某相控阵雷达天线阵面热设计及流量分配研究

有源相控阵雷达天线阵面中T/R组件的散热对雷达的性能和可靠性有重要影响。本文针对T/R组件内功率放大器体积小、热流密度大的特点,采用热控与结构协同设计技术,将水道集成在天线骨架内,并采用热仿真软件对功率器件的温度分布进行了分析。热仿真结果表明通过控制流量可以实现功率器件的良好散热。针对天线阵面冷板种类多、流量分配难度大的特点,通过在天线框架内合理布置流道,采用压力-流量匹配技术实现了25个冷板流量的精确分配。     

某相控阵雷达T/R组件热设计研究

T/R组件内功率器件的散热对有源相控阵雷达的性能和可靠性有重要影响。本文针对T/R组件体积小、内部热流密度大的特点,采用强迫液冷的冷却方式,设计了液冷式冷板,并采用热仿真软件Icepak对其进行了热仿真。通过优化设计,可以将主要功率器件的壳温降至90℃以下,满足其可靠工作的温度要求。     

大功率相控阵雷达天馈网络热控技术研究

随着相控阵雷达天线阵面功率-孔径密度越来越大,天馈网络的辐射单元、绕线层电缆等功耗日益增加,其散热设计成为雷达热控系统设计新的关注点。天馈网络相关设备结构形态各异,难与阵面冷却大板形成热紧密装配,且数量成千上万,总功耗达数十千瓦以上,散热难度较大。文中以圆极化天线为例,分析了天馈网络器件发热机理,结合热控要求,提出了热传导和强迫对流散热并重的复合型散热方式,通过热分析计算,借助于天线小面阵热测试,验证了该天馈网络复合型散热方式的有效性,并提出优化散热措施,为大功率相控阵雷达天馈网络的散热需求提供了可行的解决方案。     

某大口径高机动雷达天线阵面结构设计

针对某型雷达自动架/撤和高机动性能需求,设计一种结构简约的大口径天线阵面,通过天线阵面的展开与折叠配合高机动雷达总体系统的自动架/撤。天线阵面具有结构简约、精度高、重复定位可靠性好等特点,所有线缆通过走线通道进行汇总与二次分配,提高了布线效率,减弱了不同类线缆间的电磁干扰。最后通过力学仿真分析验证了天线骨架结构设计的合理性。     

天线微小通道冷板金属3D打印成型工艺研究

微小通道液冷散热技术是近年来电子设备热设计研究的热点,已逐渐用于高热流密度电子设备的散热.然而真正实现工程应用仍存在诸多困难,主要原因是与之匹配的工艺技术尚不完善.研究了天线铝合金微小通道冷板的3D打印技术,介绍了工艺流程,加工了多个小尺寸芯片和大尺寸天线阵面的微小通道冷板.经分析,3 D打印基本能实现复杂拓扑结构微小通道冷板的成型,但仍存在通道堵塞、表面凹坑和翘曲等问题.     

某相控阵雷达T/R组件热仿真与热测试

本文以有源相控阵天线为主要研究对象,对其散热需求进行仿真分析,以14个T/R组件组成结构体作为满阵天线散热的最小散热单元,分别验证铸铝ADC12和锻铝6063两种材料的T/R单元在风道内的散热情况。通过仿真分析和试验验证证明,该雷达总体热设计方案完全能满足实际工作要求。该种散热方法对类似设备的整体热设计有一定的参考价值。     

某瓦式一体化T/R组件的散热性能研究

针对某瓦式一体化T/R组件全负荷工作时热耗大、散热要求高的问题,从组件结构布局、冷板设计和热学仿真的角度对其进行散热性能研究。结果表明:组件结构布局合理,冷板散热性能良好,主要设计参数如组件最高温度、冷板出入口流体温差、冷板表面最大温差以及冷板流道最大流阻均满足组件相关的热设计要求。     

