1.5.4. Расчет ячеек под платы фазовых модуляторов.

Аналогично размер гнезда по ОХ определяется по формуле 1:

Lха4 = Lха5 = 15.95 + 2 * 0.1  16.2 [мм]

С учетом класса точности обработки блока принимаем:

Lxa4 черт = Lxa4 черт = 16.2Н12

Размер гнезда по оси OY определяем по формуле:

Lya4 = Lya4 max + 2t’ (2)

где : t’- зазор между микросборкой и корпусом. t’ = 0.25 [мм]

Подставив численные размеры в формулу получим:

Lya4 = Lya5 = 17.95 + 2 * 0.25  18.5 [мм]

В связи с тем, что СВЧ трактис будет пересекать стенок блока и перегородок в етом направлении, то квалитет точности можно взять немного меньше, чем по оси OX. В связи с етим примем H11 и запишем:

Lya4 черт = Lya5 черт = 18.5H11

1.5.5. Расчет общих внутренних разме- ров свч части блока.

Эти размеры будут определяться по уровням:

k – вдоль оси ОХ ;

b – вдоль оси OY ;

по форматам:

Lxk = Lxe1 + Lxe2 + Lxa1 + Lxa4 +Lxa7 + 4b (3)

Lyd = Lya5 + Lya4 + b (4)

где:

b – толщина перегородки экрана. b = 1 [мм].

Подставляя в формулы 3 и 4 числовые значения получим:

Lxk = 15.2H12 + 15.2H12 + 12.2H12 + 12.2H12 + 16.2H12 + 4 = 75H12

Lyd = 18.5H11 + 18.5H11 + 1 = 38H11

Расчитанные размеры CB4 части блока фазового модулятора позволяют осуществлять его сборку без дополнительной доводки.

1.6. Тепловой расчет.

Тепловой расчет блока фазового модулятора выполнен на ЭВМ по методике разработанной на кафедре Микроэлектроники МИЭТ.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

МОЩНОСТЬ БЛОКА: 1.9 вт

ГАБАРИТЫ ВНЕШНИЕ: 23 * 44 * 82 мм

ПЛОЩАДЬ РЕБЕР КОРПУСА: 2690 мм^2

ДАВЛЕНИЕ: 760 мм. рт. ст.

ПЛОЩАДЬ ПЕРФОРАЦИИ БЛОКА: 0 м/с

ПЕРЕГРЕВ КОРПУСА БЛОКА 13.1966 град

ВНУТРЕННИЕ ГАБАРИТЫ: 18 * 38 * 75 мм

ДАВЛЕНИЕ ВНУТРИ КОРПУСА: 1000 мм. рт. ст.

СРЕДНЕОБЪЕМНЫЙ ПЕРЕГРЕВ БЛОКА 27.2377 град.

СРЕДНИЙ ПЕРЕГРЕВ ВОЗДУХА В БЛОКЕ 20.4283 град.

ТЕМПЕРАТУРА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: 50 град

ТЕМПЕРАТУРА КОРПУСА БЛОКА 63.1966 град

СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА В БЛОКЕ 70.4283 град

Исходные данные для ручного расчета:

Потребляемая мощность блока - 1.9 [Вт]

Потребляемая мощность транзистора VT5 – 0.605 [Вт]

Потребляемая мощность транзистора VT4 – 0.23 [Вт]

Количество микросборок с элементами – 2 шт.

Общая потребляемая мощность транзисторами VT4 и VT5 на двух микросборках равна:

Pпотр = 1.67 [Вт]

Разность между потребляемой мощностью блока и мощностью потребляемой транзисторами VT4 и VT5 на двух микросборках, потребляется остальными элементами находящимися на этих микросборках.

Они потребляют:

Pпотр = 0.23 [Вт].

Общий расчет перегрева корпуса блока фазового модулятора.

1. Исходные данные:

• толщина стенок блока  = 0.003 [м];

• коэффициент теплопроводности материала корпуса  = 0.5 [Вт / м*Гр];

• скорость обдува  = 0 [м/с];

• потребляемая мощность блока P = 1.9 [Вт];

• площадь поверхности блока S = 0.0493 [м*м].

2. Определяем коэффициент теплоотдачи:

 = 2.32 [Вт / м*м*с] , так как  = 0 [м/с].

3. Определяем коэффициент теплопроводности:

Kтп = 1/ (/+1/) = 1/ (0.003/0.5+1/2.32) = 2.3 [Вт/ м*м*с] (5)

4. Определяем перегрев корпуса блока:

t = P/ (Kтп*S) = 1.9/ (2.3*0.0493 = 16.9 C

Расчитанный перегрев корпуса блока фазового модулятора на 3,7 С выше чем по расчетам произведенным на ЭВМ, это связано с тем, что габаритные размеры блока в машинном варианте расчета взяты с запасом.

На рис. 10 изображена схема отвода тепла от наиболее нагруженных транзисторов схемы управления.

