一种相控阵天线阵面的散热结构及其相控阵天线组件的制作方法

1.本实用新型属于相控阵天线技术领域，尤其涉及一种相控阵天线阵面的散热结构及其相控阵天线组件。


背景技术：

2.相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。相控阵天线克服了机械扫描惯性大、速度慢的特点，被广泛应用在雷达中。tr组件是收发组件，tr是transmitter and receiver的缩写。tr组件通常意义下是指一个无线收发系统中视频与天线之间的部分。tr组件是有源相控阵雷达的关键部件。由tr组件排列后构成了相控阵天线阵面。
3.相控阵天线常规散热有自然风冷、强迫风冷、液冷等方式，随着相控阵天线技术的快速发展，相控阵天线功率热密度不断提高，为满足散热需求，越来越多的结构设计采用强迫风冷或液冷散热方式。液冷散热，增加了tr组件盒体设计的复杂度；另外液体接头很多，防液体渗漏的设计非常困难，而且液体流阻较大，必须有足够能力的液体泵推动，因此整个天线的设计非常复杂庞大，可维修性较差。
4.而目传统强迫风冷散热方式，虽然结构简单，但是相控阵天线可利用的空间有限，所选择的风扇的风量有限，风程过长，相同散热翅片的情况下，整机的进风口与出风口的换热效率不同，导致相控阵天线阵面温差很大，从而影响整机的相位波动，恶化了指向精度。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种相控阵天线阵面的散热结构及其相控阵天线组件，能够使整个相控阵天线阵面中各个tr组件温度均匀，实现相控阵天线阵面散热温差的有效调节。
6.为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种相控阵天线阵面的散热结构，包括：
7.散热单元，在所述散热单元内部设置有贯通的通风通道，通风通道两端形成进风口和出风口；在所述散热单元上铺设相控阵天线阵面；
8.风扇，风扇将冷却空气吹入通风通道的进风口；
9.和翅片组，设置在部分通风通道内；在通风通道的前段内不设置翅片组，在通风通道的中段和后段内设置翅片组，且通风通道的中段的翅片组的换热面积小于后段内的翅片组的换热面积。
10.进一步的是，所述散热单元包括：
11.第一散热单元，第一散热单元内部设置有贯通的第一通风通道；第一散热单元的前端作为进风口；在第一通风通道后段内设置第一翅片组，在第一通风通道前段内不设置翅片组；
12.和第二散热单元，第二散热单元内部设置有贯通的第二通风通道；第二散热单元的前端连接第一散热单元的后端；第二散热单元的后端作为出风口；在第二通风通道内设置有第二翅片组；
13.所述第二翅片组包括第二翅片组a和第二翅片组b；在第二通风通道前段内设置第二翅片组a，在第二通风通道后段内设置第二翅片组b；
14.所述第二翅片组a和第一翅片组的换热面积相同，第二翅片组a的换热面积大于第二翅片组b的换热面积。
15.进一步的是，所述第一翅片组包括多个并列且间隔设置的子翅片ⅰ。
16.进一步的是，所述第二翅片组a包括多个并列且间隔设置的子翅片ⅱ。
17.进一步的是，所述子翅片ⅰ和子翅片ⅱ大小和形状相同。
18.进一步的是，所述子翅片ⅰ和子翅片ⅱ均采用方形板。
19.进一步的是，所述第二翅片组b包括多个并列的子翅片ⅲ，子翅片ⅲ为波浪形翅片。
20.本实用新型还提出了一种相控阵天线组件，包括：
21.相控阵天线子阵，包括多个相控阵天线阵面的散热结构，散热结构上设置有相控阵天线阵面；
22.外框，置于相控阵天线子阵外围，承载至少一个相控阵天线子阵。
23.采用本技术方案的有益效果：
24.本实用新型，在风量一定的情况下，通过各个部位散热翅片设置的相对位置、疏密程度和形状，使整个相控阵天线阵面中各个tr组件温度均匀，能够实现相控阵天线阵面温差的有效调节；在保证温度平衡的前提下，从而避免整机的相位波动，提高指向精度。
25.本实用新型，在通风通道的前段内不设置翅片组，在通风通道的中段和后段内翅片组，且通风通道的中段的翅片组的换热面积小于后段内的翅片组的换热面积；利用风扇将冷却空气吹入后，依次流经通风通道的前段、中段和后段。由于前端部分风量大，换热比较充分，导致整机阵面温度相对较低，所以前端部分设计为无散热翅片结构，减少风道翅片与冷空气的换热面积；由于冷却空气向后流动后温度会逐级升高，因此通过在中段设置换热面积小于后段内的翅片组的换热面积的翅片组，应对后段冷却空气温度高于中段冷却空气温度，使后段换热效率更高；从而，使整机的进风口与出风口的阵面温度尽可能达到平衡，使整个相控阵天线阵面tr组件温度均匀，实现相控阵天线阵面温差的有效调节。
附图说明
26.图1 为本实用新型的一种相控阵天线阵面的散热结构的前端结构示意图；
27.图2 为本实用新型的一种相控阵天线阵面的散热结构的后端结构示意图；
28.图3 为本实用新型实施例中第一散热单元的散热结构的前端结构示意图；
29.图4 为本实用新型实施例中第一散热单元的散热结构的后端结构示意图；
