CN108461933A - 一种一体化星载雷达天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体化星载雷达天线，属于雷达天线结构技术领域，包括结构壳体，所述结构壳体内形成有封闭腔体，所述腔体内填充有相变储能材料，结构壳体一端面上设有电路模块，所述电路模块与结构壳体间设置有补偿加热模块，结构壳体相对于电路模块的端面上设有天线辐射面，该雷达天线将支撑结构和热控部件集成于一体，提高天线集成度，降低天线结构部件的剖面尺寸，实现天线结构的集成化、轻质化、低剖面设计。

Description

一种一体化星载雷达天线
技术领域
本发明属于雷达天线结构技术领域，具体涉及一种一体化星载雷达天线。
背景技术
星载雷达装备作为卫星有效载荷，对重量、体积等有着严苛的要求，而作为雷达载荷核心设备的天线***，特别是有源相控阵天线，其重量和体积控制对雷达载荷的轻质化设计起到关键作用。
卫星装备在发射以及在空间轨道运行过程中，经历复杂的空间环境，需在真空和超低温环境下耐受太阳辐射、地球等行星反照和红外辐射、空间粒子辐射等环境条件，此外在此过程中卫星的空间外热流在运行周期内发生剧烈变化，为此需采取有效的热控手段来应对空间外热流的变化，保证星载雷达载荷天线***处于合适的温度范围。常规的热控手段包括相变储能、热控涂层、热管、电加热器、多层隔热组件等。目前，相变储能部件、热管、电加热器、多层隔热组件等各类热控手段作为独立的功能部件，通过螺钉连接、粘接、绑扎等集成方式装配到天线***中。为了保证雷达***可靠性，独立的热控功能部件在结构设计或***集成设计时，需考虑集成过程的结构特征、装配空间等因素，导致天线***的重量和尺寸包络大，难以实现天线***的低剖面、集成化、轻质化设计。另外，由于天线子***功能件种类较多，也不利于天线***的总装、维护以及运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种星载雷达天线结构，采用结构与热控一体化设计方法来解决现有技术中星载雷达天线集成化设计问题。
本发明技术方案一种一体化星载雷达天线，包括结构壳体，所述结构壳体内形成有封闭腔体，所述腔体内填充有相变储能材料，结构壳体一端面上设有电路模块，所述电路模块与结构壳体间设置有补偿加热模块，结构壳体相对于电路模块的端面上设有天线辐射面。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述腔体内设有多孔结构，所述相变储能材料填充于多孔结构的空隙内。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述多孔结构为点阵夹心结构。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述点阵夹心结构与结构壳体一体成型。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述多孔结构为泡沫金属或蜂窝金属，该多孔结构与腔体内壁焊接。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述腔体为多个且相互独立，所述多个腔体内的多孔结构相同或不同。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述多个腔体内填充的相变储能材料相同或不同。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述补偿加热模块埋设于电路模块朝向结构壳体的一侧内，并与电路模块形成为一体；或所述补偿加热模块设置在结构壳体朝向电路模块的一侧，并与结构壳体形成为一体。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，所述天线辐射面集成于结构壳体上。
优选地，本发明所述的一种一体化星载雷达天线，还包括一辐射单元板，所述天线辐射面设置于该辐射单元板内，所述辐射单元板设置在结构壳体与电路模块相对的端面上。
本发明技术有益效果：
本发明技术方案将用于温度控制的相变储能热控功能部件集成于结构壳体内，补偿加热模块设置于结构壳体与电路模块之间，实现热控与结构一体化设计，提高了天线的集成度，降低天线结构部件的剖面尺寸，实现天线结构的集成化、低剖面设计。
结构壳体封闭腔体内的多孔结构一方面用于强化相变储能材料的相变传热，另一方面由于多孔结构与结构板壳体连接良好，增强了天线结构板的结构强度，同时因天线结构板内部为稀疏多孔结构，密度较小，实现天线结构的轻质化。
本发明中实现了热控功能件与结构部件的集成化设计，减少天线***部件种类，进而改善了天线***的维修性和可靠性。
附图说明
图1为本发明一体化星载雷达天线的结构示意图，
图2为图1的左视图，
图3为实施例一的剖视图，
图4为实施例二的剖视图，
图5为实施例三的剖视图，
图6为实施例四的剖视图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
参阅图1、图2及图3，本发明提供的一种一体化星载雷达天线，将雷达天线支撑结构与热控部件集成为一体，其包括结构壳体1，结构壳体1作为雷达天线的支撑结构，一端面设有装有多种电子元器件的电路模块3，与电路模块3相对的端面上设有天线辐射面4；结构壳体1内形成有封闭腔体2，所述腔体2内填充有相变储能材料，电路模块3与结构壳体1间设置有补偿加热模块5，填充有相变储能材料的腔体2与补偿加热模块5构成热控部件。
