Герметичный фокальный узел блока оптико-электронного преобразования

Изобретение относится к оптико-электронным системам дистанционного зондирования подстилающей поверхности, и в частности к бортовым оптическим комплексам дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) космических летательных аппаратов и может быть использовано в бортовых системах дистанционного зондирования подстилающей поверхности. Многоканальный интегральный блок оптико-электронного преобразования содержит узел фокальной плоскости с установленными на основании в шахматном порядке двумя рядами матричными фотоприемниками с зарядовой связью (ФПЗС матрицы), которые электрически связаны с ячейками тактового питания и аналого-цифровой обработки и упаковки видеосигналов (ТОС) и тактового питания (ТП). Электрические связи выполнены в виде герметичного узла ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС. Технический результат - повышение надежности, уменьшение массы и габаритов, упрощение технологии сборки и регулировки многоканального интегрального блока оптико-электронного преобразования. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к оптико-электронным системам дистанционного зондирования подстилающей поверхности и, в частности к бортовым оптическим комплексам дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) космических летательных аппаратов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является взятый нами за прототип многоканальный интегральный блок оптико-электронного преобразования - блок ОЭП [1], представленный на фиг.1.

Цифрами на фигуре 1 показаны основные узлы блока ОЭП, взятого за прототип: 1 - крышка блока со светофильтром; 2 - матричные фотоприемники с зарядовой связью (ФПЗС матрицы); 3 - торцевая левая стенка кожуха; 4 - рама; 5 - ячейка аналого-цифровой обработки и упаковки видеосигналов (ТОС); 6 - кожух; 7 - ячейка тактового питания (ТП); 8 - торцевая правая стенка кожуха; 9 - основание.

Как видно из фигуры 1, блок ОЭП, взятый за прототип, содержит узел фокальной плоскости, с установленными на основании - 9 в шахматном порядке двумя рядами ФПЗС матриц - 2, герметично закрытых крышкой блока со светофильтром - 1, электрически связанных с ячейками ТОС - 5 и ТП - 7 (входы которых соединены с регистровыми выходами ФПЗС матриц - 2), установленных с двух сторон рамы - 4 и герметично закрытые кожухом - 6 с двумя торцевыми стенками 3 и 8 с герметично установленными на них соединителями.

Недостатками данного блока является:

- наличие кожуха - 6 с герметично установленными на его боковых стенках 3 и 8 соединителями, т.к. такой конструктив усложняет технологию сборки блока, а также ухудшает показатели надежности из-за наличия линий герметизации по соединителям дополнительно к основным по кожуху - 6 и крышке со светофильтром - 1;

- наличие единого герметичного объема как для фокального узла с ФПЗС матрицами - 2, так и для нижней части блока с ячейками ТОС - 5 и ТП - 6, т.к. образующиеся при монтаже и регулировке блока различные загрязнения могут попасть на светофильтр крышки - 1 или на матрицы ФПЗС - 2, что может привести к ухудшению целевых характеристик блока или к потере работоспособности матриц - 2.

Целью изобретения является повышение надежности, уменьшение массы и габаритов, а также упрощение технологии сборки и регулировки блока ОЭП.

Поставленная цель достигается тем, что в известном блоке ОЭП, содержащем узел фокальной плоскости с установленными на основании в шахматном порядке двумя рядами ФПЗС матриц, электрически связанных с ячейками тактового питания (ТП) и аналого-цифровой обработки и упаковки видеосигналов (ТОС), установленных с двух сторон рамы, электрические связи с ячейками ТП и ТОС выполнены посредством герметичного узла ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС, образующего герметичный фокальный узел блока ОЭП.

При этом герметичный узел ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС может представлять собой ячейку предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС герметично установленную в пазу обечайки, ячейка предварительных усилителей аналоговых сигналов и фильтров тактового питания ФПЗС может содержать гибко-жесткую печатную плату (ГЖПП), которая имеет как минимум три гибкие и две жесткие части, причем две жесткие и одна гибкая часть, закрепленные на жестком элементе, и гибко-жесткая печатная плата могут дополнительно иметь две жесткие части, на которых установлены электрические соединители, а сама ячейка предварительных усилителей аналоговых сигналов и фильтров тактового питания ФПЗС может быть герметично установлена в пазу основания герметичного фокального узла.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

Цифрами на фигуре 2 показаны следующие элементы блока ОЭП: 10 - крышка со светофильтром; 11 - матрицы ФПЗС; 12 - боковая стенка; 13 - герметичный фокальный узел; 14 - негерметичный объем блока; 15 - основание; 16 - левая торцевая стенка; 17 - центральная рама для установки ячеек; 18 - ячейка тактового питания (ТП); 19 - ячейки тактового питания и аналого-цифровой обработки и упаковки видеосигналов (ТОС); 20 - нижняя теплоотводящая рама; 21 - боковая стенка блока; 22 - правая торцевая стенка; 23 - герметичный узел ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС.

