table showing the numerical analysis results in comparison with the design goals. In FIG. 23, an initial design shows a comparative example and a final design shows an embodiment. Referring to FIG. 23, the comparative example satisfies a condition in which the temperature of the transmission / reception elements 21 is lower than the reference temperature, and a condition in which the temperature deviation of the transmission / reception elements 21 is lower than the reference temperature deviation is satisfied. It can be seen that it does not match the negative parabolic shape. On the other hand, in the embodiment, the temperature of the transmission and reception elements 21 is lower than the reference temperature, the temperature deviation of the transmission and reception elements 21 is lower than the reference temperature deviation, and the temperature distribution of the transmission and reception elements 21 corresponds to the negative parabolic shape. It can be seen that all of the conditions are satisfied.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 능동형 안테나(1)의 정상 동작을 위한 요구사항을 고려하여, 각 헤더부와 플레이트부를 설계하고, 수치 해석을 통하여 설계 결과의 적합성을 확인할 수 있다. 그리고 적합성이 확인된 설계 결과를 반영하여 형상이 개선된 헤더부에서 냉각 판의 단일 유로로 냉각유체를 순환시켜 송수신 소자의 열을 방열시키는 액체냉각 방식의 방열 장치(300)를 마련할 수 있다. 그리고 방열 장치(300)를 이용하여 능동형 안테나(1)의 열적 신뢰성을 높이고, 안정적인 임무 수행을 가능하게 할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, in consideration of the requirements for the normal operation of the active antenna 1, each header portion and the plate portion can be designed, and the suitability of the design result can be confirmed through numerical analysis. . In addition, the liquid cooling method of the heat dissipation device 300 may be provided to circulate the cooling fluid to the single flow path of the cooling plate in the header portion having the improved shape by reflecting the design result confirmed in conformity. In addition, the heat dissipation device 300 may be used to increase the thermal reliability of the active antenna 1 and to perform a stable task.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.The above embodiment of the present invention is for the description of the present invention, not for the limitation of the present invention. It is to be noted that the configurations and manners disclosed in the above embodiments of the present invention will be modified in various forms by combining or crossing each other, and such modifications can also be regarded as the scope of the present invention. That is, the present invention will be implemented in various forms that are different from the scope of the claims and equivalent technical idea, and various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention for those skilled in the art corresponding to the present invention. You will understand.

10: 복사 소자
20: 송수신 모듈
21: 송수신 소자
22: 하우징
300: 방열 장치
310: 플레이트부
320: 입구 헤더부
330: 출구 헤더부
340: 냉각유체 순환부
Du: 상류 구간
Dd: 하류 구간
10: radiation element
20: transmit / receive module
21: transmitting and receiving element
22: housing
300: heat dissipation device
310: plate portion
320: inlet header
330: outlet header portion
340: cooling fluid circulation
Du: Upstream Segment
Dd: downstream segment

Claims (16)

능동형 안테나의 방열 장치로서,
제1 방향으로 나열되고, 제2 방향으로 연장되며, 능동형 안테나의 송수신 소자들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부;
제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 일단부와 연통하는 입구 헤더부;
제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 타단부와 연통하는 출구 헤더부;
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 통해, 상기 플레이트부에 냉각유체를 공급하고, 상기 플레이트부에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부;를 포함하고,
냉각유체의 흐름을 기준으로,
상기 입구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 작고, 상기 출구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 크고,
상기 플레이트부는 제1 방향의 양측 면에 상기 송수신 소자들이 배치되고,
상기 송수신 소자들은 상기 양측 면에 각기 격자 형태로 배열되는 능동형 안테나의 방열 장치.
As a radiator of an active antenna,
A plurality of plate parts arranged in a first direction, extending in a second direction, and thermally contacting the transceiving elements of the active antenna;
An inlet header portion extending in a first direction and communicating with one end of the plate portion;
An outlet header portion extending in a first direction and communicating with the other end portion of the plate portion;
And a cooling fluid circulation part supplying a cooling fluid to the plate part and recovering the cooling fluid from the plate part through the inlet header part and the outlet header part.
