- •Министерство образования российской федерации марийский государственный технический университет
- •Предисловие
- •Введение Терминология электронных средств
- •Тенденции развития конструкций эс
- •1. Структура и классификация электронных средств
- •1.1. Конструкция эс как система
- •1.2. Свойства конструкций эс
- •1.3. Структурные уровни
- •1.4. Классификация электронных средств
- •Контрольные вопросы.
- •2. Факторы, определяющие построение электронных средств
- •2.1. Факторы окружающей среды
- •2.2. Системные факторы, определяющие построение электронных средств
- •2.2.1 Факторы, определяющие компоновку рэа
- •2.3. Факторы взаимодействия в системе «человек-машина»
- •2.3.1. Человеко-машинные системы, их классификация и свойства.
- •2.3.2. Психологические характеристики и параметры человека-оператора
- •2.4 Рабочая зона оператора
- •2.4.1. Формы рабочих зон
- •2.4.2. Размещение органов управления
- •2.4.3. Размещение средств отображения
- •2.4.4. Выбор типа индикаторных приборов
- •2.4.5. Рекомендации по оформлению лицевой панели
- •3. Конструкторское проектирование
- •Характер и вид конструкторских работ и организация творческой работы
- •Характер и вид конструкторских работ
- •3.1.2 Организация творческой работы конструктора
- •Общая методология конструирования эс
- •3.2. Стадии разработки эс
- •3.3. Выбор метода конструирования эс
- •3.4. Конструкторская документация
- •4. Современные и перспективные конструкции электронных средств
- •4.1. Компоновочные схемы фя цифровой мэа III поколения
- •4.2. Компоновочные схемы блоков цифровой мэа III поколения
- •4.3. Компоновочные схемы фя цифровой мэа IV поколения
- •4.4. Компоновочные схемы блоков цифровой мэа IV поколения
- •4.5 Компоновочные схемы приёмоусилительных фя мэа III поколения
- •4.6 Компоновочные схемы приемоусилительных фя мэа IV поколения
- •4.7 Компоновочные схемы блоков приёмоусилительной мэа
- •4.8. Компоновочные схемы модулей свч и афар
- •5. Системы базовых несущих конструкций
- •5.1. Конструкционные системы и иерархическая соподчиненность уровней эс
- •5.2. Основные виды конструкционных систем
- •Размеры полногабаритных настольно-переносных корпусов бнк “Надел-85”
- •5.4. Проблема развития бнк для современных эс
- •6. Унификация конструкций эс
- •6.1. Государственная система стандартизации (гсс)
- •6.2. Единая система конструкторской документации (ескд)
- •6.3. Разновидности стандартизации
- •6.4. Унификация эс
- •7. Тепловые и механические характеристики эс
- •7.1 Тепловой режим блоков мэа
- •7.2 Расчет тепловых режимов мэа
- •7.3. Механические воздействия на мэа
- •7.4 Защита блоков мэа от механических воздействий
- •8. Электромагнитная совместимость эс
- •8.2 Факторы, влияющие на эмс элементов и узлов эс
- •8.3. Наиболее вероятные источники и приемники наводимых напряжений (наводок)
- •8.4. Основные виды паразитных связей
- •8.4.1. Паразитная связь через общее сопротивление
- •8.4.2. Паразитная емкостная связь
- •8.4.3. Паразитная индуктивная связь
- •8.4.4. Паразитная связь через электромагнитное поле и волноводная связь
- •8.5. Экранирование
- •8.5.1. Принципы экранирования электрического поля
- •8.5.2. Принципы экранирования магнитного поля
- •8.6 Фильтрация
- •8.7. Заземление
- •8.8. Виды линий связи и их электрические параметры
- •8.8.1. Волоконно – оптические линии связи (волс)
- •8.9 Конструирование электрического монтажа
- •8.9.1 Классификация электромонтажа эс
- •8.9.2. Требования к электрическому монтажу эс
- •8.9.3. Требования к контактным узлам (разъемным и неразъемным)
- •8.9.4. Конструирование электромонтажа объемным проводом
- •8.9.5. Преимущества печатного, шлейфового и плёночного монтажа
- •8.9.6 Разъемы в эс
- •9. Влагозащита и герметизация
- •9.1. Выбор способа защиты металлических деталей и узлов с учетом требований по электропроводности корпуса изделий
- •9.1.1. Основные свойства некоторых металлических и химических покрытий
- •9.1.2. Лакокрасочные покрытия
- •9.1.3. Выбор защитного покрытия
- •9.2. Герметизация
- •9.2.1. Защита изделий изоляционными материалами
- •9.2.2. Герметизация с помощью герметичных корпусов
- •9.3. Примеры конструкций средств защиты
- •9.4. Выбор способа защиты от взрыво- и пожароопасной среды
- •10. Радиационная стойкость электронных средств
- •10.1. Основные понятия и виды облучения
- •10.2. Влияние облучения на конструкционные материалы
- •Характеристики радиационной стойкости материалов.
