專利名稱：一種捷變頻信號源設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及機箱設計，具體涉及一種捷變頻信號源設備。
背景技術：
在捷變頻信號源設計中，機箱及其內部模塊和風道的設計頁頗為重要。機箱是捷變頻信號源提供結構支撐，內部模塊連線方式的復雜程度決定設備調試維修效率，通過合理的風道設計與仿真，確保儀器良好的散熱性能，從而為整機設備的可靠性提供了技術保障。
發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種捷變頻信號源設備，結構緊湊，通過合理的風道設計使設備內部發熱元器件均能夠接觸到散熱風，從而降低設備內部溫升，保證設備可靠性。該方案是這樣實現的一種捷變頻信號源設備，包括主殼體、外機框、內機籠；內機籠為具有底面和4周側壁的機框；其中，左、右側壁均為金屬孔板，底面為儀器背板，四側壁上邊沿齊平，下邊沿處前后側壁的高度大于左右側壁；內機籠內部采用模塊式結構設計，包括捷變頻信號產生部分的N塊高頻板卡和捷變頻信號控制部分的M塊低頻板卡，N和M均為正整數；高頻板卡和低頻板卡均采用軌道定位方式與儀器背板插接；低頻板卡通過低頻連接器與儀器背板連接；高頻板卡通過低頻連接器和盲插型射頻連接器與儀器背板連接；兩類板卡兩兩之間平行且具有一定間距；儀器背板上設有兩類板卡的供電線路以及低頻板卡對捷變頻信號產生部分的控制信號線路；內機籠后側壁外表面安裝電源；外機框包括左隔板、右隔板、前面板、后面板、上蓋板、下蓋板、風機；左隔板為金屬孔板，右隔板為封閉板，前面板和后面板通過左、右隔板連接在一起，上、下蓋板采用螺釘緊固于外機框的上下面；在后面板內表面緊靠右隔板的位置安裝風機，后面板安裝風機的位置開設通風孔；內機籠設置于外機框內部，內機籠左側壁靠近左隔板，內機籠右側壁與右隔板之間具有一定間距形成縱向風道；以設備深度方向為縱向，在縱向上電源與風機之間具有一定間距，電源與風機之間設置一導風管道，該導風管道的入口和出口分別與風機出風口和電源抵觸連接；導風管道在橫向上將風機出風分為兩部分，一部分通過導風管道輸入電源， 剩余部分輸入縱向風道；在縱向風道中設置至少η個導風板，η為大于0的整數，其中一個導風板A垂直于下蓋板設置在高頻板卡和低頻板卡所在區域的中部，該導風板A彎成L型， 其一臂的端面連接于內機籠側壁，另一臂位于縱向風道中間且其端面指向風機；主殼體為一矩形筒狀結構，套設在外機框外部，與左隔板鄰近的主殼體側壁上開設通風孔。優選地，當至少包括2個導風板時，η個導風板中的一個導風板B設置在距離內機籠前側壁最近的高頻板卡所在縱向位置上，導風板B彎成L型，其一臂的端面連接于內機籠側壁，另一臂貼近外機框且其端面指向風機。優選地，當至少包括3個導風板時，所有導風板縱向均勻分布在所述縱向風道中， 各導風板一臂Ll的端面連接于內機籠側壁，另一臂L2的端面指向風機，且各導風板的臂L2 相互平行；沿風機出風方向，各導風板的臂Ll的長度依次增加。有益效果本發明的捷變頻信號源設備作為捷變頻信號源提供結構支撐，該機箱結構的設計摒棄了傳統的微波射頻模塊的結構關系，模塊與機箱的連接關系由傳統的模塊堆積連線形成改為即插即拔的形式，大大提高了調試維修效率，并使儀器內部結構緊湊、簡潔、美觀。同時，通過合理的風道設計與仿真，確保儀器良好的散熱性能，從而為整機設備的可靠性提供了技術保障。
