具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统的制作方法

1.本发明涉及机载电子设备技术领域、智能蒙皮天线技术领域、微流道散热技术领域领域，特别指一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统。


背景技术：

2.随着近年来智能蒙皮天线技术的大力发展和工程化试验应用，某型蒙皮天线系统逐步向着高密度、高集成化发展，支撑单个天线阵元的tr组件热耗已经达到了10w，单个8
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8的天线子阵系统的tr组件(即收发组件)总热耗达到了640w，且单个子阵系统的阵面面积却不超过70mm2。一般的天线子阵系统中，由于系统热耗较低，一般采用普通的串联或并联的条状流道结构，结构尺寸较大，散热效果一般，已经无法满足某型蒙皮天线子阵系统的尺寸要求和散流需求。因此，某型蒙皮天线子阵系统项目迫切需要一种新型的微流道散热结构，来满足高额的散热需求，解决该项目实际工程化应用中的关键散热问题。


技术实现要素：

3.本发明的发明目的在于提供一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，用以解决某型蒙皮天线子阵系统高额热耗的散热问题，结构简单，易于制造，能够促进机载智能蒙皮技术的进一步发展和实际应用。
4.本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
5.一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，包含机箱、高热电路层6、硬件组件7和辐射阵元层1，高热电路层6和硬件组件7放置在机箱内，辐射阵元层1放置在机箱上方；
6.机箱包括一个铝合金流道框架5和一个铝合金流道冷板2；
7.铝合金流道框架5的顶部上有机械加工成型的分液流道12、汇液流道15、支流道13、液滴状分流流道14；
8.铝合金流道冷板2通过焊接固定在铝合金流动框架5的上部，用于封闭分液流道12、汇液流道15、支流道13、液滴状分流流道14的上表面，使顶部的微流道结构成型；
9.其中，在铝合金流道框架5上，为每个天线子阵的阵元加工一个液滴状分流流道14，每个液滴状分流流道中间都有一个通孔，用以安装交联辐射阵元层1的连接器；根据液滴状分流流道14的位置加工支流道13，使液滴状分流流道14的四周均有支流道13绕过，分液流道12用于将冷却液流入各支流道13，汇液流道15接收从支流道13上流出的冷却液。
10.较佳地，分液流道12、汇液流道15、支流道13、液滴状分流流道14的横截面形状为矩形，分液流道的截面积随着冷却液流向逐渐减少，汇液流道的截面积随着冷却液流向逐渐增多，通过截面积尺寸来控制各个支流道13所分配的流量。
11.较佳地，铝合金流道框架5的二个对称的侧壁上分别通过机械加工打孔成型形成侧壁管道流道17，侧壁管道流道截面为圆形，侧壁管道流道17包括水平面流道孔和垂直面流道孔，水平面流道孔与垂直面流道孔相贯；一侧的侧壁管道流道17的垂直面流道孔与汇液流道15相通，水平面流道孔与出液口16相贯，水平面流道孔入孔处安装第一流道堵头3进
行密封；另一侧的侧壁管道流道17的垂直面流道孔与分液流道12相通，水平面流道孔与进液口11相贯，水平面流道孔入孔处安装第二流道堵头4进行密封；进液接头9和出液接头10分别安装在铝合金流道框架5的进液口11和出液口16处。
12.较佳地，所述高热电路层6通过焊接固定在铝合金流动框架5上的微流道结构的反面，所述硬件组件7在安装高热电路层6后，再安装到铝合金流道框架5内部，通过铝合金流道框架5四周的螺钉固定。
13.较佳地，具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统还包含对外交联组件8，对外交联组件8安装在铝合金流道框架5下部，封闭铝合金流道框架5形成内部空间。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明充分利用微小的尺寸结构，在水平面上实现了液滴状微流道设计制造加工，极大地提高了蒙皮天线系统微流道的散热性能，满足了高热电路层640w热耗的散热要求，同时在两侧壁上实现了双垂面散热流道的加工和封闭，形成了一种三维立体的微流道结构，用以给除高热电路层6之外的硬件组件7进行液冷散热。具有尺寸小、换热系数高、流量需求低等优点，整体结构简单、易于加工制造，对于我国机载智能蒙皮技术的发展和工程应用具有不可忽视的重大价值。
