[发明专利]一种液冷相控阵天线的液冷板及其冷却方法

说明书

本发明涉及一种液冷相控阵天线的液冷板及其冷却方法，属于相控阵天线技术领域，解决了现有技术相控阵天线的天线阵面的热流密度很大，导致天线阵面温度升高影响天线性能的问题。本发明的液冷板，液冷板的金属基体设有用于流通冷却液的内部空腔；内部空腔包括：分水腔、并行流道和汇水腔；并行流道包括多个并列分布的流通通道；多个并行流道的两端分别连通分水腔和汇水腔；分水腔和汇水腔中设有扰流器；相控阵天线安装在液冷板上；液冷板能够接入液冷系统中对所述相控阵天线进行散热。

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，尤其涉及一种液冷相控阵天线的液冷板及其冷却方法。

背景技术

相控阵天线在JS和民用上的应用越来越广泛，一个天线阵面上分布着成百上千个T/R组件。飞行器环境下，它们排列紧凑，散热空间小，系统集成耦合度高，这使得天线阵面的热流密度很大，若这些热量不能及时从天线阵面带走，会导致天线阵面温度升高，引起T/R组件性能下降甚至失效，从而影响天线电性能，导致雷达性能恶化。因而有源相控阵天线的热设计直接关系到天线的电性能指标，并最终影响有源相控阵雷达的探测、跟踪等性能。(相变、热沉，风冷)

液冷板技术即利用液冷装置腔体内的液体与腔体间进行强制对流换热，用持续不断的供液耗散热源的发热，从而对发热器件进行散热。液体冷却工质的传热系数是空气传热系数的20倍以上，因此强迫液冷通常用于大热流密度的情况下。强迫液冷的优点是散热性能较为均匀，散热效率高。

飞行器雷达空间异形且狭小、相控阵天线阵元间距必须符合半波长设计等约束，而共口径双频双极化天线在空间体积严重受限的情况下要求收发通道数翻2～4倍，引起空间排布设计、高集成度密集连接、大功率热耗问题等难度急剧上升。需要在直径230mm的天线内排布近千个射频连接器，且相控阵天线总发热功率可以达到3000W以上，相控阵天线的结构设计需同时满足结构强度、刚度、散热、连接可靠度、维修性等要求,故将高效散热的液冷系统融入相控阵天线系统中难度很大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种液冷相控阵天线的液冷板及其冷却方法，用以解决现有相控阵天线的散热效果差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种液冷相控阵天线的液冷板，液冷板的金属基体设有用于流通冷却液的内部空腔；内部空腔包括：分水腔、并行流道和汇水腔；并行流道包括多个并列分布的流通通道；多个并行流道的两端分别连通分水腔和汇水腔；分水腔和汇水腔中设有扰流器；相控阵天线安装在液冷板上；液冷板能够接入液冷系统中对相控阵天线进行散热。

进一步地，液冷板的两端设有进液口和出液口；进液口和出液口与液冷系统连通；进液口用于注入冷却液；出液口用于冷却液的流出。

进一步地，进液口与分水腔连通；出液口与汇水腔连通。

进一步地，并行流道设有上下两层。

进一步地，扰流器为柱状结构，且扰流器的上下两端均与液冷板的金属基体连接。

进一步地，扰流器有多个。

进一步地，金属基体为圆形板状结构。

进一步地，相邻两列并行流道之间的金属基体上设有第一射频通道；第一射频通道贯穿液冷板，且第一射频通道用于安装射频同轴连接器。

一种液冷相控阵天线，包括：液冷板、天线盘、射频同轴连接器、TR组件、转接头、第一液冷管和第二液冷管；天线盘上设有多个天线辐射单元；射频同轴连接器的两端分别连接天线辐射单元和TR组件；天线辐射单和TR组件分别与液冷板的上表面和下表面贴合；液冷板的进液口和出液口分别与第一液冷管和第二液冷管连通；第一液冷管用于注入冷却液，第二液冷管用于回收冷却液。

一种相控阵天线的冷却方法，采用液冷板对相控阵天线进行冷却，包括以下步骤：