热仿真分析技术在相控阵雷达天线散热设计中的应用

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热仿真使用的方法

热仿真使用的方法1. 热仿真简介热仿真是一种通过计算机模拟和分析热传导、传热、温度分布等热学问题的方法。

它可以帮助工程师和设计师在产品设计和工艺优化中预测和改进热性能，提高产品的可靠性和效率。

2. 热仿真的应用领域热仿真广泛应用于各个工程领域，包括电子器件、汽车工业、航空航天、建筑设计等。

以下是一些常见的应用领域：2.1 电子器件在电子器件设计中，热仿真可以帮助优化散热系统以确保器件在正常工作温度范围内运行。

通过模拟器件的温度分布，可以确定是否需要增加散热片或风扇来降低温度。

2.2 汽车工业在汽车工业中，热仿真可以用于设计发动机冷却系统、制动系统和空调系统等。

通过模拟流体流动和传热过程，可以预测不同工况下的温度分布和传热效率，从而优化系统设计。

2.3 航空航天在航空航天领域，热仿真可以用于设计飞机发动机的冷却系统、隔热材料和热防护结构。

通过模拟高温环境下的热传导和辐射过程，可以评估材料的性能并改进设计。

2.4 建筑设计在建筑设计中，热仿真可以用于评估建筑物的能源效率和室内舒适性。

通过模拟建筑物的热传导、太阳辐射和空气流动，可以优化保温材料、窗户设计和通风系统等。

3. 热仿真方法热仿真方法包括数值方法和实验方法两种主要方式。

下面将详细介绍这两种方法及其常见的应用。

3.1 数值方法数值方法是基于数学模型和计算机算法进行热仿真分析的一种方法。

常见的数值方法包括有限元法（Finite Element Method, FEM）、有限差分法（Finite Difference Method, FDM）和边界元法（Boundary Element Method, BEM）等。

3.1.1 有限元法（FEM）有限元法是一种将连续物体离散化为有限个单元进行计算的方法。

它将物体划分为小的几何单元，并在每个单元内建立方程来描述热传导过程。

通过求解这些方程，可以得到整个系统的温度分布和传热性能。

有限元法适用于复杂几何形状和边界条件的问题，如电子器件散热、建筑物热传导等。

相控阵天线关键技术的研究的开题报告

相控阵天线关键技术的研究的开题报告一、选题背景随着通信、雷达、导航等领域的发展，相控阵天线技术的应用日益普及。

相比传统天线，相控阵天线具有多波束、高方向性、动态调整波束等优点，能够提供更高质量的信号。

因此，相控阵天线技术成为研究热点，各国学者和企业密切关注和投入大量资源进行研究和应用。

二、选题意义目前，相控阵天线技术在通信、雷达、导航等领域的应用还有待进一步提高。

本研究旨在深入探究相控阵天线技术的工作原理以及其在通信、雷达、导航等领域的应用，探索相控阵天线关键技术的研究，为高质量信号的传输和监测提供技术支持。

三、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1.相控阵天线基本原理的研究通过学习电磁波传播和天线阵列的基本概念，深入了解相控阵天线的工作原理，探讨相控阵天线的优点和不足之处。

2.相控阵通信技术的研究研究相控阵技术在通信中的应用，包括多波束技术、动态波束调整技术、阻塞跳频等技术，探究其在提高通信质量、增强信号抗干扰能力方面的作用。

3.相控阵雷达技术的研究研究相控阵技术在雷达领域的应用，包括反向雷达、实时波束控制技术、宽带雷达等技术，探讨其在识别目标、提高雷达探测距离、抗干扰等方面的作用。

4.相控阵导航技术的研究研究相控阵技术在导航领域的应用，包括卫星导航、惯性导航、成像导航等技术，探讨其在提高导航定位精度、增强导航安全性等方面的作用。

四、研究方法、技术路线本研究将采用文献资料法、实验法和仿真模拟法相结合的方法，通过文献阅读和实验数据分析，深入探究相控阵天线的基本原理和关键技术，运用仿真模拟软件以及实验验证，对理论进行验证与分析。

五、预期成果及创新点1. 研究相控阵天线关键技术的研究现状，梳理其应用目前遇到的问题和难点。

2. 探究相控阵通信技术、相控阵雷达技术、相控阵导航技术在各自领域的应用，分析其优缺点、影响因素等。

3. 对相控阵天线的关键技术进行仿真模拟和实验验证，获得数据并进行分析。

4. 提出相控阵天线技术在通信、雷达、导航等领域的应用前景，针对其存在的问题提出可行的解决方案和对应措施，为相关领域的研究和应用提供重要参考。

某相控阵天线TR组件的热分析

总617期第8期2017年8月河南科技Henan Science and Technology某相控阵天线T/R组件的热分析梅斌田少阳石金彦（中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州450047）摘要：针对相控阵天线液冷系统存在的问题，提出采用热管进行热传导的冷却方式。

