同時實現底板及1394b總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飛行器管理系統領域，尤其涉及同時實現底板、面板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構。
【背景技術】
[0002]目前國外新一代飛機的設計中，采用基于網絡結構綜合化飛行器管理計算機系統，綜合管理包括飛行控制、發動機控制、機電公共設備管理等飛機平臺的功能。VMC作為控制計算機與作動器控制器等執行部件分離，系統部件間通過MIL-1394b總線進行通信。該總線是以IEEE-1394B為技術基礎，應用層協議參考SAE AS5643。典型的飛行器管理計算機系統邏輯結構如圖1所示。
[0003]高度綜合化的設計，使模塊間的交互更加復雜，底板設計的功能分區，抗干擾設計顯得尤為重要。系統總線為飛行器管理系統的關鍵總線，其信號質量是影響VMC對各執行部件進行控制管理的保障。如何在空間受限的情況實現底板信息交換，外部接口通信及MIL-1394B系統總線信號完整性，成為新一代飛行器管理計算機硬件設計的難點。
【發明內容】
[0004]為了解決【背景技術】中所存在的技術問題，本發明提出了一種同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，在小機箱內同時實現底板、面板及MIL-1394B總線接口的結構，其合理的布局及電氣設計，實現總線接口電路與外部連接器最佳傳輸路徑，保證MIL-1394B總線的信號完整性要求。
[0005]本發明的技術解決方案是:同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:所述重疊結構包括N塊剛板，構成錯落重疊的結構；
[0006]重疊結構包括左側剛板、中間大剛板、右側剛板;左側剛板實現底板功能，保證各功能模塊的電氣連接；中間大剛板實現物理層電路功能，對應VMC中MIL-1394總線的系統總線及CCDL總線，設置相對應的物理層電路；
[0007]中間大剛板上還包括下側小剛板上的外部接口電路；
[0008]右側剛板實現變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能；變壓器電路均布局到右側剛板一側，另一側為MIL-1394B信號外部接口。
[0009]前面板上一體化設置兩種高度的支柱，保證在模塊與前面板裝配后，組件具有良好的機械特性;剛板間屏蔽地的電氣連接由墊柱實現。
[0010]上述中間大剛板物理層電路由物理層芯片TSB41BA3B-EP實現；
[0011]上述右側剛板變壓器電路由變壓器芯TM1062TXHUA片實現。
[0012]物理層電路及變壓器電路下方進行挖空處理并對電源進行高低頻濾波。
[0013]共地設計采用混合共地的方式實現，即內部信號地和外部機殼地間連接一個O歐電阻和多對電容。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]I)緊湊型立體結構設計保證模塊的最小體積和重量，切合小機箱的底板設計需求，為產品的小型化提供新思路；
[0016]2)多層次的剛柔板重疊結構，實現信號的分區隔離，保證飛管系統信號的完整性傳輸；
[0017]3)剛柔板的設計方式，實現總線接口電路與外部連接器最佳傳輸路徑，保證MIL-1394B總線的信號質量；
[0018]4)標準的MIL-1394B總線鏈路層接口，良好的可移植性，可嵌入到其他同類系統設計中。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明現有技術飛行器管理計算機邏輯結構示意圖；
[0020]圖2是本發明模塊平面效果圖；
【具體實施方式】
[0021]本發明的原理、外形及EDA設計時采用平面設計的方式，根據機箱的寬度及各剛板的功能分區，設計剛板的尺寸，根據機箱預留的寬度及柔板的彎折半徑設計各段柔板的長度。
[0022]考慮產品的重量，各層剛板的固定支撐及裝配工藝的要求，設計機箱的前面板，當模塊與前面板裝配后，能保證空間尺寸同時，保證各剛板的穩定性、模塊機裝及外部接口的操作可達性。
[0023]考慮MIL-1394B總線的信號完整性要求，將物理層電路布局到中間的剛板上，保證它與鏈路層接口的通路，減少信號的交叉干擾。將變壓器電路布局到最外層剛板上，保證它與外部接口的最佳距離，并進行合理的共地及抗干擾設計，保證MIL-1394B總線的信號完整性。
[0024]1.多層次剛柔板的設計
[0025]根據空間尺寸的要求，結合功能電路的分區，模塊的外形及EDA設計時采用平面設計的方式，柔板的彎折角度為(Φ)180°，最小彎曲半徑(R)是板厚的15倍，軟板最小長度(Lo)為:
[0026]Lo = L+1.5X2 = 23iRX Φ/360+3
[0027]式中:L為彎折長度，1.5 X 2是考慮軟板區域兩邊的剛撓結合過渡區各有1.5mm用于涂敷黑膠，不用于彎折。
[0028]綜合各種因素，將模塊的外形設計如圖2所示。
[0029]左側剛板實現底板功能，保證各功能模塊的電氣連接。隨著電子技術的快速發展，各模塊的功能越來越強大，模塊間的交付也變得復雜。模塊間的電氣連接得綜合考慮功能分區及EDA設計的實現性，各模塊連接器信號按類型及去向進行定義，降低EDA設計難度的同時，保證信號的完整性傳輸，減少干擾。
[0030]中間大剛板實現物理層電路功能，VMC中MIL-1394總線總共有7條，包括3條系統總線及4條CCDL總線，對應7個物理層電路均設計在中間剛板上。中間下側小剛板為外部接口電路，為前面板的一部分，設計有系統信號接口及調試維護接口。
[0031]右側剛板實現變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能。7條總線共有12個PORT，對應12個變壓器電路均布局到剛板一側，另一側為MIL-1394B信號外部接口，為前面板的一部分。