经济型舰载相控阵截获雷达天线

介绍一种试验性质和截获雷达天线,该天线采用相控阵技术,经济实用,天线阵用带有移相器的裂缝波导阵实现波束的方位面扫描,通过配置在裂缝阵前面的Radant透镜进行波束的俯仰面扫描,这样就避免在每个辐射单元后面使用移相器或T／R组件,从而利用行0－列相位控制简化对波束的控制,降低天线阵的成本,与每个辐射单元后面使用移相器或T／R组件的同样尺寸的天线阵相比,该天线阵的生产费用估计不到前者的1／3     

某车载高机动雷达天线阵面结构设计

设计一种带有被动翻转天线单元的天线阵面，天线单元通过一种联动机构随天线阵面的展/收状态而实时改变自身状态，以实现高机动车载雷达天线阵面系统的自动架/撤功能，并通过力学仿真分析验证了天线骨架结构设计的合理性。     

某舰载密闭电源机柜的热设计及实现

针对某密闭电源机柜的热设计要求,采用局部水风换热器循环风冷和冷板表面器件散热相结合的设计思路,以UG三维软件进行整体结构布局设计,再利用UG高级热流仿真模块进行热散耗功率仿真,从而较好地解决了电源机柜的变压器和隔离栅双极晶体管(IGBT)等重要器件的散热问题。整个方案具有设计合理、紧凑、可靠性高等特点。最后通过试验,验证了整个机柜热设计的合理性。     

某雷达大功率固态发射机的结构与散热设计

介绍了某雷达大功率固态发射机的结构布局及散热设计,并给出了关键部件的焊接及加工工艺方法。根据功放组件、供电电源及微波合成波导的热耗大小及分布形式,确定了整机液冷散热的热控方式,并进行了散热仿真分析。首先,基于热平衡方程计算得到单独模块散热所需的冷却液流量,并据此对冷板结构进行优化设计;然后,将各自冷板等效为独立的二端口流阻器件,在Flomaster中建立整个热控系统的一维流体分配模型,得到分流板的关键结构设计变量;最后,通过FloEFD软件并结合工程实际对整机进行散热仿真分析,得到发射机各器件及组合的表面温度分布云图。结果表明,功放组件芯片的最高温度及温度一致性均满足使用要求,从而验证了整机结构和散热方案的可行性。     

一种Ka波段片式相控阵天线集成化设计

介绍了一种256通道的Ka波段宽带片式相控阵天线的高集成设计方案,加工了实物并进行了测试。通过合理布局,借助低温共烧陶瓷(LTCC)工艺及三维堆叠等技术,实现了天线单元、T/R组件、综合层及电源模块等在天线口径内的高密度片式集成,整个有源相控阵天线的高度有效降低至约15 mm。设计上,通过基板挖腔及参数优化,将贴片封装天线的相对工作带宽扩展至17.1%;高密度的三维堆叠技术实现了T/R组件的小型化及轻薄化设计;在综合层内合理设置高密度的导热孔及导热球,将组件热量有效传导至冷板,从仿真来看整个天线阵面的温升仅约30℃。测试结果表明,该片式相控阵可在部分频段实现±30°的波束扫描而不出现栅瓣,法向波束的第一副瓣低于-12.9 dB。所设计的片式相控阵天线具有大带宽、高集成及二维可扩展等特点,有较高的工程应用价值。     

固态组件冷板热扩展体性能分析

固态技术和相控阵雷达是雷达领域研究的重要课题,固态末级功放组件、T／R组件内晶体管等大功耗、高热流密度器件在冷板上会形成局部热障,产生扩展热阻。文中对扩展热阻特性进行研究,探讨了影响扩展热阻的三个参数：厚度、对流换热系数和导热系数,并分析得出提高热扩展体的等效导热系数是减小扩展热阻、强化传热最有效的技术途径之一,最后在此基础上利用数值模拟方法对铜块、热管及蒸发室等三种热扩展体的散热性能进行了分析和比较。     

某型电动轮矿用车电机控制器的散热设计

对电动轮矿用车自卸车电机控制器的热损耗进行了分析,对主要发热器件IGBT模块进行了损耗分析与计算,对功率器件散热的热流路径进行了分析计算,提出了散热冷板功率和热阻指标要求与散热设计,最后对冷板的散热性能进行了热性能试验,试验结果表明满足设计要求。     

