KR102131342B1 - Aesa radar cooling device and aesa radar comprising thereof - Google Patents
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Abstract
전방으로 일부가 노출되도록 설치되는 복수 개의 TR 모듈을 갖는 TR 모듈 어레이를 구비하는 레이더의 냉각을 수행하는 일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치는, 상기 복수 개의 TR 모듈의 후면에 각각 접촉하는 복수 개의 열전 소자를 갖는 열전 소자 어레이 및 상기 복수 개의 열전 소자에 전기적으로 연결되어 전류를 인가할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다.AESA radar cooling apparatus according to an embodiment of performing a cooling of a radar having a TR module array having a plurality of TR modules installed so that a part is exposed to the front, a plurality of each contacting the rear of the plurality of TR modules It may include a thermoelectric element array having a thermoelectric element and a control unit that is electrically connected to the plurality of thermoelectric elements to apply a current.
Description
본 발명은 AESA 레이더 냉각 장치 및 이를 포함하는 AESA 레이더에 관한 것이다.The present invention relates to an AESA radar cooling device and an AESA radar comprising the same.
능동식 위상배열 전자주사(active electronically scanned array, AESA) 레이더는, 안테나의 면위에 얹혀 어레이로 배열되는 복수 개의 TR 모듈(transmit/receive module, TRM)을 포함하며, 어레이를 전자적으로 위상을 변화시켜 원하는 방향으로 빔 형성이 가능한 레이더 장치이다.An active electronically scanned array (AESA) radar includes a plurality of TR modules (transmit/receive modules, TRMs) arranged on an antenna surface and arranged in an array. It is a radar device capable of forming beams in a desired direction.
여기서, 복수 개의 TR 모듈은 신호를 송/수신 할 수 있고, 자체적으로 전자파 에너지를 만들어 낼 수 있다. 또한, 각각의 TR 모듈은 개별적으로 제어되어 방사되는 빔을 조향하고 빔의 폭을 조절할 수 있다.Here, a plurality of TR modules can transmit/receive signals and generate electromagnetic energy on their own. In addition, each TR module can be individually controlled to steer the emitted beam and adjust the width of the beam.
따라라, AESA 레이더는 기계적인 구동부가 없어서, 고장률이 낮고 신뢰성이 높으며 복수의 빔 제어를 통해 높은 해상도로 다중의 목표를 감지할 수 있는 뛰어난 특성을 갖는다.Follow, the AESA radar has no mechanical drive, has a low failure rate, high reliability, and has excellent characteristics that can detect multiple targets with high resolution through multiple beam control.
하지만, AESA 레이더에는 일반적으로 수백 내지 천개 이상의 TR 모듈들이 배열되어 있으므로, 각각의 TR 모듈에서 발생하는 발열을 냉각시키는 것이 중요한 과제였다.However, in the AESA radar, since hundreds or thousands of TR modules are generally arranged, it was an important task to cool the heat generated by each TR module.
종래에는 복수 개의 TR 모듈들을 냉각수 순환 장치를 이용하여 모듈 전체를 냉각 하는 방식이 사용되어 왔지만, 냉각수만을 이용하여 모듈을 냉각하는 경우 냉각수 순환 장치의 크기가 크고 무거워 진다는 문제점이 존재하였다.Conventionally, a method in which a plurality of TR modules cools the entire module using a cooling water circulating device has been used, but when cooling the module using only the cooling water, there is a problem that the size of the cooling water circulating device becomes large and heavy.
또한, 복수 개의 TR 모듈들은 서로 다른 주파수를 가지며 독립적으로 작동될 수 있어서 TR 모듈마다 발열량에 차이가 형성될 수 있다. 하지만 종래의 방법으로는 적재적소의 냉각을 공급하지 못하였기 때문에, 냉각의 운용이 비효율적이라는 문제점도 존재하였다.In addition, a plurality of TR modules have different frequencies and can be operated independently, so that a difference in heat generation can be formed for each TR module. However, there was a problem in that the operation of the cooling was inefficient because the conventional method could not supply the proper cooling.
따라서, 기존의 냉각수 순환 장치의 의존도를 줄임으로써 AESA 레이더의 크기와 무게를 축소할 수 있는 것과 더불어 복수 개의 TR 모듈별로 필요한 냉각을 공급할 수 있는 AESA 레이더 냉각 장치 개발의 필요성이 증대되고 있는 추세이다.Accordingly, the need for developing an AESA radar cooling device capable of reducing the size and weight of the AESA radar by reducing the dependence of the existing cooling water circulation device and supplying the required cooling for each TR module is increasing.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-described background technology is possessed or acquired by the inventor during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a known technology disclosed to the public before the filing of the present invention.
일 실시 예의 목적은 AESA 레이더 냉각 장치 및 이를 포함하는 AESA 레이더를 제공하는 것이다.The purpose of one embodiment is to provide an AESA radar cooling device and an AESA radar comprising the same.