相变储能材料可选择石蜡等有机相变储能材料，也可以选择水或结晶水合物等无机储能材料；补偿加热模块5可以是单独的部件，设置在电路模块3与结构壳体1之间；也可以埋设于电路模块3朝向结构壳体1一侧内，并与电路模块3集成于一体后再与结构壳体1连接；还可以设置在结构壳体1朝向电路模块3的侧面，并与结构壳体1形成为一体后，再与电路模块3连接。
在卫星运行过程中，天线辐射面4作为热控辐射面与空间环境进行热交换，并可作为微波辐射面向空间环境辐射电磁波。工作时，电路模块3中电子元器件工作产生热量以及雷达天线吸收太阳照射、地球等行星反照和红外辐射等相应能量产热，热量经由结构壳体1传递至腔体2内的相变储能材料，通过相变储能材料相变吸热，抑制电路模块2内电子元器件温度升高，进而控制天线内部各设备处于合适温度；电路模块2内电子元器件不工作，或卫星处于太阳背影区时，由于太空环境温度过低，通过相变储能材料储存的相变放热以及补偿加热模块5共同作用，通过结构壳体1将热量传递给电路模块3，阻止雷达天线各电子元器件温度快速下降，达到控制天线***温度的目的。
如图3所示，在本发明的实施例一中，腔体2内还设置有多孔结构6，该多孔结构6为点阵夹心结构，其与结构壳体1通过3D打印等增材制造方式整体制造，相变材料填充在该多孔结构6的空隙内，多孔结构6设置在结构壳体1内可有效增强结构壳体1的结构强度，同时多孔结构6可强化热量传递过程，即相变储能材料填充在多孔结构6的空隙内，与多孔结构6充分接触，增大传热面积，强化热量传输；此外，多孔结构6疏松多孔的特性，决定了其密度较小，在保证结构壳体1强度的同时对其密度影响不大，满足雷达天线轻量化的要求。
如图4所示为本发明实施例二的结构示意图，该实施例结构与实施例一基本相同，其区别在于，所述的多孔结构6为蜂窝金属，该多孔结构6与腔体2内壁焊接，此处的蜂窝金属也可以采用泡沫金属替代。
如图5所示为本发明实施例三的结构示意图，本实施例结构与实施例二基本相同，其区别在于，还包括有辐射单元板7，所述天线辐射面4设置于该辐射单元板7内，所述辐射单元板7设置在结构壳体1与电路模块3相对的端面上。
如图6所示为本发明实施例四的结构示意图，本实施例中的腔体2为两个，且这两个腔体2相互独立，一腔体2中的多孔结构6为蜂窝金属，另一腔体2中的多孔结构6为点阵夹心结构。当然，这里的腔体2数量可以根据需要设置，腔体2内填充的多孔结构6也可以是相同的，例如全部填充蜂窝金属，或全部填充点阵夹心结构，只要其能够实现增强结构壳体1的强度，并加强导热的目的即可，同样的，各腔体2内填充的相变材料也是如此，可以相同，也可以不同。
本发明通过将用于温度控制的相变储能热控部件集成于结构壳体1内、补偿加热模块5设置于结构壳体1与电路模块3之间，实现热控与结构一体化设计，提高了天线集成度，降低天线结构部件的剖面尺寸，实现天线结构的集成化、轻质化、低剖面设计，在热控部件内设置多孔结构6，增强结构壳体1的强度，强化热控能力，同时对整个雷达天线的密度影响较小，满足其轻量化的设计要求。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体化星载雷达天线，其特征在于，包括结构壳体，所述结构壳体内形成有封闭腔体，所述腔体内填充有相变储能材料，结构壳体一端面上设有电路模块，所述电路模块与结构壳体间设置有补偿加热模块，结构壳体相对于电路模块的端面上设有天线辐射面。
2.根据权利要求1所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，所述腔体内设有多孔结构，所述相变储能材料填充于多孔结构的空隙内。
3.根据权利要求2所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，所述多孔结构为点阵夹心结构。
4.根据权利要求2所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，该多孔结构与结构壳体一体成型。
5.根据权利要求2所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，所述多孔结构为泡沫金属或蜂窝金属，该多孔结构与腔体内壁焊接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，所述腔体为多个且相互独立，所述多个腔体内的多孔结构相同或不同。
7.根据权利要求6所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在，所述多个腔体内填充的相变储能材料相同或不同。
8.根据权利要求1所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，所述补偿加热模块埋设于电路模块朝向结构壳体的一侧内，并与电路模块形成为一体；或所述补偿加热模块设置在结构壳体朝向电路模块的一侧，并与结构壳体形成为一体。
9.根据权利要求1所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，所述天线辐射面集成于结构壳体上。
10.根据权利要求1所述的一种一体化星载雷达天线，其特征在于，还包括一辐射单元板，所述天线辐射面设置于该辐射单元板内，所述辐射单元板设置在结构壳体与电路模块相对的端面上。
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