UA139015U

UA139015U - ACTIVE PHASE ANTENNA GRID MODULE HOUSING

Info

Publication number: UA139015U
Application number: UAU201906967U
Authority: UA
Inventors: Юрій Єгорович Ніколаєнко; Євген Миколайович Письменний; Федір Федорович Дубровка; Сергій Анатолійович Рева; Олександр Володимирович Баранюк; Валерій Андрійович Рогачов; Володимир Юрійович Кравець; Олексій Якович Паламарчук
Original assignee: Національний Технічний Університет України "Київський Політехнічний Інститут Імені Ігоря Сікорського"
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2019-12-10

Abstract

Корпус модуля активної фазованої антенної решітки, виконаний з теплопровідного матеріалу, що містить основу з поздовжніми каналами, місцями для установки охолоджуваних елементів та тепловими трубами, встановленими з забезпеченням теплового контакту в поздовжніх каналах основи так, що їхні зони випаровування знаходяться в області місць для установки охолоджуваних елементів, а зони конденсації оснащено пристроями повітряного охолодження, згідно з корисною моделлю місця для установки охолоджуваних елементів розташовано на першій, монтажній, стороні основи, а пристрої повітряного охолодження виконані на другій, протилежній першій, стороні основи, поздовжні канали виконані відкритими до першої, монтажної, сторони основи, теплові труби виконані плоскими або плоскоовальними, причому одна плоска поверхня корпусу кожної теплової труби в зоні випаровування є місцем для установки охолоджуваного елементу, а друга плоска поверхня корпусу кожної теплової труби знаходиться в тепловому контакті з пристроями повітряного охолодження.The housing of the active phased array antenna module is made of a thermally conductive material comprising a base with longitudinal channels, places for installation of cooled elements and heat pipes installed to provide thermal contact in the longitudinal channels of the base so that their evaporation zones are in the area of cooling places. condensing zones are equipped with air cooling devices, according to the useful model of the place for installation of cooled elements is located on the first, mounting, side of the base, and air cooling devices are made on the second, opposite the first, side of the base, longitudinal channels are made open to the first, mounting , the sides of the base, the heat pipes are made flat or flat-oval, and one flat surface of the body of each heat pipe in the evaporation zone is a place to install the cooled element, and the second flat surface of the body of each heat pipe is in thermal contact with the device. troy air cooling.

Description

Корисна модель належить до галузі радіолокаційної техніки, зокрема до активних фазованих антенних решіток (АФАР), а саме - до корпусів потужних надвисокочастотних передавальних та приймально-передавальних модулів АФАР.The utility model belongs to the field of radar technology, in particular to active phased antenna arrays (APARs), namely - to the housings of powerful ultra-high-frequency transmitting and receiving-transmitting modules of APARs.

До складу АФАР входить велика кількість (іноді до декількох тисяч) приймально- передавальних або передавальних надвисокочастотних (НВЧ) модулів. Основними активними електронними компонентами зазначених модулів АФАР є НВЧ транзистори або НВЧ монолітні інтегральні схеми підсилювачів потужності. При коефіцієнті корисної дії підсилювачів потужності 25...40 95 значна частина електричної енергії, що споживається НВЧ модулем, перетворюється в теплоту. В результаті підвищення температури активних електронних компонентів знижується надійність роботи НВЧ модулів і АФАР в цілому. Для зниження температури активних НВЧ електронних компонентів в конструкції модуля АФАР використовують засоби тепловідведення.AFAR includes a large number (sometimes up to several thousand) of receiving-transmitting or transmitting ultra-high-frequency (HF) modules. The main active electronic components of these AFAR modules are microwave transistors or microwave monolithic integrated circuits of power amplifiers. When the efficiency of power amplifiers is 25...40 95, a significant part of the electrical energy consumed by the microwave module is converted into heat. As a result of an increase in the temperature of active electronic components, the reliability of the operation of microwave modules and AFAR as a whole decreases. To reduce the temperature of active microwave electronic components in the design of the AFAR module, heat dissipation means are used.

