一種簡單的T/R組件散熱結構設計①

代仕平++史浩

摘 要：T/R組件是相控陣雷達天線的重要組成部分，在相控陣雷達中，T/R組件不僅數量多，發熱量大，而且價格昂貴，對工作環境要求高。T/R組件的熱設計就是要求散熱結構能夠滿足T/R組件在環境溫度下安全可靠的工作，在熱設計中通常用的散熱方式有自然冷卻、風冷和液冷。其中風冷具有較高的散熱效率且成本較低，因此是T/R組件散熱設計優先選擇的手段，該文設計了一種簡單的T/R組件風冷系統，將T/R組件與電源安裝在同一個插箱內， 共用進出風風道，結構簡單，成本低，效果好。

關鍵詞：相控陣 T/R組件散熱 風冷 熱分析

中圖分類號：TN959 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0083-02

Design of Heat Dissipating Structure of T/R Component

DAI Shiping SHI Hao

Chengdu Fire-control Technology Center of China South Industries Group Corporatio Chengdu， Sichuan Province， 611731 China

Abstract：T/R module is an important part of phased array radar antenna， In phased array radar.the T/R component requests not only quantity， high quantity of heat， but also high cost， high requirement of work environment. The thermal design of T/R component is able to meet the T/R components in the ambient temperature safe working requirements of heat dissipation structure， cooling mode is usually used in the thermal design of the natural cooling， air cooling and liquid cooling. The air cooling has high cooling efficiency and low cost， so it is the design of assembly of radiating T/R preferred method， This paper describes the design of a simple T/R component cooling system， the T/R component and the power supply are arranged in the same insert box， common import and air， has the advantages of simple structure， low cost， good effect.

Keywords：Phased array；The heat dissipation of T/R component；Air cooling；Heat analysis

在相控陣雷達中，T/R組件不僅數量多，發熱量大，而且成本高，因此T/R組件的熱設計是相控陣雷達天線結構設計的重要一環，目前常用的方法有：自然冷卻、風冷和液冷。自然冷卻主要用在T/R組件數量不多且功率小的陣面上，風冷主要用在T/R組件數量較多且功率較大的陣面上，液冷主要用在T/R組件數量較多且功率很大的陣面上。在低空監視及末端防御等領域應用的相控陣雷達，T/R組件功率通常不是太大，采用風冷不僅成本低，且可靠性好，方便維修。

1 某天線T/R組件散熱設計

1.1 T/R組件散熱結構設計

某相控陣雷達由18行天線組成，為節約空間，要求每行天線的T/R組件集成為一個，并采用盲插的方式與天線相連。根據要求，設計T/R組件散熱結構如圖1所示。

在設計中，將T/R組件與電源通過母板相連，T/R組件與電源共用風機進行散熱，由于T/R組件對工作環境要求較高，為避免電源發熱影響到T/R組件工作，進風口設置在T/R組件一端，風流經T/R組件帶走T/R組件的發出的熱量后從電源一端的出風口（風機安裝在出風口抽風）流出，電源安裝在出風口旁，風流出時同時帶走電源發出的熱量。散熱系統的進出風口均設置在微波箱后蓋板上，風的流向如圖2。

1.2 風機選擇

由于T/R組件18個，電源2個，每個T/R組件發熱量為30W，每個電源發熱量為250W。

總熱流量

根據熱平衡方程

式中

——空氣的密度 （）

——空氣的比熱 （）

——總熱流量 （）

——冷卻空氣的進出口溫差（）

根據計算所得的總風量及出風口結構尺寸，計算出所需出口風速

雷諾系數

——運動粘數

——風道當量直徑

查圖表：取，

風機總壓

——阻力系數

——風道長度

——損失系數

在出風口加裝的防塵罩對風壓損失約20%，因此，風機總壓應為51Pa。

某風機風機其參數如下：

工作電壓 DC 24V

額定功率 9W

最大風壓 230Pa

最大風量

由風機特性曲線，風機工作壓力在51Pa時風量為。

理論所需風機個數為，為使每個T/R組件及電源能獲得均勻的風量，應將風機均勻排布在出風口，因此選用4個風機。

1.3 設計仿真驗證

利用熱分析軟件對T/R組件和電源的散熱進行仿真分析，分析結果如圖3及表1所示。

由表1可知，在環境溫度為55℃時，T/R組件和電源最高溫度均在許可范圍內，滿足使用要求。

2 結語

該文設計的一種簡單的T/R組件散熱結構，通過分析計算，設計符合任務要求，由于該設計中所有設備采用盲插結構，結構緊湊、可維修性好、環境適應性強、可靠性高且成本較低，適合用小功率T/R組件散熱系統。

參考文獻

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