建立了某型相控阵天线T/R组件的模型，运用Comsol Multiphysics分别对T/R组件进行自然导热冷却和热管导热冷却的仿真分析。

仿真结果表明：对相控阵天线T/R组件冷却而言，热管热传导的冷却方式不仅具有良好的冷却效果，而且还解决了传统液体冷却接插头漏液，管理维护难的问题。

关键词：相控阵天线；热管；冷却仿真中图分类号：TN821.8文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）08-0071-03 Thermal Analysis of The Phased Array Antenna T/R ModulesMei Bin Tian Shaoyang Shi Jinyan（The27th Research Inst.of CETC，Zhengzhou Henan450047）Abstract:Aiming at the problem in the liquid cooling system of phased array antenna,using heat pipe for heat con⁃duction is presented.The model for the T/R module of phased array antenna is sol multiphysics is applied to analyze natural cooling and heat pipe cooling for T/R module.The simulation results show that heat pipe cooling not only has a good cooling effect but also solves the problem of the traditional liquid leakage and the difficul⁃ty of management and maintenance for T/R module.Keywords:phased array antenna；heat pipe；cooling simulation1研究背景T/R组件作为相控阵天线的核心部件，其性能决定相控阵天线的优劣。

相控阵雷达系统的仿真

ｌｏｗ — ｕｐｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄａｒｓｔｕｄｙ．
ｉｅｆｌｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｓｏｎｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄｒａｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｉｎ —
关键词：雷达；相控阵；信号处理
中图分类号：ＴＰ３９１．９
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－２４７５．２０１４．０２．０４７
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙＲａｄａｒＳｙｓｔｅｍｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｒａｄ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｒａｎｄｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｒａｄａｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｌｉｂｒａｉｒｅｓｈａｓｂｅｃｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｉｎｒａｄａｒ
ｃｉｐｌｅｆｏｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄａｒ，ｉｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃｌａｍｏｄｅｌｏｆｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄａｒ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒｄｏｅｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇＳｉｍｕｌｉｎｋａｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄ —

相控阵雷达天线的工作原理及应用

相控阵雷达天线的工作原理及应用作者：谢振武张劲栓来源：《中国科技博览》2019年第03期[摘要]本文应用惠更斯菲涅耳原理以及平面衍射光栅原理简要的分析了相控阵雷达天线的工作原理，并简要说明了实际相控阵雷达的工作原理及其优点。

最后举例说明了相控阵雷达天线的应用。

[关键词]相控阵；相位差；天线中图分类号：TN958.92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0380-01一、引言相控阵雷达现已被人们视为现代科技的标志物。

各国对此相当重视，将其列为机密科研项目之一。

但就是这样一个被视为现代科技的标志物的原理却不那么深奥，它仅仅是一个电磁波发射和接受的装置。

它所应用的高技术，始终是波产生和接收这两个环节展开的。

传统雷达对区域进行探测时是通过机械转动其天线，形成波来扫描，这种扫描的周期较长（几秒～几十秒），且扫描速度慢，因而机械扫描无法实现对高速飞行物的跟踪探测。

而相控阵雷达的天线无物理运动，故其波束扫描的速度和方向均可以敏捷地调节。

二、相控阵雷达的工作原理相控阵天线由三个部分组成：天线阵、馈电网络和波束控制器。

基本原理是微处理器接收到包含通信方向的控制信息后，根据控制软件提供的算法计算出各个移相器的相移量，然后通过天线控制器来控制馈电网络完成移相过程。

由于移相能够补偿同一信号到达各个不同阵元而产生的时间差，所以此时天线阵的输出同相叠加达到最大。

一旦信号方向发生变化，只要通过调整移相器的相移量就可使天线阵波束的最大指向做相应的变化，从而实现波束扫描和跟踪。

相控阵在快速跟踪雷达、测相等领域得到广泛的应用，它可以使主瓣指向随着通信的需要而不断地调整。

相控阵为主瓣最大值方向或方向图形主要由单位激励电流的相对来控制天线阵。

通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位改变方向图形状的天线。

控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波速扫描的目的。

在特殊情况下，也可以控制副瓣电平、最小值位置和整个方向图的形状。

相控阵雷达天线模型及仿真

相控阵雷达天线模型及仿真邱丽原【摘要】The importance and the main difficulty of simulation of phased array antenna were given. And a modeling and simulating method was proposed. This method used array factor, directional factor and sidelobe suppression factor to re-spectively resolve the problems of beam configurations, antenna gain and the sidelobe and its change of directional dia-gram, and then synthesized. The simulation model after synthesizing was given. This simulation model ensured the theoreti-cal precision, optimized and reduced the steps and quantities of simulating calculations. Using the simulation model, a sim-ulation calculation instance of the radar antenna of AN/SPY-1D of Aegis system was given.%阐述了相控阵天线仿真的重要性，指出了相控阵天线仿真的主要困难。

