一种简单的T/R组件散热结构设计①

代仕平++史浩

摘 要：T/R组件是相控阵雷达天线的重要组成部分，在相控阵雷达中，T/R组件不仅数量多，发热量大，而且价格昂贵，对工作环境要求高。T/R组件的热设计就是要求散热结构能够满足T/R组件在环境温度下安全可靠的工作，在热设计中通常用的散热方式有自然冷却、风冷和液冷。其中风冷具有较高的散热效率且成本较低，因此是T/R组件散热设计优先选择的手段，该文设计了一种简单的T/R组件风冷系统，将T/R组件与电源安装在同一个插箱内， 共用进出风风道，结构简单，成本低，效果好。

关键词：相控阵 T/R组件散热 风冷 热分析

中图分类号：TN959 文献标识码：A 文章编号：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

在相控阵雷达中，T/R组件不仅数量多，发热量大，而且成本高，因此T/R组件的热设计是相控阵雷达天线结构设计的重要一环，目前常用的方法有：自然冷却、风冷和液冷。自然冷却主要用在T/R组件数量不多且功率小的阵面上，风冷主要用在T/R组件数量较多且功率较大的阵面上，液冷主要用在T/R组件数量较多且功率很大的阵面上。在低空监视及末端防御等领域应用的相控阵雷达，T/R组件功率通常不是太大，采用风冷不仅成本低，且可靠性好，方便维修。

1 某天线T/R组件散热设计

1.1 T/R组件散热结构设计

某相控阵雷达由18行天线组成，为节约空间，要求每行天线的T/R组件集成为一个，并采用盲插的方式与天线相连。根据要求，设计T/R组件散热结构如图1所示。

在设计中，将T/R组件与电源通过母板相连，T/R组件与电源共用风机进行散热，由于T/R组件对工作环境要求较高，为避免电源发热影响到T/R组件工作，进风口设置在T/R组件一端，风流经T/R组件带走T/R组件的发出的热量后从电源一端的出风口（风机安装在出风口抽风）流出，电源安装在出风口旁，风流出时同时带走电源发出的热量。散热系统的进出风口均设置在微波箱后盖板上，风的流向如图2。

1.2 风机选择

由于T/R组件18个，电源2个，每个T/R组件发热量为30W，每个电源发热量为250W。

总热流量

根据热平衡方程

式中

——空气的密度 （）

——空气的比热 （）

——总热流量 （）

——冷却空气的进出口温差（）

根据计算所得的总风量及出风口结构尺寸，计算出所需出口风速

雷诺系数

——运动粘数

——风道当量直径

查图表：取，

风机总压

——阻力系数

——风道长度

——损失系数

在出风口加装的防尘罩对风压损失约20%，因此，风机总压应为51Pa。

某风机风机其参数如下：

工作电压 DC 24V

额定功率 9W

最大风压 230Pa

最大风量

由风机特性曲线，风机工作压力在51Pa时风量为。

理论所需风机个数为，为使每个T/R组件及电源能获得均匀的风量，应将风机均匀排布在出风口，因此选用4个风机。

1.3 设计仿真验证

利用热分析软件对T/R组件和电源的散热进行仿真分析，分析结果如图3及表1所示。

由表1可知，在环境温度为55℃时，T/R组件和电源最高温度均在许可范围内，满足使用要求。

2 结语

该文设计的一种简单的T/R组件散热结构，通过分析计算，设计符合任务要求，由于该设计中所有设备采用盲插结构，结构紧凑、可维修性好、环境适应性强、可靠性高且成本较低，适合用小功率T/R组件散热系统。

参考文献

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[2] 邱成悌，赵惇殳，蒋全兴，等.电子设备结构设计原理[M].南京：东南大学出版社，2005.

[3] 王健石，等.电子设备结构设计标准手册[S].北京：中国标准出版社，2001.

[4] 史浩，刘星星，杨立.某雷达天线T/R组件散热系统设计[J].中国科技博览，2015（3）：395-396.