Based on the flow of cooling fluid,
The inlet header section has a cross-sectional area of an upstream section smaller than the cross-sectional area of a downstream section, the outlet header section has a cross-sectional area of an upstream section larger than the cross-sectional area of a downstream section,
The transmitting and receiving elements are disposed on both sides of the plate part in a first direction,
The transmitting and receiving elements are heat dissipating devices of the active antenna are arranged in a grid form on each side.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 2 has been abandoned upon payment of a set-up fee. 능동형 안테나의 방열 장치로서,
제1 방향으로 나열되고, 제2 방향으로 연장되며, 능동형 안테나의 송수신 소자들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부;
제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 일단부와 연통하는 입구 헤더부;
제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 타단부와 연통하는 출구 헤더부;
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 통해, 상기 플레이트부에 냉각유체를 공급하고, 상기 플레이트부에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부;를 포함하고,
냉각유체의 흐름을 기준으로,
상기 입구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 작고, 상기 출구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 크고,
상기 플레이트부는 내부에 제2 방향 및 제3 방향으로 복수회 연장 및 굴절된 단일 유로가 형성되고,
상기 플레이트부는 제1 방향의 양측 면에 상기 송수신 소자들이 배치되고,
상기 송수신 소자들은 상기 양측 면에 각기 격자 형태로 배열되는 능동형 안테나의 방열 장치.
As a radiator of an active antenna,
A plurality of plate parts arranged in a first direction, extending in a second direction, and thermally contacting the transceiving elements of the active antenna;
An inlet header portion extending in a first direction and communicating with one end of the plate portion;
An outlet header portion extending in a first direction and communicating with the other end portion of the plate portion;
And a cooling fluid circulation part supplying a cooling fluid to the plate part and recovering the cooling fluid from the plate part through the inlet header part and the outlet header part.
Based on the flow of cooling fluid,
The inlet header section has a cross-sectional area of an upstream section smaller than the cross-sectional area of a downstream section, the outlet header section has a cross-sectional area of an upstream section larger than the cross-sectional area of a downstream section,
The plate portion is formed therein is a single flow path extending and refracted a plurality of times in a second direction and a third direction,
The transmitting and receiving elements are disposed on both sides of the plate part in a first direction,
The transmitting and receiving elements are heat dissipating devices of the active antenna are arranged in a grid form on each side.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 3 has been abandoned upon payment of a setup registration fee. 능동형 안테나의 방열 장치로서,
제1 방향으로 나열되고, 제2 방향으로 연장되며, 능동형 안테나의 송수신 소자들과 열적으로 접촉하는 복수개의 플레이트부;
제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 일단부와 연통하는 입구 헤더부;
제1 방향으로 연장되고, 상기 플레이트부의 타단부와 연통하는 출구 헤더부;
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 통해, 상기 플레이트부에 냉각유체를 공급하고, 상기 플레이트부에서 냉각유체를 회수하는 냉각유체 순환부;를 포함하고,
냉각유체의 흐름을 기준으로,
상기 입구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 작고, 상기 출구 헤더부는 상류 구간의 단면적이 하류 구간의 단면적보다 크고,
상기 냉각유체의 성분은 부동액을 포함하고, 상기 플레이트부의 재질은 금속을 포함하고,
상기 플레이트부는 제1 방향의 양측 면에 상기 송수신 소자들이 배치되고,
상기 송수신 소자들은 상기 양측 면에 각기 격자 형태로 배열되는 능동형 안테나의 방열 장치.
As a radiator of an active antenna,
A plurality of plate parts arranged in a first direction, extending in a second direction, and thermally contacting the transceiving elements of the active antenna;
An inlet header portion extending in a first direction and communicating with one end of the plate portion;
An outlet header portion extending in a first direction and communicating with the other end portion of the plate portion;
And a cooling fluid circulation part supplying a cooling fluid to the plate part and recovering the cooling fluid from the plate part through the inlet header part and the outlet header part.
Based on the flow of cooling fluid,
The inlet header section has a cross-sectional area of an upstream section smaller than that of a downstream section, and the outlet header section has a cross-sectional area of an upstream section larger than the cross section of a downstream section,
The component of the cooling fluid includes an antifreeze, the material of the plate portion comprises a metal,
The transmitting and receiving elements are disposed on both sides of the plate part in a first direction,
The transmitting and receiving elements are heat dissipating devices of the active antenna are arranged in a grid form on each side.
◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 4 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부의 단면적이 제1 방향으로 일정하다고 가정할 때, 내부를 흐르는 냉각유체의 유량값이 중간값에 가장 가까운 플레이트부를 기준 플레이트라고 하면,
상기 상류 구간 및 하류 구간은 상기 기준 플레이트를 기준으로 정의되는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Assuming that the cross-sectional areas of the inlet header portion and the outlet header portion are constant in the first direction, assuming that the flow rate value of the cooling fluid flowing therein is the reference plate, the plate portion closest to the median value is
The upstream section and the downstream section of the active antenna of the active antenna is defined based on the reference plate.
