Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986), страница 13

Особенно важно выполнять это требование иа частотах выше 10 МГц; количество соединительных проводников и нх длина должны быть минимальными. Особое внимание иа длину соединительных проводников следует обращать при компоновке высокочастотных устройств.

Если конструктивные меры не дают возможности уменьшить паразитные обратные связи до допустимого уровня, то можно применять экраны. Для защиты объемных проводников от паразитных взаимосвязей используют экранированные провода, однако иа высоких частотах оии обладают достаточно большой емкостью (до 200 пФ(ы). Необходимо учитывать, что при использовании экранированных проводов масса конструкции возрастает, а жгут из экранированных проводов занимает больший объем, поэтому применение этих проводов должно быть технически обоснованным, На создание варианта компоновки с минимально возможными паразитными взаимосвязями следует обращать серьезное внимание, так как если такие взаимосвязи обнаруживаются в уже изготовленном устройстве, то устранить их очень сложно.

Иногда требуется значительная перекомпоиовка конструкции, что приводит к срыву сроков разработки и дополнительным материальным затратам. . Необходимость ограничивать в РЭА тепловые поля ставит перед конструктором сложные задачи. Радиоэлек- тронная аппаратура при работе постоянно излччает тепловую.энергию.

Для большинства категорий РЭА только несколько процентов подводимой мощности расходуется на полезное преобрвзование сигнала, а остальная энергия превращается в тепловую. При компоновке необходимо учесть возможность взаимного влияния тепловых полей отдельных элементон аппаратуры, выяснить возможность обеспечения нормального теплового режима устройства и только после этого решать вопрос о необходимости использования специальных систем охлаждения.

Перед тем как приступить к компоновке узла или блока, определяется степень тепловой нагрузки всех входящих элементов. В РЭА одни элементы являются источниками тепловых излучений (например, резисторы, лампы), а другие весьма чувствительны к повышению температуры (например, германиевые полупроводниковые приборы), Характеристики теплочунствительиых элементов значительно ухудшаются при повышении температуры и при этом падает их надежность.

Естественно, что такие элементы надо располагать дальше друг от д г . ру а. Оптимальным вариантом компоновки был бы такой вариант, при котором теплочувствительные элементы и источники теплового излучения расположить в разных узлах или блоках, а если это невозможно, то надежно изолировать друг от друга. П о тепловому режиму узлы и блоки РЭА делят на теплоиагруженные н нетеплонагруженные. Теплонаг еииость радиоэлектронного устройства характеризуется плотностью теплового потока в данном устройстве.

Под плотностью теплового потока понимается тепловой поток, проходящий через единицу поверхности. Аппаратура считается нетеплонагруженной, если плотность теплового потока в ней ие превыш е превышает мВт(см . При этом перегрев поверхности устройства относительно окружающей среды ие превышает 0,5 'С. При значениях плотности теплового потока больше Вт/см аппаратура считается теплонагруженной и требует использования специальных систем охлаждения. Современная РЭА, выполняемая на микроэлектронной элементной базе, имеет напряженный тепловой реж р им, пряженность которого имеет тенденцию увеличиваться с увеличением степени интеграции элементной ба ы.

П з ри уменьшенных габаритах современной РЭА объем специальных систем охлаждения может быть соизмерим 61 с объемом РЭА. Даже применение схем термокомпенсации усложняет конструкцию, ухудшает надежность и увеличивает массу и объем аппаратуры, поэтому важность обеспечения нормального теплового режима на этапе компоновки очевидна.

Проводя компоновку радиотехнического устройства, необходимо обеспечить все возможные меры для удобства изготовления и эксплуатации аппаратуры. Эти требования учитываются в основном выбором типа конструкции узла или блока, обеспечивающего высокую ремонтопригодность и взаимозаменяемость в конструкции, и были рассмотрены в $1.3. Вопросы обеспечения технологичности монтажа и сборки конструктор должен решать совместно с технологами. Требование уменьшения массы и габаритов современной РЭА, особенно специальной, является исключительно важным в связи с большой функциональной сложностью аппаратуры.

