空间用微波光传输收发模块的热管理与封装设计研究

【摘要】：微波光传输技术结合了光通信技术和微波通信技术的优势,既有了光通信技术大带宽、低损耗、抗电磁干扰和重量轻等优势,又兼有微波通信技术的高灵活性、广覆盖和可移动的优势。在卫星通信、国防工业和民用通信中有了广泛的应用,受到了高度的关注。 由于面对空间环境,处在真空条件下,无法实现对流散热,对微波光传输收发模块的散热提出了更高的要求。同时,面对卫星内部空间狭小,载荷众多等特点,对模块的小型化同样具有较高要求。 本文基于模块散热和小型化的考虑,借助有限元软件ANSYS对微波光传输收发模块中大功耗器件进行了热分析,在充分分析大功耗器件发热的基础上,利用卫星舱内的温控板,对激光器、放大器大功耗器件在模块化封装中的散热过程进行了细致的模拟,得到了详细的热分析结果,并对热分析结果进行了合理化的热管理和布局,通过增加导热系数较高的铜导热板,加大了大功耗器件的散热效果,实现了器件的有效散热,使器件能够长期稳定的工作在正常温度范围内。 本文还从热控、抗辐照、电磁兼容和抗力学环境的角度对模块的封装进行了分析和设计,同时,借助三维立体设计软件SolidWorks对微波光传输收发模块中的有源、无源器件进行了封装尺寸绘图。最终,对系统模块进行了高度集成化的封装,实现了模块的小型化封装设计。