相控阵天线阵面布放着众多T/R组件,其功率密度大,排布紧密,散热空间有限。若无法及时地耗散天线阵面热量,T/R组件温度会急剧上升,导致其电讯性能下降乃至损坏。本文将微通道冷却技术应用于相控阵天线热控中,开展芯片、组件和阵面三个层级的微通道冷板拓扑结构研究,以满足天线芯片温升、阵面均温性及压降要求。具体研究内容如下:(1)芯片级微通道仿生拓扑结构研究。为提升高热流密度芯片的散热能力,借鉴自然界中众多具有优良传质传热特性的网络拓扑,设计了多种仿生微通道拓扑结构。利用数值模拟方法,分析了不同拓扑结构的散热效果及压降特性,结果表明不同拓扑结构的散热能力存在较大差异。对综合性能优秀的蜘蛛网结构的换热特性进行了推导和论证,并通过金属3D打印加工了微通道散热器,测试表明其散热能力和压降相对现有平直微通道均有明显提高。(2)T/R组件级微通道冷板拓扑结构研究。以某砖式天线T/R组件为对象,提出采用集中冷板与分散冷板相结合的方式对其进行散热。设计并分析了多种T/R组件级分散冷板的散热特性,提出了一种综合散热性能优秀的阵列热源均温微通道冷板结构。基于T/R组件的排布特点,配合集中冷板分形流道的不对称设计,进一步消除各T/R组件间的温度差异。最终提出的热控方案达到散热要求。(3)天线阵面级冷板流道拓扑结构研究。以某瓦式天线为对象,结合天线阵面热源排布特点及温度场分布规律,从不同角度出发,设计了多种阵面流道拓扑结构。利用数值模拟方法分析了各种拓扑结构的散热特性,综合散热能力、温度均匀性、进出口压降等方面的需求,得到一种综合散热性能优秀的阵面流道结构,并得到了实验验证和应用。本文系统研究了相控阵天线散热微通道冷板结构,解决了天线阵面温度均匀性3℃、散热能力100W/cm2、压降0.3MPa的高散热指标,并取得如下创新性成果:提出了一种新型的芯片冷却用仿蜘蛛网型微通道结构,散热能力较矩形平直结构提升近10%,进出口压降更低;设计了一种阵列热源均温微通道散热器结构以及阵面级星型树状并行冷板结构,为相控阵天线各层级微通道冷板设计提供了参考。