提出了一种利用阵因子、方向性因子和旁瓣抑制因子分别解决仿真波束形状、天线增益、方向图旁瓣及其变化等3大问题，并进行综合建模和仿真，给出了综合后的仿真模型。

毫米波雷达散热方案

毫米波雷达散热方案
毫米波雷达是一种新兴的雷达技术,由于其工作频率较高,可以实现高分辨率和精确定位。

然而,高功率密度也带来了严重的散热挑战。

有效的散热方案对于确保毫米波雷达系统的可靠性和性能至关重要。

1. 热管散热
热管是一种高效的热传导装置,可以将热量从热源传输到散热器。

利用热管将毫米波雷达的热量传递到远离电路板的区域,可以有效降低系统温度。

2. 金属基板
传统的FR4印刷电路板具有较差的热传导性能。

采用金属基板或金属夹层基板可以显著提高热传导性能,有助于更好地将热量传递到散热结构。

3. 风扇散热
利用风扇强制对流可以加速散热器和周围环境的热交换。

根据功率密度和工作环境,可选择合适的风扇尺寸和转速。

4. 液冷散热
液冷散热是一种高效的散热方式,可以直接将热量传递到循环的液体冷却剂中。

对于高功率密度的毫米波雷达系统,液冷散热可以提供优异的冷却性能。

5. 相变材料
相变材料可以在固液相变过程中吸收大量的热量,具有良好的等温特性。

将相变材料封装在毫米波雷达附近,可以有效缓冲热量的产生,从而降低峰值温度。

6. 热设计优化
在系统设计阶段,通过合理布局热源位置、优化PCB布线和选用高散热外壳等措施,可以降低热集中区域的温度,提高整体散热效率。

综合采用上述多种散热方案,可以为毫米波雷达系统提供高效、可靠的散热解决方案,确保其在高功率密度下稳定工作。

热仿真在芯片研发中的作用及热阻讲解—为什么任正非说芯片热分析是尖端技术？

随着现代社会的智能化发展，在人类生活的各个角落，无论是汽车电子还是人工智能，再或是AR、VR，以及其他新科技应用领域，半导体芯片都是智能化控制的最基础、最核心的部分。

高度集成的封装及电路控制可以帮助人类完成各种各样的工作。

高度集成化的芯片封装为满足智能化、微型化的需求，芯片被最大程度地封装集成，多个芯片(chip）或并列封装于一个Package中，形成SIP(System In a Package)系统级封装，或进行Stacked堆叠封装,形成堆栈裸片封装。

SIP系统级封装Stacked Die堆栈封装示意图众所周知，当电流流经导体时，必然会生成焦耳热，热量的不平均势必引起导体的热变形等不良现象，那么对于高度集成的芯片封装，在其工作时，芯片内部的热耗势必急剧增大，进而导致芯片内部温度升高，因此在芯片封装的研发过程中，芯片封装的过热问题必须得到良好的控制。

焦耳热引起的导体温升及热变形某芯片内部的电流云图、某芯片的温度云图分布正如华为总裁任正非2018年接受记者采访时讲到“我们把芯片叠起来，但最大的问题是要把两个芯片中间的热量散出来，这也是尖端技术，所以说，热学将是电子工业中最尖端的科学，这方面我们的研究也是领先的，就是太抽象了”，那么在芯片封装的研发过程中，工程师可以使用ANSYS Icepak对芯片封装内部的热流场进行CAE仿真计算，也可以和ANSYS其他模块一起，进行芯片封装的多物理场耦合模拟计算，以便调控热流传递路径，更好地降低芯片Die的温度，提高其热可靠性。

下图为某芯片内部的热流密度及温度云图，可以看出，芯片内部的温度极其不均匀。

ANSYS Icepak作为一款优异的电子热仿真软件，可以对芯片封装的各个尺度进行热流仿真计算，小到芯片内部0.25μm的沟道，大到cm厘米级别的封装、芯片，都可以对其进行有效精确的热流仿真计算。

