[發明專利]一種液冷相控陣天線的液冷板及其冷卻方法

有效

• 申請號: 202011566864.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112670696B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 宋世豪;劉利杰;高子健;袁關東
• 申請（專利權）人: 北京華航無線電測量研究所
• 主分類號: H01Q1/00
• 分類號: H01Q1/00;H01Q1/50;H01Q3/34
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 侯永帥

本發明涉及一種液冷相控陣天線的液冷板及其冷卻方法，屬于相控陣天線技術領域，解決了現有技術相控陣天線的天線陣面的熱流密度很大，導致天線陣面溫度升高影響天線性能的問題。本發明的液冷板，液冷板的金屬基體設有用于流通冷卻液的內部空腔；內部空腔包括：分水腔、并行流道和匯水腔；并行流道包括多個并列分布的流通通道；多個并行流道的兩端分別連通分水腔和匯水腔；分水腔和匯水腔中設有擾流器；相控陣天線安裝在液冷板上；液冷板能夠接入液冷系統中對所述相控陣天線進行散熱。

技術領域

本發明涉及相控陣天線技術領域，尤其涉及一種液冷相控陣天線的液冷板及其冷卻方法。

背景技術

相控陣天線在JS和民用上的應用越來越廣泛，一個天線陣面上分布著成百上千個T/R組件。飛行器環境下，它們排列緊湊，散熱空間小，系統集成耦合度高，這使得天線陣面的熱流密度很大，若這些熱量不能及時從天線陣面帶走，會導致天線陣面溫度升高，引起T/R組件性能下降甚至失效，從而影響天線電性能，導致雷達性能惡化。因而有源相控陣天線的熱設計直接關系到天線的電性能指標，并最終影響有源相控陣雷達的探測、跟蹤等性能。(相變、熱沉，風冷)

液冷板技術即利用液冷裝置腔體內的液體與腔體間進行強制對流換熱，用持續不斷的供液耗散熱源的發熱，從而對發熱器件進行散熱。液體冷卻工質的傳熱系數是空氣傳熱系數的20倍以上，因此強迫液冷通常用于大熱流密度的情況下。強迫液冷的優點是散熱性能較為均勻，散熱效率高。

飛行器雷達空間異形且狹小、相控陣天線陣元間距必須符合半波長設計等約束，而共口徑雙頻雙極化天線在空間體積嚴重受限的情況下要求收發通道數翻2～4倍，引起空間排布設計、高集成度密集連接、大功率熱耗問題等難度急劇上升。需要在直徑230mm的天線內排布近千個射頻連接器，且相控陣天線總發熱功率可以達到3000W以上，相控陣天線的結構設計需同時滿足結構強度、剛度、散熱、連接可靠度、維修性等要求,故將高效散熱的液冷系統融入相控陣天線系統中難度很大。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種液冷相控陣天線的液冷板及其冷卻方法，用以解決現有相控陣天線的散熱效果差的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種液冷相控陣天線的液冷板，液冷板的金屬基體設有用于流通冷卻液的內部空腔；內部空腔包括：分水腔、并行流道和匯水腔；并行流道包括多個并列分布的流通通道；多個并行流道的兩端分別連通分水腔和匯水腔；分水腔和匯水腔中設有擾流器；相控陣天線安裝在液冷板上；液冷板能夠接入液冷系統中對相控陣天線進行散熱。

進一步地，液冷板的兩端設有進液口和出液口；進液口和出液口與液冷系統連通；進液口用于注入冷卻液；出液口用于冷卻液的流出。

進一步地，進液口與分水腔連通；出液口與匯水腔連通。

進一步地，并行流道設有上下兩層。

進一步地，擾流器為柱狀結構，且擾流器的上下兩端均與液冷板的金屬基體連接。

進一步地，擾流器有多個。

進一步地，金屬基體為圓形板狀結構。

進一步地，相鄰兩列并行流道之間的金屬基體上設有第一射頻通道；第一射頻通道貫穿液冷板，且第一射頻通道用于安裝射頻同軸連接器。

一種液冷相控陣天線，包括：液冷板、天線盤、射頻同軸連接器、TR組件、轉接頭、第一液冷管和第二液冷管；天線盤上設有多個天線輻射單元；射頻同軸連接器的兩端分別連接天線輻射單元和TR組件；天線輻射單和TR組件分別與液冷板的上表面和下表面貼合；液冷板的進液口和出液口分別與第一液冷管和第二液冷管連通；第一液冷管用于注入冷卻液，第二液冷管用于回收冷卻液。

一種相控陣天線的冷卻方法，采用液冷板對相控陣天線進行冷卻，包括以下步驟：