Назаров_Конструирование_РЭС (Конструирование Радиоэлектронных Средств)

КОНСТРУИРОВАНИЕРАДИОЭЛЕКТРОННЫХСРЕДСТВПод редакцией А.С. НАЗАРОВАРекомендовано Государственным КомитетомРоссийской Федерации по высшему образованиюв качестве учебного пособия для студентоввысших учебных заведений, обучающихсяпо направлению «Авиа- и ракетостроение»по специальности«Проектирование и технологиярадиоэлектронных средств»МоскваИздательство МАИ1996ПРЕДИСЛОВИЕВ настоящее время в нашей стране происходит коренная перестройка высшего образования: формируются новые специальности, разрабатываются новые учебные планы и квалификационные характеристикиспециалистов, обсуждается концепция многоступенчатой подготовкибакалавров и магистров.Поскольку в типовых планах по специальности «Конструирование ипроизводство радиоэлектронных средств» появился один общий курс«Конструирование РЭС» взамен нескольких конструкторских дисциплин (таких как «Механические воздействия и защита РЭС», «Тепломассообмен РЭС» и др.), это потребовало отдельного учебного плана иучебного пособия, объединившегося в себе предметы этих дисциплин.Такой учебник был написан П.П.

Геллем и Н.К. Ивановым-Есиповичемдля студентов, обучающихся по типовому плану. Однако в ряде вузов, вкоторых преподавание ведется по индивидуальным планам (например,в МАИ), такой курс, читавшийся в течение 20 лет, имеет свою авиационно-космическую направленность. Поэтому написание данного учебного пособия является завершением и обобщением всего того полезного и дельного, чему учили студентов конструкторского профиля в рядеавиационных вузов.В книге нашли отражение многие вопросы новой техники, научнотехнического прогресса в конструировании РЭС и систематизации инженерных методов расчетов.

Весь процесс конструирования рассматривается на базе системного подхода и в органической взаимосвязи как ссистеме- и схемотехникой, так и с технологией изготовления и эксплуатацией РЭС. Введение, гл. 1 и 3, разд. 8.1, 9.1 написаны А.С. Назаровым, гл. 2, 7, 10, разд. 6.1—6.4 — А.Н. Чекмаревым, гл. 4, 5, разд. 9.2. —В.Ф. Борисовым, разд. 6.5, 8.2 — 8.5, 9.3 — 9.5 — О.П. Лавреневым.Авторы выражают благодарность профессору Б.В. Петрову и канд.техн.

наук Ю.Н. Корниенко за внимательный просмотр рукописи и ценные замечания, способствующие улучшению книги.ВВЕДЕНИЕB.I. Терминология и классификация РЭСПредметом рассмотрения данного учебного пособия является конструирование радиоэлектронных средств (РЭС). Несмотря на долгийпуть, пройденный отечественными конструированием и радиоаппаратостроением, определение как самого предмета, так и его составляющих и производных от него все еще вызывает различные мнения.

Поэтому постараемся обобщить разные формулировки, не затрагивая вопросы приоритета и общности понятий, так как без основных терминовневозможно дальнейшее рассмотрение материала даже в пределах одной книги.Конструкция — состав и взаимное расположение частей какого-нибудь строения, сооружения, механизма, а также само строение, сооружение, машина с таким устройством [1].Конструировать — создавать конструкцию чего-нибудь, строить [1].Исходя из этих общих представлений можно ввести* термины, относящиеся к РЭС, предварительно дав определение самим РЭС.Радиоэлектронные средства — технические средства, основанныена принципах радиоэлектроники и осуществляющие функции преобразования электрических сигналов, несущих информацию, с использованием электромагнитной энергии в пространстве и электронных линияхсвязи.Конструкция РЭС — пространственно организованная совокупность компонентов (изделий электронной техники, несущих основанийи материалов), между которыми существуют электрические, оптические, механические, тепловые, магнитные, электромагнитные и другиесвязи, обеспечивающие заданные преобразования сигналов при наличии взаимных воздействий и воздействий внешней среды.Конструирование РЭС — творчество, процесс создания новых конструкций радиоэлектронных средств, конечным результатом которогоявляется комплект конструкторских документов для промышленногоизготовления изделия.4-----Поскольку современный этап конструирования РЭС связан с широким внедрением микроэлектроники, появлением новых качественныххарактеристик микроэлектронной аппаратуры (МЭА) и ее субъектов,появились новые термины, которые используются для описания этихновых конструкций.Микросборка — микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию и состоящее из элементов, компонентов и (или) интегральных схем (ИС) и других электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в различных сочетаниях, разрабатываемое и изготовляемое разработчикамиконкретных РЭС для улучшения показателей миниатюризации [2].

Чаще всего микросборки выполняют в виде больших гибридных интегральных схем (БГИС). Они могут быть корпусированными и бескорпусными.Элемент МСБ — неделимая часть микросборки, которую нельзяспецифицировать и поставлять как отдельное изделие. ЭлементамиМСБ являются пленочные резисторы, катушки и конденсаторы, выполненные по той или иной технологии на подложке БГИС.Компонент МСБ — часть микросборки, которая специфицируется иможет поставляться как отдельное изделие.