Цифрами на фигурах 3-6 показаны следующие элементы герметичного узла ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС: 24 - ячейка предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС; 25 - обечайка; 26 - гибкая часть №1; 27 - жесткий элемент; 28 - жесткая часть №1; 29 - гибкая часть №2; 30 - гибкая часть №3; 31 - жесткая часть №2; 32 - дополнительная жесткая часть №3; 33 - электрические соединители; 34 - дополнительная жесткая часть №4.

Как видно из представленных чертежей предложенный блок ОЭП (см. фиг.2) отличается от прототипа наличием герметичного фокального узла - 13 с установленными в нем на основании блока - 15 двумя рядами в шахматном порядке матрицами ФПЗС - 11, закрытых крышкой со светофильтром - 10 и герметичным узлом ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 23, через который матрицы ФПЗС - 11 электрически связаны с ячейками ТП - 18 и ТОС - 19, установленными с двух сторон рамы - 17, перпендикулярно теплоотводящей рамы - 20, закрытыми с торцов блока стенками 16 и 22 с установленными соединителями, а с боков - стенками 12 и 21, что образует негерметичный объем блока - 14. Благодаря изолированию от внешней окружающей среды фокального узла удалось сократить число линий герметизации по соединителям в блоке на боковых торцах стенок 16 и 22, что позволило повысить его надежность.

Герметичный узел ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 23 представляет собой ячейку предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 24 герметично установленную в пазу обечайки - 25 (см. фиг.3), которая механически герметично крепится к основанию - 15, что позволило обеспечить электрическую связь между матрицами 11 и ячейками 18 и 19, не нарушая герметичности фокального узла. Ячейка предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 24, содержит ГЖПП, которая имеет как минимум три гибкие (26, 29, 30) и две жесткие (28, 31) части, закрепленные на жестком элементе - 27 (см. фиг.4), а также имеет две жесткие части 33 и 35 (см. фиг.5), на которых установлены электрические соединители - 34. Такой конструктив ГЖПП обеспечивает разъемный электрический беспроводной контакт между матрицами ФПЗС - 11 с ячейками ТП - 18 и ТОС - 19 посредством электрических соединителей - 34, установленных на жестких частях 28 и 31, через гибкие шлейфы - части 26, 29, 30, что позволило уменьшить долю проводного монтажа и упростить технологию регулировки и сборки блока.

Кроме того, возможны конструктивные варианты блока ОЭП, при которых ячейка предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 24 герметично установлена в пазу основания - 15 герметичного фокального узла - 13 (см. фиг.6), что позволяет существенно уменьшить габариты блока ОЭП.

Таким образом, предлагаемый многоканальный блок оптико-электронного преобразования позволяет:

- уменьшить габариты и массу, а также упростить технологию сборки и регулировки, благодаря введению в конструктив герметичного узла ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 23, что позволило выделить негерметичный объем блока - 14, исключить из конструкции неудобный кожух - 6 и использовать легкосъемные стенки 12 и 21;

- уменьшить долю проводного монтажа, благодаря применению ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС - 24 с дополнительными жесткими частями 33 и 35 с установленными на них электрическими соединителями - 34 для обеспечения электрического беспроводного разъемного контакта с ячейками ТП - 18 и ТОС - 19;

- повысить надежность, благодаря изолированию от внешней окружающей среды фокального узла (герметичный фокальный узел - 13) и уменьшению числа линий герметизации по соединителям в сравнении с блоком-прототипом.

Источники информации

1. «Многоканальный интегральный блок оптико-электронного преобразования». Кузьмичев A.M., Жевако В.В., Бакланов А.И. RU 2469368 C1, 04.05.2011.

1. Многоканальный блок оптико-электронного преобразования, содержащий узел фокальной плоскости с установленными на основании в шахматном порядке двумя рядами ФПЗС, матриц электрически связанных с ячейками тактового питания (ТП) и аналого-цифровой обработки и упаковки видеосигналов (ТОС), установленных с двух сторон рамы, отличающийся тем, что электрические связи с ячейками ТП и ТОС выполнены посредством герметичного узла ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС, образующего герметичный фокальный узел блока оптико-электронного преобразования (ОЭП).

2. Многоканальный блок ОЭП по п. 1, отличающийся тем, что герметичный узел ячейки предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС представляет собой ячейку предварительного усиления аналогового сигнала и фильтров тактового питания ФПЗС, герметично установленную в пазу обечайки.

3. Многоканальный блок ОЭП по п. 2, отличающийся тем, что ячейка предварительных усилителей аналоговых сигналов и фильтров тактового питания ФПЗС содержит гибко-жесткую печатную плату (ГЖПП), которая имеет как минимум три гибкие и две жесткие части, причем две жесткие и одна гибкая часть закреплены на жестком элементе.

4. Многоканальный блок ОЭП по п. 3, отличающийся тем, что ГЖПП дополнительно имеет две жесткие части, на которых установлены электрические соединители.

5. Многоканальный блок ОЭП по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ячейка предварительных усилителей аналоговых сигналов и фильтров тактового питания ФПЗС герметично установлена в пазу основания герметичного фокального узла.