Відомий герметичний електро- і теплопровідний корпус НВЧ модуля з мікрозборками, у середній частині якого виконана теплопровідна і екрануюча перегородка, що розділяє корпус на щонайменше два об'єми (див. патент України на корисну модель ША 14005 у, МПК НОБК 7/20 "Модуль", опубл. 17.04.2006). В відомому рішенні кожний об'єм герметизується окремою кришкою. До тепло- і електропровідної перегородки корпусу з протилежних боків приклеєні або припаяні тонкі друковані плати з мікрозборками. Теплота від мікрозборок передається кондукцією до тепло- і електропровідної перегородки корпусу через друковані плати.A well-known hermetic, electrically and thermally conductive case of a microwave module with micro-assemblies, in the middle part of which a heat-conducting and shielding partition is made, dividing the case into at least two volumes (see patent of Ukraine for utility model SHA 14005 y, IPC NOBK 7/20 "Module ", published on April 17, 2006). In the known solution, each volume is sealed with a separate cover. Thin printed circuit boards with micro-assemblies are glued or soldered to the thermally and electrically conductive partition of the case on opposite sides. Heat from microassemblies is transferred by conduction to the thermally and electrically conductive partition of the case through printed circuit boards.

Недоліком відомого корпусу модуля є неефективність відведення теплоти від мікрозборок при підвищенні їхньої потужності, що обумовлено значним тепловим опором друковної плати та низькою ефективністю відведення теплоти з поверхні корпусу природною конвекцією оточуючого повітря.The disadvantage of the known module housing is the inefficiency of heat removal from microassemblies when their power is increased, which is due to the significant thermal resistance of the printed circuit board and the low efficiency of heat removal from the surface of the housing by natural convection of the surrounding air.

Відома конструкція корпуса НВЧ передавального модуля АФАР С-діапазону (див. статтю:The design of the case of the UHF transmission module of the C-band AFAR is known (see the article:

О.Т. Драк, В.Г. Жигалов, А.И. Задорожній, М.Д. Парнес. Опьіт решения задачи теплоотвода от передающего модуля АФАР. - "Злектроника и микрозлектроника СВЧ", 2015. - Т. 1, Мо 1. - С. 292-295, рис. 3), що містить основу у вигляді плити з теплопровідного матеріалу (алюмінієвий сплав ДІЄТ) товщиною б мм, на одній стороні якої виконано заглиблення в 2,6 мм для встановлення алюмінієвих пластин з активними НВЧ електронними компонентами, а на протилежній стороні основи виконано ребра охолодження товщиною 1 мм, висотою 8 мм зO.T. Drak, V.G. Zhigalov, A.I. Zadorozhnyi, M.D. Parnes. An example of solving the problem of heat dissipation from the AFAR transmitting module. - "Microwave Electronics and Microelectronics", 2015. - Vol. 1, Mo. 1. - P. 292-295, fig. 3), which contains a base in the form of a plate made of heat-conducting material (DIET aluminum alloy) with a thickness of mm, on one side of which a recess of 2.6 mm is made for installing aluminum plates with active microwave electronic components, and on the opposite side of the base, cooling ribs are made 1 mm thick, 8 mm high

Зо кроком 4 мм. Для підвищення ефективності охолодження передбачено обдування ребер потоком повітря від вентилятора повітропровіду.With a step of 4 mm. To increase the efficiency of cooling, the ribs are blown by air flow from the duct fan.

Недоліком відомої конструкції корпуса НВЧ модуля є перевищення максимального перегріву електронних компонентів відносно охолоджуючого повітря більше допустимого значення на 5"С, що обумовлено недостатньою теплопровідністю матеріалу основи корпуса модуля і недостатньою товщиною основи. Крім того, корпус має значний аеродинамічний опір, що обумовлено малим розміром (3 мм) повітряних каналів між ребрами охолодження. Підвищення аеродинамічного опору призводить до підвищення витрат електричної енергії на роботу вентилятора повітропроводу.The disadvantage of the known design of the microwave module housing is that the maximum overheating of the electronic components relative to the cooling air exceeds the permissible value by 5"C, which is due to the insufficient thermal conductivity of the material of the base of the module housing and the insufficient thickness of the base. In addition, the housing has significant aerodynamic resistance, which is due to its small size ( 3 mm) of air ducts between the cooling fins.The increase in aerodynamic resistance leads to an increase in the cost of electrical energy for the operation of the duct fan.

