專利名稱：一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字t/r組件結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)，具體為一種450W、40%占空比的集成化數(shù)字T/R組件的冷卻結(jié)構(gòu)，屬大功率微波設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相控陣體制的雷達(dá)和通信設(shè)備由于良好的性能已獲得越來越廣泛的使用，T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)和通信設(shè)備的核心組成部分。現(xiàn)有模擬T/R所處的陣面和處理單元相隔較遠(yuǎn)，需要用到大量模擬器件和同軸電纜，信號(hào)在上/下行傳輸中損耗大，且容易受到干擾，產(chǎn)生相位及幅度的畸變；因T/R輸入激勵(lì)信號(hào)為模擬信號(hào)，因此陣面上所有的T/R單元的輸入信號(hào)均為相同形式的信號(hào)，陣面上所有T/R均只能處于相同的工作模式。現(xiàn)有數(shù)字T/ R由于工作模式靈活，可以實(shí)時(shí)切換工作在窄脈沖高重復(fù)周期模式，也可以工作在寬脈沖低重復(fù)周期模式，但由于大功率功放的長(zhǎng)時(shí)間工作必然產(chǎn)生更大的熱量，緊湊的陣面空間難以滿足組件散熱要求，因此現(xiàn)有數(shù)字T/R組件難以兼顧輸出功率和工作模式的靈活性，為了能保證有足夠的散熱，維持可靠工作，現(xiàn)有的數(shù)字T/R均工作在窄脈沖模式，降低輸出的功率，因此現(xiàn)有數(shù)字T/R難以充分發(fā)揮數(shù)字T/R工作模式靈活的特點(diǎn)。對(duì)于功率為450W、占空比40%的T/R組件來說，由于其內(nèi)部的元器件安裝緊湊，厚度小，因此T/R組件內(nèi)功率元件產(chǎn)生的熱量?jī)H依靠T/R組件自身散發(fā)相當(dāng)困難，即使采用風(fēng)冷或加裝散熱板方式也難達(dá)到很好效果。針對(duì)這種問題，也有采用在T/R組件的一側(cè)開冷卻槽，通液體冷卻方式，如中國實(shí)用新型專利《一種帶冷卻槽的T/R組件》(申請(qǐng)?zhí)?00820165404. 6)所公開的內(nèi)容，是對(duì)于功耗大于15 30W的T/R組件的有效散熱方式，但對(duì)于更高功率(如450W)的T/R組件，特別是將信號(hào)綜合器、變頻器模塊、功放模塊、BITE/AD模塊、限幅場(chǎng)放模塊及電源模塊等全部集成在T/R組件腔體中的情況來說，這種僅是在組件的一側(cè)開液體冷卻槽方式，還是不能滿足T/R組件在運(yùn)行中需要充分散熱要求。另一方面，針對(duì)過去的T/R組件的輸入激勵(lì)信號(hào)為模擬信號(hào)，陣面上所有的T/R單元的輸入信號(hào)也是模擬信號(hào)，陣面上所有T/R組件也只能處于相同模擬信號(hào)工作模式，已有將模擬信號(hào)工作模式改為數(shù)字信號(hào)工作模式情況，這樣將更有利于解決T/R組件抗干擾性能和工作靈活性，進(jìn)一步的使得T/R組件達(dá)到尺寸小、重量輕要求，但更小尺寸的T/R組件將帶來需要散熱效果更好的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)所述不足，特別是在新型專利《一種帶冷卻槽的T/R組件》所公開的技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，提供一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)，在T/R組件的中間間隔位于R腔體一側(cè)的底面上，加工有蛇形冷卻管，工作中蛇形管內(nèi)通冷卻液后，可高效的將隔離兩側(cè)各模塊散放出的熱量帶出，滿足數(shù)字化大功率T/R組件正常工作需求。