РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 2006 года по МПК H05K1/00 H05K5/03 H05K7/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании малогабаритных экранированных блоков радиоэлектронной аппаратуры.

Исходя из условий применения к конструкциям радиоэлектронных блоков предъявляются, в частности, требования по обеспечению защиты размещенной внутри блока электронной схемы от воздействий электромагнитных помех, требования по механической прочности, удобству монтажа и ремонта. В моноблочных конструкциях эти требования выполняются в основном за счет определенного выполнения корпуса радиоэлектронного блока и определенного размещения в нем электронной схемы.

Известны радиоэлектронные блоки, основу корпуса которых составляет силовой каркас, несущий на себе конструктивные элементы электронной схемы (платы, модули), закрытый с внешней стороны съемными электропроводящими крышками с образованием замкнутого экранированного объема.

Среди таких конструкций известен, например, радиоэлектронный блок, описанный в [1] - «Снижение массы конструкций радиоэлектронной аппаратуры». / А.И.Пименов // М., Радио и связь, 1981, с.9-10, рис.6-б. Этот радиоэлектронный блок содержит металлический каркас, служащий для закрепления элементов электронной схемы, образованный горизонтальным шасси и жестко соединенными с ним передней и задней вертикальными панелями. Сверху, снизу и с боков каркас закрыт П-образными верхней и нижней металлическими крышками с образованием замкнутого экранированного объема. Крепление крышек на каркасе осуществлено наружными винтами, расположенными по периметру крышек.

Известен радиоэлектронный блок, описанный в [2] - RU №2007899 (C1), Н 05 К 5/00, 15.02.1994, основу корпуса которого составляет металлический каркас, служащий для закрепления элементов электронной схемы. Каркас образован продольными профильными элементами и соединяющими их горизонтальными и вертикальными стяжками. Сверху, снизу и с боков каркас закрыт металлическими крышками, вставленными в соответствующие направляющие пазы продольных профильных элементов, а спереди и сзади - передней и задней крышками, закрепленных на каркасе винтами, образуя в совокупности замкнутый экранированный объем.

Известен радиоэлектронный блок, описанный в [3] - RU №2018215 (C1), Н 05 К 5/06, 15.08.1994, основу корпуса которого составляет металлический каркас, служащий для закрепления элементов электронной схемы. Каркас образован жестко соединенными между собой передней, задней, верхней и нижней панелями. С боков каркас закрыт пружинящими металлически крышками, притянутыми к каркасу винтами, образуя замкнутый экранированный объем.

Достоинствами радиоэлектронных блоков, описанных в [1]-[3], являются простота и жесткость конструкции, удобство доступа к элементам электронной схемы при снятых крышках. Недостатками являются повышенная металлоемкость, обусловленная наличием силового каркаса, и сложность обеспечения надежного электрического контакта между каркасом и крышками по всему контуру их соприкосновения.

Стремление снизить металлоемкость радиоэлектронных блоков приводит к появлению бескаркасных конструкций со сборными несущими корпусами, в которых отсутствует каркас как отдельный конструктивный элемент.

Например, в радиоэлектронном блоке, описанном в [4] - ЕР №0342971 (А2), Н 05 К 9/00, 23.11.1989, корпус состоит из двух П-образных частей, обращенных друг к другу своими бортами, развернутыми друг относительно друга на 90° и состыкованных между собой так, что борта верхней части размещаются между бортами нижней части, образуя замкнутый параллелепипед, при этом нижняя часть выполняет функцию несущего элемента и используется для закрепления платы с электронной схемой, а верхняя часть выполняет функцию крышки. Обе части выполнены из материала, экранирующего электромагнитные поля, например из металла, при этом нижняя часть выполнена, например, литьем под давлением или фрезеровкой, а верхняя - штамповкой из листового материала. Взаимное скрепление обеих частей осуществляется, например, защелкиванием бортов верхней части на днище нижней части, также может использоваться винтовое крепление. Такой радиоэлектронный блок характеризуется малой металлоемкостью при достаточной жесткости конструкции, удобством сборки/разборки, удобством доступа к элементам электронной схемы. Недостатком является трудность обеспечения надежного электрического контакта по всему контуру соприкосновения верхней и нижней частей корпуса.

Наиболее близким к заявляемому радиоэлектронному блоку является принятый в качестве прототипа радиоэлектронный блок, описанный в [5] - JP №56-155598 (А), Н 05 К 5/04, Н 05 К 9/00, 01.12.1981.