附图说明
16.为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是实施例所示的具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统的结构示意图；
18.图2是实施例中微流道结构的三维示意图；
19.图3是实施例所示的蒙皮天线子阵系统的微流道结构的热仿真云图；
20.图4是实施例所示的蒙皮天线子阵系统固体截面的热仿真云图。
21.其中，1-辐射阵元层、2-铝合金流道冷板、3-第一流道堵头、4-第二流道堵头、5-铝合金流道框架、6-高热电路层、7-硬件组件、8-对外交联组件、9-液冷进液接头、10-液冷出液接头、11-进液口、12-分液流道、13-支流道、14-液滴状分流流道、15-汇液流道、16-出液口、17-侧壁管道流道、18-硬件安装结构。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
23.参见图1所示，本实施例所示的一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，包含机箱、高热电路层6、硬件组件7和辐射阵元层1等，高热电路层6和硬件组件7放置在机箱内，辐射阵元层1放置在机箱上方。
24.机箱包括一个铝合金流道框架5和一个铝合金流道冷板2，铝合金流道框架5的顶部上有机械加工成型的分液流道12、汇液流道15、支流道13、液滴状分流流道14。铝合金流道冷板2通过焊接固定在铝合金流动框架5的上部，用于封闭分液流道12、汇液流道15、支流道13、液滴状分流流道14的上表面，使顶部的微流道结构成型。其中，在铝合金流道框架5上，为每个天线子阵的阵元加工一个液滴状分流流道14，每个液滴状分流流道中间都有一
个通孔，用以安装交联辐射阵元层1的连接器。根据液滴状分流流道14的位置加工支流道13，使液滴状分流流道14的四周均有支流道13绕过，分液流道12用于将冷却液流入各支流道13，汇液流道15接收从支流道13上流出的冷却液。参见图2所示，作为举例说明，本实施例是一个“单个8
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8的天线子阵系统”，因此共有64个天线阵元，需要加工64个液滴状分流流道和15个支流流道。通过这些流道可以提高液冷冷却液的换热效率，从而增加散热效果。
25.较佳地，分液流道12、汇液流道15、支流道13、液滴状分流流道14的横截面形状为矩形，分液流道的截面积随着冷却液流向逐渐减少，汇液流道的截面积随着冷却液流向逐渐增多，通过设计截面积尺寸来控制个十五个支流道13所分配的流量。
26.铝合金流道框架5的二个对称的侧壁上分别通过机械加工打孔成型形成侧壁管道流道17，侧壁管道流道截面为圆形，侧壁管道流道17包括一个水平面流道孔和三个垂直面流道孔，水平面流道孔与垂直面流道孔相贯。一侧的侧壁管道流道17的垂直面流道孔与汇液流道15相通，水平面流道孔与出液口16相贯，水平面流道孔入孔处安装第一流道堵头3进行密封。另一侧的侧壁管道流道17的垂直面流道孔与分液流道12相通，水平面流道孔与进液口11相贯，水平面流道孔入孔处安装第二流道堵头4进行密封。进液接头9和出液接头10分别安装在铝合金流道框架5的进液口11和出液口16处。二侧的侧壁管道流道17和顶部的微流道结构形成了三个散热冷板面，给高热电路层6和硬件组件7提供了更多的散热通道。
27.铝合金流道框架5的内侧还设有硬件安装结构18，所述高热电路层6通过焊接固定在铝合金流动框架5上的微流道结构的反面。所述硬件组件7在安装高热电路层6后，再安装到铝合金流道框架5内部，通过铝合金流道框架5四周的螺钉固定。高热电路层6包括末级功放、tr组件、储能等功能电路，硬件组件包括电源、波控、射频、变频等功能电路。
28.具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统还包含对外交联组件8，对外交联组件8安装在铝合金流道框架5下部，封闭铝合金流道框架5形成内部空间。对外交联组件包括对外连接器及相关电路板等。
