一种高功率密度雷达阵面热模拟系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高功率密度雷达阵面热模拟系统，属于雷达热模拟技术领域。通过设计一种采用高功率厚膜电阻作为发热主体的发热件微系统阵面实现较高的功率密度，高功率厚膜电阻其阻值精度为

【技术实现步骤摘要】
一种高功率密度雷达阵面热模拟系统


[0001]本技术涉及一种高功率密度雷达阵面热模拟系统，属于雷达热模拟


技术介绍

[0002]雷达(RAdio Detection And Ranging)是一种利用目标对电磁波的散射来发现目标并确定目标的空间位置的技术，且具有不受雾、云和雨的阻挡、全天候、全天时的特点。由于电磁波有一定的穿透能力，因此雷达技术被广泛应用于军事、空中交通、气象检测、资源探测、环境监测等领域。
[0003]雷达系统通常包括发射机、天线、接收机、信号处理机和主机等设备，其中，发射机用于产生雷达信号并经功率放大后送至天线，天线用于实现电磁波和电信号的转化；由于雷达信号的频率一般都是比较高的，可以达到几十GHz，因此会设置一个接收机来对信号进行下变频至2GHz以内，以利于后续处理；信号处理机作为雷达系统最核心的部分，用于对信号进行分析，从中获得目标的位置和速度等信息；信号处理机在分析获得目标信息后，将目标信息传送到主机，以显示目标信息，便于用户后续整理使用以及备份处理。
[0004]随着雷达作用距离越来越远，雷达系统的功率密度(功率密度指输出功率和重量之比)越来越高，为了更好的满足天线分机和系统研制的需求，需要对高功率密度的雷达阵面进行热模拟，而现有的雷达阵面热模拟技术并不能满足这一要求，具体的，现行主要模拟方式有加热丝(片)技术、陶瓷加热片技术以及单片功率芯片技术，其中，加热丝(片)技术是早期使用的一种较为广泛的技术。主要采用电阻丝形式，该技术的优点是成本低调试方便，但缺点也很明显发热面线状发热且发热不均匀，器件易变形，不易修复，而且阻值控制精度低。陶瓷加热片技术是在电阻丝技术上进行技术升级形成的，采用了导热性极佳的金属合金采用电子红外辐射发热其具有更长的寿命、更好的耐腐蚀性和更高的导热效率。但缺点也很明显，单位面积的功率密度不足、制作工艺复杂成本较高。单片功率芯片技术则采用了功率放大芯片进行发热模拟。可精确的模拟天线分机和系统内部芯片的发热情况，控制精度高。但缺点是成本过高，功率一致性一般，且周边辅助电路较多可靠性一般。而且功率密度越高，天线分机和系统对散热的需求也越发迫切，在进行高功率密度的雷达阵面热模拟时需要设计更合理的散热方式。另外，现有的热模拟方式均是针对传统雷达，相对于传统雷达仅有一个中央发射机和一个接收机的布置，有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在进行热模拟时，需要能够分区同时模拟不同工作模式，但现有的热模拟方式无法达到这一要求。
[0005]因此，现有的热模拟方式均不能完全满足高功率密度下雷达天线分机和系统的实物热模拟需求。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本技术提供一种高功率密度雷达阵面热模拟系统，该高
功率密度雷达阵面热模拟系统包括：系统电源、主控子系统和发热件微系统阵面；其中，发热件微系统阵面由若干个发热件微系统组装后构成，用于模拟有源相控阵雷达阵面在不同工作模式下的发热状态；每个发热件微系统由若干个相同的发热件子单元和冷板结构框架组成，冷板结构框架设计有液冷输入输出端口，冷板结构框架内部设计有散热液冷回路；冷板结构框架正面安装有发热件子单元，各个发热件子单元之间通过冷板隔梁进行隔离，冷板结构框架反面装有并线器将各个发热件子单元的电源线汇总后输出；
[0007]所述发热件子单元包括基板、发热电阻和温度传感器；所述发热电阻采用高功率厚膜电阻。
[0008]在一种实施方式中，所述各个发热件子单元通过电源线与所述系统电源及所述主控子系统相连；所述系统电源用于为各个发热件微系统供电，所述主控子系统用于接收各个发热件子单元中温度传感器采集的温度，并对应控制系统电源输出电压。
[0009]在一种实施方式中，所述基板为热传导率＞170W/m
·
k的陶瓷基板。
