一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统技术方案

一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统，属于航天测量系统电子设备电磁屏蔽技术领域，包括电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块，由屏蔽板、阶梯坡面缝、印制板电磁兼容设计、内部屏蔽总线、电气连续性设计组成。本发明专利技术具有可增大磁波反射损耗和传输损耗，减少电磁波的泄漏量，提高产品内外电磁屏蔽作用；产品实现模块化通用化产品化，减小产品外形尺寸，降低设计成本；提高板间信号质量，减少由导线形成的辐射，改善芯片的电磁环境，降低信号衰减和辐射干扰等诸多优点。

【技术实现步骤摘要】
一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统
本专利技术涉及一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统，属于航天测量系统电子设备电磁屏蔽

技术介绍
测量综合控制器是小型航天飞行器测量系统的核心设备，用于测量系统数据采集和编码、组帧工作，还兼具CAN总线监视器、平行延时存储器、快计慢发存储器及换流器功能。此外测量综合控制器由于应用在小型航天飞行器型号上，所以对产品的体积和大小具有一定的要求，确保产品的小型化和集成化。该设备采用高集成度大容量小型化芯片，在满足系统指标要求的前提下充分减小设备体积，由于产品内部芯片的工作频率较高，空间较小，容易受外界电磁辐射干扰及串扰。传统的测量系统单机以往多用于运载火箭和战略武器等型号，产品布置的空间较大，互相之间的距离较宽，对单机的体积没有特殊的要求，单机的内部电子元器件数量较少，嵌入式软件的集中应用情况比较少见，DSP、FPGA、单片机等主要的控制器件可以远离电磁干扰源，互相之间也可以有空间做好电磁屏蔽。小型航天飞行器上的新环境令弹上布局更加紧凑，将弹上仪器进行集成，以达到减少设备数量、体积和重量，节省弹上安装空间的目的，对单机如测量综合控制器提出了小型化、集成化和多功能化设计要求，产品的性能指标、重量、体积、维护性与可靠性都有了更高的要求。产品整机共分为4个模块，分别为电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块。电子产品的集成度以及处理速度也大大提高，特别是产品的CAN总线监视器、平行延时存储器、快计慢发存储器中的芯片工作频率较高，空间较小，容易受外界电磁辐射干扰及串扰。此外，由于产品的复杂的功能和集成化设计，内部电子元器件的数量繁多、形式多样，使得综合控制器中的电磁环境十分复杂，内部的电磁干扰及产品之间的相互电磁干扰问题严重，以往电磁兼容性设计满足不了新的设计要求。综上所述，在测量综合控制器研制阶段对产品进行新的方案设计，以解决网络串扰、数据出错、电磁噪声外泄等问题，因此需要对产品进行专有的电磁屏蔽设计，通过有效的电路、结构、材料等设计方法优化产品的电磁兼容性水平，使之能够符合型号对产品的多功能和小型化要求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有产品电磁屏蔽技术的不足，提出一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统，通过有效的电路、结构、材料等的方法，解决了电磁辐射干扰、电磁波泄露、及信号串扰的问题，提高了产品内外电磁屏蔽和板间信号传输质量能力、减少由导线形成的辐射，改善芯片的电磁环境，降低信号衰减和辐射干扰等诸多优点。本专利技术的技术解决方案：一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统，包括电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块；电源模块在测量综合控制器的底部，数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块在电源层上方由下向上依次排列；每个模块互相独立，均会对外产生电磁辐射；电源层与数据变换模块之间设立一块屏蔽隔板，屏蔽隔板厚度为1～3mm之间，屏蔽隔板上不进行开孔；数据变换模块CAN总线模块、数据存储及综合模块的数字集成电路的输入端不悬空，输入端接5～20kΩ的上拉电阻或下拉电阻；数据变换模块CAN总线模块、数据存储及综合模块的集成电路的电源和地之间并接一支0.01F～0.1F的去耦电容；CAN总线模块的单片机电源正负母线之间加滤波电路；CAN总线模块的印制板包括时钟区和数据处理电路，时钟区包括晶振和单片机，时钟区的晶振与单片机引脚布线距离不大于3mm，使用地线把时钟区与数据处理电路隔离，晶振外壳接地并固定在CAN总线模块印制板上；加宽数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块印制板上的电源线和地线，宽度至少大于等于1.5mm；数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的印制板使用四层板,四层板依次为电源层、地层、数字信号层、模拟信号层；电源模块与数据变换模块、数据变换模块与CAN总线模块、CAN总线模块与数据存储及综合模块之间均设置有坡面阶梯缝；电源模块与数据变换模块、数据变换模块与CAN总线模块、CAN总线模块与数据存储及综合模块之间增加电磁密封衬垫和硅脂导电胶涂覆层，电磁密封衬垫具有10％～20％的压缩变形量；电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的外接连接器使用导电橡胶垫分别装配在电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块上，并对电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块外表面用于安装连接器的部分进行导电阳极化和不涂漆处理；电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块之间用于供电和通信的内部总线通过印制板间连接器连接，实现信号的直通。所述的印制板间连接器为型号为Airborn公司的RM222-060-000-0256；所述的数据变换模块CAN总线模块、数据存储及综合模块的集成电路的电源和地之间并接的去耦电容是0.06F。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术电源层与数据变换模块之间设立屏蔽隔板，使易受干扰的敏感模块与电磁辐射相对较大的电源模块尽可能远离，解决了电源模块对印制板电磁干扰的问题。(2)本专利技术由于采用CAN总线模块的单片机电源正负母线之间加滤波电路、去耦电容和印制板合理布线措施，减少了电源噪声对单片机的干扰。(3)本专利技术采用了阶梯坡面缝、电磁密封衬垫、硅脂导电胶涂覆层、导电橡胶垫的措施，增强了外部电磁噪声进入和内部电磁噪声外泄的屏蔽作用。(4)本专利技术不使用导线串接，采用印制板间连接器作为内部总线，实现了供电、数字信号、模拟信号的有效传输，减少了信号的串扰现象。附图说明图1A和图1B为测量综合控制器外形图；图2为测量综合控制器的电磁屏蔽系统功能布局示意图；图3为阶梯坡面缝示意图；图4为去耦电容与电源噪声示意图；图5为施加屏蔽措施与电磁辐射量级示意图。具体实施方式本专利技术的基本思路为：根据当前产品的结构和电路特点，合理地布局设备内各单元之间的相对位置和电缆走线，使易受干扰的敏感模块与电磁辐射相对较大的电源模块尽可能远离，输入与输出端口妥善分隔，通过合理的布局能使相互干扰减小到最小程度，利用有效的电路设计和印制板布局提高电路的抗干扰能力，提升健壮性，最大限度地保证电磁屏蔽能力。下面结合附图对本专利技术进行详细说明，测量综合控制器的外形如图1A和图1B所示，属于小型电子设备产品，产品使用铝合金金属外壳，通过多个连接器进行电气系统连接，通过四个支耳实现产品安装。如图2所示，图中1为电源模块,2为数据变换模块，3为CAN总线模块，4为数据存储及综合模块，5是屏蔽隔板，6是产品外壳，7是阶梯坡面缝，8是对外连接器，9是内部总线。一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统包括以上四种模块，其中电源模块在测量综合控制器的底部，数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块在电源层上方由下向上依次排列；每个模块互相独立，均会对外产生电磁辐射；电源层与数据变换模块之间设立一块屏蔽隔板，如图2所示，图中5为屏蔽隔板，屏蔽隔板厚度为1～3mm之间，屏蔽隔板上不进行开孔；使易受干扰的敏感模块与电磁辐射相对较大的电源模块尽可能远离，从而实现内部系统之间的电磁屏蔽效果，通过对数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的电磁辐射量级进行测试，效果如图5所示，图中A柱代表不对产品采用任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统，其特征在于：包括电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块；电源模块在测量综合控制器的底部，数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块在电源层上方由下向上依次排列；每个模块互相独立，均会对外产生电磁辐射；电源层与数据变换模块之间设立一块屏蔽隔板，屏蔽隔板厚度为1～3mm之间，屏蔽隔板上不进行开孔；数据变换模块CAN总线模块、数据存储及综合模块的数字集成电路的输入端不悬空，输入端接5～20kΩ的上拉电阻或下拉电阻；数据变换模块CAN总线模块、数据存储及综合模块的集成电路的电源和地之间并接一支0.01F～0.1F的去耦电容；CAN总线模块的单片机电源正负母线之间加滤波电路；CAN总线模块的印制板包括时钟区和数据处理电路，时钟区包括晶振和单片机，时钟区的晶振与单片机引脚布线距离不大于3mm，使用地线把时钟区与数据处理电路隔离，晶振外壳接地并固定在CAN总线模块印制板上；加宽数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块印制板上的电源线和地线，宽度至少大于等于1.5mm；数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的印制板使用四层板,四层板依次为电源层、地层、数字信号层、模拟信号层；电源模块与数据变换模块、数据变换模块与CAN总线模块、CAN总线模块与数据存储及综合模块之间均设置有坡面阶梯缝；电源模块与数据变换模块、数据变换模块与CAN总线模块、CAN总线模块与数据存储及综合模块之间增加电磁密封衬垫和硅脂导电胶涂覆层，电磁密封衬垫具有10％～20％的压缩变形量；电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的外接连接器使用导电橡胶垫分别装配在电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块上，并对电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块外表面用于安装连接器的部分进行导电阳极化和不涂漆处理；电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块之间用于供电和通信的内部总线通过印制板间连接器连接，实现信号的直通。...