전방으로 일부가 노출되도록 설치되는 복수 개의 TR 모듈을 갖는 TR 모듈 어레이를 구비하는 레이더의 냉각을 수행하는 일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치는, 상기 복수 개의 TR 모듈의 후면에 각각 접촉하는 복수 개의 열전 소자를 갖는 열전 소자 어레이; 및 상기 복수 개의 열전 소자에 전기적으로 연결되어 전류를 인가할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다.AESA radar cooling apparatus according to an embodiment of performing a cooling of a radar having a TR module array having a plurality of TR modules installed so that a part is exposed to the front, a plurality of each contacting the rear of the plurality of TR modules A thermoelectric element array having thermoelectric elements; And a control unit electrically connected to the plurality of thermoelectric elements to apply a current.
상기 제어부는, 상기 복수 개의 열전 소자마다 개별적으로 전류를 인가함으로써, 상기 복수 개의 TR 모듈을 개별적으로 냉각할 수 있다.The control unit may individually cool the plurality of TR modules by applying current to each of the plurality of thermoelectric elements.
상기 제어부는, 상기 열전 소자에서 형성되는 전압의 차이를 측정하고, 상기 전압의 차이를 기초로 상기 열전 소자와 접촉하는 상기 TR 모듈의 발열량을 측정할 수 있다.The control unit may measure a difference in voltage formed in the thermoelectric element, and measure the heat generation amount of the TR module contacting the thermoelectric element based on the difference in voltage.
상기 제어부는 상기 각각의 TR 모듈의 발열량에 기초하여 상기 각각의 열전 소자에 인가되는 전류의 크기를 선택적으로 제어함으로써, 상기 각각의 열전 소자의 흡열량을 개별적으로 조절할 수 있다.The controller may individually adjust the amount of heat absorbed by each thermoelectric element by selectively controlling the amount of current applied to each thermoelectric element based on the heat generation amount of each TR module.
일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치는, 상기 열전 소자 어레이를 냉각하기 위한 냉각수를 냉각하고, 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 순환 장치 및 상기 열전 소자 어레이에 접하도록 설치되고, 상기 냉각수 순환 장치에서 공급되는 냉각수를 순환 시키는 냉각 파이프를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 냉각수 순환 장치를 제어하여 상기 냉각수의 온도 및 유량을 조절할 수 있다.The AESA radar cooling apparatus according to an embodiment is installed to contact the cooling water circulating device and the thermoelectric element array for cooling the cooling water for cooling the thermoelectric element array, and supplying the cooling water, and supplied from the cooling water circulating device A cooling pipe for circulating cooling water may be further included, and the control unit may control the cooling water circulating device to control the temperature and flow rate of the cooling water.
상기 열전 소자는 P 형 반도체; 상기 P 형 반도체로부터 이격되어 배치되는 N 형 반도체; 상기 P 형 반도체 및 N 형 반도체의 일면 사이를 연결하는 흡열 전극; 상기 P 형 반도체 및 N 형 반도체의 타면에 각각 형성되고 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 방열 전극; 일면은 상기 흡열 전극의 외면에 부착되고 타면은 상기 TR 모듈의 후면에 부착되는 제 1 절연 플레이트; 및 상기 방열 전극 각각의 노출되는 일면 사이를 연결하고 상기 냉각 파이프와 접촉되는 제 2 절연 플레이트를 포함할 수 있고, 상기 제 2 절연 플레이트와 접촉하는 냉각 파이프의 구간의 일부는 상기 P 형 반도체 및 N 형 반도체가 이격되는 방향을 따라 진행될 수 있다.The thermoelectric element includes a P-type semiconductor; An N-type semiconductor spaced apart from the P-type semiconductor; An endothermic electrode connecting between one surface of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor; A heat radiation electrode formed on the other surfaces of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor and electrically connected to the control unit; A first insulating plate attached to one surface of the heat absorbing electrode and the other surface of the TR module; And a second insulating plate connected between one exposed surface of each of the heat dissipation electrodes and in contact with the cooling pipe, and a portion of the section of the cooling pipe contacting the second insulating plate includes the P-type semiconductor and N The type semiconductor may proceed along a spaced apart direction.
상기 냉각 파이프는 상기 냉각수 순환 장치의 냉각수를 개별적으로 순환 시키는 복수 개의 냉각 파이프로 형성되어 상기 복수 개의 열전 소자마다 설치될 수 있고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 냉각 파이프 내에 유동하는 냉각수의 유량을 개별적으로 조절할 수 있다.The cooling pipe may be formed of a plurality of cooling pipes that individually circulate the cooling water of the cooling water circulation device, and may be installed for each of the plurality of thermoelectric elements, and the control unit may individually control the flow rate of cooling water flowing in the plurality of cooling pipes. Can be adjusted.