Однако возможности уменьшения габаритов конструкции тесно связаны с рассмотренными требованиями компоновки. Совершенно очевидно, что с уменьшением габаритов узла, блока и прибора увеличивается плотность заполнения объема конструкции, что увеличивает вероятность возникновения в конструкции паразитных взаимосвязей, ухудшает тепловой режим и технологичность монтажа и сборки, усложняет доступ к отдельным элементам, узлам для контроля и обслуживания.

Основная задача конструктора при компоновке— найти такое компромиссное решение, при котором в наибольшей мере можно удовлетворить всем рассмотренным выше основным требованиям. ф 4:3. Конструктивная иерархия и основные направления конструирования РЭА Любая РЭА имеет законченную конструкцию, представляющую собой сложную композицию, составленную из большого числа конструктивных единиц. Такая композиция создается человеком с учетом больпюго количества требований, предъявляемых к каждой конкретной категории аппаратуры. Конструкцию современной РЭА следует рассматривать как некоторое структурное образование, отдельные части которого находятся в иерархической соподчиненности, что подразумевает усложнение конструкции после- 62 довательным объединением более простых конструктивно законченных единиц (отдельных дискретных элементов, интегральных микросхем, модулей) в более сложные.

Если по уровням функциональной сложности РЭА можно разделить на радиотехническую Систему или комплекс, радиоустройство, блок, субблок или функциональный узел, то такое деление возможно и по ее конструктивным уровням. По сложности уровня компоновки конструкции подразделяют на системы, многоблочные монтажные устройства (стойки, шкафы, стеллажи, рамы), блоки, функциональные ячейки и элементный базис. Таким образом, можно говорить о существовании пяти структурных уровней компоновки: нулевой, 1, П, П1, ГЧ. Самый низкий структурный уровень — нулевой называют элементным базисом РЭА.

Элементный базис РЭА составляют все конструктивно неделимые радиоэлемеиты общего применения: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, линии задержки, полупроводниковые и электронные приборы, интегральные микросхемы (ИййС) и компоненты и т. д. Одни элементы нулевого уровня, чтобы иметь какой-либо функциональный признак, объединяют в схемные сочетания (резисторы, конденсаторы и т.

п.), а другие (например, интегральные схемы) уже имеют функциональный признак. I структурный уровень — функциональная ячейка (ФЯ), на общем несущем основании которой компонуются элементы нулевого уровня и элементы коммутации и контроля. В качестве несущих оснований функциональных ячеек чаще всего применяются печатные платы, металлические рамки и листы. Названием функциональная ячейка заменены названия 1 уровня конструкции — модуль, субблок, ТЭЗ и т.

д. ФЯ, как правило, является функционально и конструктивно завершенной сборочной единицей: у иее есть свои выходы, присоединительные н кодовые элементы, маркировочиая планка, контрольные гнезда и т. д. В общем случае ФЯ состоит из одной платы, ио при необходимости может иметь две. И структурный уровень — это блоки, компоновка которых осуществляется путем сборки ФЯ в пакеты и корпусирование пакетов в блоки. Название блок заменяет существующие названия П структурного уровня — прибор, контейнер и др.

В блоке содержится от одной до десятков ФЯ, он обязательно является конструктивно и функционально законченным изделием со всей текстовой документацией. 111 структурный уровень составляют монтажные устройства, в которых блоки компонуются в общем несущем основании. Таким основанием для бортовой РЭА может. служить общая амортизационная рама или стеллаж, для стационарной — шкафы, стойки и пульты. В соответствии с компоновкой монтажное устройство может иметь несколько частных названий — индивидуальная и групповая рамы, стеллаж (открытый со всех сторон шкаф), стойка (шкаф без двери и без своей лицевой панели), шнаф (когда есть двери и своя лицевая панель), пульт и др.

Монтажное устройство имеет полное функциональное и конструктивное завершение и служит для электрического объединения нескольких блоков и для сопряжения нх с несколькими носителями. При этом конструктивно, как правило, два размера монтажного устройства — глубина и высота — являются постоянными.