Book3 (Учебник Конструирование РЭС), страница 9

Далее приведены порядки расчета массы комплекса РЭС для блоч-
ного и моноблочного методов компоновки [10].

Порядок расчета массы комплекса РЭС
для блочного метода компоновки

1. По заданной электрической схеме для каждого i^ro микроэлект-
   ронного устройства проводится его функционально-конструктивное
   разбиение на г ячеек цифрового, п ячеек аналогового и / ячеек силово-
   го типов.

2. По выбранной элементной базе для каждого типа микросхемы
   (или типовой МСБ) определяется средняя масса, например для цифро-
   вой — m ₁, аналоговой — т ₂, силовой — m ₃.

3. Для каждой ячейки 1-го устройства определяются из перечня эле-
   ментов и паспортных данных число комплектующих микросхем (или
   МСБ) и массы навесных ЭРЭ, например для цифровой ячейки соответ-
   ственно р и т’₁, для аналоговой — s и т’₂, для силовой — t и m’₃.

Результаты выполнения пп. 1-3 могут быть сведены в табл. 3.5.

4. Рассчитывают активные (полезные) массы микросхем (МСБ) и
ЭРЭ, входящих в каждую цифровую, аналоговую и силовую ячейки i-го
устройства соответственно:

т_N1 =р_т1+т'₁;m_N2=sm₂+m’₂;m_N3=tm₃+m’₃.

100

Таблица 3.5

5. Определяют массу пакета ячеек 1-го устройства по коэффициен-
там дезинтеграции массы для выбранных компоновочных схем этих
ячеек:

т_{пак I} =q_{m[КТЕ-ФЯ]1} m_N1r+q_{m[КТЕ-ФЯ]2} m_N2n+q_{m[КТЕ-ФЯ]3}m_N3l

6. Рассчитывают массу блока i-го устройства с учетом коэффициен-
та дезинтеграции массы в блоке:

m_σi=q_mФЯ-σm_пакi

7. Находят суммарную массу микроэлектронных блоков с учетом
дезинтеграции массы в комплексе (стойке, шкафу):

8. Определяют массы специфических конструкций т _сп и кабельной сети m _б по прототипам или рассчитывают по удельным коэффициентам, длине и погонной массе.

9. Находит суммарную массу комплекса РЭС

m_РЭС=m_Σ+m_СП+m_каб

Порядок расчета массы комплекса РЭС
для моноблочного метода компоновки (в контейнере)

1.По заданной электрической схеме микроэлектронной части комплекса РЭС проводят функционально-конструктивное разбиение на k панелей.

2. Аналогично изложенному выше определяют средние мас

m₁ ,m₂ ,m₃,

101

1. Для каждой i-й панели определяют число микросхем (МСБ) циф-
   рового (р), аналогового (s) и силового (t) типов, а также массу навесных
   РЭС; заполняют графы табл. 3.5.

2. Рассчитывают активные (полезные) массы микросхем (МСБ) и
   ЭРЭ, входящих в каждую i-ю панель:

т_Ni =рт₁ +sm₂+tm₃+m _ЭРЭ

5. Находят массу i-й панели с учетом коэффициента дезинтеграции
массы от уровня микросхем (МСБ) к панели:

m_пi=q_m[МСБ-п]m_Ni

где q_m[МСБ-п] = q_{m[КТЕ-ФЯ]} по табл 1,1[10]

6. Определяют массу пакета панелей

7. Рассчитывают массу моноблока микроэлектронных устройств с
учетом дезинтеграции массы при корпусировании в контейнер:

m_Σ=q_m[П-К]m_пак

8. Определяют массы специфичных конструкций т _сп и кабельной

сети m_каб

9. Находят суммарную массу комплекса РЭС по формуле, приведен-
ной в п. 9 предыдущего порядка расчета.

Пример 3.6. Комплекс РЭС бортового типа содержит: специфичное
устройство (зеркальную антенну с приводом) массой т _сп = 1357 г, ка-
бельную сеть массой m _каб = 150 г, микроэлектронное устройство при-
ема и обработки сигналов, сложность которого определяется 288 циф-
ровыми и 60 аналоговыми интегральными схемами. Блок питания кон-
структивно выполнен отдельно и имеет массу 150 г. По ТЗ на разработ-
ку m_рэс≤ 5кг. В ТЗ на конструирование необходимо указать рекомен-
дуемый метод конструирования микроэлектронного устройства, его ча-
стей и их общую компоновку.