[0032]2.緊湊型立體結構的設計
[0033]根據承重及受力位置，在前面板上一體化設計了兩種高度的支柱，保證在模塊與前面板裝配后，組件具有良好的機械特性。為了減少柔板的層數，將剛板間屏蔽地的電氣連接也由墊柱實現。當模塊受到較大干擾時，電流能通過墊柱快速泄放到箱體。該緊湊型設計大大節省了空間及重量，整個部件可做到現場可更換。給產品維修也帶來便利。
[0034]3.MIL-1394B總線信號完整性設計
[0035]MIL-1394B總線有三層協議，物理層、鏈路層和傳輸層。每一層相對獨立，通過服務來連接。物理層負責設備和線纜間的電氣和機械連接，處理數據的編碼、仲裁及傳輸和接收。物理層電路的設計關乎MIL-1394B總線信號的質量。
[0036]此部分設計主要由物理層芯片TSB41BA3B-EP和變壓器芯TM1062TXHUA片實現，在保證電路功能正確的前提下，信號完整性設計主要由電源部分的抗干擾設計、電路的布局和布線設計及共地設計來實現。
[0037]物理層的電源信號有五種，分別為PHY_AVDD、PHY_DVDD、PHY_DVDD_TORE、PHY_PLVDD 及 PHY_PLVDD_C0RE，其中 PHY_AVDD、PHY_DVDD、PHY_DVDD_C0RE 均由 3.3 V 經過磁珠隔離后提供，每種電源均配有濾波電容，數量為l+2n，n為電源引腳數，I為大電容10uF，n對為濾波電容IuF和0.1uF分別濾除低頻與高頻干擾。
[0038]根據模塊的結構設計，物理層及變壓器分別布局到兩塊鋼板上，為了實現系統總線信號完整性設計，除了常規的時鐘、平板、差分線設計原則外，還應考慮感性元件的抗干擾設計，信號不同參考平面的分割等問題。具體設計中將物理層及變壓器下方進行挖空設計，除了地平面外，不走任何的信號線和過孔。MIL-1394B總線均有相鄰的參考地伴隨，保證信號的完整性傳輸。
[0039]VMC中存在高頻(1394B信號，變壓器耦合)及低頻(離散量及其他)兩種信號，共地設計采用混合共地的方式實現。即內部信號地和外部機殼地間連接一個O歐電阻和多個電容(容值分別為270pf和0.1uf)，對于低頻信號來說，共地方式為單點共地，對于高頻信號來說，電容形成直通接地點，為多點共地。
[0040]多種設計方法結合，最終保證了MIL-1394B總線的信號完整性。運用標準1394B信號質量測試儀SQT及示波器對產品的MIL-1394B信號質量進行測試，測試結果完全滿足規范及系統要求。
【主權項】
1.同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:所述重疊結構包括N塊剛板，構成錯落重疊的結構； 重疊結構包括左側剛板、中間大剛板、右側剛板;左側剛板實現底板功能，保證各功能模塊的電氣連接；中間大剛板實現物理層電路功能，對應VMC中MIL-1394總線的系統總線及CXDL總線，設置相對應的物理層電路； 中間大剛板上還包括下側小剛板上的外部接口電路； 右側剛板實現變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能；變壓器電路均布局到右側剛板一側，另一側為MIL-1394B信號外部接口。2.根據權利要求1所述的同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:前面板上一體化設置兩種高度的支柱，保證在模塊與前面板裝配后，組件具有良好的機械特性;剛板間屏蔽地的電氣連接由墊柱實現。3.根據權利要求2所述的同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:所述中間大剛板物理層電路由物理層芯片TSB41BA3B-EP實現。4.根據權利要求3所述的同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:所述右側剛板變壓器電路由變壓器芯TM1062TXHUA片實現。5.根據權利要求1或2或3或4所述的同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:物理層電路及變壓器電路下方進行挖空處理并對電源進行高低頻濾波。6.根據權利要求5所述的同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，其特征在于:共地設計采用混合共地的方式實現，即內部信號地和外部機殼地間連接一個O歐電阻和多對電容。
【專利摘要】本發明提出了同時實現底板及1394B總線接口功能的多層次剛柔板重疊結構，包括N塊剛板，構成錯落重疊的結構；重疊結構包括左側剛板、中間大剛板、右側剛板；左側剛板實現底板功能，保證各功能模塊的電氣連接；中間大剛板實現物理層電路功能，對應VMC中MIL-1394總線的系統總線及CCDL總線，設置相對應的物理層電路；中間大剛板上還包括下側小剛板上的外部接口電路；右側剛板實現變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能；變壓器電路均布局到右側剛板一側，另一側為MIL-1394B信號外部接口。本發明在小機箱內同時實現底板、面板及MIL-1394B總線接口的結構，其合理的布局及電氣設計，實現總線接口電路與外部連接器最佳傳輸路徑，保證MIL-1394B總線的信號完整性要求。
【IPC分類】G06F17/50, H01R13/512, H01R31/02, H01R13/6461
【公開號】CN105576428
【申請號】CN201510918308
【發明人】楊菊平, 解文濤, 馮波, 李亞鋒, 程俊強, 董妍
【申請人】中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月10日