圖1為本發明捷變頻信號源設備的組成示意圖。圖2為內機籠的示意圖。圖3為高頻板卡的立體圖。圖4為低頻板卡的結構圖。圖5為外機框的示意圖。圖6(a)為內機籠、外機框和下蓋板的安裝示意圖。圖6(b)為內機籠、外機框和上蓋板的安裝示意圖。圖6(c)為主殼體組裝示意圖。圖7為一實施例中內機籠和導風板的布置示意圖。圖8為對本發明風道進行熱仿真分析的內部溫度云圖顯示。其中，1-主殼體，2-外機框，21-1-左隔板，21-2-右隔板，22-前面板，23-后面板， 24-上蓋板，25-下蓋板，26-風機，3-內機籠，32-高頻板卡，33-低頻板卡，34-電源，35-導風管道，36-縱向風道，37-導風板。
具體實施例方式本發明提供了一種捷變頻信號源設備，整體結構采用了內機籠加外框架的形式， 其中內機籠采用背板上插功能模塊的方式。后期開發具有不同功能的同類產品時，只需插入相應功能的模塊到背板上即可實現產品功能的多樣化。下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。如圖1所示，該設備包括主殼體1、外機框2和內機籠3。下面描述中以儀器前面板為“前”，當俯視本設備時，相應地確定“左”和“右”。參見圖2，內機籠3為具有底面和四周側壁的機框。其中，左、右側壁均為金屬孔板，底面為儀器背板，四側壁上邊沿齊平；而下邊沿處，前后側壁的高度大于左右側壁，從而形成前后的支撐腿，令儀器背板懸空，從而保護儀器背板中的電路。內機籠3內部采用模塊式結構設計，包括捷變頻信號產生部分的N塊高頻板卡32 和捷變頻信號控制部分的M塊低頻板卡33，N和M均為正整數，根據實際設計確定。高頻板卡32和低頻板卡33均采用軌道定位方式與儀器背板插接。其中，低頻板卡33通過低頻連接器與儀器背板連接，高頻板卡32通過低頻連接器和盲插型射頻連接器與儀器背板連接。 兩類板卡兩兩之間平行且具有一定間距。其中一種布置方式為高頻板卡32布置在內機籠 3中靠近前側壁的位置，低頻板卡33布置在內機籠3中靠近后側壁的位置。如圖3所示，低頻板卡33上端兩側設置有助拔器，下端面的中部設置有低頻信號接口 ；在儀器背板每個安裝低頻板卡33的位置上，設有銷釘；銷槽件設置在低頻板卡33 上，銷槽件上設有與銷釘配合的定位孔；不同低頻板卡33對應的銷釘位置不同，可以防止誤插入。如圖4所示，高頻板卡32采用全屏蔽結構，高頻電路安裝在屏蔽盒內，屏蔽盒采用鋁型材Y12銑削而成。高頻板卡32上端兩側設置有助拔器，下端面兩側設置有定位銷，其作用是導向；下端面的中部設置有低頻信號接口，低頻信號接口與其中一個定位銷之間設置射頻信號接口。相應地，儀器背板上設置有與定位銷配合的定位孔。優選地，儀器背板上，與所有高頻板卡和低頻板卡的低頻連接器的接插件在縱向方向的位置保持一致。儀器背板上設有兩類板卡的供電線路以及低頻板卡33對捷變頻信號產生部分的控制信號線路，采用底部的儀器背板作為供電和控制信號的傳輸媒介，減少了機箱內部走線，提高了整機可靠性，并使內部結構整潔美觀。內機籠3后側壁外表面安裝電源34。如圖5所示，外機框2包括左隔板21-1、右隔板21_2、前面板22、后面板23、上蓋板對、下蓋板25 (圖中未示出)、風機26。左隔板21-1為金屬孔板，右隔板21-2為沒有開孔的封閉板，前面板22和后面板23通過左、右隔板連接在一起，上、下蓋板采用螺釘緊固于外機框2的上下面。在后面板23內表面緊靠右隔板21-2的位置安裝風機沈，后面板23安裝風機的位置開設通風孔。如圖6(a) 圖6(c)所示，內機籠3設置于外機框2內部，在安裝時，先裝好下蓋板25，再將內機籠3下扣，與前后面板、下蓋板25及左右隔板固定在一起，然后再安裝上蓋板對，上蓋板M同時也作為內機籠中各板卡的固定蓋板。如圖8所示，主殼體1為一矩形筒狀結構，套設在外機框2外部，與左隔板21-1鄰近的主殼體1側壁上開設通風孔，用于將使用過的熱風排出機箱。