一种基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，涉及电子产品技术领域，包括顶层频率选择阵列、底层频率选择阵列、壁板、液态金属进出口、盖板、中间隔离层及底板，顶层频率选择阵列每一行的顶层频率选择单元在水平方向对齐，底层频率选择阵列中每一行的底层频率选择单元在水平方向对齐，顶层频率选择阵列每一列的顶层频率选择单元在垂直方向对齐，底层频率选择阵列每一列的底层频率选择单元在垂直方向对齐，壁板固定在顶层频率选择阵列及底层频率选择阵列四周，减小了天线罩表面的热累积，提高了散热效果，能够保证频率选择表面的正常工作，且使其能在多种不同工作频率要求下正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置
本专利技术涉及电子产品术领域，具体涉及一种基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置。
技术介绍
随着科技的发展，电子器件在天线系统中的集成度越来越高，尤其是有源天线的出现，较大功率天线系统的散热问题越来越引起人们的关注。同时在飞机进入对流层时，由摩擦产生的热量十分巨大，热流密度能够达到1000W/cm2以上，为了保证内部电子设备的正常工作，也需要强大的散热能力。另外，频率选择表面在飞行器隐身以及保护机载天线等方面的应用十分广泛。频率选择表面通常是由导电片或孔元件组成的周期性结构，其主要目的是反射、传输或吸收电磁波。随着现代通讯的不断发展，天线系统对频率选择表面的性能要求进一步提高，传统的频率选择表面已逐渐满足不了现实中的使用指标。现有的频率选择模型通常是用激光刻印或者3D打印的方式在介质表面上打印铜贴片，或者在现有的单面覆铜板上刻蚀频率选择单元图案，然后将频率选择单元图案加在高速飞行器天线罩表面，只是单一地进行频率选择而不具备散热效果。频率选择表面的滤波作用其对象是空间电磁波，需要关注的不仅有透射、反射的电磁波幅值和相位变化，还有交叉极化和热损耗等方面的问题，因此，在频率选择的同时会加剧天线罩表面的热累积，降低散热效果。例如，专利号为201510200529.2的专利技术专利公开的一种由正中心开有正方形孔的正方形薄片单元周期排布形成的频率选择表面，该频率选择表面虽然能很好地覆盖2-18GHz频段，且带通部分S11参数值小于-15dB，可以实现超宽带范围吸波，但是带来的负面效果是加剧了天线罩表面的热累积，降低了散热效果，影响频率选择表面的正常工作。同时，单层频率选择表面一般只能工作在某一单一频率，当需要频率可重构时不能满足要求。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术实施例提供了一种基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，该装置包括顶层频率选择阵列、底层频率选择阵列、壁板和液态金属进出口，其中：所述顶层频率选择阵列以M行N列形式排列，所述底层频率选择阵列以2M行2N列形式排列，其中，M、N为整数且M≥1、N≥1；所述顶层频率选择阵列每一行的顶层频率选择单元在水平方向对齐，所述底层频率选择阵列中每一行的底层频率选择单元在水平方向对齐；所述顶层频率选择阵列每一列的顶层频率选择单元在垂直方向对齐，所述底层频率选择阵列每一列的底层频率选择单元在垂直方向对齐；四个底层频率选择单元对应一个顶层频率选择单元，每个底层频率选择单元的中心位于1/4大小的顶层频率选择单元的中心，壁板固定在顶层频率选择阵列及底层频率选择阵列四周；每个顶层频率选择单元包括上盖、“十”字形支柱和中间隔离板，每个底层频率选择单元包括中间隔离板、“Y”字形支柱和底座，“十”字形支柱位于上盖与中间隔离板之间，“Y”字形支柱位于中间隔离板与底座之间且“十”字形支柱或“Y”字形支柱周围分布有液态金属；液态金属进出口位于与“Y”字形支柱中的任一分支平行的壁板上；各个顶层频率选择单元的上盖紧密相接，构成顶层频率选择阵列的盖板；各个底层频率选择单元的底座紧密相接，构成底层频率选择阵列的底板；各个顶层频率选择单元或底层频率选择单元的中间隔离板紧密相接，构成可散热频率可重构频率选择装置的中间隔离层。优选地，所述“十”字形支柱包括两个分支，所述两个分支的中心重叠且呈夹角为90度分布的连接型结构。优选地，所述“Y”字形支柱包括三个分支，所述三个分支呈圆形阵列分布的中心连接型结构。优选地，各个顶层频率选择单元的上盖及中间隔离板为大小相同的正方形板；各个底层频率选择单元的中间隔离板及底座为大小相同的正方形板；各个顶层频率选择单元的上盖及中间隔离板之间平行设置；各个底层频率选择单元的中间隔离板及底座之间平行设置；各个顶层频率选择单元的上盖、中间隔离板的中心均位于“十”字形支柱的两个分支的连接轴线上；各个底层频率选择单元的中间隔离板及底座的中心均位于“Y”字形支柱三个分支的连接轴线上。优选地，所述液态金属为室温下呈液态的金属，包括镓、铟、锡、铋和锌中至少一种的金属流体。优选地，所述液态金属包括镓、铟、锡、铋和锌中至少两种的合金流体。优选地，所述“十”字形支柱的高度、两个分支的长度及宽度可根据实际工作频率进行调整，以使可散热频率可重构频率选择装置的带通部分S11参数值小于-20dB。优选地，所述“Y”字形支柱的高度、三个分支的长度和宽度、相邻分支的夹角、可根据实际工作频率进行调整，以使可散热频率可重构频率选择装置的带通部分S11参数值小于-20dB。优选地，各个顶层频率选择单元的上盖及中间隔离板的边长和厚度可根据实际工作频率进行调整，以使可散热频率可重构频率选择装置的带通部分S11参数值小于-20dB。优选地，各个底层频率选择单元的底座的边长和厚度可根据实际工作频率进行调整，以使可散热频率可重构频率选择装置的带通部分S11参数值小于-20dB。本专利技术实施例提供的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，具有以下有益效果：减小了天线罩表面的热累积，提高了散热效果，能够保证频率选择表面的正常工作，且使其能在多种不同工作频率要求下正常工作。