机载通信设备的机箱结构设计浅析
来源:用户上传
作者:韩艳霞
摘 要：机载通讯设备与陆地固定通讯设备的机箱设计差异明显，根据机载设备的特点，本文介绍了一种新型机载通讯设备机箱，其结构简单，电磁兼容性好，提高耐电磁干扰性能，增强散热效果，确保机箱能在严酷飞行条件下工作，提高机载通讯设计机箱及搭载机型的工作可靠性和适用性。本文所述的研究内容，可以为同类设备机箱的结构设计提供成熟的设计成果及经验。
关键词：机载 通信设备 机箱结构 设计
中图分类号：TN03 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0120-02
随着航空电子技术的迅速发展，机载电子通讯设备机箱的水平已成为衡量飞机性能的重要标志之一。回顾机载电子设备的发展过程，先后研制了许多适应不同机型型号的专用电子设备机箱，如：用于火控和飞控的综合航空电子系统、多功能雷达系统、大气数据处理系统、武器外挂管理系统、综合显示系统、数据传输系统等不同类型任务[1]。机载电子通讯设备机箱硬件的性能是由电路特性和结構特性两部分决定的，电路特性决定机载电子通讯设备机箱的使用功能，结构特性决定着机载电子通讯设备机箱在各种严酷飞行条件下的工作可靠性，因此研制一个既要保证使用功能、又要保证工作可靠性的机载电子通讯设备机箱是每个新机研制都必须重视的工作。
1 机载通讯设备的影响因素分析
为适应各种恶劣环境中长时间可靠、正常的工作，设计机载电子机箱时要对影响机载电子机箱性能的各种因素（系统结构，电气特性，机械物理结构等），采取相应保证措施的机载电子机箱（称为加固机载电子机箱）或称抗恶劣环境机载电子机箱。机载通讯设备机箱的应具有强的环境适应性、高可靠性、高可维性。机箱加固通常包括：抗振动冲击性加固，电磁兼容性加固，高低温性加固，三防（防腐，防霉，抗盐雾）加固等[2]。
机载通讯系统通常工作在温度非常高的热环境中，统计数据表明，70% 的通讯设备失效过高的热环境有关。较严酷的热环境对大多数电子设备的正常工作产生严重的影响，导致电子元器件加失效，从而引起整个设备的失效。由高温诱发的电失效、腐蚀失效也会大大减少电子元器件的工作寿命。
随着大规模集成电路的使用，使通讯设备结构设计朝着超小型组装方向发展，对通讯系统热计的要求也越来越高，特别是用在特殊工作环境条下的电子产品，设备中的金属材料极易受到破坏腐蚀，非金属材料也极易老化和失效，导致元器件的性能下降，甚至造成电气的短路，严重影响设备的性能和使用寿命，同时由于电磁兼容设计要求的不断提高，因此迫切需要一种能够独立工作，且与外界隔绝的通用性强的设备，散热设计成为该类设备能够正常工作至关重要的一步。机箱结构上的热环境防护设计显得特别重要。同时，大气中的电磁环境变得越来越复杂，电磁干扰也变得越来越严重，这就对通讯系统和设备提出了更严格更详细的要求，也使通讯设备水位电磁兼容性能成为现代及未来电子设备设计与研制过程中急需解决的问题。
2 机载通讯设备机箱的结构形式
机箱是实现设备技术指标要求的基础，通常也是结构设计的主要对象。通信设备通常为独立的箱壳式机箱，本文设计的机载通讯设备机箱，包括前面板、后盖板、上盖板、底板、左侧板、右侧板[3-5]（见图1）。前面板、后盖板、上盖板、底板、左侧板、右侧板组成中空的方框型结构，这些组件的内表面设置通过导电氧化处理形成的氧化层，其内表面均设计成凸台不平的结构，外表面喷涂磁漆层。
3 机载通讯设备机箱的结构特点
3.1 散热设计
在机箱的前面板、后盖板、上盖板、底板、左侧板、右侧板的外表面分别喷涂黑色无光磁漆，形成喷涂磁漆层，并设计成鳍片、凹凸不平的结构来增强表面散热效果。将电源模块直接安装在结构后盖板上，凹槽部上扣装电源盖板，将电源模块密封固定在凹槽部内。后盖板和电源盖板外表面设计成鱼鳍式结构形式，从而增加散热面积[6]。
3.2 信号稳定性设计
通讯设备机箱的机箱内部的电路主要由接口板、电路板（共多块、功能不一）、电源板、多个方形插件、互联板、刚柔版、方形插件和滤波器组成。接口板的主要功能是将电连接器与互联板（通过刚柔板）联系起来，保证信号的输入和输出，电连接器的针脚直接插到接口板并焊接，这种方式可有效保证信号传输的可靠性[7]。
3.3 耐电磁干扰性设计
机载通讯设备机箱，结构简单，采用体积小、重量轻的高密度材料组装制造，在机载电子机箱的前面板、后盖板、上盖板、底板、左侧板、右侧板内表面通过导电氧化处理形成氧化层，这样的设置，保证了电子机箱的电磁兼容性，提高了机箱耐电磁干扰性能。
3.4 机箱加固设计
助拔板、锁紧机构用于对电路板加固，使电路板能够在较大的冲击和振动环境下可靠工作，同时锁紧机构将电路板机箱结构件联系在一起，可以将电路板上元器件产生的一部分热量传导到机箱结构件。
4 结语
本文所介绍的机载通讯设备机箱结构简单，采用体积小、重量轻的高密度材料组装制造，在机载通讯设备机箱的前面板、后盖板、上盖板、底板、左侧板、右侧板内表面通过导电氧化处理形成氧化层，这样的设置，保证了机箱的电磁兼容性，提高了机箱耐电磁干扰性能，前面板、后盖板、上盖板、底板、左侧板、右侧板的外表面喷涂磁漆层，增强机载通讯机箱表面的散热效果，鱼鳍式散热片的设计，也提高了散热效果，使得机箱整体耐高温性能提高，通过上述结构，能够确保所述的机载通讯设备机箱能够在严酷飞行条件下工作，从而提高机载通讯设备机箱及搭载机型的工作可靠性和适用性。与此同时，此种机载电子机箱，不仅强度好、重量轻，并且具备良好的抗震性能，同时结构简单、拆装维修方便。
参考文献
[1] 李响.军用机载通信设备机箱结构设计技术[J]. 电子世界， 2013（11）：119-121.
[2] 迟献臣. 机载密封机箱的散热设计[J]. 电子机械工程， 2001（6）：37-38.
[3] 刘家华，李东来.机载液冷机箱结构研究[A]//2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C].2008.
[4] 刘贤.机载电子设备机箱的热场分析与仿真技术研究[D]. 西安电子科技大学，2009.
[5] 杨林，张丰华，姜红明，等.基于强度仿真的某机载电子设备机箱减重研究[J]. 机械工程师， 2013（8）：186-188.
[6] 朱恒义，关学刚.某机载密封风冷机箱散热设计[J]. 舰船电子对抗，2019， 42（2）：120-122.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15255831.htm