상기 제어부는, 상기 각각의 TR 모듈의 발열량 또는 상기 각각의 열전 소자에 인가되는 전류량에 기초하여 상기 각각의 열전 소자에 설치되는 냉각 파이프의 냉각수의 유량을 선택적으로 조절함으로써, 상기 각각의 열전 소자의 방열량을 개별적으로 조절할 수 있다.The control unit selectively adjusts the flow rate of the cooling water of the cooling pipes installed in each thermoelectric element based on the amount of heat generated by each TR module or the amount of current applied to each thermoelectric element, so that the Heat dissipation can be individually adjusted.
상기 냉각 파이프는 상기 냉각수 순환 장치의 냉각수를 개별적으로 순환 시키는 복수 개의 냉각 파이프로 형성될 수 있고, 상기 복수 개의 냉각 파이프는 상기 복수 개의 열전 소자 중 적어도 2 개 이상의 인접한 열전 소자의 그룹마다 설치될 수 있고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 냉각 파이프 내에 유동하는 냉각수의 유량을 개별적으로 조절할 수 있다.The cooling pipe may be formed of a plurality of cooling pipes for individually circulating the cooling water of the cooling water circulation device, and the plurality of cooling pipes may be installed for each group of at least two adjacent thermoelectric elements among the plurality of thermoelectric elements. The control unit may individually control flow rates of cooling water flowing in the plurality of cooling pipes.
상기 제어부는, 상기 각각의 TR 모듈의 발열량에 기초하여 상기 열전 소자의 그룹에 설치되는 냉각 파이프의 냉각수의 유량을 선택적으로 조절함으로써, 상기 각각의 열전 소자의 방열량을 개별적으로 조절할 수 있다.The control unit may individually adjust the heat dissipation amount of each thermoelectric element by selectively adjusting the flow rate of the cooling water of the cooling pipe installed in the group of thermoelectric elements based on the heat amount of each TR module.
일 실시 예에 따른 AESA 레이더는, 전방으로 일부가 노출되도록 설치되는 복수 개의 TR 모듈을 갖는 TR 모듈 어레이; 및 상기 TR 모듈 어레이의 냉각을 수행하는 전술한 AESA 레이더 냉각 장치를 포함할 수 있다.AESA radar according to an embodiment of the present invention includes a TR module array having a plurality of TR modules installed to expose a portion of the front; And the above-described AESA radar cooling device that performs cooling of the TR module array.
일 실시 예의의 AESA 레이더 냉각 장치에 의하면, 냉각수를 사용하는 방식과 열전 소자를 동시에 이용하기 때문에, 냉각수 순환 장치의 크기 및 무게를 작게 설계하기 용이할 수 있다.According to the AESA radar cooling apparatus of an embodiment, since the method using the cooling water and the thermoelectric element are used at the same time, the size and weight of the cooling water circulation device can be easily designed.
일 실시 예의의 AESA 레이더 냉각 장치에 의하면, TR 모듈별로 발열량을 감지하는 것이 가능하므로 냉각수 순환 장치 및 복수 개의 열전 소자의 개별적인 제어를 통해 TR 모듈별로 필요한 냉각만을 공급할 수 있다.According to the AESA radar cooling device according to an embodiment, since it is possible to detect the amount of heat generated by each TR module, only necessary cooling for each TR module can be supplied through individual control of the cooling water circulation device and the plurality of thermoelectric elements.
일 실시 예의의 AESA 레이더 냉각 장치에 의하면, 복수 개의 냉각 파이프는 복수 개의 열전 소자에 개별적으로 또는 그룹별로 연결되어 독립적인 냉각수 순환 경로를 형성할 수 있으므로, 열전 소자별로 필요한 방열량을 효율적으로 제공할 수 있다.According to the AESA radar cooling apparatus according to an embodiment, a plurality of cooling pipes may be individually or grouped to be connected to a plurality of thermoelectric elements to form independent cooling water circulation paths, thereby efficiently providing the required amount of heat dissipation for each thermoelectric element. have.
도 1은 비행체의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예의 AESA 레이더 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예의 TR 모듈 어레이 및 AESA 레이더 냉각 장치를 나타내는 도면이다
도 4는 일 실시 예의 열전 소자를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예의 AESA 레이더 냉각 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 다른 실시 예의 AESA 레이더 냉각 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a view showing the state of the aircraft.
2 is a view showing an AESA radar device according to an embodiment.
3 is a view showing a TR module array and an AESA radar cooling device according to an embodiment.
4 is a view showing a thermoelectric element according to an embodiment.
5 is a block diagram showing an AESA radar cooling apparatus according to an embodiment.
6 is a block diagram showing an AESA radar cooling device according to another embodiment.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions interfere with understanding of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to the other component, but another component between each component It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in any one embodiment and components including common functions will be described using the same name in other embodiments. Unless there is an objection to the contrary, the description described in any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description will be omitted in the overlapped range.
