Расчет приемопередающего тракта SSB трансивера

Для ДПП на диэлектрическом основании применяют комбинированный позитивный метод изготовления.

Комбинированный позитивный метод изготовления основан на использовании двух методов: химического травления и электрохимического осаждения [2].

Последовательность основных операций следующая:

- формируют заданный  рисунок ПП методом фотолитографии  с применением позитивных фоторезистов;

- заготовка с защитным  рисунком поступает на химическое  травление, стравливаются незащищенные  участки фольги. Травление производят  в растворе хлорного железа. Хлорное железо является травящим реагентом, обеспечивающим мягкое и равномерное травление меди и достаточную быстроту травления.

- после травления заготовку  промывают в проточной воде, чтобы  очистить от хлорного железа, производят дополнительную обработку поверхности;

- производят сверловку  монтажных и переходных отверстий;

- наносят кислотостойкое  покрытие на всю печатную плату,  изготовленную способом химического  травления, за исключением мест, подлежащих металлизации;

- производят химическое  осаждение меди в монтажные отверстия;

- производят гальваническое  наращивание меди до заданной  толщины.

 

2.6 Выбор материала  основания ПП

 

При выборе материала  основания ПП необходимо учитывать:

- предполагаемые механические  воздействия (вибрации, удары, линейные ускорения);

- класс точности ПП;

- реализуемые электрические  функции;

- объект, на который  устанавливается ПП;

- условия эксплуатации;

- быстродействие.

Материал основания  ПП выбирают по ТУ на материал конкретного  вида и ГОСТ 10316-78 с учетом:

- электрических и физико-механических параметров ПП во время и после воздействия механических нагрузок, климатических факторов в процессе производства и эксплуатации;

- обеспечения автоматизации  процесса установки ЭРЭ.

Материал основания  определяет основные свойства ПП. К диэлектрическим материалам предъявляют следующие требования:

- высокое поверхностное  и удельное объемное сопротивление;

- высокая электрическая  прочность изоляции;

- низкое значение диэлектрической  проницаемости и тангенса угла  диэлектрических потерь;

- стабильность электрических  характеристик при повышенной  температуре;

- высокая механическая  прочность;

- хорошая механическая  обрабатываемость;

- хорошая прочность  сцепления фольги с диэлектриком;

- негорючесть;

- низкое водопоглощение;

- низкое значение температурного коэффициента линейного расширения, совместимого с температурным коэффициентом линейного расширения выводов и корпусов ЭРЭ и ПМК;

- низкая стоимость.

В качестве основания  ПП применяют фольгированные диэлектрики, которые являются композиционными материалами и состоят из армирующего наполнителя, синтетического связующего вещества и медной фольги. Наиболее широко в последнее время применяют стеклотекстолит и полиимид.

Стеклотекстолит фольгированный представляет собой спрессованные  слои стеклоткани, пропитанные эпоксидной смолой. Наиболее распространены следующие марки стеклотекстолита – СФ1 и СФ2, стеклотекстолит фольгированный односторонний и двухсторонний соответственно.

Стеклотекстолиты имеют  лучшие механические и электрические  характеристики, высокую нагревостойкость, малое водопоглощение.

Применим для проектируемой  конструкции ПП в качестве материала  основания стеклотекстолит фольгированный марки СФ2 с толщиной фольги 35 мкм, гальваностойкий. Необходимость выбора этой марки обусловлена применением двустороннего монтажа и процесса химико-гальванического осаждения меди в монтажные отверстия для получения металлизированных переходных отверстий.

Основные параметры  применяемого слоистого фольгированного  материала приведены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Параметры применяемого фольгированного слоистого материала

Параметр фольгированного слоистого  материала	Марка фольгированного слоистого  материала
	СФ
удельное поверхностное сопротивление, не менее	1010
удельное объемное сопротивление не менее	109
диэлектрическая проницаемость,	4,3
тангенс угла диэлектрических потерь,	0,01
тепловая устойчивость при  , с, не менее	30

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Разработка компоновочных эскизов ячейки и выбор габаритных размеров ПП

 

По рекомендациям из [1] необходимо:

- рассчитать типоразмер  ПП;

- скомпоновать конструкторско-технологические  зоны для размещения на ПП  ЭРЭ и ПМК, элементов электрического  соединения, элементов крепления, элементов фиксации ячейки в модулях более высокого конструктивного уровня;

- выбрать толщину ПП.

ПП является несущей конструкцией модуля первого уровня. В большинстве  случаев при проектировании ПП с  использованием модульного принципа размеры и форма ПП определяется системой унифицированных типовых конструкций модулей. Применение УБНК обеспечивает совместимость модулей по конструктивным, электрическим и эксплуатационным требованиям.

Размеры ПП для ячеек, устанавливаемых  в аппаратуру с применением УБНК приведены в ОСТ 4Г0.410.223, на 19-дюймовые конструкции в международном стандарте МЭК 297 (IEC 293-3).

