有源相控阵天线温控装置及卫星的制作方法

本发明涉及航天器热控制，具体地，涉及有源相控阵天线温控装置及卫星。

背景技术：

1、有源相控阵天线为星载雷达的一种主要形式，其特点是设备群均匀分布在天线上，其工作时产生的发热量大，其热控制往往是航天器热控设计中的关键问题。在传统卫星中，由于设备群集中安装在较小的区域，不采取有效热控措施的情况下，设备群集中的设备工作时的温度急剧升高将导致设备直接失效。

2、为保证散热需求，往往需要将有源相控阵天线对地面设置为散热面，同时布置补偿加热器保证设备温度。由于散热面设置较大，设备关机或不工作时，补偿功率较高，对卫星能源需求较大。

3、随着星载有源相控阵天线技术的发展，其尺寸逐渐增大，但设备功率密度并未减少，同样需要将对地面全部设置成散热面。此外在保证设备温度的情况下，所需要的补偿功率会由于天线口径增大而成倍增加。在资源有限的情况下，需要采取合适的方法来保证温度。

4、经对现有技术进行检索：

5、专利文献cn114865267a公开了相控阵天线tr组件及有源相控阵天线，涉及有源相控阵热控技术领域，以提高tr模块的散热效率。该专利文献所提供技术的散热措施在大气环境下进行，无法适应星载需求。

6、专利文献cn112433552b公开了有源相控阵中继天线控温装置，基于天线波导正面喷涂白漆、背阳面增加散热板和凹腔内放置热管等措施，解决了有源相控阵中继天线在轨温度控制问题。但是该专利文献所提供技术主要适用于口径较小的有源相控阵天线，且并未涉及设备不工作时的温度保持方法。

7、专利文献cn111918526a公开了适用于空间用设备群的热传输装置，通过相变热管结合相变储能盒的方法，有效抑制了短时高功率设备群工作期间的温升，解决其温度控制问题。该专利文献所提供技术核心在于使用相变热管结合相变储能盒，利用相变材料特性达到控温效果，其与本发明在原理和方法有本质区别，且对相变材料和装置要求较高，需要消耗额外的重量资源。

8、专利文献cn107167774a公开了一种双侧视大功率高热流平面相控阵天线热控系统，其包括发射接收芯片组件和安装在一个结构蜂窝板的相变热管的预埋区域，相变热管采用铝氨相变热管，对发射接收芯片组件起均温和抑制温升作用；发射接收芯片组件与蜂窝板预埋热管区域之间设有填充导热填料，增加发射接收芯片组件与相变热管之间的接触导热。该专利文献所提供技术基于相变热管预埋在铝蜂窝夹层结构，抑制温升和保温依靠相变热管中储能材料的潜热，与本发明在原理和方法有本质区别。相比于该专利文献，本发明不需要额外相变储能材料重量资源，且在温度较低(整体温度变化低于相变储能材料相变点)时相比于常规方法能够减少功耗需求。本发明充分利用纸蜂窝结构低导热特性，使天线无论出于什么温度条件均能大幅减少热控补偿加热器的使用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种有源相控阵天线温控装置及卫星。

2、根据本发明提供的一种有源相控阵天线温控装置，包括：有源安装板4、框架5、电气板1、热管10、聚酰亚胺镀锗膜2；

3、有源安装板4、框架5、电气板1、聚酰亚胺镀锗膜2依次连接；

4、热管10贯穿有源安装板4的上下表面；

5、有源安装板4的上表面作为设备群3安装面，有源安装板4的下表面连接框架5。

6、优选地，设备群3和有源安装板4之间垫装铟箔。

7、优选地，有源安装板4为铝蜂窝结构，热管10预埋在铝蜂窝结构中，铟箔接触热管10露出有源安装板4上表面的部分。

8、优选地，还包括多层隔热组件6；

9、多层隔热组件6包覆住有源安装板4的背面、设备群3的背面；

10、多层隔热组件6还包覆住有源安装板4的侧面、框架5的侧面、电气板1的侧面。

11、优选地，所述的电气板1粘贴有聚酰亚胺镀锗膜2的一面作为天线的对地面，聚酰亚胺镀锗膜2的太阳吸收率αs＝0.45±0.04，红外发射率εh＝0.79±0.04。

