射頻放大系統及其散熱裝置的製作方法

2023-05-26 01:58:24

本發明是有關一種射頻放大系統，尤指一種利用熱管及鰭片對射頻放大器進行散熱的射頻放大系統。

背景技術：

射頻放大器為射頻發射器電路中極為重要的一個元件，其主要功能為將信號的功率放大並輸出給天線，以利天線將信號輻射到遠程的射頻接收器。由於射頻放大器中的射頻功率元件為射頻發射器電路中最消耗功率的元件，並直接決定了發射信號的質量，因此射頻功率元件在設計時需要同時考慮輸出功率、失真度、效率、帶寬及可靠度等因素。

現有技術射頻放大器受到舊有射頻功率元件製程技術為低電壓高電流的限制，因此高瓦數的射頻功率元件設計大多採用傳統並聯分布式結構，以降低電流應力和分散發熱源。又，由於射頻放大系統會到受其它寄生元件(parasiticelement)的參數影響而大多使用體積龐大的散熱片，造成射頻放大系統的整體重量過重；另外，現今射頻功率元件還存在熱穩定速度偏慢的缺點，造成用戶需等待系統熱機時間較長。

相較現有傳統射頻放大系統結構因使用舊有射頻功率元件，故存在轉換效率差且使用元件數目多的缺點。對此，業界研發運用高電壓形式的新型射頻功率開關元件來構成射頻功率放大器。然而，由於此種新型的射頻功率開關元件的單位體積功率損耗高，熱源集中，故需要對其進行散熱，以達到溫度穩定，避免高溫造成毀損。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述的問題點，即成為本發明人改良的目標。

技術實現要素：

本發明的一目的在提供一種射頻放大系統及其散熱裝置，其射頻功率元件 的轉換效率高，並通過散熱裝置而能夠快速散熱，故能夠達到快速熱平衡穩定的目的。

本發明的另一目的，在於提供一種射頻放大系統及其散熱裝置，以簡化散熱結構及減少散熱元件，達到縮減散熱裝置體積及重量的目的。

為了達成上述的目的，本發明提供一種射頻放大系統，包括射頻放大器及散熱裝置。射頻放大器包含射頻功率元件；散熱裝置包括導熱塊、導熱板、多個熱管及多個鰭片。導熱一側塊貼接射頻功率元件；導熱板熱導接導熱塊另一側；該些熱管的一端設置在導熱塊；多個鰭片平行且間隔地排列在導熱板上，熱管的另一端穿接在鰭片中；其中，射頻功率元件所產生的熱傳導至導熱塊，再通過導熱板及熱管而傳導至鰭片。

為了達成上述的目的，本發明提供一種射頻放大系統的散熱裝置，用以對射頻放大系統的射頻功率元件進行散熱。散熱裝置包括導熱板、多個熱管及多個鰭片。導熱板熱導接射頻功率元件，各熱管包含蒸發段及冷凝段，熱管的蒸發段熱導接導熱板，鰭片呈平行且間隔地排列，熱管的冷凝段穿接在鰭片上；其中，射頻功率元件所產生的熱傳導至導熱板及熱管的蒸發段，再通過熱管的冷凝段而熱傳導至鰭片。

相較於現有技術射頻放大器的散熱結構，本發明的射頻放大系統利用相變化的導熱元件(如熱管)來對射頻放大功率元件進行快速傳熱，另將相變化的導熱元件穿設鰭片，使熱可以快速分散在鰭片，據此達到散熱性能優化的效果，以簡化射頻放大器的散熱結構並減少散熱元件數量，可使散熱裝置的整體體積變小且重量變輕；又，在此結構下，高電壓形式的射頻放大功率元件的溫度能夠快速達到平衡穩定，讓用戶減少等待系統熱機時間；再者，本發明的射頻放大功率元件還具有轉換效率高、散熱體積小且重量輕等優點，增加本發明的實用性。