Блок-прототип содержит сборный несущий корпус, внутри которого закреплена плата, несущая на себе электронные узлы. Корпус содержит переднюю и заднюю панели, закрывающие блок спереди и сзади, а также соединенные с ними верхнюю и нижнюю L-образные крышки, закрывающие блок соответственно сверху и слева, снизу и справа. Панели и крышки выполнены из электропроводящего материала, например из алюминиевого сплава. При этом крышки выполнены, например, из профилированного уголка, на одной из продольных кромок которого выполнен стыковочный паз, а на другой - стыковочный выступ, посредством которых верхняя и нижняя крышки сочленяются между собой. Панели выполнены, например, штампованными из листового материала. С внутренней стороны панели имеют крепежные уголки, предназначенные для закрепления на них платы, а также верхний и нижний отгибы, предназначенные для закрепления соответственно верхней и нижней к крышек. При необходимости панели с внешней стороны могут быть закрыты декоративными накладками - фальшпанелями. Панели и фальшпанели имеют соответствующие прорези для прохождения соединительных кабелей, служащих для соединения платы с внешними устройствами. Закрепление платы на крепежных уголках панелей осуществляется с помощью внутренних винтов, ввернутых через соответствующие отверстия, выполненные в плате, в резьбовые отверстия, выполненные в крепежных уголках. Скрепление крышек с панелями осуществляется с помощью наружных винтов, ввернутых через соответствующие отверстия, выполненные в крышках, в резьбовые отверстия, выполненные в указанных отгибах панелей. При этом, как показано в [5], для скрепления обеих крышек к панелям используется шестнадцать винтов - по восемь для каждой из крышек.

В процессе сборки блока-прототипа вначале с панелями скрепляется нижняя крышка, закрывающая блок снизу и справа. Затем на крепежных уголках панелей закрепляется плата, ее соединительные кабели пропускаются через прорези в панелях. После этого к нижней крышке, закрывающей блок снизу и справа, пристыковывается верхняя крышка, закрывающая блок сверху и слева. Эта крышка также скрепляется с обеими панелями. При этом за счет затяжки винтов, скрепляющих крышки с панелями, создается необходимый прижим и взаимный электрический контакт крышек и панелей в местах их скрепления. Соединенные таким образом крышки и панели образуют наружную защитную экранирующую оболочку блока-прототипа.

Разборка блока-прототипа в целях проверки и/или ремонта платы осуществляется в обратном порядке путем снятия верхней крышки, а затем, при необходимости, самой платы.

Достоинством блока-прототипа является его высокая механическая прочность при сравнительно небольшой металлоемкости, а также технологичность изготовления и простота сборки/разборки. Недостатком является ненадежность электрического контакта между крышками, а также между крышками и панелями, несмотря на большое количество наружных крепежных элементов (шестнадцать винтов), используемых для скрепления крышек с панелями.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка конструкции радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается гарантированный электрический контакт по всем линиям соприкосновения сочленяемых элементов, образующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока, при одновременном уменьшении количества наружных крепежных элементов, скрепляющих элементы радиоэлектронного блока в единую моноблочную конструкцию.

Сущность изобретения заключается в следующем. Радиоэлектронный блок содержит выполненные из электропроводящих материалов переднюю и заднюю панели и сочлененные с ними верхнюю и нижнюю крышки, а также расположенную во внутреннем пространстве радиоэлектронного блока плату, несущую на себе электронные узлы, скрепленную с передней панелью. В отличие от прототипа верхняя и нижняя крышки выполнены П-образной формы и сочленены друг с другом через выполненные из электропроводящего материала боковые стыковочные планки, в верхних и нижних пазах которых располагаются кромки бортов соответственно верхней и нижней крышек, а в боковых пазах - боковые края платы, при этом торцевые кромки крышек и торцевые выступы стыковочных планок располагаются в пазах, выполненных с внутренней стороны по периметру передней и задней панелей, причем по дну этих пазов, а также по дну верхних и нижних пазов боковых стыковочных планок проложены отрезки электропроводящего эластичного шнура, обеспечивающего компенсацию механических зазоров и электрический контакт между крышками, боковыми стыковочными планками и панелями на участках их сочленения, при этом крышки и боковые стыковочные планки зажаты между передней и задней панелью усилием, создаваемым по крайней мере одной винтовой стяжкой, притягивающей заднюю панель к плате.