- •10.3. Влияние ионизирующего облучения на резисторы
- •Изменение номинального сопротивления резисторов (%) при кратковременном воздействии нейтронного облучения.
- •Величины нейтронного потока при котором возникают необратимые изменения в резисторах и короткое замыкание, нейтр/см2
- •10.4. Влияние ионизирующего облучения на конденсаторы
- •Влияние радиации на конденсаторы.
- •10.5. Влияние радиации на полупроводниковые диоды
- •10.6. Влияние радиации на транзисторы
- •10.6.1. Влияние радиации на коэффициент усиления
- •Значения коэффициента к.
- •10.7. Влияние облучения на электровакуумные приборы иинтегральные схемы
- •10.8. Методы конструирования, направленные на уменьшение влияния облучения на характеристики рэа
- •11.Системные критерии технического уровня и качества изделий
- •11.1. Основные сведения о качестве продукции и об управлении качеством эс
- •Единичные показатели качества – показатель качества продукции, относящийся к только к одному из ее свойств.
- •11.2. Требования к конструкциям эс и показатели их качества
- •11.3. Выбор элементной базы и материалов конструкции эс
- •12.Использование информационных технологий при проектировании электронных средств
- •12.1 Содержание и уровень информационных технологий
- •12.3. Особенности автоинтерактивного конструирования средствами малых эвм и арм
- •12.4. Примеры применения стандартных и оригинальных программ в проектировании эс
- •13. Технический дизайн при проектировании эс
- •13.1. Терминология, применяемая в художественном конструировании эс
- •13.2. Стандарты и качество изделий применительно к дизайну
- •Термины общих эргономических показателей качества изделий (по гост 16035 - 70)
- •13.3. Художественные вопросы конструирования эс
- •13.3.1. Композиция
- •13.3.2. Гармоничность и пропорциональность
- •13.3.3. Масштабность
- •13.3.4. Отделка изделия
- •13.3.5. Цветовое решение изделия
- •Заключение
- •Библиографический список Основная
- •Дополнительная
- •Оглавление
- •424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
- •424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17
4.7 Компоновочные схемы блоков приёмоусилительной мэа
4.7.1. Компоновка блоков приемоусилительной МЭА во многом определяется назначением и условиями пользования этой аппаратуры. Так если приемоусилительные тракты входят в общую конструкцию приемопередатчика, то их компонуют в общем корпусе, но с разделением и защитой от взаимного влияния каналов приема и передачи.
Корпусирование пакета ФЯ осуществляется обычно по общим правилам, но внешняя компоновка зависит от условий пользования, т.е. для бортового приемника, переносного или стационарного она будет различной и определяется местом установки и правилами эргономики.
4.7.2. Пример компоновочной схемы блока приемопередающего устройства МЭА IV поколения дан на рис. 4.30. Конструкция содержит два пакета ФЯ пенального типа, собранных внутри общего корпуса в этажерки. Кожух и верхнее основание соединяются паяным швом. Толщина стенок кожуха 2...3мм, а толщина основания 6...10мм. На основании установлены низко- и высокочастотные разъемы, трубка-штенгель и крышка констрольной панели, а также имеются приливы-бобышки для крепления блока на объекте.
