本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星設(shè)備，特別是涉及一種雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

星載發(fā)射接收芯片組件是遙感衛(wèi)星的關(guān)鍵單機(jī)，其工作性能正常與否，直接影響到遙感衛(wèi)星的成像質(zhì)量；平面相控陣天線熱控設(shè)計(jì)對(duì)遙感衛(wèi)星成像清晰、穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性作用；由于發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)的熱耗很大，且為脈沖式工作方式，所以發(fā)射接收芯片組件的熱控設(shè)計(jì)是熱控分系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。發(fā)射接收芯片組件的熱控要求一般包括三部分內(nèi)容；

溫度范圍要求：發(fā)射接收芯片組件的溫度范圍為-10～+45℃；

溫差要求：同一時(shí)刻所有發(fā)射接收芯片組件之間的溫差不超過6℃；

溫升要求：發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)的溫升不超過20℃。

目前，用于平面相控陣天線的熱控系統(tǒng)主要是在發(fā)射接收芯片組件下方安裝普通熱管起到等溫作用，沒有采取消峰儲(chǔ)能等措施，也未對(duì)高頻電纜采取熱控措施；因此對(duì)于小功率低熱流密度組件可以起到散熱控溫作用，但對(duì)于雙側(cè)視大功率高熱流密度組件難以達(dá)到以上三部分的要求，存在有星載雷達(dá)發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)溫度波動(dòng)性大和溫度一致性差、不工作時(shí)不能保溫、且高頻電纜信號(hào)不穩(wěn)定等問題，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)，其解決了雙側(cè)視大功率高熱流條件下星載雷達(dá)發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)散熱、溫度一致性、不工作時(shí)保溫等問題。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)，其特征在于，其包括發(fā)射接收芯片組件和安裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)蜂窩板的相變熱管的預(yù)埋區(qū)域，相變熱管采用鋁氨相變熱管，對(duì)發(fā)射接收芯片組件起均溫和抑制溫升作用；發(fā)射接收芯片組件與蜂窩板預(yù)埋熱管區(qū)域之間設(shè)有填充導(dǎo)熱填料，增加發(fā)射接收芯片組件與相變熱管之間的接觸導(dǎo)熱；發(fā)射接收芯片組件和結(jié)構(gòu)蜂窩板外表面噴涂高發(fā)射率熱控涂層，增強(qiáng)輻射換熱能力；在相變熱管非發(fā)射接收芯片組件安裝區(qū)域采用硅橡膠粘貼聚酰亞氨薄膜型電加熱器和感溫元件，通過導(dǎo)線連接到一個(gè)控制與溫度采集裝置，進(jìn)行主動(dòng)控溫，控制與溫度采集裝置的輸入端為感溫元件，輸出端為聚酰亞氨薄膜型電加熱器；除波導(dǎo)天線外，結(jié)構(gòu)蜂窩板和發(fā)射接收芯片組件的外部安裝有多層隔熱材料，露在外面的高頻電纜安裝有多層隔熱材料；以波導(dǎo)天線陣作為天線散熱面，波導(dǎo)外表面通過保持低吸收率和高發(fā)射率的鋁光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層處理。

優(yōu)選地，所述聚酰亞氨薄膜型電加熱器和感溫元件都安裝在蜂窩板相變熱管區(qū)域的下表面，發(fā)射接收芯片組件處于不工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)感溫元件的溫度信號(hào)控制電加熱器對(duì)相變熱管進(jìn)行加熱，熱量通過相變熱管輸送到發(fā)射接收芯片組件上也能進(jìn)行保溫。

優(yōu)選地，所述聚酰亞氨薄膜型電加熱器和感溫元件都安裝在蜂窩板相變熱管區(qū)域的下表面，發(fā)射接收芯片組件處于不工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)感溫元件的溫度信號(hào)控制電加熱器對(duì)相變熱管進(jìn)行加熱，熱量通過相變熱管輸送到發(fā)射接收芯片組件上也能進(jìn)行保溫。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料為0.013mm厚的銦箔，涂真空硅脂后墊裝在發(fā)射接收芯片組件與相變熱管之間；發(fā)射接收芯片組件和結(jié)構(gòu)蜂窩板外表面噴涂高發(fā)射率熱控涂層，其紅外發(fā)射率大于0.85；以波導(dǎo)天線陣作為天線散熱面，波導(dǎo)外表面保持低吸收率和高發(fā)射率的鋁光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層處理

優(yōu)選地，所述多層隔熱材料為鍍鋁聚酯薄膜、滌綸網(wǎng)以及f46型薄膜組成。

優(yōu)選地，所述感溫元件是熱敏電阻。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)解決了雙側(cè)視大功率高熱流條件下星載雷達(dá)發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)散熱、溫度一致性、不工作時(shí)保溫等問題。右側(cè)視發(fā)射接收芯片組件的平均溫度可以控制在-0.8～5.6℃之間，左側(cè)視發(fā)射接收芯片組件的平均溫度可以控制在-0.8～18.5℃之間；同一時(shí)刻全陣面發(fā)射接收芯片組件之間的最大溫差在3℃以內(nèi)；發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)的溫升不超過6.4℃。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)構(gòu)型總圖。

