衛(wèi)星通信車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

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摘要：

介紹了一種新型的天線(xiàn)和通信主機(jī)高度集成的一體化衛(wèi)星通信終端，具有體積小、質(zhì)量輕、使用方便、安全可靠，防水、防鹽霧、抗沖擊振動(dòng)的特點(diǎn)，適用車(chē)載及野外背負(fù)使用。針對(duì)其外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，可為同類(lèi)的衛(wèi)星通信終端提供一種新思路。

關(guān)鍵詞：

衛(wèi)星通信；車(chē)載；便攜；外觀；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0引言

目前國(guó)內(nèi)外的類(lèi)似產(chǎn)品都是天線(xiàn)和通信主機(jī)分體式設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)大部分公司的研制工作集中在便攜站的天線(xiàn)設(shè)計(jì)方面［1］。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于便攜站的高度集成設(shè)計(jì)，可以迅速展開(kāi)，快速對(duì)星，既能背負(fù)又可以車(chē)載，已經(jīng)進(jìn)行小批量的投入和使用，預(yù)計(jì)不久可以大批量生產(chǎn)。

1設(shè)計(jì)要求

該設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性、維修性、標(biāo)準(zhǔn)化、使用性和電磁兼容性分別按照GJB367A－2001和GJB151A－1991相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。按照市場(chǎng)和用戶(hù)要求設(shè)備尺寸≤220mm×220mm×60mm；重量≤3kg。結(jié)合設(shè)備的實(shí)際使用、運(yùn)輸、貯存環(huán)境，具體考慮如下：①小型化、便攜式，體積小，重量輕，方便運(yùn)輸及攜帶。②快速展開(kāi)、易操作，不需要專(zhuān)業(yè)人員指導(dǎo)。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)，產(chǎn)品語(yǔ)意學(xué)等知識(shí)，提高產(chǎn)品的可用性。造型美觀、操作界面友好。③模塊化設(shè)計(jì)，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，加強(qiáng)了產(chǎn)品的兼容性、維修性，降低生產(chǎn)成本。④進(jìn)行熱設(shè)計(jì)、隔振設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)和三防設(shè)計(jì)。

2整體結(jié)構(gòu)外觀及組成經(jīng)過(guò)

對(duì)項(xiàng)目背景及設(shè)備技術(shù)組成的分析，確定了天線(xiàn)和通信主機(jī)集成在一個(gè)終端內(nèi)的設(shè)計(jì)方向，既能在車(chē)載環(huán)境下使用，又能利用自帶的天線(xiàn)，獨(dú)立使用。該衛(wèi)星通信車(chē)載便攜終端由天線(xiàn)組件、腔體組件、鉸鏈組件、減振架及背包構(gòu)成。在車(chē)載環(huán)境下，使用減振架；否則選擇背包，可以攜帶PAD、線(xiàn)纜、備用電池和工具等進(jìn)行移動(dòng)通信。終端的外觀見(jiàn)圖1，爆炸圖見(jiàn)圖2。結(jié)構(gòu)整體感強(qiáng)，外觀符合我廠(chǎng)穩(wěn)重、美觀、大氣的特點(diǎn)。天線(xiàn)罩、腔體及減振架等，均采用了大圓角過(guò)渡避免給人生硬的感覺(jué)和對(duì)使用者或者包裝件的刮傷。腔體組件各對(duì)外接口做防水和電磁兼容設(shè)計(jì)。腔體上開(kāi)有與其配對(duì)的復(fù)合導(dǎo)電膠條對(duì)應(yīng)的凹槽，在凹槽中裝入膠條，蓋上天線(xiàn)組件、電池蓋和卡蓋，通過(guò)合理螺釘間隙和力矩鎖緊，可以確保良好的電磁兼容性能和整機(jī)完全的密封性。設(shè)備外部的螺釘均采用松不脫不銹鋼螺釘，防止安裝和維修時(shí)，螺釘容易丟失或掉入設(shè)備內(nèi)部，引起不必要的故障。該設(shè)備多為部隊(duì)使用，設(shè)備主體噴涂無(wú)光草綠色塑粉，減振架和鉸鏈噴涂無(wú)光黑色塑粉；綠色搭配適量的黑色，突出沉穩(wěn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膫€(gè)性；戶(hù)外使用無(wú)光涂覆層能夠避免強(qiáng)光引起的不適感，帶來(lái)柔和、明快的感覺(jué)；噴塑涂層耐腐蝕、耐磨、施工簡(jiǎn)便、成本低、能夠達(dá)到理想的防護(hù)效果及外觀質(zhì)感。內(nèi)部鋁合金零件進(jìn)行了導(dǎo)電氧化處理，外部鋁合金零件增加噴塑工藝，不銹鋼零件進(jìn)行了鈍化處理，印制板進(jìn)行了三防處理，大的元器件組裝后再用膠粘劑固定，線(xiàn)纜用線(xiàn)扣壓緊，外部接插件為防銹鋁合金表面鍍暗鎳，提高整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。腔體為鋁合金板一體化加工，具有足夠的剛強(qiáng)度；裝車(chē)時(shí)加裝減振架，根據(jù)設(shè)備總重量及設(shè)備重心位置，遵循幾何對(duì)稱(chēng)布置原則，選用適配的車(chē)載裝配式隔振器，具有良好的隔振效果和防沖擊性能，可滿(mǎn)足坦克、裝甲車(chē)、通信車(chē)等的適用要求。

2．1天線(xiàn)組件設(shè)計(jì)