Компонентами МСБ являются бескорпусные транзисторы, диоды, миниатюрные без проволочных выводов конденсаторы, тороидальные катушки индуктивности.В процессе развития конструирования РЭС сменилось четыре поколения конструкций (разд. В 2), для каждого из которых была характерна своя особая, с общей спецификой конструкция или конструктив.Конструктив РЭС — типовая разновидность конструкции того илииного уровня сложности аппаратуры, определяемая характерными элементной базой и способом компоновки. Примерами конструктивов разного уровня могут быть бескорпусная МСБ, функциональная ячейка IIIпоколения, блок МЭА IV поколения.Перейдем к классификации РЭС, которая по отдельным признакам,например по назначению, объекту и условиям эксплуатации, определена давно и достаточно строго, а по функционально-конструктивнымпризнакам в различных источниках дается по-разному.

Можно привести много примеров, где одним и тем же термином обозначаются совершенно разные по своим функциям и конструктивной сложности изделия: полупроводниковый прибор (транзистор) и измерительный прибор(вольтметр ламповый); импульсное устройство (триггер) — радиоприемное устройство (транзисторный приемник); блок конденсаторов переменной емкости — блок индикатора кругового обзора и т.д. Поэтомуостановимся на классификации РЭС по следующим признакам:по функциональной сложности, т.е.

по числу и рангу функций,выполняемых изделием;по конструктивной сложности, определяемойчисломэлементов конструкции и числом соединений между ними,выбранной элементной базой и способом компоновки;по назначению;по объекту установки;по виду сигнала и диапазону частот.По функциональной сложности деление РЭС может бытьпредставлено в виде следующей цепочки (сверху вниз):радиотехническая система — комплекс радиоэлектронных устройств— радиоэлектронное устройство (РЭУ) — блок — субблок —функциональный узел.Радиотехническая система представляет собой «совокупностьсигналов в пространстве, операторов и радиоэлектроннойаппаратуры,размещенных на объектах в определенных точках наповерхности или в пространстве, действующих в условиях помех ивнешних возмущений»*; например, такой системой являетсясистема посадки самолета.Комплекс радиоэлектронных устройств — совокупность РЭУ,объединенных, как правило, на одном объекте и являющихсязаконченной частью системы; например, наземный и бортовойкомплексы радиосвязи самолета с землей.Радиоэлектронное устройство — часть комплекса, решающая конкретнуюосновнуюцелевуюфункцию,функциональноиконструктивно законченная и, главное, автономно эксплуатационная;например, телевизионный радиоприемник с антенной.Блок — часть РЭУ, выполняющая частную целевую функцию, функционально законченная, но автономно неэксплуатационная;например,блок питания.

Блок может быть конструктивнозаконченным, но может и входить как часть конструкции вустройство.Субблок — часть блока, выполняющая функцию его отдельноготракта, например тракта усилителя промежуточной частоты.Функциональный узел — единица функциональной сложности РЭСна уровне отдельного каскада электрической схемы; например,узел смесителя.По конструктивной сложности, определяемой выражениемC = kl(k2N+k3M),* Пестряков В.Б. Конструирование РЭА. — М.: Сов. радио, 1969.6где k1 — масштабный (нормирующий) коэффициент относительноконструкции прототипа; k 2, k 3 — весовые коэффициенты, учитывающие вероятности отказов элементов и соединений; N,M — числосхемных элементов и соединений между ними соответственно,радиоэлектронные средства подразделяют на много- и моноблочныеконструкции,функциональныеячейки(ФЯ),микросборки,микросхемы и функциональные компоненты.Многоблочные конструкции выполняют в виде шкафов, стоек,пультов; моноблочные — в виде контейнеров или отдельныхкорпусированных приборов; функциональные ячейки — в видесборок ЭРЭ и корпусированных ИС на печатных платах или сборокиз МСБ на металлических рамках.

Микросхемы и функциональныекомпоненты (оптроны,интегральные пьезофильтры, фильтры наповерхностных акустических волнах (ПАВ), джозефсоновскиеприборы, приборы с зарядовой связью (ПЗС) и на цилиндрическихмагнитных доменах (ЦМД) и др.) часто корпусируются ипредставляют собой изделия электронной техники. В совокупностиони образуют элементную базу современных РЭС.По назначению РЭС делят на средства: радиовещания ителевидения, радиоуправления и радиотелеметрии, радиолокации ирадионавигации, радиоастрономии, радиоизмерительные, обработкиданных и информации, записи и воспроизведения, медицинские ипромышленные.По объекту установки они классифицируются по трем основнымкатегориям, в каждой из которых существуют группы, а именно:бортовые(самолетные,космические,ракетные),наземные(возимые, носимые,переносные, бытовые, стационарные) и морские(судовые, буйковые).По виду сигнала и диапазону частот РЭС могут бытьаналоговыми,цифровыми и СВЧ.