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, например, при конструировании радиоэлектронных блоков, осуществляющих прием и обработку сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС).

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 элементы электронной схемы (платы, узлы, 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 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 сочленяемые элементы 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 одной из панелей. 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 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 плата дополнительно закреплена на нижней крышке, а панели притянуты к боковым стыковочным планкам винтовыми стяжками.

В преимущественных вариантах выполнения в качестве винтовых стяжек используются винты, ввернутые с внешних сторон обеих панелей в резьбовые отверстия, выполненные в торцах боковых стыковочных планок.

Сущность изобретения и его реализуемость поясняются чертежами, представленными на фиг.1-7, иллюстрирующими пример конструктивного выполнения радиоэлектронного блока, осуществляющего прием и обработку сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS.

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

на фиг.2 - то же, поперечный разрез, вид в направлении передней панели;

на фиг.3 - то же, поперечный разрез, вид в направлении задней панели;

на фиг.4 - пример выполнения задней панели (а - вид с наружной стороны, б - вид с внутренней стороны, в - поперечный разрез);

на фиг.5 - пример выполнения передней панели (а - вид с наружной стороны, б - вид с внутренней стороны, в - поперечный разрез);

на фиг.6 - пример выполнения боковой стыковочной планки (а - общий вид, б - вид с торца);

на фиг.7 - 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.1-7) 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, несущая на себе электронные узлы - в рассматриваемом примере это электронные узлы, образующие модуль 8 приемника-процессора сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS (фиг.1, 2). Модуль 8 осуществляет прием сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, их преобразование, цифровую корреляционную обработку и формирование выходных сигналов, несущих навигационную информацию и информацию о точном времени. Модуль 8 может быть выполнен, например, в соответствии с функциональной схемой приемника сигналов СРНС, представленной в [6] - RU №2178894 (C1), G 01 S 5/14, 27.01.2002.

Конструктивно модуль 8 реализован на многослойной печатной плате с двухсторонним расположением электрорадиоэлементов, например, как это описано в [7] - RU №2188522 (C1), Н 05 К 1/14, Н 01 Р 11/00, 27.08.2002. Модуль 8 закреплен на плате 7 на стойках 9 (фиг.2).

Модуль 8 связан соответствующими кабелями и соединительными проводами с высокочастотным 10 и низкочастотными 11 соединителями, размещенными, на задней панели 2 (фиг.1, 3, 4а). Высокочастотный соединитель 10 («Антенна») предназначен для подключения радиоэлектронного блока к антенне, принимающей сигналы СРНС ГЛОНАСС и GPS. Низкочастотные соединители 11 («Питание» и «Аппаратура») предназначены для подключения радиоэлектронного блока к внешнему источнику питания и регистрирующей аппаратуре.

Модуль 8 связан также соответствующими соединительными проводами с переключателем 12 и светодиодами 13, размещенными на передней панели 1 (фиг.1, 2, 5а). Переключатель 12 («Питание») предназначен для оперативного включения/выключения электропитания радиоэлектронного блока. Светодиоды 13 («Питание» и «Работа») предназначены для индикации состояния радиоэлектронного блока.

В рассматриваемом примере плата 7, несущая на себе модуль 8, скреплена с задней панелью 2 и с нижней крышкой 5. Для этого на внутренней стороне задней панели 2 закреплены уголковые опоры 14 (фиг.3, 4б), а на внутренней стороне нижней крышки 5 - стойки 15 (фиг.2), к которым привинчена плата 7. Кроме указанного закрепления на уголковых опорах 14 и стойках 15 плата 7 взаимодействует также своими боковыми краями с боковыми стыковочными планками 6 (фиг.1, 2, 3).

Каждая из боковых стыковочных планок 6 имеет верхний 16, нижний 17 и боковой 18 пазы, а также выполненные в обоих торцах верхние 19 и нижние 20 торцевые выступы и резьбовые отверстия 21 между ними (фиг.6а, 6б).

В верхних 16 и нижних 17 пазах боковых стыковочных планок 6 располагаются кромки бортов соответственно верхней 4 и нижней 5 крышек, а в боковых пазах 18 - боковые края платы 7 (фиг.2, 3). При этом торцевые кромки верхней крышки 4 и верхние торцевые выступы 19 боковых стыковочных планок 6 располагаются в верхних пазах 22 и 23, выполненных, соответственно, с внутренних сторон передней 1 и задней 2 панелей, а торцевые кромки нижней крышки 5 и нижние торцевые выступы 20 боковых стыковочных планок 6 располагаются в нижних пазах 24 и 25, выполненных, соответственно, с внутренних сторон передней 1 и задней 2 панелей (фиг.5б, 5в, 4б, 4в).

По дну пазов 16 и 17 боковых стыковочных планок 6, а также по дну пазов 22, 24 и 23, 25 панелей 1 и 2 проложены отрезки электропроводящего эластичного шнура 26 (фиг.2, 3, 1), обеспечивающего компенсацию механических зазоров и электрический контакт между крышками 4, 5, боковыми стыковочными планками 6 и панелями 1, 2 на участках их сочленения. Вид электропроводящего эластичного шнура 26 в свободном состоянии и в деформированном состоянии в результате указанных сочленений проиллюстрирован на примере электропроводящего эластичного шнура 26, размещенного в пазу 16 боковой стыковочной планки 6: в свободном состоянии - фиг.7а, при сочленении боковой стыковочной планки 6 с крышкой 4 - фиг.7б.

В качестве электропроводящего эластичного шнура 26 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.