圖2為本發(fā)明的雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)不僅有溫度范圍要求，還有溫差要求及溫升要求；本發(fā)明實(shí)施例具有三百八十四個(gè)發(fā)射接收芯片組件，集中安裝在發(fā)射接收芯片組件結(jié)構(gòu)板上，工作時(shí)熱耗高達(dá)12000w，且為隨機(jī)工作模式；本發(fā)明雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)主要是圍繞以上特點(diǎn)進(jìn)行的。

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控系統(tǒng)包括發(fā)射接收芯片組件1和安裝在結(jié)構(gòu)蜂窩板的相變熱管2的預(yù)埋區(qū)域，相變熱管2采用鋁氨相變熱管，對(duì)發(fā)射接收芯片組件1起均溫和抑制溫升作用；發(fā)射接收芯片組件1與蜂窩板預(yù)埋熱管區(qū)域之間設(shè)有填充導(dǎo)熱填料6，增加發(fā)射接收芯片組件1與相變熱管2之間的接觸導(dǎo)熱；發(fā)射接收芯片組件1和結(jié)構(gòu)蜂窩板外表面噴涂高發(fā)射率熱控涂層8，增強(qiáng)輻射換熱能力；在相變熱管2非發(fā)射接收芯片組件1安裝區(qū)域采用硅橡膠粘貼聚酰亞氨薄膜型電加熱器4和感溫元件5，通過導(dǎo)線連接到一個(gè)控制與溫度采集裝置9，進(jìn)行主動(dòng)控溫，控制與溫度采集裝置9的輸入端為感溫元件5，輸出端為聚酰亞氨薄膜型電加熱器4；除波導(dǎo)天線外，結(jié)構(gòu)蜂窩板和發(fā)射接收芯片組件1的外部安裝有多層隔熱材料3，露在外面的高頻電纜安裝有多層隔熱材料3；以波導(dǎo)天線陣作為天線散熱面，波導(dǎo)外表面通過保持低吸收率和高發(fā)射率的鋁光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層7處理。感溫元件可以是熱敏電阻，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。

如圖2所示，本發(fā)明的控制與溫度采集裝置根據(jù)在相變熱管2非發(fā)射接收芯片組件1安裝區(qū)域上粘貼的感溫元件5的溫度反饋信號(hào)，對(duì)聚酰亞氨薄膜型電加熱器4進(jìn)行通、斷控制，再通過鋁氨相變熱管2進(jìn)行加熱或散熱控制。

當(dāng)發(fā)射接收芯片組件1工作產(chǎn)生大量的熱量時(shí)，通過第一導(dǎo)熱填料6將熱量輸送至結(jié)構(gòu)板和相變熱管2，并通過發(fā)射接收芯片組件1和結(jié)構(gòu)蜂窩板外表面噴涂的第一高發(fā)射率熱控涂層8輻射輸送至波導(dǎo)天線，再通過波導(dǎo)天線外表面的低吸收率和高發(fā)射率的鋁光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層7將熱量散發(fā)到空間，同時(shí)相變熱管2起到均溫和抑制溫升的作用，從而降低發(fā)射接收芯片組件1工作時(shí)的溫度和溫升并保證溫度一致性；當(dāng)發(fā)射接收芯片組件1不工作，需要加熱保溫時(shí)，控制與溫度采集裝置根據(jù)感溫元件5的溫度信號(hào)控制電加熱器4直接對(duì)相變熱管2進(jìn)行加熱，熱量通過相變熱管2和第一填充導(dǎo)熱填料6輸送到發(fā)射接收芯片組件1上。

上述感溫元件5為mf501型熱敏電阻；第一填充導(dǎo)熱填料6為0.13mm厚的銦箔，涂真空硅脂后墊裝在平面相控陣天線發(fā)射接收芯片組件1與相變熱管2預(yù)埋區(qū)域之間；輻射涂層7噴涂在結(jié)構(gòu)板和發(fā)射接收芯片1的表面，其紅外發(fā)射率大于0.85。

上述控制與溫度采集裝置采用了衛(wèi)星上通常采用的計(jì)算機(jī)程序自主判讀控制與人工指令干預(yù)控制相結(jié)合的技術(shù)，保證了正常情況下衛(wèi)星在太空飛行時(shí)，熱控裝置可以有效工作；也保證了根據(jù)實(shí)際情況的需要，地面進(jìn)行人工指令干預(yù)。

上述相變熱管2為多排槽道熱管，并充裝相變材料，直接預(yù)埋在結(jié)構(gòu)板內(nèi)，熱管與蜂窩板的兩面都接觸；選用42mm×9.1mm矩形鋁氨相變熱管，傳熱能力238w·m，共預(yù)埋二十四根熱管，使得平面相控陣天線發(fā)射接收芯片組件1由于生產(chǎn)工藝過程中的不一致，以及它們安裝位置的不一致，而導(dǎo)致的溫度梯度并不明顯，且對(duì)工作中組件溫升具有抑制作用。

