[发明专利]TR组件射频模块和电源模块一体化设计

说明书

技术领域

 本发明专利涉及雷达结构与工艺，是有源相控阵雷达TR组件的结构设计。

背景技术

TR组件是固态有源相控阵雷达技术含量和经济比值最高的部件，其结构设计主要考虑减小组件的体积、重量，同时还要解决电磁兼容、散热、批量生产等关键问题。目前的有源相控阵雷达TR组件普遍采用射频模块和电源模块分立结构，虽然可以较好的解决电磁兼容和散热问题，但却增加了组件的体积和重量，提高了生产成本，难以满足新一代有源相控阵雷达TR组件高性能、低成本、轻小型化、高可靠性的要求。

发明内容

为了解决TR组件由于射频模块和电源模块分立设计，导致组件体积和重量大，生产成本高的问题，在T/R组件的结构设计中，将射频组件与开关电源进行一体化设计，集成在一个模块中，并采用强迫液冷进行散热，在大幅降低组件的体积、重量和生产成本的同时，保证组件的可靠性。

本发明采用的技术方案是：对一整块镁铝合金板坯料两侧进行数控铣削加工，形成两个腔体，分别安装射频组件和开关电源，中间为两侧均带热负载的冷板。由于模块的集成度相当高，热量密度非常大，为了提高模块工作稳定性和可靠性，采用强迫液冷的方式散热，热源部件采用低热阻安装，大大缩短传热路径，减小热阻，提高冷却效率，热源的正下方挖出液冷流道，冷板的流道采用易于加工的方形结构，并且为蛇形走向，以减小冷却剂压力损失，采用真空电子束焊进行流道盖板密封，整个焊接过程在真空环境下完成；考虑到TR组件是一个高密度整件，结构复杂，而且模块内包含多个功能模块，既有大功率、高频模拟发射信号，又有小功率、低频数字检测信号等，它们之间存在严重的电磁干扰问题，在对冷板坯料进行数控铣削加工前，对元器件进行合理的布局和布线，根据各模块的尺寸留出相应的隔板，为各微波模块提供屏蔽作用，并做好接地措施；组件上下盖板采用金属电屏蔽板，以屏蔽电磁泄漏，结构件表面镀镍处理，提高抗腐蚀性，保证长期低阻连接。

本发明的有益效果是：实现了T/R组件射频模块与电源模块的一体化，满足了T/R组件体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高的要求，便于批量化生产和调试。

四、附图说明 

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图 1是TR组件腔体装配图

图2是TR组件电源面腔体结构图

图3是TR组件水冷流道结构路线图

图4是TR组件水冷流道横截面图

图5是TR组件射频面腔体结构图

图6是TR组件电源面盖板装配图

图7 是TR组件射频面盖板装配图

五、具体实施方式

TR组件结构腔体如图1所示，腔体加工主要包括流道的加工，开关电源及射频组件安装面的加工，首先将镁铝合金坯料的一面按照开关电源模块的结构如图2所示，进行数控铣削，形成一个腔体以安装开关电源，此加工过程须保留0.5毫米加工余量，用于焊接后的加工。其次按照流道的结构路线如图3所示，通过加工中心挖出冷却流道，冷却液流道采用易于加工的方形结构，如图4所示，尺寸为5毫米                                               8毫米，加工过程中保证流道的精度，使得冷却液经过流道时畅通、散热快，预留焊接深度工艺结构为2毫米，然后对流道进行盖板密封，在保证热传导能力的同时要确保能承受一定压力，因此冷板的冷却液路盖板采用真空电子束焊的方法，整个焊接过程在真空环境下完成，焊接温度要求不高，焊接后材料表面无氧化，焊件变形很小，焊接盖板厚度为1.5毫米，焊接完成后，通过加工中心设备对焊接面进行平面加工，使其平整度达到0.1毫米以下，表面光洁无焊疤，并对冷板流道进行气密性检验，耐压试压测试，以防止冷却液泄露；最后加工射频组件面，其结构图如图5所示，由于射频组件是一个高密度整件，结构复杂，而且组件内包含多个功能模块，为减小模块向外辐射电磁波造成对其它模块的电磁影响，在对冷板进行数控铣削加工时，根据各模块的尺寸留出相应的隔板，同时要降低加工应力，保证加工精度，避免冷板变形翘曲，降低冷板表面粗糙度，以减小射频组件的接触热阻，提高散热效率。组件电源面和射频面盖板采用金属电屏蔽板，其结构如图6、7所示，金属屏蔽板用于屏蔽电磁泄漏，减小模块向外辐射电磁波造成对其它模块的电磁影响，金属屏蔽板同时具有优良的机械强度和刚度，防止由于受力变形或损坏，外壳具有一定的防护等级，防止人体触及或接近带电部件，防止进水而引起有害影响，结构件表面镀镍处理，提高抗腐蚀性，保证长期低阻连接。