附圖說明

圖1為本發明的射頻放大系統的立體分解示意圖。

圖2為本發明的射頻放大系統一側方向的立體外觀示意圖。

圖3為本發明的射頻放大系統另一側方向的立體外觀示意圖。

圖4為本發明的射頻放大器與散熱裝置的結合示意圖。

圖5為本發明的射頻放大器與散熱裝置結合後的立體外觀示意圖。

圖6為本發明的散熱裝置的立體外觀示意圖。

圖7為本發明的射頻放大器及散熱裝置一側方向的組合剖視圖。

圖8為本發明的射頻放大器及散熱裝置另一側方向的組合剖視圖。

圖9為圖8的局部放大示意圖。

其中，附圖標記：

10…射頻放大器

11…電路板

12…射頻功率元件

20…散熱裝置

21…導熱板

22…熱管

221…蒸發段

222…冷凝段

223…絕熱段

23…鰭片

230…穿孔

231…凸環

24…散熱風扇

25…導風片

250…導風孔

26…導熱塊

30…殼體

40…支撐板

具體實施方式

有關本發明的詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱圖1至圖3，分別為本發明的射頻放大系統及其散熱裝置的立體分解示意圖及二側方向的立體外觀示意圖。本發明提供一種射頻放大系統及其散 熱裝置，包括一射頻放大器10及一散熱裝置20。該散熱裝置20熱導接該射頻放大器10，並對該射頻放大器10進行散熱，藉以避免該射頻放大器10的操作溫度過高，進而維持該射頻放大器10的正常運作及使用壽命。

如圖1所示，於本發明的一實施例中，該射頻放大器10包含一電路板11、電性連接該電路板11的一射頻功率元件12及置在該電路板的一諧振電路(圖未示)。於本實施例中，該射頻放大器10包含多個電路板11，該射頻功率元件12設置在二片電路板11之間並予以電性連接。較佳地，該頻功率元件12為高轉換效率及高電壓形式的一射頻功率開關元件。

該散熱裝置20包括一導熱板21(如鋁板等，見圖3)、多個熱管22及多個鰭片23。該導熱板21熱導接該射頻功率元件12。該些鰭片23呈平行且間隔地排列在該導熱板21上；又，該些熱管22穿設在該導熱板21及該些鰭片23之間。

較佳地，該散熱裝置20更包括一散熱風扇24及一導風片25。該散熱風扇24設置在該射頻放大器10及該些鰭片23的一側邊，該導風片25設有多個導風孔250。又，該散熱風扇24所產生的強制氣流部分流向該些鰭片23並帶走該些鰭片23的熱，以間接對該射頻放大器10進行散熱。另外，部分強制氣流則通過該導風片25的導向穿過該些導風孔250而流向該射頻放大器10，以直接對該射頻放大器10進行散熱。

較佳地，本發明更包括一殼體30及一支撐板40。組設時，可將該射頻放大器10設置在該支撐板40的一側面；另一方面，該散熱裝置20的熱管22及鰭片23則是組設在該支撐板40的另一側面，後續再將該支撐板40鎖固在該殼體30內，最後再將該射頻放大器10、該導熱板21(見圖3)、該些熱管22及該些鰭片23結合在該殼體30中，據以完成組設。

請參照圖2，為本發明的射頻放大器及散熱裝置組設完成後一側方向的外觀示意圖。從圖中可看出，該射頻放大器10設置在該支撐板40的一側面，且該射頻放大器10通過該支撐板40而固定在該殼體30中，該散熱風扇24位在該射頻放大器10及該些鰭片23的一側邊。又，本發明的散熱風扇24所產生的強制氣流會從一側該射頻放大器10進行散熱。更詳細地說，本發明通過該導風片25的設置，使該散熱風扇24的部分強制氣流被導向穿過該些導風孔250，進而流向電子零件，以直接對該射頻放大器10進行散熱，增加電子零件 的散熱效率。

