某雷达导引头Ka波段发射单元结构设计

祝 先，王虎军，胡子翔，洪肇斌

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

当发射机应用于弹载环境时，体积和重量要求苛刻，缺乏其他诸如地面、舰载等环境可施加的风冷、液冷等冷却条件，其设计难度更大。针对这一问题，本文提出一种发射单元设计方案。

1 结构布局

发射机总体可用包络为“凸”字形，整体由居于中间的驱动放大/功率放大集成模块、控制板和分列两侧的滤波板、储能板，以及围框、壳体和盖板组成。

图1 发射机结构布局（隐去上盖板）

2 结构设计和热设计

2.1 结构设计

驱动放大/功率放大集成模块为发射机主体结构，采用铝板6063铣削加工，重量约150g。由顶层、中间层、底层三层模块叠装互联的形式构成，三层模块之间采用螺钉对穿连接、形成馈电波导腔体。驱放芯片、功放芯片分别焊接在中间层、底层模块相应位置，并通过金丝键合将芯片与绝缘子连接。三层模块结构合并装配后，为防止波导腔体谐振、导致自激，提高功放的稳定性，在上、下波导腔两端拐弯波导腔体端头装配橡胶吸波材料。

由于发射机工作在Ka波段，对波导腔体尺寸、芯片凹槽等尺寸精度、形位公差要求以及模块的装配和复装精度要求均较高，从而增加了模块的设计、加工和装配难度。从设计角度，三层模块分别设计粗定位凸台和精确定位销孔，保证模块装配精度、避免模块装配中损坏芯片金丝等问题，同时采用高精度数控中心加工，保证模块尺寸精度。

2.2 热设计

发射机的主要发热器件为功率放大芯片、驱动放大芯片，通过金属模块将芯片热耗传导至发射机盒体，再从发射机壳体传热至波导天线，从而实现热耗的传导。壳体采用高导热6063Al合金，提高传热效率。在驱放/功放集成模块装配过程中，须在模块底部、侧壁与发射机壳体底部、侧壁之间，涂抹导热硅脂，减小热阻，加快散热。

3 仿真分析

3.1 力学仿真分析

在三个方向上的随机振动下，发射单元的RMises应力分布云图如图2所示。可见，随机振动下三个方向上的最大均方根应力值为20.39MPa，集中在安装支耳附近，发射单元壳体和内部模块采用6063铝合金加工，屈服强度是90MPa，强度满足指标要求。

图2 随机振动条件下发射单元RMises应力分布云图

3.2 热仿真分析

图3 给出了50s末发射机的温度分布云图。表1给出了个芯片50s末的温度。仿真结果表明，在工作50s后，芯片最高温度为110℃，该设计方案满足国军标III降额指标要求。

图3 发射单元50s末热计算结果

表1 各芯片最高温度和指标符合性

4 结语

根据某弹载雷达导引头ka发射机轻量化、小型化设计需求，针对ka发射单元功率高、热耗大、工作环境恶劣的特点，提出一种发射单元结构设计方案，该方案重点关注结构和热设计，仿真结果表明，该发射单元结构强度设计和热设计满足指标要求，可靠性高，满足总体设计需求。