При выборе типоразмера ПП необходимо обратить внимание:

- на число устанавливаемых на  ПП корпусов ЭРЭ, число задействованных  выводов ЭРЭ, типа конструкции ЭРЭ;

- вариант установки ЭРЭ и  ПМК и их установочные площади;

- на способ установки ЭРЭ  на ПП, так как максимальные  размеры сторон заготовки ПП, предназначенных для автоматической  установки ЭРЭ выбирают с учетом  технических характеристик оборудования, используемого для установки ЭРЭ;

- на уровни паразитных связей  между элементами печатного монтажа,  так как при неправильно выбранных  расстояниях между ЭРЭ, между  компонентами печатного монтажа  могут возникнуть перекрестные  помехи между сигнальными линиями связи, паразитные связи по цепям питания и заземления, искажение формы сигнала в линиях связи.

- на эксплуатационные характеристики, так как собственная частота  колебаний ПП, зависящая от ее  длины, ширины, толщины, массы  устанавливаемых ЭРЭ, способа закрепления ПП в модулях более высокого конструктивного уровня, не должна находится в спектре частот внешних вибрационных воздействий.

 

2.8 Выбор типоразмера  ПП

 

При разработке конструкции ПП выбор  типоразмера можно произвести путем  ориентировочной оценки площади ПП по формуле:

,                                                (1)

где - коэффициент, зависящий от назначения и условий эксплуатации аппаратуры; ;

- установочная площадь i-го ЭРЭ.

Установочную площадь  ЭРЭ определяют как площадь прямоугольника, размеры которого зависят от внешних  предельных очертаний установочной проекции ЭРЭ на поверхность ПП, включая отформованные выводы.

Установочные площади  ЭРЭ приведены в таблице 7.

 

 

 

 

 

 

Таблица 7 - Установочные площади ЭРЭ

Наименование ЭРЭ	Количество, шт.	Установочная площадь, мм2	Суммарная установочная площадь по типу элемента, мм2
1	2	3	4
К10-17А	14	31,28	437,92
К50-35 2200мкФ×25В	1	361	361
К50-35 10мкФ×16В	1	25	25
К50-35 100 мкФ×25В	1	109,2	109,2
К50-35 100 мкФ×16В	1	71,4	71,4
7815	1	48,48	48,48
7805	1	48,48	48,48
MAX6804	2	7,58	15,16
MAX232	1	162,6	162,6
FT232	1	79,56	79,56
ATmega 8535	1	834,68	834,68
74HC164	1	152	152
L-513	1	25	25
С2-33H	12	38,2	458,4
BZX55 C 4V7	2	35,52	71,04
1N4007	6	48,15	288,9
КТ815	2	21,84	43,68
OWF-6	1	66,25	66,25
HC-49S	1	51,15	51,15
ГРПМШ-1-45ШУ2	1	2040	2040
Всего ЭРЭ, шт.	52	-	-
Суммарная площадь по всем типам  ЭРЭ, мм2	-	-	5389,9

 

 

Определим площадь ПП по формуле (1):

.

19-дюймовый стандарт  МЭК 297 предусматривает базовые  размеры ПП (ячеек), задаемся типоразмером  ПП 3U с шириной ПП 100 мм и длиной 160 мм. Таким образом получаем площадь ПП 16000 мм² что вполне удовлетворяет расчетному значению с некоторым запасом.

 

2.9 Компоновка конструкторско-технологических  зон для установки ЭРЭ, элементов  электрического соединения, крепления  и фиксации ячеек

 

Под компоновкой функционального  узла понимают размещение ЭРЭ, деталей  на ПП.

На рисунке 1 приведено расположение конструкторско-технологических зон и краевых полей ПП для ячеек применяемых в системе УБНК.

Зона S₁ – зона для размещения ЭРЭ; зона S₂ – зона размещения элементов электрического соединения – соединителя; зона S₃ – зона расположения крепления ячейки; зоны S₄ и S₅ – зоны, предназначенные для установки ячеек в блок; y₁, y₂, x₁, x₂  - размеры соответствующих зон; L_x и L_y – геометрические размеры ПП.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Расположение конструкторско-технологических  зон и краевых полей на ПП

 

2.10 Размещение ЭРЭ на ПП

 

Определение размеров зоны размещения ЭРЭ на ПП для выбора типоразмера  ПП связано с решением компоновочных  задач, для чего необходимо вернуться  к результатам анализа электрической  принципиальной схемы, в котором  выявлены схемные и конструктивные особенности, которые могут оказать влияние на компоновку ПП и размер ячейки.

Площадь зоны S₁ равна 3349,9 мм². Конструктивной особенностью проектирования ПП является обеспечение минимальной длины сигнальных цепей между микросхемами DD3, DD2, DD4, что обуславливается требованием к обеспечению помехоустойчивости этих цепей и требованием к получению линий связи без распределенных параметров, значительно ухудшающих быстродействие.   

При размещении ЭРЭ на ПП необходимо предусмотреть:

- обеспечение наиболее простой трассировки;

- требуемую плотность  компоновки ЭРЭ;

- тепловые режимы;

- механические воздействия;

- исключить взаимные  влияния элементов печатного  монтажа на электрические параметры  ПП;

- обеспечить малые  габаритные размеры.

Сначала оцениваются компоновочные параметры ПП, далее размещают ЭРЭ с учетом механических воздействий и с учетом взаимодействия электрических полей.