短波通信系統(tǒng)中濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘要：濾波器在短波通信領(lǐng)域的使用非常廣泛，大功率短波通信系統(tǒng)中的濾波器內(nèi)含多個濾波單元，需要用結(jié)構(gòu)的形式來實(shí)現(xiàn)線路的連接，且體積大、重量重。結(jié)構(gòu)設(shè)計是濾波器功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，好的結(jié)構(gòu)設(shè)計對實(shí)現(xiàn)濾波器的功能起到至關(guān)重要的作用。本文介紹一種應(yīng)用于短波通信領(lǐng)域，大功率通信系統(tǒng)中濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，通過一種新穎的結(jié)構(gòu)形式，使得這種濾波器結(jié)構(gòu)新穎、裝配便捷，調(diào)試維修方便。

關(guān)鍵詞： 濾波器;濾波單元;電感線圈;片狀電容

一、引言

隨著短波通信技術(shù)的不斷發(fā)展，短波通信系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。濾波器是短波通信系統(tǒng)中的重要組成部分之一，它的性能指標(biāo)直接影響到短波通信系統(tǒng)的性能。某大功率短波通信系統(tǒng)中的濾波器，內(nèi)含多個濾波單元，每個濾波單元上又有多個外徑達(dá)105mm的電感線圈和多個片裝電容，造成濾波器抽屜體積大，外形尺寸為寬×高×深（mm）：609.6mm×354.8mm×800mm、重量重（50±5kg），裝配、調(diào)試、維修時極為不便。本設(shè)計正是要解決這一問題，設(shè)計一種新穎的結(jié)構(gòu)型式，使內(nèi)含多個濾波單元，體積大、重量重的大功率濾波器在裝配、調(diào)試、維修時更加便捷，化繁為簡，性能可靠，同時能達(dá)到國軍標(biāo)振動、沖擊等試驗(yàn)要求。

二、單個濾波單元的結(jié)構(gòu)型式

單個濾波單元主要由一個帶螺套的底板、兩個墊板、六個絕緣墊塊、六個散熱塊、六個彎角件、五個電感線圈、五個板條、十二個諧振回路中用的片狀電容、十個和電感線圈并聯(lián)的片狀電容等組成。如圖1所示。

（一）帶螺套的底板的設(shè)計要點(diǎn)

帶螺套的底板中的底板用鋁合金板6061-T6做成，這種材料耐蝕性好，焊接性能優(yōu)良，冷加工性較好，并具有中等強(qiáng)度，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A，生成可導(dǎo)電的最佳防腐蝕鉻酸鹽轉(zhuǎn)換膜。底板長469mm，寬160mm，厚3mm，中間開有五個78mm×63mm的通孔，起減重作用。

帶螺套的底板上有2個直徑為5mm的定位孔，裝配時，定位孔和抽屜架內(nèi)部的上、下底板上的導(dǎo)釘配合，起導(dǎo)向作用，便于濾波單元的定位。帶螺套的底板上還有6個松不脫面板螺絲PF11-M4-2，用來將濾波單元固定在抽屜架內(nèi)的底板上。

（二） 墊板的設(shè)計要點(diǎn)

兩個墊板的結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，長度和帶螺套的底板長度相同，各通過5個不銹鋼螺釘固定在帶螺套的底板上，分布在絕緣墊塊的兩側(cè)。兩個墊板均用鋼板20做成，這種材料韌性好，表面電鍍Ep· Cu25，可焊性好，諧振回路中用的片狀電容的一端焊在墊板上。

（三）絕緣墊塊的設(shè)計要點(diǎn)

六個絕緣墊塊的尺寸和結(jié)構(gòu)完全相同，均采用純環(huán)氧層壓玻璃布板做成，這種材料機(jī)械強(qiáng)度高，韌性較好，電絕緣性良好，防水、防潮、防霉。通過不銹鋼螺釘，將六個絕緣墊塊分別固定在帶螺套的底板上，六個絕緣墊塊的高度均為35mm，絕緣墊塊的高度決定了電感線圈離帶螺套的底板的距離，保證電感線圈能承受高壓。

（四）散熱塊的設(shè)計要點(diǎn)

大功率短波通信系統(tǒng)中，片裝電容和電感線圈承受的溫度非常高，故將安裝電感線圈和片狀電容的連接片設(shè)計成散熱塊的型式。散熱塊固定在絕緣墊塊上，諧振回路中用的片狀電容的另一端焊在散熱塊的側(cè)面，和電感線圈并聯(lián)的片狀電容的兩端分別焊在對應(yīng)的散熱塊的側(cè)面。