Як найближчий аналог вибрано корпус модуля активної фазованої антенної решітки (патентAs the closest analogue, the housing of the active phased array antenna module (patent

Російської Федерації КО 175877 01, МПК НОТО 21/00 (2006.01), "Корпус модуля активной фазированой антенной решетки", опубл. 21.12.2017), що містить теплопровідну основу з розташованими на ній місцями для установки охолоджуваних елементів, під якими, із забезпеченням теплового контакту з корпусом модуля, розташовані теплові труби так, що зони їх випаровування знаходяться під місцями для установки охолоджуваних елементів, а зони конденсації знаходяться з зовнішнього боку корпусу модуля і забезпечені пристроями повітряного охолодження, при цьому корпус модуля активної фазованої антенної решітки являє собою єдиний масив, безпосередньо в якому в паралельних каналах з гнотом на стінках та паропроводом сформовані теплові труби, що знаходяться в безпосередньому тепловому контакті між собою, а корпус модуля одночасно є стінками сформованих в ньому теплових труб.of the Russian Federation KO 175877 01, IPC NOTO 21/00 (2006.01), "Housing of the active phased array antenna module", publ. 21.12.2017), containing a heat-conducting base with places for installing cooled elements located on it, under which, ensuring thermal contact with the module body, heat pipes are located so that their evaporation zones are located under places for installing cooled elements, and condensation zones are located on the outside of the module body and are equipped with air cooling devices, while the body of the active phased antenna array module is a single array directly in which heat pipes are formed in parallel channels with a wick on the walls and a steam pipe, which are in direct thermal contact with each other, and the body of the module is simultaneously the walls of the heat pipes formed in it.

Мінімальна відстань від місця установки охолоджуваного елементу до теплової труби дорівнює товщині стінки теплової труби з урахуванням технологічних вимог її виготовлення.The minimum distance from the place of installation of the cooled element to the heat pipe is equal to the thickness of the wall of the heat pipe, taking into account the technological requirements of its manufacture.

Основним недоліком найближчого технічного рішення є низькі теплові характеристики, що обумовлено наступними причинами.The main disadvantage of the nearest technical solution is low thermal characteristics, due to the following reasons.

По-перше, в алюмінієвих теплових трубах не можливо використати як теплоносій дистильовану воду, яка має найкращі теплофізичні характеристики порівняно з іншими рідинами. При тривалій взаємодії води з алюмінієм виділяється водень, що блокує зону конденсації теплової труби і суттєво підвищує її тепловий опір і збільшує перепад температури по тепловій трубі.Firstly, it is not possible to use distilled water as a heat carrier in aluminum heat pipes, which has the best thermophysical characteristics compared to other liquids. When water interacts with aluminum for a long time, hydrogen is released, which blocks the condensation zone of the heat pipe and significantly increases its thermal resistance and increases the temperature difference along the heat pipe.

По-друге, зниження теплових характеристик обумовлено неможливістю забезпечити бо надійний тепловий контакт між алюмінієвими корпусом та гнотом теплової труби. Наприклад,Secondly, the decrease in thermal characteristics is due to the impossibility of ensuring reliable thermal contact between the aluminum body and the wick of the heat pipe. Example,

при виготовленні теплової труби з міді це досягається за рахунок виконання гноту з мідного порошку або повсті і спікання їх між собою та з корпусом теплової труби при високій температурі. В разі виконання корпусу з алюмінію, що має місце в найближчому аналогу, забезпечити спікання алюмінієвого порошку або алюмінієвої повсті з поверхнею каналів в алюмінієвій основі корпуса модуля технологічно дуже складно, оскільки їхня поверхня вкрита стійкою окисною плівкою, що перешкоджає процесу спікання. При виконанні гноту у вигляді декількох шарів металевої сітки, наприклад з міді або неіржавіючої сталі, забезпечити надійний тепловий контакт гноту з алюмінієвим корпусом також не можливо. Крім того, наявність різнорідних металів в контакті з рідким теплоносієм теплової труби сприяє розвитку корозійних процесі, виділенню неконденсованих газів та підвищенню теплового опору та перепаду температури по тепловій трубі, що також знижує теплові характеристики корпуса модуля.in the manufacture of a heat pipe from copper, this is achieved by making a wick from copper powder or felt and sintering them together and with the body of the heat pipe at a high temperature. In the case of an aluminum housing, which is the closest analogue, it is technologically very difficult to ensure the sintering of aluminum powder or aluminum felt with the surface of the channels in the aluminum base of the module housing, since their surface is covered with a stable oxide film that prevents the sintering process. When the wick is made in the form of several layers of metal mesh, for example, from copper or stainless steel, it is also not possible to ensure reliable thermal contact of the wick with the aluminum case. In addition, the presence of dissimilar metals in contact with the liquid coolant of the heat pipe contributes to the development of corrosion processes, the release of non-condensed gases and an increase in thermal resistance and temperature drop along the heat pipe, which also reduces the thermal characteristics of the module body.