發(fā)射接收芯片組件安裝在結(jié)構(gòu)蜂窩板的相變熱管區(qū)域；發(fā)射接收芯片組件與蜂窩板之間填充導(dǎo)熱填料；發(fā)射接收芯片組件和結(jié)構(gòu)蜂窩板外表面噴涂高發(fā)射率熱控涂層；在相變熱管非發(fā)射接收芯片組件安裝區(qū)域粘貼有電加熱器和熱敏電阻進(jìn)行主動(dòng)控溫；除波導(dǎo)天線外，結(jié)構(gòu)蜂窩板和發(fā)射接收芯片組件的外部安裝有多層隔熱材料，以波導(dǎo)天線陣作為天線散熱面，波導(dǎo)外表面保持低吸收率/高發(fā)射率的鋁光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層處理，同時(shí)露在外面的高頻電纜安裝有多層隔熱材料。

相變熱管為ω槽道氨工質(zhì)和低溫有機(jī)相變材料石蠟結(jié)合的相變熱管，直接預(yù)埋在結(jié)構(gòu)蜂窩板內(nèi)，相變熱管與結(jié)構(gòu)蜂窩板的兩面都接觸；發(fā)射接收芯片組件安裝在蜂窩板相變熱管區(qū)域的上表面上。對(duì)于間斷開關(guān)機(jī)、大功率、高熱流密度的發(fā)射接收芯片組件，以及左右側(cè)視時(shí)外熱流的巨大差異，即利用熱管良好的導(dǎo)熱、等溫性能，又能利用相變材料在相變時(shí)，吸收/釋放大量的熱量，而溫度基本維持不變的特性，進(jìn)行更好的溫控，即可以保證組件之間的溫度一致性，又可以防止瞬時(shí)工作溫度太高和外熱流劇烈變化時(shí)，減少溫度波動(dòng)。

聚酰亞氨薄膜型電加熱器和感溫元件都安裝在蜂窩板相變熱管區(qū)域的下表面，發(fā)射接收芯片組件處于不工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)感溫元件的溫度信號(hào)控制電加熱器對(duì)相變熱管進(jìn)行加熱，熱量通過相變熱管輸送到發(fā)射接收芯片組件上也能進(jìn)行保溫。

導(dǎo)熱填料為0.013mm厚的銦箔，涂真空硅脂后墊裝在發(fā)射接收芯片組件與相變熱管之間；發(fā)射接收芯片組件和結(jié)構(gòu)蜂窩板外表面噴涂高發(fā)射率熱控涂層，其紅外發(fā)射率大于0.85；以波導(dǎo)天線陣作為天線散熱面，波導(dǎo)外表面保持低吸收率和高發(fā)射率的鋁光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層處理，既可以對(duì)發(fā)射接收芯片組件有效散熱，又不影響其電性能。除波導(dǎo)天線外，結(jié)構(gòu)蜂窩板和發(fā)射接收芯片組件的外部安裝有多層隔熱材料，露在外面的高頻電纜安裝有多層隔熱材料。既可以有效隔絕空間復(fù)雜外熱流的影響，又可以保證高頻電纜溫度穩(wěn)定性以有效傳輸高頻信號(hào)。

除波導(dǎo)天線外，結(jié)構(gòu)蜂窩板和發(fā)射接收芯片組件的外部安裝有多層隔熱材料，露在外面的高頻電纜安裝有多層隔熱材料，所述的多層隔熱材料為鍍鋁聚酯薄膜、滌綸網(wǎng)以及f46型薄膜組成，既可以有效隔絕空間復(fù)雜外熱流的影響，又可以保證高頻電纜溫度穩(wěn)定性以有效傳輸高頻信號(hào)。

本發(fā)明雙側(cè)視大功率高熱流平面相控陣天線熱控技術(shù)，由于采用預(yù)埋相變熱管均溫、消峰、儲(chǔ)能與電加熱器加熱相配合，通過相變材料在相變時(shí)，吸收/釋放大量的熱量，而溫度基本維持不變的特性，實(shí)現(xiàn)左右側(cè)視外熱流劇烈變化環(huán)境下大功率高熱流平面相控陣天線熱控制。因此解決了大功率高熱流密度發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)散熱、溫度一致性，以及不工作時(shí)保溫等問題，取得了溫度穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、溫度一致性好等有益效果。

綜上所述，本發(fā)明取得了溫度穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、溫度一致性好的有益效果；在應(yīng)用本發(fā)明后，取得了如下實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步：

一、右側(cè)視發(fā)射接收芯片組件的平均溫度可以控制在-0.8～5.6℃之間，左側(cè)視發(fā)射接收芯片組件的平均溫度可以控制在-0.8～18.5℃之間；

二、同一時(shí)刻全陣面發(fā)射接收芯片組件之間的最大溫差在3℃以內(nèi)；

三、發(fā)射接收芯片組件工作時(shí)的溫升不超過6.4℃。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。