Панели 1 и 2 притянуты к боковым стыковочным планкам 6 винтовыми стяжками, функцию которых в рассматриваемом примере выполняют винты 27, ввернутые с внешней стороны обеих панелей 1 и 2 в резьбовые отверстие 21 стыковочных планок 6 (фиг.1, 4а, 5а, 6). В результате стяжки винтами 27 крышки 4 и 5 оказываются зафиксированными между панелями 1 и 2 и боковыми стыковочными планками 6 (в пазах 22, 24 и 23, 25 панелей 1 и 2, в пазах 16 и 17 боковых стыковочных планок 6), образуя жесткую моноблочную конструкцию.

Сборка радиоэлектронного блока осуществляется, например, следующим образом. На плате 7 монтируется модуль 8, а на панелях 1 и 2 - переключатель 12, светодиоды 13, высокочастотный 10 и низкочастотные 11 соединители, которые соединяются посредством соответствующих проводов и кабелей с модулем 8. Плата 7 скрепляется с задней панелью 2 - привинчивается к уголковым опорам 14. В пазах 16 и 17 боковых стыковочных планок 6, а также в пазах 22, 24 и 23, 25 панелей 1 и 2 размещаются отрезки электропроводящего эластичного шнура 26. Затем боковые стыковочные планки 6 и нижняя крышка 5 состыковываются с задней панелью 2 и платой 7. При этом боковые пазы 18 планок 6 совмещаются с боковыми краями платы 7, кромки бортов крышки 5 вводятся в нижние пазы 17 планок 6, торцевая кромка крышки 5 и нижние торцевые выступы 20 планок 6 вводятся в нижний паз 25 панели 2, а верхние торцевые выступы 19 планок 6 вводятся в верхний паз 23 панели 2. После этого боковые стыковочные планки 6 стягиваются с панелью 2 винтами 27, вворачиваемыми с внешний стороны панели 2 в соответствующие резьбовые отверстия 21 планок 6, а плата 7 приворачивается к стойкам 15. Затем с боковыми стыковочными планками 6 и задней панелью 2 сочленяется верхняя крышка 4. При этом кромки ее бортов вводятся в верхние пазы 16 обеих планок 6, а торцевая кромка - в верхний паз 23 панели 2. Далее устанавливается передняя панель 1 так, чтобы свободные торцевые кромки крышек 4 и 5 и торцевые выступы 19 и 20 планок 6 вошли в ее пазы 22 и 24. После этого передняя панель 1 стягивается с боковыми стыковочными планками 6 винтами 27, вворачиваемыми с внешний стороны панели 1 в соответствующие резьбовые отверстия 21 планок 6.

В результате рассмотренной сборки получается жесткая моноблочная конструкция, в которой боковые стыковочные планки 6 зажаты между передней 1 и задней 2 панелями, крышки 4 и 5 зафиксированы в верхних 16 и нижних 17 пазах боковых стыковочных планок 6 и в пазах 22, 24 и 23, 25 передней 1 и задней 2 панелей, а плата 7, закрепленная винтами на уголковых опорах 14 задней панели 2 и стойках 15 нижней крышки 5, дополнительно зафиксирована своими боковыми краями в боковых пазах 18 боковых стыковочных планок 6. При этом за счет электропроводящего эластичного шнура 26, находящегося в пазах 22, 24 и 23, 25 передней 1 и задней 2 панелей, а также в пазах 16 и 17 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 модуля 8 приемника-процессора сигналов СРНС, а также обеспечивается защита от проникновения пыли и влаги.

Разборка радиоэлектронного блока, например, в целях проверки и/или ремонта модуля 8 приемника-процессора сигналов СРНС, осуществляется путем отвинчивания винтов 27, скрепляющих переднюю панель 1 с боковыми стыковочными планками 6, отведения передней панели 1 на расстояние, обеспечиваемое длиной соединительных проводов, и снятия верхней крышки 4.

Как видно из рассмотренного, заявляемый радиоэлектронный блок отличается от блока-прототипа уменьшенным количеством наружных крепежных винтов, используемых для сочленения в единую моноблочную конструкцию элементов, образующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока (в рассмотренном примере это четыре винта 27 вместо шестнадцати винтов в блоке-прототипе). При этом, даже при таком небольшом количестве наружных крепежных винтов, обеспечивается жесткость конструкции и электрический контакт по всем линиям соприкосновения сочленяемых элементов.

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, образующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока, при одновременном уменьшении количества наружных крепежных элементов, скрепляющих сочленяемые элементы 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 (А), Н 05 К 5/04, Н 05 К 9/00, опубл. 01.12.1981.

6. RU №2178894 (C1), G 01 S 5/14, опубл. 27.01.2002.

7. RU №2188522 (C1), H 05 K 1/14, Н 01 Р 11/00, опубл. 27.08.2002.

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, формирующих наружную защитную экранирующую оболочку радиоэлектронного блока, при одновременном уменьшении количества наружных крепежных элементов, скрепляющих их в единую моноблочную конструкцию. Достигается тем, что 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 одной из панелей и нижней крышкой. 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. Торцевые кромки крышек и торцевые выступы стыковочных планок располагаются в пазах, выполненных с внутренней стороны передней и задней панелей. По дну указанных 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. Панели притянуты к боковым стыковочным планкам винтовыми стяжками, в качестве которых используются винты, ввернутые с внешних сторон обеих панелей в резьбовые отверстия, выполненные на торцах обеих боковых стыковочных планок. 1 з.п. ф-лы, 13 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 одной из панелей, 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 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 плата дополнительно закреплена на нижней крышке, а панели притянуты к боковым стыковочным планкам винтовыми стяжками.2. Блок по п.1, отличающийся тем, что в качестве винтовых стяжек используются винты, ввернутые с внешних сторон обеих панелей в резьбовые отверстия, выполненные на торцах обеих боковых стыковочных планок.