Рис 4.30 Компоновочная схема блока аналогового типа МЭА IV поколения :
1-крышка: 2-основание; 3-ячейка; 4,5-разъемы.
4.8. Компоновочные схемы модулей свч и афар
4.8.1. Особенности компоновки микроэлектронных СВЧ устройств обусловлены следующими специфичными требованиями к их работе :
-согласование входов и выходов МСБ по волновому сопротивлению;
-обеспечение повышенной теплопередачи от МСБ к основанию,
-надежное экранирование схем и отсутствие паразитных реактивных составляющих.
4.8.2. Поскольку МСБ СВЧ представляют собой отдельные чаще всего несимметричные микрополосковые линии с активными элементами, то в первую очередь, обратная сторона подложки должна быть металлизирована. Во-вторых , для электрического согласования по волновому сопротивлению линий передачи МСБ должна быть осуществлена стыковка МСБ по принципу “непрерывной микросхемы”. Зазоры между торцами подложек, а также разность по высоте и несоосность полосковых линий в плане должны удовлетворять следующим условиям : для сантиметрового диапазона – не более 0,05мм , для дециметрового диапазона – не более 0,1 мм.
4.8.3. Для обеспечения повышения теплопередачи к основанию применяют вместо ситалловых поликоровые подложки часто с брокеритовыми вставками- основаниями под высокочастотные транзисторы. Поликор и брокерит-9 имеют по сравнению с ситаллом теплопроводность соответственно примерно в 30 и 100 раз большую. Это позволяет снизить перегревы МСБ с десятков до единиц. Применение полностью брокеритовых подложек нетехнологично. Тепловой контакт МСБ с основанием осуществляется либо пайкой либо теплопроводящим клеем.
4.8.4. Надежное экранирование схем СВЧ обеспечивается помещением их в корпус-экран. При этом, чтобы последний не влияет на параметры микрополосковых линий, допускается минимальное расстояние его от поверхностей МСБ не менее 3,5мм. Это естественно снижает плотность упаковки и увеличивает коэффициент дезинтеграции конструкций.
Для устранения паразитных реактивных составляющих соединения линий МСБ СВЧ запрещается выполнять тонкими проволочными проводниками. Эти соединения обычно осуществляют полосками медной фольги толщиной 0,02мм и шириной 0,4мм внахлест между стыкуемыми МСБ. Электрические соединения между микрополосковыми МСБ, расположенными с двух сторон основания- теплоотвода, выполняют переходом с одной стороны на другую с помощью диэлектрических втулок с контактными штырями.
4.8.5. Таким образом, требования планарной непрерывной схемы, расположения ее в виде цепочки (“линейки”) для независимой передачи сигнала, необходимости экранирования и повышенного теплоотвода диктуют необходимость выполнения таких конструкций в виде небольших по размерам вытянутых корпусированных прямоугольников, или модулей СВЧ.
4.8.6. На рис 4.31 показана структурная схема, внешний вид АФАР и приемопередающего модуля (проект MERA). С торцов модуль имеет высокочастотные и низкочастотный разъемы : один ВЧ разъем для антенны, два ВЧ разъема –для каналов приема и передачи СВЧ сигнала, НЧ разъем- для питания и схем управления фазой, выполненных на ситалловых подложках
Рис.4.31 Структурная схема (а), внешний вид АФАР и приемопередающего модуля (б) (проект MERA)
4.8.7. На рис 4.32 показана компоновка СВЧ 4-х каскадного усилителя мощности СВЧ на двух поликоровых подложках с брокеритовыми вставками под ВЧ транзисторы. На рисунке хорошо видны состав и стыковка МСБ и их установка на основании- теплоотводе.
Рис 8.32 Четырехкаскадный усилитель мощности СВЧ
4.8.8. В состав конструкции АФАР входят излучатели, приемопередающие модули, схемы разводки для синхронизации сигналов СВЧ источников, схема сложения принимаемых сигналов и т.п.
