Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой



Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой
Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой

Владельцы патента RU 2261540:

Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, в которых осуществляется аналоговая и цифровая обработка радиосигналов. Технический результат - создание конструкции одноплатного радиоэлектронного блока, в котором за счет внутриплатной экранировки обеспечивается электромагнитная совместимость разнородных функциональных зон, в том числе в случае, когда каждая из них имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной. Достигается тем, что радиоэлектронный блок содержит многослойную печатную плату с наружным и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам. Функциональные зоны связаны с расположенными за их пределами точками питания соответствующими двухпроводниковыми подводящими линиями питания, состоящими из пар печатных проводников "Питание" и "Земля", причем внутри функциональной зоны печатный проводник "Питание" подводящей линии питания соединен с соответствующим фильтрующим элементом, а печатный проводник "Земля" - с земляной плоскостью, при этом функциональные зоны окружены по своим периметрам индивидуальными барьерными экранами, конструктивно не связанными с земляными плоскостями и соединенными с точкой подвода потенциала "Земля" на многослойной печатной плате собственными земляными печатными проводниками. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании блоков радиоэлектронной аппаратуры с внутриплатной экранировкой функциональных зон.

В частности, изобретение может быть использовано при конструировании одноплатных радиоэлектронных блоков, осуществляющих прием и обработку сигналов корректирующей информации для приемников сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). В таких радиоэлектронных блоках в соответствующих функциональных зонах осуществляется аналоговая, аналого-цифровая и цифровая обработка сигналов, а также формирование необходимых для этого опорных сигналов.

Особенностью конструирования радиоэлектронных блоков, в которых осуществляются аналоговая, аналого-цифровая и цифровая обработка сигналов, является необходимость объединения в одной конструкции разнородных функциональных узлов, осуществляющих эту обработку, что создает проблему обеспечения внутриблочной электромагнитной совместимости (проблему устранения паразитных наводок и наведенных помех и исключения взаимного влияния функциональных узлов друг на друга), см., например, [1] - «Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств»/ А.Д.Князев// М.: Радио и связь, 1984 (с.5, 234-236.). В рассматриваемых одноплатных конструкциях радиоэлектронных блоков, где разнородные функциональные узлы размещаются на одной многослойной печатной плате, задача обеспечения их электромагнитной совместимости решается путем внутриплатной экранировки, реализуемой с помощью конструктивных средств многослойной печатной платы.

Например, в известных одноплатных конструкциях радиоэлектронных блоков, предназначенных для приема и обработки сигналов СРНС, описанных в [2] - RU №2125775 C1, H 05 K 1/00, 3/46, 27.01.1999, [3] - RU №2172080 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14,3/46, 10.08.2001, [4] - RU №2188522 C1, H 05 K 1/14, Н 01 Р 11/00, 27.08.2002, [5] - RU №2192108 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, 27.10.2002, [6] - RU №2194375 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, 10.12.2002, [7] - RU №2199839 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, 27.02.2003, внутриплатная экранировка разнородных функциональных зон (зон аналоговой, аналого-цифровой и цифровой обработки) реализована с помощью плоскостных экранов - земляных плоскостей, выполненных во внутренних проводящих слоях многослойной печатной платы. Эти земляные плоскости служат плоскостями питания потенциала «Земля» в соответствующих функциональных зонах, к ним подсоединены земляные выводы электрорадиоэлементов этих зон. Внутриплатная плоскостная экранировка с помощью земляных плоскостей позволяет уменьшить влияние паразитных наводок и наведенных помех, создаваемых элементами, принадлежащими разнородным функциональным зонам и передаваемых, в основном, по цепям питания. Наибольший эффект внутриплатная плоскостная экранировка дает в случаях, когда разнородные функциональные зоны расположены на печатной плате последовательно в соответствии с последовательностью обработки сигналов, при этом экранирующий эффект максимален вблизи земляных плоскостей и уменьшается по мере удаления от них. В частности, экранирующий эффект от внутриплатной плоскостной экранировки снижается у границ экранируемых зон.

В случаях, когда требуется повысить эффект внутриплатной экранировки на границах каких-либо экранируемых зон, к плоскостным экранам добавляются барьерные экраны, например как в известном радиоэлектронном блоке, предназначенном для приема и обработки сигналов СРНС, описанном в [8] - RU №2173036 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 27.08.2001. Этот радиоэлектронный блок, реализующий объединенную внутриплатную плоскостную и барьерную экранировку, принят в качестве прототипа.

Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, принятый в качестве прототипа, содержит многослойную печатную плату, несущую на себе соединители для связи с внешними устройствами, а также печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым функциональным зонам. Первая из этих зон является зоной аналоговой обработки сигналов (в ней осуществляется частотная фильтрация сигналов и преобразование по частоте), вторая зона является зоной аналого-цифрового преобразования сигналов, третья зона является зоной цифровой обработки сигналов и интерфейсного преобразования. Указанные зоны расположены последовательно вдоль многослойной печатной платы, каждая из зон занимает всю ширину платы, электрические связи между зонами осуществляются посредством соединительных печатных проводников, расположенных преимущественно в наружных проводящих слоях.

Напряжение питания потенциала «Земля» в функциональные зоны поступает от точки подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате через систему последовательно соединенных земляных плоскостей, служащих одновременно плоскостными экранами и плоскостями питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов соответствующих функциональных зон. При этом точка подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате соединена с земляной плоскостью третьей функциональной зоны, земляная плоскость третьей функциональной зоны соединена с земляной плоскостью второй функциональной зоны, а земляная плоскость второй функциональной зоны - с земляной плоскостью первой функциональной зоны. Соединение указанных земляных плоскостей, расположенных в одном проводящем слое, осуществлено с помощью земляных перемычек, расположенных в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, служащих для передачи сигналов из одной функциональной зоны в другую.

Напряжение питания потенциала «Питание» в функциональные зоны поступает от точки подвода потенциала «Питание» на многослойной печатной плате через систему последовательно соединенных фильтров питания. Первый фильтр питания, расположенный в третьей функциональной зоне, представляет собой фильтрующий конденсатор, его первый и второй выводы соединены соответственно с точками подвода потенциала «Питание» и «Земля» на многослойной печатной плате. Первый фильтр питания фильтрует напряжение питания, поступающее на плоскость цифрового питания третьей функциональной зоны. Второй фильтр питания, расположенный в третьей функциональной зоне, представляет собой проходной конденсатор, его входной вывод соединен с плоскостью цифрового питания третьей зоны, земляной вывод соединен с земляной плоскостью третьей зоны, а выходной вывод - с расположенной во второй функциональной зоне общей точкой проводников питания этой зоны. Третий фильтр питания, расположенный во второй функциональной зоне, представляет собой проходной фильтр, реализующий функцию Т-образного LC - фильтра, его входной вывод соединен с выходным выводом второго фильтра питания, земляной вывод соединен с земляной плоскостью второй зоны, а выходной вывод - с расположенной в первой функциональной зоне общей точкой проводников питания этой зоны.

Внутриплатная плоскостная экранировка, реализованная в блоке-прототипе с помощью плоскостных экранов - земляных плоскостей функциональных зон, обеспечивает уменьшение влияние паразитных наводок и наведенных помех, создаваемых в функциональных зонах и передаваемым, в основном, по цепям питания.

Внутриплатная плоскостная экранировка дополнена в блоке-прототипе внутриплатной барьерной экранировкой, усиливающей экранирующий эффект по периметру первой функциональной зоны и по границе между второй и третьей функциональными зонами.

Внутриплатная барьерная экранировка по границе между второй и третьей функциональными зонами реализована с помощью первого барьерного экрана, образованного экранирующими печатными проводниками, выполненными друг под другом в наружных и внутренних (свободных от размещения земляных плоскостей) проводящих слоях вдоль границы между второй и третьей функциональными зонами. Экранирующие печатные проводники первого барьерного экрана соединены друг с другом и с земляной плоскостью третьей функциональной зоны соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и имеют разрывы для прохождения печатных проводников, пересекающих этот барьерный экран.

Внутриплатная барьерная экранировка по периметру первой функциональной зоны реализована с помощью второго барьерного экрана, образованного экранирующими печатными проводниками, выполненными друг под другом по периметру первой функциональной зоны в наружных и, при необходимости, во внутренних проводящих слоях, свободных от размещения земляных плоскостей. Экранирующие печатные проводники второго барьерного экрана соединены друг с другом и с земляной плоскостью первой функциональной зоны соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и имеют разрывы для прохождения печатных проводников, пересекающих этот барьерный экран.

