[发明专利]一种有源阵列天线结构-热一体化装置及其迭代设计方法

说明书

本发明涉及一种紧凑轻量型纤长有源阵列天线结构‑热一体化装置，包括结构主体框架、结构体短齿、纯铜块、热管、焊接长扣齿主翅片和焊接长扣齿辅翅片；所述的结构主体框架为左右镜像对称的镂空结构，在高功率有源器件对应位置处，结构主体框架的正面铣有埋槽用于焊接纯铜块，背面铣有两个埋槽用于焊接热管，热管的两端分别延伸至焊接长扣齿主翅片和焊接长扣齿辅翅片下面；结构体短齿与纯铜块位于同一侧，且位于纯铜块和焊接长扣齿辅翅片之间。本发明同时满足散热、力学性能及重量要求，保证结构的可靠性与稳健性，且便于大量纤长线阵结构的顺利装配。

技术领域

本发明属于雷达天线结构领域，具体是一种紧凑轻量型纤长有源阵列天线结构-热一体化装置。

背景技术

近年来，随着电子信息技术的快速发展，具有高技术性能和高可靠性的电子产品广泛应用于各个领域，由于微电子、多芯片模块和高密度三维封装技术的不断进步，使雷达天线与TR组件集成化一体设计逐渐成为发展趋势，该种形式设计不仅能够提高电气性能指标，而且能够使整个结构轻薄化、小型化。因此，天线与TR组件集成化设计已经成为雷达领域研究的热点之一。

纤长型线阵结构设计是非常困难的，一方面，由于有源器件的高度集成化，其功率不断增大，而体积逐渐减小，这样导致热流密度越来越高，使得器件的散热成为越来越显著的问题，此外，由于纤长线阵结构在长宽两个维度上的尺寸比例非常大，使得可利用的空间变得十分狭窄，打破了散热面积与流阻的平衡，很难设计充足且合适的散热面积，进一步加剧了散热难度。另一方面，由于结构变得纤长，增大了结构的柔性，且散热器会占据很大一部分体积，减少了加强筋数量，进一步减弱结构刚性，因此如何在有限空间内设计出刚度和强度均符合设定要求的结构，并且能保证其在复杂条件下的可靠性和稳健性，成为必须克服的难题。

传统的分离式散热器无法同时保证纤长线阵结构的散热及可靠性要求，且分离式散热器在制作过程中，由于加工误差及焊接工艺，会产生较大的弯扭组合变形，使得散热器安装在结构件上时，无法为有源器件提供一个平整且精准的安装基准面，从而影响电性能，此外，在大量的线阵结构进行阵列装配时，由于组合变形，使线阵在高度方向无法顺利插拔。综上，为了同时满足散热与力学性能要求，保证结构的可靠性与稳健性，且便于大量纤长线阵结构的顺利装配，需要进行结构-热一体化设计。

发明内容

要解决的技术问题

针对空间狭窄、纤长的有源阵列天线结构，为同时满足散热、力学性能及重量要求，保证结构的可靠性与稳健性，且便于大量纤长线阵结构的顺利装配，提供一种紧凑轻量型纤长有源阵列天线结构-热一体化装置。

技术方案

一种紧凑轻量型纤长有源阵列天线结构-热一体化装置，其特征在于包括结构主体框架、结构体短齿、纯铜块、热管、焊接长扣齿主翅片和焊接长扣齿辅翅片；所述的结构主体框架为左右镜像对称的镂空结构，在高功率有源器件对应位置处，结构主体框架的正面铣有30×32×0.5mm的埋槽用于焊接纯铜块，背面铣有两个宽为10mm、深为1.2mm的埋槽用于焊接热管，热管的两端分别延伸至焊接长扣齿主翅片和焊接长扣齿辅翅片下面；结构体短齿与纯铜块位于同一侧，且位于纯铜块和焊接长扣齿辅翅片之间。

所述的结构主体框架为铝。

所述的热管为铜。

一种紧凑轻量型纤长有源阵列天线结构-热一体化装置的迭代设计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将匹配电气性能的结构作为基础模型，进行一体化布局，设计散热面积、流阻、结构体短齿、铜块、热管规格、扣齿长度、厚度及间距；

步骤2：对初布局的一体化模型使用Flotherm进行热数值计算，分析散热性能是否满足参考准则，若不满足，重新设计布局，若满足，执行下一步；