当前，在芯片封装的CAE热流计算中，主要是计算了芯片封装放置于JEDEC（美国联合电子设备工程协会）标准机箱内自然冷却、强迫对流情况下的热阻数值。

雷达发射机的冷却及热设计优化分析

雷达发射机的冷却及热设计优化分析袁湘辉【摘要】文章研究了雷达发射机的冷却及热设计问题,分析了雷达发射机冷却系统的设计目标,并对冷却关键技术进行了阐述.其中主要涉及到了高效冷板技术、风量分配技术、发射机柜环境控制技术,这三种技术对于雷达发射机冷却系统优化来说,具有重要意义.在分析热设计优化问题时,从相控阵雷达发射机热优化问题入手,提出了热设计与电设计同步进行、热设计层次细化、融合新技术等对策,以实现雷达发射机热设计优化目标.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】3页(P73-74,84)【关键词】雷达发射机;冷却;热设计【作者】袁湘辉【作者单位】海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文科学技术的快速发展，促进了微电子技术的发展和进步，电子设备热设计得到了人们的广泛关注。

发射机是雷达系统中的重要组成部分，对雷达性能有着十分重要的影响。

雷达发射机设计时需要具有较高的功率密度，散热问题成为雷达发射机性能得到有效发挥的关键。

在这一过程中，对原有冷却及热设计进行优化处理，能够有效地增强雷达发射机散热性能，使雷达发射机在使用过程中，更好地满足人们实际需要。

雷达发射机系统内部集成了众多的电子元器件，具有一定的复杂性。

电子元器件的增多提升了雷达发射机的性能，但是也导致了雷达功率密度提升，其散热需要增强。

相控阵雷达散热问题，要求在雷达发射机设计过程中，必须设计出合适的冷却系统，能够对雷达发射机内部的热能进行有效分散，确保雷达发射机应用过程中发挥更好的性能。

1.1 冷却方式雷达发射机冷却方式涉及到自然冷却、强迫风冷和液体冷却三种方式。

(1)自然冷却自然冷却是通过导热、自然对流的方式，实现换热，从而降低发射机内部温度。

自然冷却在应用过程中，成本较低，并且其可靠性相对较高。

(2)强迫冷却强迫风冷相对于自然冷却来说，相对复杂。

强迫冷却方式分为强迫风冷和闭式循环强迫风冷两种方式。

有源相控阵雷达天线结构设计

有源相控阵雷达天线结构设计CHANG Wenkai;HU Longfei;CHEN Dongyu;LI Lixian;LI Liang【摘要】相控阵雷达天线作为一种涉及多个学科知识的复杂机械电子学设备,其结构设计必须依靠系统的设计方法.以某车载相控阵雷达天线为例,提出了其结构设计中需要考虑的核心关键因素,并对各关键因素的设计方法进行了研究,系统地叙述了该类天线的结构设计方法.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2019(037)007【总页数】6页(P33-37,42)【关键词】有源相控阵天线;结构设计【作者】CHANG Wenkai;HU Longfei;CHEN Dongyu;LI Lixian;LI Liang【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】TN957.80 引言有源相控阵雷达天线分为模拟有源相控阵天线和数字有源相控阵天线，前者采用移相器、馈线等模拟器件，波束合成在阵面完成，后者采用接收机前移的方式使用DDS 移相来产生信号的相移。

数字相控阵天线虽是前沿的高新技术，但其成本高且可靠性低，所以模拟相控阵天线仍是军用雷达发展和应用的主流。

模拟相控阵天线经过多年的发展，电气及结构基础技术已基本成熟，后续高集成、小体积和易维护将是主要发展方向，也是本文的研究重点。

1 总体设计相控阵天线结构设计作为一种复杂的机械电子学设计，融合了机、电、磁和热等多学科知识[1]，因此总体设计应首先明确阵面电气硬件构成、阵面电气网络结构和系统散热等关键技术需求，如图1所示。

图1 设计流程然后基于可维修性中的可接近性思想，以高集成和小体积为目标对硬件进行总体布局设计，力求结构简单、维修快速可达。

2 互联设计相控阵天线属于典型的阵列重复式天线结构，因此系统网络结构的研究一般都是基于阵面级、子阵(阵列)级和组件级进行划分。

相控阵天线阵面的网络主要包括射频网络、控制网络和电源网络，这些网络直接决定了阵面的总体结构，互联设计主要研究各网络内部及网络间互联关系。

基于FLUENT的天线阵面热变形仿真分析

基于FLUENT的天线阵面热变形仿真分析本文以有源相控阵天线阵面为研究对象，从多物理场耦合的观点出发，在流-热耦合分析与热-结构耦合分析理论的基础上，采用ANSYS仿真平台，实现一种对相控阵天线进行流-热-结构耦合分析的流程。

运用FLUENT求解器，对天线阵面进行流-热耦合计算，以耦合传热作为流固交界面的边界条件，采用适当的离散方法与压力修正算法，得出了在不同热源功率、不同风速下的天线阵面温度场分布。