В преимущественных вариантах выполнения в качестве винтовой стяжки используется винт, ввернутый с внешний стороны задней панели в резьбовое отверстие упорного элемента, скрепленного с платой.

Сущность изобретения и его реализуемость поясняются чертежами, представленными на фиг.1-6, иллюстрирующими пример конструктивного выполнения радиоэлектронного блока, входящего в состав автомобильной бортовой системы контроля, осуществляющего прием и обработку сигналов спутниковой радионавигационной системы GPS, а также прием и передачу данных по каналу мобильной радиосвязи системы GSM.

На фиг.1 представлен схематический чертеж заявляемого радиоэлектронного блока, общий вид;

на фиг.2 - то же, вид сбоку в разрезе;

на фиг.3 - то же, вид со стороны передней панели;

на фиг.4 - то же, вид со стороны задней панели;

на фиг.5 - пример выполнения боковой стыковочной планки (а - общий вид, б - вид с торца);

на фиг.6 - вид электропроводящего эластичного шнура в пазу боковой стыковочной планки (а - при снятой крышке, б - при установленной крышке).

Заявляемый радиоэлектронный блок в рассматриваемом примере выполнения (фиг.1-6) содержит переднюю 1 и заднюю 2 панели с закрепленными на них крепежными лапками 3, а также сочлененные с панелями 1 и 2 верхнюю 4 и нижнюю 5 П-образные крышки и две боковые стыковочные планки 6.

Панели 1 и 2, крышки 4 и 5, боковые стыковочные планки 6 выполнены из электропроводящих материалов, например из алюминиевых сплавов с применением электропроводящих покрытий Н9, Хим.Окс.Фтор или Хим.Н12.М6.0-Ви(99,7)12.

Во внутреннем пространстве радиоэлектронного блока расположена плата 7 (фиг.1-4), несущая на себе электронные узлы - в рассматриваемом примере это электронные узлы GPS-приемника и GSM-приемопередатчика. Плата 7 связана соответствующими кабелями и соединительными проводами с первым 8 и вторым 9 высокочастотными соединителями, закрепленными на передней панели 1, а также с первым 10 и вторым 11 низкочастотными соединителями, закрепленными на задней панели 2. Высокочастотный соединитель 8 («GPS») предназначен для подключения кабеля, соединяющего радиоэлектронный блок с антенной, принимающей сигналы спутниковой радионавигационной системы. Высокочастотный соединитель 9 («GSM») предназначен для подключения кабеля, соединяющего радиоэлектронный блок с антенной мобильной радиосвязи. Низкочастотный соединитель 10 ("RS-232") предназначен для подключения проводного жгута, обеспечивающего информационную связь радиоэлектронного блока с внешними устройствами. Низкочастотный соединитель 11 («POWER») предназначен для подключения проводного жгута, по которому на радиоэлектронный блок поступает электропитание от внешнего источника питания.

Плата 7 жестко скреплена с передней панелью 1. В рассматриваем примере это скрепление осуществлено путем привинчивания платы 7 винтами 12 к опорам 13, выполненным за одно целое с панелью 1 (фиг.1, 2). Кроме указанного скрепления, плата 7 взаимодействует также своими боковыми краями с боковыми стыковочными планками 6 (фиг.1, 3, 4)

Каждая из боковых стыковочных планок 6 имеет верхний 14, нижний 15 и боковой 16 пазы, а также торцевые выступы 17 (фиг.5а, 5б). В верхних 14 и нижних 15 пазах боковых стыковочных планок 6 располагаются кромки бортов соответственно верхней 4 и нижней 5 крышек, а в боковых пазах 17 располагаются боковые края платы 7 (фиг.3, 4). При этом торцевые кромки крышек 4, 5 и торцевые выступы 17 боковых стыковочных планок 6 располагаются в пазах 18 и 19, выполненных с внутренней стороны по периметру передней 1 и задней 2 панелей (фиг.2).

По дну пазов 14 и 15 боковых стыковочных планок 6, а также по дну пазов 18 и 19 панелей 1 и 2 проложены отрезки электропроводящего эластичного шнура 20, обеспечивающего компенсацию механических зазоров и электрический контакт между крышками 4, 5, боковыми стыковочными планками 6 и панелями 1, 2 на участках их сочленения (фиг.3, 4, 2). Вид электропроводящего эластичного шнура 20 в свободном состоянии и в деформированном состоянии в результате указанных сочленений проиллюстрирован на примере электропроводящего эластичного шнура, размещенного в пазу 14 боковой стыковочной планки 6: в свободном состоянии - фиг.6а, при сочленении боковой стыковочной планки 6 с крышкой 4 - фиг.6б.