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的整体结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1的右视图；图4为本专利技术实施例提供的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的顶层频率选择单元的结构示意图；图5为图4的正视图；图6为图4的俯视图；图7为本专利技术实施例提供的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的底层频率选择单元的结构示意图；图8为图4的正视图；图9为图4的俯视图；图10为在本专利技术实施例提供的仅在顶层频率选择单元中设置液态金属时，基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的底部表面均匀加上恒温1000℃热源后，采用自然对流散热方式得到的温度云图；图11为在本专利技术实施例提供的仅在顶层频率选择单元中设置液态金属时，基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的底部表面均匀加上恒温1000℃热源后，采用电磁泵驱动液态金属循环流动进行散热得到的温度云图；图12为本专利技术实施例提供的在顶层频率选择单元和底层频率选择单元中均设置液态金属时，基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的底部表面均匀加上恒温1000℃热源后，采用自然对流散热方式得到的温度云图；图13为本专利技术实施例提供的在顶层频率选择单元和底层频率选择单元中均设置液态金属时，基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置的底部表面均匀加上恒温1000℃热源后，采用电磁泵驱动液态金属循环流动进行散热得到的温度云图；图14为本专利技术实施例仅顶层频率选择单元设置液态金属时的带通部分S11参数曲线图；图15为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，其特征在于，包括顶层频率选择阵列、底层频率选择阵列、壁板和液态金属进出口，其中：/n所述顶层频率选择阵列以M行N列形式排列，所述底层频率选择阵列以2M行2N列形式排列，其中，M、N为整数且M≥1、N≥1；/n所述顶层频率选择阵列每一行的顶层频率选择单元在水平方向对齐，所述底层频率选择阵列中每一行的底层频率选择单元在水平方向对齐；/n所述顶层频率选择阵列每一列的顶层频率选择单元在垂直方向对齐，所述底层频率选择阵列每一列的底层频率选择单元在垂直方向对齐；/n四个底层频率选择单元对应一个顶层频率选择单元，每个底层频率选择单元的中心位于1/4大小的顶层频率选择单元的中心，壁板固定在顶层频率选择阵列及底层频率选择阵列四周；/n每个顶层频率选择单元包括上盖、“十”字形支柱和中间隔离板，每个底层频率选择单元包括中间隔离板、“Y”字形支柱和底座，“十”字形支柱位于上盖与中间隔离板之间，“Y”字形支柱位于中间隔离板与底座之间且“十”字形支柱或“Y”字形支柱周围分布有液态金属；/n液态金属进出口位于与“Y”字形支柱中的任一分支平行的壁板上；/n各个顶层频率选择单元的上盖紧密相接，构成顶层频率选择阵列的盖板；/n各个底层频率选择单元的底座紧密相接，构成底层频率选择阵列的底板；/n各个顶层频率选择单元或底层频率选择单元的中间隔离板紧密相接，构成可散热频率可重构频率选择装置的中间隔离层。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，其特征在于，包括顶层频率选择阵列、底层频率选择阵列、壁板和液态金属进出口，其中：
所述顶层频率选择阵列以M行N列形式排列，所述底层频率选择阵列以2M行2N列形式排列，其中，M、N为整数且M≥1、N≥1；
所述顶层频率选择阵列每一行的顶层频率选择单元在水平方向对齐，所述底层频率选择阵列中每一行的底层频率选择单元在水平方向对齐；
所述顶层频率选择阵列每一列的顶层频率选择单元在垂直方向对齐，所述底层频率选择阵列每一列的底层频率选择单元在垂直方向对齐；
四个底层频率选择单元对应一个顶层频率选择单元，每个底层频率选择单元的中心位于1/4大小的顶层频率选择单元的中心，壁板固定在顶层频率选择阵列及底层频率选择阵列四周；
每个顶层频率选择单元包括上盖、“十”字形支柱和中间隔离板，每个底层频率选择单元包括中间隔离板、“Y”字形支柱和底座，“十”字形支柱位于上盖与中间隔离板之间，“Y”字形支柱位于中间隔离板与底座之间且“十”字形支柱或“Y”字形支柱周围分布有液态金属；
液态金属进出口位于与“Y”字形支柱中的任一分支平行的壁板上；
各个顶层频率选择单元的上盖紧密相接，构成顶层频率选择阵列的盖板；
各个底层频率选择单元的底座紧密相接，构成底层频率选择阵列的底板；
各个顶层频率选择单元或底层频率选择单元的中间隔离板紧密相接，构成可散热频率可重构频率选择装置的中间隔离层。


2.根据权利要求1所述的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，其特征在于，
所述“十”字形支柱包括两个分支，所述两个分支的中心重叠且呈夹角为90度分布的连接型结构。


3.根据权利要求1所述的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，其特征在于，
所述“Y”字形支柱包括三个分支，所述三个分支呈圆形阵列分布的中心连接型结构。


4.根据权利要求1所述的基于液态金属的可散热频率可重构频率选择装置，其特征在于，
各个顶层频率选择单元的上盖及中间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，刘伟刚，孟文举，任泽敏，王超，宋立伟，许万业，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61