優選地，在上蓋板M的上表面上，沿主殼體1套入的方向開設導向槽(圖中未示出)，主殼體1內表面與定位槽對應的位置設置與導向槽配合的導向鍵，主殼體1從后部套入外機框2時，導向鍵在導向槽內滑動實現導向安裝。電子設備的輸入功率通過元器件(電阻性負載)轉換成熱能，并在設備內部散發出來，使設備機內溫升增高，致使元器件的基本失效率增大，從而使設備的可靠性降低。為了解決這個問題，通過熱設計的途徑，采取使發熱元器件散熱冷卻的措施來降低設備內部的溫升，從而保證設備的可靠性。因此熱設計是提高設備可靠性的有效措施之一。本發明的信號源設備采用強迫風冷的方式對設備進行散熱。機箱內的風道設計，作為熱設計中重要的一部分，本發明綜合考慮到儀器內部各功能板卡的布局、風機的安裝、以及使用了導風板，其設計的合理性直接決定產品的散熱性能，從而影響到產品工作的可靠性。具體來說，如圖7所示，內機籠3左側壁靠近左隔板21-1，內機籠3右側壁與右隔板21-2之間具有一定間距形成縱向風道36。以設備深度方向為縱向，在縱向上電源34與風機沈之間具有一定間距，電源34與風機沈之間設置一導風管道35，該導風管道35的入
6口和出口分別與風機26出風口和電源34的入風口連接。導風管道35在橫向上將風機沈出風分為兩部分，一部分通過導風管道35輸入電源34，剩余部分輸入縱向風道36。為了令風機出風在各個板卡間均勻分布，在縱向風道36中設置至少η個導風板 37，η為大于0的整數，圖7就示出了只有一個導風板A的情況。導風板A垂直于下蓋板25 設置在高頻板卡32和低頻板卡33所在區域的中部，該導風板A彎成L型，其一臂的端面連接于內機籠側壁，另一臂位于縱向風道36中間且其端面指向風機沈，該導風板A的作用是將縱向風道36均分成兩個通道，從而將風機出風導入各個板卡之間。當設備中至少包括2個導風板時，其中一個導風板B設置在距離內機籠前側壁最近的高頻板卡32所在縱向位置上，導風板B同樣彎成L型，其一臂的端面連接于內機籠側壁，另一臂貼近外機框且其端面指向風機26。設置導風板的數量可以根據設備板卡的數量決定，板卡越多應該相應地設置更多的導風板。當導風板數量大于3時，所有導風板縱向均勻分布在所述縱向風道中，各導風板一臂Ll的端面連接于內機籠側壁，另一臂L2的端面指向風機沈，各導風板的臂L2相互平行，且沿風機出風方向，各導風板的臂Ll的長度依次增加。為了實現排風，本發明主殼體、外機框和內機籠上均開設的通風口。主殼體側壁以及風機處的通風孔比較小，是在金屬板上打孔實現的，打孔直徑不大于3. 5mm，孔徑越小、板越厚，屏蔽性能越好，同時還在通風孔均裝有屏蔽襯布，在保證設備散熱的同時，達到濾塵、 屏蔽作用。外機框和內機籠側壁上的通風孔較大，因此采用金屬絲網覆蓋大面積的通風孔上，防止電磁泄漏，網絲的直徑越粗、網孔越密、網絲材料的導電率越高，屏蔽性能越好。下面舉一個實例對于一種具有7個高頻板卡和3個低頻板卡的捷變頻信號源設備，機箱外形尺寸為寬G^mm) X高(182mm) X深(622mm)，其符合19英寸機柜上架標準。儀器主殼體采用不銹鋼鈑金、鋁合金鈑金等。內機籠中高頻板卡的外形尺寸大致為寬(301. lmm) X高 (USmm)X厚OOmm)，該尺寸不包括高頻板卡上的信號接口和定位銷。低頻板卡的外形尺寸大致為寬(觀7. lmm) X高(U8mm) X厚QOmm)。其中，低頻板卡中控制器要占用兩個槽位，尺寸為mi. ImmX U8mmX 40mm。儀器背板上，高頻板卡每個槽位寬30mm，低頻板卡每個槽位寬27mm。如圖8所示，沿風機出風方向的逆向，對各個板卡(包括低頻板卡和射頻板卡)依次編號為Pl P10，分別在P1、P4、P8、P10的位置上布置導風板。基于該布置，進行散熱仿真分析由于內部板卡的功耗基本確定，因此可以通過如下風冷計算模型進行風量計算， 從而確定風機選型。風冷計算模型如下通風量式中，P空氣的密度(1. 12Kg/m3)；Cp——空氣的比熱容(1. O · 103J/Kg · "C )；Φ——熱流量(總損耗功率)(300w)；At——冷卻空氣的出口與進口溫差(10°C)；計算得出:Qt= 0. 027m3/s = 98m3/h ；