Особенностью внутриплатной экранировки, реализованной в блоке-прототипе, является то, что барьерные экраны конструктивно и электрически соединены с плоскостными экранами и фактически служат их продолжением в направлении, перпендикулярном их плоскостям, а также то, что барьерные и плоскостные экраны принадлежат одной и той же земляной цепи - цепи подвода потенциала «Земля» в функциональные зоны. Поскольку эта земляная цепь является общей цепью для замыкания на «землю» всех экранируемых в блоке-прототипе токов помех, то для уменьшения их «блуждания» при протекании по указанным экранам необходимо соблюдение принципа последовательного линейного расположения функциональных зон в соответствии с последовательностью обработки сигналов.

При соблюдении этого принципа примененная в блоке-прототипе объединенная плоскостная и барьерная экранировка обеспечивает уменьшение до приемлемого уровня взаимных паразитных наводок и наведенных помех, создаваемых элементами, принадлежащими разным функциональным зонам, тем самым решается задача обеспечения внутриблочной электромагнитной совместимости.

В случае, когда не удается реализовать принцип последовательного линейного расположения функциональных зон в соответствии с последовательностью обработки сигналов, например в случае, когда каждая из функциональных зон имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной, рассмотренная экранировка с помощью объединенных плоскостных и барьерных экранов не дает нужного эффекта для обеспечения электромагнитной совместимости разнородных функциональных зон.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции одноплатного радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается электромагнитная совместимость разнородных функциональных зон, в том числе в случае, когда каждая из них имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой содержит многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими плоскостями питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены земляными перемычками, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, предназначенных для передачи сигналов из одной экранируемой функциональной зоны в другую, и подключены к точке подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате. В отличие от прототипа, экранируемые функциональные зоны связаны с расположенными за их пределами точками питания соответствующими двухпроводниковыми подводящими линиями питания, состоящими из пар печатных проводников «Питание» и «Земля», причем внутри экранируемой функциональной зоны печатный проводник «Питание» подводящей линии питания соединен с соответствующим фильтрующим элементом, а печатный проводник «Земля» - с земляной плоскостью, при этом экранируемые функциональные зоны окружены по своим периметрам индивидуальными барьерными экранами, конструктивно не связанными с земляными плоскостями и соединенными с точкой подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате собственными земляными печатными проводниками.

В вариантах реализации, имеющих практическое значение, в двухпроводниковых подводящих линиях питания печатные проводники «Питание» и «Земля» расположены преимущественно параллельно.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, представленными на фиг.1-11, иллюстрирующими пример выполнения на восьмислойной печатной плате радиоэлектронного блока, служащего для приема и обработки сигналов корректирующей информации для приемников сигналов СРНС.

На фиг.1 представлен пример, иллюстрирующий расположение электрорадиоэлементов в наружном первом проводящем слое восьмислойной печатной платы в рассматриваемом примере выполнения заявляемого радиоэлектронного блока (вид со стороны элементов первого проводящего слоя, печатные проводники условно не показаны);

на фиг.2 - пример, иллюстрирующий расположение электрорадиоэлементов в наружном восьмом проводящем слое (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные, печатные проводники условно не показаны);

на фиг.3 - фрагмент рисунка печати наружного первого проводящего слоя;

на фиг.4 - фрагмент рисунка печати внутреннего второго проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.5 - фрагмент рисунка печати внутреннего третьего проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.6 - фрагмент рисунка печати внутреннего четвертого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.7 - фрагмент рисунка печати внутреннего пятого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.8 - фрагмент рисунка печати внутреннего шестого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.9 - пример рисунка печати внутреннего седьмого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.10 - фрагмент рисунка печати наружного восьмого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.11 - фрагмент функциональной электрической схемы, поясняющий выполнение электрических связей по «питанию» с помощью двухпроводниковых линий питания.

Заявляемый радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой в рассматриваемом примере выполнения (фиг.1-11) содержит многослойную печатную плату 1 с восемью проводящими слоями (далее - печатная плата 1), на которой выполнена электрическая схема приема и обработки сигналов корректирующей информации (сигналов «дифференциальных поправок») для приемников сигналов СРНС, излучаемых передатчиками соответствующих корректирующих пунктов или радиомаяков. Входящие в состав этой схемы электрорадиоэлементы 2 и соединители 3 (31, 32, 33, 34) расположены на наружных проводящих слоях (фиг.1, 2), а печатные проводники - в наружных и внутренних проводящих слоях (фиг.3-10).