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 4에 있어서,
상기 기준 플레이트는 상기 상류 구간에 연통하고, 상기 기준 플레이트는 상기 상류 구간을 통하여 냉각유체를 유입 및 배출하는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 4,
The reference plate is in communication with the upstream section, the reference plate is a heat radiating device of the active antenna for introducing and discharging the cooling fluid through the upstream section.
삭제delete ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 격자 형태는 제2 방향 및 제3 방향에 대한 2차원 격자 형태이고,
상기 격자 형태를 따라, 상기 플레이트부의 내부에 단일 유로가 형성되는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The grid shape is a two-dimensional grid shape for the second direction and the third direction,
A heat dissipating device of an active antenna, the single channel is formed in the plate portion along the grid.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 8 has been abandoned upon payment of a setup registration fee. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부는 제2 방향으로 이격되고,
상기 플레이트부는 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부의 사이에서, 상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부를 제2 방향으로 연결시키는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The inlet header portion and the outlet header portion are spaced apart in a second direction,
And the plate portion connects the inlet header portion and the outlet header portion in a second direction between the inlet header portion and the outlet header portion.
◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 9 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 8에 있어서,
제1 방향에 대한, 상기 입구 헤더부의 냉각유체의 흐름 및 상기 출구 헤더부의 냉각유체의 흐름은 같은 방향으로 형성되는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 8,
The heat dissipation device of an active antenna in a first direction, wherein the flow of the cooling fluid of the inlet header portion and the flow of the cooling fluid of the outlet header portion are formed in the same direction.
◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 10 has been abandoned upon payment of a setup registration fee. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 플레이트부는, 제2 방향의 길이가 제3 방향의 폭보다 크고, 제3 방향의 폭이 제1 방향의 두께보다 큰 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
And the plate portion has a length in a second direction greater than a width in a third direction, and a width in the third direction is larger than a thickness in the first direction.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 11 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 10에 있어서,
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부 각각은, 제1 방향의 길이가 제2 및 제3 방향의 직경보다 큰 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 10,
Each of the inlet header portion and the outlet header portion has a length in the first direction larger than a diameter in the second and third directions.
◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 12 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 11에 있어서,
상기 입구 헤더부 및 출구 헤더부의 직경은 상기 플레이트부의 폭보다 작고, 상기 플레이트부의 두께보다 큰 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 11,
And the diameters of the inlet header portion and the outlet header portion are smaller than the width of the plate portion and larger than the thickness of the plate portion.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 13 has been abandoned upon payment of a setup registration fee. 청구항 2에 있어서,
상기 단일 유로는 적어도 세 개 이상의 연장 구간과 적어도 두 개 이상의 굴절 구간을 포함하고, 상기 연장 구간의 개수는 홀수로 증가하고, 상기 굴절 구간의 개수는 짝수로 증가하며, 그 유동 단면은 사각형 형상을 포함하는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 2,
The single flow path includes at least three extension sections and at least two refracting sections, the number of the extending sections increases to an odd number, the number of the refraction sections increases to an even number, and the flow cross section has a rectangular shape. Radiating device of an active antenna comprising.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 14 has been abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 3에 있어서,
상기 부동액은 에틸렌 글리콜을 포함하는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 3,
The antifreeze is a heat dissipating device of an active antenna comprising ethylene glycol.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 15 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 14에 있어서,
상기 금속은 알루미늄을 포함하는 능동형 안테나의 방열 장치.
The method according to claim 14,
The metal is a heat dissipation device of an active antenna comprising aluminum.
◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 16 was abandoned upon payment of a set-up fee. RF 신호를 자유 공간으로 방사시키는 복수개의 복사 소자;
상기 복사 소자로 급전되는 RF 신호의 크기 및 위상을 제어하는 복수개의 송수신 소자;
상기 송수신 소자가 수용되는 복수개의 하우징;
상기 하우징을 통하여 상기 송수신 소자와 열적으로 접촉하는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 방열 장치;를 포함하는 능동형 안테나.
A plurality of radiation elements for radiating an RF signal into free space;
A plurality of transmission / reception elements for controlling the magnitude and phase of the RF signal fed to the radiation element;
A plurality of housings in which the transceiving element is accommodated;
And a heat dissipation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat dissipation device is in thermal contact with the transceiving element through the housing.
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