[0010]在一种实施方式中，所述冷板结构框架采用铝合金材质。
[0011]在一种实施方式中，所述发热件子单元中，所述发热电阻采用表贴工艺安装在基板上。
[0012]在一种实施方式中，所述高功率密度雷达阵面热模拟系统还包括风冷装置，所述风冷装置与所述系统电源及所述主控子系统电性相连。
[0013]在一种实施方式中，每个发热件微系统包括六个相同的发热件子单元。
[0014]在一种实施方式中，每个发热件微系统中若干个相同的发热件子单元组装呈规则图形。所述规则图形包括正方形和长方形。
[0015]在一种实施方式中，所述高功率密度雷达阵面热模拟系统还包括温度报警装置，所述温度报警装置与所述主控子系统电性相连。
[0016]本技术的优点：
[0017]本技术引入了高功率厚膜电阻模拟发热技术、电源控制技术、温度实时测控技术、液冷环控技术使得热模拟系统克服了传统发热模拟的限制拥有了具有极广的应用场景，极高的功率精度，极高的功率一致性，极高的转换效率，极高的功率稳定度和可靠性，且输出功率易于控制，体积小、经济性好、抗振强、重量轻等优点。
[0018]具体的，本技术克服了传统电阻丝形式发热面线状发热、器件易变形、不易修复的问题。高功率厚膜电阻更符合功放芯片面发热的实际情形，且电阻不易变形、维护更换方便。
[0019]本技术克服了陶瓷加热片单位面积的功率密度不足、制作工艺复杂成本较高的问题。功率密度可达20W/cm2，单个发热件子单元最高额定功率为300W，每个发热件微系统最高额定功率为1800W，由于采用高功率厚膜电阻表贴技术故其制作工艺简单、成本低廉适合多个微系统大面积组阵模拟有源相控阵雷达天线阵面数千个TR组件同时工作时的发热场景。
[0020]本技术克服了单片功率芯片技术成本过高，功率一致性一般，且周边辅助电路较多可靠性一般的问题。制作工艺简单、成本低廉、功率精度高、功率一致性高且无需周边辅助电路可靠性高。系统采用的高功率厚膜电阻其阻值精度为
±
1％，系统电源输出可调，其电压精度优于1％，保证了系统的功率精度和功率一致性，系统通过调节电源的输出
电压可灵活控制系统功率和发热量。
[0021]本技术采用了通用模块化设计技术使得该系统可以大范围的应用于各种雷达天线、雷达系统、功放模块、仪器设备等发热使用场景。可根据实际发热场景选择发热件子单元、发热件微系统或发热件微系统阵面进行热模拟，尤其针对有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件的情况，可以分区同时实现对发射/接收组件工作状态的热模拟。发热件子单元自带温度传感器，可实时上报各个子单元的温度状态方便操作人员了解发热情形并针对其进行调整。同时系统设置温度保护，超过保护温度即进行温度报警，并在其后进行电源断电保护，确保系统的安全性。
附图说明
[0022]图1是本申请提供的高功率密度雷达阵面热模拟系统的原理图。
[0023]图2是本申请一个实施例提供的高功率密度雷达阵面热模拟系统中发热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率密度雷达阵面热模拟系统，其特征在于，所述高功率密度雷达阵面热模拟系统包括：系统电源、主控子系统和发热件微系统阵面；其中，发热件微系统阵面由若干个发热件微系统组装后构成，用于模拟有源相控阵雷达阵面在不同工作模式下的发热状态；每个发热件微系统由若干个相同的发热件子单元和冷板结构框架组成，冷板结构框架设计有液冷输入输出端口，冷板结构框架内部设计有散热液冷回路；冷板结构框架正面安装有发热件子单元，各个发热件子单元之间通过冷板隔梁进行隔离，冷板结构框架反面装有并线器将各个发热件子单元的电源线汇总后输出；所述发热件子单元包括基板、发热电阻和温度传感器；所述发热电阻采用高功率厚膜电阻。2.根据权利要求1所述的高功率密度雷达阵面热模拟系统，其特征在于，所述各个发热件子单元通过电源线与所述系统电源及所述主控子系统相连。3.根据权利要求1所述的高功率密度雷达阵面热模拟系统，其特征在于，所述基板为热传导率＞170W/m
·
k的陶瓷基板。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆田心，虞兵，朱晓帆，朱金中，
申请(专利权)人：无锡市雷华科技有限公司，
类型：新型
国别省市：