0 引 言

电子器件功率的增大和集成度的提高， 必然导致高热流密度器件的出现， 例如行波管、 微波功率放大器、 电源控制器等[1-2]. 微波功率放大器具有集成度高、 结构紧凑、 可靠性高、 噪声低和线性好等优点， 在雷达系统中得到广泛的应用. 微波功率放大器在大功率下工作， 其所消耗的电能中大部分被转换成热能向周围扩散， 使器件本身和周围其他元器件处在高温状态下工作. 而高温使元器件电性能恶化， 引起失效， 导致设备可靠性下降.

温度和故障率的关系[3]可以用F=Ae-E/K·T来表示. 其中， F为故障率； Ae为常数； E为功率； K为玻尔兹曼常量； T为结点温度. 可见， 合理的热设计是微波功率放大器可靠性成败的关键， 因此对测量雷达发射功放模块的热设计进行研究.

1 热设计方案

1.1 冷却方式的选择[4-7]

连续波测量雷达是靶场的重要测控装备， 在海岸机动布站使用. 发射天线阵面上， 发射功放模块是主要的发热源， 根据使用环境要求， 确保天线的稳定正常工作， 必须进行合理的散热设计.

常用的冷却方式主要有自然风冷、 强迫风冷和强迫液冷3大类. 自然风冷是最理想的冷却方式， 无需其他辅助设备， 但其冷却能力较低， 适合热流密度较低的场合. 一般情况下， 在热流密度小于0.4 W/cm2时， 可采用强迫风冷. 液体冷却系统相对复杂， 设备量大， 成本高， 但其承受的热流密度大， 散热效率高， 热负载温度梯度小， 适合热流密度较高的场合.

但是那些忘恩负义的民工们，没有一个人敢上前，他们都围着嚷着：快救一救啊，半年的工钱还在他那儿呢——却没有一个人上去。

根据连续波雷达的研制经验， 发射功放模块采用强迫风冷能满足散热要求. 但考虑强迫风冷可能对接收系统的影响， 以及海边特殊工作环境对风冷设备的限制， 从提高散热系统的可靠性出发， 确定发射天线散热系统采用自然对流散热. 采用传热热阻低的热管导热方法， 把发射模块热源的热量快速、 均匀地传递到整个散热器片上， 并相应增大外露的散热器的面积， 满足沿海环境条件下的散热要求.

1.2 热管散热方案

为了有效增大散热面积和减少阵面布线， 将4个发射功放模块构成一个组件， 共用一个散热器. 如图 1 所示. 发射模块下部埋设热管， 将热量均匀传递到整个散热器上.

基于物种丰富度估计的结果表明，研究区内物种丰度估计量为48种，在5种栖息地获取的步甲总数为42种，抽样完整度为88.4%。依据样地分布的步甲数据绘制物种累积曲线，由图2可知，曲线先急剧上升再逐渐平缓，最后形成一条渐近线，表明本次试验取样充分，样本数据对实际整体数据的代表性强，可进行下一步分析。

图 1 发射功放组件布局 Fig.1 The layout diagram of the emission power amplifier component

换热器的换热方程[8]为

综上所述， 为了保证功放管能正常工作， 其温度监测点应设在SFX005的正下方. 管壳表面温度不超过+90 ℃， 对于2个有源器件都是满足要求的， 同时要求电源供电电压稳定.

1) XP001为微波功率MMIC放大器， 在25 ℃的典型参数为：最大输入功率为17 dBm； 最大工作电压VDS为8 V； 最大工作电流IDS为0.65 A； 功率附加效率η为20%； 热阻Rθ为3.5 ℃/W； 最高沟道温度TDS为+160 ℃.

2) SFX005为内匹配GaAsFET功率管， 在25 ℃的典型参数为： 最大工作电压VDS为8 V； 最大工作电流IDS为2.0 A； 功率附加效率η为32%； 热阻Rθ为4.0 ℃/W； 最高沟道温度为+175 ℃. 根据式(1)计算， 得沟道温升ΔT为43.5 ℃， 根据式(2)计算， 得壳体下面的表面温度T不应超过+131.5 ℃. 为了留有一定的余量， 则应保证壳体下面的表面温度不应超过+90 ℃. SFX005的壳体也应用螺钉直接固定在功放的壳体上， 二者应紧密接触不留气垫， 并涂导电导热薄膜.

2018年6月21日，陈宝生部长在新时代全国高等学校本科教育工作会议上做了报告，题名为《关于加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力的意见》（即“新时代高教40条”）。他在发言中首次提出“以本为本”“不重视本科教育的校长不是合格的校长”。我认为“以本为本”，离不开图书的传统服务。

ΔT=VDS×IDS×(1-η)×Rθ.

(1)

计算得ΔT为14.6 ℃， 则壳体下面的表面温度

式中：Φ为对流换热量， 单位为W； k为换热系数， 单位为W/m2·K； A为有效换热面积， 单位为m2； Δt为流体流经换热器表面的温差， 单位为K.

T=TDS-ΔT.

(2)

热设计中功放模块按20%工作效率考虑， 则组件上4个模块发热总功率为4×16=64 W. 4个模块共用一个散热器， 散热器尺寸为320×320×45 mm3， 散热器有41个散热片， 排布间距7.8 mm， 因此有效散热面积A约为1.28×106 mm2. 每个模块下采用2根直径8 mm热管导热. 这里计算中忽略热管与散热器片之间的热阻.

2018年1月9日，天成控股收到中国证监会的《调查通知书》（稽查总队调查通字180009号），对公司2016年年度业绩预告与年度报告业绩披露差异进行立案调查。

沟道温升

发射模块采用两级放大， 分别采用XP001和SFX005放大器. 其中XP001为带封装的MMIC放大器， SFX005为内匹配GaAsFET管.

