CN111106421B - 一种轻小型相控阵天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种轻小型相控阵天线，属于雷达天线结合装置领域。相控阵天线的箱体框架底部安装气热交换器；箱体框架背部安装转接模块；控制模块从箱体框架背部穿过转接模块，进入箱体框架内部，安装在箱体框架上；瓦片子阵安装在箱体框架内部，瓦片子阵前端面与天线转接板连接，天线转接板与箱体框架的前端面连接，天线转接板前端面安装天线子阵；箱体框架前端面的外边缘安装天线罩。本发明即适应轻小型相控阵天线的尺寸、重量限制，又有效地解决雷达天线内高功耗组件的散热问题，实现相控阵天线的正常连续工作。

Description

一种轻小型相控阵天线
技术领域
本发明属于雷达天线结合装置领域。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，军事装备要求的不断提高，相控阵天线的集成度越来越高。在天线有限的空间内，合理布置天线模块，并通过环控***保持天线内部相对稳定的工作环境，保证天线的有效工作显得愈发困难。
专利CN208690500U提出了一种相控阵天线结构，将功能模块和电路结构进行划分，精准设计模块间机械电气接口，降低组件间的关联，发挥并行工作效率。但上述专利仅针对小体积、低功耗的相控阵天线，故而未设计环控装置，应用范围受限，并不适用于小体积、高功耗的相控阵天线。专利CN109511253A提出了一种有源相控阵雷达组件散热控温技术，将热管、翅片和均热板相结合形成“组合热控”的散热技术方案，对有源相控阵天线阵面T/R组件经行整体通风散热，具有散热效率高、可靠性好、重量轻、温度均匀等优点。但对于热流密度较大的轻小型相控阵天线而言，强迫风冷的散热效率仍然不及液冷散热效率。论文《某有源相控阵雷达阵面散热设计研究》指出针对均热板和强迫风冷相结合的散热方案，在风量一定时，均热板自身的导热能力增加不能大幅度降低组件温度，仅可改善组件温度的一致性，进一步指出强迫风冷散热的局限性。
对于轻小型船用雷达***而言，进一步受限的天线内部空间，对天线模块的结构设计和连接、布置形式提出更高的要求；而天线内部热流密度的增大，提高了环控***的设计要求。因此，设计一种适用于轻小型相控阵天线的结构形式，并将环控***合理布置于天线内部，以此解决雷达内部T/R组件等高热流密度组件的散热问题，并保证相控阵天线各模块组件的正常工作是本领域目前亟待解决的工程技术问题。
发明内容
本发明提出了一种轻小型相控阵天线，在轻小型相控阵天线的空间限制下，为合理布置各天线模块组件，并保证模块间有效连接和工作，解决T/R组件等发热组件的散热问题。
本发明提出的一种轻小型相控阵天线，包括箱体框架、气热交换器、转接模块、控制模块、瓦片子阵、天线转接板、天线子阵、天线罩；其中箱体框架底部安装气热交换器；箱体框架背部安装转接模块，控制模块从箱体框架背部穿过转接模块，进入箱体框架内部，安装在箱体框架上；瓦片子阵安装在箱体框架内部，瓦片子阵前端面与天线转接板连接，天线转接板与箱体框架的前端面连接，天线转接板前端面安装天线子阵；箱体框架前端面的外边缘安装天线罩，天线罩包裹天线转接板和天线子阵。
箱体框架的底部设有气热交换器安装接口，通过气热交换器密封垫将气热交换器从底部安装在箱体框架底部，气热交换器的进风口和出口位于箱体框架内部。控制模块从背部穿过箱体框架，装入箱体框架内部；控制模块背部的锥销与箱体框架前端面的背部销孔对插，起到定位、导向、支撑作用；控制模块正面的支耳安装在箱体框架背部沉台上。
箱体框架的背部安装转接模块，转接模块的底部分布有相控阵天线的对外电连接器，转接模块正面设有凸台，凸台上安装有混装连接器，混装连接器从背部穿过箱体框架，进入箱体框架内部；凸台和混装连接器的位置与瓦片子阵的混装连接器位置相对应，箱体框架相应位置开设方形通孔，方便转接模块的凸台和混装连接器穿过箱体框架。转接模块通过转接模块密封垫安装在箱体框架背部，后盖板通过后盖板密封垫安装在转接模块背部，转接模块与箱体框架间形成密封。
瓦片子阵通过从背部穿过箱体框架的螺钉紧固在箱体框架内部，瓦片子阵背部的水插头与箱体框架内部的水插座紧密连接，冷却介质通过箱体框架进入瓦片子阵内部，带走T/R组件热量。瓦片子阵背部的混装连接器与转接模块的混装连接器连接。瓦片子阵在箱体框架内紧密排布，瓦片子阵上安装的T/R组件呈固定间距的阵列结构，T/R组件的KK连接器与天线转接板背部的KK连接器对插连接。n个瓦片子阵对应一个天线转接板，通过螺钉将n个瓦片子阵安装在1个天线转接板上。天线转接板外边缘与箱体框架前端面通过螺钉紧固，瓦片子阵处于箱体框架与天线转接板形成的空间内。天线转接板正面分布的KK连接器阵列与天线子阵相对应，通过螺钉将天线子阵安装在天线转接板正面，形成天线阵列。天线罩通过螺钉紧固在箱体框架外边缘，天线罩与箱体框架间设有天线罩密封垫，将天线阵列封闭在法兰框架和天线罩间的封闭空间内。天线转接板的上部和下部加工有通风孔，保证箱体框架内部空间与天线罩内部空间的空气连通，提高天线内部的散热效果。
本发明采用的技术方案具有以下有益效果：天线转接板连接瓦片子阵和天线阵列，成为天线阵列的反射板，同时连接箱体框架增加瓦片子阵的安装强度；相控阵天线内部对瓦片子阵进行接触式强制冷却，通过气热交换器进行非接触式强制冷却，两种散热冷却方式配合，对天线内部的散热控温效果更为高效；相控阵天线结构内的模块结构造型方正、连接关系紧凑，占用空间小，便于相控阵天线的小型化。本发明即适应轻小型相控阵天线的尺寸、重量限制，又有效地解决雷达天线内高功耗组件的散热问题，实现相控阵天线的正常连续工作。
附图说明
图1为本发明正侧视图。
图2为本发明底侧视图。
图3为本发明正侧***视图。
图4为本发明底侧***视图。
图中标记：1-箱体框架，2-气热交换器，3-滑块，4-转接模块，5-控制模块，6-后盖板，7-瓦片子阵，8-天线转接板，9-天线子阵，10-天线罩，11-天线罩密封垫，12-气热交换器密封垫，13-转接模块密封垫，14-后盖板密封垫。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述。
结合图3、图4，一种轻小型相控阵天线结构包括：箱体框架1、气热交换器2、转接模块4、控制模块5、瓦片子阵7、天线转接板8、天线子阵9、天线罩10。
箱体框架1的底部加工有气热交换器2的安装接口，气热交换器2通过气热交换器密封垫12安装在箱体框架1的底部；箱体框架1的底部两侧安装滑块3，滑块底面高度超过转接模块4底部的电连接器，起到保护电连接器的作用，同时作为搬运把手便于运输。
箱体框架1背部安装转接模块4。转接模块4底部分布有对外电连接器，即相控阵天线的所有对外电连接器；正面分布有m个凸台，凸台上安装有混装连接器。转接模块4通过转接模块密封垫13固定在箱体框架1背部，混装连接器从箱体框架1背部穿过，进入箱体框架1内部。控制模块5从背部穿过箱体框架1，固定在箱体框架1背部沉台上，并通过控制模块5背部的锥销与箱体框架1前端面的背部销孔配合进行定位。后盖板密封垫14安装在转接模块4背部的密封槽内，后盖板6压住后盖板密封垫14安装在转接模块4上。
结合图3、图4，在轻小型相控阵天线结构内部，m个紧密阵列排布的瓦片子阵7安装在箱体框架1内部，瓦片子阵背部的水插头与箱体框架内部的水插座紧密连接，冷却介质通过箱体框架进入瓦片子阵内部，将瓦片子阵7的T/R组件热量带走。m个瓦片子阵7的T/R组件位于一个平面上，天线转接板8与瓦片子阵7连接的同时，瓦片子阵7的T/R组件与天线转接板8背部的KK连接器对插连接，其中n个瓦片子阵7与1个天线转接板8连接，m/n个天线转接板8的外边缘与箱体框架1前端面通过螺钉连接。瓦片子阵7前后分别与天线转接板8和箱体框架1连接，封闭在箱体框架1与天线转接板8形成的空间内。m/n个天线转接板8前端面位于同一平面上，天线子阵9通过螺钉安装在天线转接板8前端面上，同时天线子阵9的KK连接器与天线转接板8的KK连接器对插连接、形成天线阵列。天线罩密封垫11装入箱体框架1前端面外边缘的密封槽内，通过螺钉将天线罩10压住天线罩密封垫11安装在箱体框架1上；天线子阵9位于天线转接板8、箱体框架1前端面和天线罩10形成的空间内。天线转接板8的上下端加工有通风孔，便于瓦片子阵空间与天线子阵空间的空气进行流通。