В качестве электропроводящего эластичного шнура 20 может применяться, например, электропроводящий полый шнур типа «ХЕ23-В2484» с наружным диаметром 1,5 мм и выше, выполненный из силиконовой резины с проложенной внутри лавсановой нитью. Этот шнур обладает высокой механической прочностью и способностью восстанавливать свою исходную форму после деформаций, вызванных указанными сочленениями.

Крышки 4, 5 и боковые стыковочные планки 6 зажаты между передней 1 и задней 2 панелью усилием, создаваемым по крайней мере одной винтовой стяжкой, притягивающей заднюю панель 2 к плате 7. В рассматриваемом примере применены две винтовые стяжки, функции которых выполняют винты 21, ввернутые с внешний стороны задней панели 2 через отверстия 22 в резьбовые отверстия упорных элементов 23, жестко скрепленных с платой 7 (фиг.2).

Сборка радиоэлектронного блока осуществляется, например, следующим образом.

На плате 7 монтируются электронные узлы, а на панелях 1 и 2 - соединители 8, 9, 10, 11, которые соединяются с платой 7 и смонтированными на ней электронными узлами соответствующими кабелями и соединительными проводами. Плата 7 скрепляется с передней панелью 1 - привинчивается к опорам 13 винтами 12. В пазах 14 и 15 боковых стыковочных планок 6, а также в пазах 18 и 19 панелей 1 и 2 размещаются отрезки электропроводящего эластичного шнура 20. Затем боковые стыковочные планки 6 сочленяются с платой 7 и передней панелью 1. При этом их боковые пазы 16 совмещаются с боковыми краями платы 7, а торцевые выступы 17 вводятся в паз 18 панели 1. Затем с боковыми стыковочными планками 6 сочленяются верхняя 4 и нижняя 5 крышки, при этом кромки бортов крышек 4 и 5 вводятся в пазы 14 и 15 планок 6. Затем крышки 4 и 5 сдвигаются в пазах 14 и 15 в сторону панели 1 до тех пор, пока их торцевые кромки не войдут в паз 18. Далее устанавливается задняя панель 2 так, чтобы свободные торцевые кромки крышек 4 и 5 и торцевые выступы 17 обеих боковых стыковочных планок 6 вошли в ее паз 19. После этого вся конструкция стягивается винтами 21, вворачиваемыми с внешний стороны панели 2 через отверстия 22 в резьбовые отверстия упорных элементов 23, закрепленных на плате 7.

В результате рассмотренной сборки крышки 4 и 5 и боковые стыковочные планки 6 зажимаются между передней 1 и задней 2 панелями в пазах 18 и 19 этих панелей, а кромки бортов крышек 4, 5 и боковые края платы 7 фиксируются в пазах 14, 15 и 16 боковых стыковочных планок 6, образуя жесткую моноблочную конструкцию. При этом за счет электропроводящего эластичного шнура 20, проложенного в пазах 18, 19 панелей 1, 2 и в пазах 14, 15 боковых стыковочных планок 6, обеспечивается уплотнение, компенсация механических зазоров и гарантированный электрический контакт между крышками 4, 5, боковыми стыковочными планками 6 и панелями 1, 2 на участках их сочленения, т.е. образуется замкнутая экранирующая оболочка радиоэлектронного блока, внутри которой обеспечиваются условия помехозащищенности для работы электронных узлов, размещенных на плате 7, а также обеспечивается защита от проникновения пыли и влаги.

Разборка радиоэлектронного блока, например, в целях проверки и/или ремонта электронных узлов, расположенных на плате 7, осуществляется в обратном порядке путем отвинчивания винтов 21, отведения задней панели 2 на расстояние, обеспечиваемое длиной соединительных проводов, а затем снятия крышек 4 и 5 и боковых стыковочных планок 6.

Особенностью рассмотренной конструкции, принципиально отличающей заявляемый радиоэлектронный блок от прототипа и аналогов, является то, что плата 7, несущая на себе электронные узлы, одновременно является силовым компонентом конструкции - компонентом силовой стяжки, обеспечивающей соединение в единую моноблочную конструкцию платы 7, боковых стыковочных планок 6, крышек 4, 5 и панелей 1, 2.

