1.5. Разработка технического задания на конструирование

Техническое задание разрабатывается в соответствии с ГОСТ 15.001-88 на основании анализа исходных данных, поверочных расчётов, учитывает основное назначение, технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к изделию.

1.5.1.Наименование и область применения.

Блок обработки сигналов обеспечивает прием и обработку в реальном масштабе времени радиолокационных сигналов, отраженных от целей, и сигналов, излучаемых ответчиками радиолиний.

2. Технические требования

   1. Назначение

Блок обеспечивает прием и обработку в реальном масштабе времени радиолокационных сигналов, отраженных от целей, и сигналов, излучаемых ответчиками радиолиний. При обработке сигналов, отраженных от целей, блок выполняет оптимальную частотно-временную обработку сигналов, первичное обнаружение полезных сигналов по информации одного зондирования и вычисление их координат. При обработке сигналов ответчиков радиолиний блок выполняет оптимальный прием этих сигналов, формирование сигналов ошибок при сопровождении и прием бортовой информации.

2. Технические требования

Питание блока от напряжения 220В.

Мощность потребляемая блоком от источника питания не превышает 600Вт.

Изоляция электрических цепей должна обеспечить отсутствие пробоя для питающих напряжений ячеек 5В и импульсных сигналов команд.

Информационные сигналы, коды команд, должны доставляться без искажений по форме и фазовым фронтам.

3. Конструктивные требования

Габаритные размеры не более 220*530*480 мм.

Масса не более 55кг.

Необходимо использовать стандартные типоразмеры печатных плат стандарта «Евромеханика» для достижения требуемого уровня стандартизации и унификации.

4. Требования по надежности

Время наработки на отказ не менее 1000 часов с вероятностью отказа 0,98.

Температура рабочей среды блока, в пределах которой он выполняет свои функции, лежит в интервале от 0 до +40˚C.

Под аппаратным отказом понимается нарушение заданного оператором режима функционирования, приводящее к срыву выполнения задачи и устраняемое путем ремонта или регулировки аппаратуры.

5. Условия эксплуатации

Диапазон рабочих температур от -40ºС до 65ºС;

Влажность от 45 % до 98 %;

Давление до 11 кПа;

Сквозной продув шкафа со скоростью движения воздуха шкафу 3 м/с.

6. Механические воздействия

Основные характеристики вибрационных воздействий: возимая РЭА, не работающая на ходу, частота колебаний от 1 до 80 Гц при ускорении 19,6 м/с².

Ударопрочность: сила удара15g при длительности 1-3 мс. Удар единичный.

7. Условия хранения и транспортировки

Температура от –50 ⁰С до +50⁰С;

Влажность 98% при температуре +25 ⁰С;

8. Серийность

9 штук в год.

9. Исходные данные

Схема электрическая принципиальная блока;

Схема электрическая принципиальная ячейки;

Перечень элементов блока;

Перечень элементов ячейки;

Настоящее ТЗ на конструирование.

2. Конструкторская часть

1. Выбор и обоснование метода конструирования

В настоящее время наиболее распространёнными являются методы следующие принципы конструирования:

• моносхемный

• схемно-узловой

• модульный

• функционально-узловой

• функционально-модульный

• функционально-блочный

Моносхемный принцип конструирования заключается в том, что полная принципиальная схема радиоэлектронного аппарата располагается на одной печатной плате и, поэтому, выход из строя одного элемента приводит к сбою всей системы.

Оперативная замена вышед­шего из строя элемента затруднена из-за сложности его об­наружения. РЭА, построенная по моносхемному принципу, должна быть смонтирована из нескольких БИС, в которых предусмотрены меры увеличения надежности путем введения аппаратурной и информационной избыточности. Нахождение неисправностей при этом должно производиться программными методами.

