Название: Конструирование РЭС (Н.С. Шляпников)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1587


4.2. конструирование аналоговых субблоков и блоков рэс

Специфическими  особенностями  конструкций  субблоков  аналогового  типа,  в частности приемно-усилительных трактов (субблоков УВЧ, УПЧ, УНЧ), являются удлиненная форма субблоков, ее планарность и наличие тонкостенных экранов между самими узлами и экранов самих субблоков. При весьма малых по величине сигналах на входе УВЧ (порядка 10-6 В) и требуемой величине на выходе УНЧ (десятые доли вольта) необходимо иметь усиление всех трактов свыше 100 дБ, а только в одном УПЧ — порядка

60 и более децибел, что трудно обеспечить на одной промежуточной частоте в малом замкнутом объеме субблока. Поэтому применяют двойное преобразование частоты, располагают каскады в линию и вводят экраны, развязывающие фильтры между ними.

В любом из перечисленных субблоков должны быть частотно-избирательные узлы, селекгирующие сигналы, область применения которых поясняет рис. 4.9. В качестве таких узлов на УВЧ и УПЧ могут использоваться    катушки    индуктивности    (пленочные, каркасные, тороидальные), фильтры упругих и поверхностных волн на пьезоэлектриках, полосовые фильтры на операционных усилителях (активные КС фильтры) и др. Катушки индуктивности пленочного типа имеют малый диапазон индуктивности (от 1 до 10 мкГ) и малую добротность (не более 20);

тороидальные катушки могут быть малогабаритными и малой высоты (не более 2...3 мм), однако использование в них ферритов с большой магнитной проницаемостью приводит к значительной температурной нестабильности этой величины, а далее и к нестабильности самой индуктивности и частоты настройки. Каркасные же катушки индуктивности в виде цилиндров с намотанной обмоткой по своим электрическим параметрам не могут иметь конструктивную высоту катушки менее 8...10 мм Эта высота резко снижает качественные показатели по объему и массе (растут коэффициенты дезинтеграции), и конструкция становится не планарной, а объемной. Наиболее совместимыми по высоте являются фильтры ПАВ и интегральные кварцевые фильтры (hк = 3 ...4 мм), которые могут быть размещены в тех же корпусах, что и корпусированные ИС либо скомпонованы в одном корпусе-экране с бескорпусными аналоговыми МСБ, на подложках которых часто размещают навесные конденсаторы серии К10, которые сами имеют высоту 0,6...2,5 мм. Выполнение всех этих требований в конструкциях аналоговых субблоков приводит почти однозначно к пенальной форме субблоков.

 

Рис. 4.9. Области применения частотноизбирательных узлов: 1 — активные R-Сфильтры; 2 — цифровые фильтры; 3 — каркасные катушки индуктивности; 4 — интегральные пьезофильтры; 5 — пленочные катушки щдукгивности;           6 — фильтры на поверхностных акустических волнах;

7—микрополосковые фильтры

 

Конструктивно аналоговые субблоки III поколения выполняют на печатных платах удлиненной формы с установленными на них корпусированными  ИС,    обрамляющими

их    навесными    ЭРЭ   и частотноизбирательными   узлами   (каркасными   или тороидальными катушками индуктивности, корпусированными пьезофильтрами и т.п.). После сборки и пайки ИС и радиокомпонентов на печатной плате субблок обычно покрывают полиуретановым лаком УР — 231, который имеет небольшую диэлектрическую проницаемость (порядка 2,5), и поэтому не вносит значительных дополнений в паразитные емкости между проводниками. Являясь гидрофобным покрытием,  он  защищает  поверхность  субблока  от  проникновения  влаги  с  s=80,  тем самым устраняя не только гидролизные процессы между проводниками, но и защищая субблок от самовозбуждения. В табл. 4.1 приведены наиболее часто встречающиеся в конструкциях аналоговых субблоков корпуса ИС, их геометрические размеры, а также назначение и серии ИС, монтируемых в них. На рис. 4.10 показана условная конструкция субблока III поколения.

 

 

б

Рис. 4.10. Конструкция шалогофого субблока III поколения:

1 — радиочастотный соединитель;    2 — печатная плата;      3 — корпусированная ИС;

4 — каркасная катушка индуктивности с экраном; 5 — навесной ЭРЭ;

б — низкочастотный соединитель;  7 — основание

 

Конструкции аналоговых субблоков на бескорпусных микросборках выполняют обычно  в  виде  металлических  пеналов,  герметизируемых  либо  по  торцам,  либо  по верхней крышке. Сами МСБ приклеивают на металлическое основание, а монтаж между ними осуществляют либо по принципу «непрерывной микросхемы», либо с помощью печатных вставок между ними и корпусом, на которых устанавливают также навесные ЭРЭ, которые нельзя выполнить в пленочном исполнении. Соединения с другими субблоками осуществляют     радиочастотными     соединениями     типа     СР50     и радиочастотными кабелями РК50 или РК75. Низкочастотные цепи питания часто осуществляют через индивидуальные соединители типа «слезка». Нарис. 4.11 показана конструкция аналогового субблока, скомпонованного по «непрерывной микросхеме», а на рис. 5.12 — с использованием фильтра ДАВ.