7. Расчет механической прочности крепежных лапок корпуса фазового модулятора на изгиб.

Блок фазового модулятора имеет четыре крепежных лапки одинаковой конфигурации. Их конфигурация и расположение симметрично. Внешний вид представлен на рис 9. Согласно Т3, максимальная масса блока в начальных условиях может быть равной 0.2 [Кг], следовательно на каждую лапку может приходиться по 0.05 [Кг]. В критических условиях нагрузка на лапку может достигать 0.5 [Кг], при ускорении 10g.

Рабочая часть лапки: от корпуса блока до середины крепежного отверстия [см. рис.]

L = 11.5 – 4 = 7.5 [мм].

По сечению А-А лапку можно представить в виде двух консолей

(прямоугольных балок)

шириной: b = 4 – 3.5/2 = 2.25 [мм] и

высотой : h = 2.5 [мм].

Изобразим лапку в виде консоли нагруженной на конус силой

P = 10mg, где m=0.05 [м/ с*с] [см. рис. 8]

P = 0.05 * 10 * 9.8  4.9 [Н].

Составим систему уравнений равновесия для плоской системы сил:

 Fx = 0;

 Fy = Ra – P = 0; (5)

 Ma = 0.

Из системы видно, что Ка = Р. Строим эпюру поперечной силы [см. рис. 9].

Q = Ra = 4.9 [H]

Строим эпюру изгибающего момента. Максимальный изгибающий момент приходится на точку А и равен:

Mx max = PL = 4.9*7.5 = 36.75 [Нмм]

Производим расчет на прочность:

Условие прочности:  мах = 1/n * M max/Wx =< [ son] (6)

где: n – количество балок прямоугольного сечения;

[ gon] – допустимое напряжение;

Для материала Д16, из которого изготовлен корпус блока

[ gon] = 120 H/ мм*мм ;

M max – максимальная величина изгибающего момента, М max = P * L;

Wx – осевой момент сопротивления. Для прямоугольного сечения

Wx = b*h*h/6

Подставляя в формулу 6 числовые значения определяем максимальное напряжение возникающее в балке.

 max = 1/n * 6*P*L / b*h*h (7)

 max = ½ * 6*36.75 / 2.25*2.5*2.5 = 7.84 [H/ мм*мм]

Сравнивая  max c  gon видим, что условие прочности выполняется.

7,84 < [120]

Следовательно, крепление лапок корпуса способно выдержать заданные в

T3 перегрузки.

1.8. Расчет надежности блока фазового модулятора по внезапному отказу.

Физическое направление исследования надежности аппаратуры предусматривает изучение деградационных процессов в элементах, определяющих надежность устройств, разработку моделей возникновения отказов. Физическая модель отказа является основой при выборе контролируемых функциональных возможностей блока фазового модулятора. Расчет на надежность проводится на ЭВМ по методике разработанной на кафедре Микроэлектроники МИЭТ.

Наиме-нова-ние элементов		Колл. элем. N [шт]		Интенс. отказов номинал L ном [1/час]	Коэффициенты			Интен-сивно-сть от-казов L [1/час]	Произ-веде-ние. N*L [1/час]	Режим коэф. нагр. КН	Работ темпе-ратура	Поп. Коэф А	Про- извед L*N**A [1/ч]
					K1	K2	K3
	K10-17		14	1.2E-0.8	1.6	2.5	1.0	4.8E-08	6.7E-07	1.0	20.0	1.0	6.72E-07
	K53-1		2	3.0E-09	1.6	2.5	1.0	1.2E-08	2.4E-08	1.0	20.0	1.0	2.4E-08
	C6-9		34	1.6E-08	1.6	2.5	1.0	6.4E-08	2.176E-06	1.0	20.0	1.0	2.176-06
	2T-370		10	4.5E-07	1.6	2.5	1.0	1.8E-06	1.8E-05	1.0	20.0	1.0	1.8E-05
	2A-547		4	2.1E-08	1.6	2.5	1.0	8.4E-08	3.36E-076	1.0	20.0	1.0	3.36E-07
	Рез-ры		10	3.0E-08	1.6	2.5	1.0	1.2E-07	1.2E-06	1.0	20.0	1.0	1.2E-06
	Пайка		164	1.0E-08	1.6	2.5	1.0	4.0E-08	6.56E-06	1.0	20.0	1.0	6.56E-06
	Сварка		86	1.0E-08	1.6	2.5	1.0	4.0E-08	3.44E-06	1.0	20.0	1.0	3.44E-06

Ls – интенсивность отказов системы;

Ts – среднее время наработки на отказ;

Ps – вероятность безотказной работы.

Заниженные значения вероятности безотказной работы блока фазового модулятора, объясняется тем, что при расчете на ЭВМ коэффициенты эксплуатации несколько завышены. Вышеуказанное позволяет сделать вывод по возможности применения блока фазового модулятора в системах различного назначения.