[发明专利]T/R组件的散热结构及结构中热管的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于热控制技术领域，是基于热管导热的方式，使用热管将集中的热量传导至散热齿片，具体涉及一种T/R组件的散热结构及结构中热管的设计方法，用于对T/R组件进行散热处理，实现T/R组件正常连续工作。

背景技术

当今雷达发展的一个重要方向是增大雷达作用距离，提高雷达测量精度，有效对抗各种杂波及低可观测目标。而无论何种频段何种用途的有源相控阵雷达，其每个或数个辐射单元后均接有一个固态的T/R组件，一部有源相控阵雷达少则几百个，多则几千个T/R组件，所以设计制造出尺寸小、重量轻、成本低、性能优良、可靠性高的T/R组件是实现和保证雷达整机性能的关键所在。

T/R组件主要由数控移相器和功率放大链组成。数控移相器是为了实现天线波束的相控扫描而设置的；功率放大链由两级功率放大器组成，主要功能是完成射频激励信号的功率放大并经隔离器送至阵列天线辐射单元。目前国内多采用基于单片集成电路（MMIC）的微带混合集成电路技术，在满足性能指标的同时可以最大限度的减小系统的体积和复杂程度，大大提高其可靠性，因此，鉴于我们目前的工艺水平、MMIC单片技术的现状以及T/R组件的指标要求，利用已成熟的MMIC单片混合平面集成电路技术制作T/R组件是一种切实可行的方案，在此基础上设计出来的T/R组件体积小，但是热密度器件多，热量相对比较集中，因此T/R组件能否正常工作取决于该组件的热量能否合理导出。

热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管式散热器具有传热效率高、结构紧凑、流体压降小等优点。尤其是重力热管因其简单的结构及经济的成本得到了广泛的应用，其散热工作原理是：热管受热侧吸收热量，并将热量传给管内工质(液态)，工质吸热后以蒸发与沸腾的形式转变为蒸汽，蒸汽在压差作用下上升至放热侧，同时凝结成液体放出汽化潜热，热量传给放热侧的冷流体，冷凝液体依靠重力回流到受热侧。由于热管内部抽成真空，所以工质极易蒸发与沸腾，热管起动迅速。热管式散热器在冷、热两侧均可装设散热片，以强化传热。

该T/R组件是固态发射单元，而且距离比较近（间距只有1mm），同时T单元表面热流密度达到了6W/cm2，在常用冷却方法中，空气强制对流（风冷）散热的表面热流密度最大只有0.6W/cm2(温升40度)，故该T/R组件的表面热流密度超过了普通空气强制对流的散热能力。而要保证该T/R组件的核心器件在高温55℃环境下正常工作，其表面温度不能高于85℃(温升30℃)，这样需要对该T/R组件采取有效的热控技术措施。

在T/R组件常规采用的散热方式中，目前在国内采用的冷却方法有强迫风冷、液冷和蒸发冷却等，强迫风冷散热能力有限，液冷和蒸发冷却设备复杂、体积较大、易渗漏等缺点。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种T/R组件的散热结构及结构中热管的设计方法，基于热管式散热器和风冷相结合的散热方式，将T/R组件的热量传导至散热片，再通过风冷进行散热，用于解决T/R组件高密度大功率条件下的散热问题，本结构体积小、重量轻，效率高，能够满足恶劣环境下T/R组件使用要求。

技术方案

一种T/R组件的散热结构，其特征在于包括冷板2、散热片4和热管3；T/R组件通过螺钉固定在冷板2上，冷板2的上部设有散热片4，与固定T/R组件相对的冷板2的另一面板上设有热管3；所述热管3为以蛇形弯曲形状盘绕在冷板2上，一端焊接在冷板2的底端，另一端与散热片4的顶端焊接；所述T/R组件的底面与冷板2完全贴合。

所述热管3内的传导工质为水。

所述T/R组件采用表面镀金工艺。

所述冷板2、热管3和散热片4为相同的材质。

所述冷板2、热管3和散热片4为为铜材。

一种用于所述T/R组件的散热结构中热管的设计方法，其特征在于：

步骤1、初步确定热管的结构参数：

1、根据散热器最大导热量计算单根热管的导热极限：其中：Φ_max为最大导热量，N为热管数量；

2、计算管壁：其中：p和P分别为最大内压和外压，单位为Pa；d为热管外径，单位为m；[σ]为材料许用应力，单位为N/m²；C为附加的厚度，按压力容器规范选取；