六個散熱塊結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，均用銅塊T2做成，這種材料導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良、延展性好，耐腐蝕，可將片狀電容上的熱量快速地帶走，表面鍍銀Ep·Ag7，再涂SP-2002S電接觸保護(hù)劑，經(jīng)過電鍍工藝處理后的散熱塊具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗氧化性和可焊性，保護(hù)劑可以提高散熱塊鍍銀層的表面抗氧化性能，防止早期變色。

（五）彎角件的設(shè)計要點(diǎn)

六個彎角件的尺寸和結(jié)構(gòu)完全相同，結(jié)構(gòu)呈“L”形，均用鋼板20做成，表面電鍍Ep·Cu25。彎角件放置在散熱塊上，用不銹鋼螺釘，穿過散熱塊，將彎角件的水平面緊固在絕緣墊塊上。

（六）電感線圈的設(shè)計要點(diǎn)

五個電感線圈的寬度為9mm，厚度為1.6mm，外徑達(dá)到105mm，因?yàn)殡姼兄挡煌鍌€電感線圈的圈數(shù)不同。均采用銅帶T2繞制而成，表面鍍銀Ep·Ag7，再涂SP-2002S電接觸保護(hù)劑。用不銹鋼螺釘將五個電感線圈的兩端分別固定在對應(yīng)的彎角件的垂直面上，當(dāng)指標(biāo)調(diào)試好后，再用高溫焊錫絲將五個電感線圈的兩端分別和對應(yīng)的彎角件焊接在一起。如圖1所示。

電感線圈只靠兩端固定，不能滿足國軍標(biāo)振動、沖擊等試驗(yàn)要求，因此分別在五個電感線圈下端分別放置五個板條，待指標(biāo)調(diào)試好后，用AK04-2高溫高強(qiáng)度修補(bǔ)膠將五個電感線圈和相對應(yīng)的板條膠牢。板條既確保了電感線圈的間距，保證需要的電感量，又提高了電感線圈的抗振性。

（七）板條的設(shè)計要點(diǎn)

五個板條的結(jié)構(gòu)和尺寸完成相同，均采用純環(huán)氧層壓玻璃布板做成。板條的一側(cè)開槽，槽的寬度為1.8mm，槽的深度為3mm，槽與槽之間的間距為4.6mm，槽用于和電感線圈相配合，卡住電感線圈。

三、濾波器的結(jié)構(gòu)型式

濾波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)型式和外部結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。濾波器主要是由抽屜架、五個濾波單元、十個繼電器組件等組成。抽屜架主要由前面板、后面板、左側(cè)板、右側(cè)板、上蓋板、下蓋板、上底板、下底板等組成，如圖3所示。

兩個濾波單元及四個繼電器組件固定在上底板上，三個濾波單元及六個繼電器組件固定在下底板上，每個濾波單元的兩端各放置一個繼電器組件，五個濾波單元和十個繼電器組件之間用連接片進(jìn)行連接，每個連接片根據(jù)空間位置設(shè)計，造型各異。

上、下底板采用背靠背的結(jié)構(gòu)型式，如圖2內(nèi)部結(jié)構(gòu)型式所示，這樣每個濾波單元都可以獨(dú)立取出，方便調(diào)試，維修。

（一）前面板的設(shè)計要點(diǎn)

前面板用鋁合金板6061-T6做成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A。前面板上有6個面板螺釘，用于將濾波器安裝在機(jī)架上，4個直徑為5.5mm的孔，用來安裝兩只把手。前面板上開有通風(fēng)孔，和裝在后面板上的風(fēng)機(jī)，形成前進(jìn)風(fēng)，后出風(fēng)的通風(fēng)通道，如圖3所示。

（二）后面板的設(shè)計要點(diǎn)

后面板用鋁合金板6061-T6做成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A。后面板上有4個M4的螺紋孔，用來安裝插座安裝盒，有一個72mm×52mm的長方形孔，用來讓連接片穿過，連接片的兩端分別連接插座和繼電器組件。后面板上還有4組安裝風(fēng)機(jī)的螺紋孔，用來安裝四只風(fēng)機(jī)，如圖3所示。

（三）插座安裝盒的設(shè)計要點(diǎn)

后面板上裝有四只風(fēng)機(jī)，無空間放置插座，故設(shè)計出插座安裝盒，將插座固定在插座安裝盒上，抬高了插座的安裝高度，使四只風(fēng)機(jī)和插座錯層安裝，便于用扳手對插座進(jìn)行操作，如圖4所示。

插座安裝盒用鋁板LF5-M折彎而成，這種材料耐蝕性良好，可切削性好，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A，接縫燒焊，保證不漏風(fēng)，修平外焊疤。插座安裝盒上有4個直徑為8mm的孔，用來安裝插座。有4個直徑為4.5mm的孔，用來將安裝盒固定在后面板上。