研究结果表明，本文所完成的工作对减小有源相控阵天线的结构误差进而提高其电性能指标具有积极的现实意义。

关键词：有源相控阵天线；流-热-结构耦合分析；天线阵面热变形；天线电性能0引言随着相控阵技术的成熟和深入发展，越来越多的雷达都在采用相控阵天线。

相控阵天线通常由以下主要部分组成：天线阵面、T/R组件、馈线安装单元、波控模块、IMU、电源、盲配背板、射频旋转关节、风道、天线框架和扫描器等。

有源相控阵天线阵面高温会严重影响天线性能，主要表现为：1.结构方面，高温会造成天线热变形，从而降低天线阵面平整度，改变辐射单元位置，致使辐射单元产生了结构误差，另一方面，高温会使天线结构产生热应力，该应力值也应该进行分析，从而确保其低于天线结构材料的屈服强度，满足强度要求；2.电性能方面，首先，辐射单元位置变化会引起天线增益、波束指向等重要参数改变，此外，T/R组件中包含移相器、高功率放大器、低噪声放大器等众多关键电子器件，电子器件的工作可靠性对温度十分敏感。

1仿真流程及模型对于有源相控阵天线的温度场与结构位移场之间的影响关系分析，首先建立有源相控阵热模型，进行热分析，得出天线结构温度场分布；其次，以得到的结构温度作为温度载荷施加到有源相控阵天线结构模型中，进行热-结构耦合分析，利用得到的结构热应变来确定天线结构的热变形量。

本文采用图1所示天线阵面流-热-结构耦合分析流程。

仿真模型如图2所示。

在天线阵面上各个发热器件有序的排列，整个天线阵总共安装有8个T/R组件，每个T/R组件内部有12个芯片，共计设置有96个T/R热源，每个热源功率为5W；数学接收机内部有8个芯片，设置为8个热源，总热源功率为100W；信号处理板上有9个芯片，设置为9个热源，总热源功率为150W。

相控阵天线方向图仿真与分析

2019年海军航空工程学院学报2019第34卷第3期Journal of Naval Aeronautical and Astronautical University V ol.34No.3文章编号：1673-1522（2019）03-0277-06DOI:10.7682/j.issn.1673-1522.2019.03.004相控阵天线方向图仿真与分析关成准1，张磊2，谭顺成2，叶文3（1.91411部队，辽宁旅顺116041；2.海军航空大学，山东烟台264001；3.国防大学联合勤务学院，北京100036）摘要：相控阵天线目前广泛应用于雷达中，促进了多目标、多任务雷达的发展。

但随着电扫描角度的变化，其诸多指标也随之变化，对雷达的性能产生直接影响，因而对相控阵天线方向图进行实时定量分析具有重要意义。

文章基于相控阵天线的基本原理，利用LabVIEW语言开发了相控阵天线方向图仿真软件。

软件设置了相控阵天线各影响参数的输入控件，通过图形和数值2种方式进行仿真结果的显示，并以表格文件存储。

通过不同条件下的仿真结果对比分析，软件可合理有效地对相控阵天线方向图进行实时定量的仿真分析，可应用于相控阵雷达的性能分析和评估中。

关键词：相控阵天线；LabVIEW；仿真分析中图分类号：TN95文献标志码：A雷达天线是雷达的重要组成部分，直接影响着雷达的探测距离、角度分辨率、抗干扰能力等[1]。

相控阵天线技术相对于传统的机械扫描雷达天线，具有扫描速度快、波束控制灵活的特点[2]，促进了多目标、多任务雷达发展；同时，由于其一般由很多固态TR组件组成分布式发射和接收机，具有可靠性高、稳定性好的优势。

为了提高作战能力，现代舰艇和飞机大量装备了相控阵体制雷达[3-4]。

但相控阵雷达在提高雷达性能的同时，由于其工作机理的原因，造成了其应用的复杂性，如随着电扫描角度的变化，其波束宽度、增益、副瓣等均发生变化，对于雷达的探测距离、角度分辨率、测角精度以及抗干扰能力均产生实时的影响[5-7]。