天線(xiàn)罩的主要功能是保護(hù)罩內(nèi)天線(xiàn)系統(tǒng)免受任何形式的損壞和破壞，同時(shí)又應(yīng)為該系統(tǒng)的電磁明窗［2］。由于該終端采用2×2的陣列天線(xiàn)和尺寸限制，天線(xiàn)罩頂面與天線(xiàn)頂面平行。天線(xiàn)罩選用PPT塑膠，該材料耐高溫、抗沖擊振動(dòng)和介電性能優(yōu)良，能夠保證通信質(zhì)量。天線(xiàn)組件外觀見(jiàn)圖3，大面積的凹凸造型，不但提高了產(chǎn)品的科技感，并且增加了產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度。在四個(gè)角上，采用了TPU軟膠，隔振緩沖。天線(xiàn)主體及屏蔽蓋的材料為鋁合金板見(jiàn)圖4，質(zhì)量輕，加工簡(jiǎn)單。

2．2腔體組件和鉸鏈組件設(shè)計(jì)

2．2．1腔體組件設(shè)計(jì)

電子設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮技術(shù)指標(biāo)，還要考慮機(jī)器的可用性。產(chǎn)品的可用性具有如下5個(gè)屬性［3］：①可學(xué)習(xí)性，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)容易學(xué)習(xí)；②效率，系統(tǒng)的使用應(yīng)當(dāng)高效；③可記憶性，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)容易記憶；④出錯(cuò)率，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有低的出錯(cuò)率；⑤用戶(hù)滿(mǎn)意度，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使用起來(lái)令人愉快。根據(jù)操作者的操作習(xí)慣及各接口功能，合理分布面板布局，接口具有不同的外觀和芯數(shù)，具備防誤插功能。設(shè)備前出線(xiàn)，前后有楔形塊，車(chē)載環(huán)境下，鎖緊減振架上的鎖扣，可以固定設(shè)備。接插件對(duì)接后的高度不超過(guò)主機(jī)，避免在復(fù)雜的環(huán)境下，接插件被誤碰而損壞。主機(jī)前面板、后面板圖如圖5、圖6所示。觀察窗的電磁泄漏往往最大，因此采用了夾金屬絲網(wǎng)的屏蔽玻璃，在結(jié)構(gòu)上做好電磁屏蔽措施。從設(shè)備內(nèi)部來(lái)分析，要理順各模塊的關(guān)系，分布合理、整齊，使走線(xiàn)最短，相互干擾小，散熱方向合適，重心盡量低。電子設(shè)備的冷卻方法取決于設(shè)備的熱損耗（發(fā)熱量）及其集中程度、元器件的允許溫度以及環(huán)境條件等，目前用的較多的方法是根據(jù)熱流密度來(lái)決定，本設(shè)備熱流密度小于0．08W／cm2，采用自然冷卻方式［4］。將射頻前端和雙工器緊貼腔體底部安裝，中間增加導(dǎo)熱介質(zhì)，減少熱阻，通過(guò)腔體散熱。腔體兩側(cè)、后面及底面設(shè)置了大量的散熱筋，不但保證設(shè)備外觀的美觀大方，又可增大散熱面積，有助于將內(nèi)部傳導(dǎo)出來(lái)的熱量通過(guò)輻射方式消散掉，如圖7～圖9所示。操作功能80％以上都是靠手來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)“手”進(jìn)行界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意遵守力學(xué)原理、人機(jī)工程學(xué)和解剖學(xué)原則［5］。該設(shè)備體積小，重量輕，在腔體兩側(cè)上設(shè)計(jì)出手指摳位把手，在腔體底部設(shè)計(jì)可以?xún)墒职徇\(yùn)和單手拎的把手，大大增加了設(shè)備的便攜性。

2．2．2鉸鏈組件設(shè)計(jì)

鉸鏈組件是用來(lái)實(shí)現(xiàn)終端的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，要求展開(kāi)、收藏便捷。鉸鏈組件由阻尼轉(zhuǎn)軸和支臂組成。從腔體底部拉出支臂，便可以展開(kāi)；往下按支臂到腔體底部便可以收藏，使用如圖10所示。阻尼轉(zhuǎn)軸需要在經(jīng)常打開(kāi)支臂且到任意位置的情況下能穩(wěn)固停住，選用不銹鋼棒進(jìn)行加工，根據(jù)力學(xué)計(jì)算，安全系數(shù)值為1．2，壽命公差為22．5％，可以得出扭力值單邊預(yù)調(diào)21．3kgf•cm［6］。支臂選用1．5mm厚的不銹鋼板，并進(jìn)行折彎和打凸工藝處理，大大提高了其剛強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠滿(mǎn)足各種復(fù)雜的機(jī)動(dòng)使用環(huán)境。

3結(jié)束語(yǔ)

對(duì)已有產(chǎn)品，體積大、拆裝不便、外觀傳統(tǒng)等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款適用車(chē)載及便攜、外觀簡(jiǎn)約、人性化、可用性強(qiáng)的一體化衛(wèi)星通信終端；對(duì)于同類(lèi)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的參考借鑒意義。隨著衛(wèi)星通信迅速地發(fā)展，該產(chǎn)品有著廣闊的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)：

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［5］蔣竺宏，姜獻(xiàn)峰，彭偉．手握式工具的人機(jī)工程研究［C］∥2007國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)教育研討會(huì)論文集．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007：230－233．

［6］劉鴻文．材料力學(xué)［M］．北京：高等教育出版社，1991．

作者:李紅英 華煜 單位:廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司 施耐德電氣信息技術(shù)（中國(guó)）有限公司