（四）左、右側(cè)板的設(shè)計要點(diǎn)

左、右側(cè)板均用厚度為2.5mm的鋁板LF5-M折彎而成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A，如圖3所示。

左、右側(cè)板都分別鉚裝12個螺套，用于和上面板、下面板固定安裝。分別有8個直徑為3.5mm的孔，用于安裝內(nèi)置把手。分別有7個直徑為4.5mm的孔，用來安裝上底板，分別有7個直徑為4.5mm的孔，用來安裝下底板，分別有5個直徑為4.5mm的孔，用于和前面板固定安裝，分別有5個直徑為4.5mm的孔，用于和后面板固定安裝。

（五） 內(nèi)置把手的設(shè)計要點(diǎn)

整個抽屜重達(dá)50kg左右，一個人不易搬動，因而設(shè)計了把手組件，把手組件包含內(nèi)置把手和把手罩，先用4個M3 的不銹鋼螺釘將內(nèi)置把手和把手罩固定在一起，在抽屜架中的左側(cè)板、右側(cè)板上分別開有兩個長方形孔，再用4個M3的不銹鋼螺釘將把手組件固定在長方形孔周，這樣便于兩個人一起搬動，把手罩罩在內(nèi)置把手上，實(shí)現(xiàn)抽屜內(nèi)外隔離，如圖5所示。

（六）上、下底板的設(shè)計要點(diǎn)

上、下底板均用厚度為8mm的鋁合金板6061-T6做成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A，如圖3所示。上底板上有6個130mm×139mm的長方形孔，下底板上有9個130mm×139mm的長方形孔，起減重作用。上底板上裝有4個導(dǎo)釘，下底板上裝有6個導(dǎo)釘，便于濾波單元的裝入。

（七）上、下蓋板的設(shè)計要點(diǎn)

上、下蓋板均用鋁板LF5-M折彎而成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A。上、下蓋板均各有20個直徑為4.5mm的孔，用來分別和前面板、后面板、左側(cè)板、右側(cè)板固定在一起。下蓋板上有5條521mm×14mm的筋，起到增加下蓋板強(qiáng)度的作用。

（八）防塵通風(fēng)網(wǎng)的設(shè)計要點(diǎn)

為了滿足抽屜內(nèi)部的防塵要求，設(shè)計出防塵通風(fēng)網(wǎng)，防塵通風(fēng)網(wǎng)由三層網(wǎng)、圍框等組成。網(wǎng)1用不銹鋼絲網(wǎng)（20目）做成，絲網(wǎng)成“+”排列;網(wǎng)2用不銹鋼絲網(wǎng)（20目）做成，絲網(wǎng)成“×”排列;網(wǎng)3用拉制金屬網(wǎng)襯墊48-00476做成，這種材料可以起到電磁屏蔽作用。圍框用鋁合金板LF21-Y2做成，這種材料強(qiáng)度不高，可塑性好，耐蝕性好。三層網(wǎng)疊在一起，放置在圍框中，如圖4所示。

前面板的背面，裝有卡槽，裝配時，沿著前面板上卡槽的導(dǎo)向，將防塵通風(fēng)網(wǎng)插入前面板的背面，通風(fēng)網(wǎng)的圍框折彎90度，擱在前面板的橫梁上，安裝下蓋板時將其壓緊。

（九）繼電器組件的設(shè)計要點(diǎn)

繼電器組件主要由真空繼電器、繼電器盒、繼電器蓋等組成。

真空繼電器裝在繼電器盒上，繼電器的線圈部位位于盒內(nèi)，再蓋上繼電器蓋，防止電磁干擾。

繼電器盒用鋁合金板6061-T6做成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A。繼電器蓋用鋁板LF5-M做成，表面化學(xué)氧化處理Ct·Ocd1A。

四、結(jié)束語

綜上所述，這種結(jié)構(gòu)型式適用于內(nèi)含多個濾波單元，體積大、重量重的濾波器抽屜，結(jié)構(gòu)新穎實(shí)用，裝配方便，調(diào)試、維修便捷，同時能達(dá)到國軍標(biāo)振動、沖擊的要求，可廣泛使用于短波大功率通信系統(tǒng)中。

作者單位：智穎? ? 中電防務(wù)科技有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]邱成悌，趙惇殳，蔣全興.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].東南大學(xué)出版社，2005.

[2]王健石，胡克全，吳傳志.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M].電子工業(yè)出版社，1993.

[3]朱森第，方向威，吳民大，等.機(jī)械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1995.