В рассматриваемом примере печатные проводники и электрорадиоэлементы 2 сгруппированы по четырем экранируемым функциональным зонам (далее - функциональным зонам) 4, 5, 6 и 7. Функциональная зона 4 является зоной аналоговой обработки сигналов, в ней осуществляется частотная фильтрация и усиление до необходимого уровня аналоговых сигналов, поступающих от источника входных сигналов, например, от внешней приемной антенны (на фиг.1-11 не показана). Функциональная зона 5 является зоной последующей аналого-цифровой обработки сигналов, в ней осуществляется преобразование сигналов в цифровой вид, необходимый для дальнейшей цифровой обработки. Функциональная зона 6 является зоной цифровой обработки сигналов, в ней осуществляется обработка сигналов с помощью цифрового процессора с получением выходных сигналов, несущих корректирующую информацию для приемников сигналов СРНС. Функциональная зона 7 является зоной формирования опорных сигналов, используемых в функциональных зонах 5 и 6.

В рассматриваемом примере соединитель 31, предназначенный для подключения источника входных сигналов, расположен внутри функциональной зоны 4, соединитель 32, предназначенный для подключения жгута, по которому подаются команды для настройки формирователя опорных сигналов, расположен внутри функциональной зоны 7, соединители 33 и 34, предназначенные для подключения периферийных устройств и внешнего источника питания, расположены за границами функциональной зоны 6.

Функциональные зоны 4, 5, 6, 7 расположены на печатной плате 1 исходя из обеспечения максимальной плотности компоновки. При этом функциональная зона 4 граничит с функциональными зонами 5, 6 и 7, функциональная зона 6 граничит с функциональными зонами 4 и 5, функциональная зона 5 граничит с функциональными зонами 4, 6 и 7, а функциональная зона 7 граничит с функциональными зонами 4 и 5 (фиг.1, 2).

Электромагнитная совместимость при таком нелинейном расположении функциональных зон 4, 5, 6, 7, когда каждая из них имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной, обеспечивается за счет их экранировки с помощью рассматриваемых ниже раздельных плоскостных и барьерных экранов и применения индивидуальных двухпроводниковых подводящих линий питания, связывающих функциональные зоны с расположенными за их пределами точками питания.

Плоскостные экраны, с помощью которых в заявляемом радиоэлектронном блоке осуществляется плоскостная экранировка функциональных зон 4, 5, 6, 7, образованы расположенными во внутренних проводящих слоях земляными плоскостями, служащими плоскостями питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов этих зон.

Так, в рассматриваемом примере плоскостные экраны в функциональной зоне 4 образованы соединенными соответствующими отверстиями межслойных соединений земляными плоскостями 8 и 9, расположенными соответственно во втором и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 9).

Плоскостные экраны в функциональной зоне 5 образованы соединенными соответствующими отверстиями межслойных соединений «аналоговыми» 10, 11, 12 и «цифровыми» 13, 14, 15 земляными плоскостями, при этом «аналоговая» и «цифровая» земляные плоскости 10 и 13 расположены во втором проводящем слое (фиг.4), «аналоговая» и «цифровая» земляные плоскости 11 и 14 расположены в пятом проводящем слое (фиг.7), «аналоговая» и «цифровая» земляные плоскости 12 и 15 расположены в седьмом проводящем слое (фиг.9). Применение раздельных «аналоговых» и «цифровых» земляных плоскостей в функциональной зоне 5 в рассматриваемом примере связано с применением аналого-цифрового преобразователя, требующего раздельного «аналогового» и «цифрового» питания.

Плоскостной экран в функциональной зоне 6 образован земляной плоскостью 16, расположенной в седьмом проводящем слое (фиг.9).

Плоскостные экраны в функциональной зоне 7 образованы соединенными соответствующими отверстиями межслойных соединений земляными плоскостями 17, 18, 19, 20 и 21, расположенными соответственно во втором, третьем, четвертом, шестом и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 5, 6, 8, 9).

Земляные плоскости 9, 12, 15, 16, 21 функциональных зон 4, 5, 6, 7, расположенные в седьмом проводящем слое (фиг.9), соединены земляными перемычками, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, предназначенных для передачи сигналов из одной функциональной зоны в другую.