По-третє, виконання пристроїв повітряного охолодження у найбільш близькому технічному рішенні ззовні основи збільшує довжину теплових труб, що знижує максимальний тепловий потік, який передають теплові труби.Thirdly, the implementation of air cooling devices in the closest technical solution from the outside of the base increases the length of the heat pipes, which reduces the maximum heat flow transmitted by the heat pipes.

Ще одним недоліком найближчого технічного рішення є недостатня ремонтопридатність, оскільки при виходу з ладу однієї теплової труби відновити її працездатність без повного демонтажу всього модуля не можливо.Another disadvantage of the nearest technical solution is insufficient maintainability, since if one heat pipe fails, it is impossible to restore its operability without completely dismantling the entire module.

Недоліком є й завищені масогабаритні характеристики найближчого аналогу. Так, виконання пристроїв повітряного охолодження ззовні основи збільшує довжину модуля, а виконання теплових труб циліндричної форми в тілі основи корпусу модуля збільшує товщину основи, а відповідно, і масу всього пристрою.The disadvantage is the overestimated weight and size characteristics of the nearest analogue. Thus, the implementation of air cooling devices from the outside of the base increases the length of the module, and the implementation of cylindrical heat pipes in the body of the base of the module body increases the thickness of the base, and accordingly, the mass of the entire device.

В основу корисної моделі поставлена задача шляхом введення нової сукупності суттєвих ознак забезпечити підвищення теплових характеристик, підвищення ремонтопридатності та зменшення довжини і маси корпуса модуля активної фазованої антенної решітки.The basis of a useful model is the task of ensuring an increase in thermal characteristics, an increase in maintainability, and a reduction in the length and weight of the active phased antenna module housing by introducing a new set of essential features.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в корпусі модуля активної фазованої антенної решітки, виконаному з теплопровідного матеріалу, який містить основу з поздовжніми каналами, місцями для установки охолоджуваних елементів та тепловими трубами, встановленими з забезпеченням теплового контакту в поздовжніх каналах основи так, що їхні зони випаровування знаходяться в області місць для установки охолоджуваних елементів, аThe task is solved due to the fact that in the case of the active phased array antenna module, made of heat-conducting material, which contains a base with longitudinal channels, places for installing cooled elements and heat pipes installed to ensure thermal contact in the longitudinal channels of the base so that their evaporation zones are located in the area of places for installing cooled elements, and

Зо зони конденсації оснащено пристроями повітряного охолодження, новим є те, що місця для установки охолоджуваних елементів розташовано на першій, монтажній, стороні основи, а пристрої повітряного охолодження виконано на другій, протилежній їй, стороні основи, поздовжні канали виконано відкритими до першої, монтажної, сторони основи, теплові труби виконано плоскими або плоскоовальними, причому одна плоска поверхня корпусу кожноїThe condensation zone is equipped with air cooling devices, the new thing is that places for installing cooled elements are located on the first, mounting, side of the base, and air cooling devices are made on the second, opposite, side of the base, the longitudinal channels are made open to the first, mounting side, sides of the base, the heat pipes are made flat or flat-oval, and one flat surface of the body of each

