一種星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構的制作方法

本發明涉及一種星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構，屬于通信衛星載荷領域。

背景技術：

星載相控陣功耗較高時，通常需要使用熱管將陣面內部的熱量引出到陣外。相控陣中功耗較高的組件一般為饋電模塊。在相控陣中，饋電模塊的輸入輸出兩端需要分別連接天線單元和饋電網絡，以實現信號傳輸需要；而相控陣中存在數量眾多的饋電模塊，一般需要通過陣面結構板將一組相關的饋電模塊連接為一體。饋電模塊中還需要提供低頻電纜連接接口，用于與供電及控制模塊的連接。

技術實現要素：

本發明的技術解決問題為：克服現有技術的不足，提供一種星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構，實現了星上相控陣天線上的機電熱一體化設計。

本發明采用的技術方案為：

一種星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構，包括：饋電模塊、天線單元、熱管、陣面結構板、饋電網絡和低頻電纜；

饋電模塊上設置有天線單元連接接口、饋電網絡連接接口、熱管連接接口、固定接口以及低頻電纜連接接口；

陣面結構板上設有多個成陣列排布的饋電模塊安裝孔，每個安裝孔上設置有一個饋電模塊，饋電模塊通過所述固定接口安裝在陣面結構板上；天線單元通過所述天線單元連接接口連接在饋電模塊上，饋電網絡通過所述饋電網絡連接接口連接到饋電模塊上，低頻電纜通過低頻電纜連接接口連接到饋電模塊上，用于提供控制信號，熱管上設置有多個翅片，通過熱管連接接口固定在饋電模塊上，用于將饋電模塊的熱量導出。

饋電模塊為殼體結構，其內部設置有用于信號處理的射頻電路模塊，天線單元連接接口和饋電網絡連接接口位于饋電模塊的兩端，相對分布，饋電模塊安裝在陣面結構板上時，天線單元連接接口和饋電網絡連接接口分別位于陣面結構板的兩側；

低頻電纜連接接口位于饋電模塊上兩個相鄰的饋電網絡連接接口之間，且使得低頻電纜與饋電網絡之間不干涉；

固定接口位于饋電模塊兩側探出的耳片上，且固定接口的方向與饋電網絡連接接口相同；

熱管連接接口的方向與饋電網絡連接接口方向垂直。饋電網絡表面上設置有低頻電纜的綁扎點。熱管上的翅片分布在熱管的兩側，熱管緊貼饋電模塊的表面。所述饋電模塊材質鋁合金或者鎂合金。陣面結構板采用鋁合金、鎂合金或者碳纖維復合材料。陣面結構板的表面經過導電處理。

本發明與現有技術相比，帶來的有益效果為：

本發明在不影響微波通道的前提下，實現了熱管與大熱耗模塊饋電模塊的集成、饋電模塊在陣面結構板上的集成，實現了陣面的一體化、微波信號通道、低頻電纜走線并行傳輸，且集成裝配較為簡單。

附圖說明

圖1為一種包含若干單元的相控陣機電熱一體化集成結構立體外形圖；

圖2為饋電模塊、熱管、天線單元、饋電網絡組合立體外形圖；

圖3為饋電模塊示意圖；

圖4為饋電模塊與電纜連接后示意圖

圖5為天線單元示意圖；

圖6為熱管示意圖

圖7為陣面結構板示意圖；

圖8為饋電網絡示意圖；

具體實施方式

本發明提出了一種星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構，用于實現星載相控陣天線機電熱等組件的集成，由饋電模塊1、天線單元2、熱管3、陣面結構板4、饋電網絡5和低頻電纜6組成。該星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構，在不影響微波通道的前提下，實現了熱管5與相控陣天線中主要發熱組件饋電模塊1的集成、饋電模塊1在陣面結構板4上的集成，實現了陣面的一體化、微波信號通道、低頻電纜走線并行傳輸，集成裝配操作簡單。