30.图5 为本实用新型实施例中第二散热单元的散热结构的前端结构示意图；
31.图6 为本实用新型实施例中第二散热单元的散热结构的后端结构示意图；
32.图7 为本实用新型的一种相控阵天线组件的前端结构示意图；
33.图8 为本实用新型的一种相控阵天线组件的后端结构示意图；
34.其中，1是通风通道，2是进风口，3是出风口，4是翅片组，5是相控阵天线阵面，6是第一散热单元，7是第二散热单元，8是风扇，9是外框；
35.1-1是第一通风通道，1-2第二通风通道，4-1是第一翅片组，4-2是第二翅片组a，4-3是第二翅片组b。
具体实施方式
36.为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
37.在本实施例中，参见图1-图2所示，一种相控阵天线阵面的散热结构，包括：
38.散热单元，在所述散热单元内部设置有贯通的通风通道1，通风通道1两端形成进风口2和出风口3；在所述散热单元上铺设相控阵天线阵面5；
39.风扇8，风扇8将冷却空气吹入通风通道1的进风口2；
40.和翅片组4，设置在部分通风通道1内；在通风通道1的前段内不设置翅片组4，在通风通道1的中段和后段内设置翅片组4，且通风通道1的中段的翅片组4的换热面积小于后段内的翅片组4的换热面积。
41.作为上述实施例的优化方案，如图1-图2所示，所述散热单元包括：
42.如图3-图4所示，第一散热单元6，第一散热单元6内部设置有贯通的第一通风通道1-1；第一散热单元6的前端作为进风口2；在第一通风通道1-1后段内设置第一翅片组4-1，在第一通风通道1-1前段内不设置翅片组4；
43.如图5-图6所示，和第二散热单元7，第二散热单元7内部设置有贯通的第二通风通道1-2；第二散热单元7的前端连接第一散热单元6的后端；第二散热单元7的后端作为出风口3；在第二通风通道1-2内设置有第二翅片组；
44.所述第二翅片组包括第二翅片组a4-2和第二翅片组b4-3；在第二通风通道1-2前段内设置第二翅片组a4-2，在第二通风通道1-2后段内设置第二翅片组b4-3；
45.所述第二翅片组a4-2和第一翅片组4-1的换热面积相同，第二翅片组a4-2的换热面积大于第二翅片组b4-3的换热面积。
46.第一翅片组4-1和所述第二翅片组a4-2位于阵面中部下方；由于风扇8吹入的冷却空气起初温度较低，因此使风扇8吹入的冷却空气先经过第一通风通道1-1的无翅片路段，在第一通风通道1-1后端和第二通风通道1-2前端内部设置有结构相同的散热翅片使阵面中部的温差小，最后再利用散热面积较大的第二翅片组b4-3与第二通风通道1-2后端内空气进行热交换后，由出风口3排出，使整机的进风口2至出风口3路径上的相控阵天线阵面5温度尽可能达到平衡。
47.其中，所述第一翅片组4-1包括多个并列且间隔设置的子翅片ⅰ。所述第二翅片组a4-2包括多个并列且间隔设置的子翅片ⅱ。所述子翅片ⅰ和子翅片ⅱ大小和形状相同。
48.优选的，所述子翅片ⅰ和子翅片ⅱ均采用方形板。
49.其中，所述第二翅片组b4-3包括多个并列的子翅片ⅲ，子翅片ⅲ为波浪形翅片。使第二通风通道1-2后端与冷却空气的换热面积增大，提高换热效率，使整机的进风口2与出风口3的阵面温度尽可能达到平衡。
50.优选方案为：第一散热单元6长度是132mm，子翅片ⅰ向内部伸66mm，无翅片部分也
为66mm；第二散热单元7长度是132mm，子翅片ⅱ向内部伸66mm，子翅片ⅲ向内部伸66mm；各子翅片ⅰ之间间距为5mm，子翅片ⅰ厚度为0.8mm；子翅片ⅱ厚度为1mm，各子翅片ⅱ之间间距为4mm；两种翅片连接处因为翅片间距不同所以为错位连接，提高热交换效果。
51.另一方面，如图7和图8所示，本实用新型还提出了一种相控阵天线组件，包括：
52.相控阵天线子阵，包括多个本实用新型前述提出的相控阵天线阵面的散热结构，散热结构上设置有相控阵天线阵面5；
53.外框9，置于相控阵天线子阵外围，承载至少一个相控阵天线子阵。
54.为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
55.打开风扇8，风扇8将冷却空气吹入后通风通道1中，冷却空气依次流经通风通道1的前段、中段和后段，进行换热后，有出风口3排出。
56.由于前端部分风量大，换热比较充分，导致整机阵面温度相对较低，所以在通风通道1的前段内不设置翅片组4，减少风道翅片与冷空气的换热面积。
57.由于冷却空气向后流动后温度会逐级升高，因此通过在中段设置换热面积小于后段内的翅片组4的换热面积的翅片组4，应对后段冷却空气温度高于中段冷却空气温度，使后段换热效率更高。
58.这种方式可以使整机的进风口2至出风口3的路段上的相控阵天线阵面5温度尽可能达到平衡，tr组件内部的芯片温差控制在5℃左右，减小温度对整机相位波动的影响，从而提高整机的指向精度。
59.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。