【技术特征摘要】
1.一种测量综合控制器的电磁屏蔽系统，其特征在于：包括电源模块、数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块；电源模块在测量综合控制器的底部，数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块在电源层上方由下向上依次排列；每个模块互相独立，均会对外产生电磁辐射；电源层与数据变换模块之间设立一块屏蔽隔板，屏蔽隔板厚度为1～3mm之间，屏蔽隔板上不进行开孔；数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的数字集成电路的输入端不悬空，输入端接5～20kΩ的上拉电阻或下拉电阻；数据变换模块CAN总线模块、数据存储及综合模块的集成电路的电源和地之间并接一支0.01F～0.1F的去耦电容；CAN总线模块的单片机电源正负母线之间加滤波电路；CAN总线模块的印制板包括时钟区和数据处理电路，时钟区包括晶振和单片机，时钟区的晶振与单片机引脚布线距离不大于3mm，使用地线把时钟区与数据处理电路隔离，晶振外壳接地并固定在CAN总线模块印制板上；加宽数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块印制板上的电源线和地线，宽度大于等于1.5mm；数据变换模块、CAN总线模块、数据存储及综合模块的印制板使用四层板,四层板依次为电源层、地层、数字信号层、模拟信号层；电源模块与数据变换模块、数据变换模块与CAN总线模块、CAN总线模...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏来，王锋，李大全，郭世友，赵卫军，赵雪梅，王昕，祝京，耿培涛，张磊，丛伟，彭旭锋，张霖，王林，孟超，严帅，罗兴科，韩凯，扈佳林，李萌，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11