РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 2005 года по МПК H05K1/00 H05K7/14 H05K7/18 

Предлагаемое изобретение относится к области конструкции радиоэлектронной аппаратуры, используемой в противотанковых ракетных комплексах (ПТРК).

В современных комплексах ПТРК одним из основных элементов является радиоэлектронный блок управления ракетой. К радиоэлектронному блоку предъявляются очень жесткие требования в отношении габаритно-весовых характеристик, надежности, защиты от воздействий электрических и магнитных полей, обеспечение теплового режима, быстрого доступа для настройки и замены неисправных радиоэлементов.

Известно устройство [1], в котором корпус является теплоотводом для функционального узла из дискретных электрорадиоэлементов, размещаемых на отдельной, небольшого размера, печатной плате, устанавливаемой впоследствии на большую печатную плату. Функциональный узел помещается в корпусе с ребрами, увеличивающими теплоотводящую поверхность. Внутренняя поверхность корпуса непосредственно прилегает к охлаждаемым элементам. Корпус изготовляют из термопласта с теплопроводящим металлическим наполнителем - железным порошком.

Недостаток конструкции заключается в незначительном коэффициенте заполнения объема блока, из-за использования радиатора только по своему прямому назначению - отвод тепла. А для обеспечения экранирования требуются дополнительная арматура, детали, и следовательно, объем, который необходим для радиоэлементов и функциональных узлов. Известна конструкция радиоэлектронного блока [2], состоящего из корпуса и крышки с выполненными в них экранирующими перегородками, печатной платы с заземляющими шинами и с каскадами радиоэлементов и крепежных элементов. В нем на печатной плате с двух сторон выполнены межкаскадные печатные экраны, конфигурация которых соответствует конфигурации периметров экранирующих перегородок корпуса и крышки и которые электрически соединены с земляными шинами печатной платы, причем плата закреплена крепежными элементами между корпусом и крышкой так, что экраны контактируют по периметру с экранирующими перегородками корпуса и крышки.

Недостатками конструкции являются:

- небольшой коэффициент заполнения объема из-за использования экранирующих перегородок только по своему прямому назначению - экранирование отдельных каскадов - и не обеспечивается эффективный теплоотвод из-за трудностей, связанных с наличием необходимости в большой поверхности теплоотвода;

- невозможность подстройки блока, проведения регламентных работ при частично отсоединенной крышке из-за исключения работы экранирующих перегородок;

- значительная трудность последовательного заземления каскадов в одной низкопотенциальной точке для цепей с высоким и низким уровнями сигналов из-за наличия замкнутой петли для тока в цепи заземления, создаваемой межкаскадными печатными экранами и межкаскадными экранирующими перегородками. Наиболее близким к предлагаемому устройству в конструктивном отношении является конструкция корпуса блока [3], предназначенного для размещения электронного устройства. Корпус содержит несколько расположенных друг над другом печатных плат, закрепляемых механически при помощи металлических перегородок и распорок. Все тепловыделяющие детали устанавливаются не на печатных платах, а на металлических перегородках. Эти перегородки могут служить в качестве электростатического и магнитного экранов. В зависимости от функционального назначения экраны могут быть выполнены из магнитного или диамагнитного материала. В качестве теплоотводящих распорок используются детали из анодированного в черный цвет алюминия. Известное устройство блока обладает следующими недостатками, ограничивающими применение подобной конструкции в комплексах ПТРК:

- не экономичное использование полезного объема, так как необходима, например, значительная длина проводов, чтобы обеспечить электрическую связь тепловыделяющих деталей, установленных не на печатных платах, с функциональными элементами, расположенными на печатных платах;

- дополнительные пайки, снижающие надежность;

- невозможно сплошными металлическими перегородками, используемые в качестве экрана, осуществить заземление каскадов последовательно на печатных платах в одной определенной низкопотенциальной точке;

- недостаточная поверхность металлических перегородок для обеспечения эффективной теплоотдачи.

Задачей предполагаемого изобретения является увеличение коэффициента заполнения объема блока.

Поставленная задача достигается тем, что в радиоэлектронном блоке, содержащем тепловыделяющие радиоэлементы, расположенные друг над другом печатные платы с функциональными узлами, закрепленные в корпусе распорками и металлическими перегородками, новым является то, что каждая металлическая перегородка выполнена в виде двух щеток, состоящих из п рядно расположенных упругих штырей, конусообразной формы, плоскости расположения рядов которых параллельны, а ряды одной из щеток смещены по отношению к рядам другой на половину диаметра основания штыря. При этом одна из щеток установлена на корпусе, а другая, в основаниях штырей наружных рядов которой выполнены проточки, снабженные лепестками, - на поверхности тепловыделяющих радиоэлементов, размещенных на печатных платах. Это позволяет уменьшить габариты блока за счет поглощения энергии местного теплового нагрева, например, от ядерного излучения, так как улучшается тепловой режим радиоэлементов и функциональных узлов, и одновременно повысить устойчивость их работы в малом объеме за счет экранирования.

На фиг.1 изображен вид конструкции описываемого радиоэлектронного блока, на фиг.2 - поперечное сечение (по А-А на фиг.1), где 1 - печатная плата, 2 - корпус, 3 - распорка, 4 - металлическая перегородка - "щетка", 5 - штырь, 6 - тепловыделяющий радиоэлемент, 7 - проточка, 8 - лепесток, 9 - земляная шина, 10 - функциональный узел.