도 1은 비행체의 모습을 나타내는 도면이고, 도 2는 일 실시 예의 AESA 레이더 장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 일 실시 예의 TR 모듈 어레이 및 AESA 레이더 냉각 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 일 실시 예의 열전 소자를 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시 예의 AESA 레이더 냉각 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a view showing the appearance of a vehicle, FIG. 2 is a view showing an AESA radar device according to an embodiment, FIG. 3 is a view showing a TR module array and an AESA radar cooling device according to an embodiment, and FIG. 4 is an embodiment FIG. 5 is a block diagram showing an AESA radar cooling device according to an embodiment.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치(1)는, 비행체(9)의 동체(91)의 최전방 부분에 형성되는 레이돔(92)내에 배치되는 AESA 레이더(8)를 냉각하는 장치일 수 있다.1 to 5, the AESA
예를 들어, AESA 레이더(8)는 전면에 자체적으로 송/수신 기능을 갖는 복수 개의 송/수신 모듈(transmit/receive module, 811) (이하 TR 모듈)로 이루어진 TR 모듈 어레이(81)를 구비하는 능동형 전자주사 레이더(Active Electronically Scanned Array Radar, 이하 AESA 레이더)일 수 있다.For example, the AESA radar 8 includes a
예를 들어, 복수 개의 TR 모듈(811)은 수백 내지 천개 이상의 개수로 형성되어, AESA 레이더(8)의 전면에 따라 균일하게 배열되어 TR 모듈 어레이(81)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 TR 모듈(811)은 AESA 레이더(8)의 전면에서 가로 및 세로 방향에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 배열의 형상을 가질 수 있다.For example, the plurality of
일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치(1)는, AESA 레이더(8)에 구비되는 TR 모듈 어레이(81)의 복수 개의 TR 모듈(811)이 작동 시, 발생하는 열을 냉각시킬 수 있다.The AESA
예를 들어, AESA 레이더 냉각 장치(1)는 열전 소자 어레이(11), 냉각수 순환 장치(13), 냉각 파이프(14) 및 제어부(15)를 포함할 수 있다.For example, the AESA
열전 소자 어레이(11)는, AESA 레이더(8) 내에 배치되어 비행체(9)의 진행 방향을 기준으로 TR 모듈 어레이(81)의 후면에 부착되어 복수 개의 TR 모듈(811)에서 발생하는 열을 흡수할 수 있다.The
예를 들어, 열전 소자 어레이(11)는, 복수 개의 열전 소자(111)의 배열로 형성될 수 있고, 복수 개의 열전 소자(111)는 복수 개의 TR 모듈(811)의 후면에 부착되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 열전 소자(111)가 배치되는 배열의 형상은 복수 개의 TR 모듈(811)이 배치되는 배열의 형상과 동일하고, 개수 또한 동일할 수 있다.For example, the
여기서, 열전 소자(thermoelectric element, 111)는 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 효과를 이용한 소자로서, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 제베크 효과(Seebeck effect) 및 전류에 의해 열의 흡수 또는 발생이 생기는 펠티에 효과(Peltier effect)를 발생시키는 소자일 수 있다.Here, the thermoelectric element (111) is a device using the effect of the interaction of heat and electricity, Seebeck effect, which generates electromotive force due to the temperature difference, and Peltier, which absorbs or generates heat by electric current. It may be a device that generates an effect (Peltier effect).
예를 들어, 복수 개의 열전 소자(111)는 각각 제어부(15)에 전기적으로 연결되어 작동될 수 있다. 예를 들어, 열전 소자(111)는 제어부(15)로부터 일 방향으로 전류를 인가받아 발생하는 열전 소자(111)의 일측으로 하여금 흡열 반응을 유도할 수 있고, 타측으로는 발열 반응을 유도할 수 있다. 따라서, 열전 소자(111)는 TR 모듈(811)에 부착된 부분에서 흡열 반응을 발생시킴으로써, TR 모듈(811)을 냉각할 수 있다.For example, the plurality of