Так, земляная плоскость 9 функциональной зоны 4 соединена с «аналоговой» земляной плоскостью 12 функциональной зоны 5 земляной перемычкой 22 (фиг.9), расположенной в соответствии с расположением сигнального печатного проводника 23 в четвертом проводящем слое (фиг.6), служащего для передачи аналоговых сигналов из функциональной зоны 4 в функциональную зону 5. Земляная плоскость 9 функциональной зоны 4 соединена также с земляной плоскостью 16 функциональной зоны 6 земляной перемычкой 24 (фиг.9), расположенной в соответствии с расположением группы сигнальных печатных проводников 25 в третьем проводящем слое (фиг.5), служащих для передачи управляющих сигналов из функциональной зоны 6 в функциональную зону 4. «Цифровая» земляная плоскость 15 функциональной зоны 5 соединена с земляной плоскостью 21 функциональной зоны 7 и с земляной плоскостью 16 функциональной зоны 6 земляными перемычками 26 и 27 (фиг.9), расположенными в соответствии с прохождением через функциональную зону 5 группы сигнальных печатных проводников 28 в третьем проводящем слое (фиг.5), служащих для передачи опорных сигналов из функциональной зоны 7 в функциональные зоны 5 и 6. Кроме этого, «цифровая» земляная плоскость 15 функциональной зоны 5 соединена с земляной плоскостью 16 функциональной зоны 6 земляной перемычкой 29 (фиг.9), расположенной в соответствии с расположением группы сигнальных печатных проводников 30 в третьем проводящем слое (фиг.5), служащих для передачи преобразованных в цифровой вид сигналов из функциональной зоны 5 в функциональную зону 6. Кроме этих соединений земляная плоскость 16 функциональной зоны 6 соединена печатным проводником 31 «Земля» с точкой 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 (фиг.9).

Конструктивно точка 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 представляет собой металлизированное отверстие межслойных соединений, в котором распаян вывод соединителя 34, предназначенный для соединения с «земляным» выводом внешнего источника питания.

Барьерные экраны, с помощью которых в заявляемом радиоэлектронном блоке осуществляется барьерная экранировка функциональных зон 4, 5, 6, 7, образованы экранирующими печатными проводниками, выполненными друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях по периметрам этих зон и соединенными друг с другом соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений.

Так, в рассматриваемом примере барьерный экран функциональной зоны 4 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 33, а именно 331, 332, 333, 334, 335, 336, 337, 338 соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 33 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 34 (фиг.3-10).

Барьерный экран функциональной зоны 5 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 35, а именно 351, 352, 353, 354, 355, 356, 357, 358 соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 35 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 36 (фиг.3-10).

Барьерный экран функциональной зоны 6 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 37, а именно 371, 372, 373, 374, 375, 376, 377, 378 соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 37 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 38 (фиг.3-10).

Барьерный экран функциональной зоны 7 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 39, а именно 391, 392, 393, 394, 395, 396, 397, 398 соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 39 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 40 (фиг.3-10).

Барьерные экраны образуют в объеме печатной платы 1 индивидуальные, замкнутые по периметрам функциональных зон 4, 5, 6, 7 электрические экранирующие контуры, внутри которых располагаются рассмотренные выше земляные плоскости, служащие для этих функциональных зон плоскостями питания потенциала «Земля» и плоскостными экранами. Печатные проводники, пересекающие барьерные экраны, проходят через соответствующие разрывы, выполненные в экранирующих печатных проводниках, без электрического соединения с ними.

Особенностью рассмотренных барьерных экранов является то, что они, в отличие от прототипа, конструктивно не связаны с плоскостными экранами - земляными плоскостями функциональных зон, а их электрическое соединение с точкой 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 осуществлено с помощью собственных земляных печатных проводников 41, расположенных в рассматриваемом примере в четвертом проводящем слое (фиг.6).

Другой отличительной особенностью заявляемого радиоэлектронного блока является применение индивидуальных двухпроводниковых подводящих линий питания, связывающих функциональные зоны 4, 5, 6, 7 с расположенными за их пределами точками питания. Подводящие линии питания состоят из пар печатных проводников «Питание» и «Земля», расположенных преимущественно параллельно. Внутри каждой из функциональных зон печатный проводник «Питание» соответствующей подводящей линии питания соединен с фильтрующим элементом, а печатный проводник «Земля» - с земляной плоскостью.

