機載通信設備的機箱結構設計淺析

韓艷霞

摘? ?要：機載通訊設備與陸地固定通訊設備的機箱設計差異明顯，根據機載設備的特點，本文介紹了一種新型機載通訊設備機箱，其結構簡單，電磁兼容性好，提高耐電磁干擾性能，增強散熱效果，確保機箱能在嚴酷飛行條件下工作，提高機載通訊設計機箱及搭載機型的工作可靠性和適用性。本文所述的研究內容，可以為同類設備機箱的結構設計提供成熟的設計成果及經驗。

關鍵詞：機載? 通信設備? 機箱結構? 設計

中圖分類號：TN03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0120-02

隨著航空電子技術的迅速發展，機載電子通訊設備機箱的水平已成為衡量飛機性能的重要標志之一。回顧機載電子設備的發展過程，先后研制了許多適應不同機型型號的專用電子設備機箱，如：用于火控和飛控的綜合航空電子系統、多功能雷達系統、大氣數據處理系統、武器外掛管理系統、綜合顯示系統、數據傳輸系統等不同類型任務[1]。機載電子通訊設備機箱硬件的性能是由電路特性和結構特性兩部分決定的，電路特性決定機載電子通訊設備機箱的使用功能，結構特性決定著機載電子通訊設備機箱在各種嚴酷飛行條件下的工作可靠性，因此研制一個既要保證使用功能、又要保證工作可靠性的機載電子通訊設備機箱是每個新機研制都必須重視的工作。

1? 機載通訊設備的影響因素分析

為適應各種惡劣環境中長時間可靠、正常的工作，設計機載電子機箱時要對影響機載電子機箱性能的各種因素（系統結構，電氣特性，機械物理結構等），采取相應保證措施的機載電子機箱（稱為加固機載電子機箱）或稱抗惡劣環境機載電子機箱。機載通訊設備機箱的應具有強的環境適應性、高可靠性、高可維性。機箱加固通常包括：抗振動沖擊性加固，電磁兼容性加固，高低溫性加固，三防（防腐，防霉，抗鹽霧）加固等[2]。

機載通訊系統通常工作在溫度非常高的熱環境中，統計數據表明，70% 的通訊設備失效過高的熱環境有關。較嚴酷的熱環境對大多數電子設備的正常工作產生嚴重的影響，導致電子元器件加失效，從而引起整個設備的失效。由高溫誘發的電失效、腐蝕失效也會大大減少電子元器件的工作壽命。

隨著大規模集成電路的使用，使通訊設備結構設計朝著超小型組裝方向發展，對通訊系統熱計的要求也越來越高，特別是用在特殊工作環境條下的電子產品，設備中的金屬材料極易受到破壞腐蝕，非金屬材料也極易老化和失效，導致元器件的性能下降，甚至造成電氣的短路，嚴重影響設備的性能和使用壽命，同時由于電磁兼容設計要求的不斷提高，因此迫切需要一種能夠獨立工作，且與外界隔絕的通用性強的設備，散熱設計成為該類設備能夠正常工作至關重要的一步。機箱結構上的熱環境防護設計顯得特別重要。同時，大氣中的電磁環境變得越來越復雜，電磁干擾也變得越來越嚴重，這就對通訊系統和設備提出了更嚴格更詳細的要求，也使通訊設備水位電磁兼容性能成為現代及未來電子設備設計與研制過程中急需解決的問題。

2? 機載通訊設備機箱的結構形式

機箱是實現設備技術指標要求的基礎，通常也是結構設計的主要對象。通信設備通常為獨立的箱殼式機箱，本文設計的機載通訊設備機箱，包括前面板、后蓋板、上蓋板、底板、左側板、右側板[3-5]（見圖1）。前面板、后蓋板、上蓋板、底板、左側板、右側板組成中空的方框型結構，這些組件的內表面設置通過導電氧化處理形成的氧化層，其內表面均設計成凸臺不平的結構，外表面噴涂磁漆層。

3? 機載通訊設備機箱的結構特點

3.1 散熱設計

在機箱的前面板、后蓋板、上蓋板、底板、左側板、右側板的外表面分別噴涂黑色無光磁漆，形成噴涂磁漆層，并設計成鰭片、凹凸不平的結構來增強表面散熱效果。將電源模塊直接安裝在結構后蓋板上，凹槽部上扣裝電源蓋板，將電源模塊密封固定在凹槽部內。后蓋板和電源蓋板外表面設計成魚鰭式結構形式，從而增加散熱面積[6]。

3.2 信號穩定性設計

通訊設備機箱的機箱內部的電路主要由接口板、電路板（共多塊、功能不一）、電源板、多個方形插件、互聯板、剛柔版、方形插件和濾波器組成。接口板的主要功能是將電連接器與互聯板（通過剛柔板）聯系起來，保證信號的輸入和輸出，電連接器的針腳直接插到接口板并焊接，這種方式可有效保證信號傳輸的可靠性[7]。

3.3 耐電磁干擾性設計

機載通訊設備機箱，結構簡單，采用體積小、重量輕的高密度材料組裝制造，在機載電子機箱的前面板、后蓋板、上蓋板、底板、左側板、右側板內表面通過導電氧化處理形成氧化層，這樣的設置，保證了電子機箱的電磁兼容性，提高了機箱耐電磁干擾性能。

3.4 機箱加固設計

助拔板、鎖緊機構用于對電路板加固，使電路板能夠在較大的沖擊和振動環境下可靠工作，同時鎖緊機構將電路板機箱結構件聯系在一起，可以將電路板上元器件產生的一部分熱量傳導到機箱結構件。

4? 結語

本文所介紹的機載通訊設備機箱結構簡單，采用體積小、重量輕的高密度材料組裝制造，在機載通訊設備機箱的前面板、后蓋板、上蓋板、底板、左側板、右側板內表面通過導電氧化處理形成氧化層，這樣的設置，保證了機箱的電磁兼容性，提高了機箱耐電磁干擾性能，前面板、后蓋板、上蓋板、底板、左側板、右側板的外表面噴涂磁漆層，增強機載通訊機箱表面的散熱效果，魚鰭式散熱片的設計，也提高了散熱效果，使得機箱整體耐高溫性能提高，通過上述結構，能夠確保所述的機載通訊設備機箱能夠在嚴酷飛行條件下工作，從而提高機載通訊設備機箱及搭載機型的工作可靠性和適用性。與此同時，此種機載電子機箱，不僅強度好、重量輕，并且具備良好的抗震性能，同時結構簡單、拆裝維修方便。

參考文獻

[1] 李響.軍用機載通信設備機箱結構設計技術[J]. 電子世界， 2013（11）：119-121.

[2] 遲獻臣. 機載密封機箱的散熱設計[J]. 電子機械工程， 2001（6）：37-38.

[3] 劉家華，李東來.機載液冷機箱結構研究[A]//2008年電子機械與微波結構工藝學術會議論文集[C].2008.

[4] 劉賢.機載電子設備機箱的熱場分析與仿真技術研究[D]. 西安電子科技大學，2009.

[5] 楊林，張豐華，姜紅明，等.基于強度仿真的某機載電子設備機箱減重研究[J]. 機械工程師， 2013（8）：186-188.

[6] 朱恒義，關學剛.某機載密封風冷機箱散熱設計[J]. 艦船電子對抗，2019， 42（2）：120-122.