4.8.9. Сравнительный анализ основных показателей АФАР и обычных антенн:
-КПД их примерно равные (обычные антенны –7%, АФАР –6%);
-точность и скорость определения и сопровождения цели с помощью АФАР выше, чем у обычных антенн (длительность переходных процессов в диодных переключателях фазы составляет сек.);
-помехозащищенность АФАР выше за счет возможности управления распределением поля по раскрыву, что позволяет практически избавиться от боковых лепестков диаграммы напряженности АФАР;
-надежность АФАР предположительно должна быть на порядок выше передающего тракта с “зеркальной” антенной;
-c помощью АФАР за счет оптимальной фазировки излучателей возможно получение антенных устройств больших раскрывов без потерь в коэффициенте усиления (для обычных антенн G60дБ, для АФАР G70дБ).
4.8.10. Таким образом, антенно-фазированная активная решетка представляет собой поверхность (в частном случае плоскость) с помещенными на нее по определенному закону излучателями.
Контрольные вопросы.
Признаки цифровых функциональных ячеек?
Какими признаками отличается ФЯ IV поколения от ФЯ III поколения?
От какого фактора зависит конструктивное исполнение соединителя в нижней части ФЯ?
Какие типы корпусов ИС, устанавливаемых в ФЯ III поколения Вы знаете?
Какие типы корпусов ИС отвечают требованиям “поверхностного монтажа”?
В какой аппаратуре применяются разъемы в ФЯ в виде печатных концевых контактов?
Какими параметрами характеризуются разъемы ГРПМ?
В чем разница разъемов ГРПМ и ГРПП?
Варианты компоновок блоков МЭА III поколения.
Особенности блоков кассетной компоновки.
Какими признаками характеризуются ФЯ цифровой МЭА IV поколения?
Какие Вы знаете компоновки ФЯ с высоким тепловыделением?
Для чего служат рамки в ячейках?
С какой стороны ФЯ располагают навесные дискретные ЭРЭ? От дискретных ЭРЭ можно полностью отказаться?
Каким способом реализуют соединение МСБ с ПП?
Какой хладоагент применяется в ФЯ IV поколения с П-образной пластиной?
Какими способами осуществляется герметизация корпуса в местах нахождения межблочных разъемов в блоках цифровой МЭА IV поколения?
Каким целям на крышке корпуса служит тепловая канавка?
Крышка и основание корпуса выполняется из алюминиевых сплавов, однако паяный шов между крышкой и основанием выполняют припоем ПОС-61. Как это возможно?
Как выполняется корпус высокой тепловой напряженности?
Каким целям служат титановые или стальные втулки в бобышках корпуса?
Зачем укладывается в паяный шов стальная проволока?
Для чего служит резиновая прокладка между крышкой и основанием корпуса? Каким требованиям она должна отвечать?
Каким образом крепится моноблок цифровой МЭА IV поколения на объекте?
Какую роль выполняет ремень-матрица в моноблоке?
Зачем внутрь герметичного корпуса закачивается инертный газ- азот?
Характерные особенности конструкций аналоговых ФЯ III и IV поколений?
Как выполняется частотно-избирательные узлы в приемоусилительных ячейках?
Почему аналоговые ФЯ используют линейную компоновку?
Характерные компоновочные схемы блоков аналоговой МЭА.
В чем заключаются потери в компоновочных показателях в блоках аналоговой МЭА по сравнению с блоками цифровой МЭА?
Какие Вы знаете недостатки блоков цифровой МЭА?
Трудности компоновки МСБ в модулях СВЧ.
Какие цели преследует принцип компоновки “непрерывной микросхемы” в модулях СВЧ диапазона?
Какие методы проверки герметичности Вы знаете?
Какие методы изготовления корпусов Вы знаете?
Характерные схемы соединения уголкового железа в углах каркасов шкафов и стоек.
Почему вторичные источники питания (ВИП), как правило, располагают в нижней секции пультов, шкафов и стоек?