Схемно-узловой принцип конструирования.  При этом принципе конструирования на каждой из печатных плат располагают часть полной принципиальной схемы радиоаппарата, имеющую четко выраженные входные и выходные характеристики. По такому принципу сконструированы настольные и бортовые приборы, где различные устройства приборов выполняют на одной или нескольких платах, а объединение их между собой производят с помощью коммутационной платы и про­водных жгутов.

Модульном принципе конструирования предполагает разбивку электронной схемы ЭА на функционально законченные подсхемы, выполняющие определенные функции. Эти подсхемы чаще всего разбиваются на более простые и так до тех пор, пока электронная схема изделия не будет представлена в виде набора модулей разной сложности, а низшим модулем не окажется корпус микросхемы. Модули одного уровня объединяются между собой в ЭА на какой-либо конструктивной основе (несущей конструкции).

Применяя этот принцип, можно построить систему с практически неограниченной производи­тельностью и сложностью, сохраняя при этом гибкость в ее организации, так как разработчик использует ровно столько модулей, сколько ему требуется. Разработчик системы может также легко модернизировать конструкцию, меняя или добавляя от­дельные модули и получая при этом необходимые параметры[11].

Конструкция современных РЭА представляет собой иерархию модулей, каждая ступень которых называется уровнем модульности. При выборе числа уровней модульности проводится их типизация модулей.

Выделяют четыре основных и два дополнительных уровня модульности (рисунок 1):

• Нулевой – электронные компоненты. В зависимости от исполнения аппаратуы модулем нулевого уровня служат ЭРИ и МС.

• Уровень 0,5 – микросборка. Представляет собой подложку с размещенными на ней бескорпусными элементами. Модуль вводится для увеличения компоновки аппаратуры.

• Первый – типовой элемент замены – представляет собой ПП с установленными на ней модулями нулевого уровня и электрическим соединителем.

• Второй – блок, основными конструктивными элементами которого являются панель с ответными соединителями модулей первого уровня. Межблочная коммутация выполняется соединителями расположенными по периферии панели блока. Модули первого уровня размещаются в один или несколько рядов.

• Уровень 2,5 – рама. В раме устанавливается несколько блоков..

• Третий – стойка (шкаф), в которой установлено несколько блоков или рам.

Рисунок 1 - Конструктивная иерархия модулей: 1‑ микросхема, 2- бескорпусная микросхема, 3- микросборка, 4- ячейка, 5‑ блок, 6- рама, 7‑ стойка.

Функционально-узловой принцип подразумевает разделение электрической схемы устройства на отдельные узлы, каждый из которых выполняет определённые функции. При этом узлы выполняются на отдельных платах и могут выполнять свое назначение в различных устройствах. Достоинства данного принципа: простота конструирования, высокая надежность, высокая степень отработки конструкции и технологии, возможность стандартизации и унификации узлов, невысокая стоимость. Недостатки: большое число соединений между платами, увеличение массы.

Функционально-модульный (каскадно-узловой) принцип основан на выполнении на отдельной печатной плате каждого каскада. При большой объемной плотности компоновки, простоте обслуживания и повышенной стойкости к механическим воздействиям наблюдается увеличение габаритов и массы за счет большого числа армирующих и крепежных деталей. Большое число межплатных соединений увеличивает наводки и снижает надежность изделия. Этот метод применяется редко в связи с возрастающим применением микросхем (МС) высокой степени интеграции.

Функционально-блочный (схемно-узловой) принцип подразумевает, что вся электрическая схема разбивается на отдельные части с чётко выраженными входными и выходными характеристиками, которые выполняются на отдельных печатных платах. Для метода характерны улучшенная компоновка и ремонтопригодность. Предполагает наличие коммутационной платы или жгута.

Для проектирования данного блока будет использован модульный принцип конструирования совместно с функционально-узловым принципом, что позволит использовать стандартные узлы в виде печатных плат, общих для всех блоков РЛС, а так же узлов, заимствованных из подобных изделий и блоков.