某相控阵阵面热设计及流量分配研究

为解决某有源相控阵中T/R组件散热及组件之间温度差异问题,文中针对相控阵阵面布局特点,采取冷板并联、流量均分的热设计方案.运用定性分析与数值计算相结合的方法确定阵面总流量及流量分配,根据流量分配对最长冷板进行了热仿真分析,分析结果表明流量分配满足T/R组件散热要求.对于影响T/R组件之间温度差异的流量分配问题,通过定性...     

某液冷线阵冷板设计与制造技术

液冷冷板作为一种高效的热交换装置,保障着雷达设备中T/R组件的长期稳定运行。随着T/R组件热流密度的不断增大,用传统工艺制作的圆截面流道线阵冷板已不能满足其散热需求,而小/微通道冷板因其显著的换热能力,正受到越来越多的关注。文中以某有源相控阵雷达线阵冷板为研究对象,比较了传统圆截面流道冷板、小通道矩形流道冷板和微通道矩形流道冷板的散热能力和加工成本,并进行了热学仿真设计,结果表明小通道矩形流道冷板为最合适的冷板结构形式。然后对氮气保护钎焊与扩散焊进行了比较,结果表明氮气保护钎焊为最合适的焊接工艺形式。最后通过多种焊后检验验证了焊接工艺的可靠性。     

高效热扩展技术在干式T/R组件散热中的对比研究

T/R组件散热是有源相控阵雷达领域的重要课题,大功耗、高热流密度器件在冷板上会形成局部热障,产生扩展热阻。文中以干式风冷T/R组件散热为研究对象,采用三维数值模拟方法对铝冷板、金刚石/铜、热管及蒸汽腔等高效热扩展技术进行了对比研究,探讨了导热系数、冷板厚度、对流换热系数对扩展热阻的影响规律。结果表明,提高冷板的等效换热系数是减小扩展热阻、强化传热最有效的途径之一。同时合理优化冷板厚度及散热器对流换热系数能有效降低高热流密度器件的工作温度。     

一种片式T/R组件的热电协同设计方法研究

针对高密度集成有源相控阵雷达系统中的T/R组件存在显著热-电磁性能耦合的问题。提出一种片式T/R组件的多学科建模及仿真设计方法,通过提取T/R组件的结构和电磁单学科特征进行混合建模,建立用于热-电磁协同分析的多学科数模; 对T/R组件多学科数模进行电磁-电路、热-电磁协同分析,获得收发通道的S参数以及实际激励下T/R组件的温度分布; 更换芯片在真实温度下的S参数,通过迭代仿真分析直至T/R组件的热、电磁性能全部满足设计要求。该方法具备模型快速修改、不同物理场之间数据匹配传递等优点,可以实现T/R组件的快速、准确全性能设计。     

某数字T/R 组件液冷冷板的改进设计

文中针对某数字T/R组件出现的局部过热问题,对原有液冷冷板进行改进设计。组件加工工艺由传统的铣削加工改为一体压铸成型,冷板流道改为铜管嵌装结构,并引入微通道散热技术,分别设计直齿微通道散热模块和菱形柱微通道散热模块。测试结果表明:微通道散热模块对散热效果改善明显,可解决局部过热问题;引入微通道散热模块后冷板流阻有所增加,但在允许范围内;菱形柱微通道散热模块由于边界层重新发展和二次流的产生,散热效果比直齿微通道散热模块好,热流密度越高,改善效果越明显。文中数字T/R组件最终选用直齿微通道散热模块的流道结构。菱形柱微通道散热技术可在更高热流密度的情况下应用。     

某有源相控阵雷达阵面散热设计研究

主要研究相控阵雷达阵面散热,将相控阵雷达阵面从散热角度分解成三大模块。结合某相控阵雷达阵面组件瓦片式的特殊形式,设计一种强迫风冷的散热方法。该方法使用了均热板,利用其均温性保证瓦片式组件的温度一致性。同时,分析了太阳辐射对TR组件散热的影响。数值模型的仿真与分析结果表明,在风量一定时,均热板自身的导热能力增加不能大幅度降低组件温度,但是可以有效改善组件温度的一致性,太阳辐射能够大幅度影响组件温升。     

基于Flowmaster的雷达阵面管网1D-3D流动传热联合仿真

为研究某雷达阵面管网系统的流量分配,采用1D-3D联合仿真方法对阵面进行流动与传热仿真。首先采用一维系统级仿真软件Flowmaster对阵面进行一维建模,并通过三维仿真软件FloEFD对水接头以及冷板组件进行详细的流动仿真,获得其流量–流阻变化关系,并将结果带入Flowmaster软件中得到拟合曲线,定义一维模型各元件参数进行阵面流动与传热仿真计算,实现1D-3D联合仿真。结果表明,经优化后的阵面各支路流量差异低于1.5%,且阵面温度分布均匀。文中还研究了插拔组件对阵面流量分配的影响,各支路流量差异低于2%。通过1D-3D联合仿真研究,可以实现高精度流量分配并获得直观的阵面详细仿真结果,并且大大节省了计算时间与研发成本,对今后雷达阵面流量分配设计具有重要的参考价值。     

相控阵雷达子阵的热设计

针对相控阵雷达子阵系统不同的结构方案,应用热设计仿真软件建立了系列热仿真模型。依据冷板类型、冷板安装位置、功能层类型,将系列模型分为3组,并给出了3组模型的温度剖视图和温度全图。通过对热仿真结果的对比分析,选择了能较好满足子阵热设计总体要求的结构方案。分析总结了带液冷冷板子阵系统的散热规律,为今后高功率密度和大功率器件的散热提供参考。     