机动雷达大型天线自动对接技术的研究

机动雷达大型天线阵面常采用多块天线子阵面吊装拼接的架设方式,架设时受架设效率低、吊装操作存在不确定因素等的制约,使得大型雷达的机动性较差。通过对大型天线阵面自动对接技术的研究,将目前已有的室内大型零部件自动对接技术应用到大型天线装配技术中,以实现机动雷达大型天线的快速装配。主要论述了机动雷达大型天线自动对接的工程原理和所需攻克的关键技术,其中包括数字化自动测量技术、天线位姿自动调节技术和伺服控制技术等;并对其主要功能的实现方法进行了研究。     

机载有源相控阵天线阵的可靠性研究

天线的超低副瓣特性是影响机载相控阵雷达下视能力的一个重要指标。在传统的机载相控阵雷达天线的可靠性设计中是采用对n中取k的表决模型,该方法没有考虑失效T／R组件在天线阵列中所处的物理位置对于天线副瓣性能的影响。通过仿真分析,提出了一种计算有源相控阵雷达天线阵可靠性的新模型,该模型统筹考虑了失效组件的物理位置因素的影响并归纳出新的计算公式,并在此基础上举例说明。该可靠性新模型可用来指导机载相控阵天线的可靠性预计、分配和设计。     

固态T/ R组件冷板扩展热阻分析与优化准则

电子设备的功率器件和散热冷板之间由于存在面积差异,产生扩展热阻,在高热流密度条件下(>100 W/ cm2 )温升效应尤为明显。文中通过对固态T/ R组件冷板扩展热阻的简化近似解的分析计算,研究了冷板的导热系数、厚度、半径、对流换热系数等参数扩展热阻的影响规律,发现冷板存在厚度和半径的工程最优值使得扩展热阻或总热阻最小,建立了相应的尺寸优化准则,然后通过计算流体力学(computiatonal fluid dynamics,CFD)数值试验进行了计算验证,结果表明CFD解和简化解结果一致,研究结论可用于指导冷板或热扩展板的工程设计。     

基于HTCC工艺的短砖式毫米波收发模组

针对新一代毫米波相控阵天线对轻薄小T/R模组技术的迫切需求,该文设计了一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺的Ka波段短砖式T/R模组,该模组在36 mm×33 mm×3 mm尺寸下实现了8个收发通道的高密度集成,具备信号放大、功率分配与合成及幅相控制的功能。通过研究在HTCC基板上的毫米波信号平面过渡与屏蔽结构,实现了Ka波段毫米波信号在高密度分腔内的稳定传输及通道间高幅相一致性。结果表明,该T/R模组接收增益≥22 dB,噪声系数≤5.1 dB,发射输出功率≥23 dBm,能够满足新一代通信、雷达等设备有源相控阵天线应用需求。     

一种用于相控阵天线测试的波控平台设计

针对相控阵雷达天线测试中组件单元数多、数据运算量大、测试过程繁琐等特点,设计了一种波束控制通用测试平台。该平台综合运用计算机软硬件技术、数据处理技术、自动测试技术,将大量复杂的运算集成在计算机中,并模拟雷达真实工作状态,缩短了天线阵面测试周期,实现了相控阵天线的快速、简便测量。     

一种高性价比的相控阵雷达新技术

针对全数字阵多波束相控阵雷达天线阵元或子阵单元随着阵列单元数量增加,与之对应独立的收发通道数量随着增加的问题,提出一种由通信概念产生的扩频解扩技术实现在全数字阵多波束相控阵雷达中的应用。在雷达系统通过天线每个阵列端仅采用一个高速扩频／解扩二相调制器取代常规相控阵雷达的 MMIC T／R 组件和多个收发通道,实现雷达系统采用一个接收通道、一个发射通道实现数字阵多波束相控阵雷达的一种新技术。通过对完全移位正交二相编码的选取和对雷达系统体制的重构,进行仿真分析,结果表明扩频解扩技术在数字多波束相控阵雷达中应用的可行性。