芯片设计中的热仿真与热管理策略

芯片设计中的热仿真与热管理策略随着科技的发展和计算机应用的广泛普及，芯片设计在现代电子技术中扮演着至关重要的角色。

然而，芯片在工作过程中会产生大量热量，对芯片的正常运行和寿命造成潜在的威胁。

因此，在芯片设计过程中，热仿真与热管理策略成为了必不可少的环节。

本文将就芯片设计中的热仿真与热管理策略进行探讨。

一、热仿真技术热仿真是芯片设计过程中的关键环节之一，通过仿真可以得到芯片在工作状态下的热分布情况。

热仿真可以帮助设计师评估芯片的热风险并及时采取相应的措施。

在热仿真中，常用的方法有有限元分析方法（FEM）和网格法（Mesh Method）。

有限元分析方法通过将芯片划分成有限数量的小单元进行计算，从而得到芯片的温度分布。

而网格法则是将整个芯片区域划分成网格，通过求解热传导方程得到芯片的温度分布。

二、热仿真技术的应用热仿真技术在芯片设计中有着广泛的应用。

首先，热仿真技术可以帮助设计师快速评估芯片设计方案的热特性。

在芯片设计的早期阶段，设计师可以根据仿真结果优化芯片布局，改变散热方式等，从而减少芯片的热量集中程度，提高整个芯片的散热能力。

其次，热仿真技术还可以用于芯片故障分析。

当芯片出现故障时，可以利用热仿真技术找出故障部位。

通过对比仿真结果和实际测量结果，可以快速定位故障，并采取相应的修复措施。

最后，热仿真技术还可以用于芯片的可靠性评估。

通过对芯片的热仿真，可以评估出芯片的热应力水平。

在实际使用中，如果芯片的热应力超过了其承受范围，很有可能会导致芯片的可靠性下降甚至故障。

三、热管理策略热管理策略是为了解决芯片内部过热问题而采取的措施。

在芯片设计过程中，设计师可以通过合理的热管理策略来提高芯片的散热能力，延长芯片的寿命。

常见的热管理策略有以下几种：1. 散热材料的选择：在芯片设计中，选择适合的散热材料非常重要。

一些导热性能好的材料，如铜、银等，具有较高的导热性能，可以有效降低芯片温度。

2. 散热结构的设计：合理的散热结构设计可以提高芯片的热传导效率。

某相控阵阵面热设计及流量分配研究

第37卷第3期2021年6月Electro-Mechanical Engineering·环境适应性设计·DOI:10.19659/j.issn.1008–5300.2021.03.008某相控阵阵面热设计及流量分配研究*司俊珊，刘兵，冯志新（中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川成都610036）摘要：为解决某有源相控阵中T/R组件散热及组件之间温度差异问题，文中针对相控阵阵面布局特点，采取冷板并联、流量均分的热设计方案。

运用定性分析与数值计算相结合的方法确定阵面总流量及流量分配，根据流量分配对最长冷板进行了热仿真分析，分析结果表明流量分配满足T/R组件散热要求。

对于影响T/R组件之间温度差异的流量分配问题，通过定性分析各冷板通路流阻组成，介绍了如何利用等流阻匹配实现流量均分。

最后通过全阵T/R组件温度测试验证了热设计方案满足T/R组件散热及组件之间温度差异要求。

关键词：有源相控阵；热设计；流量分配；温度差异中图分类号：TK124;TN821+.8文献标识码：A文章编号：1008–5300(2021)03–0035–04Research on Phased Array Thermal Design and Liquid CoolingSystem Flow DistributionSI Junshan,LIU Bing,FENG Zhixin(The29th Research Institute of CETC,Chengdu610036,China)Abstract:In order to solve the problems of T/R module heat dissipation and temperature diﬀerence between T/R modules of an active phased array,this paper adopts the thermal design scheme of parallel connection of cold plates and equal distribution ofﬂow according to the layout characteristics of the phased array.Qualitative analysis and numerical calculation are combined to determine the totalﬂow andﬂow distribution of the array.A thermal simulation analysis is performed for the longest cold plate according to theﬂow distribution.The analysis results show that theﬂow distribution meets the heat dissipation requirements of T/R modules.For theﬂow distribution problem that aﬀects the temperature diﬀerence between T/R modules,the realization ofﬂow equalization by equalﬂow resistance matching is introduced though the qualitative analysis ofﬂow resistance composition of each cold plate road.Finally,the temperature test of the T/R modules of the entire array proves that the thermal design scheme meets the requirements of T/R module heat dissipation and mutual temperature diﬀerence.Key words:active phased array;thermal design;ﬂow distribution;temperature diﬀerence引言随着现代电子技术的发展，在雷达与电子战综合一体化系统中，有源相控阵体制已经成为唯一的选择。