З5 теплової труби в зоні випаровування є місцем для установки охолоджуваного елементу, а друга, протилежна першій, плоска поверхня корпусу кожної теплової труби знаходиться в тепловому контакті з пристроями повітряного охолодження. Пристрої повітряного охолодження виконані як одне ціле з основою корпуса модуля, причому відстань між плоскими тепловими трубами та пристроями повітряного охолодження є мінімальною з урахуванням технологічних вимог їхнього виготовлення та характеристик міцності основи корпуса модуля. Теплові труби виконано з міді, а як теплоносій застосовано дистильовану воду.C5 of the heat pipe in the evaporation zone is a place for installing the cooled element, and the second, opposite to the first, flat surface of the body of each heat pipe is in thermal contact with air cooling devices. Air cooling devices are made as one unit with the base of the module body, and the distance between flat heat pipes and air cooling devices is minimal, taking into account the technological requirements of their manufacture and the strength characteristics of the base of the module body. Heat pipes are made of copper, and distilled water is used as a coolant.

Зазначена сукупність суттєвих ознак забезпечує використання в корпусі модуля, що заявляється, мідних тонких плоских теплових труб з найбільш ефективним теплоносієм - дистильованою водою, створює надійний тепловий контакт гноту з корпусом теплової труби, зменшує довжину теплових труб, в наслідок чого підвищуються теплові характеристики корпуса модуля, покращується його ремонтопридатність та зменшується довжина і маса.The specified set of essential features ensures the use of copper thin flat heat pipes with the most effective heat carrier - distilled water in the housing of the claimed module, creates reliable thermal contact of the wick with the heat pipe housing, reduces the length of the heat pipes, as a result of which the thermal characteristics of the module housing increase, its maintainability improves and its length and weight decrease.

Суть корисної моделі пояснюють креслення.Drawings explain the essence of a useful model.

На Фіг. 1 представлено загальний вигляд корпусу модуля активної фазованої антенної решітки зі знятою верхньою кришкою.In Fig. 1 shows a general view of the active phased array antenna module housing with the top cover removed.

На Фіг. 2 наведено поперечний переріз корпусу модуля по лінії А-А.In Fig. 2 shows a cross-section of the module body along line A-A.

На Фіг. 3 зображено фрагмент Б поперечного перерізу корпусу модуля по лінії А-А у збільшеному масштабі.In Fig. 3 shows fragment B of the cross-section of the module body along the line A-A on an enlarged scale.

Корпус модуля активної фазованої антенної решітки виконано з теплопровідного матеріалу, наприклад з алюмінію або алюмінієвого сплаву, як єдиний масив (Фіг. 1). Він містить основу 1 з двома сторонами 2 та 3. Перша сторона 2 є монтажною. На першій стороні 2 основи 1 розташовано місця 4 для установки найбільш тепловиділяючих охолоджуваних НВЧ елементів та електронні вузли та блоки модуля АФАР (охолоджувані НВЧ елементи та електронні вузли і блоки на Фіг. 1 не показано). На другій, протилежній першій, стороні З основи 1 виконані пристрої 5 повітряного охолодження. Пристрої 5 повітряного охолодження виконано, наприклад, бо у вигляді поздовжніх ребер, як одне ціле з основою 1 корпуса модуля АФАР.The body of the module of the active phased array antenna is made of heat-conducting material, for example, aluminum or aluminum alloy, as a single array (Fig. 1). It contains a base 1 with two sides 2 and 3. The first side 2 is the mounting side. On the first side 2 of the base 1 there are places 4 for installing the most heat-emitting cooled microwave elements and electronic units and blocks of the AFAR module (cooled microwave elements and electronic units and blocks are not shown in Fig. 1). On the second, opposite to the first, side of the base 1, air cooling devices 5 are made. Air cooling devices 5 are made, for example, in the form of longitudinal ribs, as one unit with the base 1 of the housing of the AFAR module.

В основі 1 виконано поздовжні канали 6, наприклад, прямокутного перерізу (див. Фіг. 1 таIn the base 1, longitudinal channels 6 are made, for example, of rectangular cross-section (see Fig. 1 and

Фіг. 3). При цьому поздовжні канали б виконано відкритими до першої, монтажної, сторони 2 основи 1. В поздовжніх каналах б встановлено з забезпеченням теплового контакту та закріплено теплові труби 7. Теплові труби 7 виконано тонкими, наприклад товщиною 3...6 мм, плоскими або плоскоовальними.Fig. 3). At the same time, the longitudinal channels would be made open to the first, installation, side 2 of the base 1. Heat pipes 7 would be installed in the longitudinal channels to ensure thermal contact and fixed. The heat pipes 7 would be made thin, for example 3...6 mm thick, flat or flat-oval .