Предлагаемая конструкция радиоэлектронного блока выполнена следующим образом. Печатные платы 1, расположенные друг над другом, закреплены между собой и в корпусе 2 распорками 3 и металлическими перегородками 4. Металлическая перегородка 4 выполнена в виде двух "щеток", состоящих из п рядно расположенных упругих штырей 5, которые создают большую поверхность для отвода тепла. Одна "щетка "укрепляется на корпусе 2, а другая на тепловыделяющем радиоэлементе 6 так, что их ряды смещены по отношению к рядам "щетки", укрепленной на корпусе 2, на половину диаметра основания штыря 5. Штыри 5 выполнены конусообразной формы, а плоскости расположения рядов штырей параллельны. Такое расположение рядов штырей 5, самих штырей в "щетках" и форма штырей обеспечивают плотное сочленение свободных концов "щеток". Таким образом, обеспечивается эффективный отвод тепла от тепловыделяющих радиоэлементов 6 на корпус 2 блока и надежное экранирование. Более значительный отвод тепла, обеспечиваемый "щетками", создает дополнительный свободный объем в блоке. В основаниях наружных рядов "щетки", установленной на поверхности тепловыделяющего радиоэлемента 6, выполнены проточки 7, в которых закреплены, например, пайкой лепестки 8. Проточки 7 обеспечивают расположение лепестков 8 заподлицо с наружной поверхностью конусообразного штыря 5, а лепестки 8 соединяют любой штырь 5 с земляной шиной 9 каждого каскада их радиоэлементов 6 и функциональных узлов 10 наикратчайшим путем. Кроме того, это позволяет создать еще полезный объем (резерв), так как трассировка земляных шин 9 любого каскада не зависит от размещения каскадов на печатной плате и расположения низкопотенциальной точки блока, к которой необходимо подсоединить "щетку", потому что используется любой близлежащий ряд штырей 5 и можно организовать несколько земляных шин, что важно, например, в усилителях с коэффициентом усиления 10⁴ и более. Тем самым увеличивается коэффициент заполнения объема при одновременной эффективной экранировке каскадов друг от друга и от воздействия внешних полей за счет выполнения металлических перегородок в. виде "щеток".

Предложенная конструкция радиоэлектронного блока по сравнению с прототипом отличается:

- более высоким коэффициентом заполнения объема за счет размещения тепловыделяющих радиоэлементов на печатной плате, тем самым сокращаются до минимума длины сигнальных и заземляющих проводов с остальными функциональными узлами блока. Кроме того, экономится объем за счет размещения радиоэлементов под "щетками";

- повышенной плотностью упаковки радиоэлементов, земляных шин и печатных проводников за счет возможности подсоединения совмещенного экрана с отводом тепла непосредственно к необходимым точкам печатной платы и каскадом из радиоэлементов в различной последовательности, без образования паразитных замкнутых контуров и, следовательно, наводок, кроме того, уменьшается емкостная связь между заземляющей шиной для цепей с высоким уровнем сигнала и каскадами с низким уровнем;

- более эффективным отбором тепла от тепловыделяющих радиоэлементов за счет увеличения излучающих поверхностей металлических перегородок - "щеток", тем самым уменьшается объем самих перегородок и увеличивается полезный объем блока;

- возможностью регулировки подстроечными элементами, находящимися на печатных платах, при воздействии электромагнитных полей за счет сохранения экрана при частично отсоединенном корпусе;

- повышенной надежностью от одновременного воздействия мощных электрических и магнитных полей, возникающих, например, при ядерном взрыве, за счет выполнения отдельных рядов "щеток" из различных материалов, не требующих замены при изменении характера воздействующего поля.

Источники информации

1. Патент ФРГ №2511010, H 05 K 7/20, H 01 L 23/36, от 13.03.1975 г, аналог.

2. Авт. св. СССР №480308, Н 05 К 7/12, от 12.12.1972 г, аналог.

3. Патент ФРГ №2552682, Н 05 К 7/20, от 24.11.1975 г, прототип.

Изобретение относится к конструкциям радиоэлектронных блоков, предназначенных для использования в ракетной радиоэлектронной аппаратуре и носимых противотанковых комплексах. Технический результат - увеличение коэффициента заполнения объема блока. Достигается тем, что радиоэлектронный блок содержит тепловыделяющие радиоэлементы, расположенные друг над другом печатные платы с функциональными узлами, закрепленные в корпусе распорками и металлическими перегородками. Каждая металлическая перегородка выполнена в виде двух щеток, состоящих из n рядно расположенных упругих штырей конусообразной формы, плоскости расположения рядов которых параллельны. А ряды одной из щеток смещены по отношению к рядам другой на половину диаметра основания штыря. При этом одна из щеток установлена на корпусе, а другая, в основаниях штырей наружных рядов которой выполнены проточки, снабженные лепестками - на поверхности тепловыделяющих радиоэлементов, размещенных на печатных платах. 2 ил.

Радиоэлектронный блок, содержащий тепловыделяющие радиоэлементы, расположенные друг над другом печатные платы с функциональными узлами, закрепленные в корпусе распорками и металлическими перегородками, отличающийся тем, что каждая металлическая перегородка выполнена в виде двух щеток, состоящих из n-рядно расположенных упругих штырей конусообразной формы, плоскости расположения рядов которых параллельные, а ряды одной из щеток смещены по отношению к рядам другой на половину диаметра основания штыря, при этом одна из щеток установлена на корпусе, а другая, в основаниях штырей наружных рядов которой выполнены проточки, снабженные лепестками, - на поверхности тепловыделяющих радиоэлементов, размещенных на печатных платах.