Так, в рассматриваемом примере функциональная зона 6 связана с точкой 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 рассмотренным выше печатным проводником 31 «Земля», расположенным в седьмом проводящем слое (фиг.9, 11), а с точкой 42 подвода потенциала «Питание» на печатной плате 1 - печатным проводником 43 «Питание», расположенным в шестом проводящем слое (фиг.8, 11). Конструктивно точка 42 подвода потенциала «Питание» на печатной плате 1 представляет собой металлизированное отверстие межслойных соединений, в котором распаян вывод соединителя 34, предназначенный для соединения с «потенциальным» выводом внешнего источника питания. Внутри функциональной зоны 6 печатный проводник 31 «Земля» соединен с земляной плоскостью 16 (фиг.9, 11), а печатный проводник 43 «Питание» соединен через диод 44 с конденсатором 45, выполняющим функцию фильтрующего элемента (фиг.11). Диод 44 выполняет функцию ограничительного элемента, препятствующего поступлению напряжения питания непредусмотренной полярности. Соединение печатного проводника 43 «Питание» с диодом 44 осуществляется с помощью соответствующего отверстия межслойных соединений. Выходной вывод диода 44 связан с входным выводом преобразователя напряжения 46, служащего для преобразования входного напряжения питания, например 5 В, в пониженное напряжение питания, например 3 В, используемого, в частности, для питания функциональной зоны 7. Выходной и земляной выводы преобразователя 46 соединены с «потенциальной» 47 и «земляной» 48 точками питания функциональной зоны 7. Эти точки образованы соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и расположены в пределах функциональной зоны 6 (фиг.11, 7, 4).

Двухпроводниковая подводящая линия питания, связывающая функциональную зону 7 с «потенциальной» 47 и «земляной» 48 точками питания, состоит из печатного проводника 49 «Питание», расположенного в пятом проводящем слое (фиг.7, 11), и печатного проводника 50 «Земля», расположенного во втором проводящем слое (фиг.4, 11). Печатные проводники 49 «Питание» и 50 «Земля» на преобладающих участках своей трассировки расположены параллельно. Внутри функциональной зоны 7 печатный проводник 49 «Питание» соединен посредством соответствующего отверстия межслойных соединений с фильтрующим элементом - конденсатором 51 (фиг.11), а печатный проводник 50 «Земля» - с земляной плоскостью 17, расположенной во втором проводящем слое (фиг.4, 11), которая в свою очередь соединена соответствующими отверстиями межслойных соединений с земляными плоскостями 18, 19, 20 и 21, расположенными, соответственно, в третьем, четвертом, шестом и седьмом проводящих слоях (фиг.5, 6, 8, 9).

С точками 42 и 32 подвода потенциалов «Питание» и «Земля» на печатной плате 1 связана также функциональная зона 5. В рассматриваемом примере эта связь осуществлена с помощью двух двухпроводниковых подводящих линий питания, что обусловлено использованием в функциональной зоне 5 аналого-цифрового преобразователя, требующего по условиям своего применения раздельного «цифрового» и «аналогового» питания. Одна из этих подводящих линий питания - линия «цифрового» питания - состоит из печатного проводника 52 «Питание», расположенного в шестом проводящем слое (фиг.8, 11), и печатного проводника 53 «Земля», расположенного в третьем проводящем слое (фиг.5, 11). Другая из этих подводящих линий литания - линия «аналогового» питания - состоит из печатного проводника 54 «Питание» и печатного проводника 55 «Земля», оба расположенных в шестом проводящем слое (фиг.8, 11). В каждой из этих подводящих линий питания печатные проводники 52 «Питание» и 53 «Земля», 54 «Питание» и 55 «Земля» на преобладающих участках своей трассировки расположены параллельно. Внутри функциональной зоны 5 печатный проводник 52 «Питание» подводящей линии «цифрового» питания соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с входным выводом Г-образного LC-фильтра, образованного индуктивным 56 и емкостным 57 компонентами (фиг.11), а печатный проводник 53 «Земля» этой линии соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с «цифровыми» земляными плоскостями 13, 14, 15, расположенными соответственно во втором, пятом и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 7, 9, 11). Внутри функциональной зоны 5 печатный проводник 54 «Питание» подводящей линии «цифрового» питания соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с входным выводом Г-образного LC-фильтра, образованного индуктивным 58 и емкостным 59 компонентами (фиг.11), а печатный проводник 55 «Земля» этой линии соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с «аналоговыми» земляными плоскостями 10, 11 и 12, расположенными во втором, пятом и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 7, 9, 11). Выходной и земляной выводы Г-образного LC-фильтра, образованного индуктивным 58 и емкостным 59 компонентами, соединены с «потенциальной» 60 и «земляной» 61 точками питания функциональной зоны 4. Эти точки образованы соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и расположены в пределах функциональной зоны 5 (фиг.11, 6, 7).