На Фіг. З показано плоскі теплові труби 7 прямокутного перерізу. Матеріалом корпусу 8 та гноту 9 теплових труб 7 є, наприклад, мідь. Гніт 9 є металоволокнистим і виготовлений спіканням відрізків мідних волокон між собою і з корпусом 8 теплової труби 7 з забезпеченням надійного теплового контакту. Як теплоносій застосовано, наприклад, дистильовану воду.In Fig. C shows flat heat pipes 7 of rectangular section. The material of the body 8 and the wick 9 of the heat pipes 7 is, for example, copper. The wick 9 is metal fiber and is made by sintering sections of copper fibers between themselves and with the body 8 of the heat pipe 7, ensuring reliable thermal contact. For example, distilled water is used as a coolant.

Теплові труби 7 встановлені та закріплені в поздовжніх каналах 6 основи 1 таким чином, що їхні зони випаровування знаходяться в області місць 4 для установки охолоджуваних НВЧ елементів. Місця 4 для установки найбільш тепловиділялючих охолоджуваних НВЧ елементів розташовано, наприклад, в ряд, перпендикулярно до довжини основи 1, наближено до її середньої частини (див. Фіг. 1). Товщина плоскої теплової труби 7 вибрана не меншою за глибини відповідного поздовжнього каналу б (див. Фіг. 2 та Фіг. 3). За рахунок цього одна (перша) плоска поверхня корпусу 8 кожної теплової труби 7 в зоні випаровування фактично є місцем 4 для установки охолоджуваного НВЧ елемента. В разі використання в модулі АФАР палет з декількома НВЧ елементами, наприклад, з двома, місце 10 для установки палети з двома НВЧ елементами охоплює дві суміжні теплові труби 7 (як це показано на Фіг. 1 та Фіг. З пунктирними лініями).The heat pipes 7 are installed and fixed in the longitudinal channels 6 of the base 1 in such a way that their evaporation zones are in the area of the places 4 for installing the cooled microwave elements. Places 4 for installing the most heat-emitting cooled microwave elements are located, for example, in a row, perpendicular to the length of the base 1, closer to its middle part (see Fig. 1). The thickness of the flat heat pipe 7 is chosen not less than the depth of the corresponding longitudinal channel b (see Fig. 2 and Fig. 3). Due to this, one (first) flat surface of the housing 8 of each heat pipe 7 in the evaporation zone is actually a place 4 for installing a cooled microwave element. In the case of using in the AFAR module a pallet with several microwave elements, for example with two, the place 10 for installing a pallet with two microwave elements covers two adjacent heat pipes 7 (as shown in Fig. 1 and Fig. with dotted lines).

Друга, протилежна першій, плоска поверхня корпусу 8 кожної теплової труби 7 знаходиться в тепловому контакті з пристроями 5 повітряного охолодження, виконаними як одне ціле з основою 1 (див. Фіг. 3). Таким чином, довжина зон конденсації теплових труб 7 практично дорівнює всій довжині теплових труб, окрім зон випаровування. Зони конденсації теплових труб оснащено пристроями 5 повітряного охолодження без збільшення довжини основи 1. Надійний тепловий контакт між тепловими трубами 7 та стінками поздовжніх каналів б основи 1 забезпечено, наприклад, за допомогою шару теплопровідної пасти типу Агсіїс Зіїмег 5 з коефіцієнтом теплопровідності 8,7 Вт/(м:"С) |див.: Теплопроводность термопаст (сравнение термопаст по теплопроводности - рейтинг термопаст) пЕр:/ЛПегтаїїпто.ги/5мо|5іма-The second, opposite to the first, flat surface of the housing 8 of each heat pipe 7 is in thermal contact with the air cooling devices 5, made as one unit with the base 1 (see Fig. 3). Thus, the length of the condensation zones of the heat pipes 7 is practically equal to the entire length of the heat pipes, except for the evaporation zones. The condensation zones of the heat pipes are equipped with air cooling devices 5 without increasing the length of the base 1. Reliable thermal contact between the heat pipes 7 and the walls of the longitudinal channels b of the base 1 is ensured, for example, by means of a layer of heat-conducting paste of the Agsiis Ziimeg 5 type with a thermal conductivity coefficient of 8.7 W/ (m:"С) | see: Thermal conductivity of thermal pastes (comparison of thermal pastes by thermal conductivity - rating of thermal pastes) pEr:/LPegtaiyipto.gy/5mo|5ima-