1.2.2 发射功放组件散热设计

企业应该立足于经营和管理的实际工作，在各个环节和各个层面形成绿色环保生产、服务、经营的共识，培养企业全体员工的绿色环保建设的意识平台，在创建绿色工作氛围的同时将低碳发展落实在企业各项生产、管理和运营的细节中。

计算得T为145.4 ℃， 为了留有一定的余量， 应保证壳体下面的表面温度不超过+90 ℃， 并采取散热措施. XP001直接用螺钉安装在模块的金属壳体上， 管壳和模块壳体要密封接触， 中间不得有气垫， 并涂导电导热薄膜以降低热阻， 保证工作中壳底面的最高温度不超过+90 ℃.

1.2.1 功放管热设计

Φ=k·A·Δt,

(3)

对有机硅褐煤SHY-2改造过的钾钙基钻井液和聚束钻井液进行了流变性、高温稳定性以及抑制性对比评价，结果表明，聚束钻井液优势比较明显，流变性、滤失量和抑制性都要优于SHY-2，特别是流变性上优势较明显。

为留有余量， 取换热系数为5 W/m2·K， 代入实际参数计算得到：在上述条件下工作， 散热器与环境最大温差为10 ℃.

通过不断创新工作思路和工作方式，能够促进新时代长江流域质量监督工作不断发展，但过去的实践工作经验也反映出监督工作本身还面临着一些实质性问题：质量监督机构发展不平衡，性质设置定位不清晰，监督机构执法地位不明确、权责不对等，监督信息化科技创新滞后，社会参与度不够、舆论监督不足等，这些问题在一定程度上仍然制约了长江流域质量监督工作的进一步发展。因此，围绕如何更加高效全面地开展水利工程建设质量监督工作，切实发挥监管作用，值得思考。

由功放管热计算可知， 模块正常工作时功放管壳表面温度应不超过+90 ℃. 为保证发射阵面可靠工作， 在环境+55 ℃条件下， 假设散热片与模块壳体之间没有热阻， 则散热片与模块壳体温度最高为+65 ℃. 因此管子与模块壳体之间的热阻带来的温升不应超过25 ℃.

2 验证试验

首先制作一个功放模块样件， 模块样件各项性能指标与工作模块相同.

2.1 功放输出功率和工作效率测试

测试条件：输入功率+10 dBm， -9/+9 V供电. 测试结果见表 1.

表 1 输出功率和工作效率测试结果

Tab.1 Output power and efficiency test results

频率f/GHz功率Pout/dBm电流Id/A效率η/%10.436.62.4820.510.536.72.5020.810.636.62.5619.8

2.2 功放模块散热试验

测试条件：室温+27 ℃， 散热片尺寸120×110×45 mm3， 工作频率10.5 GHz， 输入功率+10 dBm， 未开风扇采用自然冷却. 测试结果见表 2.

表 2 自然冷却测试结果

Tab.2 Results of natural cooling test

温度测量点散热片/℃模块壳体/℃功放末级管壳/℃30 min后37.738.848.01 h后40.540.749.31.5 h后40.040.649.5

从测试结果可以看出， 工作1 h后模块已经达到热平衡. 模块壳体温升比环境约高14 ℃， 功放末级管壳附加温升约为10 ℃. 由此可以推算， 在最高环境温度+55 ℃条件下， 管壳温度约为+79 ℃， 低于管子安全工作+90 ℃的要求. 按照设计方案提出的将4个模块做成组件后， 共用1个散热片， 面积320×320 mm2， 散热有效面积是单个模块的7倍. 因此， 阵面在不开风扇自然散热的情况下工作可以满足要求.

3 结束语

针对海岸使用测量雷达的特点， 发射天线热设计采用自然对流散热， 热阻低的热管导热方法能将发射模块热源的热量快速、 均匀地传递到整个散热器上， 满足沿海环境条件下的散热要求. 根据热控设计方案， 进行了相应的热试验. 试验结果表明， 热设计可以满足雷达环境使用要求. 该测量雷达经3年来的应用， 工作稳定可靠， 证明了雷达天线热设计方案的可行性和正确性.

参考文献：

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[2] 李琴， 刘海东， 朱敏波. 热仿真在电子设备结构设计中的应用[J]. 电子工艺技术， 2006， 27(3)： 165-167.

Li Qing， Liu Haidong， Zhu Minbo. Application of thermal simulation in the structural design of electronic system[J]. Electronics Process Technology， 2006， 27(3)： 165-167. (in Chinese)

[3] 吕洪涛. 电子设备散热技术探讨[J]. 电子机械工程， 2011， 27(5)： 8-11.

Lü Hongtao. Discussion on cooling techniques for electronic equipment[J]. Electro-Mechanical Engineering， 2011， 27(5)： 8-11. (in Chinese)

[4] 袁湘辉. 雷达发射机的冷却及热设计优化分析[J]. 通信电源技术， 2017， 34(1)： 73-74.

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[5] 陈德生， 魏延涛， 常越， 等. 新一代天气雷达系统热设计与技术分析[J]. 电子科技， 2012， 25(7)： 121-124.

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[6] 丁连芬等译校. 电子设备可靠性热设计手册[M]. 北京： 电子工业出版社， 1989.

[7] 余建祖， 谢永奇. 电子设备热设计及分析技术[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2008.

[8] 赵悖殳， 谢德仁. 电子设备可靠性热设计手册[M]. 北京： 国防科工委军标出版发行部， 1992.