一種適用于大功率空間合成放大器的高效散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及空間合成放大器領域，特別涉及一種適用于大功率空間合成放大器的高效散熱系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]功率合成的方式多種多樣，大體分為平面電路合成和空間合成兩種形式。
[0003]平面電路合成技術是通過平面電路結構，把多個小功率放大器組合起來，實現較大的功率輸出，它的優(yōu)點是結構簡單，但輸出功率和合成效率受到很大限制，一般應用于小功率或中功率的合成器。
[0004]空間功率合成的效率較高，并且可以進行很多單元的合成，已經成為功率合成領域的研究熱點。目前，國外已有32個單元的合成放大器。
[0005]由于空間合成放大器的輸出功率較大，功耗也非常大，導致合成放大器內部的熱流密度急劇增大，功率放大芯片作為發(fā)熱源，溫度會更高。而空間合成放大器的一個重要特點就是各功率放大單元呈空間分布，與整機等熱沉并不直接相連，熱量散發(fā)比較困難。如果沒有高性能的散熱系統(tǒng)，空間合成放大器的輸出功率很難能提高上去。
[0006]目前存在的散熱系統(tǒng)有兩種:風扇強制風冷、液栗循環(huán)水冷。
[0007]現在空間合成放大器使用的材料一般采用鋁合金或者銅合金，導熱率在160-200W/(m.K)之間，即使采用導熱率更大的純銅，其導熱率也只有400W/(m.K)，導致放大芯片產生的熱量傳導較慢，造成放大芯片過熱，這也限制了空間合成放大器的輸出功率。
[0008]風扇強制風冷是一種傳統(tǒng)的散熱方式，其供電簡單，易于安裝，可靠性較高，但芯片的局部過熱不能得到有效的解決，使得散熱效率不高。同時，由于各功率放大單元呈空間分布，強制風冷無法覆蓋到每個單元，必須采用多個風扇圍繞著空間合成放大器，風道相互影響，設計比較困難，并且噪音很大。只依靠風扇強制風冷的空間合成放大器，其輸出功率一般都不高。
[0009]液栗循環(huán)水冷，冷卻速度快，效果好，能滿足大功率空間合成放大器的散熱需要，但必須附加管道、液栗、儲液罐、閥門、外部散熱系統(tǒng)等設備，整個散熱系統(tǒng)成本高、體積大，不適用于儀器等小型化設備中。

【發(fā)明內容】

[0010]針對上述現有技術中的不足，本發(fā)明設計了一套散熱系統(tǒng)，降低了空間合成放大器內部的熱阻，增大了空間合成放大器自身的散熱能力，使得內部產生的熱量不能快速的傳導，而且能快速的散發(fā)出去，滿足了大功率空間合成放大器的散熱需要，而且體積小，不需要增加外部設備，操作方便，適用范圍更加廣泛。
[0011]本發(fā)明的技術方案是這樣實現的:
[0012]—種適用于大功率空間合成放大器的高效散熱系統(tǒng)，各功率放大單元在空間呈圓柱形分布，腔體采用均熱板結構，將放大芯片產生的熱量擴散，然后由三個通道傳導出去:一部分熱量傳導到兩端的功分、合成區(qū)域，再通過安裝基座傳導到整機結構中，最后散發(fā)到空氣中；另一部分熱量傳導到蓋板上，利用蓋板材料將熱量傳導到外表面，再通過熱管散熱機構進行集熱、散熱;還有一部分熱量由腔體直接散發(fā)到圓柱形內部空間，由內部強制風冷將熱量帶離空間合成放大器。
[0013]可選地，功率放大單元腔體內部密封工作流體。
[0014]可選地，當放大芯片發(fā)熱時，工作流體吸收熱量氣化并擴張至整個腔體，在溫度較低的區(qū)域放出熱量冷凝成液態(tài)，液態(tài)工質通過毛細結構返回到放大芯片周圍，如此循環(huán)實現熱量的傳遞。
[0015]可選地，所述功率放大單元腔體壁采用鋁合金材料。
[0016]可選地，所述腔體壁外表面鍍銀。
[0017]可選地，放大芯片產生熱量的一部分，沿功率放大單元腔體側壁傳導到功率放大單元蓋板中，被熱管的管壁吸收，管壁內的液體受熱蒸發(fā)，蒸汽在壓力差下流向另一端，通過散熱片的作用釋放出熱量，重新冷凝成液體，液體在毛細力的作用下流回蒸發(fā)端，如此循環(huán)。
[0018]可選地，所述功率放大單元蓋板采用紫銅材料，壓板采用鋁合金材料，熱管采用紫銅材料，散熱片采用鋁合金材料。
[0019]可選地，利用功率放大單元圍成的圓柱形通道，在空間合成放大器兩端開孔，與外界空間形成一個空氣回路，中間安裝一個風扇進行強制風冷，將功率放大單元腔體底部表面的熱量帶走。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021](I)該空間合成放大器內部具有優(yōu)良的導熱性能，避免了功率芯片因高溫工作引起的壽命和可靠性的降低；
[0022](2)同時，該空間合成放大器自身具有優(yōu)良的散熱能力，在不需要外部附加設備的情況下，能將熱量快速散發(fā)到空氣中；
[0023](3)并且，散熱系統(tǒng)占用空間小，重量輕，操作簡單，成本較低。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明空間合成放大器的原理圖；
[0026]圖2a為本發(fā)明空間合成放大器的整體結構圖；
[0027]圖2b為本發(fā)明空間合成放大器的分解結構圖；
[0028]圖3為本發(fā)明功率放大單元的結構圖；
[0029]圖4為傳統(tǒng)的強制風冷的結構示意圖；
[0030]圖5為傳統(tǒng)的循環(huán)水冷的原理示意圖；
[0031 ]圖6a為采用均熱板技術的功率放大單元腔體結構示意圖；
[0032]圖6b為均熱板工作原理圖；
[0033]圖7為蓋板和熱管的安裝示意圖；
[0034]圖8a為空間合成放大器內部風道立體局部剖視圖；
[0035]圖Sb為空間合成放大器內部風道橫切面結構圖；
[0036]圖9為空間合成放大器的散熱系統(tǒng)整體結構圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]相對于平面合成技術，空間合成放大器具有功率放大單元多、合成效率高等優(yōu)點，特別適用于大功率合成。但大功率空間合成器放大的散熱是個難題，由于各功率放大單元呈空間分布，產生的熱量很難能直接傳導到熱沉(如機箱)，而通過風扇進行強制風冷，只能對一些正對風扇的單元有作用，其他單元的散熱得不到根本解決。
[0039]目前，隨著微波集成電路的發(fā)展，芯片的輸出功率越來越大，每個單元產生的熱量也越來越多，傳統(tǒng)的散熱方式無法有效地進行散熱，系統(tǒng)工作時溫度將會很高，導致芯片的壽命大大降低，可靠性也無法保證，因此解決散熱問題將會是提高輸出功率的關鍵。
[0040]本發(fā)明設計了一種高效的散熱系統(tǒng)，能有效地解決這個問題。
[0041]本發(fā)明的散熱系統(tǒng)各功率放大單元在空間呈圓柱形分布，其腔體采用高導熱率均熱板技術的結構，將芯片產生的熱量迅速擴散，然后由三個通道傳導出去:一部分熱量傳導到兩端的功分、合成區(qū)域，再通過安裝基座傳導到整機等結構中，最后散發(fā)到空氣中；另一部分熱量傳導到蓋板上，利用蓋板材料的高導熱性將熱量快速傳導到外表面，再熱管散熱機構進