예를 들어, 복수 개의 열전 소자(111)는, TR 모듈(811)에서 발생하는 발열 반응을 감지할 수 있다. 예를 들어, TR 모듈(811)이 작동하여, 열이 발생할 경우, 열전 소자(111)에 형성되는 온도 차이에 의해 기전력을 발생할 수 있으며, 이에 따라 제어부(15)는, 열전 소자(111)로부터 인가되거나 변화되는 전력의 양을 감지함으로써, TR 모듈(811)에서 발생하는 발열의 유무와 발열량을 측정할 수 있다.For example, the plurality of
예를 들어, 열전 소자(111)는 P 형 반도체(1111), N 형 반도체(1112), 흡열 전극(1113), 방열 전극(1114), 제 1 절연 플레이트(1115) 및 제 2 절연 플레이트(1116)를 포함할 수 있다.For example, the
P 형 반도체(1111)는, 반도체에 최외곽 전자가 3개인 3족 원소를 첨가하여 정공의 수를 증가시킨 반도체일 수 있다.The P-
N 형 반도체(1112)는, 반도체에 최외곽 전자가 5개인 5족 원소를 첨가하여 전자의 수를 증가시킨 반도체일 수 있다. 예를 들어, P 형 반도체(1111) 및 N 형 반도체(1112)는 서로 동일한 크기를 가질 수 있고, 서로 일 방향에 따라 평행하게 마주보는 상태로 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.The N-
흡열 전극(1113)은, P 형 반도체(1111) 및 N 형 반도체(1112)가 평행하게 배치되는 방향에 따라 각각의 일면 사이를 연결할 수 있다. 예를 들어, 흡열 전극(1113)은, TR 모듈(811)에서 발행하는 열을 흡수하기 위해, TR 모듈(811)의 후면 사이에서 제 1 절연 플레이트(1115)을 두고 접촉될 수 있다.The
방열 전극(1114)은, P 형 반도체(1111) 및 N 형 반도체(1112)가 평행하게 배치되는 방향에 따라, 흡열 전극이 형성되지 않은 타면에 각각 형성될 수 있다. 예를 들어, P 형 반도체(1111) 및 N 형 반도체(1112) 각각의 방열 전극(1114)은 제어부(15)에 전기적으로 연결되어, 전류 또는 열의 상호 작용에 따른 열전 효과를 생성할 수 있다.The
제 1 절연 플레이트(1115)는, 흡열 전극(1113)의 노출된 면을 덮도록 형성되어 흡열 전극(1113)을 통과하는 전류의 누설을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제 1 절연 플레이트(1115)의 외면은 TR 모듈(811)의 후면에 직접 접촉될 수 있다.The first insulating
제 2 절연 플레이트(1116)는, 방열 전극(1114)의 노출된 면을 덥도록 형성되어 방열 전극(1114)을 통과하는 전류의 누설을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제 2 절연 플레이트(1116)의 외면에는 열전 소자(111)의 방열 전극(1114) 부분에서 배출되는 열을 방열하기 위한 냉각 파이프(14)가 접촉되어 설치될 수 있다.The second insulating
냉각수 순환 장치(13)는, 열전 소자 어레이(11)가 TR 모듈 어레이(81)에서 흡수한 열을 방열 또는 흡수할 수 있는 냉각수를 공급할 수 있다.The cooling
예를 들어, 냉각수 순환 장치(13)는, AESA 레이더(8) 내에 배치될 수 있지만, 냉각수 순환 장치(13)가 AESA 레이더(8) 외부에 위치되는 구성도 가능할 수 있다. 예를 들어, 냉각수 순환 장치(13)는 제어부(15)에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 냉각수 순환 장치(13)는 냉각수의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있고, 냉각수를 냉각 파이프(14)를 통해 순환시키기 위한 압력을 형성할 수 있다.For example, the
냉각 파이프(14)는, 냉각수 순환 장치(13)에서 공급되는 냉각수가 순환하는 관으로서, 열전 소자(111)의 후면, 즉 제 2 절연 플레이트(1116)에 접촉되어, 열전 소자(111)의 열 흡수원으로 기능할 수 있다.The cooling
예를 들어, 냉각 파이프(14)는, 냉각수 순환 장치(13)로부터 냉각수를 유입받는 부분으로부터 열전 소자(111)에 접촉하는 부분 까지의 토출 파이프(141) 및 토출 파이프(141)로부터 냉각수를 냉각수 순환 장치(13)로 회수하는 회수 파이프(142)를 포함할 수 있다.For example, the cooling
예를 들어, 냉각 파이프(14)는 복수 개로 형성되어 복수 개의 열전 소자(111) 각각의 제 2 절연 플레이트(1116)에 접촉되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 냉각 파이프(14)는, 냉각수 순환 장치(13)로부터 서로 독립적으로 연결되어 개별적인 냉각수의 순환 경로를 형성할 수 있다.For example, a plurality of cooling
예를 들어, 냉각 파이프(14)는, 복수 개의 냉각 파이프(14)의 전체적인 유동 경로 또는 냉각 파이프(14)의 개별적인 유동 제어를 위한 밸브의 구성을 포함할 수 있다.For example, the cooling
제 2 절연 플레이트(1116)에 설치되는 냉각 파이프(14)의 구간의 일부는 도 4와 같이, 열전 소자(111)의 길이 방향에 따라 놓여있을 수 있다. 다시 말하면, 제 2 절연 플레이트(1116)에 설치되는 냉각 파이프(14)의 일 부분은 제 2 절연 플레이트(1116)상에서 P 형 반도체(1111) 및 N 형 반도체(1112)가 서로 이격되는 방향을 따라서 밀착되어 설치될 수 있다.A portion of the section of the cooling
