Книга: Конструирование РЭС (архив книг)

ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время в нашей стране происходит коренная перестройка высшего образования: формируются новые специальности, разрабатываются новые учебные планы и квалификационные характеристики специалистов, обсуждается концепция многоступенчатой подготовки бакалавров и магистров.

Поскольку в типовых планах по специальности «Конструирование и производство 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 и учебного пособия, объединившегося в себе предметы этих дисциплин.

Такой учебник был написан П.П. Геллем и Н.К. Ивановым-Есиповичем для студентов, обучающихся по типовому плану. Однако в ряде вузов, в которых 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 ряде авиационных 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 с системе- 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.

ВВЕДЕНИЕ
B.I. Терминология и классификация РЭС
Предметом рассмотрения данного учебного пособия является конструирование радиоэлектронных средств (РЭС). Несмотря на долгий путь, 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 терминов невозможно 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. Конструировать — создавать конструкцию чего-нибудь, строить.

Исходя из этих общих представлений можно ввести* термины, относящиеся к РЭС, предварительно дав определение самим РЭС. Радиоэлектронные средства — технические средства, основанные на принципах радиоэлектроники и осуществляющие функции преобразования электрических сигналов, несущих информацию, с использованием электромагнитной энергии в пространстве и электронных линиях связи.

Конструкция РЭС — пространственно организованная совокупность компонентов (изделий электронной техники, несущих оснований и материалов), между которыми существуют электрические, оптические, механические, тепловые, магнитные, электромагнитные и другие связи, обеспечивающие заданные преобразования сигналов при наличии взаимных воздействий и воздействий внешней среды. Конструирование РЭС — творчество, процесс создания новых конструкций радиоэлектронных средств, конечным результатом которого является комплект конструкторских документов для промышленного изготовления изделия.

Поскольку современный этап конструирования РЭС связан с широким внедрением микроэлектроники, появлением новых качественных характеристик микроэлектронной аппаратуры (МЭА) и ее субъектов, появились новые термины, которые используются для описания этих новых 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 разработчиками конкретных РЭС для улучшения показателей миниатюризации. Чаще всего микросборки выполняют в виде больших гибридных интегральных схем (БГИС). Они могут быть корпусированными и бескорпусными. Элемент МСБ — неделимая часть микросборки, которую нельзя специфицировать и поставлять как отдельное изделие. Элементами МСБ являются пленочные резисторы, катушки и конденсаторы, выполненные по той или иной технологии на подложке БГИС.

Компонент МСБ — часть микросборки, которая специфицируется и может 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 или иного уровня сложности аппаратуры, определяемая характерными элементной базой и способом компоновки. Примерами конструктивов разного уровня могут быть бескорпусная МСБ, функциональная ячейка III поколения, 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-конструктивным признакам 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.

Поэтому остановимся на классификации РЭС по следующим признакам:
- по функциональной сложности, т.е. по числу и рангу функций, выполняемых изделием;
- по конструктивной сложности, определяемой числом элементов 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 быть представлено в виде следующей цепочки (сверху вниз): радиотехническая система — комплекс радиоэлектронных устройств — радиоэлектронное устройство (РЭУ) — блок — субблок — функциональный узел.

Радиотехническая система представляет собой «совокупность сигналов в пространстве, операторов и радиоэлектронной аппаратуры,размещенных на объектах в определенных точках на поверхности или в пространстве, действующих в условиях помех и внешних возмущений»*; например, такой системой является система посадки самолета. Комплекс радиоэлектронных устройств — совокупность РЭУ, объединенных, как правило, на одном объекте и являющихся законченной частью системы; например, наземный и бортовой комплексы радиосвязи самолета с землей.

Радиоэлектронное устройство — часть комплекса, решающая конкретную основную целевую функцию, функционально и конструктивно 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 конструктивно законченным, но может и входить как часть конструкции в устройство.

Субблок — часть блока, выполняющая функцию его отдельного тракта, например тракта усилителя промежуточной частоты. Функциональный узел — единица функциональной сложности РЭС на уровне отдельного каскада электрической схемы; например, узел смесителя.