Двухпроводниковая подводящая линия питания, связывающая функциональную зону 4 с «потенциальной» 60 и «земляной» 61 точками питания, состоит из печатного проводника 62 «Питание», расположенного в четвертом проводящем слое (фиг.6, 11), и печатного проводника 63 «Земля», расположенного в пятом проводящем слое (фиг.7, 11). Печатные проводники 62 «Питание» и 63 «Земля» на преобладающих участках своей трассировки расположены параллельно. Внутри функциональной зоны 4 печатный проводник 62 «Питание» соединен посредством соответствующего отверстия межслойных соединений с фильтрующим элементом - конденсатором 64 (фиг.11), а печатный проводник 63 «Земля» соединен посредством соответствующего отверстия межслойных соединений с земляными плоскостями 8 и 9, расположенными соответственно во втором и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 9, 11).

Практические конструкции, представляющие собой опытные образцы радиоэлектронных блоков, предназначенные для приема и обработки сигналов корректирующей информации для приемников сигналов СРНС, характеризуются следующими конструктивными параметрами: размеры печатной платы 1 с восемью проводящими слоями составляют 45 мм по ширине и 95 мм по длине; шаг, с котором расположены металлизированные отверстия межслойных соединений 34, 36, 38, 40, составляет от 3,0 до 6,0 мм; расстояние между экранирующими печатными проводниками 33, 35, 37, 39 и ближайшими печатными элементами составляет не менее 0,5 мм; ширина земляных перемычек 22, 24, 26, 27, 29 составляет от 1,0 до 4,0 мм; ширина экранирующих печатных проводников 33 в функциональной зоне 4 составляет от 0,3 до 0,5 мм; ширина экранирующих печатных проводников 35, 37, 39 в функциональных зонах 5, 6, 7 составляет от 1,5 до 2,0 мм. Выполнение экранирующих печатных проводников 35, 37, 39 шириной 1,5÷2,0 мм позволяет устанавливать на них, при необходимости, внешние экраны (на фиг.1-11 не показаны), при этом в качестве посадочных мест используются металлизированные отверстий межслойных соединений 36, 38, 40.

Совокупность рассмотренных конструктивных факторов - раздельное выполнение плоскостных и барьерных экранов, отдельное подключение барьерных экранов к точке 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 с помощью собственных земляных печатных проводников 41, применение индивидуальных двухпроводниковых подводящих линий питания, связывающих функциональные зоны 4, 5, 6, 7 и их земляные плоскости с расположенными за их пределами точками питания, соединение земляных плоскостей земляными перемычками 22, 24, 26, 27, 29, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, - минимизирует возвратные контура для сигнальных цепей и цепей питания, что уменьшает создаваемые ими помехи (паразитные токи), а также обеспечивает разделение и «канализирование» путей, по которым паразитные токи, экранируемые плоскостными и барьерными экранами, стекаются с плоскостных и барьерных экранов и замыкаются на «землю» в общей точке 13. В результате «канализирования» путей замыкания на «землю» паразитных токов исключается их «блуждание» по экранам, свойственное блоку-прототипу, что повышает эффективность экранирования в отношении каждой из функциональных зон.

Реализуемый таким образом эффект устранения паразитных наводок и наведенных помех и исключения взаимного влияния функциональных зон друг на друга (эффект электромагнитной совместимости) позволяет размещать разнородные функциональные зоны исходя из требования максимальной плотности компоновки, а не из принципа последовательного расположения в соответствии с последовательностью обработки сигналов, что имеет место в блоке-прототипе. Тем самым снимаются конструктивные ограничения на топологию печатной платы и расширяются возможности по миниатюризации радиоэлектронного блока.