예를 들어, 열전 소자(111)에 접촉되는 냉각 파이프(14)의 형상은 냉각 파이프(14)의 일부가 열전 소자(111)의 길이 방향에 따른 제 2 절연 플레이트(1116)의 일측 가장자리 부분으로부터 접촉되어 열전 소자(111)의 길이 방향에 따라 반대편 타측 가장자리 부분까지 연장되고, 상기 타측 가장자리 부분에서 반대 방향을 향해 절곡 된 이후, 다시 열전 소자(111)의 길이 방향을 따라 제 2 절연 플레이트(1116)의 일측 가장자리 부분을 향해 연장되는 형상을 가질 수 있다.For example, the shape of the cooling
예를 들어, 냉각 파이프(14)는 도 4와 같이, 열전 소자(111)의 길이 방향에 따라 1회 절곡되어 순환하는 구조뿐만 아니라, 2회 또는 그 이상으로 열전 소자(111)의 길이 방향을 따라 복수 번 왕복하여 적층되는 구조를 가질 수도 있다.For example, as shown in FIG. 4, the cooling
일반적으로 단일의 열전 소자(111)는 소형이기 때문에, 냉각 파이프(14)가 제 2 절연 플레이트(1116) 내에서 복수 회 절곡되어 적층되는 순환 경로를 형성하는 것이 어려울 수 있다.In general, since a single
하지만, 위의 구조에 의하면, 냉각 파이프(14)는 열전 소자(111)의 후면에서 주로 열전 소자(111)의 길이 방향에 따라 연장되는 경로를 갖기 때문에, 구조적으로 허용될 수 있는 가능한 긴 냉각수의 순환 경로를 형성할 수 있어서, 높은 열 교환 성능을 달성할 수 있다.However, according to the above structure, since the cooling
제어부(15)는, AESA 레이더 냉각 장치(1)의 전원을 인가할 수 있고, 전체 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(15)는, TR 모듈 어레이(81)에서 측정된 신호를 통해 처리하고, 복수 개의 TR 모듈(811)이 형성하는 전자파의 주파수를 제어할 수 있는 AESA 레이더(8)의 제어를 수행할 수도 있다.The
예를 들어, 제어부(15)는, 복수 개의 열전 소자(111)에 전기적으로 연결되어 전류를 인가할 수 있다. 예를 들어, 제어부(15)는, 복수 개의 열전 소자(111)마다 개별적으로 전류를 인가할 수 있고, 그 전류의 양을 조절할 수 있어서, 복수 개의 TR 모듈(811)을 개별적으로 냉각할 수 있다.For example, the
예를 들어, 제어부(15)는, TR 모듈(811)의 발열에 따라서 열전 소자(111)의 방열 전극(1114) 사이에서 전압의 차이가 형성되거나 인가되고 있던 전압이 변화하는 것을 감지할 수 있고, 이를 통해 TR 모듈(811)의 발열의 유무를 확인할 수 있다. 더불어, 상기 전압의 차이를 기초로 TR 모듈(811)의 발열량을 측정할 수 있다.For example, the
위의 구조에 의하면, 제어부(15)는 TR 모듈 어레이(81)의 복수 개의 TR 모듈(811)마다 발열량을 측정하는 것이 가능할 수 있고, 각각의 TR 모듈(811)의 발열의 유무 및 발열량에 따라서 각각에 대응하는 열전 소자(111)에 인가되는 전류의 양을 조절함으로써, TR 모듈(811)의 발열량에 비례하여 열전 소자(111)의 냉각 성능을 조절할 수 있다.According to the above structure, the
예를 들어, 제어부(15)는, 냉각수 순환 장치(13)에 연결되어, 냉각수의 온도를 조절할 수 있고, 냉각수 순환 장치(13)로부터 복수 개의 냉각 파이프(14)로 공급되는 냉각수의 유량을 개별적으로 조절할 수 있다.For example, the
예를 들어, 제어부(15)는 복수 개의 TR 모듈(811)의 발열량 또는 복수 개의 열전 소자(111)에 인가되는 전류의 양을 기초로 복수 개의 냉각 파이프(24)에 유입되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.For example, the
위의 구조에 의하면, 각각의 TR 모듈(811)의 발열량 또는 각각에 대응하는 열전 소자(111)의 흡열 전극(1113)에서의 흡열량에 비례하여 열전 소자(111)의 방열 전극(1114)에서 형성되는 방열의 크기를 조절하는 것이 가능할 수 있으므로, 개별적인 열전 소자(111)의 냉각 효율을 일정하게 유지하는 것이 가능하고, 냉각수 순환 장치(13)의 구동에 소모되는 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.According to the above structure, the
결과적으로, 일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치(1)는, 국부적으로 발열량의 차이가 발생할 수 있는 TR 모듈 어레이(81)의 냉각에 있어서, 복수 개의 TR 모듈(811)의 개별적인 발열량의 측정과 그에 따른 열전 소자(111)의 흡열량을 조절할 수 있음으로써, TR 모듈 어레이(81)를 효과적으로 그리고 효율적으로 냉각하는 것이 가능할 수 있다.As a result, the AESA
일 실시 예에 따른 AESA 레이더 냉각 장치(1)와 열전 소자없이 냉각수만을 이용하여 냉각을 수행하는 종래의 냉각 장치와 비교할 때, TR 모듈 어레이(11)의 냉각에 있어서, 냉각수의 의존도를 줄일 수 있기 때문에, AESA 레이더(8)에서 상대적으로 큰 부피와 무게를 차지하는 냉각수 순환 장치(13)의 부피 및 무게를 효과적으로 줄일 수 있으므로, AESA 레이더(8)의 설계에 있어서, 소형 및 경량화를 달성하는 것이 유리할 수 있다.Compared to the AESA
도 6은 다른 실시 예의 AESA 레이더 냉각 장치를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram showing an AESA radar cooling device according to another embodiment.
