有源相控陣天線冷板散熱仿真
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有源相控陣天線冷板散熱仿真的視頻教程
ANSYS 2020 R1高頻新功能介紹與使用演示
適用人群：雷達微波、相控陣、5G相關從業人員 Ansys 2020 R1高頻新功能介紹與使用演示【已結束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?直播時間：2020-03-04 16:00 周期性相控陣的快速建模和模擬對于HFSS來說，早已經不是難事，但對于非規則的陣列呢？單元類型多樣的陣列呢？
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有源相控陣天線冷板散熱仿真的實例教程
來源：科學與技術 作者：蔣瑞 高天一
關鍵字：相控陣雷達 天線冷板 散熱仿真
本文根據某機載相控陣雷達天線艙內的空間布局，對天線冷板進行了結構設計，并運用有限元體積法的Icepak軟件對三維模型進行散熱效能仿真，對仿真結果進行分析，驗證了冷板的結構設計滿足了相控陣雷達天線陣面發熱插件通風散熱要求。
1 某機載雷達相控陣的構成
機載相控陣雷達主要由T/R組件、波控網絡、天線振子、電源、天線陣面、饋電網絡等部分組成。其中T/R組件是整個天線的核心以及發熱集中區域，因此如何將T/R組件工作時產生的熱量散發至外部環境成為熱設計的關鍵與難點。
2 天線陣面熱仿真
2.1 天線陣面模型建立及簡化
對于本模型，在進行散熱分析時，主要關注的是T/R組件基板上高功率芯片的發熱量以及冷板散熱能力，其他細小零件對整體模塊的散熱的影響不大進行了省略處理；對冷卻流體工質聯接導管、冷卻工質進出口、T/R組件等直接或間接影響散熱能力的部件進行模型簡化分析。
根據天線陣面冷卻系統技術參數：環境溫度：50℃；流體介質：65#防凍液；流體溫度：35℃，可以得到天線陣面熱邊界參數如表1：
表1 天線陣面熱設計邊界條件
表中T/R組件進出口溫差為串聯支路的溫差，其余皆為單個。
根據天線艙內的空間布局，以及上表中的熱邊界條件，對冷板進行了結構設計并建立ICEPAK模型如圖1所示。
圖1 雷達陣面熱仿真模型布置圖
2.2 熱仿真結果分析
對模型進行三維散熱效能仿真建模，其仿真條件：介質為65#防凍液，介質溫度=35℃，環境溫度=55℃，總功耗為15KW，系統總流量為2.048m3/h。
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基于HFSS的寬帶圓極化天線設計2個月前
總結
本文設計了一款基于耦合雙層的圓極化天線，在3.4-3.8GHz范圍內實現良好的圓極化特性，增益大于8dBic，方向圖穩定，下一步可應用到導航或者陣列相控陣天線中。
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3D陣列：天線單元呈立體排列，能夠在任何方向上控制一個或多個波束。
波束成形器的類型
無源電子掃描陣列（PESA）：無源相控陣列，是整個陣列只有一個收發器的天線。這是最常見的相控陣列配置類型。
有源電子掃描陣列（AESA）：在有源相控陣列天線中，每個天線單元或單元子集都有一個模擬收發器模塊，用于在每個單元中產生相移。這種更先進的方法通常用于軍事應用。
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通過這類仿真，我們獲得了一個比較清晰的認知：
平面近場：適用于高增益天線及相控陣設計，推薦角域在±30~50度內，關注采樣密度與掃描區域匹配。
柱面近場：適合線陣類或寬波束扇形天線，反演范圍更廣，精度更穩定。
球面近場：適用于全向或復雜形態天線，能提供全角域反演。
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Fluent?、 Ansys HFSS?、 Ansys Electronics Desktop (AEDT)?、 Ansys Scade One?、 Ansys Speos?、 Ansys Maxwell?、 Ansys optiSLang?、以及Ansys Lumerical產品中均可使用，工程師只需一鍵點擊，即可獲取工程專業知識支持
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