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)，是一個(gè)長(zhǎng)方體的中間帶間隔的鋁盒，位于鋁盒間隔的一面是R腔體，所述的R腔體內(nèi)加工有三個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有變頻模塊、BITE/AD模塊和電源模塊；位于鋁盒間隔的另一面是T腔體，所述的T腔體內(nèi)加工有二個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有限幅場(chǎng)放模塊及功放模塊，其特征在于所述的R腔體底部位中間隔板面上，加工有蛇形彎曲凹槽，還有釬焊在蛇形彎曲凹槽上的密封板，彎曲凹槽的兩端分別通向長(zhǎng)方體側(cè)部。其有益效果是工作中當(dāng)彎曲凹槽內(nèi)通冷卻水時(shí)，可帶走T/R組件中T腔體及R腔體內(nèi)安裝的各元件產(chǎn)生的熱能，確保T/R組件穩(wěn)定正常工作；獨(dú)立的腔體結(jié)構(gòu)可避免各功能模塊在工作中產(chǎn)生相互干擾作用。本實(shí)用新型所涉及的數(shù)字T/R組件，其變頻模塊和功放模塊可以用不同頻率、不同帶寬、不同體積的同類器件替換，以適應(yīng)不同頻率、不同帶寬、不同體積和不同功率的應(yīng)
用要求，可以用較低的成本解決相控陣T/R組件工作模式單一、工作穩(wěn)定性差的問題。

附圖I為R腔體底部蛇形彎曲凹槽結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為分布在R腔體內(nèi)的三個(gè)獨(dú)腔體示意圖；附圖3為附圖2上視圖；附圖4為附圖2左視圖；附圖5為附圖I中A—A首I]視圖；附圖6為分布在T腔體內(nèi)各功能模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
附圖中的標(biāo)記附圖I 附圖4中，I—凹槽，2—進(jìn)液口，3—出液口，4一變頻模塊，5—BITE/AD模±夾，18—電源模塊；附圖5中，19一招蓋板；附圖6中，6—限幅場(chǎng)放模塊，7—第一級(jí)IOW放大器，8—第二級(jí)50W放大器，9一第三級(jí)200W放大器，10—第四級(jí)200W放大器(三個(gè))，11—隔離器，12—環(huán)形器，13—環(huán)形器，14 一串饋功分器，15 —串饋合成器，16—定向耦合器，17—充電器。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說明如附圖I 附圖6所示，一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)，是一個(gè)長(zhǎng)方體的中間帶間隔的鋁盒構(gòu)件，位于鋁盒間隔的一面是R腔體，所述的R腔體內(nèi)加工有三個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有變頻模塊4、BITE/AD模塊5和電源模塊18 ;位于鋁盒間隔的另一面是T腔體，所述的T腔體內(nèi)加工有二個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有限幅場(chǎng)放模塊6及功放模塊。附圖I中，是R腔體底部蛇形彎曲凹槽I結(jié)構(gòu)示意圖，蛇形彎曲凹槽I位于R腔體底部位中間隔板面上，密封板19釬焊在蛇形彎曲凹槽I上，彎曲凹槽I的兩端分別通向長(zhǎng)方體側(cè)部(進(jìn)液口 2、出液口 3)。工作時(shí)，冷卻液從進(jìn)液口 2注入，經(jīng)過彎曲凹槽I，再由出液口 3流出，可帶走T/R組件中由T組件鋁盒及R組件鋁盒內(nèi)各元件產(chǎn)生的熱能，確保T/R組件穩(wěn)定正常工作。T/R組件的功能電路和器件根據(jù)信號(hào)形式和信號(hào)幅度結(jié)合成若干個(gè)模塊，其中信號(hào)綜合器、上變頻器、下變頻器和激勵(lì)放大器安裝在一個(gè)獨(dú)立腔體中，形成變頻模塊4;BITE和AD安裝在一個(gè)獨(dú)立腔體中，形成BITE/AD模塊5 ;限幅器和低噪聲放大器安裝在一個(gè)獨(dú)立腔體中，形成限幅場(chǎng)放模塊6。