一般系統設計中，由于風阻等因素影響，風機選型的最大風量均為計算空氣流量的1. 5 2倍，因此可以選用德國EBM-4200系列風機中的EBM4212H，其風量為18%i3/h，尺寸規格 119 X 119 X 38mm。為了提高設計的可靠性，在確定設備結構、內部功耗的同時，對該設備進行了熱仿真分析，具體計算如下
邊界條件的設定
電源熱耗20w ；
低頻板卡熱耗3X16w ；
高頻板卡熱耗7X16w ；
環境溫度設置40°C ；
機箱材料設置鋁合金；
機箱外形尺寸:426 X 182 X 622mm ；
高頻板卡301· lXU8X20mm(6063鋁合金)；
低頻板卡287. IX 123X40mm(控制器)；
低頻板卡 J87. IX 123 X 20mm ；
風機型號德國EBM 4212H；
圖8示出了熱仿真分析的內部溫度云圖顯示，仿真結果如下表1仿真結果板卡最高溫度值
權利要求
1.一種捷變頻信號源設備，其特征在于，包括主殼體(1)、外機框O)、內機籠(3)；內機籠C3)為具有底面和4周側壁的機框；其中，左、右側壁均為金屬孔板，底面為儀器背板，四側壁上邊沿齊平，下邊沿處前后側壁的高度大于左右側壁；內機籠(3)內部采用模塊式結構設計，包括捷變頻信號產生部分的N塊高頻板卡(3 和捷變頻信號控制部分的M 塊低頻板卡(3 ，N和M均為正整數；高頻板卡(3 和低頻板卡(3 均采用軌道定位方式與儀器背板插接；低頻板卡(3 通過低頻連接器與儀器背板連接；高頻板卡(3 通過低頻連接器和盲插型射頻連接器與儀器背板連接；兩類板卡兩兩之間平行且具有一定間距； 儀器背板上設有兩類板卡的供電線路以及低頻板卡(3 對捷變頻信號產生部分的控制信號線路；內機籠⑶后側壁外表面安裝電源(34)；外機框( 包括左隔板(21-1)、右隔板(21-2)、前面板(22)、后面板(23)、上蓋板 (M)、下蓋板(25)、風機(26)；左隔板(21-1)為金屬孔板，右隔板(21-2)為封閉板，前面板 (22)和后面板通過左、右隔板連接在一起，上、下蓋板采用螺釘緊固于外機框( 的上下面；在后面板03)內表面緊靠右隔板01-2)的位置安裝風機(沈)，后面板03)安裝風機的位置開設通風孔；內機籠⑶設置于外機框⑵內部，內機籠⑶左側壁靠近左隔板01-1)，內機籠(3) 右側壁與右隔板01- 之間具有一定間距形成縱向風道(36)；以設備深度方向為縱向，在縱向上電源(34)與風機06)之間具有一定間距，電源(34)與風機06)之間設置一導風管道(35)，該導風管道(35)的入口和出口分別與風機06)出風口和電源(34)抵觸連接； 導風管道(3 在橫向上將風機06)出風分為兩部分，一部分通過導風管道(3 輸入電源 (34)，剩余部分輸入縱向風道(36)；在縱向風道(36)中設置至少η個導風板(37)，η為大于O的整數，其中一個導風板A垂直于下蓋板0 設置在高頻板卡(3 和低頻板卡(33) 所在區域的中部，該導風板A彎成L型，其一臂的端面連接于內機籠側壁，另一臂位于縱向風道(36)中間且其端面指向風機06)；主殼體(1)為一矩形筒狀結構，套設在外機框(2)外部，與左隔板01-1)鄰近的主殼體(1)側壁上開設通風孔。