 

Рис. 4.11. Конструкция аналогового субблока IV поколения по

«непрерывной микросхеме»:

1 — металлическое основание; 2 —искросборка; 3 — тороидальная катушка индуктивности; 4 — корпус-экран;  5 — соединитель; 6 —радиочастотный кабель;

7— конденсатор

 

Компоновка аналоговых блоков РЭС зависит прежде всего от их назначения в составе конкретного радиоизделия. Они могут дополнять первые каскады СВЧ-устройств, могут быть самостоятельными первыми каскадами в обычных радиовещательных и телевизионных приемниках, могут объединяться и с последующими цифровыми блоками обработки информации. Поэтому говорить о какой-либо унификации конструктивных решений аналоговых блоков РЭС не приходится. Как для блоков III поколения, так и для блоков IV поколения существуют те же самые приемы общего корпусирования, герметизации и защиты от факторов внешней среды, что и для цифровых блоков. На рис.

4.13     показана         этажерочная   конструкция   блока   приемопередающего             устройства,

выполненная на бескорпусных МСБ.

 

 

Рис. 4 12. Конструкция аналогового субблока IV поколения с фильтрами ПАВ:

 

1 — лапка крепления, 2 — каркас-основание; 3 — гермоввод «слезка»,

 

4 — микросборка, 5 — фильтр ПАВ; б — кожух-экран; 7 — паяный шов; 8 —

трубка-шгенгель; 9 — высокочастотный разъем с полиэтиленовой заглушкой

 

Рис.4.13. Этажерочная конструкция блока приемопередающего устройства IV поколения:

1 — кожух; 2 — высокочастотный разъем с полиэтиленовой заглушкой, 3 — трубка- шгенгель; 4 — низкочастотный разъем; 5 — крышка-основание; 6 — бобышка; 7 — субблоки; 8 — стяжной винт

 

 
Таблица 4.1

 

93

Микросборки микрополосковых узлов (предварительного усилителя, умножителя, усилителя мощности, смесителя, малошумящего усилителя, переключателя, фазовращателя) выполнены на поликоровых подложках толщиной 0,5 мм, металлизированных с обратной стороны. Весьма важными задачами при конструировании модуля являются выбор способа закрепления подложек на несущем основании и вопросы стыковки МСБ по высоте, зазору и сопряжению по ширине микрополосковых линий, а также вопросы экранирования модуля.

Выбор поликора в качестве материала подложек объясняется следующими причинами: поликор является высокочастотным материалом и имеет малые диэлектрические потери ( tgб=10-4 ); достаточно высокое значение диэлектрической постоянной (е = 9,6) позволяет уменьшить геометрические размеры микрополосковых линий, которые обычно равны

либо 0,5 Лд, либо 0,25 Лд, гдеЛд=Л./NN/б,^— Длина волны в свободном пространстве; поликор обладает теплопроводностью в 25 раз выше, чем ситалл, что особенно важно в передающих трактах СВЧ. Микрополосковая несимметричная линия образуется между верхним  проводником  и  обратной  металлизированной  поверхностью  подложки.  Чем выше чистота поверхности подложек (двухсторонняя полировка) и чем больше микрополосковых  переходов  соединено  сваркой,  а  не  пайкой,  тем  меньше  потери. Поэтому наиболее надежным способом крепления подложек к несущему основанию остается панка легкоплавкими припоями (ПОИн52, сплавы Розе и Вуда).   Иногда применяют клейку МСБ электропроводящими клеями («Конгактол»)  и смазку ЭЧЭС для приклейки самих транзисторов СВЧ, которые, однако, ухудшают условия теплопередачи мощности  на  корпус,  хотя  и  обеспечивают  «общую  землю»  и  лучшую ремонтопригодность.

Существует еще и третий способ крепления — прижимы подложек к основанию фторопластовыми винтами. В любом случае поверхность контактирования подложек и корпуса должна иметь электропроводное и легкоплавкое покрытие. Такими покрытиями являются Н5 М12.0-Ви9, Хим 0-ВиЗ и ряд гальванопокрытий с серебром и оловом. В модулях СВЧ передающего типа, т.е. с мощными транзисторами, транзисторы припаивают непосредственно к контактам эмиттера, базы и коллектора, размещенным на брокеритовой вставке в виде таблетки, поскольку брокерит-9 имеет теплопроводность, близкую к теплопроводности металлов (рис.4.15).