變頻模塊4、BITE/AD模塊5和開關(guān)電源18均安裝在R腔體內(nèi)三個(gè)獨(dú)立的腔中；IOW、50W、200W放大器(7、8、9、10)、串饋功分器14、串饋合成器15、定向耦合器16、隔離器11、環(huán)形器(12、13)、充電器17、微波負(fù)載等電路和器件作為功放模塊的組成部分、還有限幅場(chǎng)放模塊6，分別獨(dú)立安裝在T組件長(zhǎng)方體鋁盒中各自獨(dú)立的腔中。本實(shí)用新型的T/R組件中的變頻模塊4工作在兩種方式下，一種為發(fā)射模式，該模式為T/R產(chǎn)生發(fā)射波形信號(hào)，并變頻至射頻。另一種為接收模式，該模式將接收到的射頻信號(hào)變?yōu)橹蓄l信號(hào)以供處理。發(fā)射模式時(shí)，信號(hào)綜合器以輸入80M基準(zhǔn)信號(hào)和一本振信號(hào)產(chǎn)生二本振信號(hào)和中頻信號(hào)，中頻信號(hào)和二本振信號(hào)經(jīng)過二次上變頻變?yōu)樯漕l信號(hào)，并經(jīng)過 激勵(lì)放大器將信號(hào)幅度提升，輸出激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)經(jīng)連接器和電纜送出變頻模塊；接收模式時(shí)，下變頻器以輸入的一本振信號(hào)和二本振信號(hào)將自限幅場(chǎng)放模塊輸出的射頻信號(hào)經(jīng)二次下變頻，變?yōu)橹蓄l信號(hào)，并輸出至AD模塊。功放模塊用于提高射頻信號(hào)的幅度，在工作頻帶內(nèi)提供穩(wěn)定的功率增益，功放模塊的放大連路由工作在C類組態(tài)的四級(jí)放大器組成，各放大器工作在40%占空比，800 ii s脈寬的脈沖狀態(tài)下，四級(jí)放大器分別為，第一級(jí)IOW放大器7、第二級(jí)50W放大器8，第三級(jí)200W放大器9和第四級(jí)三個(gè)并行的200W放大器10，每級(jí)放大器間均有隔離，其中第一級(jí)放大器前、第一級(jí)與第二級(jí)極間、第二級(jí)與第三級(jí)級(jí)間為隔離器11，第三級(jí)與第四級(jí)級(jí)間為環(huán)形器12，第四級(jí)輸出為四端環(huán)形器13。激勵(lì)信號(hào)自變頻模塊通過電纜進(jìn)入功放模塊，經(jīng)第一級(jí)隔離器進(jìn)入IOW放大器，經(jīng)級(jí)間隔離器進(jìn)入第二級(jí)50W放大器，由級(jí)間隔離器進(jìn)入第三級(jí)200W放大器，信號(hào)自第三級(jí)環(huán)形器輸出后送入串饋功分器14，串饋功分器將輸入信號(hào)分成三路幅度相等的信號(hào)，三路信號(hào)分別通過第四級(jí)的三個(gè)200W放大器，由串饋合成器15將三路信號(hào)重新合成為一路信號(hào)，信號(hào)合成后流入定向耦合器16，將主路上的射頻功率信號(hào)耦合少量至支路中用于檢測(cè)，主路信號(hào)直接送入四端環(huán)形器I端口，并在2端口將不小于450W的射頻功率送出T/R組件。放大模塊中的充電器17并接在電源主路上，當(dāng)功率管未工作時(shí)充電器開始儲(chǔ)存能量，當(dāng)功率管工作時(shí)放出能量滿足功率管在工作時(shí)對(duì)瞬態(tài)大電流的要求。限幅場(chǎng)放模塊6在發(fā)射時(shí)阻擋發(fā)射信號(hào)進(jìn)入本模塊，在接收時(shí)將微弱的回波信號(hào)幅度放大，使之適應(yīng)下變頻放大器的輸入要求。發(fā)射時(shí)，回波由四端環(huán)形器的第二端口進(jìn)入，由第一端口接至限幅場(chǎng)放模塊6，限幅器此時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射信號(hào)被阻擋；接收時(shí)限幅器處于開啟狀態(tài)，從四端環(huán)形器中進(jìn)入的信號(hào)通過限幅器，進(jìn)入低噪聲放大器中放大，最后送出限幅場(chǎng)放模塊6至變頻模塊4。