Claims (5)

1.一种轻小型相控阵天线，其特征在于：包括箱体框架、气热交换器、转接模块、控制模块、瓦片子阵、天线转接板、天线子阵、天线罩；其中箱体框架底部安装气热交换器，气热交换器的进风口、出风口位于箱体框架内部；箱体框架背部安装转接模块；控制模块从箱体框架背部穿过转接模块，进入箱体框架内部，安装在箱体框架上；瓦片子阵安装在箱体框架内部，瓦片子阵背部的水插头与箱体框架内部的水插座连接，冷却介质通过箱体框架进入瓦片子阵内部；瓦片子阵前端面与天线转接板连接，天线转接板与箱体框架的前端面连接，天线转接板前端面安装天线子阵；箱体框架前端面的外边缘安装天线罩。
2.根据权利要求1所述的轻小型相控阵天线，其特征在于：控制模块从背部穿过箱体框架，装入箱体框架内部，控制模块背部的锥销与箱体框架前端面的背部销孔对插，起到定位、导向、支撑作用。
3.根据权利要求2所述的轻小型相控阵天线，其特征在于：转接模块的底部分布有相控阵天线的对外电连接器，转接模块正面设有凸台，凸台上安装有混装连接器，混装连接器从背部穿过箱体框架，进入箱体框架内部；转接模块背部通过密封垫安装后盖板。
4.根据权利要求3所述的轻小型相控阵天线，其特征在于：瓦片子阵阵列化安装在箱体框架内部，瓦片子阵背部的混装连接器与转接模块的混装连接器连接。
5.根据权利要求4所述的轻小型相控阵天线，其特征在于：1个天线转接板与n个瓦片子阵连接；天线转接板的外边缘与箱体框架前端面连接；天线转接板的上下两侧设有通风孔。
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