Ka相控陣天線模塊熱設計研究

羅曉宇，楊則南，郝文倩，鄒 磊

(中國電子科技集團公司第39研究所，陜西 西安 710065)

為滿足雷達系統超大規模、高功率、高性能負載比、多平臺等要求，有源相控陣向著高效率、高集成、低能耗、環境適應性強的方向發展。由于相控陣天線的高度集成，其天線陣面上分布著成百上千個T/R組件，造成天線內部的熱流密度不斷增加，若產生的熱量不能及時排出，將導致T/R組件的性能下降甚至失效，從而直接影響天線系統的可靠性及電性能指標[1-4]。合理有效的散熱技術是實現上述目標的關鍵問題，同時還要兼顧設備的體積和重量指標。目前國內外公開研究成果中較少涉及ka波段的相控陣天線熱設計。本研究通過模塊化設計思想，研制出收發分置的相控陣天線模塊，針對天線模塊的散熱進行了研究設計，為后續大規模的使用天線模塊積累技術基礎。

1 相控陣天線模塊系統結構設計

1.1 相控陣天線系統組成

Ka波段有源相控陣雷達的天線結構包括天線陣子、T/R組件、功分網絡、控制網絡、冷卻系統及殼體等，天線采用互聯拼接高度集成化一體設計，結構組成如圖1所示。

本研究采用模塊化設計方案，收發天線模塊分離，均是8×8陣列。這種方法降低了加工難度，便于與載體的共形設計，后期組合使用方便。

1.2 散熱方式選擇

目前，電子設備常用的散熱方式有自然散熱、強迫風冷、冷板液冷等方法。自然散熱成本低，故障率低，但只適合熱耗較小的設備。強迫風冷的設計方案是將發熱器件或者模塊固定到散熱器上，熱量以傳導的方式傳遞到散熱器上，冷風經過散熱器時帶走熱量實現對流換熱。……