도 6을 참조하면, 도 1 내지 도 5에 도시된 일 실시 예의 AESA 레이더 냉각 장치(1)의 냉각 파이프(14)와는 다른 냉각 파이프(24)의 구성을 갖는 AESA 레이더 냉각 장치(2)를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the AESA
예를 들어, AESA 레이더 냉각 장치(2)는 열전 소자 어레이(11), 냉각수 순환 장치(23) 냉각 파이프(24) 및 제어부(25)를 포함할 수 있다.For example, the AESA
열전 소자 어레이(11)는 복수 개의 열전 소자(111)로 구성될 수 있고, 각각의 열전 소자(111)는 각각의 TR 모듈(811)의 후면에 접촉할 수 있다.The
냉각수 순환 장치(23)는, 열전 소자(111)에서 방출되는 열을 흡수하기 위한 냉각수를 냉각 파이프(24)를 통해 순환 시킬 수 있다.The cooling
냉각 파이프(24)는 복수 개의 열전 소자(111)와 접촉하여 열전 소자(111)에서 방출되는 열을 냉각수로 냉각하는 히트 싱크일 수 있다.The cooling
예를 들어, 냉각 파이프(24)는 복수 개로 형성될 수 잇다. 이 경우 복수 개의 냉각 파이프(24)는 냉각수 순환 장치(23)로부터 개별적으로 또는 독립적으로 냉각수를 순환시킬 수 있다.For example, a plurality of cooling
도 1 내지 도 5에 도시된 복수 개의 냉각 파이프(14)가 복수 개의 열전 소자(111)마다 1:1로 개별적으로 연결되는 것과 달리, 도 6의 실시 예에 따른 복수 개의 냉각 파이프(24)는 복수 개의 열전 소자(111) 중 적어도 2개 이상의 서로 인접한 열전 소자(111)로 이루어진 그룹(G)마다 연결될 수 있다.Unlike the plurality of cooling
다시 말하면, 하나의 냉각 파이프(24)가 적어도 2개 이상의 열전 소자(111)의 방열을 담당하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 단일의 순환 경로를 가진 하나의 냉각 파이프(24)가 2 개 이상의 열전 소자(111)의 각각의 절연층을 연이어 순환하도록 구성될 수 있다.In other words, one
이 경우, 제어부(25)는 냉각수 순환 장치(23)를 제어함으로써, 복수 개의 열전 소자(111)의 그룹(G) 별로 연결된 복수 개의 냉각 파이프(24)에 유입되는 냉각수의 양을 개별적 또는 독립적으로 조절할 수 있다.In this case, the
한편, 도 6에 도시된 바에 의하면, 2 개의 열전 소자(111)가 하나의 그룹(G)을 형성하는 것으로 도시 되었지만, 2 개뿐만 아니라 3 개 또는 그 이상의 열전 소자(111)가 하나의 그룹(G)을 형성할 수 있는 것도 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 6, two
예를 들어, 제어부(25)는 복수 개의 TR 모듈(811)의 발열량 또는 복수 개의 열전 소자(111)에 인가되는 전류의 양을 기초로 복수 개의 냉각 파이프(24)에 유입되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(25)는, 복수 개의 열전 소자(111)의 그룹(G)별로 연결된 복수 개의 TR 모듈(811)의 발열량의 평균값을 기초로 각각의 그룹(G)을 순환하는 냉각 파이프(24)의 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.For example, the
예를 들어, 제어부(25)는, 복수 개의 열전 소자(111)의 그룹(G)별로 인가되는 전류의 양의 평균값을 기초로 각각의 그룹(G)을 순환하는 냉각 파이프(24)별로 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.For example, the
위의 구조에 의하면, 도 1 내지 도 5와 같이 1:1로 연결되는 냉각 파이프(14)가 열전 소자(111)의 구성보다 냉각 파이프(24)의 개수 및 냉각수 순환 경로를 감소시킬 수 있으므로 구성이 간단해 질 수 있다.According to the above structure, the cooling
그에 따라, 냉각 파이프(24)를 통해 냉각수를 개별적으로 순환시키는 냉각수 순환 장치(23) 및 제어부(25)의 제어적 구성 또한 간략해 질 수 있으므로, 상대적으로 AESA 레이더 냉각 장치(2)는 제작 및 운영에 있어서 보다 효율적일 수 있다.Accordingly, since the control configurations of the cooling
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited drawings as described above, a person skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and/or components such as the structure, device, etc. described may be combined or combined in a different form from the described method, or may be applied to other components or equivalents. Even if replaced or substituted by, appropriate results can be achieved.
