基于S型與Z型流道冷板的有源相控陣天線熱設計研究.pdf

1、有源相控陣天線的熱設計已經是其整體設計中的一個重要內容。由于天線陣面上分布著成千上萬個排列緊湊的 T/R組件,因此造成的散熱空間小、天線陣面熱流密度大,若元器件產生的熱量不能及時散出,就會造成熱量的積聚,導致天線陣面溫度持續(xù)升高,引起 T/R組件性能下降甚至失效,從而造成天線電性能惡化。正是由于以上問題,有源相控陣天線熱設計也面臨著極大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在天線主要通過冷板進行散熱,但是冷板設計仍然存在諸多問題,其中冷板散熱能力無法滿足T/R組件

2、熱流密度的增長的要求已經成為最為主要的問題,而T/R組件散熱也成為天線熱設計的關鍵。本文在總結國內外冷板設計技術發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,提出了S型與Z型矩形截面冷板,并對其傳熱特性進行了理論分析和仿真分析。
　　本文通過對 S型流道與 Z型流道冷板進行設計以實現(xiàn)對有源相控陣天線 T/R組件的溫度控制。S型流道的設計方法為:首先根據(jù)四通道 T/R組件發(fā)熱器件的分布,設計出相應的 S型流道拓撲結構,并對芯片最高溫度以及壓降進行理論校核;建立

3、不同截面寬度的冷板三維模型并進行仿真分析,從仿真分析結果可知截面寬度為3.5 mm時散熱效果最好;其次,選用截面寬度為3.5 mm、不同濃度乙二醇水溶液作為冷卻液,對 S型流道冷板進行仿真分析,分析結果表明質量濃度為65％時冷板散熱效果最好;最后,采用截面寬度為3.5 mm、溶液濃度為65%的不同波紋形狀的流道冷板以及微通道冷板進行仿真分析,仿真結果表明加微通道的 S型流道冷板散熱效果最好。Z型流道的設計方法為:首先根據(jù)四通道 T/R組

4、件的發(fā)熱器件分布,設計出相應的傳統(tǒng) Z型流道拓撲結構,通過仿真分析發(fā)現(xiàn)其不足之處,并提出3種新的 Z型流道拓撲結構進行仿真分析,確定加微通道的階梯出入口 Z型流道冷板散熱效果最好。此外,本文提出了一種應用于多個發(fā)熱源隨機分布的 Z型流道的設計方法,并利用該方法分別對4組隨機分布的芯片進行Z型流道設計,通過仿真分析證明 Z型流道對于不同的發(fā)熱芯片分布形式都具有良好的散熱能力。本文通過對 S型流道與 Z型流道冷板的設計和仿真分析,為有源相控