相控阵雷达子阵的热设计

针对相控阵雷达子阵系统不同的结构方案,应用热设计仿真软件建立了系列热仿真模型。依据冷板类型、冷板安装位置、功能层类型,将系列模型分为3组,并给出了3组模型的温度剖视图和温度全图。通过对热仿真结果的对比分析,选择了能较好满足子阵热设计总体要求的结构方案。分析总结了带液冷冷板子阵系统的散热规律,为今后高功率密度和大功率器件的散热提供参考。     

一种有源相控阵雷达天线环控系统的设计方法

有源相控阵天线中最主要的热源是T/R组件及其供电电源,其散热问题可通过液冷或风冷方式解决。在采用液冷散热方式的有源相控阵天线中,除T/R组件及电源外,单元控制器、高频接收机以及功分网络等分散分布的低功耗组件也应有相应的散热系统,称之为环控系统。文中将天线框架左右侧边梁的中空夹层分别作为送风静压腔及回风腔,并基于全面孔板送风原理,计算出左边梁侧板的开孔尺寸及数量,再通过合理规划风的流动路径完成有源相控阵雷达天线环控系统的设计。以某有源相控阵雷达为例,利用热仿真分析软件并结合工程实际,对其散热模型进行了仿真分析,得到了天线框架内各低功耗器件的表面温度分布图。结果表明,各热源最高温度满足使用要求,从而验证了该环控系统设计方法的正确性与有效性。     

一种轻薄化天线单元组合结构设计

有源相控阵雷达高功率、轻薄化的发展趋势对天线单元组合良好的散热能力和低剖面的需求越来越强烈。文中提出了一种用印制电路板替代电缆实现天线到T/R组件的接口变换的轻薄化天线单元组合。与传统结构方案相比,该天线单元组合的厚度减小约70%,质量下降约40%,并可与冷板良好贴合实现热传导散热。文中介绍了它的安装布局、散热能力、阵列天线、反射面板、过渡层结构以及工艺实现方式,并通过试验,对其电性能、散热性能和环境适应性进行了验证。试验结果表明该天线单元组合的各项指标均满足要求。     

风冷有源相控阵天线热设计

T/ R 组件作为天线阵面的主要热源,其最高温和均温性控制是有源相控阵天线热设计的核心内容。文中针对某风冷相控阵天线的热控设计要求,从规划和控制各级传导热阻、接触热阻和对流热阻的全新视角分析了天线阵面的热设计过程,通过仿真对设计进行了优化,并对系统的设计结果进行了热测试,验证了该方法的可行性。     

一种星载相控阵天线的热设计研究

随着技术的发展,相控阵天线在星载平台得到越来越多的应用,其电磁指标要求也越来越高。天线的高电磁指标对结构的刚度、轻量化和高效散热设计参数提出了严苛的要求。星载相控阵天线一般安装在航天器的外表面,深冷空间及太阳辐射等空间环境对其温度影响巨大。文中对一种星载相控阵天线的热设计进行了研究,根据热设计输入对相控阵天线的散热方案、热管选型和热控措施进行了分析,通过仿真、试验验证了热设计的合理性。     

微/小通道冷板在某型相控阵天线上的对比分析

微通道换热是近年来电子机械工程抗恶劣环境研究的热点之一。由于其具有良好的换热特性,现在逐渐被应用于高热流密度电子设备的冷却散热系统设计之中。相控阵天线具有热源集中、热流密度极高等特点。文中将新型微通道冷板与某型相控阵天线进行有机结合,提出了一种新的相控阵天线冷却方式。同时,通过基于有限体积法的仿真分析表明,微通道冷板相较于小通道冷板更有利于控制天线中T/R模块的温度。     

一种星载雷达T/R组件与波控单元连接设计

T/R组件与波控单元的连接对于有源相控阵雷达的性能具有十分重要的意义,星载雷达小型化、轻量化及高可靠性特点对单机之间的互连提出了更高的要求.文中提出了一种适用于星载有源相控阵雷达的T/R组件与波控单元之间的连接方法,通过合理的单机布局、互连电缆设计、安装板结构设计以及装配工艺的优化,实现了T/R组件与波控单元的有效、可靠连接,满足了星载雷达小型化、轻量化的要求,并通过在某星载雷达上的应用对该方法的效果进行了验证.     

某相控阵雷达天线阵面的热设计与验证

为了解决某高热流密度相控阵雷达天线阵面的散热问题,文中采用强迫通风冷却的散热方式,在天线阵面热设计中使用了高效换热的风–风换热器和高导热热管,满足了天线阵面组件壳体温度要求。同时,在设计天线阵面流场时,采用了内外风道隔离、内循环风道风机并联的送风方式,满足了天线阵面组件壳体的均温性要求。最后通过数值仿真和搭建平台测试两种方法,验证了该热设计方案的可行性。     

某固态发射模块冷板的设计及优化

固态发射模块的功率大,热耗高且过于集中,冷却系统的设计对于固态发射模块来说既是重点也是难点,冷却系统的好坏直接关系到固态发射模块能否正常工作。文中探讨了某固态发射模块的散热问题,分析了固态功放管的热耗,选择了强迫液冷作为其冷却方式,同时计算了所需的冷却液流量。通过仿真分析,对固态功放管的冷板进行不断的优化,最后设计出了满足需要的冷板—铜质微通道冷板。装机后对该冷板的实物测试,证明了该冷板的可行性。文中还对各种冷板冷却效果的差异进行了比较分析。