某相控阵雷达天线阵面热设计及流量分配研究

某相控阵雷达天线阵面热设计及流量分配研究任恒【摘要】有源相控阵雷达天线阵面中T/R组件的散热对雷达的性能和可靠性有重要影响.本文针对T/R组件内功率放大器体积小、热流密度大的特点,采用热控与结构协同设计技术,将水道集成在天线骨架内,并采用热仿真软件对功率器件的温度分布进行了分析.热仿真结果表明通过控制流量可以实现功率器件的良好散热.针对天线阵面冷板种类多、流量分配难度大的特点,通过在天线框架内合理布置流道,采用压力-流量匹配技术实现了25个冷板流量的精确分配.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)001【总页数】5页(P55-59)【关键词】天线阵面;高热流密度;热设计;流量分配【作者】任恒【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所合肥230088【正文语种】中文【中图分类】TN957.2有源天线阵面是相控阵雷达的核心分系统，对雷达系统的威力、性能、平台适应性、性能载荷比、可靠性、重量、功耗等重要属性以及性能的提升起到了决定性的作用。

为了满足雷达系统超大规模、高功率、高性能负载比、多平台等要求，有源天线阵面向着高效率、高集成度、低能耗、空间环境适应性强的方向发展，合理有效的热管理技术是实现上述目标的有效手段之一。

为了实现有源天线阵面小型化、高可靠性的目标，军用电子元器件走向高密度、高集成度的发展道路，基础功能模块向极小化、多功能化的趋势发展。

随着器件集成度的提高以及雷达探测威力的增大，有源阵面的热耗以及局部的热流密度都迅速增大，未来全数字雷达的有源阵面热耗将达到兆瓦量级，而作为相控阵雷达核心器件的T/R组件或其他功率组件热耗将达到千瓦量级，功率芯片局部热点热流密度将可能超过200W/cm2。

电子器件都有其工作温度的上限，任何设计精良的电子设备在长期过热及不均匀热应力的情况下都会发生故障或是失效，美空军整体计划分析报告里指出:电子设备的失效有55%是由温度引起的，“10℃法则”也明确指出:半导体器件的温度每升高10℃，其可靠性就会降低50%。

Ka相控阵天线模块热设计研究

Ka相控阵天线模块热设计研究罗晓宇;杨则南;郝文倩;邹磊【摘要】有源相控阵天线中T/R组件的散热对天线的性能和可靠性有着重要影响.文中针对某Ka相控阵天线模块体积小、热流密度高、散热难的问题,提出一种将液冷流道内置于天线底板的结构方案.采用冷板液冷的散热方式,运用Flotherm软件对单个T/R组件、天线阵列单元及天线模块的温度分布进行了分析及设计优化.实验结果表明该结构可有效降低T/R组件的最高温度到40℃以下,且保持组件之间的温度一致性约在2.8℃,验证了该天线模块结构设计合理.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2018(031)007【总页数】4页(P4-6,10)【关键词】相控阵天线模块;T/R组件;冷板液冷;Flotherm软件;热设计;温度分布【作者】罗晓宇;杨则南;郝文倩;邹磊【作者单位】中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065;中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065;中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065;中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN305.94为满足雷达系统超大规模、高功率、高性能负载比、多平台等要求，有源相控阵向着高效率、高集成、低能耗、环境适应性强的方向发展。

由于相控阵天线的高度集成，其天线阵面上分布着成百上千个T/R组件，造成天线内部的热流密度不断增加，若产生的热量不能及时排出，将导致T/R组件的性能下降甚至失效，从而直接影响天线系统的可靠性及电性能指标[1-4]。

合理有效的散热技术是实现上述目标的关键问题，同时还要兼顾设备的体积和重量指标。

目前国内外公开研究成果中较少涉及ka波段的相控阵天线热设计。

本研究通过模块化设计思想，研制出收发分置的相控阵天线模块，针对天线模块的散热进行了研究设计，为后续大规模的使用天线模块积累技术基础。

1 相控阵天线模块系统结构设计1.1 相控阵天线系统组成Ka波段有源相控阵雷达的天线结构包括天线阵子、T/R组件、功分网络、控制网络、冷却系统及壳体等，天线采用互联拼接高度集成化一体设计，结构组成如图1所示。

一种微波功率放大组件的热设计

一种微波功率放大组件的热设计发布时间：2022-09-29T04:31:59.752Z 来源：《科技新时代》2022年9期作者：郑翔天谭琮王光宾[导读] 近年来随着技术的不断发展，为了提升性能，大功率电子器件和大规模集成电路在微波产品的应用越来越多，导致其功率密度越来越大，微波功率放大器受可用空间和重量等多方面的限制，使得大功率微波产品的散热问题日益突出[1]。

贵州航天电子科技有限公司；贵州省贵阳市，邮编550000摘要：微波功率放大器在大功率下工作,使器件本身和周围其他元器件处在高温状态下工作,导致设备可靠性下降。

本文根据实际设计工作中遇到的问题，对微波功率放大组件进行了热计算与热仿真，同时对微波功率放大组件的计算与仿真的结果进行温度检测试验验证，试验结果证明，该计算与仿真方法可以真实反映组件内元器件的受热情况，可为以后微波功率放大组件热计算与热仿真提供参考。