Заявляемый радиоэлектронный блок отличается от прототипа существенно меньшим количеством наружных крепежных винтов (в рассмотренном примере это два винта 21, возможно использование одного винта). При этом, даже при таком количестве наружных крепежных винтов, обеспечивается жесткость конструкции и электрический контакт по всем линиям соприкосновения сочленяемых элементов, формирующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока.

Таким образом, из рассмотренного следует, что заявляемое изобретение технически осуществимо и решает поставленную задачу по разработке конструкции радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается гарантированный электрический контакт по всем линиям соприкосновения сочленяемых элементов, формирующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока, при одновременном уменьшении количества наружных крепежных элементов, скрепляющих элементы радиоэлектронного блока в единую моноблочную конструкцию.

Источники информации

1. Снижение массы конструкций радиоэлектронной аппаратуры. / А.И.Пименов // М., Радио и связь, 1981, с.9-10, рис.6-б.

2. RU №2007899 (C1), H 05 K 5/00, опубл. 15.02.1994.

3. RU №2018215 (С1), Н 05 К 5/06, опубл. 15.08.1994.

4. ЕР №0342971 (А2), Н 05 К 9/00, опубл. 23.11.1989.

5. JP №56-155598 (A), H 05 K 5/04, H 05 K 9/00, опубл. 01.12.1981.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании малогабаритных экранированных блоков радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат - создание конструкции радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается гарантированный электрический контакт по всем линиям соприкосновения сочленяемых элементов, образующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока, при одновременном уменьшении количества наружных крепежных элементов, скрепляющих элементы радиоэлектронного блока в единую моноблочную конструкцию. Достигается тем, что радиоэлектронный блок содержит выполненные из электропроводящих материалов переднюю и заднюю панели и сочлененную с ними верхнюю и нижнюю крышки, а также расположенную во внутреннем пространстве радиоэлектронного блока плату, несущую на себе электронные узлы, скрепленную с передней панелью. Верхняя и нижняя крышки выполнены П-образной формы и сочленены друг с другом через выполненные из электропроводящего материала боковые стыковочные планки, в верхних и нижних пазах которых располагаются кромки бортов соответственно верхней и нижней крышек, а в боковых пазах - боковые края платы, при этом торцевые кромки крышек и торцевые выступы стыковочных планок располагаются в пазах, выполненных с внутренней стороны по периметру передней и задней панелей. По дну пазов, выполненных в указанных панелях, а также по дну верхних и нижних пазов боковых стыковочных планок проложены отрезки электропроводящего эластичного шнура, обеспечивающего компенсацию механических зазоров и электрический контакт между крышками, боковыми стыковочными планками и панелями на участках их сочленения. Крышки и боковые стыковочные планки зажаты между передней и задней панелью усилием, создаваемым по крайней мере одной винтовой стяжкой, притягивающей заднюю панель к плате. В качестве винтовой стяжки используется, например, винт, ввернутый с внешний стороны задней панели в резьбовое отверстие упорного элемента, скрепленного с платой. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Радиоэлектронный блок, содержащий выполненные из электропроводящих материалов переднюю и заднюю панели и сочлененные с ними верхнюю и нижнюю крышки, а также расположенную во внутреннем пространстве радиоэлектронного блока плату, несущую на себе электронные узлы, скрепленную с передней панелью, отличающийся тем, что верхняя и нижняя крышки выполнены П-образной формы и сочленены друг с другом через выполненные из электропроводящего материала боковые стыковочные планки, в верхних и нижних пазах которых располагаются кромки бортов соответственно верхней и нижней крышек, а в боковых пазах - боковые края платы, при этом торцевые кромки крышек и торцевые выступы стыковочных планок располагаются в пазах, выполненных с внутренней стороны по периметру передней и задней панелей, причем по дну этих пазов, а также по дну верхних и нижних пазов боковых стыковочных планок проложены отрезки электропроводящего эластичного шнура, обеспечивающего компенсацию механических зазоров и электрический контакт между крышками, боковыми стыковочными планками и панелями на участках их сочленения, при этом крышки и боковые стыковочные планки зажаты между передней и задней панелью усилием, создаваемым по крайней мере одной винтовой стяжкой, притягивающей заднюю панель к плате.2. Блок по п.1, отличающийся тем, что в качестве винтовой стяжки используется винт, ввернутый с внешний стороны задней панели в резьбовое отверстие упорного элемента, скрепленного с платой.