29.请参阅图3和图4所示，为本发明的蒙皮天线子阵系统的热仿真结果云图。实施本发明的蒙皮天线子阵微流道结构，通过不超过1l/min的流量，高热电路层6的tr组件壳温均未超过90℃，50℃冷却液冷却过程中温升后最高温度未超过72℃，可知实施本发明例满足蒙皮天线子阵的散热要求。
30.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，包含机箱、高热电路层(6)、硬件组件(7)和辐射阵元层(1)，高热电路层(6)和硬件组件(7)放置在机箱内，辐射阵元层(1)放置在机箱上方，其特征在于：机箱包括一个铝合金流道框架(5)和一个铝合金流道冷板(2)；铝合金流道框架(5)的顶部上有机械加工成型的分液流道(12)、汇液流道(15)、支流道(13)、液滴状分流流道(14)；铝合金流道冷板(2)通过焊接固定在铝合金流动框架(5)的上部，用于封闭分液流道(12)、汇液流道(15)、支流道(13)、液滴状分流流道(14)的上表面，使顶部的微流道结构成型；其中，在铝合金流道框架(5)上，为每个天线子阵的阵元加工一个液滴状分流流道(14)，每个液滴状分流流道中间都有一个通孔，用以安装辐射阵元层(1)的连接器；根据液滴状分流流道(14)的位置加工支流道(13)，使液滴状分流流道(14)的四周均有支流道(13)绕过，分液流道(12)用于将冷却液流入各支流道(13)，汇液流道(15)接收从支流道(13)上流出的冷却液。2.根据权利要求1所述的一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，其特征在于分液流道(12)、汇液流道(15)、支流道(13)、液滴状分流流道(14)的横截面形状为矩形，分液流道的截面积随着冷却液流向逐渐减少，汇液流道的截面积随着冷却液流向逐渐增多，通过截面积尺寸来控制各个支流道(13)所分配的流量。3.根据权利要求1所述的一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，其特征在于铝合金流道框架(5)的二个对称的侧壁上分别通过机械加工打孔成型形成侧壁管道流道(17)，侧壁管道流道截面为圆形，侧壁管道流道(17)包括水平面流道孔和垂直面流道孔，水平面流道孔与垂直面流道孔相贯；一侧的侧壁管道流道(17)的垂直面流道孔与汇液流道(15)相通，水平面流道孔与出液口(16)相贯，水平面流道孔入孔处安装第一流道堵头(3)进行密封；另一侧的侧壁管道流道(17)的垂直面流道孔与分液流道(12)相通，水平面流道孔与进液口(11)相贯，水平面流道孔入孔处安装第二流道堵头(4)进行密封；进液接头(9)和出液接头(10)分别安装在铝合金流道框架(5)的进液口(11)和出液口(16)处。4.根据权利要求1所述的一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，其特征在于所述高热电路层(6)通过焊接固定在铝合金流动框架(5)上的微流道结构的反面，所述硬件组件(7)在安装高热电路层(6)后，再安装到铝合金流道框架(5)内部，通过铝合金流道框架(5)四周的螺钉固定。5.根据权利要求1所述的一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，其特征在于还包含对外交联组件(8)，对外交联组件(8)安装在铝合金流道框架(5)下部，封闭铝合金流道框架(5)形成内部空间。

技术总结
本发明公开了一种具有微流道结构的蒙皮天线子阵系统，包括一个铝合金流道框架(5)和一个铝合金流道冷板(2)；铝合金流道框架(5)的顶部上有机械加工成型的分液流道(12)、汇液流道(15)、支流道(13)、液滴状分流流道(14)；铝合金流道冷板(2)通过焊接固定在铝合金流动框架(5)的上部，用于封闭分液流道(12)、汇液流道(15)、支流道(13)、液滴状分流流道(14)的上表面，使顶部的微流道结构成型。本发明充分利用微小的尺寸结构，在水平面上实现了液滴状微流道设计制造加工，极大地提高了蒙皮天线系统微流道的散热性能，满足了高热电路层640W热耗的散热要求。散热要求。散热要求。


技术研发人员：颜澄阳 卢鹏辉 赵孝永 孙红伟 严龙 张海辉
受保护的技术使用者：中国航空无线电电子研究所
技术研发日：2022.08.12
技术公布日：2023/9/22