关键词：微波功率放大器微波功率放大组件热计算热仿真1 引言近年来随着技术的不断发展，为了提升性能，大功率电子器件和大规模集成电路在微波产品的应用越来越多，导致其功率密度越来越大，微波功率放大器受可用空间和重量等多方面的限制，使得大功率微波产品的散热问题日益突出[1]。

2 电子元器件及设备传热方式电子元器件及设备有三种传热方式热传导、对流换热、辐射。

热传导是传递过程中仅仅依靠微观粒子进行传热的过程。

[2] 热传导的实质通过傅里叶定律来解释，也就是传热过程中，单位时间通过给定截面的热量正比于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积。

[3]对流换热是流动的物质和其接触的固体之间的传热过程。

按照对流产生的原因分，分为自然对流和强制对流。

[4]自然对流是流体内部温度不同存在热流体和冷流体，进而导致流体内部密度分布不均，进而产生传热，强制对流是指外界环境施加给流体力使得流体产生对流的现象。

[5]辐射是指通过电磁波的形式向外界发射粒子的过程。

以热的形式向外发射粒子的过程叫做热辐射。

固态有源相控阵雷达热控制技术

固态有源相控阵雷达热控制技术
王建峰
【期刊名称】《电子机械工程》
【年(卷),期】2007(23)6
【摘要】从相控阵雷达对冷却技术的特殊要求入手,介绍了相控阵雷达冷却系统的特点,对相控阵雷达有源阵面热控制的多项关键技术问题,如冷板技术、系统实现技术、系统可靠性和可维修性设计、热仿真技术、热参数测试技术等进行了论述,并对两部采用不同热控制形式的相控阵雷达冷却系统的实现过程进行了系统介绍,重点阐述了两种不同冷却方式在实现过程中的仿真分析、系统流程设计等.最后强调了需要进一步开展研究的相关热控制技术领域.
【总页数】6页(P27-32)
【作者】王建峰
【作者单位】南京电子技术研究所,江苏,南京,210013
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.92;TN830.5
【相关文献】
1.舰载固态有源相控阵雷达技术 [J], 吴镝
2.固态有源相控阵雷达冷却技术探讨 [J], 张兆光
3.固态有源相控阵多模雷达主控台的设计 [J], 杨晓梅
4.固态有源相控阵雷达T/R组件批生产的质量控制 [J], 汤俊
5.固态有源相控阵雷达射频系统一体化近场测试 [J], 胡进
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用Icepak热分析软件对散热器进行热设计

用Icepak热分析软件对散热器进行热设计陈斯文;吕梦琴;吴洁【摘要】散热器广泛用于电子产品的热设计,用于改善散热能力.散热器的传热方式包括3种:结构内部的导热传热、与周围空气的对流传热、辐射传热.选择散热器材料时除考虑热设计外还要兼顾抗冲击和振动的结构设计.论述了散热器的设计方法,用Icepak CFD热分析软件进行热设计的步骤包括建立模型、加载边界条件、检查结果等.优化时观察产品的最高温度数值,对肋片散热器肋片厚度、肋片数量进行优化,使产品的温度最低.为了验证仿真的正确性,进行了试验测试,仿真数据与实验数据一致.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2015(038)006【总页数】5页(P113-116,120)【关键词】温度;散热器;热设计【作者】陈斯文;吕梦琴;吴洁【作者单位】海军驻南京地区电子设备军事代表室,南京210039;中国电子科技集团公司第55研究所,南京210016;江西机电职业技术学院,南昌33013【正文语种】中文【中图分类】TN030 引言随着电子元器件功率密度的不断增加、设备的小型化发展，温度已经成为影响其可靠性的主要因素。

电子设备不断向高功率、高密度的方向发展，如果高功耗元器件的热量不能及时散发出去，会导致电子设备可靠性降低，这就要求对工作温度有较高要求的电子设备进行结构热设计［1］。

为了改善散热性能，通常采用散热器传热。

传统的散热器设计方法是首先进行理论计算，再借鉴工作经验略加改进，基本沿用旧的结构。

这样的散热器结构往往体积大、质量重、散热效果差。

用Icepak 软件设计的散热器体积、质量、散热均改善，研制周期短，可靠性高。

1 散热器的传热方式散热器的传热方式包括3种：结构内部的导热传热、与周围空气的对流传热、辐射传热。

导热传热存在于固体、液体和气体中，但是导热机理不相同。

金属导体中靠自由电子的运动，非导电固体中靠晶格结构的振动；液体中主要靠弹性波的作用；气体导热是由于气体分子互相碰撞引起的。