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，高頻板卡(32)布置在內機籠(3)中靠近前側壁的位置，低頻板卡(3 布置在內機籠(3)中靠近后側壁的位置。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，低頻板卡(33)上端兩側設置有助拔器，下端面的中部設置有低頻信號接口 ；在儀器背板每個安裝低頻板卡(3 的位置上，設有銷釘； 銷槽件設置在低頻板卡(3 上，銷槽件上設有與銷釘配合的定位孔；不同低頻板卡(33)對應的銷釘位置不同。
4.如權利要求1或3所述的設備，其特征在于，高頻板卡(32)采用全屏蔽結構，高頻電路安裝在屏蔽盒內，屏蔽盒采用鋁型材Y12銑削而成；高頻板卡(32)上端兩側設置有助拔器，下端面兩側設置有定位銷，下端面的中部設置有低頻信號接口，低頻信號接口與其中一個定位銷之間設置射頻信號接口 ；相應地，儀器背板上設置有與定位銷配合的定位孔。
5.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述儀器背板上，所有低頻板卡和高頻板卡的低頻連接器在縱向方向的位置保持一致。
6.如權利要求1所述的設備，其特征在于，當至少包括2個導風板時，η個導風板(37) 中的一個導風板B設置在距離內機籠前側壁最近的高頻板卡(3 所在縱向位置上，導風板B彎成L型，其一臂的端面連接于內機籠側壁，另一臂貼近外機框且其端面指向風機06)。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，當至少包括3個導風板時，所有導風板縱向均勻分布在所述縱向風道中，各導風板一臂Ll的端面連接于內機籠側壁，另一臂L2的端面指向風機( )，且各導風板的臂L2相互平行；沿風機出風方向，各導風板的臂Ll的長度依次增加。
8.如權利要求6所述的設備，其特征在于，該設備中包括7個高頻板卡(32)，沿風機出風方向的逆向，依次編號為Pl P7 ；該設備中包括3個低頻板卡(3 ，沿風機出風方向的逆向，依次編號為P8 PlO ；該設備中包括3個導風板，分布設置在PI、P4、P8和PlO處。
9.如權利要求1所述的設備，其特征在于，在上蓋板04)的上表面上，沿主殼體(1) 套入的方向開設導向槽，主殼體(1)內表面與定位槽對應的位置設置與導向槽配合的導向鍵，主殼體(1)從后部套入外機框O)時，導向鍵在導向槽內滑動實現導向安裝。
10.如權利要求1所述的設備，其特征在于，在所述金屬孔板處覆蓋金屬絲網；在所述通風孔處鋪設屏蔽襯布。
全文摘要
本發明公開了一種捷變頻信號源設備，采用內機籠加外機框形式，內機籠采用模塊式設計，捷變頻信號產生部分的高頻板卡和低頻板卡采用即插即拔方式與儀器背板連接，儀器背板上設有供電線路以及低頻板卡對捷變頻信號產生部分的控制信號線路；內機籠后部外表面安裝電源；外機框后部安裝風機；內機籠設置于外機框內部，內機籠右側與外機框之間形成縱向風道；以設備深度方向為縱向，在縱向上電源與風機之間具有一定間距，電源與風機之間設置一導風管道用于將部分冷風導入，剩余部分輸入縱向風道；在縱向風道中設置至少n個導風板，用于將冷風導入板卡之間。本發明結構緊湊，通過合理的風道設計使設備內部發熱元器件均能夠接觸到散熱風，保證設備可靠性。
文檔編號H05K5/00GK102523707SQ201110436938
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者周慧, 崔文濤, 王振華, 趙軍, 鄭永豐, 高穎 申請人:北京航天測控技術有限公司