一种基于毫米波有源相控阵的T/R组件结构的制作方法

本发明涉及t/r组件领域，具体是指一种基于毫米波有源相控阵的t/r组件结构。

背景技术：

1、随着雷达和通信技术的发展，相控阵体制的天线越来越广受关注，并得到了广泛的应用，一部规模较大的有源相控阵雷达有成千上万个t/r组件，它占整个雷达造价的60％左右，因此，t/r组件性能的优劣，成为有源相控阵雷达的决定因素，并将对有源相控阵雷达的发展产生深远影响。随着 t/r 组件输出功率和功能的提高，组件所需的组成电路越来越复杂，尤其是现代雷达系统中多通道大功率的t/r组件对设备集成化小型化的需求愈发强烈。

2、而目前制约t/r组件性能的主要因素在于，由于受到t/r组件模块结构尺寸的限制，其组件内功放部分和电源模块的布局非常紧凑，因此个组件的热流密度很大，同时收发通路之间相互易发生电磁干扰，导致t/r组件可靠性降低。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于毫米波有源相控阵的t/r组件结构，用于解决上述问题之一。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种基于毫米波有源相控阵的t/r组件结构，包括封装壳体，在所述封装壳体的顶部和底部分别开设有第一容纳腔和第二容纳腔，在所述第一容纳腔内部设有收发组件，所述第二容纳腔的内部中间通过隔板用于将其分为左右两个腔室，且两个腔室内分别设有电源电路和信号控制电路，所述收发组件通过安装件与第一容纳腔可拆卸安装，所述收发组件包括分别印制在两层电路基板上的射频发射电路和信号接收电路，且两层电路基板之间存在间隙，并通过触点连接，所述射频发射电路包括发射开关、衰减器、信号滤波器和功率放大器，所述信号接收电路包括低噪声放大器、中频放大器和滤波器，在所述功率放大器和低噪声放大器之间还设有与外界天线单元相连接的环形器；在两层电路基板之间的间隙中还填充有电磁屏蔽层。这里需要说明的是，t/r 组件作为有源相控阵雷达的核心部件，它的结构和材料的优化对减小有源相控阵雷达尺寸，提升作战性能具有十分重要的意义，而在t/r这一件小型化和高集成化度的进程中，为确保信号传输的稳定性和准确性，因此通常采用将射频发射电路和信号接收电路通常集成在相互接触的电路基板上，而由于射频电路和信号接收电路都会产生电磁辐射，因此其二者之间极易发生电磁干扰，从而影响其工作可靠性。有鉴于此，本方案通过对封装壳体分别开设第一容纳腔和第二容纳腔，用于分别置入收发组件、电源电路和信号控制电路，从空间上对其相互隔离，以此降低其相互干扰可能性，同时针对收发组件，将射频发射电路和信号接收电路分别印制在两层电路基板上，并在两层电路基板之间填充电磁屏蔽层，可以有效阻挡隔离电磁辐射的传播，从而减少收发组件之间的电磁干扰，以此提升t/r组件的可靠性。而进一步地，对于本方案来说，本方案巧妙地将收发组件通过安装件与第一容纳腔进行可拆卸设置，极大的提升了收发组件的可返修性，以便于技术人员及时对收发组件进行检修，从而在一定程度上保证了t/r组件的工作稳定性。

4、对于上述方案，作为优选，所述安装件包括尺寸与第一容纳腔尺寸相适配、且底部与收发组件相连接的盖板，设置在封装壳体上且位于第一容纳腔四周位置处、并与盖板相卡接的安装卡扣，在所述盖板的上部散热面还设有散热组件，所述散热组件包括内部形成多条风冷流道的风冷腔，以及设于风冷腔一侧位置处的风冷组件。基于上述安装件的具体结构，便于技术人员对收发组件进行拆装检修，同时盖板与收发组件相连接，利于实现其模块化和集成化，同时通过在盖板上设置散热组件，利于对收发组件进行散热。

5、进一步，作为优选，风冷组件包括开口侧朝向风冷腔的端盖，在端盖的内部且靠近开口侧位置处设有通过滑动结构与端盖滑动连接的风机，在所述风机的另一端还设有用于驱动风机通过滑动机构沿端盖的长度方向进行往复滑动的推动结构，所述滑动机构包括：滑轨、滑块和连接座，所述滑轨沿端盖的长度方向平行设置，且连接座位于滑轨内并通过滑块与其滑动配合，所述连接座的内部中空，所述风机的出风端朝向风冷腔设置，且其通过四周的拉伸弹簧同轴设在连接座内，所述推动结构包括：转动杆、电机、引导槽、引导块，所述转动杆长度方向与端盖长度方向相平行，且其一端与端盖内部转动连接，所述电机位于转轴另一端，且其输出端通过转轴与转动杆相连接，所述引导槽绕转动杆的外部一周设置，且其整体呈正弦曲线状，所述引导块通过连接杆安装在风机远离出风端的一端，且其一端延伸至引导槽内并通过滑轮与其滚动配合，在所述引导槽的内部槽底还设有多个向上凸起的凸出部。基于上述结构，在风机对风冷流道进行风冷散热时，推动机构可推动散热风机通过滑动机构沿端盖的长度方向进行移动，以使风机对多条风冷流道进行移动吹风散热，与此同时，在风机进行横向移动时，其还可沿朝向风冷流道的方向做靠近或远离循环运动，以使风机对风冷流道的风流速度和风量实现波动变化，从而使风冷流道内的风量风速实时变化，进而提高散热效率，并保证均匀散热。