如圖1、2所示，本發明提出的星載相控陣天線的機電熱一體化集成結構，包括：饋電模塊1、天線單元2、熱管3、陣面結構板4、饋電網絡5和低頻電纜6；

饋電模塊1上設置有天線單元連接接口11、饋電網絡連接接口12、熱管連接接口13、固定接口14以及低頻電纜連接接口15；

陣面結構板4上設有多個成陣列排布的饋電模塊安裝孔，每個安裝孔上設置有一個饋電模塊1，饋電模塊1通過所述固定接口14安裝在陣面結構板4上；天線單元2通過所述天線單元連接接口11連接在饋電模塊1上，饋電網絡5通過所述饋電網絡連接接口12連接到饋電模塊1上，低頻電纜6通過低頻電纜連接接口15連接到饋電模塊1上，用于提供控制信號，熱管3上設置有多個翅片，通過熱管連接接口13固定在饋電模塊1上，用于將饋電模塊1的熱量導出。通過陣面結構板4集成饋電模塊1，進而集成熱管3、饋電網絡5以及天線單元2、低頻電纜6的形式，可以通過合理設計陣面結構板來提高星載相控陣抗力學環境載荷的能力；集成裝配時可以先將熱管3與饋電模塊1連接，之后將其安裝于陣面結構板4，之后再安裝其它組件，裝配便利。

如圖3、4、5所示，饋電模塊1為殼體結構，其內部設置有用于信號處理的射頻電路模塊，天線單元連接接口11和饋電網絡連接接口12位于饋電模塊1的兩端，相對分布，饋電模塊1安裝在陣面結構板4上時，天線單元連接接口11和饋電網絡連接接口12分別位于陣面結構板4的兩側；通過調整天線單元連接接口11和饋電網絡連接接口12的外形尺寸大小，使得饋電模塊1可以穿過陣面結構板4提供的通孔并通過固定接口14固定于陣面結構板4上。陣面結構板的示意圖如圖7所示，饋電網絡的示意圖如圖8所示，

低頻電纜連接接口15位于饋電模塊1上兩個相鄰的饋電網絡連接接口12之間，且使得低頻電纜6與饋電網絡5之間不干涉；此種空間設置使得低頻電纜6的安裝與饋電網絡5不產生耦合，既可以在安裝饋電網絡5安裝前安裝低頻電纜6，也可以在饋電網絡5安裝后安裝低頻電纜6，便于后續低頻電纜的拆裝，提高了相控陣的維修性。

固定接口14位于饋電模塊1兩側探出的耳片上，且固定接口14的方向與饋電網絡連接接口12方向相同；耳片具有相對的獨立性，可根據需要設計以提高饋電模塊1的抗力學性能。

熱管連接接口13的方向與饋電網絡連接接口12方向垂直。可有效利用不同行的饋電模塊1之間的空間。

饋電網絡5表面上設置有低頻電纜6的綁扎點，便于線束的管理。

如圖6所示，熱管3上的翅片分布在熱管3的兩側，熱管3緊貼饋電模塊1的表面。熱管3直接安裝于饋電模塊1上，避免了增加過渡環節導致的導熱效率的降低，使得作為高熱耗組件的饋電模塊1能直接將熱量通過熱管3高效率的傳遞到熱沉位置。

饋電模塊1材質鋁合金或者鎂合金。陣面結構板4采用鋁合金、鎂合金或者碳纖維復合材料。陣面結構板4的表面經過導電處理。

實施例：

本實例的星載相控陣陣面結構采用硬鋁2a12加工制成,饋電模塊采用5a06制成。整陣包含396個天線單元、148個饋電模塊，20個饋電網絡，20根熱管，148根低頻電纜，陣面尺寸約800mm×800mm，整陣包絡尺寸約800mm×1000mm×350mm。整陣通過了正弦振動載荷12g、隨機振動載荷20g的力學環境試驗驗證，通過了熱平衡試驗和熱真空試驗驗證，在電性能測試中，饋電模塊溫度保持在60℃以內，滿足模塊使用溫度要求，整機集成裝配耗時約4人·天，兩個人即可完成整機的集成裝配。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。