В качестве I варианта выберем метод конструирования на печатных
платах с корпусированными ИС. Из цифровых ИС выбираем серию
К561 в корпусе 401.14-2 с массой m _t = 1 г. В одной двухсторонней циф-
ровой ячейке содержится р =36 микросхем, а всего ФЯ r = 8. В ней
имеется также по четыре резистора С2-23-0.125 с общей массой 0,6 г и
по три конденсатора К53-28 с общей массой 6,4 г, или масса ЭРЭ в циф-
ровой ячейке m '₁= 7 г. Из аналоговых ИС выбрана серия К175 в корпу-

102

се 401.14-3 с массой т ₂= 0,9 г. В одной ФЯ пенального типа размещены

s = 6 микросхем, а всего аналоговых ФЯ n =10. Каждая микросхема
имеет обрамление [9] из трех резисторов С2-23-ОД25 с общей массой
0,6 г, четырех конденсаторов (типы К53-28 и КШ-17 с проволочными
выводами) с общей массой 6,4 г и одной тороидальной катушки с мас-
сой 3 г. В итоге суммарная масса ЭРЭ в ячейке m '₂ = 6 • 10 = 60 г. По-
лученные данные сведем в таблицу по форме табл. 3.5:

Из табл. 1.1 определим для выбранных компоновок ячеек и блока
коэффициенты дезинтеграции:

q_{m[КТЕ-ФЯ]} =3.2; q_{m[КТЕ-ФЯ]2}=6.6; q_{m[КТЕ-ФЯ]3}=1.3

Рассчитаем активные массы ячеек: m _N1 =36•14+7 = 43 г, m_N2 =

= 6 • 0,9+60 = 65,4 г. Определим массу пакета цифровых ячеек т _пак = 3,2 • 43 • 8 = 1100,8= 1,1 кг, далее массу пакета аналоговых ячеек

т _пак = 6,6 • 65,4 • 10 = 4316= 4,32 кг. Эти два пакета по функциональному назначению удобнее компоновать в виде двух отдельных блоков,
массы которых соответственно будут m _б1 = 1,3 • 1,1 = 1,43 кг и т _Б =

= 1,3 • 4,32 = 5,6 кг. Эти два блока вместе с автономным блоком питания
могут быть скомпонованы в общей ферме, при этом коэффициент дезинтеграции от блоков к комплексу q_m[б-1] =1,2. Тогда масса микро
электронного устройства и блока питания вместе с рамой-фермой составит m _Σ= 1,2(1,43+5,6+ 0,15) = 8,6 кг, а масса комплекса m_рэс=8,6+1,35+

0,15= 10,1 кг > 5 кг по ТЗ.

Рассмотрим II вариант — метод конструирования на металлических
рамках с бескорпусными МСБ. Для цифровых ячеек примем одностороннюю компоновку с восьмью МСБ размерами 24x30 в каждой (р = 8).Каждая МСБ содержит по 12 бескорпусных ИС. Тогда общее число
цифровых ячеек r = 3. Масса одной МСБ указанного размера из ситал-
ловой подложки m₁ = 1,1 г. Общая масса ЭРЭ в цифровой ячейке скла-
дывается из тех же элементов, что и ранее, и составляет т’₁ = 7 г. В

103

аналоговых ячейках пенального типа скомпонованы в каждой 5 = 5
микросборок размерами 16x30 мм, а в каждой МСБ имеется по три бес-
корпусные ИС, откуда число ячеек п = 4, Масса одной МСБ т ₂ = 1,7 г

(с учетом навесных компоненте в). Из навесных ЭРЭ, не устанавливаемых
на МСБ, могут применяться либо пьезофильтры, либо тороидальные ка-
тушки, массу которых можно принять для одной ячейки т '₂ = 6 г. Полу-
ченные данные поместим в рабочую таблицу:

Из табл. 1.1 определим для выбранных компоновок ячеек и блока

q_{m[КТЕ-ФЯ]} =7.7; q_{m[КТЕ-ФЯ]2}=11.5; q_{m[КТЕ-ФЯ]3}=3

Найдем активные массы ячеек: т_N1 =8•1,1 + 7 = 15,8 г; m_N2 = 5•1,7+6=14,5г. Определим далее массу пакета ячеек, собранных совместно: m_пак=7,7•15,8•3+11,5•14,5•4=1032≈1,03кг. Блок питания может быть собран на силовых МСБ и помещен в общий герметичный моноблок. При этом масса блока питания может быть уменьшена до 50 г.Тогда общая масса микроэлектронного моноблока составит т _б =

= 3 • (1,03 +0,05) = 3,24 кг, a m_РЭС=3,24+ 1,35+ 0,15= 4,74 < 5 кг по ТЗ.

Таким образом, для выполнения требования ТЗ по массе необходи-
мо в ТЗК рекомендовать построение микроэлектронной части комп-
лекса в виде моноблока на металлических рамках с бескорпусными
микросборками. Поскольку запас по массе практически отсутствует,
лучше применять двухстороннюю компоновку цифровых ячеек (см.
табл. 1.1).

3.9. Распределение ресурса масс и объемов в конструкциях РЭС

Будем рассматривать конструкцию как совокупность различных по
своему назначению элементов и компонентов, объединенных общими
связями. Эти элементы и компоненты подразделяются на три основные
группы, а именно: полезные (схемные) элементы — группа N, несущие
конструкции — группа Н, монтаж — группа М. В соответствие с этим
делением массу и объем любого конструктива РЭС можно записать как
суммы этих величин составляющих групп:

104

m=m_N+m_H+m_M, V=N_N+V_H+V_M+V_В

где V _ъ — объем незаполненных элементами и компонентами конструк-