Зо таїегіарм/таїегіау-гагпуеЛеріоргомодпов5і-їептораві-5гампепів-Тїептораві-ро-їіеріоргомодпозвії-1- муа;козіїйТаріє 21. Відстань між плоскими тепловими трубами 7 та поверхнею З основи 1 з пристроями 5 повітряного охолодження є мінімальною з урахуванням технологічних вимог їхнього виготовлення та характеристик міцності основи корпуса модуля, і може складати, наприклад, 1,5...3 мм.21. The distance between the flat heat pipes 7 and the surface of the base 1 with air cooling devices 5 is minimal, taking into account the technological requirements of their manufacture and characteristics strength of the base of the module body, and can be, for example, 1.5...3 mm.

Робота запропонованого корпусу модуля активної фазованої антенної решітки полягає в наступному.The operation of the proposed housing of the active phased array antenna module is as follows.

При підведенні теплового потоку від охолоджуваних НВЧ елементів або палет з охолоджуваними НВЧ елементами до місць 4 або 10 їхньої установки, відповідно, в зоні випаровування теплових труб 7 тепловий потік за рахунок теплопровідності матеріалу стінки корпуса 8 теплової труби 7 передається до гноту 9. Рідкий теплоносій, що знаходиться в капілярних порах гноту 9, починає кипіти, інтенсивно поглинаючи при цьому підведену теплоту.When bringing the heat flow from the cooled microwave elements or pallets with cooled microwave elements to places 4 or 10 of their installation, respectively, in the evaporation zone of the heat pipes 7, the heat flow due to the thermal conductivity of the material of the wall of the body 8 of the heat pipe 7 is transferred to the wick 9. Liquid coolant, located in the capillary pores of the wick 9, begins to boil, intensively absorbing the supplied heat.

Пара теплоносія рухається вздовж парового простору теплової труби та конденсується на внутрішній поверхні теплової труби в зоні конденсації, віддаючи при цьому теплоту пароутворення корпусу 8 в зоні конденсації плоскої теплової труби. Виділена при цьому теплота передається теплопровідністю через стінку корпусу 8 теплової труби 7, що контактує з основою 1, через шар теплопровідної пасти в зоні контакту між ними - до основи 1 корпуса модуля та через тіло основи 1 до пристроїв 5 повітряного охолодження, які обдуваються повітряним потоком (на Фіг. 1 потік повітря показано стрілками). Сконденсований теплоносій завдяки дії капілярних сил по гноту 9 повертається до зони випаровування теплової труби і цикл передачі теплоти повторюється.The steam of the coolant moves along the steam space of the heat pipe and condenses on the inner surface of the heat pipe in the condensation zone, giving off the heat of steam formation of the housing 8 in the condensation zone of the flat heat pipe. The heat released in this case is transferred by thermal conductivity through the wall of the body 8 of the heat pipe 7, which is in contact with the base 1, through a layer of heat-conducting paste in the contact zone between them - to the base 1 of the module body and through the body of the base 1 to the air cooling devices 5, which are blown by the air flow (in Fig. 1, the air flow is shown by arrows). Due to the action of capillary forces on the wick 9, the condensed coolant returns to the evaporation zone of the heat pipe and the cycle of heat transfer is repeated.

