Обеспечение максимального конвективного теплоотвода от приемо-передающего модуля активной фазированной антенной решетки

Постановка проблемы. Среди существующих характеристик современной техники можно выделить многофункциональность, повышенную скрытность, интегрированность электроники, информационную насыщенность, надежность и технологичность. Эти характеристики формируют тенденции развития радиоаппаратуры, а модернизация техники осуществляется посредством насыщения электроникой. Широкое применение микросхем позволило уменьшить габаритные размеры и увеличить плотность компоновки активной элементной базы приемо-передающих модулей (ППМ) активных фазированных антенных решеток (АФАР), что привело к увеличению удельных тепловых мощностей и, как следствие, температур внутри ППМ. Поскольку повышенные температуры могут быть причиной некорректной работы и выхода из строя радиоэлектронной аппаратуры, актуальными становятся вопросы снижения температур и перераспределения температурного поля по объему ППМ в составе АФАР. Одним из распространенных способов решения данной задачи является использование радиатора, работающего в режиме естественной конвекции. В условиях ограниченных массогабаритных параметров ППМ возникает задача выбора геометрической формы ребра радиатора, обеспечивающей наибольшую площадь поверхности для повышения конвективного теплоотвода.

Цель. Рассмотреть возможность обеспечения максимального конвективного теплоотвода от ППМ АФАР.

Результаты. Представлен геометрический способ к повышению конвективного теплоотвода за счет увеличения периметра поперечного сечения ребра радиатора ППМ в АФАР. Рассчитаны периметры геометрических форм (поперечного сечения) ребер радиатора. Установлено, что для невытянутых фигур (окружность, квадрат, правильный многоугольник) при одинаковой площади основания ребра радиатора периметр этих фигур меньше и, следовательно, меньше теплоотвод, чем у равностороннего треугольника. Определены пороговые значения параметра вытянутости для вытянутых фигур (эллипс, прямоугольник, равнобедренный треугольник), при которых периметр вытянутых фигур больше периметра равностороннего треугольника. Рассмотрены шесть вариантов технологического исполнения прямоугольного основания радиатора. Получены аналитические зависимости параметра вытянутости N от геометрического соотношения, которые позволяют на этапе проектирования ППМ определить геометрические параметры ребер радиатора для обеспечения максимального конвективного теплоотвода.

Практическая значимость. Предложенный способ позволяет на этапе проектирования ППМ обоснованно выбирать форму и размеры ребер радиатора, обеспечивающие максимальный теплоотвод при заданных массогабаритных ограничениях.