12、优选地，电气板1采用纸蜂窝夹层结构，其中，所述纸蜂窝夹层结构包括：依次排布的碳纤维蒙皮8、纸蜂窝7、印制板9；

13、碳纤维蒙皮8、纸蜂窝7、印制板9之前采用结构胶连接；

14、纸蜂窝7的导热系数为0.05±0.01w/m·k。

15、优选地，具有的传热路径为：设备群3、有源安装板4的上表面、热管10、有源安装板4的下表面、电气板1、聚酰亚胺镀锗膜2。

16、优选地，具有的传热路径为：设备群3、有源安装板4的上表面、热管10、有源安装板4的下表面、电气板1、聚酰亚胺镀锗膜2；

17、电气板1具有的传热路径为：碳纤维蒙皮8、纸蜂窝7、印制板9；其中，碳纤维蒙皮8的表面接收来自有源安装板4的下表面的热辐射；印制板9通过聚酰亚胺镀锗膜2将热量辐射至冷空间。

18、优选地，设备群3中的多台设备向同一热管10进行热传导。

19、根据本发明提供的一种卫星，包括所述的有源相控阵天线温控装置。

20、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

21、1、本发明适应于有源相控阵天线同时兼顾散热与保温两方面要求的需求，尤其适用于口径较大、短时功率较高产生的散热高要求、功率资源紧张的有源相控阵天线的温控；满足有源相控阵天线在不同空间环境和内功耗条件下的散热与保温需求，温度适中，具有较高的适应性。

22、2、本发明整套装置结构的可靠性高，整套装置产品均为被动热控措施，不存在系统的启动、终止和失效问题。

23、3、本发明解决了有源相控阵天线散热与保温问题，同时适应不同外热流条件下的温度需求，具有高适应性、可靠性好、设计灵活的特点，且成本较低。

技术特征：

1.一种有源相控阵天线温控装置，其特征在于，包括：有源安装板(4)、框架(5)、电气板(1)、热管(10)、聚酰亚胺镀锗膜(2)；

2.根据权利要求1所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，设备群(3)和有源安装板(4)之间垫装铟箔。

3.根据权利要求2所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，有源安装板(4)为铝蜂窝结构，热管(10)预埋在铝蜂窝结构中，铟箔接触热管(10)露出有源安装板(4)上表面的部分。

4.根据权利要求1所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，还包括多层隔热组件(6)；

5.根据权利要求1所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，所述的电气板(1)粘贴有聚酰亚胺镀锗膜(2)的一面作为天线的对地面，聚酰亚胺镀锗膜(2)的太阳吸收率αs＝0.45±0.04，红外发射率εh＝0.79±0.04。

6.根据权利要求1所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，电气板(1)采用纸蜂窝夹层结构，其中，所述纸蜂窝夹层结构包括：依次排布的碳纤维蒙皮(8)、纸蜂窝(7)、印制板(9)；

7.根据权利要求1所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，具有的传热路径为：设备群(3)、有源安装板(4)的上表面、热管(10)、有源安装板(4)的下表面、电气板(1)、聚酰亚胺镀锗膜(2)。

8.根据权利要求6所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，具有的传热路径为：设备群(3)、有源安装板(4)的上表面、热管(10)、有源安装板(4)的下表面、电气板(1)、聚酰亚胺镀锗膜(2)；

9.根据权利要求8所述的有源相控阵天线温控装置，其特征在于，设备群(3)中的多台设备向同一热管(10)进行热传导。

10.一种卫星，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的有源相控阵天线温控装置。

技术总结
本发明提供了一种有源相控阵天线温控装置及卫星，基于有源相控阵天线对地面电气板采用纸蜂窝夹层结构，并在散热面上粘贴聚酰亚胺镀锗膜保证吸发比，保证在高功率设备群发热后具备散热效果，由于纸蜂窝极低的导热系数，待设备关机后，兼具保温功能，大幅减少热控补偿加热器的使用。通过该结构，能在高温时散热、低温时保温，有效解决天线控温问题。本发明解决了有源相控阵天线散热与保温问题，同时适应不同外热流条件下的温度需求，具有高适应性、可靠性好、设计灵活的特点。

技术研发人员：姜新建,缪洪康,姚正平,周砚耕,徐沈鑫,丁嗣辉
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15