Таким образом, из рассмотренного следует, что заявляемое изобретение технически осуществимо, промышленно реализуемо и решает поставленную техническую задачу по созданию конструкции одноплатного радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается электромагнитная совместимость разнородных функциональных зон, в том числе в случае, когда каждая из функциональных зон имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной.

Источники информации

1. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств/ А.Д.Князев// М.: Радио и связь, 1984, с.5.

2. RU №2125775 C1, H 05 К 1/00, 3/46, опубл. 27.01.1999.

3. RU №2172080 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 10.08.2001.

4. RU №2188522 C1, H 05 К 1/14, H 01 P 11/00, опубл. 27.08.2002.

5. RU №2192108 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, опубл. 27.10.2002.

6. RU №2194375 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, опубл. 10.12.2002.

7. RU №2199839 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, опубл. 27.02.2003.

8. RU №2173036 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 27.08.2001.

1. Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, содержащий многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими плоскостями питания потенциала "Земля" для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены земляными перемычками, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, предназначенных для передачи сигналов из одной экранируемой функциональной зоны в другую, и подключены к точке подвода потенциала "Земля" на многослойной печатной плате, отличающийся тем, что экранируемые функциональные зоны связаны с расположенными за их пределами точками питания соответствующими двухпроводниковыми подводящими линиями питания, состоящими из пар печатных проводников "Питание" и "Земля", причем внутри экранируемой функциональной зоны печатный проводник "Питание" подводящей линии питания соединен с соответствующим фильтрующим элементом, а печатный проводник "Земля" - с земляной плоскостью, при этом экранируемые функциональные зоны окружены по своим периметрам индивидуальными барьерными экранами, конструктивно не связанными с земляными плоскостями и соединенными с точкой подвода потенциала "Земля" на многослойной печатной плате собственными земляными печатными проводниками.

2. Радиоэлектронный блок по п.1, отличающийся тем, что в двухпроводниковых подводящих линиях питания печатные проводники "Питание" и "Земля" расположены преимущественно параллельно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, в которых осуществляется аналоговая и цифровая обработка радиосигналов.
Изобретение относится к периферийным устройствам, используемым в компьютерной технике. .
Изобретение относится к материалам, предназначенным для защиты человека в производственных, административных и жилых помещениях от воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона, возникающих от работы электросетей, электроприборов, при эксплуатации мобильных и радиотелефонов, а также для защиты человека от геопатогенного воздействия окружающей среды.

Изобретение относится к лицевому элементу для вставляемых в несущий каркас вставных блоков с электромагнитным экранированием. .

Изобретение относится к электромагнитной защите электронных печатных плат радиоэлектронного оборудования. .

Изобретение относится к технологии получения экранирующих материалов, включающих пленочные нити; указанные нити выполнены из термопластичного полимера, наполненного ферри- или ферромагнетиками, и имеют степень магнитной текстуры не менее 20%, толщину, превышающую по крайней мере в 2 раза размер частиц наполнителя, и пористость менее 30%.

Изобретение относится к области защиты аппаратуры от воздействия электромагнитных полей. .

Изобретение относится к способу изготовления опоры, снабженной экранирующей оболочкой против негативного воздействия излучения, включающему стадии размещения подложки из пластмассы с металлизированной поверхностью в пресс-форме для литья под давлением, и выполнения формования литьем под давлением пластмассы для образования опоры.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электропроводящему синтетическому материалу для формования экранирующего профиля в нужном месте на детали экранирующего корпуса. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, в которых осуществляется аналоговая и цифровая обработка радиосигналов.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании блоков приемников аппаратуры потребителей сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС, GPS и т.п.
Изобретение относится к радиоэлектронике. .

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к устройствам печатных плат. .

Изобретение относится к печатной плате для электрических приборов с ВЧ-компонентами, в частности для мобильных приборов радиосвязи. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, предназначенных, в частности, для приема и обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем.

Изобретение относится к радиоэлектронике, может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, предназначенных, в частности, для приема и обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем.

Изобретение относится к радиоэлектронике, может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, предназначенных в частности для приема и обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении гибридных интегральных схем и многослойных печатных плат (МПП) с применением полимерной подложки.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, в которых осуществляется аналоговая и цифровая обработка радиосигналов.
Наверх