Claims (11)
상기 복수 개의 TR 모듈에 1:1로 대응하는 배열로 배치되어, 상기 복수 개의 TR 모듈의 후면에 각각 접촉하는 복수 개의 열전 소자를 갖는 열전 소자 어레이;
상기 열전 소자 어레이를 냉각하기 위한 냉각수를 냉각하고, 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 순환 장치;
상기 복수 개의 열전 소자 중 적어도 2 개 이상의 인접한 열전 소자의 그룹마다 설치되고, 상기 냉각수 순환 장치에서 공급되는 냉각수를 개별적으로 순환시키는 복수 개의 냉각 파이프; 및
상기 복수 개의 열전 소자에 전기적으로 연결되어 전류를 인가할 수 있고, 상기 냉각수 순환 장치를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, a)상기 열전 소자에서 형성되는 전압의 차이를 측정하고, 상기 전압의 차이를 기초로 상기 열전 소자와 접촉하는 각각의 상기 TR 모듈의 발열량을 측정할 수 있고, b)상기 각각의 TR 모듈의 발열량에 기초하여 상기 각각의 열전 소자에 인가되는 전류의 크기를 선택적으로 제어하여 상기 복수 개의 열전 소자의 흡열량을 개별적으로 조절하고, c)상기 열전 소자의 그룹에 인가되는 전류량에 기초하여 상기 열전 소자의 그룹 별로 설치되는 냉각 파이프의 냉각수의 유량을 조절함으로써, 상기 복수 개의 열전 소자의 방열량을 그룹별로 조절하는 AESA 레이더 냉각 장치.
In the AESA radar cooling device for performing the cooling of the radar having a TR module array having a plurality of TR modules that are installed to expose a portion in the front,
An array of thermoelectric elements having a plurality of thermoelectric elements which are arranged in an array corresponding to the plurality of TR modules in a 1:1 relationship, and which respectively contact the rear surfaces of the plurality of TR modules;
A cooling water circulation device that cools cooling water for cooling the thermoelectric element array and supplies the cooling water;
A plurality of cooling pipes which are installed for each group of at least two or more adjacent thermoelectric elements among the plurality of thermoelectric elements and circulates cooling water supplied from the cooling water circulation device individually; And
It is electrically connected to the plurality of thermoelectric elements to apply a current, and includes a control unit for controlling the cooling water circulation device,
The control unit may measure a) a difference in voltage formed in the thermoelectric element, and measure the calorific value of each TR module in contact with the thermoelectric element based on the difference in voltage, and b) the respective Based on the heat generation amount of the TR module, the amount of current applied to each thermoelectric element is selectively controlled to individually adjust the heat absorption of the plurality of thermoelectric elements, and c) based on the amount of current applied to the group of thermoelectric elements. AESA radar cooling device for controlling the heat dissipation of the plurality of thermoelectric elements for each group by adjusting the flow rate of the cooling water of the cooling pipe installed for each group of the thermoelectric elements.
상기 열전 소자는
P 형 반도체;
상기 P 형 반도체로부터 이격되어 배치되는 N 형 반도체;
상기 P 형 반도체 및 N 형 반도체의 일면 사이를 연결하는 흡열 전극;
상기 P 형 반도체 및 N 형 반도체의 타면에 각각 형성되고 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 방열 전극;
일면은 상기 흡열 전극의 외면에 부착되고 타면은 상기 TR 모듈의 후면에 부착되는 제 1 절연 플레이트; 및
각각의 상기 방열 전극의 노출되는 일면 사이를 연결하고 상기 냉각 파이프와 접촉되는 제 2 절연 플레이트를 포함하고,
상기 제 2 절연 플레이트와 접촉하는 냉각 파이프의 구간의 일부는 상기 P 형 반도체 및 N 형 반도체가 이격되는 방향을 따라 진행되는 것을 특징으로 하는 AESA 레이더 냉각 장치.
According to claim 1,
The thermoelectric element
P-type semiconductor;
An N-type semiconductor spaced apart from the P-type semiconductor;
An endothermic electrode connecting between one surface of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor;
A heat radiation electrode formed on the other surfaces of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor and electrically connected to the control unit;
A first insulating plate attached to one surface of the heat absorbing electrode and the other surface of the TR module; And
A second insulating plate connected between exposed surfaces of each of the heat radiation electrodes and in contact with the cooling pipe,
AESA radar cooling apparatus, characterized in that a part of the section of the cooling pipe contacting the second insulating plate proceeds along a direction in which the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are spaced apart.
상기 TR 모듈 어레이의 냉각을 수행하는 제 1 항에 기재된 AESA 레이더 냉각 장치를 포함하는 AESA 레이더.
A TR module array having a plurality of TR modules installed to expose a portion of the front; And
An AESA radar comprising the AESA radar cooling device of claim 1 that performs cooling of the TR module array.
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