BITE/AD模塊5有兩部分功能電路，包括BITE部分和AD部分，其中BITE部分使用arm7處理器和CPLD，arm7處理器負(fù)責(zé)報(bào)文處理，狀態(tài)監(jiān)控和通訊，CPLD實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)性要求苛刻的功放模塊過工作比控保功能，工作時(shí)，BITE中的arm處理器輪詢各功能模塊的工作狀態(tài)，匯總狀態(tài)，通過CAN總線向監(jiān)控臺(tái)上報(bào)；CPLD實(shí)時(shí)檢測(cè)功放模塊耦合器的耦合信號(hào)，當(dāng)工作時(shí)間超過保護(hù)時(shí)間時(shí)，向變頻模塊4中的激勵(lì)放大器發(fā)送關(guān)閉指令，切斷激勵(lì)信號(hào)輸出，并維持此狀態(tài)直到關(guān)閉時(shí)間滿足占空比要求，并向arm處理器上報(bào)過工作比故障。AD電路的功能是將從變頻模塊4下變頻器中輸出的中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成量化的數(shù)字信號(hào)，并作預(yù)處理，轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過光纜送出T/R組件。開關(guān)電源18為變頻模塊和限幅場(chǎng)放模塊6提供15V和5V兩組低紋波供電，避免 電源紋波對(duì)變頻模塊4和限幅場(chǎng)放模塊6中的關(guān)鍵器件的影響。本實(shí)用新型所涉及的數(shù)字T/R組件，其變頻模塊和功放模塊可以用不同頻率、不同帶寬、不同體積的同類器件替換，以適應(yīng)不同頻率、不同帶寬、不同體積和不同功率的應(yīng)用要求，可以用較低的成本解決相控陣T/R組件工作模式單一、工作穩(wěn)定性差的問題。
權(quán)利要求1.一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)，是一個(gè)長(zhǎng)方體的中間帶間隔的鋁盒，位于鋁盒間隔的一面是R腔體，所述的R腔體內(nèi)加工有三個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有變頻模塊、BITE/AD模塊和電源模塊；位于鋁盒間隔的另一面是T腔體，所述的T腔體內(nèi)加工有二個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有限幅場(chǎng)放模塊及功放模塊，其特征在于所述的R腔體底部位中間隔板面上，加工有蛇形彎曲凹槽，還有釬焊在蛇形彎曲凹槽上的密封板，彎曲凹槽的兩端分別通向長(zhǎng)方體側(cè)部。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種中間隔層帶蛇形冷卻管的高功率數(shù)字T/R組件結(jié)構(gòu)，是一個(gè)長(zhǎng)方體的中間帶間隔的鋁盒，位于鋁盒間隔的一面R腔體內(nèi)分別安裝有變頻模塊、BITE/AD模塊和電源模塊；位于鋁盒間隔的另一面的T腔體內(nèi)加工有二個(gè)獨(dú)立的腔體，腔體內(nèi)分別安裝有限幅場(chǎng)放模塊及功放模塊，其特征在于所述的R腔體底部位中間隔板面上，加工有蛇形彎曲凹槽，還有釬焊在蛇形彎曲凹槽上的密封板，彎曲凹槽的兩端分別通向長(zhǎng)方體側(cè)部。工作中當(dāng)彎曲凹槽內(nèi)通冷卻水時(shí)，可帶走T/R組件中T腔體及R腔體內(nèi)安裝的各元件產(chǎn)生的熱能，確保T/R組件穩(wěn)定正常工作；獨(dú)立的腔體結(jié)構(gòu)可避免各功能模塊在工作中產(chǎn)生相互干擾作用。
文檔編號(hào)H04B1/036GK202435389SQ201120498850
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者李宏斌, 殷律, 王志 申請(qǐng)人:武漢濱湖電子有限責(zé)任公司