[發(fā)明專利]一種有源陣列天線結(jié)構(gòu)-熱一體化裝置及其迭代設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910550489.2
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110289473B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李玉宇;康穎;段軍;姜世波;李存龍;馬云柱;劉海強;李鑫;李超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01Q1/00
• 分類號: H01Q1/00;H01Q21/00;H01Q1/12;G06F30/20
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明涉及一種緊湊輕量型纖長有源陣列天線結(jié)構(gòu)?熱一體化裝置，包括結(jié)構(gòu)主體框架、結(jié)構(gòu)體短齒、純銅塊、熱管、焊接長扣齒主翅片和焊接長扣齒輔翅片；所述的結(jié)構(gòu)主體框架為左右鏡像對稱的鏤空結(jié)構(gòu)，在高功率有源器件對應(yīng)位置處，結(jié)構(gòu)主體框架的正面銑有埋槽用于焊接純銅塊，背面銑有兩個埋槽用于焊接熱管，熱管的兩端分別延伸至焊接長扣齒主翅片和焊接長扣齒輔翅片下面；結(jié)構(gòu)體短齒與純銅塊位于同一側(cè)，且位于純銅塊和焊接長扣齒輔翅片之間。本發(fā)明同時滿足散熱、力學(xué)性能及重量要求，保證結(jié)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)健性，且便于大量纖長線陣結(jié)構(gòu)的順利裝配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體是一種緊湊輕量型纖長有源陣列天線結(jié)構(gòu)-熱一體化裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，具有高技術(shù)性能和高可靠性的電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，由于微電子、多芯片模塊和高密度三維封裝技術(shù)的不斷進(jìn)步，使雷達(dá)天線與TR組件集成化一體設(shè)計逐漸成為發(fā)展趨勢，該種形式設(shè)計不僅能夠提高電氣性能指標(biāo)，而且能夠使整個結(jié)構(gòu)輕薄化、小型化。因此，天線與TR組件集成化設(shè)計已經(jīng)成為雷達(dá)領(lǐng)域研究的熱點之一。

纖長型線陣結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常困難的，一方面，由于有源器件的高度集成化，其功率不斷增大，而體積逐漸減小，這樣導(dǎo)致熱流密度越來越高，使得器件的散熱成為越來越顯著的問題，此外，由于纖長線陣結(jié)構(gòu)在長寬兩個維度上的尺寸比例非常大，使得可利用的空間變得十分狹窄，打破了散熱面積與流阻的平衡，很難設(shè)計充足且合適的散熱面積，進(jìn)一步加劇了散熱難度。另一方面，由于結(jié)構(gòu)變得纖長，增大了結(jié)構(gòu)的柔性，且散熱器會占據(jù)很大一部分體積，減少了加強筋數(shù)量，進(jìn)一步減弱結(jié)構(gòu)剛性，因此如何在有限空間內(nèi)設(shè)計出剛度和強度均符合設(shè)定要求的結(jié)構(gòu)，并且能保證其在復(fù)雜條件下的可靠性和穩(wěn)健性，成為必須克服的難題。

傳統(tǒng)的分離式散熱器無法同時保證纖長線陣結(jié)構(gòu)的散熱及可靠性要求，且分離式散熱器在制作過程中，由于加工誤差及焊接工藝，會產(chǎn)生較大的彎扭組合變形，使得散熱器安裝在結(jié)構(gòu)件上時，無法為有源器件提供一個平整且精準(zhǔn)的安裝基準(zhǔn)面，從而影響電性能，此外，在大量的線陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行陣列裝配時，由于組合變形，使線陣在高度方向無法順利插拔。綜上，為了同時滿足散熱與力學(xué)性能要求，保證結(jié)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)健性，且便于大量纖長線陣結(jié)構(gòu)的順利裝配，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)-熱一體化設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

針對空間狹窄、纖長的有源陣列天線結(jié)構(gòu)，為同時滿足散熱、力學(xué)性能及重量要求，保證結(jié)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)健性，且便于大量纖長線陣結(jié)構(gòu)的順利裝配，提供一種緊湊輕量型纖長有源陣列天線結(jié)構(gòu)-熱一體化裝置。

技術(shù)方案

一種緊湊輕量型纖長有源陣列天線結(jié)構(gòu)-熱一體化裝置，其特征在于包括結(jié)構(gòu)主體框架、結(jié)構(gòu)體短齒、純銅塊、熱管、焊接長扣齒主翅片和焊接長扣齒輔翅片；所述的結(jié)構(gòu)主體框架為左右鏡像對稱的鏤空結(jié)構(gòu)，在高功率有源器件對應(yīng)位置處，結(jié)構(gòu)主體框架的正面銑有30×32×0.5mm的埋槽用于焊接純銅塊，背面銑有兩個寬為10mm、深為1.2mm的埋槽用于焊接熱管，熱管的兩端分別延伸至焊接長扣齒主翅片和焊接長扣齒輔翅片下面；結(jié)構(gòu)體短齒與純銅塊位于同一側(cè)，且位于純銅塊和焊接長扣齒輔翅片之間。

所述的結(jié)構(gòu)主體框架為鋁。

所述的熱管為銅。

一種緊湊輕量型纖長有源陣列天線結(jié)構(gòu)-熱一體化裝置的迭代設(shè)計方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將匹配電氣性能的結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)模型，進(jìn)行一體化布局，設(shè)計散熱面積、流阻、結(jié)構(gòu)體短齒、銅塊、熱管規(guī)格、扣齒長度、厚度及間距；

步驟2：對初布局的一體化模型使用Flotherm進(jìn)行熱數(shù)值計算，分析散熱性能是否滿足參考準(zhǔn)則，若不滿足，重新設(shè)計布局，若滿足，執(zhí)行下一步；