Порівняно з найбільш близьким технічним рішенням заявлений пристрій має вищі теплові характеристики, більш високу ремонтопридатність, зменшену довжину та масу. Виконання плоских теплових труб з міді дозволить застосувати найбільш ефективний теплоносій - дистильовану воду, що покращить теплові характеристики корпусу модуля. Розташування зон конденсації теплових труб безпосередньо в основі на мінімальній відстані від пристроїв повітряного охолодження забезпечить розосередження локального теплового потоку від місць 4 або 10 встановлення охолоджуваних НВЧ елементів або палет з ними на більшу поверхню тепловідведення з мінімальним термічним опором, що підвищить ефективність охолодження та теплові характеристики корпуса модуля. Виконання корпуса та гноту плоских теплових труб з міді забезпечить надійний тепловий контакт між ними, знизить тепловий опір та підвищить тепловий потік, що передається при кутах нахилу.Compared to the closest technical solution, the claimed device has higher thermal characteristics, higher maintainability, reduced length and weight. Making flat copper heat pipes will allow the use of the most effective coolant - distilled water, which will improve the thermal characteristics of the module body. The location of the condensation zones of heat pipes directly in the base at a minimum distance from air cooling devices will ensure the dispersion of local heat flow from places 4 or 10 of installing cooled microwave elements or pallets with them on a larger surface of heat dissipation with minimal thermal resistance, which will increase the cooling efficiency and thermal characteristics of the case module. Making the body and wick of flat heat pipes from copper will ensure reliable thermal contact between them, reduce thermal resistance and increase the heat flow transmitted at tilt angles.

Встановлення теплових труб в пазах основи за допомогою теплопровідної пасти дозволяє в разі виходу однієї теплової труби з ладу, легко замінити її іншою. При цьому немає необхідності знімати всі електронні компоненти та елементи монтажу з поверхні корпуса модуля. Завдяки цьому підвищено ремонтопридатність корпуса модуля.Installing heat pipes in the grooves of the base with the help of heat-conducting paste allows you to easily replace one heat pipe with another if it fails. At the same time, there is no need to remove all electronic components and mounting elements from the surface of the module housing. Thanks to this, the repairability of the module body is increased.

Таким чином, запропонований корпус модуля активної фазованої антенної решітки є новим, промислово придатним технічним рішенням з підвищеними тепловими характеристиками, з підвищеною ремонтопридатністю, зниженими довжиною та масою і може бути використано для ефективного відведення теплоти від потужних охолоджуваних НВЧ елементів передавальних та приймально-передавальних модулів АФАР.Thus, the proposed housing of the active phased antenna array module is a new, industrially suitable technical solution with increased thermal characteristics, with increased maintainability, reduced length and weight and can be used for effective heat removal from powerful cooled microwave elements of the AFAR transmitter and receiver modules .

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The body of the module of the active phased antenna array, which is made of a heat-conducting material, containing a base with longitudinal channels, places for installing cooling elements and heat pipes installed to ensure thermal contact in the longitudinal channels of the base so that their evaporation zones are in the area of places for installing cooled elements, and the condensation zone is equipped with air cooling devices, which differs in that the places for installing cooled elements are located on the first, mounting, side of the base, and the air cooling devices are made on the second, opposite to the first, side of the base, the longitudinal channels are made open to the first, mounting, side of the base, the heat pipes are made flat or flat-oval, and one flat surface of the body of each heat pipe in the evaporation zone is a place for installing the cooled element, and the second flat surface of the body of each heat pipe is in the thermal contact those with air cooling devices.

2. The active phased antenna array module housing according to claim 1, which is characterized by the fact that the air cooling devices are made as one unit with the base of the module housing, and the distance between the flat heat pipes and the air cooling devices is Zo minimal, taking into account the technological requirements of their manufacture and characteristics strength of the base of the module body.

3. The housing of the module of the active phased antenna array according to claims 1, 2, which differs in that the heat pipes are made of copper, and distilled water is used as the heat carrier. - shin nn W YOU SHY! ryn: nim nn, i MODU TOMI MTM . . an MAM nn. eh! ES rn Tr nya PYSHY nn i pen Oh | DEMO: WITH AND POM ST NOT IN! b 72 4 A yu

Fig. 1

А-А их Кк ке ОЖщ щ хе ШО щу я Still r

Fig. 2

" ."- y Bern ap lШeno cheh PEK KE I shk nn a 1 THIRDS) h i Izh Me pen M a nn y ri In the day of E SKP

Fig. 5 ". va