請續參照圖3，為本發明的射頻放大器及散熱裝置組設完成後另一側方向的外觀示意圖。從圖中可看出，多個鰭片23平行且間隔地排列在該導熱板21上；此外，多個熱管22穿設在該些鰭片23中，且該些熱管22及該些鰭片23是組設在該支撐板40的另一側面。再者，該散熱風扇24所產生的強制氣流會從一側對該些鰭片23進行散熱，藉此提高對電子零件的散熱效率。

請續參照圖4至圖6，分別為本發明的射頻放大器與散熱裝置的結合示意圖、射頻放大器與散熱裝置結合後的立體外觀示意圖及散熱裝置的立體外觀示意圖。如圖4所示，本實施例中，該射頻放大器10設置在該支撐板40時，該射頻功率元件12會外露在該支撐板40的另一側面。另外，組設該散熱裝置20時，穿設有熱管22的該些鰭片23先組設在該導熱板21上，接著再將該導熱板21的一側面直接貼接該射頻功率元件12，並將該導熱板21鎖固在該支撐板40。

請參照圖5所示，該射頻放大器10包含多個電路板11，該些電路板11間隔固定在該支撐板40上；又，該射頻功率元件12外露出該支撐板40，並電性連接該些電路板11，據此完成將該射頻放大器10與該散熱裝置20結合在該支撐板40上。

如圖6所示，於本實施例中，該散熱裝置20更包括設置在該導熱板21的一導熱塊26(如銅塊等)。該導熱塊26的一側貼接有該射頻功率元件12，該導熱塊26的另一側嵌置在該導熱板21上而與該導熱板21熱導接。

各該熱管22包含一蒸發段221及一冷凝段222，該冷凝段222些熱管22的蒸發段221熱導接該導熱板21。此外，該些熱管22的一端(蒸發段21)嵌設在該導熱塊26，該射頻功率元件12通過該導熱塊26及該些熱管22的蒸發段221而熱導接該導熱板21；又，該些鰭片23平行且間隔地排列在該導熱板21上，該些熱管22的另一端(冷凝段222)穿接在該些鰭片23中。更詳細說明該些熱管的穿設方式如後。

於本發明的一實施例中，該些熱管22分別為一u型管。各該熱管22還包含連接該蒸發段221及該冷凝段222的絕熱段223，各該絕熱段223鄰靠在外側該些鰭片23上。較佳地，該些熱管22的絕熱段223分別朝不同方向設置，以使該些熱管22的冷凝段222間隔穿設在該些鰭片23中；亦即，該些熱管 22以不同方向穿設在該些鰭片23中。據此，該些熱管22可將熱均勻地傳導至該些鰭片23，以提高散熱效率。

請另參照圖7至圖9，分別為本發明的射頻放大器及散熱裝置二側方向的組合剖視圖及部分放大示意圖。如7圖所示，從圖中可明顯看出，該射頻放大器10的射頻功率元件12設置在該導熱塊26及該些鰭片23之間。

請參照圖8，本實施例中，各該鰭片23對應各該熱管22而具有一穿孔230及成型在該穿孔230的周緣的一凸環231，該些鰭片23的凸環231貼接該些熱管22的外表面，以與該些熱管22之間保持較大的接觸面積。

請續參照圖9，本實施例中，各該凸環231自該穿孔230的周緣垂直延伸一段距離h，該些鰭片23之間以該段距離h為間隔而排列並相互抵靠。據此，該些熱管22的熱可通過較大的接觸面積而快速地傳導至該些鰭片23。

藉此，當該射頻放大器10運作時，該射頻功率元件12會產生高溫。該射頻功率元件12所產生的熱會傳導至該導熱塊26，並通過該導熱塊26傳導至該些熱管22及該導熱板21。接著，該些熱管22可快速地將熱傳導至該些鰭片23。最後，熱會均勻迅速地傳導至該些鰭片23的他處而逸散，藉此達到快速散熱的目的，並使該射頻功率元件12能快速地達到熱穩定的溫度。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，非用以定本發明的專利範圍，其他運用本發明的專利精神的等效變化，均應俱屬本發明所附權利要求的保護範圍。