6、进一步地，所述电源电路和信号控制电路分别采用单层电路板制成，且其二者之间通过键合金丝连接，所述电源电路用于对收发电路、温度检测电路和信号控制电源中的数控器件提供电流信号，所述信号控制电路包括包括接收器和信号分配单元，所述接收器用于将外部差分信号转换为数据逻辑信号，所述信号分配单元用于将数字逻辑信号和电流信号分配至收发电路和温度检测电路中。

7、作为优选，在所述第一容纳腔的内侧还设有温度监测单元，所述温度监测单元包括温度传感器，所述温度传感器用于检测两层电路基板之间的触点的温度，且其通过反馈电路与衰减器信号连接。需要说明的是，在本方案中，由于射频发射电路和信号接收电路分别印制在两层电路基板上，且两层电路基板之间通过触点连接，以提供可靠的电气连接，但是由于t/r组件在工作时，其触点之间存在一定的接触电阻，因此在长期服役工作中，其触点的连接稳定性会受到温度升高的影响，因此本方案通过温度传感器对触点的温度进行检测，以确保触点温度始终在可靠的温度阈值下，而当温度传感器检测到触点温度过高时，其可通过衰减器降低收发组件的功率减少触点的负载和热量产生，以确保触点始终电气连接可靠。

8、进一步地，所述封装壳体的内部还设有冷却组件，所述冷却组件包括：第一冷板、冷却管路和第二冷板，所述第一冷板位于第一容纳腔腔和第二容纳腔之间，且其内部形成第一液冷流道，所述第二冷板位于第二容纳腔的底部，且第二冷板的内部设有第二液冷流道，所述第二冷板两端均通过两组冷却管路与第一冷板相连通，且两组冷却管路的外部均设有延伸至封装壳体外部的散热片。由于有源相控阵雷达大口径、大功率的发展需求，t/r组件的集成化越高，且内部组件的密度也日趋增大，从而使得t/r组件的散热问题尤为突出，导致其热量难以及时散发，从而温度过高，从而影响t/r组件的工作可靠性，本方案特巧妙地在第一容纳腔和第二容纳腔之间设置冷却组件，以期通过上述结构对第一容纳腔和第二容纳腔内的热量进行交换散热，从而避免其温度过高而影响组件工作稳定性。

9、作为优选，所述第一液冷流道和第二液冷流道均为s型，且在第一冷板的上部设有延伸至第一容纳腔内并与收发组件底部相接触的导热柱，所述第二液冷板的上部还设有延伸至第二容纳腔内的热交换柱。通过导热柱和热交换柱的设置，便于其对第一容纳腔和第二容纳腔内的热量进行及时交换，从而实现对其快速散热，同时确保其温度均匀，进一步地通过导热柱和热交换柱，可对收发组件的两层电路基板以及电源电路和信号控制电路的单层电路板进行支撑，使其与第一容纳腔和第二容纳腔之间存在一定间隙，以便于热量自然流动散发。

10、进一步地，所述热交换柱包括内部真空的外套管，位于外套管底端的导热部，和设于外套管顶端的散热部，所述散热部贯穿至第二液冷流道内，且散热部呈弧形，并由铜箔制成，且在散热端内还设有弹性体，所述外套管的内壁沿其轴向设有毛细管芯结构，而加热端的内部还蓄有导热流体。需要说明的是，由于t/r组件的高集成度，第一冷却板和第二冷却板以及冷却流道中的冷却液流动性较低，因此导致其在进行交换散热时，其冷却液难以进行循环流动，从而影响其冷却效率，本方案特通过上述设置，以使热交换柱在进行热交换时，使散热部内的弹性体在受热后会发生膨胀变形，从而对散热部进行挤压，以使散热部发生变形，进而对第二液冷流道中的尺寸进行调节变化，并促使第二液冷流道的尺寸变化对流经其的冷却液进行挤压，从而促使冷却液循环流动，以提高其流动性，促使冷却效率提高。

11、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

12、1、本发明过对封装壳体分别开设第一容纳腔和第二容纳腔，用于分别置入收发组件、电源电路和信号控制电路，从空间上对其相互隔离，以此降低其相互干扰可能性，同时针对收发组件，将射频发射电路和信号接收电路分别印制在两层电路基板上，并在两层电路基板之间填充电磁屏蔽层，可以有效阻挡隔离电磁辐射的传播，从而减少收发组件之间的电磁干扰，以此提升t/r组件的可靠性；

13、2、本发明进一步还巧妙地将收发组件通过安装件与第一容纳腔进行可拆卸设置，极大的提升了收发组件的可返修性，以便于技术人员及时对收发组件进行检修，从而在一定程度上保证了t/r组件的工作稳定性；

14、3、本发明通过风冷组件和冷却组件的相互协同配合，实现对第一容纳腔和第二容纳腔内的热量进行及时散发，大大提高了t/r组件的散热效率，避免其在服役工作时，因温度过高而影响其工作稳定性，同时进一步地设置推动机构，在风机对风冷流道进行风冷散热时，以推动散热风机通过滑动机构沿端盖的长度方向进行移动，以使风机对多条风冷流道进行移动吹风散热，与此同时，在风机进行横向移动时，其还可沿朝向风冷流道的方向做靠近或远离循环运动，以使风机对风冷流道的风流速度和风量实现波动变化，从而使风冷流道内的风量风速实时变化，进而提高散热效率，并保证均匀散热；

15、4、本发明通过对热交换柱的结构改进，以使热交换柱在进行热交换时，使散热部内的弹性体在受热后会发生膨胀变形，从而对散热部进行挤压，以使散热部发生变形，进而对第二液冷流道中的尺寸进行调节变化，并促使第二液冷流道的尺寸变化对流经其的冷却液进行挤压，从而促使冷却液循环流动，以提高其流动性，促使冷却效率提高。